JPH06108927A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

排気ガス浄化装置

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JPH06108927A
JPH06108927A JP4259755A JP25975592A JPH06108927A JP H06108927 A JPH06108927 A JP H06108927A JP 4259755 A JP4259755 A JP 4259755A JP 25975592 A JP25975592 A JP 25975592A JP H06108927 A JPH06108927 A JP H06108927A
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exhaust gas
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nitrogen oxide
exhaust
engine
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真治 中山
Yoichiro Kono
洋一郎 河野
Yasuaki Kumagai
保昭 熊谷
Shuichi Komuro
秀一 小室
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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
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気ガス還流装置と窒素酸化物浄化触媒とを
組み合わせて、排気ガス浄化装置における窒素酸化物の
浄化率の範囲を向上させる。 【構成】 ディーゼルエンジン2の排気路6に設けられ
る窒素酸化物分解触媒3と、この排気路6を流れる排気
ガスの一部をエンジン2の吸気路8に還流する排気ガス
還流装置4とを有する排気ガス浄化装置1において、窒
素酸化物浄化触媒3の活性温度範囲以下では排気ガス還
流装置4を駆動し、窒素酸化物浄化触媒3の活性温度範
囲内では排気ガス還流装置4を非作動となるように制御
手段5を用いて制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、ディーゼルエンジンに装着され
る排気ガス浄化装置、詳しくは、窒素酸化物浄化触媒と
排気ガス還流装置とを用いて排気ガス中の窒素酸化物を
浄化する排気ガス浄化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】排気ガス還流装置は、エンジンから排出
される排気の一部を吸気側に再吸気して、燃焼温度をさ
げて排気ガス中の窒素酸化物を抑制するものである。ま
た、エンジン、特にディーゼルエンジンから排出される
排気ガス中には、すすと共にミスト状の微粒子が多く含
まれていて、これらは高負荷高回転時で多く発生される
る。
【0003】一方、ディーゼルエンジンの排気路には、
排気ガス中に含まれる窒素酸化物の浄化に有効とされる
窒素酸化物浄化触媒が配設されていて、排気ガス中の窒
素酸化物を効率的に浄化している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、窒素酸化物浄
化触媒は、その触媒活性温度が300℃前後であるので
ある程度、排気温度高くなければ浄化効率が上がらな
い。すなわち、エンジン暖気時などの排気温度の低い時
では、触媒が活性化されておらず、窒素酸化物の浄化作
用が積極的に働かないことが問題となっている。
【0005】また、排気ガス還流装置は、排気ガスの還
流量を排気還流弁によって調整しているが、この排気還
流弁に排気ガス中のすすや微粒子が付着して弁の動作に
不具合を誘発させており、信頼性などの問題から排気ガ
ス還流装置の使用できる限界領域は、すすや微粒子の発
生の少ない低負荷、低回転側に限定されていた。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明の排ガス
浄化装置では、ディーゼルエンジンの排気路に設けられ
る窒素酸化物分解触媒と、上記排気路を流れる排気ガス
の一部を上記エンジンの吸気路に還流する排気ガス還流
装置と、上記窒素酸化物浄化触媒がその活性温度以下で
は上記排気ガス還流装置を駆動し、上記窒素酸化物浄化
触媒がその活性温度範囲内においては上記排気ガス還流
装置を非作動とする制御手段とを有する排。
【0007】
【作用】窒素酸化物浄化触媒が活性温度範囲でなけれ
ば、制御手段により排気ガス還流装置が駆動され、排気
ガスがエンジン吸気側へ還流されて燃焼温度が下げられ
る。また、窒素酸化物浄化触媒が活性温度範囲内である
と、すなわち、触媒が活性化されていると、上記制御手
段により上記排気ガス還流装置が非作動となり、上記排
気ガスが窒素酸化物浄化触媒で浄化される。
【0008】
【実施例】図1において、符号1は本発明の排気ガス浄
化装置を示す。排気ガス浄化装置1は、ディーゼルエン
ジン2(以下「エンジン2」と記す)に装備されてお
り、エンジン2の各気筒#1〜#4から排出される排気
ガスを浄化して大気中に放出している。
【0009】排気ガス浄化装置1は、窒素酸化物浄化触
媒3(以下、「NOx触媒3」と記す)と、排気ガス還
流装置4(以下、「EGR4」と記す)と、制御手段で
あるエンジンコントロールユニット5(以下、「ECU
5」と記す)とから構成されている。
【0010】NOx触媒3は、エンジン2から排出され
る排気ガスの流路である排気路6上に触媒コンバータ7
に収納されて配設されている。NO触媒3は、モノリス
型の触媒担持体にゼオライト系の触媒を付したものであ
って、例えば、銅系ゼオライト触媒(CU/ZSM−
5)が使用される。この触媒の特性を図4に示す。この
図から排気温度が200℃以上でNOxの浄化が行なわ
れ、400℃前後で浄化率がピークとなっており、触媒
活性温度は200度℃以上であることが分かる。
【0011】一方、EGR4は、排気ガスの一部をエン
ジン2の吸気側へ還流して図示しないエンジンの燃焼室
内での燃焼温度を低減させるものであって、排気ガスを
エンジンの吸気路8に再び還流させる還流路9と、この
還流路9上に設けられる還流量調整弁10(以下、「E
GR弁10」と記す)とから構成される。
【0012】還流路9は、NOx触媒3より上流側に位
置する排気路6と吸気路8とを連通する配管構造であっ
て、排気ガスを吸気路8へ導いている。EGR弁10
は、排気路8へ還流する排気ガスの流量を調整する常閉
のソレノイド電磁弁であってECU5に接続しており、
ECU5の発する駆動信号に応じて開閉駆動される。な
お、還流路9を同図に2点鎖線で示すようにNOx触媒
3より下流に位置する排気路6aから吸気路8へ配設し
ても良い。
【0013】ここで、ECU5について説明する。EC
U5は、周知のマイクロコンピュータでその要部が構成
されていて、ここでは最新のエンジン回転情報Neと図
示しないアクセルペダルの開度に応じた負荷情報Acc
を取り込んで、図2,図3に示すマップ及びプログラム
に従ってEGR弁10を駆動するように機能する。エン
ジン回転情報Neと負荷情報Accは、図示しないクラ
ンク角センサ及びアクセルポジションセンサによって検
知され、ECU5に出力される。
【0014】図2に示すマップは、エンジン回転数Ne
と負荷情報Accから排気ガス温度の等温線を求めたマ
ップであって、予めECU5に記憶されている。同マッ
プにおける曲線aは、触媒活性温度の下限値にあたる排
気温度示し、曲線bは触媒活性温度の上限値にあたる排
気温度を示す。本実施例では曲線aを排気ガス温度30
0℃の等温線とする。
【0015】つまり、図2中、曲線aと曲線bの間に示
すエリアBが触媒活性温度範囲であって、曲線aより下
方のエリアAが触媒活性温度以下の範囲を示す。本実施
例のECU5では、取り込まれた情報がエリアBである
と駆動信号をEGR弁10に送信する。
【0016】次に排気ガス浄化装置1の動作を説明す
る。エンジン2が運転に入ると、各気筒#1〜#4の排
気工程で排気ガスが排気路6に排出される。また、この
時ECU5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り、その途中でEGR制御ルーチ
ンに達すると図3の処理に入る。
【0017】先ず、ステップN1で図示しないクランク
角センサやアクセルポジションセンサ等から送られるエ
ンジン回転情報Neや負荷情報Accを読み込み、ステ
ップN2で読み込まれた値からマップを用いて触媒活性
化温度範囲を算出し、ステップN3に達する。そして、
算出された値がエリアAであればステップN4で駆動信
号を発してEGR弁10を駆動し、エリアAでなければ
EGR弁10を駆動せずに、メインルーチンにリターン
する。
【0018】つまり、NOx触媒3が活性化されていな
ければ、EGR弁10を開いて排気ガスの一部を吸気路
8に還流させ、各気筒#1〜#4の図示しない燃焼室内
での燃焼温度を下げてNOxの生成を抑制する。NOx
触媒3が活性化されていれば、排気ガスを還流させずに
NOx触媒3に送り、そこで排気ガスを効率的に浄化し
て大気中に排出する。
【0019】NOx触媒3は、活性温度になっていない
と浄化効率が著しく良くないという特性があるので、触
媒活性化まえ、すなわち、排気ガスの低い例えば、暖気
運転時や低負荷、低回転時にEGR4を使用することで
排気ガス中に含まれるNOxの含有量を減少させること
ができる。
【0020】本実施例では、NOx触媒3の触媒活性温
度の下限値にあたる排気温度を300℃と設定したがこ
れに限定されるものではなく、これ温度は使用する触媒
の種類によって変化するものである。しかし、この触媒
活性化温度が余りに高いとEGR装置4の信頼性(すす
や微粒子の付着による弁の不作動)を損なうことになる
ので、この点を考慮すると200℃から300℃前後が
適当と思われる。また、EGR弁10にはソレノイド型
の弁を用いたが、例えばステップモータ等を用いて弁の
開閉角度を調整できる構成としても構わない。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、窒素酸化物浄化触媒の
非活性化状態では、排気ガス還流装置を使用して低負
荷、低回転時の窒素酸化物の生成を抑制し、上記窒素酸
化物浄化触媒の活性化状態では、この窒素酸化物浄化触
媒により排気ガス中の窒素酸化物が効率的に浄化される
ので、窒素酸化物の浄化範囲が広くなり、結果として大
気中に排出される窒素酸化物の量を減少させることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【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。
【図2】排気ガス還流装置の駆動切り換え範囲を示す特
性線図である。
【図3】排気ガス還流装置の駆動ルーチンのフローチャ
ートである。
【図4】窒素酸化物浄化触媒の特性を示す線図である。
【符号の説明】
1 排気ガス浄化装置 2 ディーゼルエンジン 3 窒素酸化物分解触媒 4 排気ガス還流装置 5 制御手段 6 排気路 8 吸気路 A 活性温度以下の範囲 B 活性温度範囲内
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小室 秀一 東京都港区芝五丁目33番8号・三菱自動車 工業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ディーゼルエンジンの排気路に設けられる
    窒素酸化物分解触媒と、 上記排気路を流れる排気ガスの一部を上記エンジンの吸
    気路に還流する排気ガス還流装置と、 上記窒素酸化物浄化触媒がその活性温度以下では上記排
    気ガス還流装置を駆動し、上記窒素酸化物浄化触媒がそ
    の活性温度範囲内においては上記排気ガス還流装置を非
    作動とする制御手段とを有する排気ガス浄化装置。
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