JP2814322B2 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents
エンジンの排気浄化装置Info
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- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの排気浄化装
置に関し、空燃比の比較的広い条件下でも窒素酸化物
(ＮＯｘ)、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素(ＨＣ)などを効
率良く除去できるものを提供する。
置に関し、空燃比の比較的広い条件下でも窒素酸化物
(ＮＯｘ)、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素(ＨＣ)などを効
率良く除去できるものを提供する。
【０００２】
【従来の技術】本発明の対象となるエンジンの排気浄化
装置の基本構造は、図１に示すように、エンジンＥの排
気路１に触媒コンバータ２を介装し、排気中の窒素酸化
物、一酸化炭素、炭化水素などを触媒コンバータ２で除
去するように構成した形式のものである。
装置の基本構造は、図１に示すように、エンジンＥの排
気路１に触媒コンバータ２を介装し、排気中の窒素酸化
物、一酸化炭素、炭化水素などを触媒コンバータ２で除
去するように構成した形式のものである。
【０００３】この形式の従来技術としては、触媒コンバ
ータ２が三元触媒コンバータであって、白金、ロジウ
ム、パラジウムなどの貴金属を触媒として、排気中の有
害物質同士、即ち、酸化剤であるＮＯｘ、Ｏ2と、還元剤
であるＣＯ、ＨＣとを互いに反応させて、酸化と還元を
同時に行わせてＮ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏなどの無害ガスに変換
するようにしたものがある。
ータ２が三元触媒コンバータであって、白金、ロジウ
ム、パラジウムなどの貴金属を触媒として、排気中の有
害物質同士、即ち、酸化剤であるＮＯｘ、Ｏ2と、還元剤
であるＣＯ、ＨＣとを互いに反応させて、酸化と還元を
同時に行わせてＮ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏなどの無害ガスに変換
するようにしたものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の三元触
媒は、図３に示すように、理論空燃比付近の狭い範囲Ａ
でエンジンを運転しないと、排気中の酸化剤と還元剤と
が化学量論的に等量に近くならないので、上記有害物質
を効率良く除去できない。このため、ディーゼルエンジ
ンでは、Ｏ2センサーと電子制御燃料噴射機構を組み合
わせて、空燃比を時々刻々とフィードバックさせる特別
のシステムが必要になり、コストが高くなる。本発明
は、空燃比がある程度変動しても排気中の有害物質を効
率良く除去すること、酸化触媒反応器での排気ガスの平
均接触効率を高めること、およびエンジンの排気騒音を
低減することを技術的課題とする。
媒は、図３に示すように、理論空燃比付近の狭い範囲Ａ
でエンジンを運転しないと、排気中の酸化剤と還元剤と
が化学量論的に等量に近くならないので、上記有害物質
を効率良く除去できない。このため、ディーゼルエンジ
ンでは、Ｏ2センサーと電子制御燃料噴射機構を組み合
わせて、空燃比を時々刻々とフィードバックさせる特別
のシステムが必要になり、コストが高くなる。本発明
は、空燃比がある程度変動しても排気中の有害物質を効
率良く除去すること、酸化触媒反応器での排気ガスの平
均接触効率を高めること、およびエンジンの排気騒音を
低減することを技術的課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
の手段を、実施例を示す図面により以下に説明する。即
ち、本発明は、前記基本構造のエンジンの排気浄化装置
において、上記触媒コンバータ２は、上手側反応室３と
下手側反応室４とを狭隘路５を介して連通して構成さ
れ、上手側反応室３に排気入口６を、下手側反応室４に
排気出口７を各々開口し、狭隘路５を通気路８を介して
外気に連通して、上記上手側反応室３を還元触媒反応器
１０を介して排気入口６に臨ませ、下手側反応室４を酸
化触媒反応器１２を介して排気出口７に臨ませ、 上記狭
隘路(５)は還元触媒反応器(10)の出口開口方向(10Ａ)お
よび酸化触媒反 応器(12)の入口開口方向(12Ａ)とは反対
側の位置に設けて、 還元触媒反応器(10)を通過したエ
ンジンの排気ガスが、まず上手側反応室(３)内で第１回
目の反転をし、次に上手側反応室(３)から狭隘路(５)を
通って下手側反応室(４)に流れ込む段階で第２回目の反
転をし、そして下手側反応室(４)内で酸化触媒反応器(1
2)に流れ込む手前で第３回目の反転をするように構成し
た、ことを特徴とするものである。
の手段を、実施例を示す図面により以下に説明する。即
ち、本発明は、前記基本構造のエンジンの排気浄化装置
において、上記触媒コンバータ２は、上手側反応室３と
下手側反応室４とを狭隘路５を介して連通して構成さ
れ、上手側反応室３に排気入口６を、下手側反応室４に
排気出口７を各々開口し、狭隘路５を通気路８を介して
外気に連通して、上記上手側反応室３を還元触媒反応器
１０を介して排気入口６に臨ませ、下手側反応室４を酸
化触媒反応器１２を介して排気出口７に臨ませ、 上記狭
隘路(５)は還元触媒反応器(10)の出口開口方向(10Ａ)お
よび酸化触媒反 応器(12)の入口開口方向(12Ａ)とは反対
側の位置に設けて、 還元触媒反応器(10)を通過したエ
ンジンの排気ガスが、まず上手側反応室(３)内で第１回
目の反転をし、次に上手側反応室(３)から狭隘路(５)を
通って下手側反応室(４)に流れ込む段階で第２回目の反
転をし、そして下手側反応室(４)内で酸化触媒反応器(1
2)に流れ込む手前で第３回目の反転をするように構成し
た、ことを特徴とするものである。
【０００６】上記還元触媒反応器１０とは、主に排気中
のＮＯｘを還元するためのもので、例えば、排気中のＣ
Ｏなどの成分を還元剤として触媒の存在下に接触還元分
解したり、アンモニアを還元剤とし、銅、鉄などの酸化
物を触媒として接触還元分解する反応器の外、吸着式や
湿式反応方式のものを広く含む。上記酸化触媒反応器１
２とは、主に排気中のＣＯやＨＣを酸化するためのもの
で、例えば、構造的には既存の酸化触媒コンバータなど
と同様に、粒状或は格子状のアルミナなどに、触媒作用
をする白金やパラジウムなどの貴金属を担持した反応器
の外、吸着式や吸収式のものなどを広く含む。
のＮＯｘを還元するためのもので、例えば、排気中のＣ
Ｏなどの成分を還元剤として触媒の存在下に接触還元分
解したり、アンモニアを還元剤とし、銅、鉄などの酸化
物を触媒として接触還元分解する反応器の外、吸着式や
湿式反応方式のものを広く含む。上記酸化触媒反応器１
２とは、主に排気中のＣＯやＨＣを酸化するためのもの
で、例えば、構造的には既存の酸化触媒コンバータなど
と同様に、粒状或は格子状のアルミナなどに、触媒作用
をする白金やパラジウムなどの貴金属を担持した反応器
の外、吸着式や吸収式のものなどを広く含む。
【０００７】
【作用】（イ）．排気ガス浄化用の電子制御システムが不要 排気が排気入口６から上手側反応室３に流入する際に、
還元触媒反応器１０で排気中のＮＯｘがＮ2に還元され
て除去される。この場合、図２に示すように、前述の理
論空燃比の狭い範囲Ａ(図３参照)から多少ずれて、空燃
比の範囲Ｂが比較的広くなっても、ＮＯｘの濃度変化は
少ないので、この範囲でのＮＯｘの除去に支障はない
(図２のＤ領域参照)。
還元触媒反応器１０で排気中のＮＯｘがＮ2に還元され
て除去される。この場合、図２に示すように、前述の理
論空燃比の狭い範囲Ａ(図３参照)から多少ずれて、空燃
比の範囲Ｂが比較的広くなっても、ＮＯｘの濃度変化は
少ないので、この範囲でのＮＯｘの除去に支障はない
(図２のＤ領域参照)。
【０００８】また、排気が上手側反応室３から狭隘路５
を通過して下手側反応室４に入る際に、狭隘路５でいわ
ゆるベンチュリ効果が起こるので、外気が通気路８を通
って下手側反応室４に吸い込まれる。このため、下手側
反応室４での排気の空燃比は希薄側に傾き、図２に示す
ように、排気中のＣＯ及びＨＣ濃度は空燃比領域Ｂの右
側境界線Ｃ上に低減する。従って、酸化触媒反応器１２
ではＣＯ及びＨＣが効率良くＣＯ2やＨ2Ｏに酸化されて
除去される。但し、ベンチュリ効果で吸い込まれる外気
は大量ではないので、下手側反応室４での排気の温度低
下は少なく、酸化反応の効率が抑制される虞れはない。
このため、従来の三元触媒方式に比べて、特別な電子制
御システムは要らず、安価に実施できる。 （ロ）．酸化触媒反応器(12)での排気ガスの平均接触効
率(η)を高めて、排気ガス中のＨＣ・ＣＯの浄化率を高
める 図４・図５に示すように、酸化触媒反応器(12)に対する
排気ガスの接触反応について、その接触時間の変動幅
(Ｔ 0 )が大きくなるほど、触媒接触反応効率(η)の平均
値(η 1 )(η 11 )が小さくなる。 すなわち、図４に示すよ
うに、酸化触媒反応器(12)に対する排気ガスの接触時間
(Ｔ)が長くなるほど、触媒接触反応効率(η)の上昇率が
小さくなる。排気ガスの平均流速が一定の場合におい
て、排気ガス接触時間(Ｔ)の変動幅(Ｔ 0 )が０のとき
は、触媒接触反応効率(η)の平均値は(η 1 )になる。こ
れに対し、排気ガス接触時間変動幅(Ｔ 0 )が(Ｔ 10 )のと
きは、触媒接触反応効率(η)の変動幅(η 0 )が(η 10 )と
なって、その平均値が(η 11 )となる。 このため、触媒接
触反応効率(η)の平均値は、接触時間変動幅(Ｔ 0 )が０
のときの平均値(η 1 )よりも、(Ｔ 10 )のときの平均値(η
11 )のほうが低くなり、排気ガス接触時間変動幅(Ｔ 0 )が
大きくなるほど触媒接触反応効率(η)の平均値が低下す
る。この低下の度合いを図５に示す。 本発明では、狭隘
路(５)は還元触媒反応器(10)の出口開口方向(10Ａ)およ
び酸化触媒反応器(12)の入口開口方向(12Ａ)とは反対側
の位置に設けて、 還元触媒反応器(10)を通過したエン
ジンの排気ガスが、まず上手側反応室(３)内で第１回目
の反転をし、次に上手側反応室(３)から狭隘路(５)を通
って下手側反応室(４)に流れ込む段階で第２回目の反転
をし、そして下手側反応室(４)内で酸化触媒反応器(12)
に流れ込む手前で第３回目の反転をするように構成し
た。 この構成から、還元触媒反応器(10)を通過したエン
ジンの排気ガスの排気脈動圧は、まず上手側反応室(３)
内で第１回目の反転をするときに緩衝され、つぎに 上手
側反応室(３)から下手側反応室(４)に流れ込んで、第２
回目の反転をするときにもう一度緩衝され、そして下手
側反応室(４)で酸化触媒反応器(12)に流れ込む手前で第
３回目の反転をするときにもさらに緩衝される。 この３
回ものたび重なる緩衝により、排気脈動圧の圧力変動幅
が大幅に小さくなって、排気ガスの流速の変動幅も小さ
くなった状態で、排気ガスが酸化触媒反応器(12)内を通
過する。この排気ガスの流速変動幅が小さくなった分だ
け、排気ガスが酸化触媒反応器(12)内を通過する過程で
接触する時間（図４のＴ)の変動幅(Ｔ 0 )が小さくなる。
これにより、酸化触媒反応器(12)に対する排気ガスの接
触反応について、図４に示すように、排気ガス接触時間
(Ｔ)の変動幅(Ｔ 0 )が小さくなった分だけ、触媒接触反
応効率(η)の変動幅(η 0 )が小さくなって、図５に示す
ように触媒接触反応効率(η)の平均値(η 1 )(η 11 )が高
くなる。このため、酸化触媒反応器(12)内での排気ガス
中のＨＣ・ＣＯの浄化率が高くなる。 （ハ）．エンジンの排気騒音は、上手側反応室(３)およ
び下手側反応室(４)での反射波同士の干渉により、低減
される 狭隘路(５)は還元触媒反応器(10)の出口開口方向(10Ａ)
および酸化触媒反応器(12)の入口開口方向(12Ａ)とは反
対側の位置に設ける。 この構成から、まず、エンジンの
排気騒音は、還元触媒反応器(10)からこれの出口開口方
向(10Ａ)に向かって出てから狭隘路(５)に達するまでの
間において、上手側反応室(３)を素通りすることが無
く、この上手側反応室(３)内で反射を繰り返し、この反
射波同士の干渉により排気騒音が低減される。 次に、こ
の低減された排気騒音は、狭隘路(５)から出てから酸化
触媒反応器(12)に達するまでの間においても、下手側反
応室(４)を素通りすることが無く、この下手側反応室
(４)内で反射を繰り返し、この反射波同士の干渉により
排気騒音がさらに低減される。
を通過して下手側反応室４に入る際に、狭隘路５でいわ
ゆるベンチュリ効果が起こるので、外気が通気路８を通
って下手側反応室４に吸い込まれる。このため、下手側
反応室４での排気の空燃比は希薄側に傾き、図２に示す
ように、排気中のＣＯ及びＨＣ濃度は空燃比領域Ｂの右
側境界線Ｃ上に低減する。従って、酸化触媒反応器１２
ではＣＯ及びＨＣが効率良くＣＯ2やＨ2Ｏに酸化されて
除去される。但し、ベンチュリ効果で吸い込まれる外気
は大量ではないので、下手側反応室４での排気の温度低
下は少なく、酸化反応の効率が抑制される虞れはない。
このため、従来の三元触媒方式に比べて、特別な電子制
御システムは要らず、安価に実施できる。 （ロ）．酸化触媒反応器(12)での排気ガスの平均接触効
率(η)を高めて、排気ガス中のＨＣ・ＣＯの浄化率を高
める 図４・図５に示すように、酸化触媒反応器(12)に対する
排気ガスの接触反応について、その接触時間の変動幅
(Ｔ 0 )が大きくなるほど、触媒接触反応効率(η)の平均
値(η 1 )(η 11 )が小さくなる。 すなわち、図４に示すよ
うに、酸化触媒反応器(12)に対する排気ガスの接触時間
(Ｔ)が長くなるほど、触媒接触反応効率(η)の上昇率が
小さくなる。排気ガスの平均流速が一定の場合におい
て、排気ガス接触時間(Ｔ)の変動幅(Ｔ 0 )が０のとき
は、触媒接触反応効率(η)の平均値は(η 1 )になる。こ
れに対し、排気ガス接触時間変動幅(Ｔ 0 )が(Ｔ 10 )のと
きは、触媒接触反応効率(η)の変動幅(η 0 )が(η 10 )と
なって、その平均値が(η 11 )となる。 このため、触媒接
触反応効率(η)の平均値は、接触時間変動幅(Ｔ 0 )が０
のときの平均値(η 1 )よりも、(Ｔ 10 )のときの平均値(η
11 )のほうが低くなり、排気ガス接触時間変動幅(Ｔ 0 )が
大きくなるほど触媒接触反応効率(η)の平均値が低下す
る。この低下の度合いを図５に示す。 本発明では、狭隘
路(５)は還元触媒反応器(10)の出口開口方向(10Ａ)およ
び酸化触媒反応器(12)の入口開口方向(12Ａ)とは反対側
の位置に設けて、 還元触媒反応器(10)を通過したエン
ジンの排気ガスが、まず上手側反応室(３)内で第１回目
の反転をし、次に上手側反応室(３)から狭隘路(５)を通
って下手側反応室(４)に流れ込む段階で第２回目の反転
をし、そして下手側反応室(４)内で酸化触媒反応器(12)
に流れ込む手前で第３回目の反転をするように構成し
た。 この構成から、還元触媒反応器(10)を通過したエン
ジンの排気ガスの排気脈動圧は、まず上手側反応室(３)
内で第１回目の反転をするときに緩衝され、つぎに 上手
側反応室(３)から下手側反応室(４)に流れ込んで、第２
回目の反転をするときにもう一度緩衝され、そして下手
側反応室(４)で酸化触媒反応器(12)に流れ込む手前で第
３回目の反転をするときにもさらに緩衝される。 この３
回ものたび重なる緩衝により、排気脈動圧の圧力変動幅
が大幅に小さくなって、排気ガスの流速の変動幅も小さ
くなった状態で、排気ガスが酸化触媒反応器(12)内を通
過する。この排気ガスの流速変動幅が小さくなった分だ
け、排気ガスが酸化触媒反応器(12)内を通過する過程で
接触する時間（図４のＴ)の変動幅(Ｔ 0 )が小さくなる。
これにより、酸化触媒反応器(12)に対する排気ガスの接
触反応について、図４に示すように、排気ガス接触時間
(Ｔ)の変動幅(Ｔ 0 )が小さくなった分だけ、触媒接触反
応効率(η)の変動幅(η 0 )が小さくなって、図５に示す
ように触媒接触反応効率(η)の平均値(η 1 )(η 11 )が高
くなる。このため、酸化触媒反応器(12)内での排気ガス
中のＨＣ・ＣＯの浄化率が高くなる。 （ハ）．エンジンの排気騒音は、上手側反応室(３)およ
び下手側反応室(４)での反射波同士の干渉により、低減
される 狭隘路(５)は還元触媒反応器(10)の出口開口方向(10Ａ)
および酸化触媒反応器(12)の入口開口方向(12Ａ)とは反
対側の位置に設ける。 この構成から、まず、エンジンの
排気騒音は、還元触媒反応器(10)からこれの出口開口方
向(10Ａ)に向かって出てから狭隘路(５)に達するまでの
間において、上手側反応室(３)を素通りすることが無
く、この上手側反応室(３)内で反射を繰り返し、この反
射波同士の干渉により排気騒音が低減される。 次に、こ
の低減された排気騒音は、狭隘路(５)から出てから酸化
触媒反応器(12)に達するまでの間においても、下手側反
応室(４)を素通りすることが無く、この下手側反応室
(４)内で反射を繰り返し、この反射波同士の干渉により
排気騒音がさらに低減される。
【０００９】
【発明の効果】（イ）．排気ガス浄化用の電子制御システムが不要 排気の浄化反応を酸化触媒反応と還元触媒反応の二段に
分け、下手側の酸化反応室では除去対象物質の濃度を狭
隘路と通気路による外気吸い込み作用で低減して反応効
率を高めるように構成するので、空燃比の比較的広い条
件下でも排気中のＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣを良好に除去でき
る。このため、従来の三元触媒方式に比べて、特別な電
子制御システムは要らず、安価に実施できる。（ロ）．酸化触媒反応器(12)での排気ガスの平均接触効
率(η)を高めて、排気ガス中のＨＣ・ＣＯの浄化率を高
める 図４・図５に示すように、酸化触媒反応器(12)に対する
排気ガスの接触反応について、その接触時間の変動幅
(Ｔ 0 )が大きくなるほど、触媒接触反応効率(η)の平均
値(η 1 )(η 11 )が小さくなる。 すなわち、図４に示すよ
うに、酸化触媒反応器(12)に対する排気ガスの接触時間
(Ｔ)が長くなるほど、触媒接触反応効率(η)の上昇率が
小さくなる。排気ガスの平均流速が一定の場合におい
て、排気ガス接触時間(Ｔ)の変動幅(Ｔ 0 )が０のとき
は、触媒接触反応効率(η)の平均値は(η 1 )になる。こ
れに対し、排気ガス接触時間変動幅(Ｔ 0 )が(Ｔ 10 )のと
きは、触媒接触反応効率(η)の変動幅(η 0 )が(η 10 )と
なって、その平均値が(η 11 )となる。 このため、触媒接
触反応効率(η)の平均値は、接触時間変動幅(Ｔ 0 )が０
のときの平均値(η 1 )よりも、(Ｔ 10 )のときの平均値(η
11 )のほうが低くなり、排気ガス接触時間変動幅(Ｔ 0 )が
大きくなるほど触媒接触反応効率(η)の平均値が低下す
る。この低下の度合いを図５に示す。 本発明では、狭隘
路(５)は還元触媒反応器(10)の出口開口方向(10Ａ)およ
び酸化触媒反応器(12)の入口開口方向(12Ａ)とは反対側
の位置に設けて、 還元触媒反応器(10)を通過したエン
ジンの排気ガスが、まず上手側反応室(３)内で第１回目
の反転をし、次に上手側反応室(３)から狭隘路(５)を通
って下手側反応室(４)に流れ込む段階で第２回目の反転
をし、そして下手側反応室(４)内で酸化触媒反応器(12)
に流れ込む手前で第３回目の反転をするように構成し
た。 この構成から、還元触媒反応器(10)を通過したエン
ジンの排気ガスの排気脈動圧は、まず上手側反応室(３)
内で第１回目の反転をするときに緩衝され、つぎに上手
側反応室(３)から下手側反応室(４)に流れ込んで、第２
回目の反転をすると きにもう一度緩衝され、そして下手
側反応室(４)で酸化触媒反応器(12)に流れ込む手前で第
３回目の反転をするときにもさらに緩衝される。 この３
回ものたび重なる緩衝により、排気脈動圧の圧力変動幅
が大幅に小さくなって、排気ガスの流速の変動幅も小さ
くなった状態で、排気ガスが酸化触媒反応器(12)内を通
過する。この排気ガスの流速変動幅が小さくなった分だ
け、排気ガスが酸化触媒反応器(12)内を通過する過程で
接触する時間（図４のＴ)の変動幅(Ｔ 0 )が小さくなる。
これにより、酸化触媒反応器(12)に対する排気ガスの接
触反応について、図４に示すように、排気ガス接触時間
(Ｔ)の変動幅(Ｔ 0 )が小さくなった分だけ、触媒接触反
応効率(η)の変動幅(η 0 )が小さくなって、図５に示す
ように触媒接触反応効率(η)の平均値(η 1 )(η 11 )が高
くなる。このため、酸化触媒反応器(12)内での排気ガス
中のＨＣ・ＣＯの浄化率が高くなる。 （ハ）．エンジンの排気騒音は、上手側反応室(３)およ
び下手側反応室(４)での反射波同士の干渉により、低減
される 狭隘路(５)は還元触媒反応器(10)の出口開口方向(10Ａ)
および酸化触媒反応器(12)の入口開口方向(12Ａ)とは反
対側の位置に設ける。 この構成から、まず、エンジンの
排気騒音は、還元触媒反応器(10)からこれの出口開口方
向(10Ａ)に向かって出てから狭隘路(５)に達するまでの
間において、上手側反応室(３)を素通りすることが無
く、この上手側反応室(３)内で反射を繰り返し、この反
射波同士の干渉により排気騒音が低減される。 次に、こ
の低減された排気騒音は、狭隘路(５)から出てから酸化
触媒反応器(12)に達するまでの間においても、下手側反
応室(４)を素通りすることが無く、この下手側反応室
(４)内で反射を繰り返し、この反射波同士の干渉により
排気騒音がさらに低減される。
分け、下手側の酸化反応室では除去対象物質の濃度を狭
隘路と通気路による外気吸い込み作用で低減して反応効
率を高めるように構成するので、空燃比の比較的広い条
件下でも排気中のＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣを良好に除去でき
る。このため、従来の三元触媒方式に比べて、特別な電
子制御システムは要らず、安価に実施できる。（ロ）．酸化触媒反応器(12)での排気ガスの平均接触効
率(η)を高めて、排気ガス中のＨＣ・ＣＯの浄化率を高
める 図４・図５に示すように、酸化触媒反応器(12)に対する
排気ガスの接触反応について、その接触時間の変動幅
(Ｔ 0 )が大きくなるほど、触媒接触反応効率(η)の平均
値(η 1 )(η 11 )が小さくなる。 すなわち、図４に示すよ
うに、酸化触媒反応器(12)に対する排気ガスの接触時間
(Ｔ)が長くなるほど、触媒接触反応効率(η)の上昇率が
小さくなる。排気ガスの平均流速が一定の場合におい
て、排気ガス接触時間(Ｔ)の変動幅(Ｔ 0 )が０のとき
は、触媒接触反応効率(η)の平均値は(η 1 )になる。こ
れに対し、排気ガス接触時間変動幅(Ｔ 0 )が(Ｔ 10 )のと
きは、触媒接触反応効率(η)の変動幅(η 0 )が(η 10 )と
なって、その平均値が(η 11 )となる。 このため、触媒接
触反応効率(η)の平均値は、接触時間変動幅(Ｔ 0 )が０
のときの平均値(η 1 )よりも、(Ｔ 10 )のときの平均値(η
11 )のほうが低くなり、排気ガス接触時間変動幅(Ｔ 0 )が
大きくなるほど触媒接触反応効率(η)の平均値が低下す
る。この低下の度合いを図５に示す。 本発明では、狭隘
路(５)は還元触媒反応器(10)の出口開口方向(10Ａ)およ
び酸化触媒反応器(12)の入口開口方向(12Ａ)とは反対側
の位置に設けて、 還元触媒反応器(10)を通過したエン
ジンの排気ガスが、まず上手側反応室(３)内で第１回目
の反転をし、次に上手側反応室(３)から狭隘路(５)を通
って下手側反応室(４)に流れ込む段階で第２回目の反転
をし、そして下手側反応室(４)内で酸化触媒反応器(12)
に流れ込む手前で第３回目の反転をするように構成し
た。 この構成から、還元触媒反応器(10)を通過したエン
ジンの排気ガスの排気脈動圧は、まず上手側反応室(３)
内で第１回目の反転をするときに緩衝され、つぎに上手
側反応室(３)から下手側反応室(４)に流れ込んで、第２
回目の反転をすると きにもう一度緩衝され、そして下手
側反応室(４)で酸化触媒反応器(12)に流れ込む手前で第
３回目の反転をするときにもさらに緩衝される。 この３
回ものたび重なる緩衝により、排気脈動圧の圧力変動幅
が大幅に小さくなって、排気ガスの流速の変動幅も小さ
くなった状態で、排気ガスが酸化触媒反応器(12)内を通
過する。この排気ガスの流速変動幅が小さくなった分だ
け、排気ガスが酸化触媒反応器(12)内を通過する過程で
接触する時間（図４のＴ)の変動幅(Ｔ 0 )が小さくなる。
これにより、酸化触媒反応器(12)に対する排気ガスの接
触反応について、図４に示すように、排気ガス接触時間
(Ｔ)の変動幅(Ｔ 0 )が小さくなった分だけ、触媒接触反
応効率(η)の変動幅(η 0 )が小さくなって、図５に示す
ように触媒接触反応効率(η)の平均値(η 1 )(η 11 )が高
くなる。このため、酸化触媒反応器(12)内での排気ガス
中のＨＣ・ＣＯの浄化率が高くなる。 （ハ）．エンジンの排気騒音は、上手側反応室(３)およ
び下手側反応室(４)での反射波同士の干渉により、低減
される 狭隘路(５)は還元触媒反応器(10)の出口開口方向(10Ａ)
および酸化触媒反応器(12)の入口開口方向(12Ａ)とは反
対側の位置に設ける。 この構成から、まず、エンジンの
排気騒音は、還元触媒反応器(10)からこれの出口開口方
向(10Ａ)に向かって出てから狭隘路(５)に達するまでの
間において、上手側反応室(３)を素通りすることが無
く、この上手側反応室(３)内で反射を繰り返し、この反
射波同士の干渉により排気騒音が低減される。 次に、こ
の低減された排気騒音は、狭隘路(５)から出てから酸化
触媒反応器(12)に達するまでの間においても、下手側反
応室(４)を素通りすることが無く、この下手側反応室
(４)内で反射を繰り返し、この反射波同士の干渉により
排気騒音がさらに低減される。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて述べ
る。図１はディーゼルエンジンの排気浄化装置の概略縦
断面図であって、縦型ディーゼルエンジンＥの排気マニ
ホールド１１の上方に触媒コンバータ２を固定し、排気
中のＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣなどの有害物質を触媒コンバータ
２で除去するように構成する。
る。図１はディーゼルエンジンの排気浄化装置の概略縦
断面図であって、縦型ディーゼルエンジンＥの排気マニ
ホールド１１の上方に触媒コンバータ２を固定し、排気
中のＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣなどの有害物質を触媒コンバータ
２で除去するように構成する。
【００１１】上記触媒コンバータ２は、ケーシング１３
内に上手側反応室３と下手側反応室４とを縦向きの区画
壁１４で仕切って形成され、区画壁１４の下方に狭隘路
５を開放して、上手側反応室３と下手側反応室４とを狭
隘路５を介して連通する。上記触媒コンバータ２の上手
側反応室３の下部に排気入口６を、下手側反応室４の下
部に排気出口７を各々開口し、排気マニホールド１１に
形成した排気導入路１８を排気入口６に下から連通し、
排気出口７を排気マニホールド１１に形成した排気導出
路１９に上から連通する。
内に上手側反応室３と下手側反応室４とを縦向きの区画
壁１４で仕切って形成され、区画壁１４の下方に狭隘路
５を開放して、上手側反応室３と下手側反応室４とを狭
隘路５を介して連通する。上記触媒コンバータ２の上手
側反応室３の下部に排気入口６を、下手側反応室４の下
部に排気出口７を各々開口し、排気マニホールド１１に
形成した排気導入路１８を排気入口６に下から連通し、
排気出口７を排気マニホールド１１に形成した排気導出
路１９に上から連通する。
【００１２】上記上手側反応室３に還元触媒反応器１０
を収容し、当該還元触媒反応器１０を介して排気入口６
を上手側反応室３内に連通するとともに、下手側反応室
４に酸化触媒反応器１２を収容し、酸化触媒反応器１２
を介して下手側反応室４内を排気出口７に連通する。上
記還元触媒反応器１０は、主に排気中のＮＯｘをＮ2に
還元するためのもので、例えば、排気中のＣＯなどの成
分を還元剤として触媒の存在下に接触還元分解するよう
に構成される。上記酸化触媒反応器１２は、主に排気中
のＣＯやＨＣをＣＯ2やＨ2Ｏに酸化するためのもので、
例えば、構造的には既存の酸化触媒コンバータなどと同
様のものである。上記区画壁１４の肉壁内に縦向きに通
気路８を貫設し、ケーシング１３の上部中央に形成した
外気導入室１５を通気路８を介して狭隘路５に連通し、
外気導入室１５に開けた外気入口１６にリード弁より成
る逆止弁１７を臨ませる。上記狭隘路５は還元触媒反応
器１０の出口開口方向１０Ａおよび酸化触媒反応器１２
の入口開口方向１２Ａとは反対側の位置に設けて、 還
元触媒反応器１０を通過したエンジンの排気ガスが、ま
ず上手側反応室３内で第１回目の反転をし、次に上手側
反応室３から狭隘路５を通って下手側反応室４に流れ込
む段階で第２回目の反転をし、そして下手側反応室４内
で酸化触媒反応器１２に流れ込む手前で第３回目の反転
をするように構成したものである。
を収容し、当該還元触媒反応器１０を介して排気入口６
を上手側反応室３内に連通するとともに、下手側反応室
４に酸化触媒反応器１２を収容し、酸化触媒反応器１２
を介して下手側反応室４内を排気出口７に連通する。上
記還元触媒反応器１０は、主に排気中のＮＯｘをＮ2に
還元するためのもので、例えば、排気中のＣＯなどの成
分を還元剤として触媒の存在下に接触還元分解するよう
に構成される。上記酸化触媒反応器１２は、主に排気中
のＣＯやＨＣをＣＯ2やＨ2Ｏに酸化するためのもので、
例えば、構造的には既存の酸化触媒コンバータなどと同
様のものである。上記区画壁１４の肉壁内に縦向きに通
気路８を貫設し、ケーシング１３の上部中央に形成した
外気導入室１５を通気路８を介して狭隘路５に連通し、
外気導入室１５に開けた外気入口１６にリード弁より成
る逆止弁１７を臨ませる。上記狭隘路５は還元触媒反応
器１０の出口開口方向１０Ａおよび酸化触媒反応器１２
の入口開口方向１２Ａとは反対側の位置に設けて、 還
元触媒反応器１０を通過したエンジンの排気ガスが、ま
ず上手側反応室３内で第１回目の反転をし、次に上手側
反応室３から狭隘路５を通って下手側反応室４に流れ込
む段階で第２回目の反転をし、そして下手側反応室４内
で酸化触媒反応器１２に流れ込む手前で第３回目の反転
をするように構成したものである。
【００１３】そこで、本実施例の排気浄化装置の機能を
述べる。ディーゼルエンジンＥの排気マニホールド１１
の排気は、排気入口６から還元触媒コンバータ１０内を
通過して上手側反応室３に流入する。この際、還元触媒
反応器１０で排気中のＮＯｘはＮ2に還元されて除去さ
れる。しかも、図２に示すように、空燃比の範囲Ｂが従
来の理論空燃比の狭い範囲Ａ(図３参照)から多少ずれて
比較的広くなっても、ＮＯｘの濃度変化は少ないので、
この範囲でのＮＯｘの除去に支障はない。
述べる。ディーゼルエンジンＥの排気マニホールド１１
の排気は、排気入口６から還元触媒コンバータ１０内を
通過して上手側反応室３に流入する。この際、還元触媒
反応器１０で排気中のＮＯｘはＮ2に還元されて除去さ
れる。しかも、図２に示すように、空燃比の範囲Ｂが従
来の理論空燃比の狭い範囲Ａ(図３参照)から多少ずれて
比較的広くなっても、ＮＯｘの濃度変化は少ないので、
この範囲でのＮＯｘの除去に支障はない。
【００１４】また、排気は上手側反応室３から狭隘路５
を通過して下手側反応室４に入る場合、狭隘路５でいわ
ゆるベンチュリ効果を受け、狭隘路５の付近に負圧が発
生するので、外気が外気導入室１５から通気路８を通っ
て下手側反応室４に吸い込まれる。このため、下手側反
応室４での排気の空燃比は希薄側に傾き、図２に示すよ
うに、排気中のＣＯ及びＨＣ濃度は空燃比範囲Ｂの右側
境界線Ｃ上に低減する。従って、酸化触媒反応器１２で
はＣＯ及びＨＣが効率良くＣＯ2やＨ2Ｏに酸化される。
を通過して下手側反応室４に入る場合、狭隘路５でいわ
ゆるベンチュリ効果を受け、狭隘路５の付近に負圧が発
生するので、外気が外気導入室１５から通気路８を通っ
て下手側反応室４に吸い込まれる。このため、下手側反
応室４での排気の空燃比は希薄側に傾き、図２に示すよ
うに、排気中のＣＯ及びＨＣ濃度は空燃比範囲Ｂの右側
境界線Ｃ上に低減する。従って、酸化触媒反応器１２で
はＣＯ及びＨＣが効率良くＣＯ2やＨ2Ｏに酸化される。
【００１５】尚、本発明は、排気の浄化反応を酸化触媒
反応と還元触媒反応の二段に分け、狭隘路の外気吸い込
み作用で下手側の酸化反応を効率化して、空燃比の比較
的広い条件下で排気中のＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣを良好に除
去することを特徴とするので、ディーゼルエンジンに適
用するのがより好ましいが、ガソリンエンジンを初めと
する火花点火エンジンへの適用を排除するものではな
い。
反応と還元触媒反応の二段に分け、狭隘路の外気吸い込
み作用で下手側の酸化反応を効率化して、空燃比の比較
的広い条件下で排気中のＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣを良好に除
去することを特徴とするので、ディーゼルエンジンに適
用するのがより好ましいが、ガソリンエンジンを初めと
する火花点火エンジンへの適用を排除するものではな
い。
【図１】ディーゼルエンジンの排気浄化装置の概略縦断
面図である。
面図である。
【図２】本発明の適用範囲を示す空燃比と排気組成との
関係図である。
関係図である。
【図３】従来技術の適用範囲を示す図２の相当図であ
る。
る。
【図４】排気ガス接触時間−触媒接触反応効率の変化特
性曲線図である。
性曲線図である。
【図５】排気ガス接触時間変化幅−触媒接触反応効率の
変化特性曲線図である。
変化特性曲線図である。
１ 排気路 ２ 触媒コンバータ ３ 上手側反応室 ４ 下手側反応室 ５ 狭隘路 ６ ２の排気入口 ７ ２の排気出口 ８ 通気路 １０ 還元触媒反応器１０Ａ 還元触媒反応器の出口開口方向 １２ 酸化触媒反応器１２Ａ 酸化触媒反応器の入口開口方向 Ｅ エンジン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭61−101623（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−83215（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−28619（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭51−22980（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭55−4491（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭61−4015（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01N 3/22 301 F01N 3/28 F01N 3/28 301 F01N 3/34
Claims (1)
- 【請求項１】 エンジン(Ｅ)の排気路(１)に触媒コンバ
ータ(２)を介装し、排気中の窒素酸化物、一酸化炭素、
炭化水素などを触媒コンバータ(２)で除去するように構
成したエンジンの排気浄化装置において、 上記触媒コンバータ(２)は、上手側反応室(３)と下手側
反応室(４)とを狭隘路(５)を介して連通して構成され、
上手側反応室(３)に排気入口(６)を、下手側反応室(４)
に排気出口(７)を各々開口し、狭隘路(５)を通気路(８)
を介して外気に連通して、 上記上手側反応室(３)を還元触媒反応器(１０)を介して
排気入口(６)に臨ませ、下手側反応室(４)を酸化触媒反
応器(１２)を介して排気出口(７)に臨ませ、 上記狭隘路(５)は還元触媒反応器(10)の出口開口方向(1
0Ａ)および酸化触媒反応器(12)の入口開口方向(12Ａ)と
は反対側の位置に設けて、 還元触媒反応器(10)を通過
したエンジンの排気ガスが、まず上手側反応室(３)内で
第１回目の反転をし、次に上手側反応室(３)から狭隘路
(５)を通って下手側反応室(４)に流れ込む段階で第２回
目の反転をし、そして下手側反応室(４)内で酸化触媒反
応器(12)に流れ込む手前で第３回目の反転をするように
構成した、 ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3270262A JP2814322B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | エンジンの排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3270262A JP2814322B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | エンジンの排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0586846A JPH0586846A (ja) | 1993-04-06 |
| JP2814322B2 true JP2814322B2 (ja) | 1998-10-22 |
Family
ID=17483806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3270262A Expired - Lifetime JP2814322B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | エンジンの排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2814322B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5548955A (en) * | 1994-10-19 | 1996-08-27 | Briggs & Stratton Corporation | Catalytic converter having a venturi formed from two stamped components |
| DE19724244A1 (de) * | 1997-06-09 | 1998-12-10 | Emitec Emissionstechnologie | Katalysator mit Sekundärluft-Zwischeneinleitung für Kleinmotoren |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5849376Y2 (ja) * | 1978-12-01 | 1983-11-11 | カルソニックカンセイ株式会社 | 排気尾管 |
| JPS61101623U (ja) * | 1984-12-10 | 1986-06-28 |
-
1991
- 1991-09-20 JP JP3270262A patent/JP2814322B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0586846A (ja) | 1993-04-06 |
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