JPH0337319A - アルコールディーゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、メタノール燃料を使用するとともに排気系に
酸化触媒を備えたアルコールディーゼルエンジンにおけ
るＮ　Ｏｘを低減のための排気浄化装置に関する。

（従来技術） メタノール燃料を使用したディーゼルエンジンにおいて
、排気系に排気ガス浄化のための酸化触媒を設けたもの
は、例えば実開昭６２−５６７４３号に記載されている
ように従来から知られている。

アルコールディーゼルエンジンは、燃料であるメタノー
ルの燃焼温度が低いため、軽油等を用いた場合に比べて
排気ガス中のＮ　Ｏｘはそれほど多くない。しかし、メ
タノール燃料の場合には、特に軽負荷領域において燃焼
が悪化して未燃成分である）（ＣやＣＯの排出量が増大
する。したがって、上記のように排気系に触媒を設ける
ことが有効となる。なお、メタノール燃料の場合は、軽
油を用いたディーゼルエンジンの場合のような煤とか微
粒子の排出がないため、このように排気系に触媒を設け
て排気ガス浄化を行うことが可能となる。

また、ガソリンエンジンの場合は、排気系に設ける触媒
を還元性触媒とし、２次エア導入等にょってこれを酸化
触媒としても機能させるようにするのが普通であるが、
ディーゼルエンジンの場合は、空気過剰率が２とか３と
いった状態の運転が行われる関係上、通常は酸化触媒が
用いられる。

しかしながら、このようにディーゼルエンジンの排気系
に設ける触媒を酸化触媒として、空気過剰率が２とか３
とかで運転したのではＮ　Ｏｘの還元浄化は行えない。

（発明の目的） 本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、酸
化触媒を有効に活用してアルコールディーゼルエンジン
のＮ　Ｏｘ排出量を低減することを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、アルコールディーゼルエンジンの排気系に酸
化触媒を設けた場合に、ＨＣやＣｏが低減されるだけで
なく、中負荷領域において常用回転領域の全域でＮＯＸ
が還元浄化されることに着目し、これを解析することで
、低負荷域あるいは高負荷域でも、排気ガス温度が所定
範囲（例えば触媒前で２２０°Ｃ〜４００°Ｃ）の値と
し、排気ガス中の酸素濃度をＮ　Ｏｘが還元される中負
荷領域（例えばｌ　Ｏ００ｒｐｍ〜２５６０ｒｐｍの負
荷Ｐ　ｅ４　ｋｇ／ａｍ″〜６　ｋｇ／ｃｎ＋’で、空
気過剰率λでいうと、λξ２゜０〜２．５）相当の値に
近付けた場合には、Ｎ　Ｏｘの還元浄化を効果的に行う
ことができるという結果を得たことによるものであって
、その構成はつぎのとおりである。すなわち、本発明に
係るアルコールディーゼルエンジンの排気浄化装置は、
メタノール燃料を使用するとともに排気系に酸化触媒を
備えたアルコールディーゼルエンジンにおいて、排気ガ
ス中の酸素濃度を検出する手段と、排気ガス温度を検出
する手段と、これら両手段の検出信号を受け、排気ガス
温度が所定範囲の値となり排気ガス中の酸素濃度が所定
の中負荷領域の状態に相当する値となるよう排気ガス中
の酸素濃度および排気ガス温度をコントロールする手段
を設けたことを特徴としている。

排気ガス中の酸素濃度および排気ガス温度をコントロー
ルする手段としては、吸気絞り、ＥＧＲ（排気ガス再循
環）、排気通路へのエア導入等が利用できる。

（作用） 中負荷領域においては、酸化触媒によって酸化反応だけ
でなく還元反応が行われ、それによってＨＣおよびＣＯ
の酸化浄化とＮ　Ｏｘの還元浄化が共に行われる。また
、低負荷領域および高負荷領域においては、排気ガス温
度が所定範囲の値とされ、排気ガス中の酸素濃度が所定
の中負荷領域相当の値にコントロールされることで、や
はりＮＯ８の還元浄化が行われ、同時にＨＣおよびＣＯ
の酸化浄化、が行われる。

特に、低負荷領域においては、吸気絞りを利用すること
で、排気ガス温度を上げるとともに空気過剰率を減らす
ことができ、それにより、低負荷側に効果的な還元浄化
の範囲が広がる。

（実施例） 以下、実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例の全体システム図である。こ
の実施例において、エンジンｌは、エアクリーナ２下流
の吸気通路３に吸気絞り弁４を備え、また、排気通路５
と吸気通路３とが排気還流通路６により連通され、該排
気還流通路６には排気還流弁７が配設されている。

排気通路５の途中はメイン排気通路５ａとバイパス通路
５ｂとに分れ、メイン排気通路５ａにはエンジンｌに比
較的近い所に第１の酸化触媒８が設けられ、また、・バ
イパス通路５ｂには比較的エンジンｌから遠い位置に第
２の酸化触媒９が設けられている。そして、メイン排気
通路５ａからバイパス通路５ｂが分岐、する上流側の位
置には三方弁１０が配設されている。

エンジン１にはまた、燃料噴射ポンプ２とエアポンプ１
２とが配設されている。燃料噴射ポンプＩＩにはエンジ
ン回転センサおよびラック位置センサが内蔵されていて
、エンジン回転数信号および負荷信号がこれらセンサか
ら取り出される。

また、エアポンプ１２の吐出側通路１３は、第１の開閉
弁１４を介して前記三方弁１０上流の排気通路５に接続
されるとともに、第２の開閉弁１５介し、前記第２の酸
化触媒９に向けて配設されたエアノズル１６に接続され
ている。

三方弁ｌＯ上流のメイン排気通路５ａにはリニア０．セ
ンサ１７が設置されている。また、メイン排気通路５ａ
の第１の酸化触媒８の上流には第１の排気ガス温度セン
サ１８が、バイパス通路５ｂの第２の酸化触媒９の上流
には第２の排気ガス温度センサ１９がそれぞれ設けられ
、第１の酸化触媒８には第１の触媒温度センサ２０が、
また、第２の酸化触媒９には第２の触媒温度センサ２１
が設けられている。また、第１の酸化触媒８にはヒータ
２２が付設されている。

第２図は、この実施例における制御装置の構成を入出力
信号を中心に図示したものである。コントロールユニッ
ト２３には、エンジン回転センサのセンサ信号がデジタ
ル信号として入力し、ラック位置センサの信号と、第１
および第２の排気ガス温度センサ１Ｂ、１９の信号と、
リニアＯ，センサ１７の信号と、第１および第２の触媒
温度センナ２０．２１の信号が、アナログ信号としてそ
れぞれ人力する。そして、コントロールユニット２３は
、排気ガス温度２２０°Ｃ〜４００°Ｃ１負荷Ｐ、４〜
Ｐ、６相当時のＯ１量を目標値とし制御量を決定し、吸
気絞り弁４．三方弁１０．第１および第２の開閉弁（Ｏ
Ｎ−ＯＦＦ弁）１４．１５およびヒータ２２に制御信号
を出力する。

第３図は、エンジン回転数一定での負荷Ｐ、とＮ　Ｏｘ
　、　ＨＣ、ＣＯ、排気ガス温度および空気過剰率λと
の関係を示している。実線は触媒通過前、破線は触媒通
過後の特性である。上記Ｏ１量の目標値を規定する負荷
Ｐ、４〜Ｐ、６　（２／４〜３／４）の範囲では、この
図に示すように触媒によってＮ　Ｏｘが低減する。すな
わち、図に矢印で示すＰ、４〜Ｐ、６の中負荷領域では
Ｎ　Ｏｘの還元浄化が行われる゛。なお、このような現
象を生じる触媒成分は、Ｐｔ、Ｐｔ−Ｒ１，Ｐｔ−Ｐｄ
等、白金系の触媒である。このような触媒を用いると、
ｌ０００ｒｐ−〜３２００　ｒｐｍの範囲でエンジン回
転数がどのように変化しても、このＰ、４〜Ｐ、６の中
負荷領域では、ＮＯｘが還元によって低減する。

つぎに、上記コントロールユニット２３による制御を第
４図のフローチャートにしたがって説明する。

この制御では、まず、三方弁１０によって排気通路５を
メイン排気通路５ａ側に連通させる。

つぎに、エンジン回転数が１０００〜２５６０ｒｐ＠の
範囲にあるかどうかを判定し、その範囲内にないときは
リターンする。

エンジン回転数が上記範囲内にあるときは、エンジン負
荷が２／４〜３／４であるかどうかを見て、負荷が２／
４〜３／４の中負荷領域でないということであれば、各
センナ出力を読み込み、つぎに、低負荷領域かどうかを
判定する。

負荷が上記中負荷領域であれば、そのままリターンする
。

低負荷領域であれば、つぎに、各センサ出力を読み込み
、それを目標値と比較して、排気温度および触媒温度が
目標値より低いかどうかを見る。

そして、低い（ＹＥＳ）ということであれば、つぎに、
Ｏ２が目標値より多いかどうかを見て、ＹＥＳであれば
吸気絞りを増大させ、これにより排気温瓜を上昇させる
とともにＯ４度を下げる。

また、ＮＯすなわち、０．がほぼ目標値であるというと
きは、ヒータ２２をＯＮとして排気温度を高める。

排気温度および触媒温度が低いかどうかの判定で、ＮＯ
すなわちほぼ目標値であるというときは、０、が多いか
どうかをみて、ＮＯすなわちほぼ目標値というときはリ
ターンし、ＹＥＳすなわち多いというときは、ＥＧＲを
増大させることによってＯ９濃度を下げる。

そして、つぎに、排気温度および触媒温度が目標値より
高いかどうかを見て、高い（ＹＥＳ）ということであれ
ば、三方弁１０を切り換えて排気通路５をバイパス通路
５ｂ側に連通させる。そして、また温度判定を行って、
温度がまだ高ければ、第２の開閉弁１５を開いてエアノ
ズル１６からエアを噴出し、第２の酸化触媒を冷却する
。

また、低負荷領域でないというときは、つぎに、高負荷
領域かどうかを見る。そして、高負荷でない（ＮＯ）い
うことであれば、リターンする。

高負荷領域であるときは、つぎに、各センサ出力を読み
込み、それらを目標値と比較する。そして、排気温度及
び触媒温度が目標値より高いかどうかを判定する。

排気温度及び触媒温度が目標値より高いというときは、
つぎに、Ｏ２が目標値より少ないかどうかを見る。そし
て、少ない（ＹＥＳ）というときは、第１の開閉弁１４
を開いて排気通路５上流にエアを導入することで、０．
を増やすとともに冷却を行う。

またＯｌがほぼ目標値（ＮＯ）というときは、三方弁１
０によって排気通路５をバイパス通路５ｂ側に連通させ
、それによって温度を下げる。そして、温度判定を行っ
て、排気温度および触媒温度がまだ高い（ＹＥＳ）とい
うときは第２の開閉弁Ｉ５を開いてエアノズル１６から
第２の酸化触媒９にエアを当てる。

高負荷領域であって、排気温度および触媒温度が高くな
い、つまり、はぼ目標値であるというときは、つぎに、
Ｏｌが少ないかどうかを見て、少ない（ＹＥＳ）という
ときは第１の開閉弁１４を開いてエアを導入する。そし
て、温度判定を行って、排気温度および触媒温度が低い
ときはヒータ２２を作動させる。

（発明の効果） 本発明は以上のように構成されているので、アルコール
ディーゼルエンジンにおいて低負荷から高負荷までの全
域でＮ　Ｏｘを低減することができ、特に、低負荷領域
でのＮ　Ｏｘ低減を効果的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体システム図、第２図は
同実施例における制御装置の構成図、第３図は同実施例
の制御に関する特性図、第４図は同実施例の制御を示す
フローチャートである。 １：エンジン、３：吸気通路、４：吸気絞り弁、５：排
気通路、６：排気還流通路、７：排気還流弁、８．９二
酸化触媒、ｌｌ：燃料噴射ポンプ、１７：リニアＯｌセ
ンサ、１８．１９：排気ガス温度センサ、２３：コント
ロールユニット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）メタノール燃料を使用するとともに排気系に酸化
   触媒を備えたアルコールディーゼルエンジンにおいて、
   排気ガス中の酸素濃度を検出する手段と、排気ガス温度
   を検出する手段と、これら両手段の検出信号を受け、排
   気ガス温度が所定範囲の値となり排気ガス中の酸素濃度
   が所定の中負荷領域の状態に相当する値となるよう排気
   ガス中の酸素濃度および排気ガス温度をコントロールす
   る手段を設けたことを特徴とするアルコールディーゼル
   エンジンの排気浄化装置。