JP2620779B2 - 一酸化窒素ガスの接触還元装置 - Google Patents
一酸化窒素ガスの接触還元装置Info
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- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一酸化窒素ガスの接触還元装置に係り、特
に銅イオン交換ゼオライトが過剰酸素下においてもまだ
亜硫酸ガスの存在下においてもこれらのガスに被毒され
ず、その分解活性機能が低下しないようにし、特にディ
ーゼルエンジン搭載車輛の排気ガス中の一酸化窒素ガス
を実用的に接触還元できるようにし、環境汚染を防止す
る上で画期的な一酸化窒素ガスの接触還元装置に関す
る。
に銅イオン交換ゼオライトが過剰酸素下においてもまだ
亜硫酸ガスの存在下においてもこれらのガスに被毒され
ず、その分解活性機能が低下しないようにし、特にディ
ーゼルエンジン搭載車輛の排気ガス中の一酸化窒素ガス
を実用的に接触還元できるようにし、環境汚染を防止す
る上で画期的な一酸化窒素ガスの接触還元装置に関す
る。
従来の技術 従来、環境汚染を防止する上で、ディーゼルエンジン
を搭載した車輛の排気ガス中の一酸化窒素ガス（以下NO
という。）その他の窒素酸化物（以下NOxという。）の
除去の必要性が指摘されているが、ディーゼルエンジン
はガソリンエンジンに比べて非常に多くの酸素（以下O2
という。）を消費し、また排気ガス中に該酸素と亜硫酸
ガス（以下SO2という。）を多く含むため、これらの有
害ガスを除去することがガソリンエンジンに比べて非常
に困難とされて来たことは周知の事実である。
を搭載した車輛の排気ガス中の一酸化窒素ガス（以下NO
という。）その他の窒素酸化物（以下NOxという。）の
除去の必要性が指摘されているが、ディーゼルエンジン
はガソリンエンジンに比べて非常に多くの酸素（以下O2
という。）を消費し、また排気ガス中に該酸素と亜硫酸
ガス（以下SO2という。）を多く含むため、これらの有
害ガスを除去することがガソリンエンジンに比べて非常
に困難とされて来たことは周知の事実である。
そこで本願発明者は、この困難を克服するため、長年
にわたりNOの接触分解による窒素ガス（以下N2とい
う。）及びO2への分解を試みて来た。NOの接触分解は、
触媒を用いて該NOを直接N2とO2とに分解する反応であ
る。この方法では酸化剤、還元剤等の反応試薬が不要で
あるばかりでなく、反応プロセスが極めて単純であり、
NOxの除去法としても最も優れた方法である。
にわたりNOの接触分解による窒素ガス（以下N2とい
う。）及びO2への分解を試みて来た。NOの接触分解は、
触媒を用いて該NOを直接N2とO2とに分解する反応であ
る。この方法では酸化剤、還元剤等の反応試薬が不要で
あるばかりでなく、反応プロセスが極めて単純であり、
NOxの除去法としても最も優れた方法である。
NOは、N2或いはO2に比べて低温では熱力学的に不安定
であり、平衡はO2存在下においてさえNO分解側に偏って
いる（低温ほど分解し易い。）しかしながら、Ｎ−Ｏ間
の結合は2.5重結合であり、その結合エネルギは極めて
大きく、切断は容易ではない。実際気相での無触媒分解
反応の活性化エネルギは82kcal/molと報告されており、
速度論的にはNOは極めて安定な物質である。
であり、平衡はO2存在下においてさえNO分解側に偏って
いる（低温ほど分解し易い。）しかしながら、Ｎ−Ｏ間
の結合は2.5重結合であり、その結合エネルギは極めて
大きく、切断は容易ではない。実際気相での無触媒分解
反応の活性化エネルギは82kcal/molと報告されており、
速度論的にはNOは極めて安定な物質である。
そこでこの反応を触媒的に行わせることが考えられ
た。ところが、多くの試みがなされたにもかかわらず、
この反応に活性な触媒は最近まで見出されなかった。こ
れは種々の金属、金属酸化物の分解活性が、NO分解によ
って生成した酸素或いは排気ガス中に残存している酸素
によって被毒されるためである。従ってこれらの触媒を
実際に使用する場合、表面に吸着した酸素を除去するた
め高温脱気処理や還元剤が必要となる。現時点で次善の
策として還元剤を用いる接触還元プロセスが実用化され
ているのはこのためである。
た。ところが、多くの試みがなされたにもかかわらず、
この反応に活性な触媒は最近まで見出されなかった。こ
れは種々の金属、金属酸化物の分解活性が、NO分解によ
って生成した酸素或いは排気ガス中に残存している酸素
によって被毒されるためである。従ってこれらの触媒を
実際に使用する場合、表面に吸着した酸素を除去するた
め高温脱気処理や還元剤が必要となる。現時点で次善の
策として還元剤を用いる接触還元プロセスが実用化され
ているのはこのためである。
これまで検討されて来た銅系触媒、例えばシリカ担持
触媒（CuO/SiO2）、シリカの表面水酸基のイオン交換触
媒（Cu2+/SiO2）等は、初めは分解活性を示すが、時間
と共に活性が低下し、ついには活性を示さなくなるとい
う欠点があった。これは上記のようにNO分解で生じた酸
素が触媒中に取り込まれるためである。
触媒（CuO/SiO2）、シリカの表面水酸基のイオン交換触
媒（Cu2+/SiO2）等は、初めは分解活性を示すが、時間
と共に活性が低下し、ついには活性を示さなくなるとい
う欠点があった。これは上記のようにNO分解で生じた酸
素が触媒中に取り込まれるためである。
NOの接触分解に関する研究を始める前に、本願発明は
金属イオンＹ型ゼオライト上での酸素の吸着挙動を昇温
脱離法によって調べる研究を続けて来た。この研究にお
いて銅イオン交換体が300乃至400℃で吸着酸素を容易に
放出すること及び一方他の金属イオン交換体では300℃
付近にはほとんど脱離ピークを示さず、吸着酸素の放出
に600℃以上の高温が必要であることが明らかとなっ
た。ゼオライト中に交換されたCu2+が酸素中でも安定に
存在できることを考え合わせ、このゼオライトのNO分解
触媒としての利用を着想し、現在のCu−ZSM5なる銅イオ
ン交換ゼオライトが発見されるに至った。
金属イオンＹ型ゼオライト上での酸素の吸着挙動を昇温
脱離法によって調べる研究を続けて来た。この研究にお
いて銅イオン交換体が300乃至400℃で吸着酸素を容易に
放出すること及び一方他の金属イオン交換体では300℃
付近にはほとんど脱離ピークを示さず、吸着酸素の放出
に600℃以上の高温が必要であることが明らかとなっ
た。ゼオライト中に交換されたCu2+が酸素中でも安定に
存在できることを考え合わせ、このゼオライトのNO分解
触媒としての利用を着想し、現在のCu−ZSM5なる銅イオ
ン交換ゼオライトが発見されるに至った。
そこでこの銅イオン交換ゼオライトを種々改良し、デ
ィーゼルエンジンを搭載した実用されている車輛にも使
用できるように研究を重ねたが、実機においては、銅イ
オン交換ゼオライトは以下の点で未だ実用化できないこ
とが判明した。
ィーゼルエンジンを搭載した実用されている車輛にも使
用できるように研究を重ねたが、実機においては、銅イ
オン交換ゼオライトは以下の点で未だ実用化できないこ
とが判明した。
（１）ディーゼルエンジンからの排気ガスは、O2過剰で
あるため、一酸化窒素ガスの分解は、必ずしも進行せ
ず、大気汚染の原因となる一酸化窒素ガス（以下NOとい
う。）を多量に発生させることになる。
あるため、一酸化窒素ガスの分解は、必ずしも進行せ
ず、大気汚染の原因となる一酸化窒素ガス（以下NOとい
う。）を多量に発生させることになる。
（２）ディーゼルエンジンからの排気ガス中には、非常
に多くのSO2が含まれるため、銅イオン交換ゼオライト
によるNOのN2とO2への転化率（最初に40％あり）は、例
えば濃度218ppmのSO2を導入すると、導入しない場合に3
000分間程度の活性持続時間を有していたものが、60分
未満で完全にゼロとなり、また濃度52ppmのSO2を導入し
た場合も480分未満で完全にゼロとなってしまう。これ
は銅イオン交換ゼオライトの分解活性がSO2により被毒
されるためであると考えられる。
に多くのSO2が含まれるため、銅イオン交換ゼオライト
によるNOのN2とO2への転化率（最初に40％あり）は、例
えば濃度218ppmのSO2を導入すると、導入しない場合に3
000分間程度の活性持続時間を有していたものが、60分
未満で完全にゼロとなり、また濃度52ppmのSO2を導入し
た場合も480分未満で完全にゼロとなってしまう。これ
は銅イオン交換ゼオライトの分解活性がSO2により被毒
されるためであると考えられる。
このように、銅イオン交換ゼオライトは、NOの接触分
解につき、ある特定の条件下では極めて有効なものであ
ることは実証されたのであるが、ディーゼルエンジン搭
載車輛における実機上での試験によると、排気ガス中に
過剰のO2とSO2とが含まれるため、その活性が比較的短
時間に失われてしまい、NOのまま排出されたり、NO2が
多量に発生して、実用には供し得ないのが現状であっ
た。
解につき、ある特定の条件下では極めて有効なものであ
ることは実証されたのであるが、ディーゼルエンジン搭
載車輛における実機上での試験によると、排気ガス中に
過剰のO2とSO2とが含まれるため、その活性が比較的短
時間に失われてしまい、NOのまま排出されたり、NO2が
多量に発生して、実用には供し得ないのが現状であっ
た。
またディーゼルエンジン搭載車輛から発生する一酸化
窒素ガスを実用的に除去する画期的な装置は、未だ提案
されたことはなく、ディーゼルエンジン搭載車輛の排気
ガス対策には克服すべき大きな困難が存在していた。
窒素ガスを実用的に除去する画期的な装置は、未だ提案
されたことはなく、ディーゼルエンジン搭載車輛の排気
ガス対策には克服すべき大きな困難が存在していた。
目 的 本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになさ
れたものであって、その目的とするところは、ディーゼ
ルエンジン用の軽油を収容した燃料タンクと、該燃料タ
ンク中の軽油を給排するポンプと、排気管における触媒
の上流側に配設され上記ポンプから供給される軽油を該
排気管中に噴射するノズルと、触媒の下流側に配設され
排気中の窒素酸化物の濃度を検出する窒素酸化物濃度セ
ンサと、ディーゼルエンジンの回転数を検出するエンジ
ン回転数センサと、該エンジン回転数センサと窒素酸化
物濃度センサとが入力ポートに、上記ポンプが出力ポー
トに夫々電気的に接続され排気管中の窒素酸化物の濃度
とエンジン回転数から排気管中に噴射すべき軽油の量を
演算して上記ポンプを制御するコンピュータとを備える
ことにより、ディーゼルエンジン搭載車輛に元々存在す
る燃料である軽油を、還元剤としての炭素数３以上の炭
化水素として利用できるようにすることであり、またこ
れによって別途炭素数３以上の炭化水素やその容器等を
車輛に積み込まなくてもよいようにして、極めて合理的
に過剰酸素や亜硫酸ガスの存在下においても排気ガス中
の窒素酸化物の除去を行うことができるようにすること
である。また他の目的は、コンピュータの使用により必
要な場合だけ、必要な量の軽油を還元剤として使用でき
るようにして、燃料の無駄な消費を防止できるようにす
ることである。
れたものであって、その目的とするところは、ディーゼ
ルエンジン用の軽油を収容した燃料タンクと、該燃料タ
ンク中の軽油を給排するポンプと、排気管における触媒
の上流側に配設され上記ポンプから供給される軽油を該
排気管中に噴射するノズルと、触媒の下流側に配設され
排気中の窒素酸化物の濃度を検出する窒素酸化物濃度セ
ンサと、ディーゼルエンジンの回転数を検出するエンジ
ン回転数センサと、該エンジン回転数センサと窒素酸化
物濃度センサとが入力ポートに、上記ポンプが出力ポー
トに夫々電気的に接続され排気管中の窒素酸化物の濃度
とエンジン回転数から排気管中に噴射すべき軽油の量を
演算して上記ポンプを制御するコンピュータとを備える
ことにより、ディーゼルエンジン搭載車輛に元々存在す
る燃料である軽油を、還元剤としての炭素数３以上の炭
化水素として利用できるようにすることであり、またこ
れによって別途炭素数３以上の炭化水素やその容器等を
車輛に積み込まなくてもよいようにして、極めて合理的
に過剰酸素や亜硫酸ガスの存在下においても排気ガス中
の窒素酸化物の除去を行うことができるようにすること
である。また他の目的は、コンピュータの使用により必
要な場合だけ、必要な量の軽油を還元剤として使用でき
るようにして、燃料の無駄な消費を防止できるようにす
ることである。
また他の目的は、炭素数３以上の炭化水素を収容した
高圧ボンベと、該高圧ボンベ中の炭化水素の供給と該供
給の停止を制御する電磁弁と、排気管における触媒の上
流側に配設され高圧ボンベから供給される炭化水素を該
排気管中に噴射するノズルと、触媒の下流側に配設され
排気中の窒素酸化物の濃度を検出する窒素酸化物濃度セ
ンサと、ディーゼルエンジンの回転数を検出するエンジ
ン回転数センサと、該エンジン回転数センサと窒素酸化
物濃度センサとが入力ポートに、上記電磁弁が出力ポー
トに夫々電気的に接続され排気管中の窒素酸化物の濃度
とエンジン回転数から排気管中に噴射すべき炭化水素の
量を演算して上記電磁弁を制御するコンピュータとを備
えることにより、プロピレンやプロパン等を高圧ボンベ
に詰めてディーゼルエンジン搭載車輛に搭載することに
より、従来困難とされていた窒素酸化物の除去を、過剰
酸素や亜硫酸ガスの存在下においても実用的に可能とす
ることである。また他の目的は、コンピュータの使用に
より還元剤としての炭化水素を必要な場合に必要な量だ
け使用できるようにして該還元剤の無駄を省くと共に、
必要以上の炭化水素が排気ガスに混じることによる排気
ガスの汚染を防止することである。
高圧ボンベと、該高圧ボンベ中の炭化水素の供給と該供
給の停止を制御する電磁弁と、排気管における触媒の上
流側に配設され高圧ボンベから供給される炭化水素を該
排気管中に噴射するノズルと、触媒の下流側に配設され
排気中の窒素酸化物の濃度を検出する窒素酸化物濃度セ
ンサと、ディーゼルエンジンの回転数を検出するエンジ
ン回転数センサと、該エンジン回転数センサと窒素酸化
物濃度センサとが入力ポートに、上記電磁弁が出力ポー
トに夫々電気的に接続され排気管中の窒素酸化物の濃度
とエンジン回転数から排気管中に噴射すべき炭化水素の
量を演算して上記電磁弁を制御するコンピュータとを備
えることにより、プロピレンやプロパン等を高圧ボンベ
に詰めてディーゼルエンジン搭載車輛に搭載することに
より、従来困難とされていた窒素酸化物の除去を、過剰
酸素や亜硫酸ガスの存在下においても実用的に可能とす
ることである。また他の目的は、コンピュータの使用に
より還元剤としての炭化水素を必要な場合に必要な量だ
け使用できるようにして該還元剤の無駄を省くと共に、
必要以上の炭化水素が排気ガスに混じることによる排気
ガスの汚染を防止することである。
構 成 要するに本発明（請求項１）は、ディーゼルエンジン
用の軽油を収容した燃料タンクと、該燃料タンク中の軽
油を給排するポンプと、排気管における触媒の上流側に
配設され前記ポンプから供給される前記軽油を該排気管
中に噴射するノズルと、前記触媒の下流側に配設され排
気中の窒素酸化物の濃度を検出する窒素酸化物濃度セン
サと、前記ディーゼルエンジンの回転数を検出するエン
ジン回転数センサと、該エンジン回転数センサと前記窒
素酸化物濃度センサとが入力ポートに、前記ポンプが出
力ポートに夫々電気的に接続され前記排気管中の窒素酸
化物の濃度とエンジン回転数から排気管中に噴射すべき
前記軽油の量を演算して前記ポンプを制御するコンピュ
ータとを備えたことを特徴とするものである。
用の軽油を収容した燃料タンクと、該燃料タンク中の軽
油を給排するポンプと、排気管における触媒の上流側に
配設され前記ポンプから供給される前記軽油を該排気管
中に噴射するノズルと、前記触媒の下流側に配設され排
気中の窒素酸化物の濃度を検出する窒素酸化物濃度セン
サと、前記ディーゼルエンジンの回転数を検出するエン
ジン回転数センサと、該エンジン回転数センサと前記窒
素酸化物濃度センサとが入力ポートに、前記ポンプが出
力ポートに夫々電気的に接続され前記排気管中の窒素酸
化物の濃度とエンジン回転数から排気管中に噴射すべき
前記軽油の量を演算して前記ポンプを制御するコンピュ
ータとを備えたことを特徴とするものである。
また本発明方法（請求項２）は、炭素数３以上の炭化
水素を収容した高圧ボンベと、該高圧ボンベ中の前記炭
化水素の供給と該供給の停止を制御する電磁弁と、排気
管における触媒の上流側に配設され前記高圧ボンベから
供給される前記炭化水素を該排気管中に噴射するノズル
と、前記触媒の下流側に配設され排気中の窒素酸化物の
濃度を検出する窒素酸化物濃度センサと、前記ディーゼ
ルエンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサ
と、該エンジン回転数センサと前記窒素酸化物濃度セン
サとが入力ポートに、前記電磁弁が出力ポートに夫々電
気的に接続され前記排気管中の窒素酸化物の濃度とエン
ジン回転数から排気管中に噴射すべき前記炭化水素の量
を演算して前記電磁弁を制御するコンピュータとを備え
たことを特徴とするものである。
水素を収容した高圧ボンベと、該高圧ボンベ中の前記炭
化水素の供給と該供給の停止を制御する電磁弁と、排気
管における触媒の上流側に配設され前記高圧ボンベから
供給される前記炭化水素を該排気管中に噴射するノズル
と、前記触媒の下流側に配設され排気中の窒素酸化物の
濃度を検出する窒素酸化物濃度センサと、前記ディーゼ
ルエンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサ
と、該エンジン回転数センサと前記窒素酸化物濃度セン
サとが入力ポートに、前記電磁弁が出力ポートに夫々電
気的に接続され前記排気管中の窒素酸化物の濃度とエン
ジン回転数から排気管中に噴射すべき前記炭化水素の量
を演算して前記電磁弁を制御するコンピュータとを備え
たことを特徴とするものである。
まず本発明に係る一酸化窒素ガスの接触還元装置１の
第１実施例について、第１図により説明する。一酸化窒
素ガスの接触還元装置１は、ディーゼルエンジン２用の
軽油３を収容した燃料タンク４と、該燃料タンク中の軽
油２を給排するポンプ５と、排気管６における触媒８の
上流側6aに配設されポンプ５から供給される軽油３を排
気管６中に噴射するノズル９と、触媒８の下流側8bに配
設され排気中の窒素酸化物の濃度を検出する窒素酸化物
濃度センサ10と、ディーゼルエンジン２の回転数を検出
するエンジン回転数センサ11と、該エンジン回転数セン
サ11と窒素酸化物濃度センサ10とが入力ポート12aに、
ポンプ５が出力ポート12bに夫々電気的に接続され排気
管６中の窒素酸化物の濃度とエンジン回転数から排気管
６中に噴射すべき軽油３の量を演算してポンプ５を制御
するコンピュータ12とを備えている。
第１実施例について、第１図により説明する。一酸化窒
素ガスの接触還元装置１は、ディーゼルエンジン２用の
軽油３を収容した燃料タンク４と、該燃料タンク中の軽
油２を給排するポンプ５と、排気管６における触媒８の
上流側6aに配設されポンプ５から供給される軽油３を排
気管６中に噴射するノズル９と、触媒８の下流側8bに配
設され排気中の窒素酸化物の濃度を検出する窒素酸化物
濃度センサ10と、ディーゼルエンジン２の回転数を検出
するエンジン回転数センサ11と、該エンジン回転数セン
サ11と窒素酸化物濃度センサ10とが入力ポート12aに、
ポンプ５が出力ポート12bに夫々電気的に接続され排気
管６中の窒素酸化物の濃度とエンジン回転数から排気管
６中に噴射すべき軽油３の量を演算してポンプ５を制御
するコンピュータ12とを備えている。
ポンプ５の吸入ポート5aは、オイルパイプ14により燃
料タンク４の下部4aに連通接続され、ポンプ５の吐出ポ
ート5bは、オイルパイプ15により噴射ノズル９に連通接
続され、またポンプ５のオーバフローポート5cは、オイ
ルパイプ16により燃料タンク４の上部4bに連通接続され
ている。
料タンク４の下部4aに連通接続され、ポンプ５の吐出ポ
ート5bは、オイルパイプ15により噴射ノズル９に連通接
続され、またポンプ５のオーバフローポート5cは、オイ
ルパイプ16により燃料タンク４の上部4bに連通接続され
ている。
コンピュータ12は、中央情報処理装置CPUと、ROM及び
RAMからなる記憶装置Ｍと、入力ポート12aと、出力ポー
ト12bとから構成されており、窒素酸化物の濃度センサ1
0は、導線18によりコンピュータ12の入力ポート12aに、
エンジン回転数センサ11は、導線19により同じく入力ポ
ート12aに夫々電気的に接続されている。またポンプ５
は、増幅器20を介して導線21,22により出力ポート12bに
電気的に接続されている。
RAMからなる記憶装置Ｍと、入力ポート12aと、出力ポー
ト12bとから構成されており、窒素酸化物の濃度センサ1
0は、導線18によりコンピュータ12の入力ポート12aに、
エンジン回転数センサ11は、導線19により同じく入力ポ
ート12aに夫々電気的に接続されている。またポンプ５
は、増幅器20を介して導線21,22により出力ポート12bに
電気的に接続されている。
触媒８には、上記した銅イオン交換ゼオライトが充填
されており、排気管６の末端には公知の消音器24が装着
されている。
されており、排気管６の末端には公知の消音器24が装着
されている。
次に、本発明に係る一酸化窒素ガスの接触還元装置１
の第２実施例について、第２図により説明する。一酸化
窒素ガスの接触還元装置１は、炭素数３以上の炭化水素
を収容した高圧ボンベ34と、該高圧ボンベ中の前記炭化
水素の供給と該供給の停止を制御する電磁弁35と、排気
管６における触媒８の上流側6aに配設され高圧ボンベ34
から供給される炭化水素を排気管８中に噴射するノズル
９と、触媒８の下流側6bに配設され排気中の窒素酸化物
の濃度を検出する窒素酸化物濃度センサ10と、ディーゼ
ルエンジン２の回転数を検出するエンジン回転数センサ
11と、該エンジン回転数センサと窒素酸化物濃度センサ
10とが入力ポート12aに、電磁弁35が出力ポート12bに夫
々電気的に接続され排気管６中の窒素酸化物の濃度とエ
ンジン回転数から排気管６中に噴射すべき炭化水素の量
を演算して電磁弁35を制御するコンピュータ12とを備え
ている。
の第２実施例について、第２図により説明する。一酸化
窒素ガスの接触還元装置１は、炭素数３以上の炭化水素
を収容した高圧ボンベ34と、該高圧ボンベ中の前記炭化
水素の供給と該供給の停止を制御する電磁弁35と、排気
管６における触媒８の上流側6aに配設され高圧ボンベ34
から供給される炭化水素を排気管８中に噴射するノズル
９と、触媒８の下流側6bに配設され排気中の窒素酸化物
の濃度を検出する窒素酸化物濃度センサ10と、ディーゼ
ルエンジン２の回転数を検出するエンジン回転数センサ
11と、該エンジン回転数センサと窒素酸化物濃度センサ
10とが入力ポート12aに、電磁弁35が出力ポート12bに夫
々電気的に接続され排気管６中の窒素酸化物の濃度とエ
ンジン回転数から排気管６中に噴射すべき炭化水素の量
を演算して電磁弁35を制御するコンピュータ12とを備え
ている。
電磁弁35と高圧ガスボンベ34とは、ガスパイプ36によ
り圧力計40を介して接続されており、ガスパイプ36の一
端には手動バルブ41が取り付けられている。また電磁弁
35は、ガスパイプ38により噴射ノズル９に連通接続され
ている。
り圧力計40を介して接続されており、ガスパイプ36の一
端には手動バルブ41が取り付けられている。また電磁弁
35は、ガスパイプ38により噴射ノズル９に連通接続され
ている。
コンピュータ12は、第１実施例と同様、中央情報処理
装置CPUと、ROM及びRAMからなる記憶装置Ｍと、入力ポ
ート12aと、出力ポート12bとから構成されており、窒素
酸化物の濃度センサ10は、導線18によりコンピュータ12
の入力ポート12aに、エンジン回転数センサ11は、導線1
9により同じく入力ポート12aに夫々電気的に接続されて
いる。また電磁弁35は、増幅器20を介して導線21,22に
より出力ポート12bに電気的に接続されている。
装置CPUと、ROM及びRAMからなる記憶装置Ｍと、入力ポ
ート12aと、出力ポート12bとから構成されており、窒素
酸化物の濃度センサ10は、導線18によりコンピュータ12
の入力ポート12aに、エンジン回転数センサ11は、導線1
9により同じく入力ポート12aに夫々電気的に接続されて
いる。また電磁弁35は、増幅器20を介して導線21,22に
より出力ポート12bに電気的に接続されている。
触媒８には、第１実施例と同様、上記した銅イオン交
換ゼオライトが充填されており、排気管６の末端には公
知の消音器24が装着されている。
換ゼオライトが充填されており、排気管６の末端には公
知の消音器24が装着されている。
作 用 本発明は、上記のように構成されており、以下その作
用について説明する。まず第１図に示す本発明に係る第
１実施例についてその作用を説明すると、ディーゼルエ
ンジン２が回転すると、排気ガスは排気管６を通って矢
印Ａの如く排気される。この場合、触媒８の下流側6bに
おける窒素酸化物の濃度が窒素酸化物濃度センサ10によ
り検出され、該検出データはコンピュータ12の入力ポー
ト12aに入力され、またディーゼルエンジン２の回転数
はエンジン回転数センサ11により検出されて、該検出デ
ータも同様に入力ポート12aに入力される。
用について説明する。まず第１図に示す本発明に係る第
１実施例についてその作用を説明すると、ディーゼルエ
ンジン２が回転すると、排気ガスは排気管６を通って矢
印Ａの如く排気される。この場合、触媒８の下流側6bに
おける窒素酸化物の濃度が窒素酸化物濃度センサ10によ
り検出され、該検出データはコンピュータ12の入力ポー
ト12aに入力され、またディーゼルエンジン２の回転数
はエンジン回転数センサ11により検出されて、該検出デ
ータも同様に入力ポート12aに入力される。
このようなデータがコンピュータ12に入力されると、
記憶装置Ｍにはエンジン回転数から排気量を計算するプ
ログラム、窒素酸化物濃度の1.7乃至３倍の量の軽油の
量（モル比換算）を計算するプログラム等が記憶されて
いるので、コンピュータ12はこれらを演算し、ポンプ５
に対して演算結果に等しい量の軽油３を噴射ノズル９に
送るべき信号を増幅器20を介して出力する。これによっ
てポンプ５は、コンピュータ12からの指令に従い軽油３
を噴射ノズル９に送り、該噴射ノズルは軽油３を霧状に
して排気管６中の排気ガスに噴射する。
記憶装置Ｍにはエンジン回転数から排気量を計算するプ
ログラム、窒素酸化物濃度の1.7乃至３倍の量の軽油の
量（モル比換算）を計算するプログラム等が記憶されて
いるので、コンピュータ12はこれらを演算し、ポンプ５
に対して演算結果に等しい量の軽油３を噴射ノズル９に
送るべき信号を増幅器20を介して出力する。これによっ
てポンプ５は、コンピュータ12からの指令に従い軽油３
を噴射ノズル９に送り、該噴射ノズルは軽油３を霧状に
して排気管６中の排気ガスに噴射する。
この結果たとえ排気ガス中に過剰の酸素と亜硫酸ガス
とが存在しても窒素酸化物は還元されて、排気ガス中か
ら除去され、排気ガスは浄化される。
とが存在しても窒素酸化物は還元されて、排気ガス中か
ら除去され、排気ガスは浄化される。
第２実施例についても同様であり、この場合には、コ
ンピュータ12が２つのセンサ10,11からの入力データに
基いて電磁弁35を制御し、高圧ボンベ34内の炭素数３以
上の炭化水素を、窒素酸化物の濃度に応じて適量噴射ノ
ズル９から排気管６内の排気ガス中に噴射し、同様の結
果が得られる。
ンピュータ12が２つのセンサ10,11からの入力データに
基いて電磁弁35を制御し、高圧ボンベ34内の炭素数３以
上の炭化水素を、窒素酸化物の濃度に応じて適量噴射ノ
ズル９から排気管６内の排気ガス中に噴射し、同様の結
果が得られる。
なお、本発明はディーゼルエンジン搭載車輛の排気ガ
スにその利用が限定されるものではなく、すべての産業
用ディーゼルエンジン、航空機及び船舶等のディーゼル
エンジンにも勿論利用できるものである。
スにその利用が限定されるものではなく、すべての産業
用ディーゼルエンジン、航空機及び船舶等のディーゼル
エンジンにも勿論利用できるものである。
効 果 本発明は、上記のようにディーゼルエンジン用の軽油
を収容した燃料タンクと、該燃料タンク中の軽油を給排
するポンプと、排気管における触媒の上流側に配設され
上記ポンプから供給される軽油を該排気管中に噴射する
ノズルと、触媒の下流側に配設され排気中の窒素酸化物
の濃度を検出する窒素酸化物濃度センサと、ディーゼル
エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサと、
該エンジン回転数センサと窒素酸化物濃度センサとが入
力ポートに、上記ポンプが出力ポートに夫々電気的に接
続され排気管中の窒素酸化物の濃度とエンジン回転数か
ら排気管中に噴射すべき軽油の量を演算して上記ポンプ
を制御するコンピュータとを備えたので、ディーゼルエ
ンジン搭載車輛に元々存在する燃料である軽油を、還元
剤としての炭素数３以上の炭化水素として利用できる点
て非常に有利であり、また別途炭素数３以上の炭化水素
やその容器等を車輛に積み込まなくてもよいため、極め
て合理的に過剰酸素や亜硫酸ガスの存在下においても排
気ガス中の窒素酸化物の除去を行うことができるという
効果がある。またコンピュータの使用により必要な場合
だけ、必要な量の軽油を還元剤として使用できるため、
燃料の無駄な消費を防止できる効果がある。
を収容した燃料タンクと、該燃料タンク中の軽油を給排
するポンプと、排気管における触媒の上流側に配設され
上記ポンプから供給される軽油を該排気管中に噴射する
ノズルと、触媒の下流側に配設され排気中の窒素酸化物
の濃度を検出する窒素酸化物濃度センサと、ディーゼル
エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサと、
該エンジン回転数センサと窒素酸化物濃度センサとが入
力ポートに、上記ポンプが出力ポートに夫々電気的に接
続され排気管中の窒素酸化物の濃度とエンジン回転数か
ら排気管中に噴射すべき軽油の量を演算して上記ポンプ
を制御するコンピュータとを備えたので、ディーゼルエ
ンジン搭載車輛に元々存在する燃料である軽油を、還元
剤としての炭素数３以上の炭化水素として利用できる点
て非常に有利であり、また別途炭素数３以上の炭化水素
やその容器等を車輛に積み込まなくてもよいため、極め
て合理的に過剰酸素や亜硫酸ガスの存在下においても排
気ガス中の窒素酸化物の除去を行うことができるという
効果がある。またコンピュータの使用により必要な場合
だけ、必要な量の軽油を還元剤として使用できるため、
燃料の無駄な消費を防止できる効果がある。
また炭素数３以上の炭化水素を収容した高圧ボンベ
と、該高圧ボンベ中の炭化水素の供給と該供給の停止を
制御する電磁弁と、排気管における触媒の上流側に配設
され高圧ボンベから供給される炭化水素を該排気管中に
噴射するノズルと、触媒の下流側に配設され排気中の窒
素酸化物の濃度を検出する窒素酸化物濃度センサと、デ
ィーゼルエンジンの回転数を検出するエンジン回転数セ
ンサと、該エンジン回転数センサと窒素酸化物濃度セン
サとが入力ポートに、上記電磁弁が出力ポートに夫々電
気的に接続され排気管中の窒素酸化物の濃度とエンジン
回転数から排気管中に噴射すべき炭化水素の量を演算し
て上記電磁弁を制御するコンピュータとを備えたので、
プロピレンやプロパン等を高圧ボンベに詰めてディーゼ
ルエンジン搭載車輛に搭載することにより、従来困難と
されていた窒素酸化物の除去を、過剰酸素や亜硫酸ガス
の存在下においても実用的に可能とし得る効果がある。
またコンピュータの使用により還元剤としての炭化水素
を必要な場合に必要な量だけ使用できるため、該還元剤
の無駄を省くことができると共に、必要以上の炭化水素
が排気ガスに混じることによる排気ガスの汚染を防止す
ることができる効果がある。
と、該高圧ボンベ中の炭化水素の供給と該供給の停止を
制御する電磁弁と、排気管における触媒の上流側に配設
され高圧ボンベから供給される炭化水素を該排気管中に
噴射するノズルと、触媒の下流側に配設され排気中の窒
素酸化物の濃度を検出する窒素酸化物濃度センサと、デ
ィーゼルエンジンの回転数を検出するエンジン回転数セ
ンサと、該エンジン回転数センサと窒素酸化物濃度セン
サとが入力ポートに、上記電磁弁が出力ポートに夫々電
気的に接続され排気管中の窒素酸化物の濃度とエンジン
回転数から排気管中に噴射すべき炭化水素の量を演算し
て上記電磁弁を制御するコンピュータとを備えたので、
プロピレンやプロパン等を高圧ボンベに詰めてディーゼ
ルエンジン搭載車輛に搭載することにより、従来困難と
されていた窒素酸化物の除去を、過剰酸素や亜硫酸ガス
の存在下においても実用的に可能とし得る効果がある。
またコンピュータの使用により還元剤としての炭化水素
を必要な場合に必要な量だけ使用できるため、該還元剤
の無駄を省くことができると共に、必要以上の炭化水素
が排気ガスに混じることによる排気ガスの汚染を防止す
ることができる効果がある。
実施例１ 供試触媒： 銅ゼオライト（Cu−ZSM−５） 還元剤： 軽油 供試エンジン： ４直接噴射式ディーゼルエンジン 運転パターン： 定常運転 モード運転 触媒入口温度220℃から窒素酸化物の除去が開始さ
れ、高温になるにつれてその除去率は増加して行った。
れ、高温になるにつれてその除去率は増加して行った。
例えば250℃にて窒素酸化物除去率は20％を示し、350
℃においては50％を超えた。
℃においては50％を超えた。
実施例２ 供試触媒： 銅ゼオライト（Cu−ZSM−５） 還元剤： プロパン 供試エンジン： ４直接噴射式ディーゼルエンジン 運転パターン： 定常運転 モード運転 以上の条件にて試験したところ、触媒入口温度300℃
から窒素酸化物の除去が開始され、高温になるにつれて
その除去率は増加して行った。
から窒素酸化物の除去が開始され、高温になるにつれて
その除去率は増加して行った。
例えば350℃にて窒素酸化物除去率は10％を示し、500
℃においては30％となった。
℃においては30％となった。
図面は本発明の実施例に係り、第１図は軽油を使用する
装置の概略図、第２図は高圧ボンベ（炭素数３以上の炭
化水素）を使用する装置の概略図である。 １は一酸化窒素ガスの接触還元装置、２はディーゼルエ
ンジン、３は軽油、４は燃料タンク、５はポンプ、６は
排気管、８は触媒、９はノズル、10は窒素酸化物濃度セ
ンサ、11はエンジン回転数センサ、12はコンピュータ、
12aは入力ポート、12bは出力ポート、34は高圧ボンベ、
35は電磁弁である。
装置の概略図、第２図は高圧ボンベ（炭素数３以上の炭
化水素）を使用する装置の概略図である。 １は一酸化窒素ガスの接触還元装置、２はディーゼルエ
ンジン、３は軽油、４は燃料タンク、５はポンプ、６は
排気管、８は触媒、９はノズル、10は窒素酸化物濃度セ
ンサ、11はエンジン回転数センサ、12はコンピュータ、
12aは入力ポート、12bは出力ポート、34は高圧ボンベ、
35は電磁弁である。
Claims (2)
- 【請求項１】ディーゼルエンジン用の軽油を収容した燃
料タンクと、該燃料タンク中の軽油を給排するポンプ
と、排気管における触媒の上流側に配設され前記ポンプ
から供給される前記軽油を該排気管中に噴射するノズル
と、前記触媒の下流側に配設され排気中の窒素酸化物の
濃度を検出する窒素酸化物濃度センサと、前記ディーゼ
ルエンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサ
と、該エンジン回転数センサと前記窒素酸化物濃度セン
サとが入力ポートに、前記ポンプが出力ポートに夫々電
気的に接続され前記排気管中の窒素酸化物の濃度とエン
ジン回転数から排気管中に噴射すべき前記軽油の量を演
算して前記ポンプを制御するコンピュータとを備えたこ
とを特徴とする一酸化窒素ガスの接触還元装置。 - 【請求項２】炭素数３以上の炭化水素を収容した高圧ボ
ンベと、該高圧ボンベ中の前記炭化水素の供給と該供給
の停止を制御する電磁弁と、排気管における触媒の上流
側に配設され前記高圧ボンベから供給される前記炭化水
素を該排気管中に噴射するノズルと、前記触媒の下流側
に配設され排気中の窒素酸化物の濃度を検出する窒素酸
化物濃度センサと、前記ディーゼルエンジンの回転数を
検出するエンジン回転数センサと、該エンジン回転数セ
ンサと前記窒素酸化物濃度センサとが入力ポートに、前
記電磁弁が出力ポートに夫々電気的に接続され前記排気
管中の窒素酸化物の濃度とエンジン回転数から排気管中
に噴射すべき前記炭化水素の量を演算して前記電磁弁を
制御するコンピュータとを備えたことを特徴とする一酸
化窒素ガスの接触還元装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2237842A JP2620779B2 (ja) | 1990-09-08 | 1990-09-08 | 一酸化窒素ガスの接触還元装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2237842A JP2620779B2 (ja) | 1990-09-08 | 1990-09-08 | 一酸化窒素ガスの接触還元装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04118029A JPH04118029A (ja) | 1992-04-20 |
| JP2620779B2 true JP2620779B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=17021222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2237842A Expired - Fee Related JP2620779B2 (ja) | 1990-09-08 | 1990-09-08 | 一酸化窒素ガスの接触還元装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2620779B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4441261A1 (de) * | 1994-11-19 | 1996-05-23 | Bosch Gmbh Robert | Einrichtung zum Nachbehandeln von Abgasen einer Brennkraftmaschine |
-
1990
- 1990-09-08 JP JP2237842A patent/JP2620779B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04118029A (ja) | 1992-04-20 |
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