JPH0612174Y2 - Nisel oxide removal mechanism of diesel engine - Google Patents

Nisel oxide removal mechanism of diesel engine

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JPH0612174Y2
JPH0612174Y2 JP1987037105U JP3710587U JPH0612174Y2 JP H0612174 Y2 JPH0612174 Y2 JP H0612174Y2 JP 1987037105 U JP1987037105 U JP 1987037105U JP 3710587 U JP3710587 U JP 3710587U JP H0612174 Y2 JPH0612174 Y2 JP H0612174Y2
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Japan
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exhaust gas
amount
temperature
sensor
diesel engine
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哲也 大谷
清治 引野
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日野自動車工業株式会社
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【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる
窒素酸化物(以下、NOXという)を効果的に除去でき
るディーゼルエンジンの窒素酸化物除去機構に関するも
のである。
Description of the invention The present invention <relates> are nitrogen oxides contained in the exhaust gas of a diesel engine (hereinafter, referred to as NO X) nitrogen oxides diesel engine can be effectively removed removed It is related to the mechanism.

〈従来の技術〉 ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるNOX量を
低減する方法としては、燃料の噴射時期を遅らせること
により、燃焼温度を低下させるようにしたタイミングリ
タード法が知られている。しかしながら、このようなタ
イミングリタード法による場合は、NOXの発生を抑制
できるにも拘らず燃焼効率が悪化するとともに、黒煙が
発生し易くなる可能性がある。
As a method of reducing the amount of NO X contained in the exhaust gas of <Prior Art> Diesel engine, by delaying the injection timing of the fuel, the timing retard method is known which is adapted to lower the combustion temperature. However, according to such a timing retard method, with combustion efficiency is deteriorated despite possible to suppress the generation of NO X, it is possible that black smoke is easily generated.

ところで、ディーゼルエンジンはガソリンエンジンに比
較して排気ガス中の残存酸素濃度が高いために、ガソリ
ンエンジンの場合のように水素あるいは一酸化炭素など
の還元剤を用いてディーゼルエンジンの排気ガス中のN
Xを低減させることは不可能である。
By the way, since the diesel engine has a higher residual oxygen concentration in the exhaust gas than the gasoline engine, the reducing agent such as hydrogen or carbon monoxide is used as in the case of the gasoline engine to reduce the N in the exhaust gas of the diesel engine.
It is impossible to reduce the O X.

すなわち、ガソリンエンジンにおいては空気と燃料を理
論混合比のもとで燃焼させることができるために排気ガ
ス中の酸素がほとんどゼロになる。ところが、ディーゼ
ルエンジンの場合は全負荷運転時においても理論混合比
の約1.3倍の量の空気を必要とするために、排気ガス中
に多量の酸素が残されている。従って、このように残存
酸素濃度が高いディーゼルエンジンの排気ガス中に、触
媒の存在下で水素あるいは一酸化炭素などの還元剤を添
加したとしても、添加された還元剤が先に酸素と反応し
てしまうためにNOXを還元することができない。
That is, in a gasoline engine, air and fuel can be burned under a theoretical mixing ratio, so that oxygen in exhaust gas becomes almost zero. However, in the case of a diesel engine, a large amount of oxygen remains in the exhaust gas because it requires about 1.3 times the theoretical mixing ratio of air even at full load operation. Therefore, even if a reducing agent such as hydrogen or carbon monoxide is added to the exhaust gas of a diesel engine having such a high residual oxygen concentration in the presence of a catalyst, the added reducing agent first reacts with oxygen. Therefore, NO x cannot be reduced because it is lost.

一方、近年では火力発電所の燃焼ガス中に含まれるNO
Xを除去する方法として、触媒の存在下に還元剤として
アンモニアガス(以下、NH3という)を添加すること
が有効であるとされている。このように還元剤としてN
3を用いる場合は、残存酸素濃度が高い排気ガス中の
NOXをも効果的に除去できる利点がある。これをその
ままディーゼルエンジンの窒素酸化物除去機構に転用す
ることができない。
On the other hand, in recent years, NO contained in combustion gas of thermal power plants
As a method of removing X , it is said to be effective to add ammonia gas (hereinafter referred to as NH 3 ) as a reducing agent in the presence of a catalyst. Thus, N as a reducing agent
When H 3 is used, there is an advantage that NO X in exhaust gas having a high residual oxygen concentration can be effectively removed. This cannot be diverted to the nitrogen oxide removing mechanism of the diesel engine as it is.

すなわち、火力発電所においては定常的な燃焼が行なわ
れるために燃焼ガスの温度およびNOX量(濃度)がほ
ぼ一定である。ところが、ディーゼルエンジンにおいて
はエンジンの負荷などによって排気ガスの温度およびN
Xの発生量が大きく変化し、しかも、還元剤として用
いられるNH3は刺激臭が強く有毒である。従って、N
3を用いてディーゼルエンジンの排気ガス中のNOX
除去するためには、NOXの発生量に対応してNH3の添
加量を厳密に制御して排気ガス中にNH3が残存しない
ようにする必要性があり、しかも、エンジンの運転にと
もなう振動あるいは熱などにも耐えることができる信頼
性および耐久性に優れた安価な制御装置を設ける必要性
があるなど、種々の条件があるためである。
That is, in the thermal power plant, since the steady combustion is performed, the temperature and NO X amount (concentration) of the combustion gas are substantially constant. However, in a diesel engine, the exhaust gas temperature and N
The amount of O x generated greatly changes, and NH 3 used as a reducing agent has a strong irritating odor and is toxic. Therefore, N
In order to remove NO X in the exhaust gas of diesel engines using with H 3, it NH 3 does not remain in the exhaust gas is strictly controlled amount of NH 3 in response to generation amount of the NO X There are various conditions, such as the need to provide an inexpensive control device with excellent reliability and durability that can withstand vibration or heat associated with engine operation. This is because.

このような種々の条件を克服するために、本出願人は、
排気ガス中のNOXの量を測定し、この測定値に対応す
る量のNH3を触媒の存在下で排気ガスに添加してNOX
を還元するようにした除去方法および機構を先に提案し
た(特願昭61-201321号など)。
In order to overcome these various conditions, the present applicant has
The amount of NO x in the exhaust gas is measured, and an amount of NH 3 corresponding to this measured value is added to the exhaust gas in the presence of the catalyst to obtain NO x.
We have previously proposed a removal method and mechanism for reducing hydrogen (Japanese Patent Application No. 61-201321, etc.).

〈考案が解決しようとする課題〉 本考案は上記除去機構を具体化、実用化するためになさ
れたものであり、未反応NH3の放出をともなうことな
くエンジンの運転状態の変化に応答して変化する排気ガ
ス中のNOXを効率的に除去(還元)することができる
ディーゼルエンジンの窒素酸化物除去機構を提供するこ
とを課題としている。
<Problems to be Solved by the Invention> The present invention was made in order to materialize and put into practical use the above-mentioned removal mechanism, and responds to changes in the operating state of the engine without releasing unreacted NH 3. An object of the present invention is to provide a nitrogen oxide removing mechanism of a diesel engine that can efficiently remove (reduce) NO X in changing exhaust gas.

〈課題を解決するための手段〉 上記課題を解決するために本考案は、酸化チタン系触媒
(以下、TiO2系触媒という)の存在下で排気ガス中にN
3を添加して排気ガス中のNOXを還元除去するように
した窒素酸化物除去機構において、NH3を貯蔵する貯
蔵手段に貯蔵されているNH3をディーゼルエンジンの
排気ガス中に添加する添加手段と、該添加手段によるN
3の添加量を調整する調整手段と、前記NH3が添加さ
れた排気ガス中のNOXを還元するTiO2系触媒を有する
触媒コンバータを設けている。
<Means for Solving the Problems> In order to solve the above problems, the present invention proposes to add N in exhaust gas in the presence of a titanium oxide catalyst (hereinafter referred to as TiO 2 catalyst).
In a nitrogen oxide removing mechanism in which H 3 is added to reduce and remove NO X in exhaust gas, NH 3 stored in a storage unit that stores NH 3 is added to exhaust gas of a diesel engine. Addition means and N by the addition means
A catalytic converter having an adjusting means for adjusting the amount of H 3 added and a TiO 2 -based catalyst for reducing NO X in the exhaust gas to which the NH 3 has been added is provided.

また、前記ディーゼルエンジンの負荷を検知する負荷セ
ンサおよび回転数を検知する回転数センサを設けるとと
もに、排気ガスの温度を検知する温度センサを設けてい
る。そして、前記負荷センサおよび回転数センサの出力
に基づいて推定して得たNOXの推定発生量に対応する
NH3の添加量を算出する一方、この算出添加量を前記
温度センサの出力に基づいて補正して補正添加量を求め
るコンピュータを設けることにより、前記温度センサの
出力に基づいて検出した排気ガスの温度が酸化チタン系
触媒の活性温度範囲を逸脱しないときは前記算出添加量
に相当する量のNH3を排気ガス中に添加する一方、排
気ガスの温度が酸化チタン系触媒の活性温度範囲を逸脱
するときはNH3の添加量をゼロにするようにしたこと
を特徴としている。
Further, a load sensor for detecting the load of the diesel engine and a rotation speed sensor for detecting the rotation speed are provided, and a temperature sensor for detecting the temperature of the exhaust gas is provided. Then, while calculating the addition amount of NH 3 corresponding to the estimated generation amount of NO x obtained by estimating based on the outputs of the load sensor and the rotation speed sensor, the calculated addition amount is calculated based on the output of the temperature sensor. By providing a computer for correcting and correcting the corrected addition amount, when the temperature of the exhaust gas detected based on the output of the temperature sensor does not deviate from the active temperature range of the titanium oxide-based catalyst, it corresponds to the calculated addition amount. While the amount of NH 3 is added to the exhaust gas, the addition amount of NH 3 is set to zero when the temperature of the exhaust gas deviates from the activation temperature range of the titanium oxide-based catalyst.

〈作用〉 エンジンが運転されると、負荷センサ、回転数センサお
よび温度センサからエンジンの負荷、回転数および排気
ガス温度に対応する信号がそれぞれコンピュータに供給
される。コンピュータは前記各センサから出力された信
号に基づいてそのときのNOXの発生量、つまり、排気
ガスとともに大気中に放出されようとするNOXの量を
推定算出する。
<Operation> When the engine is operated, the load sensor, the rotation speed sensor, and the temperature sensor respectively supply signals corresponding to the engine load, the rotation speed, and the exhaust gas temperature to the computer. Computer generation amount of the NO X at that time based on a signal the output from each sensor, i.e., estimates calculate the amount of the NO X to be about to be released into the atmosphere together with the exhaust gases.

また、コンピュータは上記推定によって得たNOXの推
定発生量に対応するNH3の添加量を算出し、この算出
添加量に応答する制御信号を調整手段に供給する。調整
手段は、コンピュータから供給された信号に基づいて貯
蔵手段から添加手段を経て排気ガス中にNH3を添加す
る。
Further, the computer calculates the addition amount of NH 3 corresponding to the estimated generation amount of NO x obtained by the above estimation, and supplies the control means with a control signal responsive to the calculated addition amount. The adjusting means adds NH 3 to the exhaust gas from the storage means through the adding means based on the signal supplied from the computer.

このようにしてNH3が添加された排気ガスは、TiO2
触媒を有する触媒コンバータに供給される。そして、触
媒コンバータ内においては、排気ガス中のNOXがNH3
と反応して還元除去されるために、大気中に放出される
排気ガス中のNOXをきわめて少なくすることができる。
The exhaust gas thus added with NH 3 is supplied to a catalytic converter having a TiO 2 -based catalyst. Then, in the catalytic converter, NO X in the exhaust gas is NH 3
NO x in the exhaust gas released into the atmosphere can be extremely reduced because it reacts with and is reduced and removed.

一方、温度センサの出力に基づいて検出した排気ガスの
温度がTiO2系触媒の活性温度範囲を逸脱しているとコン
ピュータが判断した場合は、NH3の添加量をゼロにす
る旨の信号を調整手段に供給する。
On the other hand, when the computer determines that the temperature of the exhaust gas detected based on the output of the temperature sensor deviates from the activation temperature range of the TiO 2 -based catalyst, a signal indicating that the addition amount of NH 3 should be zero is issued. Supply to the adjusting means.

従って、排気ガスの温度がTiO2系触媒の活性温度範囲を
逸脱している場合は、排気ガス中へのNH3の添加が中
断されることになり、TiO2系触媒の活性の低下による未
反応NH3の放出が予防される。なお、このように排気
ガスの温度がTiO2系触媒の活性温度範囲を逸脱する温度
領域においては、NOXの発生量が無視できるほどに少
ないために格別な問題は生じない。
Therefore, if the temperature of the exhaust gas deviates from the activation temperature range of the TiO 2 -based catalyst, the addition of NH 3 to the exhaust gas will be interrupted and the activity of the TiO 2 -based catalyst will not be reduced. The release of reactive NH 3 is prevented. In this way, in the temperature region where the temperature of the exhaust gas deviates from the activation temperature range of the TiO 2 -based catalyst, the NO x generation amount is so small as to be negligible, so that no particular problem occurs.

〈実施例〉 以下に本考案の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。第1図は本考案に係るディーゼルエンジンのNO
X除去機構の一実施例を示すブロック図であり、ディー
ゼルエンジン1の排気管2を切換弁3を介して排気本管
21と分岐管22に分岐させている。排気本管21にはTiO2
触媒を充填した触媒コンバータ4を設けており、この触
媒コンバータ4より下流の部分において分岐管22と合流
させて図示しないマフラに接続している。
<Embodiment> An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows the NO of the diesel engine according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of an X removal mechanism, in which an exhaust pipe 2 of a diesel engine 1 is exhausted through a switching valve 3 to an exhaust main pipe.
21 and a branch pipe 22 are branched. The exhaust main pipe 21 is provided with a catalytic converter 4 filled with a TiO 2 -based catalyst, and is joined to a branch pipe 22 at a portion downstream of the catalytic converter 4 and connected to a muffler (not shown).

前記排気本管21における触媒コンバータ4の上流部分に
添加手段として機能するNH3噴射ノズル7を設けてい
る。また、NH3噴射ノズル7とNH3タンク5を調整手
段として設けた流量調整弁6を介して接続することによ
り、触媒コンバータ4に流入する排気ガス中にNH3
添加供給できるようにしている。
An NH 3 injection nozzle 7 functioning as an addition means is provided in an upstream portion of the exhaust main pipe 21 of the catalytic converter 4. Further, by connecting the NH 3 injection nozzle 7 and the NH 3 tank 5 via a flow rate adjusting valve 6 provided as an adjusting means, NH 3 can be added and supplied to the exhaust gas flowing into the catalytic converter 4. .

一方、ディーゼルエンジン1の負荷を検知する負荷セン
サ8および回転数を検知する回転数センサ9を設けてい
る。また、前記触媒コンバータ4より上流でNH3噴射
ノズル7より下流の排気本管21に排気ガスの温度を検知
する温度センサ10を設けている。そして、各センサ8、
9、10から出力された信号が供給されるコンピュータ11
を設けることにより、このコンピュータ11で前記切換弁
3および流量調整弁6を制御するようにしている。
On the other hand, a load sensor 8 for detecting the load of the diesel engine 1 and a rotation speed sensor 9 for detecting the rotation speed are provided. Further, a temperature sensor 10 for detecting the temperature of the exhaust gas is provided in the exhaust main pipe 21 upstream of the catalytic converter 4 and downstream of the NH 3 injection nozzle 7. And each sensor 8,
Computer 11 to which signals output from 9 and 10 are supplied
Is provided, the computer 11 controls the switching valve 3 and the flow rate adjusting valve 6.

前記NH3タンク5には、このNH3タンク5内のNH3
量を検知するNH3量センサ12を設けている。また、N
3量センサ12を前記コンピュータ11に接続することに
より、NH3タンク5内のNH3量が所定量以下になった
ときに警報手段13を作動させるようにしている。なお、
警報手段13は例えば警告ランプなどで構成されている。
The NH 3 tank 5, NH 3 in the NH 3 tank 5
An NH 3 amount sensor 12 for detecting the amount is provided. Also, N
By connecting of H 3 amount sensor 12 to the computer 11, NH 3 amount of NH 3 tank 5 is to actuate the alarm means 13 when it is below a predetermined amount. In addition,
The alarm means 13 is composed of, for example, a warning lamp.

従って、警報手段13が作動したときにNH3タンク5に
NH3を補給すればよい。そころが、警報手段13の作動
中にNH3を補給できず、NH3タンク5内のNH3が事
実上なくなったときは、コンピュータ11から燃料噴射ポ
ンプ14に信号を送ってディーゼルエンジン1への燃料の
供給量(噴射量)を低減させてNOXの発生そのものを
抑制するようにしている。
Therefore, it is sufficient to replenish the NH 3 tank 5 with NH 3 when the alarm means 13 is activated. Sokoroga can not replenish the NH 3 during operation of the alarm means 13, when the NH 3 in the NH 3 tank 5 runs out on the fact, the diesel engine 1 by sending a signal from the computer 11 to the fuel injection pump 14 The fuel supply amount (injection amount) is reduced to suppress the generation of NO X itself.

以上のような構成になるディーゼルエンジンの窒素酸化
物除去機構において、ディーゼルエンジン1が運転され
ると、負荷センサ8および回転数センサ9からそのとき
の負荷および回転数に対応する信号がそれぞれコンピュ
ータ11に供給される。また、ディーゼルエンジン1の運
転にともなって排気管2から排出された排気ガスは、切
換弁3を経て排気本管21に流入し、NH3噴射ノズル7
から添加供給されたNH3と混合して触媒コンバータ4
に流入する。
When the diesel engine 1 is operated in the nitrogen oxide removing mechanism of the diesel engine having the above-described configuration, the load sensor 8 and the rotation speed sensor 9 respectively output signals corresponding to the load and the rotation speed at that time to the computer 11. Is supplied to. Further, the exhaust gas discharged from the exhaust pipe 2 along with the operation of the diesel engine 1 flows into the exhaust main pipe 21 through the switching valve 3, and the NH 3 injection nozzle 7
Catalytic converter 4 mixed with NH 3 added and supplied from
Flow into.

触媒コンバータ4の内部では下記の一般式(1)および(2)
に従って排気ガス中のNOXが還元除去される。
Inside the catalytic converter 4, the following general formulas (1) and (2)
Accordingly, NO X in the exhaust gas is reduced and removed.

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O……(1) 6NO2+8NH3→7N2+12H2O……(2) ところで、このようにして還元除去すべきNOXの量、
つまり、燃焼室内におけるNOXの発生量は、エンジン
1の回転数を一定としたときは第2図に示したようにエ
ンジン1の負荷の増加にともなって比例的に増大し、図
中aで示した所定負荷よりも大きくなると減少する傾向
がある。また、エンジン1の負荷を一定とした場合は、
回転数が高くなるにともなってNOXの発生量が増加す
る傾向がある。従って、エンジン1の負荷と回転数を測
定すれば排気ガス中のNOX量を把握できるために、通
常はエンジン1の負荷および回転数に応答してNH3
添加量を制御すればよいことになる。
4NO + 4NH 3 + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O (1) 6NO 2 + 8NH 3 → 7N 2 + 12H 2 O (2) By the way, the amount of NO X to be reduced and removed in this way,
That is, the generation amount of the NO X in the combustion chamber, when the constant rotational speed of the engine 1 is proportionally increased with an increase in the load of the engine 1 as shown in FIG. 2, in the figure a There is a tendency for the load to decrease when the load exceeds the specified load shown. When the load on the engine 1 is constant,
The amount of NO x generated tends to increase as the rotation speed increases. Thus, it to be grasped amount of NO X in the exhaust gas by measuring the rotational speed and the load of the engine 1, usually a may control the amount of NH 3 in response to a load and the rotational speed of the engine 1 become.

しかしながら、排気ガスおよび触媒の温度はエンジン1
の負荷変動に遅れをもって変化し、しかも、このような
温度変化の遅れ時間は必ずしも一定ではない。このため
に、エンジン1の負荷および回転数のみに対応させてN
3の添加量を定めた場合は、触媒の温度が活性温度範
囲を逸脱している状態であっても多量のNH3が供給さ
れて未反応NH3が放出される可能性がある。
However, the temperatures of the exhaust gas and the catalyst depend on the engine 1.
Change with a delay due to the load change, and the delay time of such temperature change is not always constant. For this reason, N is set in correspondence with only the load and the number of revolutions of the engine 1.
When the amount of H 3 added is determined, a large amount of NH 3 may be supplied and unreacted NH 3 may be released even if the temperature of the catalyst deviates from the activation temperature range.

一方、排気ガス中のNOX量は、負荷あるいは回転数が
増大して燃焼温度が高くなるにつれて増加するものであ
り、触媒として用いられるTiO2は比較的高温域(200℃
〜500℃)で活性が高くなる。
On the other hand, the amount of NO X in the exhaust gas increases as the combustion temperature rises due to an increase in load or rotation speed, and TiO 2 used as a catalyst has a relatively high temperature range (200 ° C).
The activity becomes higher at ~ 500 ° C.

このような実情に着目して本考案では、触媒の存在下で
排気ガス中に添加されるNH3の量を、エンジン1の負
荷、回転数および排気ガスの温度に応答して制御するよ
うにしたものである。
Focusing on such a situation, in the present invention, the amount of NH 3 added to the exhaust gas in the presence of the catalyst is controlled in response to the load of the engine 1, the rotational speed and the temperature of the exhaust gas. It was done.

すなわち、コンピュータ11は負荷センサ8および回転数
センサ9の出力(エンジン1の負荷および回転数)に基
づいてNOXの発生量を推定し、この推定発生量に対応
するNH3の添加量を算出して算出添加量を得る。ま
た、コンピュータ11は温度センサ10の出力(触媒コンバ
ータ4に供給される排気ガスの温度)に応じて前記算出
添加量を補正する。
That is, the computer 11 estimates the amount of NO X generated based on the outputs of the load sensor 8 and the rotation speed sensor 9 (load and rotation speed of the engine 1), and calculates the addition amount of NH 3 corresponding to this estimated generation amount. To obtain the calculated addition amount. Further, the computer 11 corrects the calculated addition amount according to the output of the temperature sensor 10 (the temperature of the exhaust gas supplied to the catalytic converter 4).

そして、温度センサ10の出力に基づいて検出した排気ガ
スの温度が触媒の活性温度範囲にあるときは前記算出添
加量に対応する信号を補正しない状態で流量調整弁6に
出力してエンジン1の負荷および回転数に基づいて計算
した量のNH3を排気ガス中に添加する。このために、
エンジン1の負荷および回転数に基づいて推定して得た
NOXの推定発生量に応答する量のNH3が供給されるた
めに、排気ガス中のNOXが効率よく還元・除去され
る。
When the temperature of the exhaust gas detected based on the output of the temperature sensor 10 is within the activation temperature range of the catalyst, the signal corresponding to the calculated addition amount is output to the flow rate adjusting valve 6 without correction and the engine 1 An amount of NH 3 calculated based on the load and the number of revolutions is added to the exhaust gas. For this,
Since the amount of NH 3 responsive to the estimated amount of NO x generated, which is estimated based on the load and the rotation speed of the engine 1, is supplied, the NO x in the exhaust gas is efficiently reduced / removed.

一方、温度センサ10の出力に基づいて検出した排気ガス
の温度が触媒の活性温度範囲を逸脱している場合は、前
記算出添加量をゼロに補正するためにNH3の添加が中
断される。
On the other hand, when the temperature of the exhaust gas detected based on the output of the temperature sensor 10 deviates from the activation temperature range of the catalyst, the addition of NH 3 is interrupted to correct the calculated addition amount to zero.

従って、エンジン1の負荷および回転数が高い状態であ
ったとしても、排気ガスの温度が低くて触媒による還元
作用が行なわれ難い場合、あるいは、還元作用によって
触媒の温度が異常に上昇して活性が低下する可能性があ
るとき、つまり、排気ガスの温度が触媒の活性温度を逸
脱している状態では排気ガス中に添加されるNH3の量
をゼロにする。このために、未反応NH3の放出による
二次的な問題が生じることがなく、触媒の損傷も回避さ
れる。なお、排気ガスの温度が触媒の活性温度範囲を逸
脱する領域ではNOXの発生量がきわめて少ないため
に、NH3の添加量をゼロにしたとしても格別な問題は
生じない。
Therefore, even if the load and the rotational speed of the engine 1 are high, the temperature of the exhaust gas is low and it is difficult to carry out the reducing action by the catalyst, or the reducing action causes the temperature of the catalyst to rise abnormally and become active. When the exhaust gas temperature may decrease, that is, when the exhaust gas temperature deviates from the activation temperature of the catalyst, the amount of NH 3 added to the exhaust gas is made zero. For this reason, secondary problems due to the release of unreacted NH 3 do not occur, and damage to the catalyst is also avoided. In the region where the temperature of the exhaust gas deviates from the active temperature range of the catalyst, the amount of NO x generated is extremely small, so no particular problem occurs even if the amount of NH 3 added is zero.

このように、温度センサ10の出力に基づく排気ガスの温
度がTiO2系触媒の活性温度である200℃〜500℃の範囲内
にあり、しかも、負荷センサ8および回転数センサ9の
出力に基づいて計算したNOX発生量が例えば第2図の
b以上であるときに切換弁3を介して排気管2を排気本
管21に接続する。そして、コンピュータ11からの信号で
流量調整弁6の開度を調整することにより、NH3タン
ク5に貯蔵されているNH3をNH3噴射ノズル7に導
き、このNH3噴射ノズル7から前記推定発生量に対応
した量のNH3を排気ガス中に添加して触媒コンバータ
4に供給するのである。なお、排気ガスの温度が200℃
あるいは500℃の付近である場合、つまり、触媒の活性
温度範囲の境界近傍であるときは、この触媒による還元
機能の低下を勘案してNH3の添加量を減少補正する。
Thus, the temperature of the exhaust gas based on the output of the temperature sensor 10 is within the range of 200 ° C. to 500 ° C., which is the activation temperature of the TiO 2 -based catalyst, and based on the outputs of the load sensor 8 and the rotation speed sensor 9, The exhaust pipe 2 is connected to the exhaust main pipe 21 via the switching valve 3 when the NO x generation amount calculated by the above is greater than or equal to b in FIG. 2, for example. By adjusting the opening of flow control valve 6 in the signal from the computer 11 directs the NH 3 that is stored in NH 3 tank 5 to the NH 3 injection nozzle 7, the estimated from the NH 3 injection nozzle 7 The amount of NH 3 corresponding to the amount generated is added to the exhaust gas and supplied to the catalytic converter 4. The temperature of the exhaust gas is 200 ° C
Alternatively, when the temperature is near 500 ° C., that is, near the boundary of the activation temperature range of the catalyst, the addition amount of NH 3 is corrected to be reduced in consideration of the reduction of the reducing function of the catalyst.

また、温度センサ10の出力に基づいて検出した排気ガス
の温度がTiO2系触媒の活性領域を逸脱するときはNOX
の発生量が少ないために、排気ガス中のNOXを除去す
る必要性が低く、しかも、触媒コンバータによる還元除
去効率もきわめて低い。従って、このように排気ガスの
温度が低い場合はコンピュータ11からの信号で流量調整
弁6を閉弁作動させるとともに切換弁3を切換作動させ
て排気管2を分岐管22に切換接続し、排気ガス中の黒煙
あるいは微粒子などによる触媒コンバータ4の目詰りを
防止するとともに、前記黒煙あるいは微粒子の付着にと
もなうTiO2系触媒の活性の低下を予防する。
Further, when the temperature of the exhaust gas detected based on the output of the temperature sensor 10 deviates from the active region of the TiO 2 -based catalyst, NO X
Since the generation amount of NOx is small, it is not necessary to remove NO X in the exhaust gas, and the reduction removal efficiency by the catalytic converter is also extremely low. Therefore, when the temperature of the exhaust gas is low as described above, the flow rate adjusting valve 6 is closed and the switching valve 3 is switched by the signal from the computer 11 to switch the exhaust pipe 2 to the branch pipe 22 to connect the exhaust gas. The catalyst converter 4 is prevented from being clogged by black smoke or fine particles in the gas, and the decrease in the activity of the TiO 2 -based catalyst due to the adhesion of the black smoke or fine particles is prevented.

一方、量検知センサ12の出力に基づいてNH3タンク5
内のNH3量が所定量より少なくなったことが検知され
た場合は、コンピュータ11が警報手段13を作動させてN
3量の不足を警告する。従って、運転者はこの警報を
受けてNH3タンク5にNH3を補給すればよい。
On the other hand, based on the output of the quantity detection sensor 12, the NH 3 tank 5
When it is detected that the amount of NH 3 in the inside is less than the predetermined amount, the computer 11 activates the alarm means 13 and
Warns of lack of H 3 content. Therefore, the driver may receive this warning and replenish the NH 3 tank 5 with NH 3 .

また、このような警報に拘らずNH3を補給しなかった
ときは前記NH3タンク5内のNH3量がなおも減少して
NH3が添加されなくなる可能性がある。従って、この
ように警報手段13の作動中にNH3の補給が行なわれな
かった場合は、コンピュータ11から燃料噴射ポンプ14に
噴射量を減少すべき旨の信号を供給して燃料の噴射量を
減少補正してNOXの発生を抑制し、切換弁3を切換作
動させて排気を分岐管22に導くとともに、流量調整弁6
を閉弁作動させる。
Further, there is a possibility that NH 3 reduced NH 3 amount in the NH 3 tank 5 still can not be added when no supplemented with regardless NH 3 in such a warning. Therefore, when the NH 3 is not replenished during the operation of the alarm means 13 as described above, a signal indicating that the injection amount should be reduced is supplied from the computer 11 to the fuel injection pump 14 to change the fuel injection amount. The decrease correction is performed to suppress the generation of NO X , the switching valve 3 is switched to guide the exhaust gas to the branch pipe 22, and the flow rate adjusting valve 6
To close the valve.

なお、触媒コンバータ4から流出した排気ガスおよび分
岐管22に供給された排気ガスは図示しないマフラーを経
て大気中に放出される。しかしながら、この排気ガス中
に含まれるNOXは実質的に無視できる程度の微量なも
のであり、しかも、この排気ガス中に未反応のNH3
含まれていないので二次的な問題が生じることもない。
The exhaust gas flowing out from the catalytic converter 4 and the exhaust gas supplied to the branch pipe 22 are discharged into the atmosphere through a muffler (not shown). However, the NO x contained in this exhaust gas is a negligible amount that is substantially negligible, and since the unreacted NH 3 is not contained in this exhaust gas, a secondary problem occurs. Nothing.

上記実施例では、排気本管21に触媒コンバータ4を設け
るとともに、排気本管21に分岐管22を並列に接続して両
管21、22の分岐部分に切換弁3を設けることにより、N
3を添加しない場合は排気管2を分岐管22に切換接続
して排気中に含まれる黒煙あるいは微粒子などによる触
媒の目詰りなどを予防するようにしているが、必ずしも
分岐管22を設ける必要性はない。
In the above embodiment, the catalytic converter 4 is provided in the exhaust main pipe 21, the branch pipe 22 is connected to the exhaust main pipe 21 in parallel, and the switching valve 3 is provided in the branch portion of both pipes 21, 22 to achieve N
When H 3 is not added, the exhaust pipe 2 is switched and connected to the branch pipe 22 to prevent clogging of the catalyst due to black smoke or fine particles contained in the exhaust, but the branch pipe 22 is not necessarily provided. There is no need.

〈考案の効果〉 以上の説明から明らかなように本考案によれば、エンジ
ンの負荷および回転数に基づいてNOXの発生量を推定
し、この推定発生量に対応するNH3の添加量を計算し
たうえで、排気ガスの温度が酸化チタン系触媒の活性温
度範囲内を逸脱しているか否かを判断し、活性温度範囲
内を逸脱していないときは上記計算による算出添加量に
相当する量のNH3を排気ガス中に添加するが、排気ガ
スの温度が酸化チタン系触媒の活性温度範囲を逸脱して
いるときは上記算出添加量をゼロにして排気ガス中への
添加を中断するようにしているために、触媒コンバータ
の還元能力に対応した最適量のNH3が排気ガスに添加
されることになる。従って、排気ガス中のNOXの除去
効率を損なうことなく大気中に放出される未反応NH3
の量を極少にすることができる。
<Effect of Device> As is apparent from the above description, according to the present invention, the amount of NO x generated is estimated based on the engine load and engine speed, and the amount of NH 3 added corresponding to this estimated amount is calculated. After calculation, determine whether the temperature of the exhaust gas deviates from the activation temperature range of the titanium oxide-based catalyst, and if it does not deviate from the activation temperature range, it corresponds to the addition amount calculated by the above calculation. A certain amount of NH 3 is added to the exhaust gas, but when the temperature of the exhaust gas deviates from the activation temperature range of the titanium oxide-based catalyst, the calculated addition amount is set to zero and the addition to the exhaust gas is interrupted. Therefore, the optimum amount of NH 3 corresponding to the reducing ability of the catalytic converter is added to the exhaust gas. Therefore, unreacted NH 3 released into the atmosphere without impairing the removal efficiency of NO X in the exhaust gas.
The amount of can be minimized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本考案に係るディーゼルエンジンの窒素酸化物
除去機構の一実施例を示すブロック図、第2図はエンジ
ン回転数を一定とした場合におけるエンジン負荷とNO
X発生量の関係を示すグラフである。 1……ディーゼルエンジン、2……排気管 21……排気本管、22……分岐管 3……切換弁、4……触媒コンバータ 5……NH3タンク、6……流量調整弁 7……NH3噴射ノズル、9……回転数センサ 10……温度センサ、11……コンピュータ 12……NH3量検知センサ、13……警報手段 14……燃料噴射ポンプ
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a nitrogen oxide removing mechanism of a diesel engine according to the present invention, and FIG. 2 is an engine load and NO when the engine speed is constant.
It is a graph which shows the relationship of X generation amount. 1 ...... diesel engine, 2 ...... exhaust pipe 21 ...... exhaust main pipe, 22 ...... branch pipe 3 ...... switching valve, 4 ...... catalytic converter 5 ...... NH 3 tank, 6 ...... flow regulating valve 7 ...... NH 3 injection nozzle, 9-rotation speed sensor 10-temperature sensor, 11-computer 12-NH 3 amount detection sensor, 13-alarm means 14-fuel injection pump

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】アンモニアガスを貯蔵する貯蔵手段と、該
貯蔵手段に貯蔵されているアンモニアガスをディーゼル
エンジンの排気ガス中に添加する添加手段と、該添加手
段によるアンモニアガスの添加量を調整する調整手段
と、前記アンモニアガスが添加された排気ガス中の窒素
酸化物を還元する酸化チタン系触媒を有する触媒コンバ
ータと、前記ディーゼルエンジンの負荷を検知する負荷
センサと、エンジンの回転数を検知する回転センサと、
排気ガスの温度を検知する温度センサと、前記負荷セン
サおよび回転数センサの出力に基づいて推定して得た窒
素酸化物の推定発生量に対応するアンモニアガスの添加
量を算出する一方、この算出添加量を前記温度センサの
出力に基づいて補正して補正添加量を求めるコンピュー
タを設け、前記温度センサの出力に基づいて検出した排
気ガスの温度が酸化チタン系触媒の活性温度範囲を逸脱
しないときは前記算出添加量に相当する量のアンモニア
ガスを排気ガス中に添加する一方、排気ガスの温度が酸
化チタン系触媒の活性温度範囲を逸脱するときはアンモ
ニアガスの添加量をゼロにするようにしたことを特徴と
するディーゼルエンジンの窒素酸化物除去機構。
1. A storage means for storing ammonia gas, an addition means for adding the ammonia gas stored in the storage means to the exhaust gas of a diesel engine, and an addition amount of the ammonia gas by the addition means are adjusted. Adjusting means, a catalytic converter having a titanium oxide-based catalyst that reduces nitrogen oxides in the exhaust gas to which the ammonia gas has been added, a load sensor that detects the load of the diesel engine, and a rotational speed of the engine. A rotation sensor,
While calculating the addition amount of ammonia gas corresponding to the estimated generation amount of nitrogen oxides obtained by estimating based on the output of the temperature sensor for detecting the temperature of exhaust gas and the load sensor and the rotation speed sensor, this calculation When the temperature of the exhaust gas detected based on the output of the temperature sensor does not deviate from the activation temperature range of the titanium oxide-based catalyst by providing a computer that corrects the addition amount based on the output of the temperature sensor to obtain the corrected addition amount While adding the amount of ammonia gas corresponding to the calculated addition amount to the exhaust gas, when the temperature of the exhaust gas deviates from the activation temperature range of the titanium oxide-based catalyst, the addition amount of ammonia gas should be set to zero. The nitrogen oxide removing mechanism of the diesel engine, which is characterized by the above.
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