JP2501887Y2 - 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
- Publication number
- JP2501887Y2 JP2501887Y2 JP1989149309U JP14930989U JP2501887Y2 JP 2501887 Y2 JP2501887 Y2 JP 2501887Y2 JP 1989149309 U JP1989149309 U JP 1989149309U JP 14930989 U JP14930989 U JP 14930989U JP 2501887 Y2 JP2501887 Y2 JP 2501887Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nox
- exhaust gas
- exhaust
- lean
- catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、酸化雰囲気（酸素過剰排気）かつHC（排気
ガス中の未燃炭化水素）存在下でNOxを浄化できる触媒
を備えた、リーンバーンガソリンエンジン或いはディー
ゼルエンジン等の内燃機関の排気浄化装置に関する。
ガス中の未燃炭化水素）存在下でNOxを浄化できる触媒
を備えた、リーンバーンガソリンエンジン或いはディー
ゼルエンジン等の内燃機関の排気浄化装置に関する。
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（たとえば、特開平1-130735号公報、特願昭63
-95026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（たとえば、特開平1-130735号公報、特願昭63
-95026号）。
リーンバーンエンジンの改良によりリーン側での燃焼
域が拡大しているが、リーンNOx触媒のNOx浄化率は、第
３図の白丸に示す如く、空燃比A/Fが20〜22ぐらいが最
大で、さらにリーン側で急激に悪化する。
域が拡大しているが、リーンNOx触媒のNOx浄化率は、第
３図の白丸に示す如く、空燃比A/Fが20〜22ぐらいが最
大で、さらにリーン側で急激に悪化する。
本考案は、リーンNOx触媒を有する排気浄化装置の高
リーン側でのNOx浄化率を高める（たとえば第３図の白
丸を黒丸のように高める）ことを目的とする。
リーン側でのNOx浄化率を高める（たとえば第３図の白
丸を黒丸のように高める）ことを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は、本考案によれば、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、排気系に設けた内燃機関の排気浄化装
置であって、リーンNOx触媒の上流に、断熱材で保温さ
れた保温容器を設け、該保温容器内に排気管の流路長が
長くなるように内壁を設けたことを特徴とする内燃機関
の排気浄化装置によって達成される。
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、排気系に設けた内燃機関の排気浄化装
置であって、リーンNOx触媒の上流に、断熱材で保温さ
れた保温容器を設け、該保温容器内に排気管の流路長が
長くなるように内壁を設けたことを特徴とする内燃機関
の排気浄化装置によって達成される。
（作用） 保温容器内に設けた内壁によって、リーンNOx触媒の
上流の排気系の流路長が長くされ、排気がリーンNOx触
媒に至る時間が延長され、これによってNO2がNOに転化
される量が増加し、触媒入りガスのNO2が減少してNO2と
の反応に消費される活性種の量を減少させることができ
る。また、保温容器による排気の高温維持によってNO2
のNOへの解離も促進されるので、NO2のNOへの転化が促
進されるとともに、触媒入りガス温の低下も防止でき、
触媒の活性の低下も防止できる。かくして、リーンNOx
触媒のNOx浄化率が向上される。
上流の排気系の流路長が長くされ、排気がリーンNOx触
媒に至る時間が延長され、これによってNO2がNOに転化
される量が増加し、触媒入りガスのNO2が減少してNO2と
の反応に消費される活性種の量を減少させることができ
る。また、保温容器による排気の高温維持によってNO2
のNOへの解離も促進されるので、NO2のNOへの転化が促
進されるとともに、触媒入りガス温の低下も防止でき、
触媒の活性の低下も防止できる。かくして、リーンNOx
触媒のNOx浄化率が向上される。
以下に、本考案に係る内燃機関の排気浄化装置の望ま
しい実施例を、図面を参照して説明する。
しい実施例を、図面を参照して説明する。
第１図および第２図は本考案の一実施例を示してい
る。本実施例では、リーンバーンガソリンエンジン或い
はディーゼルエンジンの排気マニホルドと一体に保温容
器２が形成されており、この保温容器２はリーンNOx触
媒１の直近上流に設けられる。保温容器２の内部は排気
管の流路長が長くなるように内壁2aが設けられることに
より迷路になっていて、排気温をほとんど低下させるこ
となく流路長が長くされている。保温容器２の上流側端
部2bはエンジン本体に直付けされていて、排気ポートか
らの排気を受け入れる。保温容器２の外壁内面には、ジ
ルコニア溶射により断熱セラミックコートが形成されて
いる。リーンバーンガソリンエンジンでは高速時、或い
はある程度以上の加速時はストイキ（理論空燃比）で運
転される。その場合はリーンNOx触媒１の下流に三元触
媒（図示略）を設けてNOx浄化をはかる。
る。本実施例では、リーンバーンガソリンエンジン或い
はディーゼルエンジンの排気マニホルドと一体に保温容
器２が形成されており、この保温容器２はリーンNOx触
媒１の直近上流に設けられる。保温容器２の内部は排気
管の流路長が長くなるように内壁2aが設けられることに
より迷路になっていて、排気温をほとんど低下させるこ
となく流路長が長くされている。保温容器２の上流側端
部2bはエンジン本体に直付けされていて、排気ポートか
らの排気を受け入れる。保温容器２の外壁内面には、ジ
ルコニア溶射により断熱セラミックコートが形成されて
いる。リーンバーンガソリンエンジンでは高速時、或い
はある程度以上の加速時はストイキ（理論空燃比）で運
転される。その場合はリーンNOx触媒１の下流に三元触
媒（図示略）を設けてNOx浄化をはかる。
つぎに、上記のように保温容器２を設ける理由につい
て説明する。拡大された保温容器をリーンNOx触媒上流
にもたない通常のリーンバーンエンジンにおいて、排気
中のNO2/NOx割合を測定してみたところ第４図に示す如
くであった。すなわち、排気中のNO2/NOx割合は、排気
マニホルド集合部において空燃比A/F20以上で急激に上
昇する（第４図黒丸）。ところが、マフラ出口ではNO2
はほとんどなくなっている（第４図白丸）。これは排気
管途中で、次式の平衡によってNO2がNOに転化したもの
と推定される。
て説明する。拡大された保温容器をリーンNOx触媒上流
にもたない通常のリーンバーンエンジンにおいて、排気
中のNO2/NOx割合を測定してみたところ第４図に示す如
くであった。すなわち、排気中のNO2/NOx割合は、排気
マニホルド集合部において空燃比A/F20以上で急激に上
昇する（第４図黒丸）。ところが、マフラ出口ではNO2
はほとんどなくなっている（第４図白丸）。これは排気
管途中で、次式の平衡によってNO2がNOに転化したもの
と推定される。
NO2NO＋1/2O2 −（１） 上式において、NO2とNOの割合は約150℃で1:1とな
り、それより高温側でNO2のNOとO2への解離が進み約350
℃以上でNO2はNOとO2に完全に解離される。この解離に
は時間がかかるので、排気マニホルド集合部では高温で
あってもNO2が多量にあり、下流に流れてくる間に排気
の高温でNOに転化していく。
り、それより高温側でNO2のNOとO2への解離が進み約350
℃以上でNO2はNOとO2に完全に解離される。この解離に
は時間がかかるので、排気マニホルド集合部では高温で
あってもNO2が多量にあり、下流に流れてくる間に排気
の高温でNOに転化していく。
この推定が正しいことを証明するために、排気管に沿
ってNOxを分析してみたところ、第５図に示す結果を得
た。排気マニホルド集合部を起点とし、そこから下流側
に向ってNO2/NOxを調べたところフロントパイプ後、セ
ンタパイプ後、マフラ後と、下流にいく程、NO2/NOxは
減少することが判明した。
ってNOxを分析してみたところ、第５図に示す結果を得
た。排気マニホルド集合部を起点とし、そこから下流側
に向ってNO2/NOxを調べたところフロントパイプ後、セ
ンタパイプ後、マフラ後と、下流にいく程、NO2/NOxは
減少することが判明した。
一方、NOxの還元反応メカニズムは、第６図に示すよ
うになると推定される。すなわち、排気中のHCが一部、
部分酸化された活性種を生成し、この活性種が一部NOx
と反応してNOxを還元する。NOxを酸化性で見ればNO2＞N
Oであり、活性種はNO2とより反応して、 NO2→NO＋1/2O2（CO2又はH2O） −（２） となる。この反応では、NO2がNOに還元されるのみであ
り、NOはさらに活性種と反応して還元されなければなら
ないので、上記反応ではNOxは減少しない。また、NO2は
活性種と反応してNOになり、このNOがまた活性種と反応
して還元されていくので、NO2の還元にはNOの還元に要
する活性種量の２倍の活性種を必要とする。したがっ
て、第４図の黒丸で示すように、リーン側でNO2の割合
が増すと、第３図の白丸で示す如く、リーンNOx触媒のN
Ox浄化率が低下したものと考えられる。
うになると推定される。すなわち、排気中のHCが一部、
部分酸化された活性種を生成し、この活性種が一部NOx
と反応してNOxを還元する。NOxを酸化性で見ればNO2＞N
Oであり、活性種はNO2とより反応して、 NO2→NO＋1/2O2（CO2又はH2O） −（２） となる。この反応では、NO2がNOに還元されるのみであ
り、NOはさらに活性種と反応して還元されなければなら
ないので、上記反応ではNOxは減少しない。また、NO2は
活性種と反応してNOになり、このNOがまた活性種と反応
して還元されていくので、NO2の還元にはNOの還元に要
する活性種量の２倍の活性種を必要とする。したがっ
て、第４図の黒丸で示すように、リーン側でNO2の割合
が増すと、第３図の白丸で示す如く、リーンNOx触媒のN
Ox浄化率が低下したものと考えられる。
NOx浄化率を向上させるには、NO2/NOx割合が小の方が
有効であり、このためには、前記の如くNO2/NOx割合が
小となる排気管下流部にリーンNOx触媒を設置すること
が考えられるが、その場合には、排気温低下のためリー
ンNOx触媒の活性が低下してしまい、折角NO2/NOx割合の
小な部位に設ける利点が相殺されてしまう。
有効であり、このためには、前記の如くNO2/NOx割合が
小となる排気管下流部にリーンNOx触媒を設置すること
が考えられるが、その場合には、排気温低下のためリー
ンNOx触媒の活性が低下してしまい、折角NO2/NOx割合の
小な部位に設ける利点が相殺されてしまう。
したがって、NOx浄化率向上上望ましいことは、排気
温が高く、かつNO2/NOx割合が小さい部位にリーンNOx触
媒を設けることである。しかし、排気温が高い部位とNO
2/NOx割合が小さい部位とは、従来では両立しない事柄
であった。保温されかつ流路長を長くする内壁をもつ保
温容器２は、リーンNOx触媒１に至るまでの排気温度を
高く保つことと、NO2/NOx割合を小にすることとを、同
時に満足させる手段であり、以上が保温されかつ流路長
を長くする内壁をもつ保温容器２をリーンNOx触媒１の
上流に設ける理由である。
温が高く、かつNO2/NOx割合が小さい部位にリーンNOx触
媒を設けることである。しかし、排気温が高い部位とNO
2/NOx割合が小さい部位とは、従来では両立しない事柄
であった。保温されかつ流路長を長くする内壁をもつ保
温容器２は、リーンNOx触媒１に至るまでの排気温度を
高く保つことと、NO2/NOx割合を小にすることとを、同
時に満足させる手段であり、以上が保温されかつ流路長
を長くする内壁をもつ保温容器２をリーンNOx触媒１の
上流に設ける理由である。
つぎに、保温されかつ流路長を長くする内壁をもつ保
温容器２の作用を説明する。
温容器２の作用を説明する。
保温容器２は、外壁が断熱されているための断熱効果
と、内壁によって流路長を長くしているために排気の外
壁との接触が減少すること、により、大きな保温作用を
有する。このためリーンNOx触媒１に至るまで排気は冷
却されにくく、高温を保つ。排気の高温は、触媒入りガ
ス温度を高くし触媒を活性化させ、活性種とNOxとの反
応を促進させてNOx浄化率を向上させる。排気の高温
は、また、前記（１）式の平衡において、NO2がNOとO2
とに解離することを促進させ、リーンNOx触媒１に流入
する入りガスのNO2/NOx割合を低減することにも寄与
し、これによってもNOx浄化率を向上させる。
と、内壁によって流路長を長くしているために排気の外
壁との接触が減少すること、により、大きな保温作用を
有する。このためリーンNOx触媒１に至るまで排気は冷
却されにくく、高温を保つ。排気の高温は、触媒入りガ
ス温度を高くし触媒を活性化させ、活性種とNOxとの反
応を促進させてNOx浄化率を向上させる。排気の高温
は、また、前記（１）式の平衡において、NO2がNOとO2
とに解離することを促進させ、リーンNOx触媒１に流入
する入りガスのNO2/NOx割合を低減することにも寄与
し、これによってもNOx浄化率を向上させる。
保温容器２は、また、内壁によって流路長を長くされ
ているので、エンジン排気は、リーンNOx触媒１に至る
のに従来に比べて時間がかかり、高温下における（１）
式の平衡のNO2のNOとO2とへの解離が従来より長い時間
をかけて行われ、触媒入りガスのNO2/NOx割合が大幅に
低減される。これによってのNOx浄化率が向上される。
ているので、エンジン排気は、リーンNOx触媒１に至る
のに従来に比べて時間がかかり、高温下における（１）
式の平衡のNO2のNOとO2とへの解離が従来より長い時間
をかけて行われ、触媒入りガスのNO2/NOx割合が大幅に
低減される。これによってのNOx浄化率が向上される。
本考案の排気浄化装置のNOx浄化率を保温容器容量5l
の場合を試験で求め、第３図に黒丸で示した。第３図の
白丸は前記の如く保温されかつ流路長を長くする内壁を
備えた保温容器をもたない従来排気マニホルド（ただし
容積0.5l）の場合である。第３図の黒丸の特性と白丸の
特性との比較から、本考案では、空燃比A/Fの高リーン
側において、NOx浄化率が従来よりも大幅に向上された
ことがわかる。
の場合を試験で求め、第３図に黒丸で示した。第３図の
白丸は前記の如く保温されかつ流路長を長くする内壁を
備えた保温容器をもたない従来排気マニホルド（ただし
容積0.5l）の場合である。第３図の黒丸の特性と白丸の
特性との比較から、本考案では、空燃比A/Fの高リーン
側において、NOx浄化率が従来よりも大幅に向上された
ことがわかる。
〔考案の効果〕 本考案によれば、リーンNOx触媒より上流の排気系に
保温されかつ排気管の流路長を長くする内壁をもつ保温
容器を設けたので、高リーン側でのNOx浄化率を大幅に
向上させることができる。
保温されかつ排気管の流路長を長くする内壁をもつ保温
容器を設けたので、高リーン側でのNOx浄化率を大幅に
向上させることができる。
第１図は本考案の一実施例に係る内燃機関の排気浄化装
置の断面図、 第２図は第１図の内壁によって形成された通路の水平部
分の軸線に沿う断面図、 第３図は空燃比（A/F）−NOx浄化率特性図、 第４図は空燃比（A/F）−NO2/NOx特性図、 第５図は排気マニホルド集合部からの距離−NO2/NOx特
性図、 第６図はNOx浄化メカニズムを示すブロック図、 である。 １……リーンNOx触媒 ２……保温容器 2a……内壁
置の断面図、 第２図は第１図の内壁によって形成された通路の水平部
分の軸線に沿う断面図、 第３図は空燃比（A/F）−NOx浄化率特性図、 第４図は空燃比（A/F）−NO2/NOx特性図、 第５図は排気マニホルド集合部からの距離−NO2/NOx特
性図、 第６図はNOx浄化メカニズムを示すブロック図、 である。 １……リーンNOx触媒 ２……保温容器 2a……内壁
Claims (1)
- 【請求項１】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、排気
系に設けた内燃機関の排気浄化装置において、 リーンNOx触媒の上流に、断熱材で保温された保温容器
を設け、該保温容器内に排気管の流路長が長くなるよう
に内壁を設けた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 |
|---|---|---|---|
| JP1989149309U JP2501887Y2 (ja) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989149309U JP2501887Y2 (ja) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0387915U JPH0387915U (ja) | 1991-09-09 |
| JP2501887Y2 true JP2501887Y2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=31695715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1989149309U Expired - Lifetime JP2501887Y2 (ja) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2501887Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3018314B1 (en) | 2013-07-04 | 2020-08-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purification system of internal combustion engine |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61112715A (ja) * | 1984-11-08 | 1986-05-30 | Toyota Motor Corp | デイ−ゼル機関の排気浄化装置 |
| JPS6318105A (ja) * | 1986-07-09 | 1988-01-26 | Honda Motor Co Ltd | 多気筒ｓｏｈｃ型内燃機関 |
-
1989
- 1989-12-27 JP JP1989149309U patent/JP2501887Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0387915U (ja) | 1991-09-09 |
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