JPH04330314A - 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

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JPH04330314A
JPH04330314A JP9899491A JP9899491A JPH04330314A JP H04330314 A JPH04330314 A JP H04330314A JP 9899491 A JP9899491 A JP 9899491A JP 9899491 A JP9899491 A JP 9899491A JP H04330314 A JPH04330314 A JP H04330314A
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exhaust gas
fuel
exhaust
concentration
diesel engine
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Toshitaka Minami
利貴 南
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

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】
【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。
【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2N
O→N2 +O2 に転化するものである。上記銅ゼオ
ライト系NOX 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(O2 )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。
【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。
【0005】なお、関連する技術として、特開昭48−
87219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。
【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。
【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。
【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 C
X )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。
【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。
【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。
【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2
1には、排気ガス中のHC濃度を100 〜200pp
m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。
【0015】以上の構成からなる本実施例の作用を述べ
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→N
2 +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(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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【図3】図1に示す燃料噴霧手段の概略図である。
【符号の説明】
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)

    【特許請求の範囲】
  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。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04339121A (ja) * 1991-05-16 1992-11-26 Hino Motors Ltd 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
US6079203A (en) * 1995-10-02 2000-06-27 Komatsu Ltd. Apparatus and method for detecting deterioration of NOx catalyst in diesel engine
EP1033479A3 (en) * 1999-03-03 2001-12-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha A method for purifying combustion exhaust gas
WO2007029339A1 (ja) * 2005-09-05 2007-03-15 Hitachi, Ltd. 内燃機関の排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法

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