JP4186422B2 - ディーゼルエンジン用排ガス浄化装置 - Google Patents
ディーゼルエンジン用排ガス浄化装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4186422B2 JP4186422B2 JP2001047975A JP2001047975A JP4186422B2 JP 4186422 B2 JP4186422 B2 JP 4186422B2 JP 2001047975 A JP2001047975 A JP 2001047975A JP 2001047975 A JP2001047975 A JP 2001047975A JP 4186422 B2 JP4186422 B2 JP 4186422B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- nox
- urea
- diesel engine
- ecu
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims description 12
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 30
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 25
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 24
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 13
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 8
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 8
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 7
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 description 3
- GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N divanadium pentaoxide Chemical compound O=[V](=O)O[V](=O)=O GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンから排出される排ガス中の粒子状物質や窒素酸化物を除去するディーゼルエンジン用排ガス浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出される排ガスには、煤やSOF(Soluble Organic Fraction )などの粒子状物質(以下、PMと称する)やNOxが含まれており、大気中に排出するには、これらを除去する必要がある。
【0003】
従って、排ガス中のPMを低減するために、従来、CRTやCSF、あるいは酸化触媒が使用されている。また、排ガス中のNOx低減のために、尿素を用いたNOx触媒が使用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、排気管の前段にCRT(Continuously Regenerating Ttap) 、CSF (Catalytic Soot Filter ) 、酸化触媒を用いたPM低減装置を配置し、後段に尿素を使ったNOx触媒を配した排ガス浄化システムにおいては、NOx触媒へ供給する尿素の量は、ディーゼルエンジンから排出されるNOxの量により決定される。
【0005】
しかしながら、NOxの種類、すなわち、NOxが全てNOの場合と、NOxが全てNO2 の場合とでは、排ガス中に供給する尿素の量が異なってくる。
【0006】
NOおよびNO2 の還元作用を化学式で示すと、次のようになる。
【0007】
すなわち、ディーゼルエンジンの排気管内に噴射された尿素の水溶液は、排ガスによって加熱されて加水分解してアンモニア(NH3 )を生ずる。
【0008】
すなわち、
(NH2 )2 CO+H2 O → 2NH3 +CO2 ・・・・ (1)
となる。
【0009】
このアンモニアが選択還元型NOx触媒に流入すると、次のような化学反応によってNOおよびNO2 が還元される。
【0010】
すなわち、
4NO +4NH3 +O2 → 4N2 +6H2 O ・・・・ (2)
2NO2 +4NH3 +O2 → 3N2 +6H2 O ・・・・ (3)
となる。
【0011】
従って、尿素を使ったNOx触媒を通過するNOxが全てNOと仮定すると、NO2 が多い場合には、必要なアンモニアが供給されず、NOxの浄化率が低くなる。
【0012】
一方、尿素を使ったNOx触媒を通過するNOxが全てNO2 と仮定すると、NOが多い場合には、必要以上に尿素を供給することになり、テールパイプでは、アンモニアのスリップが起こる。この場合は、尿素を必要以上に投入したことになり、不経済となる。また、尿素が過剰に供給されることにより、望ましくない中間生成物や分解生成物が生ずる。
【0013】
この排ガス中のNOとNO2 とは、ディーゼルエンジンの運転状況により異なってくるが、上記のPM低減装置を装着した場合、
2NO+O2 → 2NO2 ・・・・ (4)
となり、ディーゼルエンジンから排出された直後よりもNOx触媒前でNO2 の割合が多くなる。
【0014】
本発明は、係る従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、NOx浄化率の向上を計る一方、テールパイプからのアンモニアのスリップなどを防止し得るディーゼルエンジン用排ガス浄化装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明のディーゼルエンジン用排ガス浄化装置は、ディーゼルエンジンに装着されている排気管の前段に酸化触媒を担持させたディーゼルパーティキュレートフィルタを配設し、後段にNOx触媒を配設したディーゼルエンジン用排ガス浄化装置において、前記ディーゼルパーティキュレートフィルタの出口温度に基づいてNO/NO2 の割合を算出し、その値に基づいて前記NOx触媒に供給する尿素の量を制御することを特徴としている。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【0017】
図1は、本発明に係るディーゼルエンジン用排ガス浄化装置の構成を示す図であり、ディーゼルエンジン1に装着されている排気管2の途中に紡錘形、あるいは円筒形のケーシング3が装着されている。そして、このケーシング3の前段に粒子状物質(PM)を補集するPM補集手段としてのDPF(Diesel Particulate filter ) 4を設置し、その後段に尿素を使用するNOx触媒5を設置している。
【0018】
上記DPF4は、PMの補集によって目詰まりを起こし、ガスが流れ難くなるので、適宜、フィルタを再生する必要がある。そこで、DPF4に補集されたPMを燃焼させることによってDPF4の再生を行なう。DPF4の再生は、例えば、DPF4の周囲にヒーターを設置したり、あるいはDPF4の上流に位置する排気管2aにヒーターを設置し、これらのヒーターを稼働することにより行なうことができる。DPF4には、酸化能の高い触媒、例えば白金(Pt)系の触媒が担持されている。
【0019】
上記NOx触媒5は、排ガス温度が比較的高温(300℃以上)の場合、例えば、五酸化バナジウム(V2 O5 )系やゼオライト系のようなアンモニア選択還元型の触媒を用い、排ガス温度が比較的低温(200〜300℃)の場合には、白金(Pt)系の触媒を使用する。
【0020】
前記DPF4と前記NOx触媒5との間、すなわち、NOx触媒5の入口側に尿素((NH2 )2 ・CO)の水溶液aを排ガス中に噴射する噴射ノズル6が設けられている。この噴射ノズル6は、ポンプなどの尿素供給手段7を備えている。尿素供給手段7は、エンジンコントロール用電子制御ユニット(ECU)8によって運転制御されるようになっている。尿素の水溶液aは、図示しないタンクから配管9を通って尿素供給手段7に供給される。この尿素供給手段7の運転制御については後で説明する。
【0021】
上記DPF4の上流の排気管2aには、DPF4に入る排ガスの温度を検出する第1の温度センサー10が設けられており、第1温度センサー10は、検出した排ガス温度に比例した出力信号をECU8に出力する。
【0022】
また、NOx触媒5の下流の排気管2bには、NOx触媒5を通った排ガスの温度を検出する第2の温度センサー11が設けられており、第2温度センサー11は、検出した排ガス温度に比例した出力信号をECU8に出力する。
【0023】
更に、DPF4とNOx触媒5の間にDPF4の出口温度を検出する第3の温度センサー15が設けられており、この第3温度センサー15は、検出した排ガス温度に比例した出力信号をECU8に出力する。
【0024】
上記ECU8は、デジタルコンピュータからなり、双方向パスによって相互に接続されたROM、RAM、CPUに入力ポート、出力ポートを具備し、エンジンの燃料噴射量制御などの基本制御を行なうほか、この実施の形態では、尿素供給手段7の制御を行なっている。
【0025】
これらの制御のために、ECU8の入力ポートには、アクセル開度センサー12からの入力信号と、クランクアングルセンサー13からの入力信号と、エンジン回転数センサー14からの入力信号が入力される。
【0026】
アクセル開度センサー12は、アクセル開度に比例した出力電圧をECU8に出力し、ECU8は、アクセル開度センサー12の出力信号に基づいてエンジン負荷を演算する。クランクアングルセンサー13は、クランクシャフトが一定角度回転する毎に出力パルスをECU8に出力し、ECU8は、この出力パルスに基づいてエンジン回転速度を演算する。これらのエンジン負荷とエンジン回転速度とによりエンジン運転状態(運転条件)が判別される。
【0027】
更に、ECU8には、ディーゼルエンジン1の水冷ジャケット(図示せず)に設置した温度センサー(図示せず)から出力されたエンジン冷却水温A、およびディーゼルエンジン1に導入される吸入空気量Bが入力される。
【0028】
尿素供給手段の運転制御は、次のように行なわれる。
【0029】
図2は、NOx排出量(g/hr)を等高線で示したNOxの排出量マップであり、横軸にエンジン回転数(1/min )を採り、縦軸にトルク(Nm)を採っている。
【0030】
一方、図3(a)及び(b)は、NO/NO2 比のマップであり、横軸に温度(℃)を採り、縦軸にNO2 (%)を採っている。
【0031】
但し、図3(a)の縦軸のNO2 (%)は、2NO+O2 →2NO2 反応の平衡時のものである。尚、NOの初期濃度は1000ppm、O2 の残存率は10%である。また、図3(b)の縦軸のNO2 (%)も図3(a)と同様に、2NO+O2 →2NO2 反応の平衡時のものである。但し、NOの初期濃度は1000ppm、O2 の残存率は2%である。
【0032】
上記ECU8のROMには、NOx排出量(g/hr)と、エンジン回転数(1/min )と、トルク(Nm)との対応関係を、予め、実験により求め、これをマップ化して記憶させておく。
【0033】
また、2NO+O2 →2NO2 反応平衡時のNO2 (%)と温度(℃)との対応関係を、予め、実験により求め、これをマップ化して上記ECU8のROMに記憶させておく。
【0034】
しかして、エンジン回転数センサー14からECU8に入力されるエンジン回転数(1/min )と、ECU8に入力されるトルク(Nm)とに基づいてECU8にてNOx排出量(g/hr)を得る。
【0035】
一方、第3の温度センサー15からECU8に入力されるDPF4の出口温度に基づいてECU8にてNO/NO2 比を算出し、その値を上記NOx排出量に照らし合わせてNOおよびNO2 の量をそれぞれ求める。そして、ECU8にてNOおよびNO2 の量をそれぞれ算出し、その値に基づいて噴射ノズル6から噴射する尿素の噴射量を増減(制御)させる。
【0036】
従って、噴射ノズル6からNOx触媒5に適量の尿素が供給され、従来の如く、NOxの浄化率が低くなることもない。また、テールパイプからアンモニアがスリップする事態も発生しなくなる。
【0037】
因みに、噴射ノズルから噴射する尿素の噴射量を制御しない場合には、NOx浄化率が65%であったが、本発明の場合には、NOx浄化率が70%に向上した。
【0038】
【発明の効果】
上記のように、本発明は、ディーゼルエンジンに装着されている排気管の前段に粒子状物質低減装置を配設し、後段にNOx触媒を配設したディーゼルエンジン用排ガス浄化装置において、前記粒子状物質低減装置の出口温度に基づいてNO/NO2 の割合を算出し、その値に基づいて前記NOx触媒に供給する尿素の量を制御するため、NOxの浄化率が向上する一方、テールパイプからのアンモニアのスリップなどを防止することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るディーゼルエンジン用排ガス浄化装置の概略を示す図である。
【図2】NOx排出量マップである。
【図3】(a)及び(b)NO/NO2 マップである。
【符号の説明】
1 ディーゼルエンジン
2 排気管
4 粒子状物質低減装置
5 NOx触媒
Claims (1)
- ディーゼルエンジンに装着されている排気管の前段に酸化触媒を担持させたディーゼルパーティキュレートフィルタを配設し、後段にNOx触媒を配設したディーゼルエンジン用排ガス浄化装置において、前記ディーゼルパーティキュレートフィルタの出口温度に基づいてNO/NO2 の割合を算出し、その値に基づいて前記NOx触媒に供給する尿素の量を制御することを特徴とするディーゼルエンジン用排ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001047975A JP4186422B2 (ja) | 2001-02-23 | 2001-02-23 | ディーゼルエンジン用排ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001047975A JP4186422B2 (ja) | 2001-02-23 | 2001-02-23 | ディーゼルエンジン用排ガス浄化装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002250220A JP2002250220A (ja) | 2002-09-06 |
JP4186422B2 true JP4186422B2 (ja) | 2008-11-26 |
Family
ID=18909310
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001047975A Expired - Fee Related JP4186422B2 (ja) | 2001-02-23 | 2001-02-23 | ディーゼルエンジン用排ガス浄化装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4186422B2 (ja) |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004138022A (ja) * | 2002-10-21 | 2004-05-13 | Babcock Hitachi Kk | ディーゼル排ガスの処理方法および装置 |
JP2006029172A (ja) * | 2004-07-15 | 2006-02-02 | Hino Motors Ltd | ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置 |
JP4799046B2 (ja) * | 2005-05-20 | 2011-10-19 | 日野自動車株式会社 | エンジンの排ガス浄化装置 |
JP4592505B2 (ja) * | 2005-06-09 | 2010-12-01 | 三菱ふそうトラック・バス株式会社 | 排気浄化装置 |
JP4661452B2 (ja) * | 2005-08-19 | 2011-03-30 | いすゞ自動車株式会社 | 排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム |
JP5296291B2 (ja) * | 2005-12-08 | 2013-09-25 | いすゞ自動車株式会社 | 排気ガス浄化システム |
JP4868908B2 (ja) * | 2006-03-28 | 2012-02-01 | 三菱ふそうトラック・バス株式会社 | 選択還元型NOx触媒付きエンジンの制御装置 |
JP4887888B2 (ja) * | 2006-04-24 | 2012-02-29 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
JP5118331B2 (ja) * | 2006-11-15 | 2013-01-16 | 三菱ふそうトラック・バス株式会社 | 排気浄化装置 |
US8105542B2 (en) | 2007-06-19 | 2012-01-31 | Hino Motors, Ltd. | Engine exhaust gas purifier |
JP4947036B2 (ja) * | 2007-11-14 | 2012-06-06 | マツダ株式会社 | エンジンの排気浄化方法 |
JP4726926B2 (ja) | 2008-05-22 | 2011-07-20 | 株式会社デンソー | 内燃機関の排気浄化装置 |
JP5165500B2 (ja) * | 2008-08-26 | 2013-03-21 | デルファイ・テクノロジーズ・ホールディング・エス.アー.エール.エル. | 選択的触媒還元制御システム及び方法 |
US8596042B2 (en) | 2008-08-28 | 2013-12-03 | Delphi International Operations Luxembourg S.A.R.L. | System and method for selective catalytic reduction control |
JP2010096039A (ja) | 2008-10-15 | 2010-04-30 | Denso Corp | 尿素水噴射量制御装置及び尿素水噴射制御システム |
CN102269031B (zh) * | 2011-07-01 | 2012-12-05 | 吉林大学 | 通用型scr喷射系统 |
SE539133C2 (sv) * | 2015-08-27 | 2017-04-11 | Scania Cv Ab | Avgasbehandlingssystem och förfarande för behandling av en avgasström |
JP7310730B2 (ja) * | 2020-06-23 | 2023-07-19 | いすゞ自動車株式会社 | 浄化制御装置 |
KR102283207B1 (ko) * | 2020-12-31 | 2021-07-30 | 주식회사 이엠코 | 인공지능을 이용한 화력발전소의 배가스 처리방법 및 인공지능을 이용한 화력발전소의 배가스 처리장치 |
-
2001
- 2001-02-23 JP JP2001047975A patent/JP4186422B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002250220A (ja) | 2002-09-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4186422B2 (ja) | ディーゼルエンジン用排ガス浄化装置 | |
EP2019190B1 (en) | Exhaust gas after treatment system for internal combustion engine | |
US20220042439A1 (en) | Methods for operation of an emissions aftertreatment system for nox control during regeneration of diesel particulate filter | |
US7950224B2 (en) | Method for controlling exhaust gas purification system | |
JP4785766B2 (ja) | 排気浄化装置 | |
US8713916B2 (en) | NOx purification system and method for control of NOx purification system | |
CN101725392B (zh) | 尿素水喷射量控制器和尿素水喷射控制系统 | |
JP6953892B2 (ja) | 排気浄化装置およびこれを備えた車両 | |
JP5846488B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP2004060494A (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
KR101028556B1 (ko) | 배기 가스 정화 장치 | |
KR101316856B1 (ko) | 차량의 요소수 분사량 제어장치 및 방법 | |
JP3620291B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP2011089434A (ja) | 内燃機関における排気ガス浄化装置 | |
RU2628256C1 (ru) | Устройство для контроля за выхлопными газами | |
JP2010038034A (ja) | 排気浄化装置の制御方法 | |
EP3106641B1 (en) | Catalytic device detection system | |
JP2007002697A (ja) | 排気浄化装置 | |
JP2008274850A (ja) | 排気浄化装置 | |
WO2017191813A1 (ja) | 内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関の排気ガス浄化方法 | |
JP5570188B2 (ja) | エンジンの排気浄化装置 | |
JP2010116858A (ja) | 排気ガス処理装置及び排気ガス処理方法 | |
JP4737143B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP6809391B2 (ja) | 噴射装置 | |
JP4729990B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040818 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071114 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071127 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080507 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080704 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080819 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080901 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110919 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120919 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120919 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130919 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |