JP2956257B2 - ディーゼル機関の触媒式排気浄化装置 - Google Patents
ディーゼル機関の触媒式排気浄化装置Info
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼル機関の排気
ガス中に含まれるＮＯX を還元分解するディーゼル機関
の触媒式排気浄化装置に関する。
ガス中に含まれるＮＯX を還元分解するディーゼル機関
の触媒式排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排気ガス中に含まれるＮＯX
を浄化する触媒として銅ゼオライト系のＮＯX 触媒が知
られている。この銅ゼオライト系ＮＯX 触媒は、排気ガ
スとの接触により、排気ガス中のＮＯX を２ＮＯ→Ｎ2
＋Ｏ2 に転化するものである。上記銅ゼオライト系ＮＯ
X 触媒は、現時点で最も活性の高いＮＯ分解触媒である
が、酸素や硫黄酸化物と共存すると活性が著しく低下す
るという欠点を有する。よって、この触媒を、酸素（Ｏ
2 ）および硫黄酸化物（ＳＯ2 ）の排出量が多いディー
ゼル機関の排気触媒に用いることは不可能であった。
を浄化する触媒として銅ゼオライト系のＮＯX 触媒が知
られている。この銅ゼオライト系ＮＯX 触媒は、排気ガ
スとの接触により、排気ガス中のＮＯX を２ＮＯ→Ｎ2
＋Ｏ2 に転化するものである。上記銅ゼオライト系ＮＯ
X 触媒は、現時点で最も活性の高いＮＯ分解触媒である
が、酸素や硫黄酸化物と共存すると活性が著しく低下す
るという欠点を有する。よって、この触媒を、酸素（Ｏ
2 ）および硫黄酸化物（ＳＯ2 ）の排出量が多いディー
ゼル機関の排気触媒に用いることは不可能であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年の研究の
結果、上記銅ゼオライト系ＮＯX 触媒は、たとえ酸素や
硫黄酸化物と共存状態にあっても、そこにさらに炭化水
素（ＨX ＣX ）系の還元剤を添加すれば、排気ガス中の
ＮＯが選択的に還元されることが明らかになった。ま
た、このようなＮＯの選択還元現象には、酸素と炭化水
素との共存が不可欠であることが判明した。
結果、上記銅ゼオライト系ＮＯX 触媒は、たとえ酸素や
硫黄酸化物と共存状態にあっても、そこにさらに炭化水
素（ＨX ＣX ）系の還元剤を添加すれば、排気ガス中の
ＮＯが選択的に還元されることが明らかになった。ま
た、このようなＮＯの選択還元現象には、酸素と炭化水
素との共存が不可欠であることが判明した。
【０００４】そこで本発明者は、ディーゼル機関の排気
ガス中には酸素が多く含まれていることに着目し、その
排気ガス中に燃料（軽油）を炭化水素として適量添加す
れば、上述の如きＮＯの選択還元現象が生じることにな
り、銅ゼオライト系ＮＯX 触媒をディーゼル機関の排気
還元触媒に適用できることを思い付いた。
ガス中には酸素が多く含まれていることに着目し、その
排気ガス中に燃料（軽油）を炭化水素として適量添加す
れば、上述の如きＮＯの選択還元現象が生じることにな
り、銅ゼオライト系ＮＯX 触媒をディーゼル機関の排気
還元触媒に適用できることを思い付いた。
【０００５】なお、関連する技術として、特開昭48-872
19号「排気系へのＨＣ供給装置」や特開昭63-61708号
「エンジンの排気浄化装置」等が知られているが、これ
らはガソリンエンジン用の三元触媒に関するものであ
り、三元触媒の活性を悪化させるＯ2 を排気ガスから除
去すべく、Ｏ2 センサを用いてＯ2 が無くなるまで排気
系にガソリンＨＣを添加するものである。つまり、本願
とは技術思想が異なる。
19号「排気系へのＨＣ供給装置」や特開昭63-61708号
「エンジンの排気浄化装置」等が知られているが、これ
らはガソリンエンジン用の三元触媒に関するものであ
り、三元触媒の活性を悪化させるＯ2 を排気ガスから除
去すべく、Ｏ2 センサを用いてＯ2 が無くなるまで排気
系にガソリンＨＣを添加するものである。つまり、本願
とは技術思想が異なる。
【０００６】以上の事情を考慮して創案された本発明の
目的は、排気ガス中に酸素や硫黄酸化物が含まれていて
も、ＮＯを選択還元できるディーゼル機関の触媒式排気
浄化装置を提供することにある。
目的は、排気ガス中に酸素や硫黄酸化物が含まれていて
も、ＮＯを選択還元できるディーゼル機関の触媒式排気
浄化装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ディーゼル機関の排気経路に設けられた銅
ゼオライト系のＮＯX 触媒と、該ＮＯX 触媒の上流側の
排気経路に設けられ、排気ガス中の炭化水素濃度を検出
するＨＣセンサと、該ＨＣセンサの上流側の排気経路に
設けられ、ＨＣセンサの検出値に基づいて排気ガス中の
ＨＣ濃度を所定範囲にすべく排気経路に燃料を噴霧する
燃料噴霧手段とから構成されている。
に本発明は、ディーゼル機関の排気経路に設けられた銅
ゼオライト系のＮＯX 触媒と、該ＮＯX 触媒の上流側の
排気経路に設けられ、排気ガス中の炭化水素濃度を検出
するＨＣセンサと、該ＨＣセンサの上流側の排気経路に
設けられ、ＨＣセンサの検出値に基づいて排気ガス中の
ＨＣ濃度を所定範囲にすべく排気経路に燃料を噴霧する
燃料噴霧手段とから構成されている。
【０００８】
【作用】上記構成によれば、ＨＣセンサの検出値に基づ
いて燃料噴霧手段から排気経路内に適宜燃料が噴霧さ
れ、排気ガス中のＨＣ濃度が所定範囲に保たれる。燃料
噴霧手段から噴霧された燃料（ＨX ＣX ）は炭化水素系
の還元剤として作用し、ディーゼル機関の排気ガス中に
含まれる酸素と共同して銅ゼオライト系のＮＯX 触媒を
活性化させる。この結果、排気ガス中のＮＯの還元が促
進される。
いて燃料噴霧手段から排気経路内に適宜燃料が噴霧さ
れ、排気ガス中のＨＣ濃度が所定範囲に保たれる。燃料
噴霧手段から噴霧された燃料（ＨX ＣX ）は炭化水素系
の還元剤として作用し、ディーゼル機関の排気ガス中に
含まれる酸素と共同して銅ゼオライト系のＮＯX 触媒を
活性化させる。この結果、排気ガス中のＮＯの還元が促
進される。
【０００９】つまり、ディーゼル機関の排気ガス中に
は、Ｏ2 （酸素）やＳＯ2 （硫黄酸化物）など上記銅ゼ
オライト系ＮＯX 触媒の活性を低下させる被毒ガスが含
まれているが、上述のように適量の燃料（ＨX ＣX ）を
排気ガス中に噴霧することにより、排気ガス中のＮＯの
選択還元が促進される。
は、Ｏ2 （酸素）やＳＯ2 （硫黄酸化物）など上記銅ゼ
オライト系ＮＯX 触媒の活性を低下させる被毒ガスが含
まれているが、上述のように適量の燃料（ＨX ＣX ）を
排気ガス中に噴霧することにより、排気ガス中のＮＯの
選択還元が促進される。
【００１０】
【実施例】以下に本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。
て説明する。
【００１１】図１にディーゼルエンジン１の排気系２を
示す。図示するように、排気管路３の一部が拡径されて
触媒室４が形成されており、そこに銅ゼオライト系のＮ
Ｏ X 触媒５が設けられている。このＮＯX 触媒５は、
排気ガスの通路を形成すべくハニカム状（蜂巣状）に成
形されたコージライト等の構造体の表面に、銅イオン交
換ＺＳＭ−５ゼオライト（Cu-ZSM-5）がコーティングさ
れて構成されている。この銅ゼオライト系ＮＯX 触媒５
の上流側の排気経路には、排気ガス中の炭化水素（ＨX
ＣX ）の濃度を検出するＨＣセンサ６が設けられてい
る。このＨＣセンサ６には公知の一般的なものが用いら
れる。また、ＨＣセンサ６の上流側の排気経路には、排
気ガス中に燃料を噴霧するための燃料噴霧手段７が設け
られている。
示す。図示するように、排気管路３の一部が拡径されて
触媒室４が形成されており、そこに銅ゼオライト系のＮ
Ｏ X 触媒５が設けられている。このＮＯX 触媒５は、
排気ガスの通路を形成すべくハニカム状（蜂巣状）に成
形されたコージライト等の構造体の表面に、銅イオン交
換ＺＳＭ−５ゼオライト（Cu-ZSM-5）がコーティングさ
れて構成されている。この銅ゼオライト系ＮＯX 触媒５
の上流側の排気経路には、排気ガス中の炭化水素（ＨX
ＣX ）の濃度を検出するＨＣセンサ６が設けられてい
る。このＨＣセンサ６には公知の一般的なものが用いら
れる。また、ＨＣセンサ６の上流側の排気経路には、排
気ガス中に燃料を噴霧するための燃料噴霧手段７が設け
られている。
【００１２】この燃料噴霧手段７を図３に示す。図示す
るようにこの燃料噴霧手段７は、超音波振動により燃料
を霧状にして噴霧する超音波振動噴射弁８と、この超音
波振動噴射弁８に燃料を供給するインジェクタ９とから
構成されている。上記インジェクタ９には、ポンプ１０
によって燃料タンク１１から汲み出された燃料が、流量
計１２および燃料分配管１３を経由して供給されるよう
になっている。図中１４は、インジェクタ９への燃圧を
所定値に保つ調圧弁であり、余った燃料は返却管１５を
介して燃料タンク１１へ戻されるようになっている。上
記インジェクタ９は、インジェクタドライブユニット１
６によりその噴射タイミングが制御されるようになって
いる。他方、上記超音波振動噴射弁８は、スリーブ１７
とそのスリーブ１７内を超音波振動する振動子１８とか
らなっている。この振動子１８は、その上端が超音波ト
ランスデューザ１９に接続されており、トランスデュー
ザ１９の振動に伴って超音波振動するようになってい
る。上記超音波トランスデューザ１９は、超音波ジェネ
レータ２０によりその超音波振動が制御されるようにな
っている。
るようにこの燃料噴霧手段７は、超音波振動により燃料
を霧状にして噴霧する超音波振動噴射弁８と、この超音
波振動噴射弁８に燃料を供給するインジェクタ９とから
構成されている。上記インジェクタ９には、ポンプ１０
によって燃料タンク１１から汲み出された燃料が、流量
計１２および燃料分配管１３を経由して供給されるよう
になっている。図中１４は、インジェクタ９への燃圧を
所定値に保つ調圧弁であり、余った燃料は返却管１５を
介して燃料タンク１１へ戻されるようになっている。上
記インジェクタ９は、インジェクタドライブユニット１
６によりその噴射タイミングが制御されるようになって
いる。他方、上記超音波振動噴射弁８は、スリーブ１７
とそのスリーブ１７内を超音波振動する振動子１８とか
らなっている。この振動子１８は、その上端が超音波ト
ランスデューザ１９に接続されており、トランスデュー
ザ１９の振動に伴って超音波振動するようになってい
る。上記超音波トランスデューザ１９は、超音波ジェネ
レータ２０によりその超音波振動が制御されるようにな
っている。
【００１３】上記燃料噴霧手段７とＨＣセンサ６とは、
図１に示すように、共にコントロールユニット２１に接
続されている。このコントロールユニット２１は、上記
ＨＣセンサ６から得られるＨＣ濃度に応じて燃料噴霧手
段７の燃料噴霧量を制御するものである。つまり、上記
コントロールユニット２１は、燃料噴霧手段７のインジ
ェクタドライブユニット１６と超音波ジェネレータ２０
とにそれぞれ接続されており、排気ガス中のＨＣ濃度に
応じてそれらに作動指令を与えて燃料噴霧量（炭化水素
量）を制御し、排気ガス中のＨＣ濃度を所定範囲にコン
トロールするものである。本発明者の実験によれば、上
記銅ゼオライト系ＮＯX触媒５を最も活性化させる炭化
水素の濃度は、100 〜200ppmのオーダであることが判明
した。よって、上記コントロールユニット２１には、排
気ガス中のＨＣ濃度を100 〜200ppmのオーダにするよう
に燃料噴霧手段７を作動させるプログラムが書き込まれ
ている。
図１に示すように、共にコントロールユニット２１に接
続されている。このコントロールユニット２１は、上記
ＨＣセンサ６から得られるＨＣ濃度に応じて燃料噴霧手
段７の燃料噴霧量を制御するものである。つまり、上記
コントロールユニット２１は、燃料噴霧手段７のインジ
ェクタドライブユニット１６と超音波ジェネレータ２０
とにそれぞれ接続されており、排気ガス中のＨＣ濃度に
応じてそれらに作動指令を与えて燃料噴霧量（炭化水素
量）を制御し、排気ガス中のＨＣ濃度を所定範囲にコン
トロールするものである。本発明者の実験によれば、上
記銅ゼオライト系ＮＯX触媒５を最も活性化させる炭化
水素の濃度は、100 〜200ppmのオーダであることが判明
した。よって、上記コントロールユニット２１には、排
気ガス中のＨＣ濃度を100 〜200ppmのオーダにするよう
に燃料噴霧手段７を作動させるプログラムが書き込まれ
ている。
【００１４】ところで、自動車用のディーゼルエンジン
１では運転条件によって排気ガス中のＨＣ濃度が変化す
る。よって、エンジン高負荷時のように排気ガス中のＨ
Ｃ濃度が触媒活性濃度（100 ppm ）より高いときは上記
燃料噴霧手段７を停止させて排気ガス中の残存ＨＣを利
用し、クルージング時のようにＨＣ濃度が触媒活性濃度
（100 ppm ）より低いときにのみ燃料噴霧手段７を作動
させてＨＣ濃度を上げるようにすればよい。このプログ
ラムのフローを図２に示す。図示するように、まず排気
ガス中のＨＣ濃度が読み込まれる。そして、そのＨＣ濃
度が触媒活性濃度（100 ppm ）より小さい場合は燃料噴
霧手段７を作動させる。この結果、排気ガス中に燃料が
添加されてＨＣ濃度が上がる。逆に、読み込まれたＨＣ
濃度が触媒活性濃度（100 ppm ）より大きい場合には燃
料噴霧手段７を作動させずに常にリセット状態とする。
１では運転条件によって排気ガス中のＨＣ濃度が変化す
る。よって、エンジン高負荷時のように排気ガス中のＨ
Ｃ濃度が触媒活性濃度（100 ppm ）より高いときは上記
燃料噴霧手段７を停止させて排気ガス中の残存ＨＣを利
用し、クルージング時のようにＨＣ濃度が触媒活性濃度
（100 ppm ）より低いときにのみ燃料噴霧手段７を作動
させてＨＣ濃度を上げるようにすればよい。このプログ
ラムのフローを図２に示す。図示するように、まず排気
ガス中のＨＣ濃度が読み込まれる。そして、そのＨＣ濃
度が触媒活性濃度（100 ppm ）より小さい場合は燃料噴
霧手段７を作動させる。この結果、排気ガス中に燃料が
添加されてＨＣ濃度が上がる。逆に、読み込まれたＨＣ
濃度が触媒活性濃度（100 ppm ）より大きい場合には燃
料噴霧手段７を作動させずに常にリセット状態とする。
【００１５】以上の構成からなる本実施例の作用を述べ
る。
る。
【００１６】燃料噴霧手段７とＨＣセンサ６とに接続さ
れたコントロールユニット２１は、図２に示すようにＨ
Ｃセンサ６の検出値に応じて燃料噴霧手段７の燃料噴霧
量を制御し、排気ガス中のＨＣ濃度を銅ゼオライト系Ｎ
ＯX 触媒が最も活性化する略100 〜200ppmに保つ。する
と、燃料噴霧手段７から噴霧された燃料（ＨX ＣX ）が
炭化水素系の還元剤として作用し、ディーゼルエンジン
１の排気ガス中に多量に含まれる酸素と共同して銅ゼオ
ライト系のＮＯX 触媒を活性化させる。この結果、排気
ガス中に含まれるＮＯが２ＮＯ→Ｎ2 ＋Ｏ2 に還元され
る。
れたコントロールユニット２１は、図２に示すようにＨ
Ｃセンサ６の検出値に応じて燃料噴霧手段７の燃料噴霧
量を制御し、排気ガス中のＨＣ濃度を銅ゼオライト系Ｎ
ＯX 触媒が最も活性化する略100 〜200ppmに保つ。する
と、燃料噴霧手段７から噴霧された燃料（ＨX ＣX ）が
炭化水素系の還元剤として作用し、ディーゼルエンジン
１の排気ガス中に多量に含まれる酸素と共同して銅ゼオ
ライト系のＮＯX 触媒を活性化させる。この結果、排気
ガス中に含まれるＮＯが２ＮＯ→Ｎ2 ＋Ｏ2 に還元され
る。
【００１７】つまり、ディーゼルエンジン１の排気ガス
中には、Ｏ2 （酸素）やＳＯ2 （硫黄酸化物）など上記
銅ゼオライト系ＮＯX触媒の活性を低下させる被毒ガス
が含まれているが、上述のように適量の燃料（Ｈ
X ＣX ）を排気ガス中に噴霧することにより、排気ガス
中のＮＯの選択還元が促進される。
中には、Ｏ2 （酸素）やＳＯ2 （硫黄酸化物）など上記
銅ゼオライト系ＮＯX触媒の活性を低下させる被毒ガス
が含まれているが、上述のように適量の燃料（Ｈ
X ＣX ）を排気ガス中に噴霧することにより、排気ガス
中のＮＯの選択還元が促進される。
【００１８】特に本実施例にあっては、上記炭化水素系
の還元剤としてディーゼル燃料（軽油）を用いたので、
還元剤専用の貯蔵タンクは必要なくなる。また、エンジ
ン高負荷時のように排気ガス中のＨＣ濃度が触媒活性濃
度（100 ppm ）より高いときは、上記燃料噴霧手段７を
停止させて排気ガス中の残存ＨＣを還元剤として利用す
るようにしたので、燃料噴霧手段７の燃料消費を低減す
ることができる。
の還元剤としてディーゼル燃料（軽油）を用いたので、
還元剤専用の貯蔵タンクは必要なくなる。また、エンジ
ン高負荷時のように排気ガス中のＨＣ濃度が触媒活性濃
度（100 ppm ）より高いときは、上記燃料噴霧手段７を
停止させて排気ガス中の残存ＨＣを還元剤として利用す
るようにしたので、燃料噴霧手段７の燃料消費を低減す
ることができる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るディー
ゼル機関の触媒式排気浄化装置よれば、排気ガス中に酸
素や硫黄酸化物が含まれていても、ＮＯを選択還元する
ことができるという優れた効果を発揮する。
ゼル機関の触媒式排気浄化装置よれば、排気ガス中に酸
素や硫黄酸化物が含まれていても、ＮＯを選択還元する
ことができるという優れた効果を発揮する。
【図１】本発明の一実施例を示すディーゼル機関の触媒
式排気浄化装置の説明図である。
式排気浄化装置の説明図である。
【図２】図１に示す燃料噴霧手段を制御するコントロー
ルユニットのフロー図である。
ルユニットのフロー図である。
【図３】図１に示す燃料噴霧手段の概略図である。
１ ディーゼルエンジン ３ 排気管路 ５ ＮＯX 触媒 ６ ＨＣセンサ ７ 燃料噴霧手段
Claims (1)
- 【請求項１】 ディーゼル機関の排気経路に設けられた
銅ゼオライト系のＮＯX 触媒と、該ＮＯX 触媒の上流側
の排気経路に設けられ、排気ガス中の炭化水素濃度を検
出するＨＣセンサと、該ＨＣセンサの上流側の排気経路
に設けられ、ＨＣセンサの検出値に基づいて排気ガス中
のＨＣ濃度を所定範囲にすべく排気経路に燃料を噴霧す
る燃料噴霧手段とを備えたことを特徴とするディーゼル
機関の触媒式排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3098994A JP2956257B2 (ja) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | ディーゼル機関の触媒式排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3098994A JP2956257B2 (ja) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | ディーゼル機関の触媒式排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04330314A JPH04330314A (ja) | 1992-11-18 |
| JP2956257B2 true JP2956257B2 (ja) | 1999-10-04 |
Family
ID=14234538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3098994A Expired - Fee Related JP2956257B2 (ja) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | ディーゼル機関の触媒式排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2956257B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3107166B2 (ja) * | 1991-05-16 | 2000-11-06 | 日野自動車株式会社 | ディーゼルエンジンの排ガス浄化方法を用いたディーゼルエンジン |
| JP3852788B2 (ja) * | 1995-10-02 | 2006-12-06 | 株式会社小松製作所 | ディーゼルエンジンのＮＯｘ 触媒の劣化検出装置およびその劣化検出方法 |
| JP2000257419A (ja) * | 1999-03-03 | 2000-09-19 | Toyota Motor Corp | 排気浄化方法及び装置 |
| JPWO2007029339A1 (ja) * | 2005-09-05 | 2009-03-12 | 株式会社日立製作所 | 内燃機関の排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法 |
-
1991
- 1991-04-30 JP JP3098994A patent/JP2956257B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04330314A (ja) | 1992-11-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |