JPH06108825A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents
排気ガス浄化装置Info
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- JPH06108825A JPH06108825A JP4258044A JP25804492A JPH06108825A JP H06108825 A JPH06108825 A JP H06108825A JP 4258044 A JP4258044 A JP 4258044A JP 25804492 A JP25804492 A JP 25804492A JP H06108825 A JPH06108825 A JP H06108825A
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- catalyst
- reduction
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- reducing
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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
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
-
- 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
- F01N2610/03—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明の目的は、還元用炭化水素ＨＣを運
転状態に応じて効率良く駆動し、適量の還元用炭化水素
ＨＣの供給によって浄化効率ηNOXを高めることのでき
る排気ガス浄化装置を提供することにある。 【構成】排気路Ｒ上に設けられ炭化水素を還元剤として
活性化され窒素酸化物ＮＯｘを分解する窒素酸化物還元
触媒９と、排気路Ｒ上で窒素酸化物還元触媒の上流側に
ＨＣインジェクタを介して還元用炭化水素を添加する還
元用炭化水素添加手段Ｍとを有し、還元用炭化水素添加
手段Ｍは燃料源２２とＨＣインジェクタ１７とを結ぶ還
元用炭化水素供給路１８に燃料成分の低分子化を促進す
る改質触媒３１及び同改質触媒に供給する燃料を圧送す
るポンプ４１を設け、ポンプ４１を駆動制御する同制御
装置１６は還元用炭化水素供給路１８の圧力値が設定値
を上回るとポンプ４１を停止させることを特徴とする。
転状態に応じて効率良く駆動し、適量の還元用炭化水素
ＨＣの供給によって浄化効率ηNOXを高めることのでき
る排気ガス浄化装置を提供することにある。 【構成】排気路Ｒ上に設けられ炭化水素を還元剤として
活性化され窒素酸化物ＮＯｘを分解する窒素酸化物還元
触媒９と、排気路Ｒ上で窒素酸化物還元触媒の上流側に
ＨＣインジェクタを介して還元用炭化水素を添加する還
元用炭化水素添加手段Ｍとを有し、還元用炭化水素添加
手段Ｍは燃料源２２とＨＣインジェクタ１７とを結ぶ還
元用炭化水素供給路１８に燃料成分の低分子化を促進す
る改質触媒３１及び同改質触媒に供給する燃料を圧送す
るポンプ４１を設け、ポンプ４１を駆動制御する同制御
装置１６は還元用炭化水素供給路１８の圧力値が設定値
を上回るとポンプ４１を停止させることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、たとえば、車両のディ
ーゼルエンジンから排出される排気ガスからＮＯｘ（窒
素酸化物）を効率良く排除できる排気ガス浄化装置、特
にここでは窒素酸化物還元触媒に還元用炭化水素を添加
してその浄化効率を向上させる排気ガス浄化装置に関す
る。
ーゼルエンジンから排出される排気ガスからＮＯｘ（窒
素酸化物）を効率良く排除できる排気ガス浄化装置、特
にここでは窒素酸化物還元触媒に還元用炭化水素を添加
してその浄化効率を向上させる排気ガス浄化装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、車両のエンジンを駆動すること
により排出される排気ガス中にはＣＯ2，Ｈ2Ｏ，Ｎの他
に、ＣＯ（一酸化炭素），ＨＣ（炭化水素），ＮＯｘ
（窒素酸化物）が含まれる。ここでＣＯ（一酸化炭
素），ＨＣ（炭化水素），ＮＯｘ（窒素酸化物）は有害
成分としてその排出量が規制されており、通常、ガソリ
ンエンジンではその排気系に三元触媒が装着され、しか
も、空燃比が理論空燃比に調整されることによって、こ
れらの有害成分の無害化処理を行なっている。これに対
して、ディーゼルエンジンは酸素過剰下で運転されるこ
とより、空燃比を理論空燃比に合わせることができず、
三元触媒を用いての排ガス浄化処理は行なえなかった。
即ち、供給酸素量が多い状態で運転されるディーゼルエ
ンジンではＣＯ，ＨＣの排出量は比較的少なく、これに
対して、ＮＯｘの排出量が高レベルと成る。
により排出される排気ガス中にはＣＯ2，Ｈ2Ｏ，Ｎの他
に、ＣＯ（一酸化炭素），ＨＣ（炭化水素），ＮＯｘ
（窒素酸化物）が含まれる。ここでＣＯ（一酸化炭
素），ＨＣ（炭化水素），ＮＯｘ（窒素酸化物）は有害
成分としてその排出量が規制されており、通常、ガソリ
ンエンジンではその排気系に三元触媒が装着され、しか
も、空燃比が理論空燃比に調整されることによって、こ
れらの有害成分の無害化処理を行なっている。これに対
して、ディーゼルエンジンは酸素過剰下で運転されるこ
とより、空燃比を理論空燃比に合わせることができず、
三元触媒を用いての排ガス浄化処理は行なえなかった。
即ち、供給酸素量が多い状態で運転されるディーゼルエ
ンジンではＣＯ，ＨＣの排出量は比較的少なく、これに
対して、ＮＯｘの排出量が高レベルと成る。
【０００３】このため、ディーゼルエンジンの排気系に
はリーン運転下でＮＯｘを還元処理できる窒素酸化物還
元触媒を内蔵したＮＯｘ触媒コンバータが装着される傾
向にあり、各種提案が成されている。処で、ディーゼル
エンジンの排気系にＮＯｘを還元処理できるＮＯｘ触媒
が装着された場合、そのＮＯｘ触媒は図７に示すような
活性化温度Ｔｓｏ（３００℃）を上回るとＮＯｘ，Ｈ
Ｃ，ＣＯの各浄化効率を高める。なおこのデータは、試
験条件がＳＶ値７０．０００（１／ｈ）、ガス流量１
５．８（Ｌ／ｍｉｎ），触媒タイプはモノリスタイプ、
触媒容量１３．５ｃｃであり、試験ガス濃度がＮＯｘ：
５００ｐｐｍ，ＣＯ：３００ｐｐｍ，ＨＣ：１５００ｐ
ｐｍ（相当量の軽油０．０１９ｍｍ／ｍｉｎ添加）で行
なわれた。
はリーン運転下でＮＯｘを還元処理できる窒素酸化物還
元触媒を内蔵したＮＯｘ触媒コンバータが装着される傾
向にあり、各種提案が成されている。処で、ディーゼル
エンジンの排気系にＮＯｘを還元処理できるＮＯｘ触媒
が装着された場合、そのＮＯｘ触媒は図７に示すような
活性化温度Ｔｓｏ（３００℃）を上回るとＮＯｘ，Ｈ
Ｃ，ＣＯの各浄化効率を高める。なおこのデータは、試
験条件がＳＶ値７０．０００（１／ｈ）、ガス流量１
５．８（Ｌ／ｍｉｎ），触媒タイプはモノリスタイプ、
触媒容量１３．５ｃｃであり、試験ガス濃度がＮＯｘ：
５００ｐｐｍ，ＣＯ：３００ｐｐｍ，ＨＣ：１５００ｐ
ｐｍ（相当量の軽油０．０１９ｍｍ／ｍｉｎ添加）で行
なわれた。
【０００４】このうちＮＯｘは排気ガス中のＨＣ（炭化
水素）／ＮＯｘのモル比が所定量を上回るとその浄化効
率を向上させることが知られており、たとえば図８に示
すような触媒活性域Ａを有している。なお、ここで横軸
にはＨＣ／ＮＯｘの体積比であるモル比が取られ、縦軸
には排気ガスの温度が取られ、ここでの一例としてのＮ
Ｏｘ触媒の触媒活性域はＨＣ／ＮＯｘモル比が１以上あ
る場合と成っている。これ故にＮＯｘ触媒の浄化効率η
NOXを高めるべく、排気系のＮＯｘ触媒の上流側に還元
用炭化水素ＨＣを添加することが有効であると推測され
る。しかし、排気系への添加の場合、添加されるＨＣ
（炭化水素）、例えば軽油はＮＯｘ触媒の浄化効率を高
めることはできるが、ディーゼルエンジンの出力増には
全く寄与せず、燃費の低下を招く可能性がある。
水素）／ＮＯｘのモル比が所定量を上回るとその浄化効
率を向上させることが知られており、たとえば図８に示
すような触媒活性域Ａを有している。なお、ここで横軸
にはＨＣ／ＮＯｘの体積比であるモル比が取られ、縦軸
には排気ガスの温度が取られ、ここでの一例としてのＮ
Ｏｘ触媒の触媒活性域はＨＣ／ＮＯｘモル比が１以上あ
る場合と成っている。これ故にＮＯｘ触媒の浄化効率η
NOXを高めるべく、排気系のＮＯｘ触媒の上流側に還元
用炭化水素ＨＣを添加することが有効であると推測され
る。しかし、排気系への添加の場合、添加されるＨＣ
（炭化水素）、例えば軽油はＮＯｘ触媒の浄化効率を高
めることはできるが、ディーゼルエンジンの出力増には
全く寄与せず、燃費の低下を招く可能性がある。
【０００５】処で、結合状態の異なる各種の炭化水素Ｈ
Ｃの混合物である燃料はその雰囲気、即ち温度や圧力に
よってその特性を変化させ、特に、カーボン結合状態の
相違に応じた各成分毎にその状態や特性が変化する。例
えば、軽油はこれが常温常圧の雰囲気下にあると、その
生成物の内、カーボン結合状態がＣ５乃至Ｃ１５の中間
分子結合状態にあるものが液状を、Ｃ４及びそれより低
分子結合状態にあるものがガス状を、カーボン結合状態
がＣ１６以上の高分子結合状態にあるものが固体状を成
す。これら軽油の各成分は温度や圧力等の雰囲気の変化
によって大きく状態を変化させ、しかも、各成分毎にそ
の特性、特に、ＮＯｘ触媒を活性化して窒素酸化物を分
解する還元剤としての反応特性を異ならせていることが
推定されている。
Ｃの混合物である燃料はその雰囲気、即ち温度や圧力に
よってその特性を変化させ、特に、カーボン結合状態の
相違に応じた各成分毎にその状態や特性が変化する。例
えば、軽油はこれが常温常圧の雰囲気下にあると、その
生成物の内、カーボン結合状態がＣ５乃至Ｃ１５の中間
分子結合状態にあるものが液状を、Ｃ４及びそれより低
分子結合状態にあるものがガス状を、カーボン結合状態
がＣ１６以上の高分子結合状態にあるものが固体状を成
す。これら軽油の各成分は温度や圧力等の雰囲気の変化
によって大きく状態を変化させ、しかも、各成分毎にそ
の特性、特に、ＮＯｘ触媒を活性化して窒素酸化物を分
解する還元剤としての反応特性を異ならせていることが
推定されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】処で、排気ガス温度が
活性化温度Ｔｓｏを上回ってから窒素酸化物還元触媒の
上流側に還元用炭化水素ＨＣとしての軽油等を添加した
場合、排気ガス中のＨＣ（炭化水素）／ＮＯｘのモル比
が所定値を上回り、たとえば図８に示すような触媒活性
域Ａに達すると、ＮＯｘ触媒の浄化効率を高めることが
できる。しかし、このように排気系に還元用炭化水素Ｈ
Ｃとして軽油等の燃料を供給し、ＮＯｘ触媒を活性化さ
せることはできるが、この軽油等の燃料をそのまま添加
することが浄化効率ηNOXを上げる上で有効なのか否か
考慮されず、しかも還元用炭化水素ＨＣの添加を確実に
行なえる具体的な装置も提供されていなかった。
活性化温度Ｔｓｏを上回ってから窒素酸化物還元触媒の
上流側に還元用炭化水素ＨＣとしての軽油等を添加した
場合、排気ガス中のＨＣ（炭化水素）／ＮＯｘのモル比
が所定値を上回り、たとえば図８に示すような触媒活性
域Ａに達すると、ＮＯｘ触媒の浄化効率を高めることが
できる。しかし、このように排気系に還元用炭化水素Ｈ
Ｃとして軽油等の燃料を供給し、ＮＯｘ触媒を活性化さ
せることはできるが、この軽油等の燃料をそのまま添加
することが浄化効率ηNOXを上げる上で有効なのか否か
考慮されず、しかも還元用炭化水素ＨＣの添加を確実に
行なえる具体的な装置も提供されていなかった。
【０００７】このため、従来装置では単に軽油添加を単
一モードで行なうことしかできず、装置の改良が望まれ
ている。しかも還元用炭化水素ＨＣとして軽油を単に経
験的な量だけ単一の添加モードで供給た場合、結果とし
て浄化効率ηNOXを向上させても軽油等の炭化水素の無
駄づかいが行なわれやすく、燃費の低下を招き、更には
反応に寄与しない炭化水素が排出ＨＣの増加を招いた
り、副反応のＣＯの生成を助長したりして問題と成って
いた。本発明の目的は、還元用炭化水素ＨＣを運転状態
に応じて効率良く駆動し、適量の還元用炭化水素ＨＣの
供給によって浄化効率ηNOXを高めることのできる排気
ガス浄化装置を提供することにある。
一モードで行なうことしかできず、装置の改良が望まれ
ている。しかも還元用炭化水素ＨＣとして軽油を単に経
験的な量だけ単一の添加モードで供給た場合、結果とし
て浄化効率ηNOXを向上させても軽油等の炭化水素の無
駄づかいが行なわれやすく、燃費の低下を招き、更には
反応に寄与しない炭化水素が排出ＨＣの増加を招いた
り、副反応のＣＯの生成を助長したりして問題と成って
いた。本発明の目的は、還元用炭化水素ＨＣを運転状態
に応じて効率良く駆動し、適量の還元用炭化水素ＨＣの
供給によって浄化効率ηNOXを高めることのできる排気
ガス浄化装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明はディーゼルエンジンの排気を外部に排出
する排気路上に設けられ炭化水素を還元剤として活性化
され窒素酸化物を分解する窒素酸化物還元触媒と、上記
窒素酸化物還元触媒の上流側にＨＣインジェクタを介し
て還元用炭化水素を添加する還元用炭化水素添加手段と
を有し、上記還元用炭化水素添加手段は燃料源とＨＣイ
ンジェクタとを結ぶ還元用炭化水素供給路に燃料成分の
低分子化を促進する改質触媒及び同改質触媒に供給する
燃料を圧送するポンプを設け、上記ポンプにはこれを駆
動制御する制御装置を設け、同制御装置は上記還元用炭
化水素供給路の圧力値が設定値を上回ると上記ポンプを
停止させることを特徴とする。
めに、本発明はディーゼルエンジンの排気を外部に排出
する排気路上に設けられ炭化水素を還元剤として活性化
され窒素酸化物を分解する窒素酸化物還元触媒と、上記
窒素酸化物還元触媒の上流側にＨＣインジェクタを介し
て還元用炭化水素を添加する還元用炭化水素添加手段と
を有し、上記還元用炭化水素添加手段は燃料源とＨＣイ
ンジェクタとを結ぶ還元用炭化水素供給路に燃料成分の
低分子化を促進する改質触媒及び同改質触媒に供給する
燃料を圧送するポンプを設け、上記ポンプにはこれを駆
動制御する制御装置を設け、同制御装置は上記還元用炭
化水素供給路の圧力値が設定値を上回ると上記ポンプを
停止させることを特徴とする。
【０００９】
【作用】還元用炭化水素供給路の圧力値が設定値を上回
るとポンプを停止させるので、改質触媒によって改質さ
れ、窒素酸化物還元触媒の上流側にＨＣインジェクタに
よって添加される還元用炭化水素は適量に保たれ、ＮＯ
ｘ触媒の浄化効率を適確に向上させることと成る。
るとポンプを停止させるので、改質触媒によって改質さ
れ、窒素酸化物還元触媒の上流側にＨＣインジェクタに
よって添加される還元用炭化水素は適量に保たれ、ＮＯ
ｘ触媒の浄化効率を適確に向上させることと成る。
【００１０】
【実施例】図１の排気ガス処理装置はディーゼルエンジ
ン（以後単にエンジンと記す）１に装着されている。こ
のエンジン１のエンジンブロック２内には４つの燃焼室
３（図１には一気筒のみを示した）が直列に配設され、
各燃焼室３の吸気ポート４は吸気マニホールド５に連通
し、同吸気マニホールド５に図示しない吸気管やエアク
リーナが連結され吸気路Ｉが構成されている。他方、各
燃焼室３の排気ポート６は排気マニホールド７に連通
し、同排気マニホールド７に排気管８を介して窒素酸化
物還元触媒（以後単にＮＯｘ触媒と記す）９及び酸化触
媒１０を収容した触媒コンバータＳＣや図示しないマフ
ラー等が順次連結され、排気路Ｒが構成されている。
ン（以後単にエンジンと記す）１に装着されている。こ
のエンジン１のエンジンブロック２内には４つの燃焼室
３（図１には一気筒のみを示した）が直列に配設され、
各燃焼室３の吸気ポート４は吸気マニホールド５に連通
し、同吸気マニホールド５に図示しない吸気管やエアク
リーナが連結され吸気路Ｉが構成されている。他方、各
燃焼室３の排気ポート６は排気マニホールド７に連通
し、同排気マニホールド７に排気管８を介して窒素酸化
物還元触媒（以後単にＮＯｘ触媒と記す）９及び酸化触
媒１０を収容した触媒コンバータＳＣや図示しないマフ
ラー等が順次連結され、排気路Ｒが構成されている。
【００１１】各燃焼室３は燃料噴射弁１２をそれぞれ備
え、各燃料噴射弁１２は各燃料パイプ１３を介して燃料
噴射ポンプ１４に連結されている。この燃料噴射ポンプ
１４はエンジン１の図示しないクランクシャフトの回転
力を受けて駆動される列型ポンプであり、燃料タンク２
２より燃料（軽油）供給を受け、図示しないアクセルペ
ダルに連動するロードレバー２３のレバー位置ＶLに応
じて燃料噴射量を調量し、タイマー２４により調整され
る噴射時期に各燃料噴射弁１２を駆動させるという周知
の構成を採る。即ち、燃料噴射ポンプ１４は各気筒の圧
縮上死点前の噴射時期において各気筒に対応する各燃料
噴射弁１２を噴射駆動させ、高圧燃料（軽油）を各気筒
の燃焼室に噴霧するように構成されている。図１中にお
いて符号１５は燃料噴射弁１４のレバー位置ＶL信号、
即ち、負荷情報を後述のＥＣＵ１６に伝える負荷センサ
を示す。
え、各燃料噴射弁１２は各燃料パイプ１３を介して燃料
噴射ポンプ１４に連結されている。この燃料噴射ポンプ
１４はエンジン１の図示しないクランクシャフトの回転
力を受けて駆動される列型ポンプであり、燃料タンク２
２より燃料（軽油）供給を受け、図示しないアクセルペ
ダルに連動するロードレバー２３のレバー位置ＶLに応
じて燃料噴射量を調量し、タイマー２４により調整され
る噴射時期に各燃料噴射弁１２を駆動させるという周知
の構成を採る。即ち、燃料噴射ポンプ１４は各気筒の圧
縮上死点前の噴射時期において各気筒に対応する各燃料
噴射弁１２を噴射駆動させ、高圧燃料（軽油）を各気筒
の燃焼室に噴霧するように構成されている。図１中にお
いて符号１５は燃料噴射弁１４のレバー位置ＶL信号、
即ち、負荷情報を後述のＥＣＵ１６に伝える負荷センサ
を示す。
【００１２】触媒コンバータＳＣはそのケーシング１０
１内にモノリシス型の触媒担持体を直列状に一対備え、
各触媒担持体にはゼオライト系のＮＯｘ触媒９と、パラ
ジュームＰｄ系の酸化触媒１０とを装備する。図１中の
符号１１はケーシング１０１に支持され、排気ガス温度
Ｔ情報を後述のＥＣＵ１６に出力する排温センサを示
す。ここでゼオライト系のＮＯｘ触媒９としては、例え
ば、銅系ゼオライト触媒（ＣＵ／ＺＳＭ−５）が採用さ
れる。この触媒の特性は、ＨＣの供給を受けることによ
り、このＨＣ成分を還元剤としてより浄化効率を向上さ
せ、ＮＯｘを効果的にＮ2とＯ2に分解する。他方、パラ
ジュームＰｄ系の酸化触媒１０はＣＯ（一酸化炭素），
ＨＣ（炭化水素）等を酸化させてＨ2Ｏ，ＣＯ2に分解す
る能力を有する。
１内にモノリシス型の触媒担持体を直列状に一対備え、
各触媒担持体にはゼオライト系のＮＯｘ触媒９と、パラ
ジュームＰｄ系の酸化触媒１０とを装備する。図１中の
符号１１はケーシング１０１に支持され、排気ガス温度
Ｔ情報を後述のＥＣＵ１６に出力する排温センサを示
す。ここでゼオライト系のＮＯｘ触媒９としては、例え
ば、銅系ゼオライト触媒（ＣＵ／ＺＳＭ−５）が採用さ
れる。この触媒の特性は、ＨＣの供給を受けることによ
り、このＨＣ成分を還元剤としてより浄化効率を向上さ
せ、ＮＯｘを効果的にＮ2とＯ2に分解する。他方、パラ
ジュームＰｄ系の酸化触媒１０はＣＯ（一酸化炭素），
ＨＣ（炭化水素）等を酸化させてＨ2Ｏ，ＣＯ2に分解す
る能力を有する。
【００１３】更に、排気マニホールド７の合流部近傍に
は改質軽油を主成分とした還元用炭化水素ＨＣを排気路
Ｒに添加する還元用炭化水素添加手段Ｍが連結されてい
る。この還元用炭化水素添加手段ＭはＨＣインジェクタ
１７と、ＨＣインジェクタ１７に還元用炭化水素供給路
としてのＨＣパイプ１８を介して連結される油溜容器４
０、軽油改質手段３４、ポンプ４１、軽油の燃料タンク
２２（エンジン燃料を共用している）を順次連結して構
成される。軽油改質手段３４はヒータ３６を備えた改質
触媒収容器３７に軽油改質触媒３１を充填する。ヒータ
３６はヒータ駆動回路３８を介してＥＣＵ１６に連結さ
れ、改質時温度Ｔｓ（実験データにより前以て設定）を
適宜設定できる様に構成される。軽油改質触媒３１とし
てはゼオライト系の軽油改質触媒が採用される。このゼ
オライト系の軽油改質触媒は供給された軽油の成分の低
分子化を促進する改質触媒が採用される。ここで、特に
還元反応特性が大きい不飽和炭化水素の比率を増加でき
る軽油改質触媒が採用されることが望ましい。
は改質軽油を主成分とした還元用炭化水素ＨＣを排気路
Ｒに添加する還元用炭化水素添加手段Ｍが連結されてい
る。この還元用炭化水素添加手段ＭはＨＣインジェクタ
１７と、ＨＣインジェクタ１７に還元用炭化水素供給路
としてのＨＣパイプ１８を介して連結される油溜容器４
０、軽油改質手段３４、ポンプ４１、軽油の燃料タンク
２２（エンジン燃料を共用している）を順次連結して構
成される。軽油改質手段３４はヒータ３６を備えた改質
触媒収容器３７に軽油改質触媒３１を充填する。ヒータ
３６はヒータ駆動回路３８を介してＥＣＵ１６に連結さ
れ、改質時温度Ｔｓ（実験データにより前以て設定）を
適宜設定できる様に構成される。軽油改質触媒３１とし
てはゼオライト系の軽油改質触媒が採用される。このゼ
オライト系の軽油改質触媒は供給された軽油の成分の低
分子化を促進する改質触媒が採用される。ここで、特に
還元反応特性が大きい不飽和炭化水素の比率を増加でき
る軽油改質触媒が採用されることが望ましい。
【００１４】なお、軽油改質触媒３１はヒータ３６によ
る加熱処理を受けて、軽油の成分比率を低分子成分比率
の高い生成物に改質（低級のＨＣに改質）するというハ
イドロクラッキング作用を示すものであり、このような
軽油改質触媒として使用できるゼオライト系の軽油改質
触媒のについては特公昭５１−１５０００号公報に開示
されている。ここで、符号４４はポンプ４１を駆動する
モータを示し、ＥＣＵ１６の駆動指令によってモータ駆
動回路４５からの出力でポンプ４１を駆動できる。符号
４３はリリーフ弁を示し、これによってポンプ４１の吐
出圧が過度に上昇したとき、軽油を燃料タンク２２に戻
すように構成されている。
る加熱処理を受けて、軽油の成分比率を低分子成分比率
の高い生成物に改質（低級のＨＣに改質）するというハ
イドロクラッキング作用を示すものであり、このような
軽油改質触媒として使用できるゼオライト系の軽油改質
触媒のについては特公昭５１−１５０００号公報に開示
されている。ここで、符号４４はポンプ４１を駆動する
モータを示し、ＥＣＵ１６の駆動指令によってモータ駆
動回路４５からの出力でポンプ４１を駆動できる。符号
４３はリリーフ弁を示し、これによってポンプ４１の吐
出圧が過度に上昇したとき、軽油を燃料タンク２２に戻
すように構成されている。
【００１５】ＨＣインジェクタ１７は流体噴射装置であ
り、例えば、図２に示すように排気マニホールド７に支
持される本体２５と、本体２５内の先端に形成される噴
射孔２６と、噴射孔２６を開閉させる弁体２７と、弁体
を閉弁付勢するバネ２８と、バネの弾性力に抗して弁体
２７を開弁方向に駆動するソレノイド２９と、噴射孔２
６にＨＣパイプ１８からの改質軽油を導くガイド部３０
とで構成されている。ここでソレノイド２９は後述のＥ
ＣＵ１６に接続され、同部のオンオフ信号（デューティ
ー比ＤＵｓ）に応じて弁体２７が噴射孔２６を開閉駆動
させ、そのデューティー比がゼロでは無噴射を、デュー
ティー比が１００％では最大噴射量を確保することがで
きる。
り、例えば、図２に示すように排気マニホールド７に支
持される本体２５と、本体２５内の先端に形成される噴
射孔２６と、噴射孔２６を開閉させる弁体２７と、弁体
を閉弁付勢するバネ２８と、バネの弾性力に抗して弁体
２７を開弁方向に駆動するソレノイド２９と、噴射孔２
６にＨＣパイプ１８からの改質軽油を導くガイド部３０
とで構成されている。ここでソレノイド２９は後述のＥ
ＣＵ１６に接続され、同部のオンオフ信号（デューティ
ー比ＤＵｓ）に応じて弁体２７が噴射孔２６を開閉駆動
させ、そのデューティー比がゼロでは無噴射を、デュー
ティー比が１００％では最大噴射量を確保することがで
きる。
【００１６】軽油改質触媒３１で改質された改質軽油は
油溜容器４０に供給され、適時にＨＣインジェクタ１７
に供給される。この油溜容器４０は還元用炭化水素供給
路１８の改質軽油の油圧情報をＥＣＵ１６に導入できる
圧力センサ４２を備え、油溜容器４０内に改質軽油が一
定量以上供給されるとＥＣＵ１６がポンプ４１を停止す
るようにここでは構成さている。ＥＣＵ１６は周知のマ
イクロコンピュータで要部が構成され、ここではクラン
ク角情報である各気筒毎の噴射時期θｉ情報（ここでは
排気工程時期）をクランク角センサ１９より取り込み、
燃料噴射弁１４のレバー位置ＶL情報を負荷センサ１５
より取り込み、排気ガス温度Ｔ情報を排温センサ１１よ
り取り込み、図４乃至図５のプログラムに沿ってＨＣイ
ンジェクタ１７を駆動するように機能する。
油溜容器４０に供給され、適時にＨＣインジェクタ１７
に供給される。この油溜容器４０は還元用炭化水素供給
路１８の改質軽油の油圧情報をＥＣＵ１６に導入できる
圧力センサ４２を備え、油溜容器４０内に改質軽油が一
定量以上供給されるとＥＣＵ１６がポンプ４１を停止す
るようにここでは構成さている。ＥＣＵ１６は周知のマ
イクロコンピュータで要部が構成され、ここではクラン
ク角情報である各気筒毎の噴射時期θｉ情報（ここでは
排気工程時期）をクランク角センサ１９より取り込み、
燃料噴射弁１４のレバー位置ＶL情報を負荷センサ１５
より取り込み、排気ガス温度Ｔ情報を排温センサ１１よ
り取り込み、図４乃至図５のプログラムに沿ってＨＣイ
ンジェクタ１７を駆動するように機能する。
【００１７】以下、図４乃至図５のプログラムに沿って
本装置の作動を説明する。エンジン１が運転に入ると、
ＥＣＵ１６は図示しない周知のメインルーチンに沿って
エンジン駆動制御に入る。そしてメインルーチンの途中
でヒータ３６の駆動処理を行ない、ここで改質時温度Ｔ
ｓ（一例として４００℃）に保持されるようにヒータ駆
動回路３８に制御温度の指令を発し、ＨＣ噴射制御ルー
チンに達すると、図４に示す処理に入る。ここではまず
卯ステップｓ１でアイドル運転か否か判断して、アイド
ル時にはステップｓ３に進み、ポンプ４１を停止させ、
無駄な電力消費を押さえ、アイドルで無くなると、ステ
ップｓ２に進み、油圧センサ４２の出力Ｐｎを取り込
み、設定圧Ｐｏを上回っていなければそのままステップ
ｓ４に進み、設定圧Ｐｏを上回ると、即ち、油溜容器４
０内に改質軽油が最大量充填された場合、ステップｓ３
に進み、ポンプ４１を停止させ、無駄な電力消費を押さ
える。
本装置の作動を説明する。エンジン１が運転に入ると、
ＥＣＵ１６は図示しない周知のメインルーチンに沿って
エンジン駆動制御に入る。そしてメインルーチンの途中
でヒータ３６の駆動処理を行ない、ここで改質時温度Ｔ
ｓ（一例として４００℃）に保持されるようにヒータ駆
動回路３８に制御温度の指令を発し、ＨＣ噴射制御ルー
チンに達すると、図４に示す処理に入る。ここではまず
卯ステップｓ１でアイドル運転か否か判断して、アイド
ル時にはステップｓ３に進み、ポンプ４１を停止させ、
無駄な電力消費を押さえ、アイドルで無くなると、ステ
ップｓ２に進み、油圧センサ４２の出力Ｐｎを取り込
み、設定圧Ｐｏを上回っていなければそのままステップ
ｓ４に進み、設定圧Ｐｏを上回ると、即ち、油溜容器４
０内に改質軽油が最大量充填された場合、ステップｓ３
に進み、ポンプ４１を停止させ、無駄な電力消費を押さ
える。
【００１８】ステップｓ５では排気ガス温度Ｔｇを取り
込み、同排気ガス温度Ｔｇが予め設定されている触媒活
性化温度Ｔｓｏを上回る前は暖機中と見做してステップ
ｓ６に進み、デューティー比ＤＵｓをゼロ、即ち無噴射
として処理し、メインルーチンにリターンする。逆に、
ステップｓ５で排気ガス温度Ｔｇが触媒活性化温度Ｔｓ
ｏを上回り、触媒が活性化したと見做されると、ステッ
プｓ７に達し、予めメインルーチンで算出されているレ
バー位置ＶL及びエンジン回転数Ｎｅ情報を取り込む。
その後、ステップｓ８では図３に示すＨＣ噴射量相当デ
ューティー比算出マップ（前以て実験データに基づき設
定される）に基づき、還元用炭化水素ＨＣとして改質軽
油の噴射量相当のデューティー比ＤＵｓを算出し、メイ
ンルーチンにリターンする。
込み、同排気ガス温度Ｔｇが予め設定されている触媒活
性化温度Ｔｓｏを上回る前は暖機中と見做してステップ
ｓ６に進み、デューティー比ＤＵｓをゼロ、即ち無噴射
として処理し、メインルーチンにリターンする。逆に、
ステップｓ５で排気ガス温度Ｔｇが触媒活性化温度Ｔｓ
ｏを上回り、触媒が活性化したと見做されると、ステッ
プｓ７に達し、予めメインルーチンで算出されているレ
バー位置ＶL及びエンジン回転数Ｎｅ情報を取り込む。
その後、ステップｓ８では図３に示すＨＣ噴射量相当デ
ューティー比算出マップ（前以て実験データに基づき設
定される）に基づき、還元用炭化水素ＨＣとして改質軽
油の噴射量相当のデューティー比ＤＵｓを算出し、メイ
ンルーチンにリターンする。
【００１９】このステップｓ８で用いるＨＣ噴射量相当
デューティー比算出マップは、レバー位置ＶL及びエン
ジン回転数Ｎｅに応じた改質軽油の目標量（全筒相当
分）相当のＨＣ噴射量相当デューティー比ＤＵｓを算出
することができるように予め設定される。他方、メイン
ルーチンはクランク角センサ３６よりの噴射時期θｉパ
ルスによるインジェクタ駆動ルーチンを割り込み処理に
よって実行する。ここでは、所定排気行程時期相当の噴
射時期θｉに達すると、図５に示すステップｍ１におい
て最新のＨＣ噴射量相当デューティー比ＤＵｓを取り込
む。更にステップｍ２では同デューティー比ＤＵｓでＨ
Ｃインジェクタ１７を駆動し、排気路Ｒ下流に全筒相当
量の改質軽油を添加し、メインルーチンにリターンす
る。
デューティー比算出マップは、レバー位置ＶL及びエン
ジン回転数Ｎｅに応じた改質軽油の目標量（全筒相当
分）相当のＨＣ噴射量相当デューティー比ＤＵｓを算出
することができるように予め設定される。他方、メイン
ルーチンはクランク角センサ３６よりの噴射時期θｉパ
ルスによるインジェクタ駆動ルーチンを割り込み処理に
よって実行する。ここでは、所定排気行程時期相当の噴
射時期θｉに達すると、図５に示すステップｍ１におい
て最新のＨＣ噴射量相当デューティー比ＤＵｓを取り込
む。更にステップｍ２では同デューティー比ＤＵｓでＨ
Ｃインジェクタ１７を駆動し、排気路Ｒ下流に全筒相当
量の改質軽油を添加し、メインルーチンにリターンす
る。
【００２０】このように、この装置ではアイドル時や、
エンジン１のＮＯｘ触媒９が活性化温度Ｔｓｏ（３００
℃）を上回るまでの間や、油溜容器４０が改質軽油で満
たされている場合にはポンプ４１を駆動せず、還元用炭
化水素添加手段Ｍによる無駄な電力消費を押さえること
ができる。しかも、ＨＣインジェクタに達する改質燃料
の圧力値のバラツキが低減されえ、窒素酸化物還元触媒
の上流側にＨＣインジェクタによって添加される還元用
炭化水素は常に適量に保たれる。更に、同装置はエンジ
ン１のＮＯｘ触媒９が活性化温度Ｔｓｏ（３００℃）を
上回った後の運転時において、エンジン負荷ＶL及びエ
ンジン回転数Ｎｅが大きいほど多量の改質軽油（低級の
ＨＣで不飽和の炭化水素成分比率が多い軽油）を還元用
炭化水素ＨＣとして排気路ＲよりＮＯｘ触媒９に添加す
る。特に、この時添加された改質軽油は軽油改質触媒３
１の雰囲気温度である改質時温度Ｔｓが４００℃に保た
れた状態で改質処理を受けており、最もハイドロクラッ
キング作用を大きく受けて低級のＨＣで不飽和の炭化水
素成分比率が多い改質軽油とされて添加される様にな
る。このため、図６に実線で示すようにこの時のＮＯｘ
触媒９は高い浄化効率ηNOX（通常の軽油添加のデータ
である図７の値より高レベルを示した）を達成でき、Ｎ
ＯｘをＮ2とＯ2に確実に分解でき、同時にＨＣをＨ
2Ｏ，ＣＯ2に分解できる。
エンジン１のＮＯｘ触媒９が活性化温度Ｔｓｏ（３００
℃）を上回るまでの間や、油溜容器４０が改質軽油で満
たされている場合にはポンプ４１を駆動せず、還元用炭
化水素添加手段Ｍによる無駄な電力消費を押さえること
ができる。しかも、ＨＣインジェクタに達する改質燃料
の圧力値のバラツキが低減されえ、窒素酸化物還元触媒
の上流側にＨＣインジェクタによって添加される還元用
炭化水素は常に適量に保たれる。更に、同装置はエンジ
ン１のＮＯｘ触媒９が活性化温度Ｔｓｏ（３００℃）を
上回った後の運転時において、エンジン負荷ＶL及びエ
ンジン回転数Ｎｅが大きいほど多量の改質軽油（低級の
ＨＣで不飽和の炭化水素成分比率が多い軽油）を還元用
炭化水素ＨＣとして排気路ＲよりＮＯｘ触媒９に添加す
る。特に、この時添加された改質軽油は軽油改質触媒３
１の雰囲気温度である改質時温度Ｔｓが４００℃に保た
れた状態で改質処理を受けており、最もハイドロクラッ
キング作用を大きく受けて低級のＨＣで不飽和の炭化水
素成分比率が多い改質軽油とされて添加される様にな
る。このため、図６に実線で示すようにこの時のＮＯｘ
触媒９は高い浄化効率ηNOX（通常の軽油添加のデータ
である図７の値より高レベルを示した）を達成でき、Ｎ
ＯｘをＮ2とＯ2に確実に分解でき、同時にＨＣをＨ
2Ｏ，ＣＯ2に分解できる。
【００２１】更に、この装置ではＮＯｘ触媒９を通過し
たＨＣは下流の酸化触媒１０に達し、ここで確実にＨ2
Ｏ，ＣＯ2に分解されるので、ＨＣをそのまま大気放出
することを確実に防止できる。上述の処において、還元
用炭化水素添加手段Ｍは還元用炭化水素ＨＣとしての改
質軽油を排気路Ｒに添加していたが、これに代えて、図
示しない還元用炭化水素添加手段がガソリンやその他の
液体、固形燃料を用い、これらを改質触媒及びヒータで
改質処理し、その改質燃料を還元用炭化水素ＨＣとして
得る様に構成されても良い。更に、還元用炭化水素添加
手段Ｍは還元用炭化水素ＨＣを排気路Ｒに添加していた
が、吸気路に添加する構成としても良い。この場合、燃
焼室で燃焼しやすいガス状炭化水素を低減させ、オイル
混入が生じ易いＣ１６以上の炭化水素をも排除した中間
的分子量の不飽和炭化水素を主成分とすることが望ま
し。
たＨＣは下流の酸化触媒１０に達し、ここで確実にＨ2
Ｏ，ＣＯ2に分解されるので、ＨＣをそのまま大気放出
することを確実に防止できる。上述の処において、還元
用炭化水素添加手段Ｍは還元用炭化水素ＨＣとしての改
質軽油を排気路Ｒに添加していたが、これに代えて、図
示しない還元用炭化水素添加手段がガソリンやその他の
液体、固形燃料を用い、これらを改質触媒及びヒータで
改質処理し、その改質燃料を還元用炭化水素ＨＣとして
得る様に構成されても良い。更に、還元用炭化水素添加
手段Ｍは還元用炭化水素ＨＣを排気路Ｒに添加していた
が、吸気路に添加する構成としても良い。この場合、燃
焼室で燃焼しやすいガス状炭化水素を低減させ、オイル
混入が生じ易いＣ１６以上の炭化水素をも排除した中間
的分子量の不飽和炭化水素を主成分とすることが望ま
し。
【００２２】
【発明の効果】以上のように、本発明の排気ガス浄化装
置は、還元用炭化水素供給路の圧力値が設定値を上回る
とポンプを停止させるので、還元用炭化水素添加手段Ｍ
による無駄な電力消費を押さえることができ、しかも、
ＨＣインジェクタに達する改質燃料の圧力値のバラツキ
が低減されえ、窒素酸化物還元触媒の上流側にＨＣイン
ジェクタによって添加される還元用炭化水素は常に適量
に保たれ、無駄な還元用炭化水素ＨＣの添加を防止し、
燃費の低下を押さえることもできる。
置は、還元用炭化水素供給路の圧力値が設定値を上回る
とポンプを停止させるので、還元用炭化水素添加手段Ｍ
による無駄な電力消費を押さえることができ、しかも、
ＨＣインジェクタに達する改質燃料の圧力値のバラツキ
が低減されえ、窒素酸化物還元触媒の上流側にＨＣイン
ジェクタによって添加される還元用炭化水素は常に適量
に保たれ、無駄な還元用炭化水素ＨＣの添加を防止し、
燃費の低下を押さえることもできる。
【図１】本発明の排気ガス浄化装置の概略全体構成図で
ある。
ある。
【図２】図１の装置で用いるＨＣインジェクタの断面図
である。
である。
【図３】図１の装置で用いるＨＣ噴射量相当デューティ
ー比算出マップの特性線図である。
ー比算出マップの特性線図である。
【図４】図１の装置で用いるＨＣ噴射制御ルーチンのフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図５】図１の装置で用いるインジェクタ駆動ルーチン
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図６】図１の装置で得られた改質軽油の添加時の排気
ガス温度に応じた浄化効率ηNO Xを表した特性線図であ
る。
ガス温度に応じた浄化効率ηNO Xを表した特性線図であ
る。
【図７】排気ガス浄化装置で用いる軽油添加時のＮＯｘ
触媒の浄化効率特性線図である。
触媒の浄化効率特性線図である。
【図８】排気ガス浄化装置で用いるＮＯｘ触媒の触媒活
性域特性線図である。
性域特性線図である。
１ エンジン ３ 燃焼室 ８ 排気管 ９ ＮＯｘ触媒 １２ 燃料噴射弁 １４ 燃料噴射ポンプ １６ ＥＣＵ １７ ＨＣインジェクタ １８ ＨＣパイプ ３１ 軽油改質触媒 ４０ 油溜容器 ４１ ポンプ ＳＣ 触媒コンバータ Ｒ 排気路 Ｍ 還元用炭化水素添加手段
Claims (1)
- 【請求項１】ディーゼルエンジンの排気を外部に排出す
る排気路上に設けられ炭化水素を還元剤として活性化さ
れ窒素酸化物を分解する窒素酸化物還元触媒と、上記窒
素酸化物還元触媒の上流側にＨＣインジェクタを介して
還元用炭化水素を添加する還元用炭化水素添加手段とを
有し、上記還元用炭化水素添加手段は燃料源とＨＣイン
ジェクタとを結ぶ還元用炭化水素供給路に燃料成分の低
分子化を促進する改質触媒及び同改質触媒に供給する燃
料を圧送するポンプを設け、上記ポンプにはこれを駆動
制御する制御装置を設け、同制御装置は上記還元用炭化
水素供給路の圧力値が設定値を上回ると上記ポンプを停
止させることを特徴とする排気ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4258044A JPH06108825A (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | 排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4258044A JPH06108825A (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | 排気ガス浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06108825A true JPH06108825A (ja) | 1994-04-19 |
Family
ID=17314765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4258044A Pending JPH06108825A (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | 排気ガス浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06108825A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996016255A1 (fr) * | 1994-11-18 | 1996-05-30 | Komatsu Ltd. | Dispositif de denitration d'echappement pour moteur diesel |
| JPH10212932A (ja) * | 1997-01-29 | 1998-08-11 | Hino Motors Ltd | 内燃機関排気ガス浄化装置 |
| WO2001034950A1 (en) * | 1999-11-10 | 2001-05-17 | Engelhard Corporation | METHOD AND APPARATUS TO PROVIDE REDUCTANT FOR NO¿x? |
| KR100446843B1 (ko) * | 2000-07-24 | 2004-09-04 | 도요타지도샤가부시키가이샤 | 내연 기관의 배기 정화 장치 |
| JP2010059833A (ja) * | 2008-09-02 | 2010-03-18 | Mitsubishi Motors Corp | 排気浄化装置 |
| JP2013512376A (ja) * | 2009-11-27 | 2013-04-11 | エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンス テクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 還元剤の送給装置の作動方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0419317A (ja) * | 1990-05-11 | 1992-01-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 内燃機関の脱硝装置 |
| JP3129712B2 (ja) * | 1999-06-30 | 2001-01-31 | トステム株式会社 | 天 窓 |
-
1992
- 1992-09-28 JP JP4258044A patent/JPH06108825A/ja active Pending
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| GB2308820A (en) * | 1994-11-18 | 1997-07-09 | Komatsu Mfg Co Ltd | Exhaust denitration device for diesel engine |
| GB2308820B (en) * | 1994-11-18 | 1998-08-26 | Komatsu Mfg Co Ltd | Exhaust denitration for diesel engines |
| US6006515A (en) * | 1994-11-18 | 1999-12-28 | Komatsu Ltd. | Exhaust denitration device for diesel engine |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19980630 |