JPH0598956A - Exhaust emission control system and method and automobile which uses it - Google Patents
Exhaust emission control system and method and automobile which uses itInfo
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- JPH0598956A JPH0598956A JP3148165A JP14816591A JPH0598956A JP H0598956 A JPH0598956 A JP H0598956A JP 3148165 A JP3148165 A JP 3148165A JP 14816591 A JP14816591 A JP 14816591A JP H0598956 A JPH0598956 A JP H0598956A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンから排出され
る炭化水素を含む排気ガスを浄化する排気浄化システム
に係り、特に自動車等のエンジン起動直後に多量に排出
される未燃炭化水素を浄化する排気浄化システムに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purification system for purifying exhaust gas containing hydrocarbons discharged from an engine, and more particularly to purifying a large amount of unburned hydrocarbons discharged immediately after the engine of a vehicle or the like is started. Exhaust purification system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】燃焼器から排出される排気ガス中には未
燃炭化水素が含まれている。有機溶剤等を用いる産業用
プラント、あるいは焼却炉から排出される排気ガス中に
も炭化水素が含まれる。これら排気ガス中に含まれる炭
化水素を浄化するためには、触媒が用いられ、触媒燃焼
により浄化されている。しかし、触媒はある温度以上に
ならないと十分な活性を示さないので、使用前には排気
ガスを加熱するか、もしくは触媒を加熱しなければなら
ない。自動車等のエンジンの排気ガスを浄化するために
は、通常その排気通路に触媒が設けられている。しか
し、触媒は約３００℃以上の温度に達しないと有効に作
動しない。従って、エンジン起動直後、すなわち排気ガ
ス温度が低い場合には、排気ガスを十分に浄化できない
ことになる。一方、エンジン起動直後はエンジン温度も
低く、多量の未燃炭化水素が排出される。そこで、触媒
を電気により加熱し、急速に触媒温度を上昇させ、エン
ジン起動直後に排出される未燃炭化水素を除去すること
が提案されている（エス エー イー テクニカル ペ
ーパーシリーズ（ＳＡＥ Technical Paper Series）９
００５０３及び９００５０４，１９９０）。2. Description of the Related Art Unburned hydrocarbons are contained in the exhaust gas discharged from a combustor. Hydrocarbons are also contained in the exhaust gas discharged from an industrial plant using an organic solvent or the like, or an incinerator. A catalyst is used to purify the hydrocarbons contained in these exhaust gases, and is purified by catalytic combustion. However, since the catalyst does not exhibit sufficient activity until the temperature exceeds a certain temperature, the exhaust gas must be heated or the catalyst must be heated before use. In order to purify exhaust gas from an engine such as an automobile, a catalyst is usually provided in the exhaust passage. However, the catalyst will not operate effectively until it reaches a temperature above about 300 ° C. Therefore, immediately after the engine is started, that is, when the exhaust gas temperature is low, the exhaust gas cannot be sufficiently purified. On the other hand, immediately after the engine is started, the engine temperature is low and a large amount of unburned hydrocarbons are discharged. Therefore, it has been proposed to heat the catalyst with electricity to rapidly raise the catalyst temperature and remove unburned hydrocarbons discharged immediately after the engine is started (SAE Technical Paper Series). 9
00503 and 900504, 1990).
【０００３】また、触媒が動作温度に達するまでの間、
吸着剤に未燃炭化水素を吸着させ、排気ガス温度が十分
に高くなって、触媒が動作温度に達した時点で未燃炭化
水素を脱着させて触媒で浄化する方法が提案されている
（たとえば、特開平２−７５３２７号公報）。放電によ
りエンジンから排出される排気ガスを浄化する方法はす
でに知られている（たとえば特開昭６１−３１６１５号
公報）。しかし、いずれも排気ガス中の窒素酸化物（Ｎ
Ｏｘ）を浄化することを主たる目的としており、排気ガ
ス浄化用触媒との組合せについては触られていない。Also, until the catalyst reaches the operating temperature,
A method has been proposed in which unburned hydrocarbons are adsorbed by the adsorbent, and when the exhaust gas temperature becomes sufficiently high and the catalyst reaches the operating temperature, the unburned hydrocarbons are desorbed and purified by the catalyst (for example, , JP-A-2-75327). A method for purifying exhaust gas discharged from an engine by electric discharge is already known (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-31615). However, in both cases, nitrogen oxides (N
Its main purpose is to purify Ox), and no mention is made of combination with an exhaust gas purifying catalyst.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】燃焼器、産業用プラン
ト、焼却炉等から排出される炭化水素を触媒で浄化する
場合、触媒を動作温度に昇温するためには、通常燃料を
用いて排気ガスあるいは触媒を予熱しなければならな
い。しかし、燃料効率を考えた場合、室温から作動する
システムが好ましい。自動車等のエンジンの起動直後に
排出される多量の未燃炭化水素を浄化するために、電気
により触媒を急速に加熱する場合、多大な電力が必要と
なり、例えば、１２Ｖの蓄電池を用いた場合には２００
Ａ以上の電流が要求される。そのため、新たな電気回路
の開発、蓄電池の増強（１２Ｖあるいは４８Ｖ蓄電池の
増設）が必要となる。特に、蓄電池の数を増やすこと
は、重量が増すこととなり、自動車に適用すると燃費が
低下してしまうという欠点がある。また、吸着剤を使用
した場合においても、触媒が動作温度に達する前に炭化
水素が脱着してしまったり、高温にさらされると吸着剤
が劣化してしまうという欠点があった。そこで、本発明
では、エンジン起動直後に排出される多量の未燃炭化水
素を、電気回路の大幅な変更無しで、しかも十分に浄化
することのできるエンジン排気浄化システムと浄化方法
及びそれを用いた自動車を提供することを目的とした。When purifying a hydrocarbon discharged from a combustor, an industrial plant, an incinerator, or the like with a catalyst, in order to raise the temperature of the catalyst to an operating temperature, a normal fuel is used for exhaust gas. The gas or catalyst must be preheated. However, considering fuel efficiency, a system that operates from room temperature is preferable. When the catalyst is rapidly heated by electricity in order to purify a large amount of unburned hydrocarbons discharged immediately after starting the engine of an automobile or the like, a large amount of electric power is required. For example, when a 12V storage battery is used. Is 200
A current of A or more is required. Therefore, it is necessary to develop a new electric circuit and enhance the storage battery (addition of 12V or 48V storage battery). In particular, increasing the number of storage batteries leads to an increase in weight, and when applied to an automobile, there is a drawback in that fuel consumption is reduced. Further, even when the adsorbent is used, there is a drawback that the hydrocarbon is desorbed before the catalyst reaches the operating temperature or the adsorbent is deteriorated when exposed to a high temperature. Therefore, in the present invention, an engine exhaust gas purification system and a purification method, and a purification method thereof, which can sufficiently purify a large amount of unburned hydrocarbons discharged immediately after the engine is started without significantly changing the electric circuit, are used. The purpose was to provide a car.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、エンジンから排出される排気ガスの排
気通路に排気ガス浄化用触媒を設けた排気浄化システム
において、前記排気通路にコロナ放電装置を設け、該放
電装置の上流側に空気供給装置を備えたことを特徴とす
る排気浄化システムとしたものである。前記排気浄化シ
ステムにおいて、使用する放電装置としては、排気通路
内に設けられた放電極と、排気通路自体を集電極として
接地されているものがよい。そして、前記排気浄化シス
テムにおいて、前記空気供給装置の上流側又は上流側と
下流側に酸素センサを備えるか、又は、上流側に酸素セ
ンサ及び流量センサを備えることにより、該センサの出
力により供給空気量を制御するのがよい。また、流量セ
ンサの代わりにエンジンの回転数から排気ガス流量を求
めて供給空気量を制御することもできる。また、前記排
気浄化システムにおいて、放電装置の上流側に炭化水素
センサを設け、該炭化水素センサの出力により放電を制
御してもよいし、排気通路あるいはエンジンに温度セン
サを設けるか、または、排気ガス浄化用触媒に温度セン
サを設け、該温度センサの出力により放電を制御しても
よい。In order to achieve the above object, the present invention provides an exhaust gas purification system in which an exhaust gas purification catalyst is provided in an exhaust passage for exhaust gas discharged from an engine, and a corona is provided in the exhaust passage. The exhaust gas purification system is characterized in that a discharge device is provided and an air supply device is provided on the upstream side of the discharge device. In the exhaust gas purification system, the discharge device to be used is preferably a discharge electrode provided in the exhaust passage and a device grounded with the exhaust passage itself as the collecting electrode. Then, in the exhaust gas purification system, an oxygen sensor is provided on the upstream side or the upstream side and the downstream side of the air supply device, or by providing an oxygen sensor and a flow rate sensor on the upstream side, the output air of the sensor is supplied. It is better to control the quantity. Further, instead of the flow rate sensor, the exhaust gas flow rate can be obtained from the engine speed to control the supply air amount. Further, in the exhaust gas purification system, a hydrocarbon sensor may be provided on the upstream side of the discharge device and the discharge may be controlled by the output of the hydrocarbon sensor. Alternatively, a temperature sensor may be provided in the exhaust passage or the engine, or the exhaust gas may be exhausted. A temperature sensor may be provided on the gas purifying catalyst, and the discharge may be controlled by the output of the temperature sensor.
【０００６】また、上記目的を達成するために、本発明
では、エンジンから排出される排気ガスを排気ガス浄化
用触媒を通して浄化する方法において、該排気ガスを浄
化用触媒を通す前又は後に、空気を供給してコロナ放電
空間中に通すことを特徴とする排気ガスの浄化方法とし
たものである。そして上記の浄化方法においても排気ガ
ス流量及び酸素濃度により、供給空気量を制御すること
ができる。さらに、上記目的を達成するために、本発明
では、エンジンから排出される排気ガスの排気通路に排
気ガス浄化用触媒を設けた排気浄化システムを備えた自
動車において、前記排気通路にコロナ放電装置、及び該
放電装置の上流側に空気供給装置を設けたことを特徴と
する排気浄化システムを備えた自動車としたものであ
る。自動車等のガソリンエンジンには点火プラグがあ
り、そのための高電圧発生装置が取り付けてある。本発
明においても、この高電圧発生装置を共用して放電を行
うことができるので、大幅な電気回路の変更は不要であ
る。In order to achieve the above object, the present invention provides a method of purifying exhaust gas discharged from an engine through an exhaust gas purifying catalyst, wherein air is introduced before or after passing the exhaust gas through the purifying catalyst. Is supplied and passed through a corona discharge space. Also in the above purification method, the amount of supplied air can be controlled by the exhaust gas flow rate and the oxygen concentration. Further, in order to achieve the above object, in the present invention, in a vehicle equipped with an exhaust gas purification system in which an exhaust gas purification catalyst is provided in an exhaust passage of exhaust gas discharged from an engine, a corona discharge device in the exhaust passage, Also, the present invention provides an automobile having an exhaust gas purification system characterized in that an air supply device is provided on the upstream side of the discharge device. A gasoline engine of an automobile or the like has a spark plug, and a high voltage generator for it is attached. Also in the present invention, since the high voltage generator can be shared for discharging, it is not necessary to drastically change the electric circuit.
【０００７】[0007]
【作用】放電によって発生するプラズマ中では、電場に
よって加速された電子と分子との衝突によって、分子の
励起、解離及びイオン化が起こる。従って、プラズマ中
に導入された炭化水素分子は励起、解離及びイオン化さ
れる。一方、排気ガス中に酸素が存在すると、酸素もプ
ラズマ中で励起、解離及びイオン化することになり、炭
化水素及び酸素ともに活性化された状態になる。これら
活性種が衝突することにより、酸化物（二酸化炭素、水
等）となり、排出される。その結果として未燃炭化水素
が浄化される。そこで、エンジンの排気ガス通路に放電
装置を接続し、排出される未燃炭化水素の浄化率を調べ
た結果、予想通り未燃炭化水素が浄化されることを見出
した。また、未燃炭化水素の浄化率は、排気ガス中の酸
素濃度に依存し、排気ガス中の未燃炭化水素が燃焼する
のに必要な量以上の酸素が共存する場合、高い未燃炭化
水素浄化率を得ることができた。酸素が不足している状
態では、活性化された未燃炭化水素同士が衝突する確立
が高くなり、再び炭化水素に戻ってしまうためと推定さ
れる。従って、排気ガス浄化システムを構成する場合、
未燃炭化水素濃度と酸素濃度を最適の関係に維持するこ
とが必要となる。同様のことが、燃焼器、コジェネレー
ションシステム、産業用プラント、焼却炉等から排出さ
れる炭化水素の浄化においても生ずる。In the plasma generated by the discharge, the molecules are excited, dissociated and ionized by the collision of electrons and molecules accelerated by the electric field. Therefore, the hydrocarbon molecules introduced into the plasma are excited, dissociated and ionized. On the other hand, when oxygen is present in the exhaust gas, oxygen is also excited, dissociated and ionized in plasma, and both hydrocarbon and oxygen are activated. When these active species collide, they become oxides (carbon dioxide, water, etc.) and are discharged. As a result, unburned hydrocarbons are purified. Then, as a result of investigating the purification rate of the unburned hydrocarbons discharged by connecting a discharge device to the exhaust gas passage of the engine, it was found that the unburned hydrocarbons were purified as expected. In addition, the purification rate of unburned hydrocarbons depends on the oxygen concentration in the exhaust gas, and when unburned hydrocarbons in the exhaust gas coexist with more than the amount of oxygen necessary for combustion, high unburned hydrocarbons The purification rate could be obtained. It is presumed that in a state where oxygen is deficient, the probability of collision between activated unburned hydrocarbons becomes high and the hydrocarbons return to hydrocarbons again. Therefore, when configuring an exhaust gas purification system,
It is necessary to keep the unburned hydrocarbon concentration and oxygen concentration in an optimum relationship. The same applies to the purification of hydrocarbons emitted from combustors, cogeneration systems, industrial plants, incinerators and the like.
【０００８】本発明の排気浄化システムにおいて、空気
供給量の最適範囲は、少なくとも排ガス中の酸素濃度
が、一酸化酸素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）を酸化する
のに必要な濃度（当量Ｏ2 ）になるように空気を供給す
る。好ましくは排ガス中のＯ2 濃度が、 １．２＜Ｏ2 濃度／当量Ｏ2 濃度＜２．５ となるように供給するのがよく、より好ましくは、排ガ
ス中のＯ2 濃度が、 １．５＜Ｏ2 濃度／当量Ｏ2 濃度＜２．０ となるように空気を供給するのがよい。エンジンが定常
運転に入っている場合、通常のガソリンエンジンでは、
約０．５％の酸素が排気ガス中に含まれており、かつ炭
化水素濃度が低いので、排気ガス中に空気を供給しなく
ても、未燃炭化水素を十分浄化することが可能である。
しかし、エンジン起動直後では、エンジンの始動性を高
めるため、空気に対して燃料が過剰の状態で供給される
ので、酸素はほとんど含まれていない。そこで、エンジ
ン起動直後に排出される未燃炭化水素を効率良く浄化す
るためには、排気通路に設けられた放電装置の上流側に
空気供給装置を配置する必要があり、また、供給空気量
を制御しなければならない。In the exhaust gas purification system of the present invention, the optimum range of the air supply amount is such that at least the oxygen concentration in the exhaust gas is the concentration required to oxidize oxygen monoxide (CO) and hydrocarbon (HC) (equivalent O 2 ) Supply air so that It is preferable to supply so that the O 2 concentration in the exhaust gas is 1.2 <O 2 concentration / equivalent O 2 concentration <2.5, and more preferably, the O 2 concentration in the exhaust gas is 1. Air is preferably supplied so that 5 <O 2 concentration / equivalent O 2 concentration <2.0. With a normal gasoline engine, when the engine is in steady operation,
Since about 0.5% of oxygen is contained in the exhaust gas and the hydrocarbon concentration is low, it is possible to sufficiently purify unburned hydrocarbons without supplying air into the exhaust gas. ..
However, immediately after the engine is started, the fuel is supplied in an excess state with respect to the air in order to improve the startability of the engine, and therefore oxygen is scarcely contained. Therefore, in order to efficiently purify unburned hydrocarbons discharged immediately after the engine is started, it is necessary to arrange an air supply device on the upstream side of the discharge device provided in the exhaust passage. Have to control.
【０００９】供給空気量を制御する方法としては、排気
通路に配置された放電装置及び空気供給装置の上流側に
酸素センサを設けて酸素濃度を検出し、燃焼状態あるい
はエンジン回転数から算出された排気ガス量を基にして
制御する方法、空気供給装置の上流側及び下流側に一対
の酸素センサを設けて供給空気量を制御する方法、並び
に空気供給装置の上流側に酸素センサ及び流量センサを
設けて供給空気量を制御する方法がある。自動車の排気
ガス浄化用には、通常触媒、特に炭化水素と一酸化炭素
と窒素酸化物を同時に処理する触媒、いわゆる三元触媒
が用いられている。エンジンが暖まり、定常状態にある
ときには、排気ガス温度も高く、触媒の温度もその動作
温度以上にあり、触媒が十分に機能するので、排出され
る未燃炭化水素も十分に浄化される。しかし、エンジン
起動直後はエンジン、排気ガスともに低温であるため、
触媒が有効に機能しない。排気ガス規制は、エンジンか
ら排出される未燃炭化水素の総量が対象となるため、エ
ンジン起動直後に多量に排出される未燃炭化水素を低減
することが必要になる。従って、放電により未燃炭化水
素を浄化するのは、エンジンの起動直後だけで良く、エ
ンジンが暖まり、定常状態にに達して、触媒が動作温度
に到達した後は、放電を止めて、触媒で排気ガスを浄化
することが好ましい。なぜなら、放電は外部から電気エ
ネルギを供給して浄化するのに対し、三元触媒では排気
ガスの熱（すなわち廃熱）を利用しているので、エネル
ギ効率から見て、触媒でカバーできない部分を放電で補
うシステムが好ましいからである。As a method of controlling the supply air amount, an oxygen sensor is provided upstream of the discharge device and the air supply device arranged in the exhaust passage to detect the oxygen concentration, and the oxygen concentration is calculated from the combustion state or the engine speed. A method of controlling based on the amount of exhaust gas, a method of controlling the supply air amount by providing a pair of oxygen sensors on the upstream side and the downstream side of the air supply device, and an oxygen sensor and a flow rate sensor on the upstream side of the air supply device. There is a method of controlling the amount of supplied air by providing the same. BACKGROUND ART For purifying exhaust gas of automobiles, a catalyst, particularly a catalyst for simultaneously treating hydrocarbons, carbon monoxide and nitrogen oxides, that is, a so-called three-way catalyst is usually used. When the engine is warm and in a steady state, the exhaust gas temperature is high, the temperature of the catalyst is above its operating temperature, and the catalyst functions sufficiently, so the unburned hydrocarbons discharged are also sufficiently purified. However, the temperature of the engine and exhaust gas is low immediately after the engine starts,
The catalyst does not work effectively. Since the exhaust gas regulation covers the total amount of unburned hydrocarbons discharged from the engine, it is necessary to reduce the large amount of unburned hydrocarbons discharged immediately after the engine is started. Therefore, the unburned hydrocarbons can be purified by electric discharge only immediately after the engine is started, and after the engine has warmed up to reach the steady state and the catalyst has reached the operating temperature, the discharge is stopped and the catalyst is used. It is preferable to purify the exhaust gas. Because the discharge supplies electric energy from the outside to purify it, the three-way catalyst uses the heat of exhaust gas (that is, waste heat), so in terms of energy efficiency, the parts that cannot be covered by the catalyst are covered. This is because a system that supplements with discharge is preferable.
【００１０】これらのことから、排気通路に触媒を備え
て排気ガスを浄化するシステムに、放電装置を設け、燃
焼状態あるいはエンジン温度、排気ガス温度、排気ガス
中の未燃炭化水素濃度、触媒温度等、を検出して、エン
ジンの状態、排気中の未燃炭化水素濃度、触媒の状態を
総合的に捕らえ、放電を制御することが好ましい。ま
た、放電装置の形状についても、本実施例では円筒状の
ものを使用したが、他の形状のものを用いても差し支え
ない。さらに、放電によってオゾンが生じる場合には、
オゾン除去用フィルタを用いれば良い。本発明は、自動
車排気ガス、工業廃ガス、家庭用燃料廃ガス、各種脱臭
装置等の炭化水素の浄化に、極めて広い範囲に適用可能
である。From these things, a discharge device is provided in a system for purifying exhaust gas by providing a catalyst in the exhaust passage, and a combustion state or engine temperature, exhaust gas temperature, unburned hydrocarbon concentration in exhaust gas, catalyst temperature Etc., it is preferable to detect the state of the engine, the concentration of unburned hydrocarbons in the exhaust gas, and the state of the catalyst comprehensively to control the discharge. Also, regarding the shape of the discharge device, although the cylindrical shape is used in the present embodiment, another shape may be used. Furthermore, if ozone is generated by the discharge,
A filter for removing ozone may be used. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to an extremely wide range of purification of hydrocarbons such as automobile exhaust gas, industrial waste gas, household fuel waste gas, and various deodorizing devices.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されない。 実施例１ ４気筒、排気量２ｌのガソリンエンジンの排気通路に、
通常自動車に用いられる三元触媒（容積１．０リット
ル）を配置し、その上流側に放電装置を取付け、放電装
置の上流側に空気供給装置を取付けた。装置構成を表す
図を図１に示す。ガソリンエンジン１の排気通路２に放
電装置３、及び触媒４を取付け、また放電装置の上流側
に空気供給装置６を配置した。放電装置は円筒状のもの
を用い、円筒３ａを集電極とし、円筒の中心部に線状の
放電極３ｂを設けて、高電圧発生装置５によりコロナ放
電を発生させることができるようにした。放電装置の円
筒、すなわち集電極は、内径２０ｍｍ、長さ３００ｍｍ
のステンレス管を用い、放電極には０．１ｍｍ径のタン
グステン線を使用した。集電極は接地し、放電極と集電
極の間に、高電圧発生装置により直流高電圧が印加でき
るようにした。空気供給装置の上流側の排気通路には酸
素センサ８を取付け、排気ガス中の酸素濃度を検出でき
るようにし、エンジンには回転計７を取付けて、排気ガ
ス流量がわかるようにした。また、触媒に温度センサ９
を取付け、触媒温度を検出し、触媒が動作温度に到達し
た時点で放電を中止するようにした。排気ガス中の酸素
濃度、エンジン回転数、及び触媒温度は制御ユニット１
０に取り込み、空気供給装置の供給空気量、並びに放電
を制御できる構造とした。EXAMPLES The present invention will now be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to these. Example 1 In the exhaust passage of a 4-cylinder, 2-liter gasoline engine,
A three-way catalyst (volume 1.0 liter) usually used in automobiles was arranged, a discharge device was attached upstream of the catalyst, and an air supply device was attached upstream of the discharge device. A diagram showing the device configuration is shown in FIG. The discharge device 3 and the catalyst 4 were attached to the exhaust passage 2 of the gasoline engine 1, and the air supply device 6 was arranged on the upstream side of the discharge device. A cylindrical discharge device was used, the cylinder 3a was used as a collector electrode, and a linear discharge electrode 3b was provided at the center of the cylinder so that the high voltage generator 5 could generate corona discharge. The cylinder of the discharge device, that is, the collecting electrode has an inner diameter of 20 mm and a length of 300 mm.
The stainless steel tube of No. 1 was used, and a tungsten wire having a diameter of 0.1 mm was used as the discharge electrode. The collector electrode was grounded so that a high DC voltage could be applied between the discharge electrode and the collector electrode by a high voltage generator. An oxygen sensor 8 was attached to the exhaust passage on the upstream side of the air supply device so that the oxygen concentration in the exhaust gas could be detected, and a tachometer 7 was attached to the engine so that the exhaust gas flow rate could be known. In addition, the catalyst has a temperature sensor 9
Was attached, the catalyst temperature was detected, and the discharge was stopped when the catalyst reached the operating temperature. The control unit 1 controls the oxygen concentration in the exhaust gas, the engine speed, and the catalyst temperature.
The structure is such that the amount of air supplied by the air supply device and the discharge can be controlled by taking into account 0.
【００１２】触媒の下流側に炭化水素分析計を取付け
て、触媒から出てくる排気ガス中の未燃炭化水素濃度
を、また触媒温度を記録できるようにした。一方、エン
ジンから出てくる排気ガス中の炭化水素濃度もモニター
できるようにした。触媒の温度が３５０℃に達すれば放
電、並びに空気供給を止めるように制御ユニットを設定
した。また、供給空気量は、エンジンから排出される排
気ガス中の全ての未燃炭化水素を酸化するのに必要な量
以上の量を供給することにした。特に、排ガス中のＯ2
濃度を１．５＜Ｏ2 濃度／当量Ｏ2 濃度＜２．０の範囲
内に設定した。また、放電電圧は１０ｋＶとした。この
ように設定した後にエンジンを起動した。触媒の下流側
に設けた炭化水素分析計により求められた炭化水素濃度
から計算した炭化水素転化率を、触媒の温度に対してプ
ロットした図を図２（曲線Ａ）に示す。また、比較のた
めに放電装置が無い場合、すなわちエンジンの排気通路
に触媒だけが存在する場合の結果を同図（曲線Ｂ）に示
した。放電装置が無い場合には、触媒の動作温度である
３５０℃までは炭化水素転化率が低く、十分な浄化作用
が得られないが、本発明による放電装置を取付けた場合
には、触媒温度が低い時点から浄化システムが有効に作
用していることがわかる。A hydrocarbon analyzer was attached downstream of the catalyst so that the concentration of unburned hydrocarbons in the exhaust gas discharged from the catalyst and the temperature of the catalyst could be recorded. Meanwhile, the concentration of hydrocarbons in the exhaust gas emitted from the engine can be monitored. The control unit was set to stop the discharge and the air supply when the temperature of the catalyst reached 350 ° C. Further, the supply air amount is set to be an amount more than the amount required to oxidize all unburned hydrocarbons in the exhaust gas discharged from the engine. Especially, O 2 in exhaust gas
The concentration was set within the range of 1.5 <O 2 concentration / equivalent O 2 concentration <2.0. The discharge voltage was 10 kV. After setting this way, the engine was started. FIG. 2 (curve A) shows a diagram in which the hydrocarbon conversion rate calculated from the hydrocarbon concentration obtained by the hydrocarbon analyzer provided on the downstream side of the catalyst is plotted against the temperature of the catalyst. Further, for comparison, the result when there is no discharge device, that is, when only the catalyst exists in the exhaust passage of the engine is shown in the same figure (curve B). When there is no discharge device, the hydrocarbon conversion rate is low up to the operating temperature of the catalyst of 350 ° C., and a sufficient purification effect cannot be obtained. However, when the discharge device according to the present invention is installed, the catalyst temperature is It can be seen that the purification system works effectively from a low point.
【００１３】実施例２ 実施例１と同様のシステムにより炭化水素転化率を評価
した。但し、本実施例においては、空気供給装置の上流
側及び下流側に一対の酸素センサ８を設け、未燃炭化水
素を酸化するために必要な空気供給量を制御することに
した。すなわち、上流側の酸素センサで酸素が不足して
いると、空気を供給し、下流側の酸素センサの酸素濃度
が十分に酸素過剰になるまで供給量を制御するものであ
る。また、本実施例では、触媒温度の代わりに、エンジ
ン温度（冷却水温度）を検出する温度センサ９を設け、
この温度によって、放電及び空気供給を制御した。すな
わち、エンジン温度が低いときに、放電及び空気供給を
行った。放電及び空気供給はエンジン温度が４０℃に達
したときに停止するようにした。このシステムについ
て、実施例１と同じ方法で評価したところ、実施例１と
同様の効果が得られることが明らかとなった。Example 2 The hydrocarbon conversion rate was evaluated by the same system as in Example 1. However, in the present embodiment, a pair of oxygen sensors 8 are provided on the upstream side and the downstream side of the air supply device to control the air supply amount required to oxidize unburned hydrocarbons. That is, when oxygen is insufficient in the upstream oxygen sensor, air is supplied and the supply amount is controlled until the oxygen concentration in the downstream oxygen sensor becomes sufficiently oxygen excess. Further, in this embodiment, a temperature sensor 9 for detecting the engine temperature (cooling water temperature) instead of the catalyst temperature is provided,
Discharge and air supply were controlled by this temperature. That is, the discharge and the air supply were performed when the engine temperature was low. The discharge and the air supply were stopped when the engine temperature reached 40 ° C. When this system was evaluated by the same method as in Example 1, it was revealed that the same effect as in Example 1 was obtained.
【００１４】実施例３ 実施例１と同様のシステムにより炭化水素転化率を評価
した。但し、本実施例では、空気供給装置の上流側に酸
素センサ８、流量センサ１１、及び、炭化水素センサ１
２を取付け、排気ガスの流量及び酸素濃度により供給空
気量を制御した。また、炭化水素濃度により放電を制御
した。すなわち、炭化水素濃度が高い場合のみ放電及び
空気供給を行うようにした。実施例１と同様の方法によ
り、このシステムにおける炭化水素転化率を、触媒温度
に対してプロットしたところ、触媒温度が低い場合で
も、高い転化率が得られた。これにより、エンジン起動
直後の、排気ガス中の炭化水素濃度が高く、かつ触媒が
動作温度に達していない状況にあっても十分な炭化水素
転化率を得ることができることが明らかとなった。Example 3 The hydrocarbon conversion rate was evaluated by the same system as in Example 1. However, in the present embodiment, the oxygen sensor 8, the flow rate sensor 11, and the hydrocarbon sensor 1 are provided on the upstream side of the air supply device.
2 was attached, and the supply air amount was controlled by the flow rate of exhaust gas and the oxygen concentration. The discharge was controlled by the hydrocarbon concentration. That is, the discharge and the air supply are performed only when the hydrocarbon concentration is high. When the hydrocarbon conversion rate in this system was plotted against the catalyst temperature by the same method as in Example 1, a high conversion rate was obtained even when the catalyst temperature was low. As a result, it has been clarified that a sufficient hydrocarbon conversion rate can be obtained even when the hydrocarbon concentration in the exhaust gas is high immediately after the engine is started and the catalyst has not reached the operating temperature.
【００１５】[0015]
【発明の効果】本発明の排気浄化システムにおいては、
エンジンから排出される炭化水素を放電により浄化する
ため、予熱が不必要となる。また、自動車等のエンジン
起動時に大量に排出される未燃炭化水素を放電により浄
化するため、従来の電気系統を大きく変えることなく、
十分な未燃炭化水素浄化率を得ることができる。In the exhaust gas purification system of the present invention,
Preheating is unnecessary because the hydrocarbons discharged from the engine are purified by electric discharge. Also, since a large amount of unburned hydrocarbons that are discharged when the engine of an automobile or the like is started is purified by electric discharge, without changing the conventional electric system significantly,
A sufficient unburned hydrocarbon purification rate can be obtained.
【図１】本発明の実施例１で用いたエンジン排気浄化シ
ステムの装置構成図である。FIG. 1 is a device configuration diagram of an engine exhaust gas purification system used in a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の触媒温度に対する炭化水素転化率を示
すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the conversion rate of hydrocarbons with respect to the catalyst temperature of the present invention.
【図３】実施例２で用いたエンジン排気浄化システムの
装置構成図である。FIG. 3 is a device configuration diagram of an engine exhaust gas purification system used in a second embodiment.
【図４】実施例３で用いたエンジン排気浄化システムの
装置構成図である。FIG. 4 is a device configuration diagram of an engine exhaust gas purification system used in a third embodiment.
１…エンジン、２…排気通路、３…放電装置、３ａ…放
電極、３ｂ…集電極、４…触媒、５…高電圧発生装置、
６…空気供給装置、７…回転計、８…酸素センサ、９…
温度センサ、１０…制御ユニット、１１…流量センサ、
１２…炭化水素センサDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 2 ... Exhaust passage, 3 ... Discharge device, 3a ... Discharge electrode, 3b ... Collection electrode, 4 ... Catalyst, 5 ... High voltage generator,
6 ... Air supply device, 7 ... Tachometer, 8 ... Oxygen sensor, 9 ...
Temperature sensor, 10 ... Control unit, 11 ... Flow rate sensor,
12 ... Hydrocarbon sensor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｎ 3/26 Ｚ 9150−3Ｇ (72)発明者 山下 寿生 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所内 (72)発明者 雪竹 次太 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所内 (72)発明者 宮寺 博 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Reference number within the agency FI Technical indication location F01N 3/26 Z 9150-3G (72) Inventor Toshio Yamashita 4026 Kuji Town, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Co., Ltd. (72) Inventor Tsuta Shota Yukitake 4026 Kuji Town, Hitachi City, Ibaraki Prefecture 2626 Hiritsu Factory Co., Ltd. (72) Inventor Hiroshi Miyadera 4026 Kuji Town, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitate Factory Co., Ltd.
Claims (11)
通路に排気ガス浄化用触媒を設けた排気浄化システムに
おいて、前記排気通路の前記排ガス浄化触媒の上流側又
は下流側にコロナ放電装置を設け、該放電装置の上流側
に空気供給装置を備えたことを特徴とする排気浄化シス
テム。1. An exhaust purification system in which an exhaust gas purifying catalyst is provided in an exhaust passage of exhaust gas discharged from an engine, and a corona discharge device is provided in the exhaust passage upstream or downstream of the exhaust gas purifying catalyst. An exhaust gas purification system comprising an air supply device upstream of the discharge device.
た放電極と、排気通路自体を集電極として接地されてい
ることを特徴とする請求項１記載の排気浄化システム。2. The exhaust gas purification system according to claim 1, wherein the discharge device is grounded with the discharge electrode provided in the exhaust passage and the exhaust passage itself as a collecting electrode.
下流側に酸素センサを備え、該酸素センサの出力によ
り、供給空気量を制御する手段を有することを特徴とす
る請求項１又は２記載の排気浄化システム。3. An oxygen sensor is provided on the upstream side or the upstream side and the downstream side of the air supply device, and means for controlling the amount of supplied air is provided by the output of the oxygen sensor. Exhaust gas purification system described.
及び流量センサを備え、該酸素センサ及び流量センサの
出力により、供給空気量を制御する手段を有することを
特徴とする請求項１又は２記載の排気浄化システム。4. An oxygen sensor and a flow rate sensor are provided on the upstream side of the air supply device, and a means for controlling the amount of supply air is provided by the output of the oxygen sensor and the flow rate sensor. Exhaust gas purification system described.
を備え、エンジンに回転計を備え、該酸素センサの出力
及び回転計の出力により、供給空気量を制御する手段を
有することを特徴とする請求項１又は２記載の排気浄化
システム。5. An oxygen sensor is provided on the upstream side of the air supply device, an engine is provided with a tachometer, and means for controlling the supply air amount is provided by the output of the oxygen sensor and the output of the tachometer. The exhaust gas purification system according to claim 1 or 2.
を設け、該炭化水素センサの出力により放電を制御する
手段を有することを特徴とする請求項１又は２記載の排
気浄化システム。6. The exhaust gas purification system according to claim 1, wherein a hydrocarbon sensor is provided on the upstream side of the discharge device, and a means for controlling discharge by the output of the hydrocarbon sensor is provided.
ンサを設け、該温度センサの出力により放電を制御する
手段を有することを特徴とする請求項１又は２記載の排
気浄化システム。7. The exhaust gas purification system according to claim 1, wherein a temperature sensor is provided in the exhaust passage or the engine, and means for controlling discharge by the output of the temperature sensor is provided.
設け、該温度センサの出力により放電を制御する手段を
有することを特徴とする請求項１又は２記載の排気浄化
システム。8. The exhaust gas purification system according to claim 1, wherein the exhaust gas purification catalyst is provided with a temperature sensor, and means for controlling discharge by the output of the temperature sensor is provided.
ガス浄化用触媒を通して浄化する方法において、該排気
ガスを浄化用触媒を通す前又は後に、空気を供給してコ
ロナ放電空間中に通すことを特徴とする排気ガスの浄化
方法。9. A method for purifying exhaust gas discharged from an engine through an exhaust gas purifying catalyst, wherein air is supplied to pass through the corona discharge space before or after passing the exhaust gas through the purifying catalyst. A characteristic exhaust gas purification method.
及び酸素濃度により、供給空気量を制御することを特徴
とする請求項９記載の排気ガスの浄化方法。10. The method of purifying exhaust gas according to claim 9, wherein the amount of supplied air is controlled by the exhaust gas flow rate and the oxygen concentration in the purification method.
気通路に排気ガス浄化用触媒を設けた排気浄化システム
を備えた自動車において、前記排気通路にコロナ放電装
置、及び該放電装置の上流側に空気供給装置を設けたこ
とを特徴とする排気浄化システムを備えた自動車。11. A vehicle equipped with an exhaust gas purification system in which an exhaust gas purification catalyst is provided in an exhaust gas passage for exhaust gas discharged from an engine, wherein a corona discharge device is provided in the exhaust passage and air is provided upstream of the discharge device. An automobile equipped with an exhaust gas purification system characterized by being provided with a supply device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3148165A JPH0598956A (en) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | Exhaust emission control system and method and automobile which uses it |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3148165A JPH0598956A (en) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | Exhaust emission control system and method and automobile which uses it |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0598956A true JPH0598956A (en) | 1993-04-20 |
Family
ID=15446706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3148165A Pending JPH0598956A (en) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | Exhaust emission control system and method and automobile which uses it |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0598956A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0585047A2 (en) * | 1992-08-27 | 1994-03-02 | United Kingdom Atomic Energy Authority | The purification of internal combustion engine exhaust emissions |
| EP0659465A2 (en) * | 1993-12-23 | 1995-06-28 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V. | Process and device for exhaust gas purification |
| EP1136668A1 (en) * | 2000-03-02 | 2001-09-26 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method and device for purifying exhaust gas |
| US6716398B2 (en) | 1996-06-28 | 2004-04-06 | Litex, Inc. | Method and apparatus for using hydroxyl to reduce pollutants in the exhaust gases from the combustion of a fuel |
| JP2008069730A (en) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Mazda Motor Corp | Exhaust emission control device of engine |
| EP2120254A2 (en) | 2008-05-13 | 2009-11-18 | NGK Insulators, Ltd. | Plasma processing apparatus |
-
1991
- 1991-05-24 JP JP3148165A patent/JPH0598956A/en active Pending
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