JPH06137137A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents
排気ガス浄化装置Info
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- JPH06137137A JPH06137137A JP29026992A JP29026992A JPH06137137A JP H06137137 A JPH06137137 A JP H06137137A JP 29026992 A JP29026992 A JP 29026992A JP 29026992 A JP29026992 A JP 29026992A JP H06137137 A JPH06137137 A JP H06137137A
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- Japan
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- hydrocarbon
- catalyst
- nox
- reducing
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明の目的は、ＮＯｘ触媒の浄化効率η
NOXを添加量の割に効率良く引き上げることにある。 【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上で上記窒素酸化物還元触媒の上
流側に設けられ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３重結合を有する不飽和炭
化水素を主成分とした還元用炭化水素を排気路Ｒに添加
することを特徴とする。
NOXを添加量の割に効率良く引き上げることにある。 【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上で上記窒素酸化物還元触媒の上
流側に設けられ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３重結合を有する不飽和炭
化水素を主成分とした還元用炭化水素を排気路Ｒに添加
す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
は酸素過剰下で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９に示すような活
性化温度Ｔｓｏを上回るとその浄化効率を高め、しかも
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１０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ＮＯｘ触媒の触媒活性域はＨ
Ｃ／ＮＯｘモル比が１以上ある場合と成っている。
は酸素過剰下で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９に示すような活
性化温度Ｔｓｏを上回るとその浄化効率を高め、しかも
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１０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ＮＯｘ触媒の触媒活性域はＨ
Ｃ／ＮＯｘモル比が１以上ある場合と成っている。
【０００４】これ故にＮＯｘ触媒の浄化効率ηNOX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、燃料である軽油を添加する
と、この軽油は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には全く寄与せず、
燃費の低下を招く可能性がある。なお、還元用炭化水素
ＨＣ（炭化水素）を吸気路側に添加する方式を採ったも
のもあるが、吸気路に添加された還元用炭化水素ＨＣ
は、実質的にＮＯｘ触媒にどの程度達するか把握しずら
いという問題を有する。
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、燃料である軽油を添加する
と、この軽油は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には全く寄与せず、
燃費の低下を招く可能性がある。なお、還元用炭化水素
ＨＣ（炭化水素）を吸気路側に添加する方式を採ったも
のもあるが、吸気路に添加された還元用炭化水素ＨＣ
は、実質的にＮＯｘ触媒にどの程度達するか把握しずら
いという問題を有する。
【０００５】処で、燃料として使用される軽油、ガソリ
ン等は炭素数や結合状態の異なる様々な分子構造を有す
る炭化水素の混合物である。特に、炭化水素が還元剤と
して作用する場合、これらの炭素数の差や飽和結合なの
か、２重、３重の不飽和結合なのかといった結合状態の
差によりその反応性に大きな差が生じるものと推定され
る。
ン等は炭素数や結合状態の異なる様々な分子構造を有す
る炭化水素の混合物である。特に、炭化水素が還元剤と
して作用する場合、これらの炭素数の差や飽和結合なの
か、２重、３重の不飽和結合なのかといった結合状態の
差によりその反応性に大きな差が生じるものと推定され
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９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、十分な浄化効率ηNOXを得る上で
どのような成分がどのような反応特性を示すか考慮され
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９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、十分な浄化効率ηNOXを得る上で
どのような成分がどのような反応特性を示すか考慮され
ていなかった。
【０００７】このため、従来は還元用炭化水素ＨＣとし
て軽油を単に経験的な量だけ供給していたため、その供
給量が浄化効率ηNOXを十分に引き上げる上で適量なの
か否か不明であった。結果として、炭化水素の無駄づか
いが行なわれやすく、浄化効率ηNOXの低下や燃費の悪
化を招き、更には、反応に寄与しない炭化水素が排出Ｈ
Ｃ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、ＮＯｘ触媒の
浄化効率ηNOXを添加量の割に効率良く引き上げられる
排気ガス浄化装置を提供することにある。
て軽油を単に経験的な量だけ供給していたため、その供
給量が浄化効率ηNOXを十分に引き上げる上で適量なの
か否か不明であった。結果として、炭化水素の無駄づか
いが行なわれやすく、浄化効率ηNOXの低下や燃費の悪
化を招き、更には、反応に寄与しない炭化水素が排出Ｈ
Ｃ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、ＮＯｘ触媒の
浄化効率ηNOXを添加量の割に効率良く引き上げられる
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設けられる還元用炭化
水素添加手段とを有し、上記還元用炭化水素添加手段は
３重結合を有する不飽和炭化水素を主成分とした還元用
炭化水素を上記排気路に添加す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設けられる還元用炭化
水素添加手段とを有し、上記還元用炭化水素添加手段は
３重結合を有する不飽和炭化水素を主成分とした還元用
炭化水素を上記排気路に添加することを特徴とする。
【０００９】
【作用】３重結合を有する不飽和炭化水素を主成分とし
た還元用炭化水素が窒素酸化物還元触媒に添加されるの
で、還元触媒特性の優れた不飽和炭化水素がＮＯｘ触媒
の浄化効率を向上させることと成る。
た還元用炭化水素が窒素酸化物還元触媒に添加されるの
で、還元触媒特性の優れた不飽和炭化水素がＮＯｘ触媒
の浄化効率を向上させることと成る。
【００１０】
【実施例】図１の排気ガス浄化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、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Ｃ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、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Ｃ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Ｃはそのケーシング１０１
内にモノリ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、Ｎ
Ｏｘ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。
内にモノリ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、Ｎ
Ｏｘ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
はガス化した炭化水素を主成分とした還元用炭化水素を
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ＨＣパイプ１８
を介して順次連結される開閉弁２１、レギュレータ２０
及び還元用炭化水素として下記する不飽和炭化水素Ｃ３
Ｈ４（アリレン）を充填したＨＣタンク１９とで構成さ
れている。 ここで、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２６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ＥＣＵ
１６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。
はガス化した炭化水素を主成分とした還元用炭化水素を
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ＨＣパイプ１８
を介して順次連結される開閉弁２１、レギュレータ２０
及び還元用炭化水素として下記する不飽和炭化水素Ｃ３
Ｈ４（アリレン）を充填したＨＣタンク１９とで構成さ
れている。 ここで、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２６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ＥＣＵ
１６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。
【００１４】開閉弁２１は後述のＥＣＵ１６からのオン
オフ信号によって切り換えられ、適時に不飽和炭化水素
Ｃ３Ｈ４をＨＣインジェクタ１７に供給する。レギュレ
ータ２０はＨＣタンク１９からのガスである不飽和炭化
水素Ｃ３Ｈ４の圧力を所望値に減圧して開閉弁２１に供
給する。ＨＣタンク１９は不飽和炭化水素Ｃ３Ｈ４を充
填した高圧タンクであり、適時に交換して車載される。
ここで、不飽和炭化水素Ｃ３Ｈ４は３重結合を有する炭
化水素であり、化学合成により生成されたものが使用さ
れる。この不飽和炭化水素Ｃ３Ｈ４は飽和炭化水素に比
べて反応特性が高いことが知られ、特に還元反応特性が
極めて大きいことが後述する（図６，図７参照）ように
本発明者によって明らかにされた。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情報をクラン
ク角センサ３７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。
オフ信号によって切り換えられ、適時に不飽和炭化水素
Ｃ３Ｈ４をＨＣインジェクタ１７に供給する。レギュレ
ータ２０はＨＣタンク１９からのガスである不飽和炭化
水素Ｃ３Ｈ４の圧力を所望値に減圧して開閉弁２１に供
給する。ＨＣタンク１９は不飽和炭化水素Ｃ３Ｈ４を充
填した高圧タンクであり、適時に交換して車載される。
ここで、不飽和炭化水素Ｃ３Ｈ４は３重結合を有する炭
化水素であり、化学合成により生成されたものが使用さ
れる。この不飽和炭化水素Ｃ３Ｈ４は飽和炭化水素に比
べて反応特性が高いことが知られ、特に還元反応特性が
極めて大きいことが後述する（図６，図７参照）ように
本発明者によって明らかにされた。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情報をクラン
ク角センサ３７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。
【００１５】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。このメインルーチンではエン
ジン始動と共に開閉弁２１をオン作動し、その途中でＨ
Ｃ噴射制御ルーチンに達すると、図４の処理に入る。こ
こでステップｓ１、ｓ２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ｓ
３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ｓ２で排気ガス温度Ｔｇが触媒活性化温度Ｔｓｏ
を上回り、触媒が活性化したと見做されると、ステップ
ｓ４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ｓ５では図３のＨＣ噴射量相当デューテ
ィー比算出マップに基づき、不飽和炭化水素Ｃ３Ｈ４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。
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。このメインルーチンではエン
ジン始動と共に開閉弁２１をオン作動し、その途中でＨ
Ｃ噴射制御ルーチンに達すると、図４の処理に入る。こ
こでステップｓ１、ｓ２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ｓ
３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ｓ２で排気ガス温度Ｔｇが触媒活性化温度Ｔｓｏ
を上回り、触媒が活性化したと見做されると、ステップ
ｓ４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ｓ５では図３のＨＣ噴射量相当デューテ
ィー比算出マップに基づき、不飽和炭化水素Ｃ３Ｈ４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。
【００１６】このステップｓ５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に応じた不飽和炭化水素Ｃ３Ｈ４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、所定クラン
ク角毎の噴射時期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ＤＵ
ｓを取り込む。更にステップｍ２では同デューティー比
ＤＵｓでＨＣインジェクタ１７を駆動し、排気路Ｒ下流
に全筒相当量の不飽和炭化水素Ｃ３Ｈ４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に応じた不飽和炭化水素Ｃ３Ｈ４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、所定クラン
ク角毎の噴射時期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ＤＵ
ｓを取り込む。更にステップｍ２では同デューティー比
ＤＵｓでＨＣインジェクタ１７を駆動し、排気路Ｒ下流
に全筒相当量の不飽和炭化水素Ｃ３Ｈ４を添加し、メイ
ンルーチンにリターンする。
【００１７】このように、この装置ではエンジン１のＮ
Ｏｘ触媒９が活性化温度Ｔｓｏ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
きいほど多量の不飽和炭化水素Ｃ３Ｈ４（アリレン）ガ
スを還元剤として排気路ＲよりＮＯｘ触媒９に添加す
る。このためＮＯｘ触媒９はＮＯｘを還元反応によって
処理し、Ｎ2とＯ2に確実に分解でき、同時にＨＣをＨ2
Ｏ，ＣＯ2に分解できる。しかも、ここでは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Ｈ2Ｏ，ＣＯ2に分解するので、ＨＣをそのまま大
気放出することを確実に防止できる。
Ｏｘ触媒９が活性化温度Ｔｓｏ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
きいほど多量の不飽和炭化水素Ｃ３Ｈ４（アリレン）ガ
スを還元剤として排気路ＲよりＮＯｘ触媒９に添加す
る。このためＮＯｘ触媒９はＮＯｘを還元反応によって
処理し、Ｎ2とＯ2に確実に分解でき、同時にＨＣをＨ2
Ｏ，ＣＯ2に分解できる。しかも、ここでは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Ｈ2Ｏ，ＣＯ2に分解するので、ＨＣをそのまま大
気放出することを確実に防止できる。
【００１８】ここで、図６には図１の装置を用いた際の
ＮＯｘ触媒９のＮＯｘの排気ガス温度に応じた浄化効率
ηNOX（ＨＣ／ＮＯ（メタン概算比）が３（ＴＨＣ））
を示し、同じく図７にはＮＯｘ触媒９のＮＯｘのＨＣ／
ＮＯ（メタン概算比）に応じた浄化効率ηNOX（排気ガ
ス温度４００℃）を示した。なお、これらのデータはＳ
Ｖ値が７０．０００（１／ｈ）で、ＮＯが５００ＰＰＭ
で採取されている。このうちＳＶ値はエンジン回転数Ｎ
ｅとエンジン負荷ＶL及び触媒容量αｆ（リットル）に
より変化し、低回転、低負荷のアイドル時のＳＶ値よ
り、高回転高負荷でのＳＶ値が順次増加する特性を示
す。ここでは更に、図６中に同一条件で得られた３重結
合を有する不飽和炭化水素Ｃ４Ｈ６や、２重結合を有す
る不飽和炭化水素（Ｃ２Ｈ４，Ｃ３Ｈ６，Ｃ４Ｈ８，Ｃ
５Ｈ１０）や飽和炭化水素（パラフィン系炭化水素であ
るＣＨ４，Ｃ３Ｈ８）の排気ガス温度に応じた各浄化効
率ηNO Xをも併記し、図７には３重結合を有する不飽和
炭化水素と２重結合を有する不飽和炭化水素のＨＣ／Ｎ
Ｏ（メタン概算比）に応じた各浄化効率ηNOXを併記し
た。
ＮＯｘ触媒９のＮＯｘの排気ガス温度に応じた浄化効率
ηNOX（ＨＣ／ＮＯ（メタン概算比）が３（ＴＨＣ））
を示し、同じく図７にはＮＯｘ触媒９のＮＯｘのＨＣ／
ＮＯ（メタン概算比）に応じた浄化効率ηNOX（排気ガ
ス温度４００℃）を示した。なお、これらのデータはＳ
Ｖ値が７０．０００（１／ｈ）で、ＮＯが５００ＰＰＭ
で採取されている。このうちＳＶ値はエンジン回転数Ｎ
ｅとエンジン負荷ＶL及び触媒容量αｆ（リットル）に
より変化し、低回転、低負荷のアイドル時のＳＶ値よ
り、高回転高負荷でのＳＶ値が順次増加する特性を示
す。ここでは更に、図６中に同一条件で得られた３重結
合を有する不飽和炭化水素Ｃ４Ｈ６や、２重結合を有す
る不飽和炭化水素（Ｃ２Ｈ４，Ｃ３Ｈ６，Ｃ４Ｈ８，Ｃ
５Ｈ１０）や飽和炭化水素（パラフィン系炭化水素であ
るＣＨ４，Ｃ３Ｈ８）の排気ガス温度に応じた各浄化効
率ηNO Xをも併記し、図７には３重結合を有する不飽和
炭化水素と２重結合を有する不飽和炭化水素のＨＣ／Ｎ
Ｏ（メタン概算比）に応じた各浄化効率ηNOXを併記し
た。
【００１９】これら図６、図７の各特性データより明ら
かなように、還元剤として飽和炭化水素や２重結合を有
する不飽和炭化水素を用いた場合に対して、３重結合を
有した不飽和炭化水素を用いた際のＮＯｘ触媒９の浄化
効率ηNOXが、排気ガス温度の主要域においても、ＨＣ
／ＮＯ（メタン概算比）の主要域においても高レベルを
示すことが明らかと成っている。上述の処において、還
元用炭化水素添加手段Ｍはガス状の不飽和炭化水素Ｃ３
Ｈ４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軽油その他
の液体、固形燃料に基づき改質触媒、ヒータ等を用いて
改質してガス化した３重結合を有する不飽和炭化水素
（Ｃ３Ｈ４，Ｃ４Ｈ６）を主成分とした還元用炭化水素
を生成し、排気路Ｒに添加するように構成しても良い。
なお、この場合の還元用炭化水素添加手段Ｍ１が軽油を
用いる場合、図８に示すように、ＨＣインジェクタ１７
に逆流防止弁３２を付設した改質燃料タンク３３を接続
し、同タンクに気液分離器３５、軽油改質手段３４、軽
油の燃料タンク２２を順次連結して構成される。
かなように、還元剤として飽和炭化水素や２重結合を有
する不飽和炭化水素を用いた場合に対して、３重結合を
有した不飽和炭化水素を用いた際のＮＯｘ触媒９の浄化
効率ηNOXが、排気ガス温度の主要域においても、ＨＣ
／ＮＯ（メタン概算比）の主要域においても高レベルを
示すことが明らかと成っている。上述の処において、還
元用炭化水素添加手段Ｍはガス状の不飽和炭化水素Ｃ３
Ｈ４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軽油その他
の液体、固形燃料に基づき改質触媒、ヒータ等を用いて
改質してガス化した３重結合を有する不飽和炭化水素
（Ｃ３Ｈ４，Ｃ４Ｈ６）を主成分とした還元用炭化水素
を生成し、排気路Ｒに添加するように構成しても良い。
なお、この場合の還元用炭化水素添加手段Ｍ１が軽油を
用いる場合、図８に示すように、ＨＣインジェクタ１７
に逆流防止弁３２を付設した改質燃料タンク３３を接続
し、同タンクに気液分離器３５、軽油改質手段３４、軽
油の燃料タンク２２を順次連結して構成される。
【００２０】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
されている。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を、不飽和炭化水素を主成分と
する改質燃料、すなわち還元用炭化水素ＨＣに変化させ
る。ここで軽油改質手段３４からの生成物は気液分離器
３５で比較的低分子の不飽和炭化水素成分とその他のＨ
Ｃ（炭化水素）成分に分離され、不飽和炭化水素ＨＣ
（炭化水素）成分が改質燃料タンク３３に、その他の液
状のＨＣ（炭化水素）成分が燃料タンク２２にそれぞれ
戻される様に構成される。この場合もエンジン負荷及び
エンジン回転数が大きいほど多量の不飽和炭化水素を排
気路Ｒを介してＮＯｘ触媒９に添加し、エンジンの広範
囲の運転域でＮＯｘ触媒の浄化効率ηNOXを十分に高め
られる。
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
されている。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を、不飽和炭化水素を主成分と
する改質燃料、すなわち還元用炭化水素ＨＣに変化させ
る。ここで軽油改質手段３４からの生成物は気液分離器
３５で比較的低分子の不飽和炭化水素成分とその他のＨ
Ｃ（炭化水素）成分に分離され、不飽和炭化水素ＨＣ
（炭化水素）成分が改質燃料タンク３３に、その他の液
状のＨＣ（炭化水素）成分が燃料タンク２２にそれぞれ
戻される様に構成される。この場合もエンジン負荷及び
エンジン回転数が大きいほど多量の不飽和炭化水素を排
気路Ｒを介してＮＯｘ触媒９に添加し、エンジンの広範
囲の運転域でＮＯｘ触媒の浄化効率ηNOXを十分に高め
られる。
【００２１】
【発明の効果】以上のように、本発明の排気ガス浄化装
置は、ＮＯｘ触媒の上流側に３重結合を有する不飽和炭
化水素を主成分とする還元用炭化水素ＨＣを添加するの
で、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化効率を高効率で向上させる
ことができる。特に、還元用炭化水素ＨＣの添加量の割
に、高効率でＮＯｘを浄化処理でき、無駄なＨＣ（炭化
水素）の添加を防止し、燃費の低下を押さえ、更には、
排出ＨＣを低減でき、ＣＯの生成を押さえることもでき
る。
置は、ＮＯｘ触媒の上流側に３重結合を有する不飽和炭
化水素を主成分とする還元用炭化水素ＨＣを添加するの
で、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化効率を高効率で向上させる
ことができる。特に、還元用炭化水素ＨＣの添加量の割
に、高効率でＮＯｘを浄化処理でき、無駄なＨＣ（炭化
水素）の添加を防止し、燃費の低下を押さえ、更には、
排出ＨＣを低減でき、ＣＯの生成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の装置で得られた不飽和炭化水素Ｃ３Ｈ４
その他炭化水素の各添加時の排気ガス温度に応じた各浄
化効率ηNOXの特性線図である。
その他炭化水素の各添加時の排気ガス温度に応じた各浄
化効率ηNOXの特性線図である。
【図７】図１の装置で得られた不飽和炭化水素Ｃ３Ｈ４
その他炭化水素の各添加時のＨＣ／ＮＯ（メタン概算
比）に応じた各浄化効率ηNOXの特性線図である。
その他炭化水素の各添加時のＨＣ／ＮＯ（メタン概算
比）に応じた各浄化効率ηNOXの特性線図である。
【図８】本発明の他の実施例で用いる還元用炭化水素添
加手段の概略構成線図である。
加手段の概略構成線図である。
【図９】排気ガス浄化装置で用いるＮＯｘ触媒の浄化効
率特性線図である。
率特性線図である。
【図１０】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。
活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 １０ 酸化触媒 １２ 燃料噴射弁 １６ ＥＣＵ １７ ＨＣインジェクタ １９ ＨＣタンク Ｃ 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設けられる還元用炭化水素
添加手段とを有し、上記還元用炭化水素添加手段は３重
結合を有する不飽和炭化水素を主成分とした還元用炭化
水素を上記排気路に添加す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 |
|---|---|---|---|
| JP29026992A JPH06137137A (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29026992A JPH06137137A (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 排気ガス浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06137137A true JPH06137137A (ja) | 1994-05-17 |
Family
ID=17753954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29026992A Withdrawn JPH06137137A (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 排気ガス浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06137137A (ja) |
Cited By (1)
| 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 |
-
1992
- 1992-10-28 JP JP29026992A patent/JPH06137137A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| 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 |
| 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 |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000104 |