JPH0797919A - 排出ガス浄化装置 - Google Patents
排出ガス浄化装置Info
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- JPH0797919A JPH0797919A JP24255493A JP24255493A JPH0797919A JP H0797919 A JPH0797919 A JP H0797919A JP 24255493 A JP24255493 A JP 24255493A JP 24255493 A JP24255493 A JP 24255493A JP H0797919 A JPH0797919 A JP H0797919A
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
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- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＮＯｘ還元触媒の浄化効率を向上することが
できると共に、部品点数の増加を招くことなく排出ガス
浄化装置の簡素化を図ることができる排出ガス浄化装置
を提供する。 【構成】 ディーゼルエンジン９の排気路ＥＲ上に設け
られた、ＮＯｘを分解するＮＯｘ還元触媒１９と、ディ
ーゼルエンジン９の燃焼室１３内に燃料を噴射するため
の、ユニットインジェクタ２３、蓄圧室２５及びサプラ
イポンプ２８を具備して成る蓄圧式燃料噴射手段と、デ
ィーゼルエンジン９の排気行程の下死点近傍において、
上記燃料を、ＮＯｘ還元触媒１９の還元剤として上記蓄
圧式燃料噴射手段から噴射させる制御手段としてのイン
ジェクタＥＣＵ３０とを有する。
できると共に、部品点数の増加を招くことなく排出ガス
浄化装置の簡素化を図ることができる排出ガス浄化装置
を提供する。 【構成】 ディーゼルエンジン９の排気路ＥＲ上に設け
られた、ＮＯｘを分解するＮＯｘ還元触媒１９と、ディ
ーゼルエンジン９の燃焼室１３内に燃料を噴射するため
の、ユニットインジェクタ２３、蓄圧室２５及びサプラ
イポンプ２８を具備して成る蓄圧式燃料噴射手段と、デ
ィーゼルエンジン９の排気行程の下死点近傍において、
上記燃料を、ＮＯｘ還元触媒１９の還元剤として上記蓄
圧式燃料噴射手段から噴射させる制御手段としてのイン
ジェクタＥＣＵ３０とを有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、車両のディー
ゼルエンジンから排出される排出ガスからＮＯｘ（窒素
酸化物）を効率良く排除できる排出ガス浄化装置、特に
ここではＮＯｘ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出ガス浄化装置に関する。
ゼルエンジンから排出される排出ガスからＮＯｘ（窒素
酸化物）を効率良く排除できる排出ガス浄化装置、特に
ここではＮＯｘ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出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出ガス中にはＣＯ2，Ｈ2Ｏ，Ｎ2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、ＨＣ、ＮＯｘ
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
ていて、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。すなわち、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
なる。そのため、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ＮＯｘ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、そ
のＮＯｘ還元触媒を用いた各種の提案がなされている。
ところで、ディーゼルエンジンの排気系にＮＯｘを還元
処理できるＮＯｘ還元触媒が装着された場合、そのＮＯ
ｘ触媒は図４に示すような活性化温度Ｔｓｏを上回ると
ＮＯｘ，ＨＣ，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１５．８（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：１
５００ｐｐｍ（相当量の軽油０．０１９ｍｍ／ｍｉｎ添
加）で行なわれた。
により排出される排出ガス中にはＣＯ2，Ｈ2Ｏ，Ｎ2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、ＨＣ、ＮＯｘ
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
ていて、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。すなわち、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
なる。そのため、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ＮＯｘ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、そ
のＮＯｘ還元触媒を用いた各種の提案がなされている。
ところで、ディーゼルエンジンの排気系にＮＯｘを還元
処理できるＮＯｘ還元触媒が装着された場合、そのＮＯ
ｘ触媒は図４に示すような活性化温度Ｔｓｏを上回ると
ＮＯｘ，ＨＣ，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１５．８（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：１
５００ｐｐｍ（相当量の軽油０．０１９ｍｍ／ｍｉｎ添
加）で行なわれた。
【０００３】このうちＮＯｘは排出ガス中の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、例えば図４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
は排出ガスの温度が取られ、ここでの一例としてのＮＯ
ｘ触媒の触媒活性域はＨＣ／ＮＯｘモル比が１以上ある
場合となっている。
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、例えば図４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
は排出ガスの温度が取られ、ここでの一例としてのＮＯ
ｘ触媒の触媒活性域はＨＣ／ＮＯｘモル比が１以上ある
場合となっている。
【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（以下「還元用ＨＣ」という）を添加することが有効
であると推測される。
めるべく、排気系のＮＯｘ触媒の上流側に還元用炭化水
素（以下「還元用ＨＣ」という）を添加することが有効
であると推測される。
【０００５】そこで、例えば、特開平３−２５３７１３
号公報に開示されているように、シリンダからの排気の
直前又は直後の温度の高い時期に灯油や軽油等の少量の
燃料をシリンダ内或いは排気管内に噴射し、その比較的
高い温度条件の下でその燃料を低級不飽和炭化水素（以
下「還元用ＨＣ」という）に分解し、この分解により生
成された還元用ＨＣガスを、銅〔Ｃｕ（II）〕イオン交
換型高シリカゼオライト或いはメタロシリカ系触媒を用
いた触媒層に供給することによって、排出ガス中のＮＯ
ｘと適当な温度で接触させて高効率でＮＯｘを還元し、
排出ガス中に酸素が存在していてもＮ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ
に分解し、排出ガスを無害化する技術が提案されてい
る。
号公報に開示されているように、シリンダからの排気の
直前又は直後の温度の高い時期に灯油や軽油等の少量の
燃料をシリンダ内或いは排気管内に噴射し、その比較的
高い温度条件の下でその燃料を低級不飽和炭化水素（以
下「還元用ＨＣ」という）に分解し、この分解により生
成された還元用ＨＣガスを、銅〔Ｃｕ（II）〕イオン交
換型高シリカゼオライト或いはメタロシリカ系触媒を用
いた触媒層に供給することによって、排出ガス中のＮＯ
ｘと適当な温度で接触させて高効率でＮＯｘを還元し、
排出ガス中に酸素が存在していてもＮ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ
に分解し、排出ガスを無害化する技術が提案されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記技
術においては、主噴射により燃焼をさせるための高圧燃
料噴射ポンプ及び燃料噴射弁とは別に、還元用ＨＣを供
給するための燃料供給管、少量燃料噴射ポンプ及び少量
燃料供給弁等の装置を付加することが必要となるため、
部品点数が多くなると共に装置が複雑となる問題点があ
る。
術においては、主噴射により燃焼をさせるための高圧燃
料噴射ポンプ及び燃料噴射弁とは別に、還元用ＨＣを供
給するための燃料供給管、少量燃料噴射ポンプ及び少量
燃料供給弁等の装置を付加することが必要となるため、
部品点数が多くなると共に装置が複雑となる問題点があ
る。
【０００７】したがって、本発明はかかる問題点を解決
するために、ＮＯｘ還元触媒の浄化効率を向上すること
ができると共に、部品点数の増加を招くことなく排出ガ
ス浄化装置の簡素化を図ることができる排出ガス浄化装
置を提供することを目的とする。
するために、ＮＯｘ還元触媒の浄化効率を向上すること
ができると共に、部品点数の増加を招くことなく排出ガ
ス浄化装置の簡素化を図ることができる排出ガス浄化装
置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した目的
を達成するために、ディーゼルエンジンの排気路上に設
けられた、ＮＯｘを分解するＮＯｘ還元触媒と、上記デ
ィーゼルエンジンの燃焼室内に燃料を噴射する蓄圧式燃
料噴射手段と、上記ディーゼルエンジンの排気行程の下
死点近傍において、上記燃料を、上記ＮＯｘ還元触媒の
還元剤として上記蓄圧式燃料噴射手段から噴射させる制
御手段とを有する構成としている。
を達成するために、ディーゼルエンジンの排気路上に設
けられた、ＮＯｘを分解するＮＯｘ還元触媒と、上記デ
ィーゼルエンジンの燃焼室内に燃料を噴射する蓄圧式燃
料噴射手段と、上記ディーゼルエンジンの排気行程の下
死点近傍において、上記燃料を、上記ＮＯｘ還元触媒の
還元剤として上記蓄圧式燃料噴射手段から噴射させる制
御手段とを有する構成としている。
【０００９】
【作用】本発明によれば、上記構成により、ディーゼル
エンジンの排気行程の下死点近傍において、制御手段に
より、燃料が、ＮＯｘ還元触媒の還元剤として蓄圧式燃
料噴射手段から燃焼室内に噴射されるので、その噴射さ
れた燃料は、自発火して燃焼するまでには達しないまま
高温状態に保持され、排出ガス中に混合・拡散されつつ
分子数の低い還元用ＨＣに適度に分解されてＮＯｘ還元
触媒に供給される。これによって供給された還元用ＨＣ
は、排出ガス中のＮＯｘと適当な温度で接触されつつＮ
Ｏｘ還元触媒を介して反応し、排出ガス中のＮＯｘが高
効率で還元されてＮ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2に分解される。
エンジンの排気行程の下死点近傍において、制御手段に
より、燃料が、ＮＯｘ還元触媒の還元剤として蓄圧式燃
料噴射手段から燃焼室内に噴射されるので、その噴射さ
れた燃料は、自発火して燃焼するまでには達しないまま
高温状態に保持され、排出ガス中に混合・拡散されつつ
分子数の低い還元用ＨＣに適度に分解されてＮＯｘ還元
触媒に供給される。これによって供給された還元用ＨＣ
は、排出ガス中のＮＯｘと適当な温度で接触されつつＮ
Ｏｘ還元触媒を介して反応し、排出ガス中のＮＯｘが高
効率で還元されてＮ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2に分解される。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照して説明する。
照して説明する。
【００１１】図１は、排出ガス浄化装置の全体構成を示
していて、この排出ガス浄化装置は、ディーゼルエンジ
ン（以下、単に「エンジン」と記す）９の廻りに装着さ
れている。このエンジン９のシリンダブロック１０内に
は、４つの燃焼室１３（図１には一気筒のみを示した）
が直列に配設されていて、それらの各々にピストン１１
が設けられている。各燃焼室１３は、シリンダヘッド１
２に設けられた吸気弁２１を介して吸気ポート１４から
吸気マニホールド１５に連通し、同吸気マニホールド１
５に図示しない吸気管やエアクリーナが連結されてい
て、吸気路ＩＲが形成されている。他方、各燃焼室１３
は、シリンダヘッド１２に設けられた排気弁２２を介し
て排気ポート１６から排気マニホールド１７に連通し、
同排気マニホールド１７に排気管１８を介してＮＯｘを
分解するＮＯｘ還元触媒１９を収容した触媒コンバータ
２０や図示しないマフラー等が順次連結されていて、排
気路ＥＲが形成されている。
していて、この排出ガス浄化装置は、ディーゼルエンジ
ン（以下、単に「エンジン」と記す）９の廻りに装着さ
れている。このエンジン９のシリンダブロック１０内に
は、４つの燃焼室１３（図１には一気筒のみを示した）
が直列に配設されていて、それらの各々にピストン１１
が設けられている。各燃焼室１３は、シリンダヘッド１
２に設けられた吸気弁２１を介して吸気ポート１４から
吸気マニホールド１５に連通し、同吸気マニホールド１
５に図示しない吸気管やエアクリーナが連結されてい
て、吸気路ＩＲが形成されている。他方、各燃焼室１３
は、シリンダヘッド１２に設けられた排気弁２２を介し
て排気ポート１６から排気マニホールド１７に連通し、
同排気マニホールド１７に排気管１８を介してＮＯｘを
分解するＮＯｘ還元触媒１９を収容した触媒コンバータ
２０や図示しないマフラー等が順次連結されていて、排
気路ＥＲが形成されている。
【００１２】各気筒毎のクランク５０軸には、クランク
角情報及びエンジン回転数情報を検出するためのクラン
ク角センサ６０が配設されていて、これらのクランク角
センサ６０から後述するインジェクタＥＣＵ３０に各気
筒毎のクランク角情報(噴射時期情報)及びエンジン回転
数情報（噴射期間情報）が出力される。
角情報及びエンジン回転数情報を検出するためのクラン
ク角センサ６０が配設されていて、これらのクランク角
センサ６０から後述するインジェクタＥＣＵ３０に各気
筒毎のクランク角情報(噴射時期情報)及びエンジン回転
数情報（噴射期間情報）が出力される。
【００１３】触媒コンバータ２０には、そのケーシング
２０Ａ内に触媒担持体としてモノリス型でゼオライト系
のＮＯｘ還元触媒１９が直列状に一対備えられている。
同図中の符号４０は、ケーシング２０Ａに支持された、
排出ガス温度情報を後述のインジェクタＥＣＵ３０に出
力する排温センサを示す。ここで、ゼオライト系のＮＯ
ｘ還元触媒１９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、還元用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ＮＯｘ浄化効率を向上させ、ＮＯ
ｘを効果的にＨＣと反応させてＮ2とＨ2ＯとＣＯ2とに
分解する周知の能力を有する。
２０Ａ内に触媒担持体としてモノリス型でゼオライト系
のＮＯｘ還元触媒１９が直列状に一対備えられている。
同図中の符号４０は、ケーシング２０Ａに支持された、
排出ガス温度情報を後述のインジェクタＥＣＵ３０に出
力する排温センサを示す。ここで、ゼオライト系のＮＯ
ｘ還元触媒１９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、還元用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ＮＯｘ浄化効率を向上させ、ＮＯ
ｘを効果的にＨＣと反応させてＮ2とＨ2ＯとＣＯ2とに
分解する周知の能力を有する。
【００１４】各燃焼室１３のシリンダヘッド１２には、
共に後述する、所定部位に配置された燃料タンク２６か
らサプライポンプ２８及び蓄圧室２５を介して供給され
る高圧の燃料（軽油）を燃焼室１３内に噴射するための
蓄圧式電子制御ユニットインジェクタ（以下、単に「ユ
ニットインジェクタ」という）２３がそれぞれ備えられ
ている。燃料タンク２６の燃料供給路の下流側には、燃
料パイプ２７を介して燃料（軽油）供給を受け、所定圧
力に高圧化するサプライポンプ２８が連結されている。
また、サプライポンプ２８の燃料供給路の下流側には、
高圧燃料パイプ２９を介してサプライポンプ２８で所定
圧力に高圧化された燃料（軽油）の供給を受けると共
に、その高圧化された燃料（軽油）を一時保持するため
の４つの蓄圧室２５がそれぞれ連結されている。各ユニ
ットインジェクタ２３は、各インジェクタパイプ２４を
介して各蓄圧室２５にそれぞれ連結されている。
共に後述する、所定部位に配置された燃料タンク２６か
らサプライポンプ２８及び蓄圧室２５を介して供給され
る高圧の燃料（軽油）を燃焼室１３内に噴射するための
蓄圧式電子制御ユニットインジェクタ（以下、単に「ユ
ニットインジェクタ」という）２３がそれぞれ備えられ
ている。燃料タンク２６の燃料供給路の下流側には、燃
料パイプ２７を介して燃料（軽油）供給を受け、所定圧
力に高圧化するサプライポンプ２８が連結されている。
また、サプライポンプ２８の燃料供給路の下流側には、
高圧燃料パイプ２９を介してサプライポンプ２８で所定
圧力に高圧化された燃料（軽油）の供給を受けると共
に、その高圧化された燃料（軽油）を一時保持するため
の４つの蓄圧室２５がそれぞれ連結されている。各ユニ
ットインジェクタ２３は、各インジェクタパイプ２４を
介して各蓄圧室２５にそれぞれ連結されている。
【００１５】上記のとおり、燃焼室１３内に燃料（軽
油）を噴射する蓄圧式燃料噴射手段は、ユニットインジ
ェクタ２３、蓄圧室２５及びサプライポンプ２８から主
に構成される。
油）を噴射する蓄圧式燃料噴射手段は、ユニットインジ
ェクタ２３、蓄圧室２５及びサプライポンプ２８から主
に構成される。
【００１６】ユニットインジェクタ２３は、後述するイ
ンジェクタＥＣＵ３０からの指令信号に基づき電子制御
されて作動する電磁弁（図示せず）を備えた流体噴射装
置であり、例えば、共に図示を省略した、シリンダヘッ
ド１２に支持される本体と、この本体内の先端に形成さ
れる噴射孔と、この噴射孔を開閉させる電磁弁体と、こ
の電磁弁体を閉弁付勢するばねと、このばねの弾性力に
抗して上記電磁弁体を開弁方向に駆動するソレノイド
と、上記噴射孔にインジェクタパイプ２４からの燃料
（軽油）を導く蓄圧ガイド部とから主に構成されてい
る。また、ユニットインジェクタ２３は、数百ｋｇｆ／
ｃｍ2の高圧に耐えられる耐圧構造をなしている。
ンジェクタＥＣＵ３０からの指令信号に基づき電子制御
されて作動する電磁弁（図示せず）を備えた流体噴射装
置であり、例えば、共に図示を省略した、シリンダヘッ
ド１２に支持される本体と、この本体内の先端に形成さ
れる噴射孔と、この噴射孔を開閉させる電磁弁体と、こ
の電磁弁体を閉弁付勢するばねと、このばねの弾性力に
抗して上記電磁弁体を開弁方向に駆動するソレノイド
と、上記噴射孔にインジェクタパイプ２４からの燃料
（軽油）を導く蓄圧ガイド部とから主に構成されてい
る。また、ユニットインジェクタ２３は、数百ｋｇｆ／
ｃｍ2の高圧に耐えられる耐圧構造をなしている。
【００１７】ユニットインジェクタ２３は、ソレノイド
（図示せず）が後述するインジェクタＥＣＵ３０に接続
されていて、後述するインジェクタＥＣＵ３０からの指
令信号に基づき駆動される。すなわち、図２（ａ）〜
（ｄ）に示すように、ソレノイド（図示せず）が膨張行
程の主燃焼用として所定量の高圧燃料（軽油）を所定噴
射圧力で各気筒に対応する圧縮行程の上死点（以下、単
に「ＴＤＣ」という）直前において噴射するためにオン
駆動する指令信号ｍ及びこれをオフする指令信号、並び
にＮＯｘ還元触媒１９の還元剤として所定量の高圧燃料
（軽油）を所定噴射圧力で各気筒に対応する排気行程の
下死点（以下、単に「ＢＤＣ」という）近傍θにおいて
オン駆動する指令信号ａ及びこれをオフする指令信号に
応じて、各気筒の電磁弁体（図示せず）が駆動されるこ
とによって噴射孔（図示せず）が開閉されるようになっ
ている。なお、図２（ａ）〜（ｄ）において、横軸には
クランク回転角が共通して取られていて、縦軸には順に
排気弁２２のリフトを示すリフトＥＬ及び吸気弁２１の
リフトを示すリフトＩＬの各弁リフト、シリンダ内圧、
電磁弁体リフト並びにソレノイド駆動信号がそれぞれ取
られている。
（図示せず）が後述するインジェクタＥＣＵ３０に接続
されていて、後述するインジェクタＥＣＵ３０からの指
令信号に基づき駆動される。すなわち、図２（ａ）〜
（ｄ）に示すように、ソレノイド（図示せず）が膨張行
程の主燃焼用として所定量の高圧燃料（軽油）を所定噴
射圧力で各気筒に対応する圧縮行程の上死点（以下、単
に「ＴＤＣ」という）直前において噴射するためにオン
駆動する指令信号ｍ及びこれをオフする指令信号、並び
にＮＯｘ還元触媒１９の還元剤として所定量の高圧燃料
（軽油）を所定噴射圧力で各気筒に対応する排気行程の
下死点（以下、単に「ＢＤＣ」という）近傍θにおいて
オン駆動する指令信号ａ及びこれをオフする指令信号に
応じて、各気筒の電磁弁体（図示せず）が駆動されるこ
とによって噴射孔（図示せず）が開閉されるようになっ
ている。なお、図２（ａ）〜（ｄ）において、横軸には
クランク回転角が共通して取られていて、縦軸には順に
排気弁２２のリフトを示すリフトＥＬ及び吸気弁２１の
リフトを示すリフトＩＬの各弁リフト、シリンダ内圧、
電磁弁体リフト並びにソレノイド駆動信号がそれぞれ取
られている。
【００１８】蓄圧室２５は、シリンダブロック１２の側
壁に並設されており、後述するインジェクタＥＣＵ３０
に回路を介して接続されている。蓄圧室２５には、保持
している高圧化された燃料（軽油）の圧力を検出するた
めの図示しない圧力センサが配設されており、その図示
しない圧力センサにより検出された圧力情報が後述する
インジェクタＥＣＵ３０に出力される。蓄圧室２５は、
サプライポンプ２８から供給される数百ｋｇｆ／ｃｍ2
に高圧化された燃料（軽油）の圧力に耐えられる耐圧構
造をなしている。
壁に並設されており、後述するインジェクタＥＣＵ３０
に回路を介して接続されている。蓄圧室２５には、保持
している高圧化された燃料（軽油）の圧力を検出するた
めの図示しない圧力センサが配設されており、その図示
しない圧力センサにより検出された圧力情報が後述する
インジェクタＥＣＵ３０に出力される。蓄圧室２５は、
サプライポンプ２８から供給される数百ｋｇｆ／ｃｍ2
に高圧化された燃料（軽油）の圧力に耐えられる耐圧構
造をなしている。
【００１９】サプライポンプ２８は、後述するインジェ
クタＥＣＵ３０に回路を介して接続されていて、後述す
るインジェクタＥＣＵ３０の指令信号に基づいて各蓄圧
室２５に供給する燃料（軽油）を所定圧力に高圧化する
ように駆動される。
クタＥＣＵ３０に回路を介して接続されていて、後述す
るインジェクタＥＣＵ３０の指令信号に基づいて各蓄圧
室２５に供給する燃料（軽油）を所定圧力に高圧化する
ように駆動される。
【００２０】制御手段としてのインジェクタＥＣＵ３０
は、サプライポンプ２８及びユニットインジェクタ２３
に各指令信号を送信し、並びに蓄圧室２５、排温センサ
４０及びクランク角センサ６０から各データ信号（情
報）を受信して、排出ガス浄化装置全体のシステムを制
御している。
は、サプライポンプ２８及びユニットインジェクタ２３
に各指令信号を送信し、並びに蓄圧室２５、排温センサ
４０及びクランク角センサ６０から各データ信号（情
報）を受信して、排出ガス浄化装置全体のシステムを制
御している。
【００２１】インジェクタＥＣＵ３０は、例えば、共に
図示を省略した、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＡＭ（読
み書き可能な記憶装置）、ＲＯＭ（読み出し専用記憶装
置）、カウンタ及びＩ／Ｏ（入出力）インタフェース周
辺装置等を内蔵しているマイクロコンピュータでその要
部が構成されている。
図示を省略した、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＡＭ（読
み書き可能な記憶装置）、ＲＯＭ（読み出し専用記憶装
置）、カウンタ及びＩ／Ｏ（入出力）インタフェース周
辺装置等を内蔵しているマイクロコンピュータでその要
部が構成されている。
【００２２】インジェクタＥＣＵ３０は、エンジン回転
駆動力を得る燃焼のための燃料（軽油）のメイン噴射と
して、クランク角センサ６０から各気筒毎のクランク角
情報である噴射時期情報及びエンジン回転数情報である
噴射期間情報を取り込み、図示しない圧力センサから各
蓄圧室２５の高圧燃料（軽油）の圧力情報を取り込み、
予め実験等により設定されたプログラムに沿って、各蓄
圧室２５に供給する燃料（軽油）に所定の蓄圧室圧力を
与えるためにサプライポンプ２８を駆動させると共に、
膨張行程のＴＤＣ直前における噴射時期ｍｉにおいて、
噴射期間ｍθにわたり、所定の噴射圧力で、所定噴射量
に相当する高圧化された燃料（軽油）をユニットインジ
ェクタ２３から燃焼室１３内に噴射させるように制御す
る機能を有する。
駆動力を得る燃焼のための燃料（軽油）のメイン噴射と
して、クランク角センサ６０から各気筒毎のクランク角
情報である噴射時期情報及びエンジン回転数情報である
噴射期間情報を取り込み、図示しない圧力センサから各
蓄圧室２５の高圧燃料（軽油）の圧力情報を取り込み、
予め実験等により設定されたプログラムに沿って、各蓄
圧室２５に供給する燃料（軽油）に所定の蓄圧室圧力を
与えるためにサプライポンプ２８を駆動させると共に、
膨張行程のＴＤＣ直前における噴射時期ｍｉにおいて、
噴射期間ｍθにわたり、所定の噴射圧力で、所定噴射量
に相当する高圧化された燃料（軽油）をユニットインジ
ェクタ２３から燃焼室１３内に噴射させるように制御す
る機能を有する。
【００２３】インジェクタＥＣＵ３０は、上述した制御
機能に加えて、クランク角センサ６０から各気筒毎のク
ランク角情報である噴射時期情報及びエンジン回転数情
報である噴射期間情報を、図示しない圧力センサから各
蓄圧室２５の高圧燃料（軽油）の圧力情報を、排温セン
サ４０から触媒コンバータ２０部の排出ガス温度情報を
それぞれ取り込み、各蓄圧室２５に供給する燃料（軽
油）に所定の蓄圧室圧力を与えるためにサプライポンプ
２８を駆動させると共に、排気行程の下死点近傍θにお
ける噴射時期ａｉにおいて、噴射期間ａθにわたり、所
定の噴射圧力で、少量の所定噴射量に相当する高圧化さ
れた燃料（軽油）をＮＯｘ還元触媒１９の還元剤として
ユニットインジェクタ２３から燃焼室１３内に噴射（以
下、この噴射を「アフター噴射」という）させるように
制御する機能を有する。
機能に加えて、クランク角センサ６０から各気筒毎のク
ランク角情報である噴射時期情報及びエンジン回転数情
報である噴射期間情報を、図示しない圧力センサから各
蓄圧室２５の高圧燃料（軽油）の圧力情報を、排温セン
サ４０から触媒コンバータ２０部の排出ガス温度情報を
それぞれ取り込み、各蓄圧室２５に供給する燃料（軽
油）に所定の蓄圧室圧力を与えるためにサプライポンプ
２８を駆動させると共に、排気行程の下死点近傍θにお
ける噴射時期ａｉにおいて、噴射期間ａθにわたり、所
定の噴射圧力で、少量の所定噴射量に相当する高圧化さ
れた燃料（軽油）をＮＯｘ還元触媒１９の還元剤として
ユニットインジェクタ２３から燃焼室１３内に噴射（以
下、この噴射を「アフター噴射」という）させるように
制御する機能を有する。
【００２４】なお、噴射時期ａｉ、噴射期間ａθ、所定
の噴射圧力、少量の所定噴射量は、メイン噴射の燃焼パ
ターン等から予め実験等により設定されたマップとし
て、最もＮＯｘ還元触媒１９の浄化効率ηNOX（後述す
る）の高い、最も経済的な最適値に設定されている。
の噴射圧力、少量の所定噴射量は、メイン噴射の燃焼パ
ターン等から予め実験等により設定されたマップとし
て、最もＮＯｘ還元触媒１９の浄化効率ηNOX（後述す
る）の高い、最も経済的な最適値に設定されている。
【００２５】次に、図１乃至図４を参照してこの排出ガ
ス浄化装置の動作を説明する。
ス浄化装置の動作を説明する。
【００２６】先ず、エンジン９が運転に入ると、インジ
ェクタＥＣＵ３０は、図示しないメインルーチンに沿っ
てエンジン駆動制御に入る。すなわち、排温センサ４０
から排出ガス温度情報がインジェクタＥＣＵ３０に取り
込まれると、同排出ガス温度が予め設定されている触媒
活性化温度Ｔｓｏ（図４に示す）を上回る前は暖機中と
見做して図示しないメインルーチンにリターンする。な
お、メイン噴射による主燃焼は、インジェクタＥＣＵ３
０が、クランク角センサ６０から各気筒毎のクランク角
情報である噴射時期情報及びエンジン回転数情報である
噴射期間情報を取り込み、図示しない圧力センサから各
蓄圧室２５の高圧燃料（軽油）の圧力情報を取り込み、
予め実験等により設定されたプログラムに沿って、サプ
ライポンプ２８を駆動させて各蓄圧室２５内の高圧燃料
（軽油）を所定の蓄圧室圧力に高めると共に、ユニット
インジェクタ２３の図示しないソレノイドに指令信号ｍ
を送出することによって、膨張行程のＴＤＣ直前におけ
る噴射時期ｍｉにおいて、噴射期間ｍθにわたり、所定
の噴射圧力で、所定噴射量に相当する高圧化された燃料
（軽油）がユニットインジェクタ２３から燃焼室１３内
に噴射されることで行なわれる。
ェクタＥＣＵ３０は、図示しないメインルーチンに沿っ
てエンジン駆動制御に入る。すなわち、排温センサ４０
から排出ガス温度情報がインジェクタＥＣＵ３０に取り
込まれると、同排出ガス温度が予め設定されている触媒
活性化温度Ｔｓｏ（図４に示す）を上回る前は暖機中と
見做して図示しないメインルーチンにリターンする。な
お、メイン噴射による主燃焼は、インジェクタＥＣＵ３
０が、クランク角センサ６０から各気筒毎のクランク角
情報である噴射時期情報及びエンジン回転数情報である
噴射期間情報を取り込み、図示しない圧力センサから各
蓄圧室２５の高圧燃料（軽油）の圧力情報を取り込み、
予め実験等により設定されたプログラムに沿って、サプ
ライポンプ２８を駆動させて各蓄圧室２５内の高圧燃料
（軽油）を所定の蓄圧室圧力に高めると共に、ユニット
インジェクタ２３の図示しないソレノイドに指令信号ｍ
を送出することによって、膨張行程のＴＤＣ直前におけ
る噴射時期ｍｉにおいて、噴射期間ｍθにわたり、所定
の噴射圧力で、所定噴射量に相当する高圧化された燃料
（軽油）がユニットインジェクタ２３から燃焼室１３内
に噴射されることで行なわれる。
【００２７】その後、排出ガス温度が触媒活性化温度Ｔ
ｓｏを上回り、ＮＯｘ還元触媒１９が活性化したとイン
ジェクタＥＣＵ３０で見做されると、インジェクタＥＣ
Ｕ３０が、クランク角センサ６０から各気筒毎のクラン
ク角情報である噴射時期情報及びエンジン回転数情報で
ある噴射期間情報を取り込み、図示しない圧力センサか
ら各蓄圧室２５の高圧燃料（軽油）の圧力情報を取り込
み、予め実験等により設定されたプログラムに沿って、
サプライポンプ２８を駆動させて各蓄圧室２５内の高圧
燃料（軽油）を所定の蓄圧室圧力に高める。この動作と
共に、インジェクタＥＣＵ３０からユニットインジェク
タ２３の図示しないソレノイドに指令信号ａが送出され
ることによって、排気行程の下死点近傍θにおける噴射
時期ａｉにおいて噴射期間ａθにわたり、少量の所定噴
射量に相当する高圧化燃料（軽油）が、ＮＯｘ還元触媒
の還元剤としてユニットインジェクタ２３から燃焼室１
３内にアフター噴射される。この時、燃焼室１３内は、
主燃焼が終了し、その燃焼ガスが充分に存在している低
い圧力状態にあり、しかもかなりの高温（４００〜６０
０℃）になっているため、そのアフター噴射により燃焼
室１３内に添加された少量の所定噴射量に相当する燃料
（軽油）は、自発火して燃焼するまでには達しないまま
高温状態に保持され、排出ガス（燃焼ガス）中に混合・
拡散されつつ分子数の低い還元用ＨＣに適度に分解され
て触媒コンバータ２０のＮＯｘ還元触媒１９に供給され
る。これによって供給された還元用ＨＣは、排出ガス中
のＮＯｘと適当な温度で接触されつつＮＯｘ還元触媒を
介して反応し、排出ガス中のＮＯｘが高効率で還元され
てＮ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2に分解されることとなる。
ｓｏを上回り、ＮＯｘ還元触媒１９が活性化したとイン
ジェクタＥＣＵ３０で見做されると、インジェクタＥＣ
Ｕ３０が、クランク角センサ６０から各気筒毎のクラン
ク角情報である噴射時期情報及びエンジン回転数情報で
ある噴射期間情報を取り込み、図示しない圧力センサか
ら各蓄圧室２５の高圧燃料（軽油）の圧力情報を取り込
み、予め実験等により設定されたプログラムに沿って、
サプライポンプ２８を駆動させて各蓄圧室２５内の高圧
燃料（軽油）を所定の蓄圧室圧力に高める。この動作と
共に、インジェクタＥＣＵ３０からユニットインジェク
タ２３の図示しないソレノイドに指令信号ａが送出され
ることによって、排気行程の下死点近傍θにおける噴射
時期ａｉにおいて噴射期間ａθにわたり、少量の所定噴
射量に相当する高圧化燃料（軽油）が、ＮＯｘ還元触媒
の還元剤としてユニットインジェクタ２３から燃焼室１
３内にアフター噴射される。この時、燃焼室１３内は、
主燃焼が終了し、その燃焼ガスが充分に存在している低
い圧力状態にあり、しかもかなりの高温（４００〜６０
０℃）になっているため、そのアフター噴射により燃焼
室１３内に添加された少量の所定噴射量に相当する燃料
（軽油）は、自発火して燃焼するまでには達しないまま
高温状態に保持され、排出ガス（燃焼ガス）中に混合・
拡散されつつ分子数の低い還元用ＨＣに適度に分解され
て触媒コンバータ２０のＮＯｘ還元触媒１９に供給され
る。これによって供給された還元用ＨＣは、排出ガス中
のＮＯｘと適当な温度で接触されつつＮＯｘ還元触媒を
介して反応し、排出ガス中のＮＯｘが高効率で還元され
てＮ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2に分解されることとなる。
【００２８】この分解反応の作用は、例えば図３に示す
実験結果のように、分子数の高い軽油添加に比べて分子
数の低いＣ3Ｈ6（プロピレン）添加の方が、そのＮＯｘ
還元触媒の浄化効率ηNOXは高いことが知られている。
すなわち、不飽和炭化水素は、それを構成するカーボン
の結合状態が２重結合あるいは３重結合にあると、飽和
炭化水素と比べて反応特性が高く、特に還元反応特性が
極めて大きいことが確認されている。したがって、この
実施例によれば、上述した状態におけるＮＯｘ還元触媒
１９は高い浄化効率ηNOXを達成できるので、ＮＯｘを
Ｎ2とＨ2ＯとＣＯ2とに確実に分解できる利点がある。
なお、図３において、横軸にはＨＣ／ＮＯｘの濃度比が
取られ、縦軸にはＮＯｘ還元触媒の浄化効率η
NOX（％）が取られている。
実験結果のように、分子数の高い軽油添加に比べて分子
数の低いＣ3Ｈ6（プロピレン）添加の方が、そのＮＯｘ
還元触媒の浄化効率ηNOXは高いことが知られている。
すなわち、不飽和炭化水素は、それを構成するカーボン
の結合状態が２重結合あるいは３重結合にあると、飽和
炭化水素と比べて反応特性が高く、特に還元反応特性が
極めて大きいことが確認されている。したがって、この
実施例によれば、上述した状態におけるＮＯｘ還元触媒
１９は高い浄化効率ηNOXを達成できるので、ＮＯｘを
Ｎ2とＨ2ＯとＣＯ2とに確実に分解できる利点がある。
なお、図３において、横軸にはＨＣ／ＮＯｘの濃度比が
取られ、縦軸にはＮＯｘ還元触媒の浄化効率η
NOX（％）が取られている。
【００２９】また、この実施例によれば、従来の高圧燃
料噴射ポンプのように、ＮＯｘ還元触媒の還元剤として
燃料（軽油）を噴射させる噴射時期、噴射期間、噴射量
及び噴射圧力をエンジン回転数及びエンジン負荷によら
ず、自由に設定・制御し得る上に、いわゆる排出ガス低
減のための、メイン噴射の直前に噴射を行なうパイロッ
トも容易に実施し制御できる利点がある。
料噴射ポンプのように、ＮＯｘ還元触媒の還元剤として
燃料（軽油）を噴射させる噴射時期、噴射期間、噴射量
及び噴射圧力をエンジン回転数及びエンジン負荷によら
ず、自由に設定・制御し得る上に、いわゆる排出ガス低
減のための、メイン噴射の直前に噴射を行なうパイロッ
トも容易に実施し制御できる利点がある。
【００３０】なお、本発明は、上述した実施例の構成に
限らず、その噴射時期及び噴射期間等は、排気行程の下
死点近傍θ内において、各種ディーゼルエンジンの特性
に応じて、最もＮＯｘ還元触媒の浄化効率ηNOX（後述
する）の高い、最も経済的な最適値に適宜設定されるこ
とはいうまでもない。
限らず、その噴射時期及び噴射期間等は、排気行程の下
死点近傍θ内において、各種ディーゼルエンジンの特性
に応じて、最もＮＯｘ還元触媒の浄化効率ηNOX（後述
する）の高い、最も経済的な最適値に適宜設定されるこ
とはいうまでもない。
【００３１】また、本発明は、上述した実施例の構成に
限らず、上記実施例の構成に加えて、触媒コンバータ２
０の下流側の排気管内に図示しないＮＯｘセンサを設
け、その図示しないＮＯｘセンサからのＮＯｘ濃度情報
を上記実施例のインジェクタＥＣＵ３０に出力させて、
特に排出ガス中のＮＯｘ濃度に応じた量の燃料（軽油）
を噴射させるようにしても良い。
限らず、上記実施例の構成に加えて、触媒コンバータ２
０の下流側の排気管内に図示しないＮＯｘセンサを設
け、その図示しないＮＯｘセンサからのＮＯｘ濃度情報
を上記実施例のインジェクタＥＣＵ３０に出力させて、
特に排出ガス中のＮＯｘ濃度に応じた量の燃料（軽油）
を噴射させるようにしても良い。
【００３２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、デ
ィーゼルエンジンの排気行程の下死点近傍において、制
御手段により、燃料が、ＮＯｘ還元触媒の還元剤として
蓄圧式燃料噴射手段から燃焼室内に噴射されることによ
り、その噴射された燃料は、自発火して燃焼するまでに
は達しないまま高温状態に保持され、排出ガス中に混合
・拡散されつつ分子数の低い還元用ＨＣに適度に分解さ
れてＮＯｘ還元触媒に供給される。これによって供給さ
れた還元用ＨＣは、排出ガス中のＮＯｘと適当な温度で
接触されつつＮＯｘ還元触媒を介して反応し、排出ガス
中のＮＯｘが高効率で還元されてＮ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2に
分解されるので、ＮＯｘ還元触媒の浄化効率を向上する
ことができると共に、部品点数の増加を招くことなく排
出ガス浄化装置の簡素化を図ることができる。
ィーゼルエンジンの排気行程の下死点近傍において、制
御手段により、燃料が、ＮＯｘ還元触媒の還元剤として
蓄圧式燃料噴射手段から燃焼室内に噴射されることによ
り、その噴射された燃料は、自発火して燃焼するまでに
は達しないまま高温状態に保持され、排出ガス中に混合
・拡散されつつ分子数の低い還元用ＨＣに適度に分解さ
れてＮＯｘ還元触媒に供給される。これによって供給さ
れた還元用ＨＣは、排出ガス中のＮＯｘと適当な温度で
接触されつつＮＯｘ還元触媒を介して反応し、排出ガス
中のＮＯｘが高効率で還元されてＮ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2に
分解されるので、ＮＯｘ還元触媒の浄化効率を向上する
ことができると共に、部品点数の増加を招くことなく排
出ガス浄化装置の簡素化を図ることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す排出ガス浄化装置の全
体構成図である。
体構成図である。
【図２】上記実施例の動作状態を横軸にクランク回転角
を取って示した説明図である。
を取って示した説明図である。
【図３】ＨＣ／ＮＯｘの濃度比がＮＯｘ浄化効率に与え
る度合いを軽油添加とプロピレン添加とをパラメータと
して比較した特性線図である。
る度合いを軽油添加とプロピレン添加とをパラメータと
して比較した特性線図である。
【図４】排出ガス浄化装置で用いるＮＯｘ還元触媒の触
媒活性域を説明するための特性線図である。
媒活性域を説明するための特性線図である。
９ エンジン １３ 燃焼室 １８ 排気管 １９ ＮＯｘ還元触媒 ２０ 触媒コンバータ ２３ 蓄圧式燃料噴射手段を構成するユニットイン
ジェクタ ２５ 蓄圧式燃料噴射手段を構成する蓄圧室 ２８ 蓄圧式燃料噴射手段を構成するサプライポン
プ ３０ 制御手段としてのインジェクタＥＣＵ ＥＲ 排気路
ジェクタ ２５ 蓄圧式燃料噴射手段を構成する蓄圧室 ２８ 蓄圧式燃料噴射手段を構成するサプライポン
プ ３０ 制御手段としてのインジェクタＥＣＵ ＥＲ 排気路
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 51/00 Ａ
Claims (1)
- 【請求項１】ディーゼルエンジンの排気路上に設けられ
た、ＮＯｘを分解するＮＯｘ還元触媒と、 上記ディーゼルエンジンの燃焼室内に燃料を噴射する蓄
圧式燃料噴射手段と、 上記ディーゼルエンジンの排気行程の下死点近傍におい
て、上記燃料を、上記ＮＯｘ還元触媒の還元剤として上
記蓄圧式燃料噴射手段から噴射させる制御手段と、 を有することを特徴とする排出ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24255493A JPH0797919A (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 排出ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24255493A JPH0797919A (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 排出ガス浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0797919A true JPH0797919A (ja) | 1995-04-11 |
Family
ID=17090831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24255493A Withdrawn JPH0797919A (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 排出ガス浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0797919A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6014859A (en) * | 1997-08-25 | 2000-01-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Device for purifying exhaust gas of engine |
-
1993
- 1993-09-29 JP JP24255493A patent/JPH0797919A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6014859A (en) * | 1997-08-25 | 2000-01-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Device for purifying exhaust gas of 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: 20001226 |