JP2501615Y2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置Info
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- JP2501615Y2 JP2501615Y2 JP1990118879U JP11887990U JP2501615Y2 JP 2501615 Y2 JP2501615 Y2 JP 2501615Y2 JP 1990118879 U JP1990118879 U JP 1990118879U JP 11887990 U JP11887990 U JP 11887990U JP 2501615 Y2 JP2501615 Y2 JP 2501615Y2
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- catalyst
- temperature
- exhaust gas
- nox
- lean nox
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Description
【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、リーンバーンガソリンエンジンまたはディ
ーゼルエンジン等、酸素過剰排気でNOxを浄化できる、
いわゆるリーンNOx触媒を装着した内燃機関における、
リーンNOx触媒のNOx浄化率向上技術に関する。
ーゼルエンジン等、酸素過剰排気でNOxを浄化できる、
いわゆるリーンNOx触媒を装着した内燃機関における、
リーンNOx触媒のNOx浄化率向上技術に関する。
［従来の技術］ 遷移金属を担持せしめたゼオライトからなり、酸化雰
囲気中、HC存在下でNOxを接触せしめることにより、NOx
を還元する触媒（以下、リーンNOx触媒という）は知ら
れている（例えば特開平1-130735号公報、特願昭63-950
26号）。
囲気中、HC存在下でNOxを接触せしめることにより、NOx
を還元する触媒（以下、リーンNOx触媒という）は知ら
れている（例えば特開平1-130735号公報、特願昭63-950
26号）。
［考案が解決しようとする課題］ リーンNOx触媒のリーン域でのNOx浄化には、HC（未燃
炭化水素）が必要である。より詳しくは、第５図に示す
ように、排気ガス中のHCが一部、部分酸化されて活性種
を生じ、この活性種の一部がNOxと反応してNOxを還元す
るものと推定される。
炭化水素）が必要である。より詳しくは、第５図に示す
ように、排気ガス中のHCが一部、部分酸化されて活性種
を生じ、この活性種の一部がNOxと反応してNOxを還元す
るものと推定される。
このリーンNOx触媒の、定常状態で温度以外一定条件
におけるリーンNOx触媒温度−NOx浄化率特性は、第６図
の曲線Ｂに示すような山型の特性となる。山の右側でNO
x浄化率が低下するのは、リーンNOx触媒温度が高くなる
程第５図のHCの直接酸化が進むので、NOxの還元に使用
されるHCの量が少なくなり、HCの供給律速となるからで
あると推定される、すなわちHCの供給律速特性値によっ
て規制される。また、山の左側でNOx浄化率が低下する
のは、低温域では第５図の部分酸化が進んで活性種の生
成は多くなるものの、活性種とNOxとの反応の反応速度
が遅くなり、NOx還元反応が活性種−NOx反応特性Ｄによ
って規制されるからであると推定される。
におけるリーンNOx触媒温度−NOx浄化率特性は、第６図
の曲線Ｂに示すような山型の特性となる。山の右側でNO
x浄化率が低下するのは、リーンNOx触媒温度が高くなる
程第５図のHCの直接酸化が進むので、NOxの還元に使用
されるHCの量が少なくなり、HCの供給律速となるからで
あると推定される、すなわちHCの供給律速特性値によっ
て規制される。また、山の左側でNOx浄化率が低下する
のは、低温域では第５図の部分酸化が進んで活性種の生
成は多くなるものの、活性種とNOxとの反応の反応速度
が遅くなり、NOx還元反応が活性種−NOx反応特性Ｄによ
って規制されるからであると推定される。
NOx浄化率が最も高くなるリーンNOx触媒温度は約350
℃〜400℃近傍にあり、運転条件によっては、とくに高
い負荷域、高い回転数域では、排気ガスの高温とHCの直
接酸化による発熱によってリーンNOx触媒温度が前記の
温度を超えてNOx浄化率が低下する。二次空気を導入し
て排気ガス温をさげ、間接的にリーンNOx触媒温度を前
記温度にすることも考えられるが、高負荷高回転域では
排気ガスが高温、大量となってリーンNOx触媒温度をさ
げることは難しい。
℃〜400℃近傍にあり、運転条件によっては、とくに高
い負荷域、高い回転数域では、排気ガスの高温とHCの直
接酸化による発熱によってリーンNOx触媒温度が前記の
温度を超えてNOx浄化率が低下する。二次空気を導入し
て排気ガス温をさげ、間接的にリーンNOx触媒温度を前
記温度にすることも考えられるが、高負荷高回転域では
排気ガスが高温、大量となってリーンNOx触媒温度をさ
げることは難しい。
本考案は、排気ガスの温度、量とは独立に、リーンNO
x触媒自体の温度を、NOx浄化率を高くする温度に制御す
ることを目的とする。
x触媒自体の温度を、NOx浄化率を高くする温度に制御す
ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本考案の内燃機関の排気
浄化装置は、第１図に示す如く、リーンNOx触媒21を内
装する触媒コンバータ２と、触媒コンバータ２に連通さ
れリーンNOx触媒21自体が循環される冷却チャンバ11
と、リーンNOx触媒21自体を触媒コンバータ２と冷却チ
ャンバ11との間に循環させる循環手段12と、から構成さ
れる。
浄化装置は、第１図に示す如く、リーンNOx触媒21を内
装する触媒コンバータ２と、触媒コンバータ２に連通さ
れリーンNOx触媒21自体が循環される冷却チャンバ11
と、リーンNOx触媒21自体を触媒コンバータ２と冷却チ
ャンバ11との間に循環させる循環手段12と、から構成さ
れる。
［作用］ リーンNOx触媒21は、触媒自体が冷却チャンバ11に循
環されるときはペレット状触媒からなる。
環されるときはペレット状触媒からなる。
リーンNOx触媒21自体が冷却チャンバ11で冷却される
ことにより、リーンNOx触媒21の温度はさがり、それが
排気管内に入ると、触媒が低温であるので部分酸化が進
む。その後、排気ガス温度によって触媒温度が上昇し、
活性種とNOx反応速度が上昇して、NOx浄化率が向上す
る。これによって、高いNOx浄化率が得られる。
ことにより、リーンNOx触媒21の温度はさがり、それが
排気管内に入ると、触媒が低温であるので部分酸化が進
む。その後、排気ガス温度によって触媒温度が上昇し、
活性種とNOx反応速度が上昇して、NOx浄化率が向上す
る。これによって、高いNOx浄化率が得られる。
［実施例］ 第４図は本考案の実施例の全体系統を示している。第
４図において、内燃機関１（図示例はガソリンエンジン
であるが、ディーゼルエンジンでもよい）の排気系６に
リーンNOx触媒21を内装した触媒コンバータ２が設けら
れている。触媒コンバータ２には、冷却チャンバ11が連
通させて設けられ、循環手段12はたとえばモータ12aに
よって回転される回転スクリュ12bからなる。モータ12a
とバッテリ24とを接続する回路には可変抵抗23が設けら
れ、可変抵抗23の抵抗Ｒを変えることによって、モータ
12aの回転速度、したがってスクリュ12bの速度を変化さ
せ、リーンNOx触媒21の循環速度を制御する。可変抵抗2
3は、後述する第３図のルーチンとともに、循環速度制
御手段22を構成する。吸気系７にはスロットル弁８が設
けられ、スロットル開度はスロットル開度センサ９によ
って検出される。10はリーンNOx触媒21の温度Ｔを検出
するセンサである。13はディストリビュータに設けたク
ランク角度センサであり、演算のクランク角割り込み信
号とエンジン回転数信号NEを発進する。
４図において、内燃機関１（図示例はガソリンエンジン
であるが、ディーゼルエンジンでもよい）の排気系６に
リーンNOx触媒21を内装した触媒コンバータ２が設けら
れている。触媒コンバータ２には、冷却チャンバ11が連
通させて設けられ、循環手段12はたとえばモータ12aに
よって回転される回転スクリュ12bからなる。モータ12a
とバッテリ24とを接続する回路には可変抵抗23が設けら
れ、可変抵抗23の抵抗Ｒを変えることによって、モータ
12aの回転速度、したがってスクリュ12bの速度を変化さ
せ、リーンNOx触媒21の循環速度を制御する。可変抵抗2
3は、後述する第３図のルーチンとともに、循環速度制
御手段22を構成する。吸気系７にはスロットル弁８が設
けられ、スロットル開度はスロットル開度センサ９によ
って検出される。10はリーンNOx触媒21の温度Ｔを検出
するセンサである。13はディストリビュータに設けたク
ランク角度センサであり、演算のクランク角割り込み信
号とエンジン回転数信号NEを発進する。
第４図中、14はマイクロコンピュータからなる制御回
路を示しており、アナログ／ディジタルコンバータ15、
入力インターフェース16、セントラルプロセッサユニッ
ト17（CPU）、リードオンリメモリ18（ROM）、ランダム
アクセスメモリ19（RAM）、出力インターフェース20を
有する。
路を示しており、アナログ／ディジタルコンバータ15、
入力インターフェース16、セントラルプロセッサユニッ
ト17（CPU）、リードオンリメモリ18（ROM）、ランダム
アクセスメモリ19（RAM）、出力インターフェース20を
有する。
第２図は本考案の一実施例に関し、触媒コンバータ２
とその近傍を拡大して示している。リーンNOx触媒21
は、ペレット状触媒21Aからなり、流動可能である。11
a、11bはペレット触媒21Aが触媒コンバータ２と冷却チ
ャンバ11との間に流動するときに通るパイプであり、パ
イプ11aにスクリュ12bが挿入されている。ペレット触媒
21Aは触媒コンバータ２の下流部分から冷却チャンバ11
に流れ、触媒コンバータ２の上流部分から触媒コンバー
タ２に流れる。可変抵抗23の抵抗ＲはECU14の指令信号
によって変化される。ECU14には、エンジン回転数セン
サ13からのエンジン回転数信号NEとアクセル開度センサ
９からの負荷信号PMが入力される。
とその近傍を拡大して示している。リーンNOx触媒21
は、ペレット状触媒21Aからなり、流動可能である。11
a、11bはペレット触媒21Aが触媒コンバータ２と冷却チ
ャンバ11との間に流動するときに通るパイプであり、パ
イプ11aにスクリュ12bが挿入されている。ペレット触媒
21Aは触媒コンバータ２の下流部分から冷却チャンバ11
に流れ、触媒コンバータ２の上流部分から触媒コンバー
タ２に流れる。可変抵抗23の抵抗ＲはECU14の指令信号
によって変化される。ECU14には、エンジン回転数セン
サ13からのエンジン回転数信号NEとアクセル開度センサ
９からの負荷信号PMが入力される。
第３図は、上記実施例において、ECU14で実行される
演算ルーチンを示している。この演算ルーチンはROM18
に記憶され、CPU17に読み出され、適宜の時間間隔で割
り込まれて演算が実行される。第３図において、ステッ
プ101でエンジン回転数NE、負荷PMが読み込まれ、ステ
ップ102に進む。ステップ102では、リーンNOx触媒21A
を、最も高いNOx浄化率を与える温度（第６図の山の頂
点に対応する触媒温度）にするように、ペレット触媒21
Aの循環速度を実現する、可変抵抗23の最適抵抗ROPTを
求める。続いて、ステップ103に進み、抵抗ＲをROPTと
おいて、可変抵抗23の抵抗をROPTに変化させ、演算を終
了する。
演算ルーチンを示している。この演算ルーチンはROM18
に記憶され、CPU17に読み出され、適宜の時間間隔で割
り込まれて演算が実行される。第３図において、ステッ
プ101でエンジン回転数NE、負荷PMが読み込まれ、ステ
ップ102に進む。ステップ102では、リーンNOx触媒21A
を、最も高いNOx浄化率を与える温度（第６図の山の頂
点に対応する触媒温度）にするように、ペレット触媒21
Aの循環速度を実現する、可変抵抗23の最適抵抗ROPTを
求める。続いて、ステップ103に進み、抵抗ＲをROPTと
おいて、可変抵抗23の抵抗をROPTに変化させ、演算を終
了する。
つぎに作用を説明する。
内燃機関１で燃焼された排気ガスは排気管６を通って
触媒コンバータ２に流れ、リーンNOx触媒21にて浄化さ
れる。リーンバーンエンジン、ディーゼルエンジンで
は、酸素過剰排気であるから、HC、COは十分に酸化され
てH2O、CO2になり、通常HC、COエミッションは規正値以
下である。NOxはリーンNOx触媒21にて、第５図のメカニ
ズムによって浄化される。
触媒コンバータ２に流れ、リーンNOx触媒21にて浄化さ
れる。リーンバーンエンジン、ディーゼルエンジンで
は、酸素過剰排気であるから、HC、COは十分に酸化され
てH2O、CO2になり、通常HC、COエミッションは規正値以
下である。NOxはリーンNOx触媒21にて、第５図のメカニ
ズムによって浄化される。
リーンNOx触媒21によるNOx浄化には、活性種が必要で
あり、この活性種（たとえばCO-）は、排気ガス中に含
まれる未燃炭化水素HCの部分酸化によって生成される。
触媒温度Ｔが低い程、HCの直接酸化が抑えられて部分酸
化が多くなり、リーンNOx触媒21の細孔中に生成して蓄
えられる活性種の量が多くなるが、触媒温度Ｔが低すぎ
ると活性種とNOxとの反応が抑えられるので、NOxの浄化
率も低くなる。したがって、NOx浄化率特性は第６図の
ような山型となる。
あり、この活性種（たとえばCO-）は、排気ガス中に含
まれる未燃炭化水素HCの部分酸化によって生成される。
触媒温度Ｔが低い程、HCの直接酸化が抑えられて部分酸
化が多くなり、リーンNOx触媒21の細孔中に生成して蓄
えられる活性種の量が多くなるが、触媒温度Ｔが低すぎ
ると活性種とNOxとの反応が抑えられるので、NOxの浄化
率も低くなる。したがって、NOx浄化率特性は第６図の
ような山型となる。
本考案実施例では、冷却チャンバ11で冷却された触媒
21aが排気管内に入ると、触媒21aが低温であるので部分
酸化が進み、その後排気ガス温度によって触媒温度が上
昇し、活性種とNOx反応速度が上昇するので、NOx浄化率
が向上する。
21aが排気管内に入ると、触媒21aが低温であるので部分
酸化が進み、その後排気ガス温度によって触媒温度が上
昇し、活性種とNOx反応速度が上昇するので、NOx浄化率
が向上する。
また、触媒温度Ｔは、運転条件によっては、排気ガス
温とHCの酸化の発熱によって、第６図のNOx浄化率上の
最適温度TOPTより高くなろうとする。しかし、本考案で
は、リーンNOx触媒21が冷却され、その冷却速度が制御
されるので、触媒温度はTOPTに制御される。これによっ
て、良好なNOx浄化が可能となる。
温とHCの酸化の発熱によって、第６図のNOx浄化率上の
最適温度TOPTより高くなろうとする。しかし、本考案で
は、リーンNOx触媒21が冷却され、その冷却速度が制御
されるので、触媒温度はTOPTに制御される。これによっ
て、良好なNOx浄化が可能となる。
リーンNOx触媒21の温度制御は、リーンNOx触媒21自体
を冷却チャンバ11に循環させこの循環速度を制御するこ
とにより行われるので、排気ガスの量、温度の大小にか
かわらず、容易に制御できる。
を冷却チャンバ11に循環させこの循環速度を制御するこ
とにより行われるので、排気ガスの量、温度の大小にか
かわらず、容易に制御できる。
［考案の効果］ 本考案によれば、冷却チャンバ11と循環手段12を設け
てリーンNOx触媒21を冷却するようにしたので、冷却チ
ャンバで冷却された触媒が排気管内に入ると、触媒が低
温であるので部分酸化が進み、その後排気ガス温度によ
って触媒温度が上昇し、活性種とNOx反応速度が上昇し
て、NOx浄化率を高く保つことができる。
てリーンNOx触媒21を冷却するようにしたので、冷却チ
ャンバで冷却された触媒が排気管内に入ると、触媒が低
温であるので部分酸化が進み、その後排気ガス温度によ
って触媒温度が上昇し、活性種とNOx反応速度が上昇し
て、NOx浄化率を高く保つことができる。
第１図は本考案に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構
成図、 第２図は本考案の一実施例の触媒コンバータ近傍の概略
構成図、 第３図は本考案の一実施例の制御フローチャート、 第４図は本考案に係る内燃機関の排気浄化装置の機器系
統図、 第５図はリーンNOx触媒によるNOx浄化メカニズムを示す
ブロック図、 第６図は触媒温度−NOx浄化率特性図、 である。 １……内燃機関 ２……触媒コンバータ ６……排気系 10……触媒温度検出センサ 11……冷却チャンバ 12……循環手段 12a……モータ 12b……スクリュ 14……ECU 21……リーンNOx触媒 21A……ペレット状リーンNOx触媒 23……可変抵抗 Ｒ……可変抵抗23の抵抗 Ｔ……リーンNOx触媒温度 TOPT……NOx浄化上の最適触媒温度
成図、 第２図は本考案の一実施例の触媒コンバータ近傍の概略
構成図、 第３図は本考案の一実施例の制御フローチャート、 第４図は本考案に係る内燃機関の排気浄化装置の機器系
統図、 第５図はリーンNOx触媒によるNOx浄化メカニズムを示す
ブロック図、 第６図は触媒温度−NOx浄化率特性図、 である。 １……内燃機関 ２……触媒コンバータ ６……排気系 10……触媒温度検出センサ 11……冷却チャンバ 12……循環手段 12a……モータ 12b……スクリュ 14……ECU 21……リーンNOx触媒 21A……ペレット状リーンNOx触媒 23……可変抵抗 Ｒ……可変抵抗23の抵抗 Ｔ……リーンNOx触媒温度 TOPT……NOx浄化上の最適触媒温度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−262311（ＪＰ，Ａ) 実願 昭62−130217号（実開 昭64− 36517号）の願書に添付した明細書及び 図面の内容を撮影したマイクロフィルム （ＪＰ，Ｕ) 実願 昭54−181463号（実開 昭56− 99004号）の願書に添付した明細書及び 図面の内容を撮影したマイクロフィルム （ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】内燃機関の排気系に設けられ、遷移金属或
いは貴金属を担持せしめたゼオライトからなり、酸化雰
囲気中、HC存在下で排気ガス中のNOxを還元する触媒、
いわゆるリーンNOx触媒を内装する触媒コンバータと、 触媒コンバータに連通され、リーンNOx触媒自体が循環
される冷却チャンバと、 リーンNOx触媒自体を触媒コンバータと冷却チャンバと
の間に循環させる循環手段と、 からなることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990118879U JP2501615Y2 (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990118879U JP2501615Y2 (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0383314U JPH0383314U (ja) | 1991-08-23 |
| JP2501615Y2 true JP2501615Y2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=31667023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1990118879U Expired - Lifetime JP2501615Y2 (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2501615Y2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5699004U (ja) * | 1979-12-28 | 1981-08-05 | ||
| JPS6436517U (ja) * | 1987-08-28 | 1989-03-06 | ||
| JP2600785B2 (ja) * | 1988-04-09 | 1997-04-16 | トヨタ自動車株式会社 | 排気浄化装置 |
-
1990
- 1990-11-15 JP JP1990118879U patent/JP2501615Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0383314U (ja) | 1991-08-23 |
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