JP2842167B2 - 排気ガス浄化装置 - Google Patents
排気ガス浄化装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両のディーゼルエン
ジンから排出される排気ガスからＮＯｘ（窒素酸化物）
を効率良く排除できる排気ガス浄化装置、特にここでは
窒素酸化物還元触媒に還元用炭化水素を添加してその浄
化効率を向上させる排気ガス浄化装置に関する。
ジンから排出される排気ガスからＮＯｘ（窒素酸化物）
を効率良く排除できる排気ガス浄化装置、特にここでは
窒素酸化物還元触媒に還元用炭化水素を添加してその浄
化効率を向上させる排気ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、車両のエンジンを駆動すること
により排出される排気ガス中にはＣＯ2，Ｈ2Ｏ，Ｎ2の
他に、ＣＯ（一酸化炭素），ＨＣ（炭化水素），ＮＯｘ
（窒素酸化物）が含まれる。
により排出される排気ガス中にはＣＯ2，Ｈ2Ｏ，Ｎ2の
他に、ＣＯ（一酸化炭素），ＨＣ（炭化水素），ＮＯｘ
（窒素酸化物）が含まれる。
【０００３】ＣＯ（一酸化炭素），ＨＣ（炭化水素），
ＮＯｘ（窒素酸化物）は、有害成分としてその排出量が
規制されており、通常、ガソリンエンジンではその排気
系に三元触媒が装着され、しかも、空燃比が理論空燃比
に調整されることによって、これらの有害成分の無害化
処理を行なっている。
ＮＯｘ（窒素酸化物）は、有害成分としてその排出量が
規制されており、通常、ガソリンエンジンではその排気
系に三元触媒が装着され、しかも、空燃比が理論空燃比
に調整されることによって、これらの有害成分の無害化
処理を行なっている。
【０００４】これに対して、ディーゼルエンジンは酸素
過剰下で運転されることより、空燃比を理論空燃比に合
わせることができず、三元触媒を用いての排ガス浄化処
理は行なえなかった。即ち、供給酸素量が多い状態で運
転されるディーゼルエンジンではＣＯ，ＨＣの排出量は
比較的少なく、これに対して、ＮＯｘの排出量が高レベ
ルとなる。
過剰下で運転されることより、空燃比を理論空燃比に合
わせることができず、三元触媒を用いての排ガス浄化処
理は行なえなかった。即ち、供給酸素量が多い状態で運
転されるディーゼルエンジンではＣＯ，ＨＣの排出量は
比較的少なく、これに対して、ＮＯｘの排出量が高レベ
ルとなる。
【０００５】このため、ディーゼルエンジンの排気系に
は、酸素過剰下でＮＯｘを還元処理できる窒素酸化物還
元触媒を内蔵したＮＯｘ触媒コンバータが装着される傾
向にあり、各種提案がなされている。ディーゼルエンジ
ンの排気系にＮＯｘを還元処理するＮＯｘ触媒を装着し
た排気ガス浄化装置が知られている。この排気ガス浄化
装置は、図４に示すように、ディーゼルエンジン５１の
排気路５２に炭化水素を還元剤として活性化され、窒素
酸化物を分解する窒素酸化物還元触媒５３（以下ＮＯｘ
触媒という）と、このＮＯｘ触媒５３の上流側に還元用
炭化水素を添加する還元用炭化水素添加手段５４と、還
元用炭化水素添加手段５４に接続され軽油を供給する燃
料タンク５５と、排気ガス温度を検知する排気ガス温度
センサ５６と、各気筒ごとの噴射時期を検知するクラン
ク角センサ５７と、排気ガス温度情報とクランク角情報
とにより還元用炭化水素添加手段５４の駆動を制御する
ＥＣＵ５８とから主に構成されている。なお、図中符号
６０は、燃料噴射弁を示す。燃料噴射弁６０は、燃料パ
イプを介して燃料噴射ポンプ５９に連結されている。
は、酸素過剰下でＮＯｘを還元処理できる窒素酸化物還
元触媒を内蔵したＮＯｘ触媒コンバータが装着される傾
向にあり、各種提案がなされている。ディーゼルエンジ
ンの排気系にＮＯｘを還元処理するＮＯｘ触媒を装着し
た排気ガス浄化装置が知られている。この排気ガス浄化
装置は、図４に示すように、ディーゼルエンジン５１の
排気路５２に炭化水素を還元剤として活性化され、窒素
酸化物を分解する窒素酸化物還元触媒５３（以下ＮＯｘ
触媒という）と、このＮＯｘ触媒５３の上流側に還元用
炭化水素を添加する還元用炭化水素添加手段５４と、還
元用炭化水素添加手段５４に接続され軽油を供給する燃
料タンク５５と、排気ガス温度を検知する排気ガス温度
センサ５６と、各気筒ごとの噴射時期を検知するクラン
ク角センサ５７と、排気ガス温度情報とクランク角情報
とにより還元用炭化水素添加手段５４の駆動を制御する
ＥＣＵ５８とから主に構成されている。なお、図中符号
６０は、燃料噴射弁を示す。燃料噴射弁６０は、燃料パ
イプを介して燃料噴射ポンプ５９に連結されている。
【０００６】排気ガス中のＮＯｘの排出量には、図５に
実線で示すように、或る温度までは、排気ガス温度が高
くなると多く排出されるという特性がある。また、ＮＯ
ｘ触媒による排気ガス中のＮＯｘの浄化率には、図中鎖
線で示すように、ＮＯｘ触媒活性化温度域ＴＬ〜ＴＨの
範囲において高くなるという特性がある。
実線で示すように、或る温度までは、排気ガス温度が高
くなると多く排出されるという特性がある。また、ＮＯ
ｘ触媒による排気ガス中のＮＯｘの浄化率には、図中鎖
線で示すように、ＮＯｘ触媒活性化温度域ＴＬ〜ＴＨの
範囲において高くなるという特性がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】排気ガス中のＮＯｘの
排出量が多くなる排気ガス温度ＴＨ以上においては、Ｎ
Ｏｘ触媒による排気ガス中のＮＯｘの浄化率が低くな
り、浄化効率が悪くなるという問題がある。
排出量が多くなる排気ガス温度ＴＨ以上においては、Ｎ
Ｏｘ触媒による排気ガス中のＮＯｘの浄化率が低くな
り、浄化効率が悪くなるという問題がある。
【０００８】本発明の目的は、排気ガス中のＮＯｘの排
出量が多くなる排気ガス温度においてもＮＯｘ触媒の浄
化効率を高レベルに維持できる排気ガス浄化装置を提供
することにある。
出量が多くなる排気ガス温度においてもＮＯｘ触媒の浄
化効率を高レベルに維持できる排気ガス浄化装置を提供
することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ディーゼルエンジンの第１の排気路に設けられた窒素酸
化物を分解する窒素酸化物還元触媒と、窒素酸化物還元
触媒の下流側の第１の排気路に設けられたマフラと、窒
素酸化物還元触媒の上流側の第１の排気路から分岐して
設けられ排気を外部に放出する第２の排気路と、第１の
排気路と第２の排気路との分岐部より上流側の第１の排
気路と上記マフラの下流側の第１の排気路とを連通する
バイパス路と、分岐部に設けられ、選択的に第２の排気
路を閉塞する低排気温位置と、第１の排気路の分岐部上
流側を閉塞する高排気温位置とに変位可能な第１の制御
弁と、マフラの下流側であって、第１の排気路と上記バ
イパス路との下流側連通部に設けられ、選択的に上記バ
イパス路を閉塞する低排気温位置と、第１の排気路の連
通部下流側を閉塞する高排気温位置とに変位可能な第２
の制御弁と、第１の排気路とバイパス路との上流側連通
部の上流側の第１の排気路に設けられ、排気温度を検出
する排気温度センサと、排気温度センサからの排気温度
信号に基づいて第１及び第２制御弁を低排気温位置また
は高排気温位置に変位させる制御手段とを有する。
ディーゼルエンジンの第１の排気路に設けられた窒素酸
化物を分解する窒素酸化物還元触媒と、窒素酸化物還元
触媒の下流側の第１の排気路に設けられたマフラと、窒
素酸化物還元触媒の上流側の第１の排気路から分岐して
設けられ排気を外部に放出する第２の排気路と、第１の
排気路と第２の排気路との分岐部より上流側の第１の排
気路と上記マフラの下流側の第１の排気路とを連通する
バイパス路と、分岐部に設けられ、選択的に第２の排気
路を閉塞する低排気温位置と、第１の排気路の分岐部上
流側を閉塞する高排気温位置とに変位可能な第１の制御
弁と、マフラの下流側であって、第１の排気路と上記バ
イパス路との下流側連通部に設けられ、選択的に上記バ
イパス路を閉塞する低排気温位置と、第１の排気路の連
通部下流側を閉塞する高排気温位置とに変位可能な第２
の制御弁と、第１の排気路とバイパス路との上流側連通
部の上流側の第１の排気路に設けられ、排気温度を検出
する排気温度センサと、排気温度センサからの排気温度
信号に基づいて第１及び第２制御弁を低排気温位置また
は高排気温位置に変位させる制御手段とを有する。
【００１０】請求項２記載の発明は、ディーゼルエンジ
ンの第１の排気路に設けられた窒素酸化物を分解する窒
素酸化物還元触媒と、窒素酸化物還元触媒の下流側の第
１の排気路に設けられたマフラと、窒素酸化物還元触媒
の上流側の第１の排気路から分岐して設けられ、排気を
外部に放出する第２の排気路と、第１の排気路と第２の
排気路との分岐部より上流側の第１の排気路と上記マフ
ラの下流側の第１の排気路とを連通するバイパス路と、
分岐部に設けられ、選択的に第２の排気路を閉塞する低
排気温位置と、第１の排気路の分岐部上流側を閉塞する
高排気温位置とに変位可能な第１の制御弁と、マフラの
下流側であって、第１の排気路と上記バイパス路との下
流側連通部に設けられ、選択的に上記バイパス路を閉塞
する低排気温位置と、第１の排気路の連通部下流側を閉
塞する高排気温位置とに変位可能な第２の制御弁と、窒
素酸化物還元触媒の温度を検出する温度センサと、温度
センサからの温度信号に基づいて第１及び第２制御弁を
低排気温位置または高排気温位置に変位させる制御手段
とを有する。
ンの第１の排気路に設けられた窒素酸化物を分解する窒
素酸化物還元触媒と、窒素酸化物還元触媒の下流側の第
１の排気路に設けられたマフラと、窒素酸化物還元触媒
の上流側の第１の排気路から分岐して設けられ、排気を
外部に放出する第２の排気路と、第１の排気路と第２の
排気路との分岐部より上流側の第１の排気路と上記マフ
ラの下流側の第１の排気路とを連通するバイパス路と、
分岐部に設けられ、選択的に第２の排気路を閉塞する低
排気温位置と、第１の排気路の分岐部上流側を閉塞する
高排気温位置とに変位可能な第１の制御弁と、マフラの
下流側であって、第１の排気路と上記バイパス路との下
流側連通部に設けられ、選択的に上記バイパス路を閉塞
する低排気温位置と、第１の排気路の連通部下流側を閉
塞する高排気温位置とに変位可能な第２の制御弁と、窒
素酸化物還元触媒の温度を検出する温度センサと、温度
センサからの温度信号に基づいて第１及び第２制御弁を
低排気温位置または高排気温位置に変位させる制御手段
とを有する。
【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の排気ガス浄化装置において、第１の排気路とバイパ
ス路との上流側連通部の上流側の第１の排気路に還元用
炭化水素を添加する還元用炭化水素添加手段を有する。
載の排気ガス浄化装置において、第１の排気路とバイパ
ス路との上流側連通部の上流側の第１の排気路に還元用
炭化水素を添加する還元用炭化水素添加手段を有する。
【００１２】
【作用】排気ガスは、排気ガス温度がＮＯｘ触媒活性温
度ＴＨより高い場合には、第１の排気路からバイパス
路、更にマフラを通過しつつ放熱され、窒素酸化物還元
触媒によるＮＯｘ浄化率の高い排気温度まで冷却され、
窒素酸化物還元触媒により排気ガス中のＮＯｘを浄化さ
れ、第２の排気路を通って大気中へ放出される。また排
気ガス温度が触媒活性温度ＴＨより低い場合には、第１
の排気路に設けられた窒素酸化物還元触媒により排気ガ
ス中のＮＯｘを浄化されマフラを通過し、大気中へ放出
される。
度ＴＨより高い場合には、第１の排気路からバイパス
路、更にマフラを通過しつつ放熱され、窒素酸化物還元
触媒によるＮＯｘ浄化率の高い排気温度まで冷却され、
窒素酸化物還元触媒により排気ガス中のＮＯｘを浄化さ
れ、第２の排気路を通って大気中へ放出される。また排
気ガス温度が触媒活性温度ＴＨより低い場合には、第１
の排気路に設けられた窒素酸化物還元触媒により排気ガ
ス中のＮＯｘを浄化されマフラを通過し、大気中へ放出
される。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１において、符号１はディーゼルエンジンを示
す。このエンジン１のシリンダブロック２内には、４つ
の燃焼室３（図１には一気筒のみを示す）が直列に配設
され、各燃焼室３の吸気ポート４は、吸気マニホールド
５に連通し、同吸気マニホールド５に図示しない吸気管
やエアクリーナが連結されている。図中符号Ｉは吸気路
を示す。他方、各燃焼室３の排気ポート６は、排気マニ
ホールド７に連通している。排気マニホールド７には、
排気管８を介して窒素酸化物還元触媒（以後単にＮＯｘ
触媒と記す）９を収容した触媒コンバータＳＣが連通し
ている。この触媒コンバータＳＣ１には、マフラー１０
が連結され、このマフラ１０には、排気菅３１が連結さ
れている。ここに、排気ポート６、排気マニホールド
７、排気菅８，ＮＯｘ触媒９、マフラー１０、排気菅３
１が順次連結され第１の排気路Ａが構成される。
する。図１において、符号１はディーゼルエンジンを示
す。このエンジン１のシリンダブロック２内には、４つ
の燃焼室３（図１には一気筒のみを示す）が直列に配設
され、各燃焼室３の吸気ポート４は、吸気マニホールド
５に連通し、同吸気マニホールド５に図示しない吸気管
やエアクリーナが連結されている。図中符号Ｉは吸気路
を示す。他方、各燃焼室３の排気ポート６は、排気マニ
ホールド７に連通している。排気マニホールド７には、
排気管８を介して窒素酸化物還元触媒（以後単にＮＯｘ
触媒と記す）９を収容した触媒コンバータＳＣが連通し
ている。この触媒コンバータＳＣ１には、マフラー１０
が連結され、このマフラ１０には、排気菅３１が連結さ
れている。ここに、排気ポート６、排気マニホールド
７、排気菅８，ＮＯｘ触媒９、マフラー１０、排気菅３
１が順次連結され第１の排気路Ａが構成される。
【００１４】第１の排気路Ａには、ＮＯｘ触媒９の上流
側の第１の排気路Ａから分岐して、排気ガスを外部に放
出する第２の排気路Ｃが設けられている。第１の排気路
Ａと第２の排気路Ｃとの分岐部Ｘには、選択的に第２の
排気路Ｃを閉塞する低排気温位置（図１中実線で示す）
と、第１の排気路Ａの分岐部上流側を閉塞する高排気温
位置（図中仮想線で示す）とに変位可能な第１の制御弁
２０が配設されている。第１の制御弁２０は、図示しな
い搖動手段に接続され、排気菅８に設けられた軸２０ａ
を中心として変位可能であり、後述の制御手段としての
ＥＣＵ１６に、その動作を制御される。
側の第１の排気路Ａから分岐して、排気ガスを外部に放
出する第２の排気路Ｃが設けられている。第１の排気路
Ａと第２の排気路Ｃとの分岐部Ｘには、選択的に第２の
排気路Ｃを閉塞する低排気温位置（図１中実線で示す）
と、第１の排気路Ａの分岐部上流側を閉塞する高排気温
位置（図中仮想線で示す）とに変位可能な第１の制御弁
２０が配設されている。第１の制御弁２０は、図示しな
い搖動手段に接続され、排気菅８に設けられた軸２０ａ
を中心として変位可能であり、後述の制御手段としての
ＥＣＵ１６に、その動作を制御される。
【００１５】更に、第１の排気路Ａには、分岐部Ｘより
上流側の第１の排気路Ａと、マフラ１０の下流側の第１
の排気路Ａとを連通するバイパス路Ｂが設けられてい
る。マフラ１０の下流側であって、第１の排気路Ａとバ
イパス路Ｂとの下流側の連通部Ｙには、選択的にバイパ
ス路Ｂを閉塞する低排気温位置（図１中実線で示す）
と、第１の排気路Ａの連通部下流側を閉塞する高排気温
位置（図１中仮想線で示す）とに変位可能な第２の制御
弁２１が配設されている。第２の制御弁２１は、第１の
制御弁２０と同様に構成され、図示しない搖動手段に接
続され、排気菅９に設けられた軸２１ａを中心として変
位可能であり、後述のＥＣＵ１６に、その動作を制御さ
れる。
上流側の第１の排気路Ａと、マフラ１０の下流側の第１
の排気路Ａとを連通するバイパス路Ｂが設けられてい
る。マフラ１０の下流側であって、第１の排気路Ａとバ
イパス路Ｂとの下流側の連通部Ｙには、選択的にバイパ
ス路Ｂを閉塞する低排気温位置（図１中実線で示す）
と、第１の排気路Ａの連通部下流側を閉塞する高排気温
位置（図１中仮想線で示す）とに変位可能な第２の制御
弁２１が配設されている。第２の制御弁２１は、第１の
制御弁２０と同様に構成され、図示しない搖動手段に接
続され、排気菅９に設けられた軸２１ａを中心として変
位可能であり、後述のＥＣＵ１６に、その動作を制御さ
れる。
【００１６】各燃焼室３は、燃料噴射弁１２をそれぞれ
備え、各燃料噴射弁１２は、各燃料パイプ１３を介して
燃料噴射ポンプ１４に連結されている。この燃料噴射ポ
ンプ１４は、エンジン１の図示しないクランクシャフト
の回転力を受けて駆動される列型ポンプであり、燃料タ
ンク２２より燃料（軽油）供給を受け、図示しないアク
セルペダルに連動するロードレバー２３のレバー位置に
応じて燃料噴射量を調量し、タイマー２４により調整さ
れる噴射時期に各燃料噴射弁１２を駆動させるという周
知の構成を採る。即ち、燃料噴射ポンプ１４は各気筒の
圧縮上死点前の噴射時期において各気筒に対応する各燃
料噴射弁１２を噴射駆動させ、高圧燃料（軽油）を各気
筒の燃焼室に噴霧するように構成されている。
備え、各燃料噴射弁１２は、各燃料パイプ１３を介して
燃料噴射ポンプ１４に連結されている。この燃料噴射ポ
ンプ１４は、エンジン１の図示しないクランクシャフト
の回転力を受けて駆動される列型ポンプであり、燃料タ
ンク２２より燃料（軽油）供給を受け、図示しないアク
セルペダルに連動するロードレバー２３のレバー位置に
応じて燃料噴射量を調量し、タイマー２４により調整さ
れる噴射時期に各燃料噴射弁１２を駆動させるという周
知の構成を採る。即ち、燃料噴射ポンプ１４は各気筒の
圧縮上死点前の噴射時期において各気筒に対応する各燃
料噴射弁１２を噴射駆動させ、高圧燃料（軽油）を各気
筒の燃焼室に噴霧するように構成されている。
【００１７】各触媒コンバータＳＣは、そのケーシング
１０１内にモノリス型の触媒担持体を備え、触媒担持体
には、ゼオライト系のＮＯｘ触媒９が装備される。図１
中の符号１１は、排気菅８に支持され、排気温度情報を
後述のＥＣＵ１６に出力する排気温度センサを示す。
１０１内にモノリス型の触媒担持体を備え、触媒担持体
には、ゼオライト系のＮＯｘ触媒９が装備される。図１
中の符号１１は、排気菅８に支持され、排気温度情報を
後述のＥＣＵ１６に出力する排気温度センサを示す。
【００１８】ここでゼオライト系のＮＯｘ触媒９として
は、例えば、銅系ゼオライト触媒（ＣＵ／ＺＳＭ−５）
が採用される。この触媒の特性は、ＨＣの供給を受ける
ことにより、このＨＣ成分を還元剤として、より浄化効
率を向上させ、ＮＯｘを効果的にＮ2，Ｈ2ＯとＣＯ2と
に分解する。
は、例えば、銅系ゼオライト触媒（ＣＵ／ＺＳＭ−５）
が採用される。この触媒の特性は、ＨＣの供給を受ける
ことにより、このＨＣ成分を還元剤として、より浄化効
率を向上させ、ＮＯｘを効果的にＮ2，Ｈ2ＯとＣＯ2と
に分解する。
【００１９】更に、排気マニホールド７の合流部近傍に
は、還元用炭化水素ＨＣを排気路に添加する還元用炭化
水素添加手段Ｍが連結されている。この還元用炭化水素
添加手段Ｍは、ＨＣインジェクタ１７と、ＨＣインジェ
クタ１７にＨＣパイプ１８を介して連結される軽油の燃
料タンク２２とから主に構成される。
は、還元用炭化水素ＨＣを排気路に添加する還元用炭化
水素添加手段Ｍが連結されている。この還元用炭化水素
添加手段Ｍは、ＨＣインジェクタ１７と、ＨＣインジェ
クタ１７にＨＣパイプ１８を介して連結される軽油の燃
料タンク２２とから主に構成される。
【００２０】ここで、ＨＣインジェクタ１７は流体噴射
装置であり、例えば、図２に示すように排気マニホール
ド７に支持される本体２５と、本体２５内の先端に形成
される噴射孔２６と、噴射孔２６を開閉させる弁体２７
と、弁体２７を閉弁付勢するバネ２８と、バネ２８の弾
性力に抗して弁体２７を開弁方向に駆動するソレノイド
２９と、噴射孔２６にＨＣパイプ１８からの軽油を導く
ガイド部３０とで構成されている。ここでソレノイド２
９は後述のＥＣＵ１６に接続され、同部のオンオフ信号
（デューティー比ＤＵｓ）に応じて弁体２７が噴射孔２
６を開閉駆動させ、そのデューティー比がゼロでは無噴
射を、デューティー比が１００％では最大噴射量を確保
することができる。
装置であり、例えば、図２に示すように排気マニホール
ド７に支持される本体２５と、本体２５内の先端に形成
される噴射孔２６と、噴射孔２６を開閉させる弁体２７
と、弁体２７を閉弁付勢するバネ２８と、バネ２８の弾
性力に抗して弁体２７を開弁方向に駆動するソレノイド
２９と、噴射孔２６にＨＣパイプ１８からの軽油を導く
ガイド部３０とで構成されている。ここでソレノイド２
９は後述のＥＣＵ１６に接続され、同部のオンオフ信号
（デューティー比ＤＵｓ）に応じて弁体２７が噴射孔２
６を開閉駆動させ、そのデューティー比がゼロでは無噴
射を、デューティー比が１００％では最大噴射量を確保
することができる。
【００２１】ＥＣＵ１６は、周知のマイクロコンピュー
タで要部が構成され、ここではクランク角情報である各
気筒毎の排気時期の情報をクランク角センサ３７より取
り込み、排気温度情報を排気温度センサ１１より取り込
み、ＨＣインジェクタ１７の駆動及び、第１の制御弁２
０、第２の制御弁２１の変位を制御する機能を有する。
ＥＣＵ１６は、図５に示した触媒活性化温度ＴＬ〜ＴＨ
のデータを予め記憶されている。
タで要部が構成され、ここではクランク角情報である各
気筒毎の排気時期の情報をクランク角センサ３７より取
り込み、排気温度情報を排気温度センサ１１より取り込
み、ＨＣインジェクタ１７の駆動及び、第１の制御弁２
０、第２の制御弁２１の変位を制御する機能を有する。
ＥＣＵ１６は、図５に示した触媒活性化温度ＴＬ〜ＴＨ
のデータを予め記憶されている。
【００２２】以下本装置の動作について説明するエンジ
ンが運転に入ると、排気温度が排気温度センサ１１で検
出され、ＥＣＵ１６に排気温度情報が送出される。ＥＣ
Ｕ１６は、予め設定されている触媒活性化温度ＴＬ（図
５参照）より排気温度が下回った時には、暖機中と見做
しデューティー比ＤＵｓをゼロ、即ちＨＣインジェクタ
１７を作動せず、第１の制御弁２０を第２の排気路Ｃが
閉塞される低排気温位置へ変位し、第２の制御弁をバイ
パス路Ｂが閉塞される低排気温位置へ変位する。この場
合、排気ガスは、第１の排気路Ａのみを通過し、ＮＯｘ
触媒９で浄化されマフラ１０、排気菅３１を介して大気
中へ放出される。
ンが運転に入ると、排気温度が排気温度センサ１１で検
出され、ＥＣＵ１６に排気温度情報が送出される。ＥＣ
Ｕ１６は、予め設定されている触媒活性化温度ＴＬ（図
５参照）より排気温度が下回った時には、暖機中と見做
しデューティー比ＤＵｓをゼロ、即ちＨＣインジェクタ
１７を作動せず、第１の制御弁２０を第２の排気路Ｃが
閉塞される低排気温位置へ変位し、第２の制御弁をバイ
パス路Ｂが閉塞される低排気温位置へ変位する。この場
合、排気ガスは、第１の排気路Ａのみを通過し、ＮＯｘ
触媒９で浄化されマフラ１０、排気菅３１を介して大気
中へ放出される。
【００２３】ＥＣＵ１６は、触媒活性化温度域ＴＬ〜Ｔ
Ｈ間に排気温度が位置する場合には、クランク角センサ
３７からの排気時期の情報を取り込み、所定のクランク
角毎の排気時期に達すると、ＨＣインジェクタ１７を駆
動して排気ガスに軽油を添加し、第１の制御弁２０を第
２の排気路Ｃが閉塞される低排気温位置へ変位し、第２
の制御弁をバイパス路Ｂが閉塞される低排気温位置へ変
位する。この場合、排気ガスは、第１の排気路Ａのみを
通過し、ＨＣインジェクタ１７によりＨＣを添加され
る。よって、排気ガス中のＮＯｘは、ＮＯｘ触媒９でＨ
Ｃと反応してＮ2，Ｈ2Ｏ，ＣＯ2に分解される。
Ｈ間に排気温度が位置する場合には、クランク角センサ
３７からの排気時期の情報を取り込み、所定のクランク
角毎の排気時期に達すると、ＨＣインジェクタ１７を駆
動して排気ガスに軽油を添加し、第１の制御弁２０を第
２の排気路Ｃが閉塞される低排気温位置へ変位し、第２
の制御弁をバイパス路Ｂが閉塞される低排気温位置へ変
位する。この場合、排気ガスは、第１の排気路Ａのみを
通過し、ＨＣインジェクタ１７によりＨＣを添加され
る。よって、排気ガス中のＮＯｘは、ＮＯｘ触媒９でＨ
Ｃと反応してＮ2，Ｈ2Ｏ，ＣＯ2に分解される。
【００２４】ＥＣＵ１６は、触媒活性化温度ＴＨより排
気温度が高いときには、クランク角センサ３７からの排
気時期の情報を取り込み、所定のクランク角毎の排気時
期に達すると、ＨＣインジェクタ１７を駆動して排気ガ
スに軽油（ＨＣ）を添加する。これと同時に、第１の制
御弁２０を第１の排気路Ａの分岐部上流側が閉塞される
高排気温位置へ変位し、第２の制御弁２１を第１の排気
路Ａの連通部下流側が閉塞される高排気温位置へ変位す
る。排気ガスは、分岐部Ｘより上流側の第１の排気路Ａ
からバイパス路Ｂ、マフラ１０、ＮＯｘ触媒９、更に第
２の排気路Ｃを通過して大気中へ放出される。排気ガス
は、マフラ１０を通過する際に、マフラ１０で放熱され
て、その温度を触媒活性化温度域ＴＬ〜ＴＨまで低下さ
れる。従って、排気ガス中のＮＯｘは、第１のＮＯｘ触
媒９でＨＣと反応してＮ2，Ｈ2Ｏ，ＣＯ2に分解され
る。
気温度が高いときには、クランク角センサ３７からの排
気時期の情報を取り込み、所定のクランク角毎の排気時
期に達すると、ＨＣインジェクタ１７を駆動して排気ガ
スに軽油（ＨＣ）を添加する。これと同時に、第１の制
御弁２０を第１の排気路Ａの分岐部上流側が閉塞される
高排気温位置へ変位し、第２の制御弁２１を第１の排気
路Ａの連通部下流側が閉塞される高排気温位置へ変位す
る。排気ガスは、分岐部Ｘより上流側の第１の排気路Ａ
からバイパス路Ｂ、マフラ１０、ＮＯｘ触媒９、更に第
２の排気路Ｃを通過して大気中へ放出される。排気ガス
は、マフラ１０を通過する際に、マフラ１０で放熱され
て、その温度を触媒活性化温度域ＴＬ〜ＴＨまで低下さ
れる。従って、排気ガス中のＮＯｘは、第１のＮＯｘ触
媒９でＨＣと反応してＮ2，Ｈ2Ｏ，ＣＯ2に分解され
る。
【００２５】図３に本発明の別の実施例を示す。この実
施例に示す排気ガス浄化装置は、図１乃至図３に示した
実施例の排気温度センサ１１に代えて、ＮＯｘ触媒９の
温度を検出する温度センサ１１１を配置した構成のみが
相違する。温度センサ１１１は、触媒コンバータＳＣの
ケーシング１０１に支持され、ＮＯｘ触媒９の温度を検
出し、ＮＯｘ触媒９の温度情報をＥＣＵ１１６に提供す
る。この排気ガス浄化装置の動作は、上述の実施例のそ
れと同様なので省略する。この変形例によれば、ＮＯｘ
触媒９の温度を検出する温度センサ１１１を配置したの
で、正確にＮＯｘ触媒９の温度を検出して、制御するこ
とができる。
施例に示す排気ガス浄化装置は、図１乃至図３に示した
実施例の排気温度センサ１１に代えて、ＮＯｘ触媒９の
温度を検出する温度センサ１１１を配置した構成のみが
相違する。温度センサ１１１は、触媒コンバータＳＣの
ケーシング１０１に支持され、ＮＯｘ触媒９の温度を検
出し、ＮＯｘ触媒９の温度情報をＥＣＵ１１６に提供す
る。この排気ガス浄化装置の動作は、上述の実施例のそ
れと同様なので省略する。この変形例によれば、ＮＯｘ
触媒９の温度を検出する温度センサ１１１を配置したの
で、正確にＮＯｘ触媒９の温度を検出して、制御するこ
とができる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ディーゼルエンジンの第１の排気路に窒素酸化物還元触
媒とマフラとを配置し、窒素酸化物還元触媒の上流側の
第１の排気路から分岐した第２の排気路と、第１の排気
路と第２の排気路との分岐部より上流側の第１の排気路
とマフラの下流側の第１の排気路とを連通するバイパス
路と、分岐部に第１の制御弁と、連通部に第２の制御弁
とを配置して排気温度により第１及び第２の弁を制御す
るので、排気ガス中のＮＯｘの排出量が多くなる高温の
排気ガス温度において、排気ガスは、バイパス路を経て
マフラを通過する際に、その熱を放熱され、窒素酸化物
還元触媒によるＮＯｘ浄化率の高い排気温度まで冷却さ
れる。よって、排気ガス中のＮＯｘは、窒素酸化物還元
触媒を介してＨＣと反応し、Ｎ2，Ｈ2Ｏ，ＣＯ2とに分
解され、浄化効率が高くなる。
ディーゼルエンジンの第１の排気路に窒素酸化物還元触
媒とマフラとを配置し、窒素酸化物還元触媒の上流側の
第１の排気路から分岐した第２の排気路と、第１の排気
路と第２の排気路との分岐部より上流側の第１の排気路
とマフラの下流側の第１の排気路とを連通するバイパス
路と、分岐部に第１の制御弁と、連通部に第２の制御弁
とを配置して排気温度により第１及び第２の弁を制御す
るので、排気ガス中のＮＯｘの排出量が多くなる高温の
排気ガス温度において、排気ガスは、バイパス路を経て
マフラを通過する際に、その熱を放熱され、窒素酸化物
還元触媒によるＮＯｘ浄化率の高い排気温度まで冷却さ
れる。よって、排気ガス中のＮＯｘは、窒素酸化物還元
触媒を介してＨＣと反応し、Ｎ2，Ｈ2Ｏ，ＣＯ2とに分
解され、浄化効率が高くなる。
【図１】本発明の一実施例を示す排気ガス浄化装置の概
略全体構成図である。
略全体構成図である。
【図２】図１に示すＨＣインジェクタの拡大断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の別の実施例を示す排気ガス浄化装置の
概略全体構成図である。
概略全体構成図である。
【図４】従来の排気ガス浄化装置の概略全体構成図であ
る。
る。
【図５】排気ガス温度とＮＯｘ浄化率との関係及び排気
ガス温度とＮＯｘ排出量との関係を示すグラフである。
ガス温度とＮＯｘ排出量との関係を示すグラフである。
１ エンジン ２ シリンダブロック ３ 燃焼室 ４ 吸気ポート ６ 排気ポート ７ 排気マニホールド ８，３１ 排気菅 ９ 窒素酸化物還元触媒としてのＮＯｘ触媒 １０ マフラ １１ 排気温度センサ １２ 燃料噴射弁 １３ 燃料パイプ １４ 燃料噴射ポンプ １６、１１６ 制御手段としてのＥＣＵ １７ ＨＣインジェクタ ２０ 第１の制御弁 ２１ 第２の制御弁 ２２ 燃料タンク ３７ クランク角センサ １０１ ケーシング １１１ 温度センサ Ａ 第１の排気路 Ｂ バイパス路 Ｃ 第２の排気路 Ｉ 吸気路 Ｍ 還元用炭化水素添加手段 ＳＣ 触媒コンバータ Ｘ 分岐部 Ｙ 連通部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｃ
Claims (3)
- 【請求項１】ディーゼルエンジンの第１の排気路に設け
られた窒素酸化物を分解する窒素酸化物還元触媒と、 上記窒素酸化物還元触媒の下流側の第１の排気路に設け
られたマフラと、 上記窒素酸化物還元触媒の上流側の第１の排気路から分
岐して設けられ排気を外部に放出する第２の排気路と、 第１の排気路と上記第２の排気路との分岐部より上流側
の第１の排気路と上記マフラの下流側の第１の排気路と
を連通するバイパス路と、 上記分岐部に設けられ、選択的に第２の排気路を閉塞す
る低排気温位置と、第１の排気路の分岐部上流側を閉塞
する高排気温位置とに変位可能な第１の制御弁と、 上記マフラの下流側であって、第１の排気路と上記バイ
パス路との下流側連通部に設けられ、選択的に上記バイ
パス路を閉塞する低排気温位置と、第１の排気路の連通
部下流側を閉塞する高排気温位置とに変位可能な第２の
制御弁と、 第１の排気路と上記バイパス路との上流側連通部の上流
側の第１の排気路に設けられ、排気温度を検出する排気
温度センサと、 上記排気温度センサからの排気温度信号に基づいて第１
及び第２制御弁を低排気温位置または高排気温位置に変
位させる制御手段と、 を有する排気ガス浄化装置。 - 【請求項２】ディーゼルエンジンの第１の排気路に設け
られた窒素酸化物を分解する窒素酸化物還元触媒と、 上記窒素酸化物還元触媒の下流側の第１の排気路に設け
られたマフラと、 上記窒素酸化物還元触媒の上流側の第１の排気路から分
岐して設けられ、排気を外部に放出する第２の排気路
と、 上記第１の排気路と第２の排気路との分岐部より上流側
の第１の排気路と上記マフラの下流側の第１の排気路と
を連通するバイパス路と、 上記分岐部に設けられ、選択的に第２の排気路を閉塞す
る低排気温位置と、第１の排気路の分岐部上流側を閉塞
する高排気温位置とに変位可能な第１の制御弁と、 上記マフラの下流側であって、第１の排気路と上記バイ
パス路との下流側連通部に設けられ、選択的に上記バイ
パス路を閉塞する低排気温位置と、第１の排気路の連通
部下流側を閉塞する高排気温位置とに変位可能な第２の
制御弁と、 上記窒素酸化物還元触媒の温度を検出する温度センサ
と、 上記温度センサからの温度信号に基づいて第１及び第２
制御弁を低排気温位置または高排気温位置に変位させる
制御手段と、 を有する排気ガス浄化装置。 - 【請求項３】請求項１又は２記載の排気ガス浄化装置に
おいて、 第１の排気路と上記バイパス路との上流側連通部の上流
側の第１の排気路に還元用炭化水素を添加する還元用炭
化水素添加手段を有する排気ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24255693A JP2842167B2 (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24255693A JP2842167B2 (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 排気ガス浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0797913A JPH0797913A (ja) | 1995-04-11 |
| JP2842167B2 true JP2842167B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=17090858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24255693A Expired - Fee Related JP2842167B2 (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 排気ガス浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2842167B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2414199B (en) * | 2004-05-22 | 2007-10-24 | Ford Global Tech Llc | An exhaust system for an engine |
| US11002166B2 (en) * | 2019-05-17 | 2021-05-11 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and systems for an active exhaust valve |
-
1993
- 1993-09-29 JP JP24255693A patent/JP2842167B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0797913A (ja) | 1995-04-11 |
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