JP3395865B2 - エンジン排ガス中のＮＯｘ低減装置 - Google Patents
エンジン排ガス中のＮＯｘ低減装置Info
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- JP3395865B2 JP3395865B2 JP04573195A JP4573195A JP3395865B2 JP 3395865 B2 JP3395865 B2 JP 3395865B2 JP 04573195 A JP04573195 A JP 04573195A JP 4573195 A JP4573195 A JP 4573195A JP 3395865 B2 JP3395865 B2 JP 3395865B2
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- reducing agent
- pipe
- exhaust
- exhaust gas
- upstream
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
- F01N2610/1493—Purging the reducing agent out of the conduits or nozzle
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- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの排ガスに含
まれる窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）を触媒により
低減する装置に関する。更に詳しくは車両用エンジンの
排ガス中のＮＯｘ低減装置に関するものである。
まれる窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）を触媒により
低減する装置に関する。更に詳しくは車両用エンジンの
排ガス中のＮＯｘ低減装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のＮＯｘ低減装置として、
本出願人はエンジンの排気管の途中にＮＯｘ触媒及び酸
化触媒が収容された触媒コンバータが接続され、触媒コ
ンバータより排ガス上流側の上流側排気管に噴射ノズル
が設けられ、炭化水素系還元剤がタンクに貯えられ、上
記還元剤をポンプが供給管を介して噴射ノズルに圧送す
るように構成された排ガス浄化装置を特許出願した（特
開平４−２７６１１３）。このように構成された排ガス
浄化装置では、還元剤が上流側排気管を流れる排ガスに
供給され排気管内で気化されて還元性ガスとなり、排ガ
スとともにＮＯｘ触媒及び酸化触媒に供給される。この
結果、還元性ガスによりＮＯｘ触媒において排ガス中に
含まれる高い効率でＮＯｘを低減でき、更に余剰の炭化
水素及び上記還元の際に発生する一酸化炭素を酸化触媒
にて酸化できるようになっている。
本出願人はエンジンの排気管の途中にＮＯｘ触媒及び酸
化触媒が収容された触媒コンバータが接続され、触媒コ
ンバータより排ガス上流側の上流側排気管に噴射ノズル
が設けられ、炭化水素系還元剤がタンクに貯えられ、上
記還元剤をポンプが供給管を介して噴射ノズルに圧送す
るように構成された排ガス浄化装置を特許出願した（特
開平４−２７６１１３）。このように構成された排ガス
浄化装置では、還元剤が上流側排気管を流れる排ガスに
供給され排気管内で気化されて還元性ガスとなり、排ガ
スとともにＮＯｘ触媒及び酸化触媒に供給される。この
結果、還元性ガスによりＮＯｘ触媒において排ガス中に
含まれる高い効率でＮＯｘを低減でき、更に余剰の炭化
水素及び上記還元の際に発生する一酸化炭素を酸化触媒
にて酸化できるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の排
ガス浄化装置では、常温即ち排ガスに比べて低温の還元
剤が噴射ノズルから噴射されてＮＯｘ触媒に供給される
ため、還元剤が排ガスや触媒表面から気化熱を奪い、触
媒表面の温度が低下し、触媒性能が低下する恐れがあっ
た。また上記従来の排ガス浄化装置では、噴射ノズルか
らは噴射用圧縮エアによりミスト状にして還元剤が噴射
されるため、排ガスの流速が増大することにより排ガス
及び還元剤の触媒表面への接触率が減少して、触媒性能
が低下する場合があった。更に上記従来の排ガス浄化装
置では、エンジンの始動時等の排ガス温度が低い場合に
は、還元剤が気化せずミスト状のまま触媒に供給されて
しまい、還元剤を触媒に均一に供給することが難しい問
題点があった。
ガス浄化装置では、常温即ち排ガスに比べて低温の還元
剤が噴射ノズルから噴射されてＮＯｘ触媒に供給される
ため、還元剤が排ガスや触媒表面から気化熱を奪い、触
媒表面の温度が低下し、触媒性能が低下する恐れがあっ
た。また上記従来の排ガス浄化装置では、噴射ノズルか
らは噴射用圧縮エアによりミスト状にして還元剤が噴射
されるため、排ガスの流速が増大することにより排ガス
及び還元剤の触媒表面への接触率が減少して、触媒性能
が低下する場合があった。更に上記従来の排ガス浄化装
置では、エンジンの始動時等の排ガス温度が低い場合に
は、還元剤が気化せずミスト状のまま触媒に供給されて
しまい、還元剤を触媒に均一に供給することが難しい問
題点があった。
【０００４】本発明の目的は、ＮＯｘ触媒表面温度を低
下させずかつ排ガスの流速を増大させずに、排ガス温度
が比較的低温であっても還元剤を気化もしくは気化に近
い状態にして、ＮＯｘを確実に低減できるエンジン排ガ
ス中のＮＯｘ低減装置を提供することにある。
下させずかつ排ガスの流速を増大させずに、排ガス温度
が比較的低温であっても還元剤を気化もしくは気化に近
い状態にして、ＮＯｘを確実に低減できるエンジン排ガ
ス中のＮＯｘ低減装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成を、実施例に対応する図１〜図３を用い
て説明する。本発明の第１は、図１に示すようにエンジ
ン１１に排気マニホルド１２を介して接続された排気管
１３に設けられたＮＯｘ触媒１４と、ＮＯｘ触媒１４よ
り排ガス上流側の上流側排気管１３ａに設けられた噴射
部１７と、炭化水素系還元剤１８を貯えるタンク１９
と、タンク１９に貯えられた還元剤１８を供給管２１を
介して噴射部１７に圧送するポンプ２２と、供給管２１
に設けられ供給管２１を開閉するバルブ４１〜４３とを
備えたエンジン排ガス中のＮＯｘ低減装置の改良であ
る。その特徴ある構成は、供給管２１が、基端がポンプ
２２の吐出口に接続された主管路２３と、上流側排気管
１３ａの外周面に巻かれ下流端に噴射部１７が接続され
た加熱管路２４と、基端が主管路２３の先端に接続され
先端が還元剤１８の加熱管路２４を通過する長さを変え
て加熱管路２４にそれぞれ接続された複数の分岐管路３
１〜３３とを備え、バルブ４１〜４３が複数の分岐管路
３１〜３３のうちのいずれか１本又は２本以上の分岐管
路３１〜３３を開くように構成され、上流側排気管１３
ａ内の排ガス温度を検出する温度センサ５１，５２が上
流側排気管１３ａに挿入され、噴射部１７から噴射され
る前の還元剤１８の温度を検出する還元剤温度センサ２
７が加熱管路２４に挿入され、温度センサ５１，５２及
び還元剤温度センサ２７の各検出出力に基づいてコント
ローラ３６がバルブ４１〜４３を制御するように構成さ
れたところにある。
の本発明の構成を、実施例に対応する図１〜図３を用い
て説明する。本発明の第１は、図１に示すようにエンジ
ン１１に排気マニホルド１２を介して接続された排気管
１３に設けられたＮＯｘ触媒１４と、ＮＯｘ触媒１４よ
り排ガス上流側の上流側排気管１３ａに設けられた噴射
部１７と、炭化水素系還元剤１８を貯えるタンク１９
と、タンク１９に貯えられた還元剤１８を供給管２１を
介して噴射部１７に圧送するポンプ２２と、供給管２１
に設けられ供給管２１を開閉するバルブ４１〜４３とを
備えたエンジン排ガス中のＮＯｘ低減装置の改良であ
る。その特徴ある構成は、供給管２１が、基端がポンプ
２２の吐出口に接続された主管路２３と、上流側排気管
１３ａの外周面に巻かれ下流端に噴射部１７が接続され
た加熱管路２４と、基端が主管路２３の先端に接続され
先端が還元剤１８の加熱管路２４を通過する長さを変え
て加熱管路２４にそれぞれ接続された複数の分岐管路３
１〜３３とを備え、バルブ４１〜４３が複数の分岐管路
３１〜３３のうちのいずれか１本又は２本以上の分岐管
路３１〜３３を開くように構成され、上流側排気管１３
ａ内の排ガス温度を検出する温度センサ５１，５２が上
流側排気管１３ａに挿入され、噴射部１７から噴射され
る前の還元剤１８の温度を検出する還元剤温度センサ２
７が加熱管路２４に挿入され、温度センサ５１，５２及
び還元剤温度センサ２７の各検出出力に基づいてコント
ローラ３６がバルブ４１〜４３を制御するように構成さ
れたところにある。
【０００６】本発明の第２は、図２に示すように供給管
６１が、基端がポンプ２２の吐出口に接続された主管路
２３と、上流側排気管１３ａにこの排気管１３ａの長手
方向に沿って挿入され下流端に噴射部６７が接続された
加熱管路６４と、基端が主管路２３の先端に接続され先
端が加熱管路６４の上流端に接続されかつ排気マニホル
ド１２に全長がそれぞれ異なるように挿入された複数の
分岐管路７１〜７３とを備え、バルブ４１〜４３が複数
の分岐管路７１〜７３のうちのいずれか１本又は２本以
上の分岐管路７１〜７３を開くように構成され、噴射部
６７から噴射される前の還元剤１８の温度を検出する還
元剤温度センサ２７が加熱管路６４に挿入され、還元剤
温度センサ２７の検出出力に基づいてコントローラ３６
がバルブ４１〜４３を制御するように構成されたことを
特徴とする。
６１が、基端がポンプ２２の吐出口に接続された主管路
２３と、上流側排気管１３ａにこの排気管１３ａの長手
方向に沿って挿入され下流端に噴射部６７が接続された
加熱管路６４と、基端が主管路２３の先端に接続され先
端が加熱管路６４の上流端に接続されかつ排気マニホル
ド１２に全長がそれぞれ異なるように挿入された複数の
分岐管路７１〜７３とを備え、バルブ４１〜４３が複数
の分岐管路７１〜７３のうちのいずれか１本又は２本以
上の分岐管路７１〜７３を開くように構成され、噴射部
６７から噴射される前の還元剤１８の温度を検出する還
元剤温度センサ２７が加熱管路６４に挿入され、還元剤
温度センサ２７の検出出力に基づいてコントローラ３６
がバルブ４１〜４３を制御するように構成されたことを
特徴とする。
【０００７】
【作用】図１に示されるＮＯｘ低減装置では、コントロ
ーラ３６は上流側排気管１３ａ内の排ガス温度の変化に
応じて還元剤１８を通過させる分岐管路３１〜３３を選
択することにより、還元剤１８が加熱管路２４を通過す
る距離を変える。この結果、噴射部１７から噴射される
還元剤１８の温度が略一定に保たれ、還元剤１８は気化
もしくは気化に近い状態になって適当に分解し、より高
活性になるので、還元剤１８がＮＯｘ触媒１４に均一に
供給され、ＮＯｘを確実に低減できる。図２に示される
ＮＯｘ低減装置では、コントローラ３６は加熱管路６４
内の還元剤１８の温度の変化に応じて還元剤１８を通過
させる分岐管路７１〜７３を選択することにより、還元
剤１８が排気マニホルド１２内の分岐管路７１〜７３を
通過する距離を変える。
ーラ３６は上流側排気管１３ａ内の排ガス温度の変化に
応じて還元剤１８を通過させる分岐管路３１〜３３を選
択することにより、還元剤１８が加熱管路２４を通過す
る距離を変える。この結果、噴射部１７から噴射される
還元剤１８の温度が略一定に保たれ、還元剤１８は気化
もしくは気化に近い状態になって適当に分解し、より高
活性になるので、還元剤１８がＮＯｘ触媒１４に均一に
供給され、ＮＯｘを確実に低減できる。図２に示される
ＮＯｘ低減装置では、コントローラ３６は加熱管路６４
内の還元剤１８の温度の変化に応じて還元剤１８を通過
させる分岐管路７１〜７３を選択することにより、還元
剤１８が排気マニホルド１２内の分岐管路７１〜７３を
通過する距離を変える。
【０００８】
【実施例】次に本発明の第１実施例を図面に基づいて詳
しく説明する。図１に示すように、ディーゼルエンジン
１１には排気マニホルド１２を介して排気管１３が接続
される。この排気管１３の途中にはＮＯｘ触媒１４が収
容された触媒コンバータ１６が設けられる。この例では
ＮＯｘ触媒１４はモノリス触媒であって、コージェライ
ト性のハニカム単体に銅イオン交換ゼオライト（Ｃｕ−
ＺＳＭ−５）触媒又は銅を担持したメタロシリケート触
媒がコーティングされたものである。ＮＯｘ触媒１４よ
り排ガス上流側の上流側排気管１３ａには炭化水素系還
元剤１８を噴射可能な噴射ノズル１７が触媒コンバータ
１６近傍にＮＯｘ触媒１４に向けて設けられる。上記還
元剤１８はタンク１９に貯えられ、供給管２１を介して
ポンプ２２によりノズル１７に圧送される。還元剤１８
はこの例では軽油である。
しく説明する。図１に示すように、ディーゼルエンジン
１１には排気マニホルド１２を介して排気管１３が接続
される。この排気管１３の途中にはＮＯｘ触媒１４が収
容された触媒コンバータ１６が設けられる。この例では
ＮＯｘ触媒１４はモノリス触媒であって、コージェライ
ト性のハニカム単体に銅イオン交換ゼオライト（Ｃｕ−
ＺＳＭ−５）触媒又は銅を担持したメタロシリケート触
媒がコーティングされたものである。ＮＯｘ触媒１４よ
り排ガス上流側の上流側排気管１３ａには炭化水素系還
元剤１８を噴射可能な噴射ノズル１７が触媒コンバータ
１６近傍にＮＯｘ触媒１４に向けて設けられる。上記還
元剤１８はタンク１９に貯えられ、供給管２１を介して
ポンプ２２によりノズル１７に圧送される。還元剤１８
はこの例では軽油である。
【０００９】供給管２１は基端がポンプ２２の吐出口に
接続された主管路２３と、上流側排気管１３ａの外周面
に巻かれ下流端にノズル１７が接続された加熱管路２４
と、基端が主管路２３の先端に接続され先端が還元剤１
８の加熱管路２４を通過する長さを変えて加熱管路２４
にそれぞれ接続された複数の分岐管路３１〜３３とを備
える。この例では、加熱管路２４は上流側排気管１３ａ
のうちノズル１７より所定の距離だけ上流側に螺旋状に
巻付けられ、分岐管路３１〜３３は第１〜第３分岐管路
３１〜３３の３本設けられる。第１分岐管路３１の先端
は加熱管路２４の上流端に接続され、第２分岐管路３２
の先端は加熱管路２４の略中央に接続され、第３分岐管
路３３の先端は加熱管路２４の下流端近傍に接続され
る。第１〜第３分岐管路３１〜３３にはこれらの分岐管
路３１〜３３をそれぞれ開閉する第１〜第３開閉弁４１
〜４３が設けられ、上流側排気管１３ａの外周面には排
気マニホルド１２と加熱管路２４との間に位置するよう
に電気ヒータ２６が巻付けられる。開閉弁４１〜４３は
この例では分岐管路３１〜３３をそれぞれ開閉する電磁
弁であり、オンすると分岐管路３１〜３３をそれぞれ開
き、オフすると分岐管路３１〜３３をそれぞれ閉じるよ
うになっている。
接続された主管路２３と、上流側排気管１３ａの外周面
に巻かれ下流端にノズル１７が接続された加熱管路２４
と、基端が主管路２３の先端に接続され先端が還元剤１
８の加熱管路２４を通過する長さを変えて加熱管路２４
にそれぞれ接続された複数の分岐管路３１〜３３とを備
える。この例では、加熱管路２４は上流側排気管１３ａ
のうちノズル１７より所定の距離だけ上流側に螺旋状に
巻付けられ、分岐管路３１〜３３は第１〜第３分岐管路
３１〜３３の３本設けられる。第１分岐管路３１の先端
は加熱管路２４の上流端に接続され、第２分岐管路３２
の先端は加熱管路２４の略中央に接続され、第３分岐管
路３３の先端は加熱管路２４の下流端近傍に接続され
る。第１〜第３分岐管路３１〜３３にはこれらの分岐管
路３１〜３３をそれぞれ開閉する第１〜第３開閉弁４１
〜４３が設けられ、上流側排気管１３ａの外周面には排
気マニホルド１２と加熱管路２４との間に位置するよう
に電気ヒータ２６が巻付けられる。開閉弁４１〜４３は
この例では分岐管路３１〜３３をそれぞれ開閉する電磁
弁であり、オンすると分岐管路３１〜３３をそれぞれ開
き、オフすると分岐管路３１〜３３をそれぞれ閉じるよ
うになっている。
【００１０】また上流側排気管１３ａにはこの排気管１
３ａ内を流れる排ガスの温度を検出する温度センサ５
１，５２が挿入される。温度センサ５１，５２はこの例
では第１及び第２温度センサ５１，５２の２本である。
第１温度センサ５１は加熱管路２４より上流側に、第２
温度センサ５２はノズル１７とＮＯｘ触媒１４との間に
それぞれ挿入される。２７は加熱管路２４の下流端に挿
入された還元剤温度センサであり、このセンサ２７によ
りノズル１７から噴射される直前の気化もしくは気化に
近い状態になった還元剤１８の温度が検出される。また
エンジン１１のクランク軸１１ａにはこのクランク軸１
１ａの回転速度を検出する回転センサ２８が設けられ、
燃料噴射ポンプ２９にはコントロールラック（図示せ
ず）の位置を検出する負荷センサ３４が設けられる。第
１温度センサ５１、第２温度センサ５２、還元剤温度セ
ンサ２７、回転センサ２８及び負荷センサ３４の検出出
力はコントローラ３６の制御入力に接続され、コントロ
ーラ３６の制御出力には駆動回路３７を介してポンプ２
２、第１〜第３開閉弁４１〜４３及び電気ヒータ２６に
接続される。またポンプ２２の吐出口とタンク１９とは
図示しないが逆止弁を有する戻り管により接続され、第
１〜第３開閉弁４１〜４３の全てが閉じたときにポンプ
２２により吐出された還元剤１８をタンク１９に戻すよ
うになっている。
３ａ内を流れる排ガスの温度を検出する温度センサ５
１，５２が挿入される。温度センサ５１，５２はこの例
では第１及び第２温度センサ５１，５２の２本である。
第１温度センサ５１は加熱管路２４より上流側に、第２
温度センサ５２はノズル１７とＮＯｘ触媒１４との間に
それぞれ挿入される。２７は加熱管路２４の下流端に挿
入された還元剤温度センサであり、このセンサ２７によ
りノズル１７から噴射される直前の気化もしくは気化に
近い状態になった還元剤１８の温度が検出される。また
エンジン１１のクランク軸１１ａにはこのクランク軸１
１ａの回転速度を検出する回転センサ２８が設けられ、
燃料噴射ポンプ２９にはコントロールラック（図示せ
ず）の位置を検出する負荷センサ３４が設けられる。第
１温度センサ５１、第２温度センサ５２、還元剤温度セ
ンサ２７、回転センサ２８及び負荷センサ３４の検出出
力はコントローラ３６の制御入力に接続され、コントロ
ーラ３６の制御出力には駆動回路３７を介してポンプ２
２、第１〜第３開閉弁４１〜４３及び電気ヒータ２６に
接続される。またポンプ２２の吐出口とタンク１９とは
図示しないが逆止弁を有する戻り管により接続され、第
１〜第３開閉弁４１〜４３の全てが閉じたときにポンプ
２２により吐出された還元剤１８をタンク１９に戻すよ
うになっている。
【００１１】このように構成されたエンジン排ガス中の
ＮＯｘ低減装置の動作を説明する。先ずエンジン１１が
軽負荷で、かつ低速域の運転状態のときには、エンジン
１１から排出されて第１温度センサ５１により検出され
る排ガス温度は３００℃未満であるため、コントローラ
３６は第１開閉弁４１をオンして第１分岐管路３１を開
く。ポンプ２２により圧送された還元剤１８は第１分岐
管路３１を介して加熱管路２４にその上流端から流入
し、加熱管路２４の下流端に向って流れる。このとき上
流側排気管１３ａの外周面温度が比較的低くても還元剤
１８が加熱管路２４を通過する距離が長く、その加熱時
間が長いため、還元剤１８は十分に加熱されて気化し易
くなる。上流側排気管１３ａにより加熱されて気化もし
くは気化に近い状態になった還元剤１８は上記気化に伴
う圧力増加により噴射ノズル１７からＮＯｘ触媒１４に
向って噴射される。またこのとき還元剤１８が加熱管路
２４内で無酸素状態で強熱されるので、還元剤１８が適
当に分解し、より高活性になる。この結果、還元剤１８
によりＮＯｘ触媒１４表面温度を低下させることがな
く、還元剤１８がＮＯｘ触媒１４に均一に供給されるの
で、ＮＯｘ触媒１４の性能を十分に引出すことができ、
ＮＯｘを確実に低減できる。
ＮＯｘ低減装置の動作を説明する。先ずエンジン１１が
軽負荷で、かつ低速域の運転状態のときには、エンジン
１１から排出されて第１温度センサ５１により検出され
る排ガス温度は３００℃未満であるため、コントローラ
３６は第１開閉弁４１をオンして第１分岐管路３１を開
く。ポンプ２２により圧送された還元剤１８は第１分岐
管路３１を介して加熱管路２４にその上流端から流入
し、加熱管路２４の下流端に向って流れる。このとき上
流側排気管１３ａの外周面温度が比較的低くても還元剤
１８が加熱管路２４を通過する距離が長く、その加熱時
間が長いため、還元剤１８は十分に加熱されて気化し易
くなる。上流側排気管１３ａにより加熱されて気化もし
くは気化に近い状態になった還元剤１８は上記気化に伴
う圧力増加により噴射ノズル１７からＮＯｘ触媒１４に
向って噴射される。またこのとき還元剤１８が加熱管路
２４内で無酸素状態で強熱されるので、還元剤１８が適
当に分解し、より高活性になる。この結果、還元剤１８
によりＮＯｘ触媒１４表面温度を低下させることがな
く、還元剤１８がＮＯｘ触媒１４に均一に供給されるの
で、ＮＯｘ触媒１４の性能を十分に引出すことができ、
ＮＯｘを確実に低減できる。
【００１２】第１温度センサ５１の検出する排ガス温度
が３００℃以上になり、還元剤温度センサ２７が３００
℃以上の還元剤１８温度を検出すると、コントローラ３
６は第１開閉弁４１をオフして第２開閉弁４２をオンす
る。還元剤１８が加熱管路２４を通過する距離が上記の
約半分となり、その加熱時間が短くなるため、還元剤１
８の温度は３００℃未満となり、還元剤１８が燃焼した
り或いは酸化したりすることはない。第１温度センサ５
１の検出する排ガス温度が更に高くなって４００℃以上
になると、コントローラ３６は第２開閉弁４２をオフし
て第３開閉弁４３をオンする。還元剤１８が加熱管路２
４を通過する距離は極めて短いが、上流側排気管１３ａ
の温度が高いので、還元剤１８は即座に気化する。また
寒冷期の始動時のように排ガス温度が極めて低いときに
は、コントローラ３６は電気ヒータ２６を作動させ、加
熱管路２４の下流端での還元剤１８の温度が３００℃に
達したことを還元剤温度センサ２７が検出したときに、
電気ヒータ２６を停止させる。
が３００℃以上になり、還元剤温度センサ２７が３００
℃以上の還元剤１８温度を検出すると、コントローラ３
６は第１開閉弁４１をオフして第２開閉弁４２をオンす
る。還元剤１８が加熱管路２４を通過する距離が上記の
約半分となり、その加熱時間が短くなるため、還元剤１
８の温度は３００℃未満となり、還元剤１８が燃焼した
り或いは酸化したりすることはない。第１温度センサ５
１の検出する排ガス温度が更に高くなって４００℃以上
になると、コントローラ３６は第２開閉弁４２をオフし
て第３開閉弁４３をオンする。還元剤１８が加熱管路２
４を通過する距離は極めて短いが、上流側排気管１３ａ
の温度が高いので、還元剤１８は即座に気化する。また
寒冷期の始動時のように排ガス温度が極めて低いときに
は、コントローラ３６は電気ヒータ２６を作動させ、加
熱管路２４の下流端での還元剤１８の温度が３００℃に
達したことを還元剤温度センサ２７が検出したときに、
電気ヒータ２６を停止させる。
【００１３】図２は本発明の第２実施例を示す。図２に
おいて図１と同一符号は同一部品を示す。この例では、
供給管６１の加熱管路６４が上流側排気管１３ａにこの
排気管１３ａの長手方向に沿って挿入され、複数の分岐
管路７１〜７３が排気マニホルド１２に全長がそれぞれ
異なるように挿入される。加熱管路６４の下流端には噴
射ノズル６７が接続される。複数の分岐管路７１〜７３
はこの例では３本であり、排気マニホルド１２の後端か
ら前端に向って第１〜第３分岐管路７１〜７３が順に所
定の間隔をあけて挿入される。これらの分岐管路７１〜
７３の基端は主管路２３の先端に接続され、分岐管路７
１〜７３の先端は加熱管路６４の上流端に接続される。
第３分岐管路７３の先端は加熱管路６４の上流端を折曲
して第３分岐管路７３の先端に対向させた状態で、加熱
管路６４の上流端に接続される。第２分岐管路７２の先
端は折曲して加熱管路６４の上流端及び第３分岐管路７
３の先端の接続部に接続され、第１分岐管路７１の先端
は折曲して第２分岐管路７２の折曲部に接続される。排
気マニホルド１２内で還元剤１８が通過する各分岐管路
７１〜７３の長さは第１分岐管路７１を通過する場合が
最も長く、次に第２分岐管路７２であり、第３分岐管路
７３を通過する場合が最も短くなるように構成される。
おいて図１と同一符号は同一部品を示す。この例では、
供給管６１の加熱管路６４が上流側排気管１３ａにこの
排気管１３ａの長手方向に沿って挿入され、複数の分岐
管路７１〜７３が排気マニホルド１２に全長がそれぞれ
異なるように挿入される。加熱管路６４の下流端には噴
射ノズル６７が接続される。複数の分岐管路７１〜７３
はこの例では３本であり、排気マニホルド１２の後端か
ら前端に向って第１〜第３分岐管路７１〜７３が順に所
定の間隔をあけて挿入される。これらの分岐管路７１〜
７３の基端は主管路２３の先端に接続され、分岐管路７
１〜７３の先端は加熱管路６４の上流端に接続される。
第３分岐管路７３の先端は加熱管路６４の上流端を折曲
して第３分岐管路７３の先端に対向させた状態で、加熱
管路６４の上流端に接続される。第２分岐管路７２の先
端は折曲して加熱管路６４の上流端及び第３分岐管路７
３の先端の接続部に接続され、第１分岐管路７１の先端
は折曲して第２分岐管路７２の折曲部に接続される。排
気マニホルド１２内で還元剤１８が通過する各分岐管路
７１〜７３の長さは第１分岐管路７１を通過する場合が
最も長く、次に第２分岐管路７２であり、第３分岐管路
７３を通過する場合が最も短くなるように構成される。
【００１４】また第１〜第３分岐管路７１〜７３のうち
排気マニホルド１２から突出する部分にはこれらの分岐
管路７１〜７３を開閉する第１〜第３開閉弁４１〜４３
がそれぞれ設けられ、加熱管路６４には加熱管路６４内
の還元剤１８の温度を検出する還元剤温度センサ２７が
挿入される。コントローラ３６は還元剤温度センサ２
７、回転センサ２８及び負荷センサ３４の各検出出力に
基づいて第１〜第３開閉弁４１〜４３を制御するように
構成される。
排気マニホルド１２から突出する部分にはこれらの分岐
管路７１〜７３を開閉する第１〜第３開閉弁４１〜４３
がそれぞれ設けられ、加熱管路６４には加熱管路６４内
の還元剤１８の温度を検出する還元剤温度センサ２７が
挿入される。コントローラ３６は還元剤温度センサ２
７、回転センサ２８及び負荷センサ３４の各検出出力に
基づいて第１〜第３開閉弁４１〜４３を制御するように
構成される。
【００１５】このように構成されたＮＯｘ低減装置の動
作では、コントローラ３６は加熱管路６４内の還元剤１
８の温度の変化に応じて還元剤１８を通過させる分岐管
路７１〜７３を選択することにより、還元剤１８が排気
マニホルド１２内の分岐管路７１〜７３を通過する距離
を変え、還元剤１８が排気マニホルド１２内の分岐管路
７１〜７３及び上流側排気管１３ａ内の加熱管路６４を
通過するときに加熱されることを除いて、上記第１実施
例の動作と同様であるので、繰返しの説明を省略する。
作では、コントローラ３６は加熱管路６４内の還元剤１
８の温度の変化に応じて還元剤１８を通過させる分岐管
路７１〜７３を選択することにより、還元剤１８が排気
マニホルド１２内の分岐管路７１〜７３を通過する距離
を変え、還元剤１８が排気マニホルド１２内の分岐管路
７１〜７３及び上流側排気管１３ａ内の加熱管路６４を
通過するときに加熱されることを除いて、上記第１実施
例の動作と同様であるので、繰返しの説明を省略する。
【００１６】なお、上記第１実施例では加熱管路を上流
側排気管のうちノズルより所定の距離だけ上流側に螺旋
状に巻付けたが、図３に示すように供給管１２１の加熱
管路１２４を上流側排気管１３ａを所定の長さだけ覆う
ように設けるいわゆる二重管構造にしてもよい。図３に
おいて図１と同一符号は同一部品を示す。また、上記第
１実施例では噴射ノズルから噴射される前の還元剤の温
度を検出する還元剤温度センサを加熱管路の下流端に挿
入したが、噴射ノズルに挿入してもよい。また、上記第
１実施例では温度センサを上流側排気管に挿入したが、
排気マニホルドに挿入してもよい。
側排気管のうちノズルより所定の距離だけ上流側に螺旋
状に巻付けたが、図３に示すように供給管１２１の加熱
管路１２４を上流側排気管１３ａを所定の長さだけ覆う
ように設けるいわゆる二重管構造にしてもよい。図３に
おいて図１と同一符号は同一部品を示す。また、上記第
１実施例では噴射ノズルから噴射される前の還元剤の温
度を検出する還元剤温度センサを加熱管路の下流端に挿
入したが、噴射ノズルに挿入してもよい。また、上記第
１実施例では温度センサを上流側排気管に挿入したが、
排気マニホルドに挿入してもよい。
【００１７】また、上記第１及び第２実施例では分岐管
路を３本設けたが、２本又は４本以上設けてもよい。ま
た、上記第１及び第２実施例では噴射部として噴射ノズ
ルを挙げたが、還元剤が加熱されて噴射部で十分に圧力
が増加すれば、噴射部は加熱管路と略同一内径を有する
短管等でもよい。また、上記第２実施例では噴射ノズル
から噴射される前の還元剤の温度を検出する還元剤温度
センサを加熱管路に挿入したが、噴射ノズルに挿入して
もよい。
路を３本設けたが、２本又は４本以上設けてもよい。ま
た、上記第１及び第２実施例では噴射部として噴射ノズ
ルを挙げたが、還元剤が加熱されて噴射部で十分に圧力
が増加すれば、噴射部は加熱管路と略同一内径を有する
短管等でもよい。また、上記第２実施例では噴射ノズル
から噴射される前の還元剤の温度を検出する還元剤温度
センサを加熱管路に挿入したが、噴射ノズルに挿入して
もよい。
【００１８】また、上記第１及び第２実施例では第１〜
第３分岐管路のうちのいずれか１本を開いたが、排ガス
温度やエンジンの運転状態に応じて第１〜第３分岐管路
のうちの２本以上の分岐管路を開いてもよい。また、上
記第１実施例の上流側排気管の全長にわたって電気ヒー
タを巻付けてもよく、第２実施例の上流側排気管に電気
ヒータを巻付けてもよい。また上流側排気管の排ガスを
加熱できれば電気ヒータではなく、蒸気等の熱媒体を用
いて加熱してもよい。更に、上記第１〜第３実施例では
開閉弁４１〜４３や電気ヒータ２６を排ガス温度に基づ
いて制御したが、その制御温度は触媒の種類と還元剤の
種類の組合せにより決定されるため、上記第１〜第３実
施例に記載した数値に限定されるものではない。
第３分岐管路のうちのいずれか１本を開いたが、排ガス
温度やエンジンの運転状態に応じて第１〜第３分岐管路
のうちの２本以上の分岐管路を開いてもよい。また、上
記第１実施例の上流側排気管の全長にわたって電気ヒー
タを巻付けてもよく、第２実施例の上流側排気管に電気
ヒータを巻付けてもよい。また上流側排気管の排ガスを
加熱できれば電気ヒータではなく、蒸気等の熱媒体を用
いて加熱してもよい。更に、上記第１〜第３実施例では
開閉弁４１〜４３や電気ヒータ２６を排ガス温度に基づ
いて制御したが、その制御温度は触媒の種類と還元剤の
種類の組合せにより決定されるため、上記第１〜第３実
施例に記載した数値に限定されるものではない。
【００１９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、タ
ンクと噴射部とを接続する供給管の主管路の基端をポン
プの吐出口に接続し、上流側排気管の外周面に巻かれた
加熱管路の下流端に噴射部を接続し、基端が主管路の先
端に接続された複数の分岐管路の先端を還元剤の加熱管
路を通過する長さを変えて加熱管路にそれぞれ接続し、
更にコントローラが温度センサ及び還元剤温度センサの
検出出力に基づいて複数の分岐管路を開閉するバルブを
制御するように構成したので、コントローラは上流側排
気管内の排ガス温度の変化に応じて還元剤を通過させる
分岐管路を選択し、還元剤が加熱管路を通過する距離を
変える。この結果、噴射部から噴射される還元剤の温度
は略一定に保たれ、還元剤は気化もしくは気化に近い状
態になって適当に分解し、より高活性になるので、還元
剤がＮＯｘ触媒に均一に供給され、ＮＯｘを低減でき
る。従って、従来の排ガス浄化装置のようにＮＯｘ触媒
表面温度を低下させることはなく、かつ排ガスの流速を
増大させることもない。また排ガス温度が比較的低温で
あっても還元剤を確実に気化もしくは気化に近い状態に
なって、ＮＯｘを確実に低減できる。
ンクと噴射部とを接続する供給管の主管路の基端をポン
プの吐出口に接続し、上流側排気管の外周面に巻かれた
加熱管路の下流端に噴射部を接続し、基端が主管路の先
端に接続された複数の分岐管路の先端を還元剤の加熱管
路を通過する長さを変えて加熱管路にそれぞれ接続し、
更にコントローラが温度センサ及び還元剤温度センサの
検出出力に基づいて複数の分岐管路を開閉するバルブを
制御するように構成したので、コントローラは上流側排
気管内の排ガス温度の変化に応じて還元剤を通過させる
分岐管路を選択し、還元剤が加熱管路を通過する距離を
変える。この結果、噴射部から噴射される還元剤の温度
は略一定に保たれ、還元剤は気化もしくは気化に近い状
態になって適当に分解し、より高活性になるので、還元
剤がＮＯｘ触媒に均一に供給され、ＮＯｘを低減でき
る。従って、従来の排ガス浄化装置のようにＮＯｘ触媒
表面温度を低下させることはなく、かつ排ガスの流速を
増大させることもない。また排ガス温度が比較的低温で
あっても還元剤を確実に気化もしくは気化に近い状態に
なって、ＮＯｘを確実に低減できる。
【００２０】また、加熱管路を上流側排気管にこの排気
管の長手方向に沿って挿入し、複数の分岐管路を排気マ
ニホルドに全長がそれぞれ異なるように挿入しても、コ
ントローラは加熱管路内の還元剤温度の変化に応じて還
元剤を通過させる分岐管路を選択することにより、還元
剤が排気マニホルド内の分岐管路を通過する距離を変え
るので、上記と同様の効果が得られる。
管の長手方向に沿って挿入し、複数の分岐管路を排気マ
ニホルドに全長がそれぞれ異なるように挿入しても、コ
ントローラは加熱管路内の還元剤温度の変化に応じて還
元剤を通過させる分岐管路を選択することにより、還元
剤が排気マニホルド内の分岐管路を通過する距離を変え
るので、上記と同様の効果が得られる。
【図１】本発明第１実施例エンジン排ガス中のＮＯｘ低
減装置を示す構成図。
減装置を示す構成図。
【図２】本発明の第２実施例を示す図１に対応する構成
図。
図。
【図３】本発明の第３実施例を示す図１に対応する断面
図。
図。
１１ エンジン
１２ 排気マニホルド
１３ 排気管
１３ａ 上流側排気管
１４ ＮＯｘ触媒
１７，６７ 噴射ノズル（噴射部）
１８ 炭化水素系還元剤
１９ タンク
２１，６１，１２１ 供給管
２２ ポンプ
２３ 主管路
２４，６４，１２４ 加熱管路
２７ 還元剤温度センサ
３１〜３３，７１〜７３ 分岐管路
３６ コントローラ
４１〜４３ 開閉弁（バルブ）
５１，５２ 温度センサ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平４−175417（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−26329（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−272539（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F01N 3/08 - 3/24
B01D 53/86
B01D 53/94
B01J 29/14
Claims (2)
- 【請求項１】 エンジン(11)に排気マニホルド(12)を介
して接続された排気管(13)に設けられたＮＯｘ触媒(14)
と、前記ＮＯｘ触媒(14)より排ガス上流側の上流側排気
管(13a)に設けられた噴射部(17)と、炭化水素系還元剤
(18)を貯えるタンク(19)と、前記タンク(19)に貯えられ
た還元剤(18)を供給管(21)を介して前記噴射部(17)に圧
送するポンプ(22)と、前記供給管(21)に設けられ前記供
給管(21)を開閉するバルブ(41〜43)とを備えたエンジン
排ガス中のＮＯｘ低減装置において、 前記供給管(21)が、 基端が前記ポンプ(22)の吐出口に接続された主管路(23)
と、 前記上流側排気管(13a)の外周面に巻かれ下流端に前記
噴射部(17)が接続された加熱管路(24)と、 基端が前記主管路(23)の先端に接続され先端が前記還元
剤(18)の加熱管路(24)を通過する長さを変えて前記加熱
管路(24)にそれぞれ接続された複数の分岐管路(31〜33)
とを備え、 前記バルブ(41〜43)が前記複数の分岐管路(31〜33)のう
ちのいずれか１本又は２本以上の分岐管路(31〜33)を開
くように構成され、 前記上流側排気管(13a)内又は前記排気マニホルド(12)
内の排ガス温度を検出する温度センサ(51,52)が前記上
流側排気管(13a)又は前記排気マニホルド(12)に挿入さ
れ、 前記噴射部(17)から噴射される前の還元剤(18)の温度を
検出する還元剤温度センサ(27)が前記加熱管路(24)又は
前記噴射部(17)に挿入され、 前記温度センサ(51,52)及び前記還元剤温度センサ(27)
の各検出出力に基づいてコントローラ(36)が前記バルブ
(41〜43)を制御するように構成されたことを特徴とする
エンジン排ガス中のＮＯｘ低減装置。 - 【請求項２】 エンジン(11)に排気マニホルド(12)を介
して接続された排気管(13)に設けられたＮＯｘ触媒(14)
と、前記ＮＯｘ触媒(14)より排ガス上流側の上流側排気
管(13a)に設けられた噴射部(67)と、炭化水素系還元剤
(18)を貯えるタンク(19)と、前記タンク(19)に貯えられ
た還元剤(18)を供給管(61)を介して前記噴射部(67)に圧
送するポンプ(22)と、前記供給管(61)に設けられ前記供
給管(61)を開閉するバルブ(41〜43)とを備えたエンジン
排ガス中のＮＯｘ低減装置において、 前記供給管(61)が、 基端が前記ポンプ(22)の吐出口に接続された主管路(23)
と、 前記上流側排気管(13a)にこの排気管(13a)の長手方向に
沿って挿入され下流端に前記噴射部(67)が接続された加
熱管路(64)と、 基端が前記主管路(23)の先端に接続され先端が前記加熱
管路(64)の上流端に接続されかつ前記排気マニホルド(1
2)に全長がそれぞれ異なるように挿入された複数の分岐
管路(71〜73)とを備え、 前記バルブ(41〜43)が前記複数の分岐管路(71〜73)のう
ちのいずれか１本又は２本以上の分岐管路(71〜73)を開
くように構成され、 前記噴射部(67)から噴射される前の還元剤(18)の温度を
検出する還元剤温度センサ(27)が前記加熱管路(64)又は
前記噴射部(67)に挿入され、 前記還元剤温度センサ(27)の検出出力に基づいてコント
ローラ(36)が前記バルブ(41〜43)を制御するように構成
されたことを特徴とするエンジン排ガス中のＮＯｘ低減
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04573195A JP3395865B2 (ja) | 1995-03-06 | 1995-03-06 | エンジン排ガス中のＮＯｘ低減装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04573195A JP3395865B2 (ja) | 1995-03-06 | 1995-03-06 | エンジン排ガス中のＮＯｘ低減装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08246850A JPH08246850A (ja) | 1996-09-24 |
| JP3395865B2 true JP3395865B2 (ja) | 2003-04-14 |
Family
ID=12727474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04573195A Expired - Fee Related JP3395865B2 (ja) | 1995-03-06 | 1995-03-06 | エンジン排ガス中のＮＯｘ低減装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3395865B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10048921A1 (de) * | 2000-10-04 | 2002-04-18 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Bildung eines Reduktionsmittel-Abgas-Gemisches und Abgasreinigungsanlage |
| DE602004022346D1 (de) * | 2003-09-30 | 2009-09-10 | Nissan Diesel Motor Co | Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor |
| JP2005226528A (ja) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Tokyo Roki Co Ltd | Ｓｃｒマフラー |
| DE102004046881A1 (de) | 2004-09-28 | 2006-04-13 | Robert Bosch Gmbh | Zuführsystem für ein Medium, insbesondere zur Behandlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine, Abgasreinigungsvorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines Zuführsystems |
| DE102006023146A1 (de) * | 2006-05-16 | 2007-11-22 | Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh | Verfahren und Vorrichtung zum Bereitstellen eines gasförmigen Stoffgemisches |
| JP5029841B2 (ja) * | 2008-09-02 | 2012-09-19 | 三菱自動車工業株式会社 | 排気浄化装置 |
| FR2978204B1 (fr) * | 2011-07-20 | 2013-07-26 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Procede de suppression de cristaux d'uree dans la ligne d'echappement d'un moteur a combustion interne |
| JP2014194171A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-09 | Sumitomo (Shi) Construction Machinery Co Ltd | 建設機械 |
| JP6241265B2 (ja) * | 2013-12-24 | 2017-12-06 | 三菱自動車工業株式会社 | 内燃機関の排水装置 |
| FI126149B (en) * | 2014-06-04 | 2016-07-15 | Amec Foster Wheeler Energia Oy | Arrangement and method for feeding ammonia-containing liquid into the exhaust duct of an incineration plant and an incineration plant |
| JP6885708B2 (ja) * | 2016-11-10 | 2021-06-16 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
-
1995
- 1995-03-06 JP JP04573195A patent/JP3395865B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH08246850A (ja) | 1996-09-24 |
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