JPH08226319A - ディーゼルエンジンの排気ガス脱硝装置 - Google Patents
ディーゼルエンジンの排気ガス脱硝装置Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 エンジンの運転条件に関係なくＮＯX の浄化
率をほぼ一定にできるディーゼルエンジンの排気ガス脱
硝装置の提供。 【構成】 排気管路１２にて排気ガス１６中に燃料を還
元剤として添加する還元剤燃料供給装置と、還元剤燃料
が添加される排気管部の排気ガスの温度を検知する第１
の温度センサ４０と、触媒層２６の温度を検知する第２
の温度センサ２８と、排気管路中、還元剤燃料添加部位
１８と触媒層２６との間に設けられた冷却水にて排気ガ
スを冷却する熱交換器１４と、熱交換器の冷却水入口部
に設けられて冷却水量を制御する冷却水量調節弁３４
と、前記の２つの温度センサからの検知温度により冷却
水量調節弁３４の開度量を制御する指令を出力するコン
トローラ３０とからなる。
率をほぼ一定にできるディーゼルエンジンの排気ガス脱
硝装置の提供。 【構成】 排気管路１２にて排気ガス１６中に燃料を還
元剤として添加する還元剤燃料供給装置と、還元剤燃料
が添加される排気管部の排気ガスの温度を検知する第１
の温度センサ４０と、触媒層２６の温度を検知する第２
の温度センサ２８と、排気管路中、還元剤燃料添加部位
１８と触媒層２６との間に設けられた冷却水にて排気ガ
スを冷却する熱交換器１４と、熱交換器の冷却水入口部
に設けられて冷却水量を制御する冷却水量調節弁３４
と、前記の２つの温度センサからの検知温度により冷却
水量調節弁３４の開度量を制御する指令を出力するコン
トローラ３０とからなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンか
ら排出される排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯX ）を除去
する装置に係り、特に排気ガス中に灯油などの燃料を還
元剤として添加し、ＮＯX をＮ2 やＨ2 Ｏに還元して除
去するディーゼルエンジンの排気ガス脱硝装置に関す
る。
ら排出される排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯX ）を除去
する装置に係り、特に排気ガス中に灯油などの燃料を還
元剤として添加し、ＮＯX をＮ2 やＨ2 Ｏに還元して除
去するディーゼルエンジンの排気ガス脱硝装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、ディーゼルエンジンの排気ガス中
からＮＯX を除去する場合、排気ガス温度を３００〜４
００℃にして排気ガス中にＮＯX とほぼ等モルのアンモ
ニアや尿素を加えた後、バナジウム／チタニア触媒やゼ
オライト触媒と接触させ、ＮＯ X をＮ2 とＨ2 Ｏに還元
分解する方法が採られていた。しかし、このアンモニア
または尿素を添加してＮＯX を還元する方法は、アンモ
ニアまたは尿素を別途用意する必要があり、また添加量
が多すぎると環境の二次汚染を引き起こすおそれがあ
る。そこで、このような問題を解決するために、排気ガ
ス中の炭化水素を強制的に富化した後、銅／ゼオライト
触媒を初めとする遷移金属担持メタロシリケート触媒
や、銅／アルミナ触媒を初めとする遷移金属担持アルミ
ナ系複合酸化物触媒と接触させ、排気ガス中のＮＯX を
還元して除去する方法が開発された。
からＮＯX を除去する場合、排気ガス温度を３００〜４
００℃にして排気ガス中にＮＯX とほぼ等モルのアンモ
ニアや尿素を加えた後、バナジウム／チタニア触媒やゼ
オライト触媒と接触させ、ＮＯ X をＮ2 とＨ2 Ｏに還元
分解する方法が採られていた。しかし、このアンモニア
または尿素を添加してＮＯX を還元する方法は、アンモ
ニアまたは尿素を別途用意する必要があり、また添加量
が多すぎると環境の二次汚染を引き起こすおそれがあ
る。そこで、このような問題を解決するために、排気ガ
ス中の炭化水素を強制的に富化した後、銅／ゼオライト
触媒を初めとする遷移金属担持メタロシリケート触媒
や、銅／アルミナ触媒を初めとする遷移金属担持アルミ
ナ系複合酸化物触媒と接触させ、排気ガス中のＮＯX を
還元して除去する方法が開発された。
【０００３】排気ガス中の炭化水素を富化させる方法と
して、エンジンの吸気管中に燃料を添加する方法（特開
平４−３５８７１５号公報）、主燃料噴射時期に対して
タイミングをずらして少量の燃料をエンジン筒内に別途
噴射する方法（特開平３−２５３７１３号公報）、ある
いは燃料や特別な炭化水素を排気管中に直接添加する方
法がある。そして、排気管中に還元剤炭化水素を添加し
てＮＯX を除去する場合、特開平４−３５８７１６号公
報に開示されているように、炭化水素を添加した排気ガ
スをそのまま触媒層に導いて還元する方法と、特開平５
−４４４４５号公報に示されているように、還元剤炭化
水素を添加した排気ガスを冷却して触媒層に導入する方
法とがある。また、図３に示したように、排気ガス中に
燃料を噴射して添加し、燃料を添加した排気ガスを冷却
装置によって冷却したのち、触媒層に導入してＮＯX を
還元する方法が考えられている。
して、エンジンの吸気管中に燃料を添加する方法（特開
平４−３５８７１５号公報）、主燃料噴射時期に対して
タイミングをずらして少量の燃料をエンジン筒内に別途
噴射する方法（特開平３−２５３７１３号公報）、ある
いは燃料や特別な炭化水素を排気管中に直接添加する方
法がある。そして、排気管中に還元剤炭化水素を添加し
てＮＯX を除去する場合、特開平４−３５８７１６号公
報に開示されているように、炭化水素を添加した排気ガ
スをそのまま触媒層に導いて還元する方法と、特開平５
−４４４４５号公報に示されているように、還元剤炭化
水素を添加した排気ガスを冷却して触媒層に導入する方
法とがある。また、図３に示したように、排気ガス中に
燃料を噴射して添加し、燃料を添加した排気ガスを冷却
装置によって冷却したのち、触媒層に導入してＮＯX を
還元する方法が考えられている。
【０００４】すなわち、図３に示した装置は、ディーゼ
ルエンジン１０の排気管１２に冷却器１４が設けてあっ
て、冷却器１４を流れる冷却水１５によってディーゼル
エンジン１０から排出された排気ガス１６を冷却できる
ようにしてある。また、排気管１２の冷却器１４の上流
側には、燃料添加ノズル１８が取り付けてある。このノ
ズル１８は、排気管１２を流れる排気ガス１６中に還元
剤燃料を噴射するためのもので、還元剤燃料輸送管２０
を介して燃料タンク２２に接続した還元剤燃料添加量調
節器２４の吐出した燃料を排気管１２内に噴射する。
ルエンジン１０の排気管１２に冷却器１４が設けてあっ
て、冷却器１４を流れる冷却水１５によってディーゼル
エンジン１０から排出された排気ガス１６を冷却できる
ようにしてある。また、排気管１２の冷却器１４の上流
側には、燃料添加ノズル１８が取り付けてある。このノ
ズル１８は、排気管１２を流れる排気ガス１６中に還元
剤燃料を噴射するためのもので、還元剤燃料輸送管２０
を介して燃料タンク２２に接続した還元剤燃料添加量調
節器２４の吐出した燃料を排気管１２内に噴射する。
【０００５】一方、排気管１２の冷却器１４の下流側に
は、遷移金属担持メタロシリケート触媒などによって構
成した触媒層２６が設けてあり、通過する還元剤燃料の
添加された排気ガス１６中のＮＯX を還元して除去する
ようにしてある。そして、触媒層２６には、温度センサ
２８が設けてあり、この温度センサ２８の検出信号をコ
ントローラ３０に入力し、コントローラ３０によって触
媒層２６の温度を所定の温度となるようにしている。す
なわち、コントローラ３０は、冷却器１４に冷却水１５
を供給する入口管３２に設けた流量調節弁３４に接続し
てあり、温度センサ２８の検出信号に基づいて弁３４の
開度を調節して冷却水１５の流量を制御し、触媒層２６
に流入する排気ガス１６の温度が、触媒層２６の最適作
用温度領域となるようにしている。
は、遷移金属担持メタロシリケート触媒などによって構
成した触媒層２６が設けてあり、通過する還元剤燃料の
添加された排気ガス１６中のＮＯX を還元して除去する
ようにしてある。そして、触媒層２６には、温度センサ
２８が設けてあり、この温度センサ２８の検出信号をコ
ントローラ３０に入力し、コントローラ３０によって触
媒層２６の温度を所定の温度となるようにしている。す
なわち、コントローラ３０は、冷却器１４に冷却水１５
を供給する入口管３２に設けた流量調節弁３４に接続し
てあり、温度センサ２８の検出信号に基づいて弁３４の
開度を調節して冷却水１５の流量を制御し、触媒層２６
に流入する排気ガス１６の温度が、触媒層２６の最適作
用温度領域となるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、還元剤とし
て炭化水素を用いて排気ガス中のＮＯX を還元浄化する
触媒は、還元剤炭化水素の分子量（炭素数）に対するＮ
ＯX 浄化温度特性が図４のようになっており、還元剤炭
化水素の炭素数が小さくなればなるほど、大きな浄化率
が得られる温度領域は高温側に移動する。このため、ほ
ぼ同じぐらいのＮＯX 浄化率を得るためには、図５に示
すように、炭素数が１４の場合には触媒層の温度は低い
Ａ温度、炭素数が９の場合には触媒層の温度は中位のＢ
温度、および、炭素数が５の場合には触媒層の温度は高
温のＣ温度というように触媒層の温度が異なる。このよ
うな特性をもつ触媒によって排気ガス中のＮＯX を効率
的に還元除去するためには、触媒層において作用する還
元剤炭化水素の炭素数を的確に把握するか、あるいは常
に一定の炭素数分布をもった還元剤炭化水素が触媒層に
導入されるように工夫するとともに、その炭素数あるい
は炭素数分布のときに効率的なＮＯX の還元浄化ができ
るような排気ガスの温度（＝触媒層の温度）に制御する
必要がある。
て炭化水素を用いて排気ガス中のＮＯX を還元浄化する
触媒は、還元剤炭化水素の分子量（炭素数）に対するＮ
ＯX 浄化温度特性が図４のようになっており、還元剤炭
化水素の炭素数が小さくなればなるほど、大きな浄化率
が得られる温度領域は高温側に移動する。このため、ほ
ぼ同じぐらいのＮＯX 浄化率を得るためには、図５に示
すように、炭素数が１４の場合には触媒層の温度は低い
Ａ温度、炭素数が９の場合には触媒層の温度は中位のＢ
温度、および、炭素数が５の場合には触媒層の温度は高
温のＣ温度というように触媒層の温度が異なる。このよ
うな特性をもつ触媒によって排気ガス中のＮＯX を効率
的に還元除去するためには、触媒層において作用する還
元剤炭化水素の炭素数を的確に把握するか、あるいは常
に一定の炭素数分布をもった還元剤炭化水素が触媒層に
導入されるように工夫するとともに、その炭素数あるい
は炭素数分布のときに効率的なＮＯX の還元浄化ができ
るような排気ガスの温度（＝触媒層の温度）に制御する
必要がある。
【０００７】ところで、燃料等の高分子炭化水素は、酸
素が共存する高温雰囲気において、図６に示したように
容易に炭素数の小さな低級な炭化水素に分解されてしま
う。しかも、この分解の程度は、温度や酸素分圧、さら
にはＮＯX 等の他の共存ガス成分の存在など、雰囲気条
件によって大きく異なる。例えば、雰囲気が高温度のＭ
点では、炭素数はＥ点と小さく、雰囲気が低温度のＰ点
では、炭素数はＦ点と大きくなる。このため、排気ガス
温度により、ほぼ決まる還元剤炭化水素の炭素数（実線
イ）と触媒層温度（点線ロ）は、図７に示すように変化
し、最適な触媒層温度は交点付近の領域（Ｗ）となる。
このため、上記した従来の燃料などの還元剤炭化水素を
添加方する方法は、排気温度がディーゼルエンジンの使
用条件により異なるとともに、炭素数も異なるためＮＯ
X の浄化を充分に行えないという問題があった。
素が共存する高温雰囲気において、図６に示したように
容易に炭素数の小さな低級な炭化水素に分解されてしま
う。しかも、この分解の程度は、温度や酸素分圧、さら
にはＮＯX 等の他の共存ガス成分の存在など、雰囲気条
件によって大きく異なる。例えば、雰囲気が高温度のＭ
点では、炭素数はＥ点と小さく、雰囲気が低温度のＰ点
では、炭素数はＦ点と大きくなる。このため、排気ガス
温度により、ほぼ決まる還元剤炭化水素の炭素数（実線
イ）と触媒層温度（点線ロ）は、図７に示すように変化
し、最適な触媒層温度は交点付近の領域（Ｗ）となる。
このため、上記した従来の燃料などの還元剤炭化水素を
添加方する方法は、排気温度がディーゼルエンジンの使
用条件により異なるとともに、炭素数も異なるためＮＯ
X の浄化を充分に行えないという問題があった。
【０００８】すなわち、ディーゼルエンジンおよび排気
ガスの温度は、ディーゼルエンジンが高速運転をしてい
るか、低速運転をしているかなどのエンジンの運転状態
によって大きく異なる。このため、従来のエンジン吸気
管やエンジン筒内に還元剤燃料を噴射する方法、または
排気管に炭化水素や還元剤燃料を添加する方法は、還元
剤炭化水素の添加位置または添加位置から触媒層までの
経路において分解の条件がディーゼルエンジンの運転状
態によって変化し、還元剤炭化水素の炭素数分布が常に
変化する。この結果、触媒層の温度と還元剤炭化水素の
炭素数とがうまくマッチングしない場合を生じ、ＮＯX
の浄化率が極端に低下する事態が発生する。
ガスの温度は、ディーゼルエンジンが高速運転をしてい
るか、低速運転をしているかなどのエンジンの運転状態
によって大きく異なる。このため、従来のエンジン吸気
管やエンジン筒内に還元剤燃料を噴射する方法、または
排気管に炭化水素や還元剤燃料を添加する方法は、還元
剤炭化水素の添加位置または添加位置から触媒層までの
経路において分解の条件がディーゼルエンジンの運転状
態によって変化し、還元剤炭化水素の炭素数分布が常に
変化する。この結果、触媒層の温度と還元剤炭化水素の
炭素数とがうまくマッチングしない場合を生じ、ＮＯX
の浄化率が極端に低下する事態が発生する。
【０００９】本発明は、前記従来技術の問題点を解消す
るためになされたもので、排気温度によりほぼ決まる炭
素数に応じて、触媒層への排気ガス温度を変化させてエ
ンジンの運転条件に関係なくＮＯX の浄化率をほぼ一定
にできるディーゼルエンジンの排気ガス脱硝装置を提供
することを目的としている。
るためになされたもので、排気温度によりほぼ決まる炭
素数に応じて、触媒層への排気ガス温度を変化させてエ
ンジンの運転条件に関係なくＮＯX の浄化率をほぼ一定
にできるディーゼルエンジンの排気ガス脱硝装置を提供
することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係るディーゼルエンジンの排気ガス脱硝
装置は、灯油等のディーゼル燃料を還元剤として排気ガ
ス中のＮＯX を還元浄化する触媒を用いてディーゼルエ
ンジンの排気ＮＯX を還元浄化するディーゼルエンジン
の排気ガス脱硝装置において、排気管路にて排気ガス中
に燃料を還元剤として添加する還元剤燃料供給装置と、
還元剤燃料が添加される排気管部の排気ガスの温度を検
知する第１の温度センサと、触媒層の温度を検知する第
２の温度センサと、排気管路中、触媒層と還元剤燃料添
加部位との間に設けられた冷却水にて排気ガスを冷却す
る熱交換器と、熱交換器の冷却水入口部に設けられて冷
却水量を制御する冷却水量調節弁と、前記の２つの温度
センサからの検知温度により冷却水量調節弁の開度量を
制御する指令を出力するコントローラとからなることを
特徴とする。
めに、本発明に係るディーゼルエンジンの排気ガス脱硝
装置は、灯油等のディーゼル燃料を還元剤として排気ガ
ス中のＮＯX を還元浄化する触媒を用いてディーゼルエ
ンジンの排気ＮＯX を還元浄化するディーゼルエンジン
の排気ガス脱硝装置において、排気管路にて排気ガス中
に燃料を還元剤として添加する還元剤燃料供給装置と、
還元剤燃料が添加される排気管部の排気ガスの温度を検
知する第１の温度センサと、触媒層の温度を検知する第
２の温度センサと、排気管路中、触媒層と還元剤燃料添
加部位との間に設けられた冷却水にて排気ガスを冷却す
る熱交換器と、熱交換器の冷却水入口部に設けられて冷
却水量を制御する冷却水量調節弁と、前記の２つの温度
センサからの検知温度により冷却水量調節弁の開度量を
制御する指令を出力するコントローラとからなることを
特徴とする。
【００１１】前記コントローラから冷却水量調節弁への
開度量の指令は、第１の温度センサから得られた排気ガ
ス温度に対して、第２の温度センサから得られた触媒層
の温度が予め定めた値となるようにフイードバックされ
ることを特徴とする。
開度量の指令は、第１の温度センサから得られた排気ガ
ス温度に対して、第２の温度センサから得られた触媒層
の温度が予め定めた値となるようにフイードバックされ
ることを特徴とする。
【００１２】
【作用】上記のように構成した本発明は、還元剤用燃料
が排気管中に添加する部位の排気ガスの温度を第１の温
度センサによって検出してコントローラに与え、還元剤
用燃料が触媒層までに到達するまでに熱分解される度合
いをコントローラにて推定し、コントローラによって得
られた炭素数に応じて最適な触媒層温度を決定する。次
に、触媒層の温度が決定された最適温度になるように排
気ガスを冷却する熱交換器の水量を調節する。また、触
媒層の温度センサの出力がコントローラに入力され、温
度が前記で求めた最適な触媒層温度よりも高い場合に
は、熱交換器の冷却水量調節弁の開度量を大きくし、触
媒層の温度が常に、図７に示す適性温度範囲に入るよう
に制御する。このように、熱交換器の冷却水量調節弁の
開度量を適宜制御することにより、触媒層に応じた最適
の触媒層温度に触媒層入口排ガス温度を制御する。この
ように温度を制御して、触媒層にて作用する還元剤炭化
水素の成分分布をほぼ一定にする。この結果、エンジン
の運転条件によらず図７の触媒特性を常に、ほぼ一定に
でき、常時効率的な還元剤炭化水素の利用を図れる。
が排気管中に添加する部位の排気ガスの温度を第１の温
度センサによって検出してコントローラに与え、還元剤
用燃料が触媒層までに到達するまでに熱分解される度合
いをコントローラにて推定し、コントローラによって得
られた炭素数に応じて最適な触媒層温度を決定する。次
に、触媒層の温度が決定された最適温度になるように排
気ガスを冷却する熱交換器の水量を調節する。また、触
媒層の温度センサの出力がコントローラに入力され、温
度が前記で求めた最適な触媒層温度よりも高い場合に
は、熱交換器の冷却水量調節弁の開度量を大きくし、触
媒層の温度が常に、図７に示す適性温度範囲に入るよう
に制御する。このように、熱交換器の冷却水量調節弁の
開度量を適宜制御することにより、触媒層に応じた最適
の触媒層温度に触媒層入口排ガス温度を制御する。この
ように温度を制御して、触媒層にて作用する還元剤炭化
水素の成分分布をほぼ一定にする。この結果、エンジン
の運転条件によらず図７の触媒特性を常に、ほぼ一定に
でき、常時効率的な還元剤炭化水素の利用を図れる。
【００１３】
【実施例】本発明に係るディーゼルエンジンの排気ガス
脱硝装置の好ましい実施例を、添付図面に沿って詳細に
説明する。図１は、本発明の第１実施例に係る排気ガス
脱硝装置の構成説明図である。図１において、ディーゼ
ルエンジン１０からの排気管１２には、排気ガス１６を
冷却するための熱交換器の冷却器１４が設けてある。こ
の冷却器１４は、排気ガス１６と熱交換をする冷媒であ
る冷却水１５が入口管３２によって供給されるようにな
っており、排気ガス１６と熱交換をした冷却水１５が出
口管３５を介してラジエータなどの熱交換部に戻され
る。そして、入口管３２には、コントローラ３０によっ
て開度が制御される冷却水量調節弁３４が設けてあり、
この冷却水量調節弁３４の開度量を変えることにより、
冷却器１４を流れる冷却水１５の流量が変化し、冷却能
力が変わるようになっている。
脱硝装置の好ましい実施例を、添付図面に沿って詳細に
説明する。図１は、本発明の第１実施例に係る排気ガス
脱硝装置の構成説明図である。図１において、ディーゼ
ルエンジン１０からの排気管１２には、排気ガス１６を
冷却するための熱交換器の冷却器１４が設けてある。こ
の冷却器１４は、排気ガス１６と熱交換をする冷媒であ
る冷却水１５が入口管３２によって供給されるようにな
っており、排気ガス１６と熱交換をした冷却水１５が出
口管３５を介してラジエータなどの熱交換部に戻され
る。そして、入口管３２には、コントローラ３０によっ
て開度が制御される冷却水量調節弁３４が設けてあり、
この冷却水量調節弁３４の開度量を変えることにより、
冷却器１４を流れる冷却水１５の流量が変化し、冷却能
力が変わるようになっている。
【００１４】また、排気管１２には、冷却器１４の上流
側（ディーゼルエンジン１０側）の適宜の位置に燃料添
加ノズル１８が取り付けてある。このノズル１８は、燃
料添加量調節装置２４の吐出した燃料を、排気管１２を
流れる排気ガス１６に噴射して添加する。また、燃料添
加ノズル１８を設けた付近の排気管１２には、第１の温
度センサ４０が取り付けてあり、燃料を添加する位置の
排気ガス１６の温度を検出してコントローラ３０に入力
するようにしてある。そして、燃料を添加された排気ガ
ス１６は、下流側に設けた触媒層２６を通過するように
してあり、触媒層２６を通過する際に、ＮＯX が還元浄
化されるようになっている。この触媒層２６には、触媒
層２６の温度を検出してコントローラ３０に入力する第
２の温度センサ２８が設けてある。
側（ディーゼルエンジン１０側）の適宜の位置に燃料添
加ノズル１８が取り付けてある。このノズル１８は、燃
料添加量調節装置２４の吐出した燃料を、排気管１２を
流れる排気ガス１６に噴射して添加する。また、燃料添
加ノズル１８を設けた付近の排気管１２には、第１の温
度センサ４０が取り付けてあり、燃料を添加する位置の
排気ガス１６の温度を検出してコントローラ３０に入力
するようにしてある。そして、燃料を添加された排気ガ
ス１６は、下流側に設けた触媒層２６を通過するように
してあり、触媒層２６を通過する際に、ＮＯX が還元浄
化されるようになっている。この触媒層２６には、触媒
層２６の温度を検出してコントローラ３０に入力する第
２の温度センサ２８が設けてある。
【００１５】上記のごとく構成した実施例の作用は、次
のとおりである。燃料タンク２２内の燃料は、ディーゼ
ルエンジン１０に供給されて燃焼され、排気ガス１６と
なってディーゼルエンジン１０から排気管１２に排出さ
れる。この排気ガス１６は、冷却器１４、触媒層２６を
通過して外部に排出される。排気管１２に流入した排気
ガス１６は、冷却器１４を通過する際に、冷却器１４を
流れる冷却水１５と熱交換をして３００℃程度に冷却さ
れる。また、還元剤燃料添加量調節装置２４は、燃料輸
送管２０を介して燃料タンク２２内の燃料を吸引し、燃
料添加ノズル１８から排気管１２を流れる排気ガス１６
中に噴霧して添加する。排気ガス１６に添加された還元
剤燃料は、排気ガス１６の有する熱によって低級な炭化
水素に分解され、還元剤炭化水素となって排気ガス１６
とともに触媒層２６に流入する。そして、触媒層２６
は、触媒作用によって排気ガス１６中のＮＯX を還元剤
炭化水素と反応させ、ＮＯX をＮ2 やＨ2 Ｏに還元して
浄化する。
のとおりである。燃料タンク２２内の燃料は、ディーゼ
ルエンジン１０に供給されて燃焼され、排気ガス１６と
なってディーゼルエンジン１０から排気管１２に排出さ
れる。この排気ガス１６は、冷却器１４、触媒層２６を
通過して外部に排出される。排気管１２に流入した排気
ガス１６は、冷却器１４を通過する際に、冷却器１４を
流れる冷却水１５と熱交換をして３００℃程度に冷却さ
れる。また、還元剤燃料添加量調節装置２４は、燃料輸
送管２０を介して燃料タンク２２内の燃料を吸引し、燃
料添加ノズル１８から排気管１２を流れる排気ガス１６
中に噴霧して添加する。排気ガス１６に添加された還元
剤燃料は、排気ガス１６の有する熱によって低級な炭化
水素に分解され、還元剤炭化水素となって排気ガス１６
とともに触媒層２６に流入する。そして、触媒層２６
は、触媒作用によって排気ガス１６中のＮＯX を還元剤
炭化水素と反応させ、ＮＯX をＮ2 やＨ2 Ｏに還元して
浄化する。
【００１６】他方、コントローラ３０は、第１の温度セ
ンサ４０と第２の温度センサ２８との検出信号を取り込
み、冷却された排気ガス１６の温度と触媒層２６の温度
とを監視している。そして、コントローラ３０は、第１
の温度センサ４０からの信号に基づいて冷却器１４を流
れる冷却水１５の流量を調節し、排気ガス１６の温度を
予め定めた制御にするとともに、触媒層２６の温度を予
め定めた温度に制御する。また、触媒層２６の温度を第
２の温度センサ２８により検出して、予め定めた温度よ
り外れているときには、冷却器１４を流れる冷却水１５
の流量を調節し、予め定めた温度に制御する。
ンサ４０と第２の温度センサ２８との検出信号を取り込
み、冷却された排気ガス１６の温度と触媒層２６の温度
とを監視している。そして、コントローラ３０は、第１
の温度センサ４０からの信号に基づいて冷却器１４を流
れる冷却水１５の流量を調節し、排気ガス１６の温度を
予め定めた制御にするとともに、触媒層２６の温度を予
め定めた温度に制御する。また、触媒層２６の温度を第
２の温度センサ２８により検出して、予め定めた温度よ
り外れているときには、冷却器１４を流れる冷却水１５
の流量を調節し、予め定めた温度に制御する。
【００１７】すなわち、ディーゼルエンジン１０の運転
条件が変化することによって排気ガス１６の温度が変化
し、例えばエンジンが高負荷運転となって排気ガス１６
の温度が上昇すると、第１温度センサ４０の検出する排
気ガス１６の温度が上がる。このため、排気ガス１６中
に添加された燃料の分解条件が変化して還元剤炭化水素
の炭素数分布が変化するとともに、触媒層２６の還元特
性も変化するので、コントローラ３０は、第１の温度セ
ンサ４０の検出温度が高くなると、冷却水量調節弁３４
に制御信号を出力して開度を大きくし、冷却水１５の流
量を増加させて排気ガス１６の温度を低下させ、排気ガ
ス１６、触媒層２６の温度が所定の温度となるようにす
る。
条件が変化することによって排気ガス１６の温度が変化
し、例えばエンジンが高負荷運転となって排気ガス１６
の温度が上昇すると、第１温度センサ４０の検出する排
気ガス１６の温度が上がる。このため、排気ガス１６中
に添加された燃料の分解条件が変化して還元剤炭化水素
の炭素数分布が変化するとともに、触媒層２６の還元特
性も変化するので、コントローラ３０は、第１の温度セ
ンサ４０の検出温度が高くなると、冷却水量調節弁３４
に制御信号を出力して開度を大きくし、冷却水１５の流
量を増加させて排気ガス１６の温度を低下させ、排気ガ
ス１６、触媒層２６の温度が所定の温度となるようにす
る。
【００１８】これにより、触媒層２６の温度を一定にで
きるため、排気ガス１６によって熱分解された還元剤炭
化水素の炭素数分布をほぼ一定にすることが可能とな
る。また、触媒層２６は、温度がこの炭素数分布におい
てＮＯX を還元するのに適した温度に維持されるため、
図２に示したように、従来に比較してＮＯX の浄化率を
大幅に向上することができる。
きるため、排気ガス１６によって熱分解された還元剤炭
化水素の炭素数分布をほぼ一定にすることが可能とな
る。また、触媒層２６は、温度がこの炭素数分布におい
てＮＯX を還元するのに適した温度に維持されるため、
図２に示したように、従来に比較してＮＯX の浄化率を
大幅に向上することができる。
【００１９】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、排気管に設けた冷却器より上流側に燃料添加ノズル
を取り付けるとともに、このノズルから還元剤用燃料を
添加する位置の排気ガスの温度を第１の温度センサによ
って検出してコントローラに与え、コントローラによっ
て冷却器の冷却能力（冷媒流量）を変えて燃料添加位置
から触媒層までの還元剤用燃料が触媒層までに到達する
までに熱分解される度合いを所定値にできるようにして
いるため、エンジンの運転状態に関係なく触媒層に流入
する排気ガス中の還元剤炭化水素の炭素数分布をほぼ一
定にすることが可能となり、触媒層の大きな浄化能力が
得られる炭素数の分布にすることができる。また、予め
コントローラにて求めた触媒層の温度に対して、触媒層
の温度を測定し、触媒層の温度を再度制御しているた
め、触媒層の温度が所定の温度になり、浄化率が向上す
る。
ば、排気管に設けた冷却器より上流側に燃料添加ノズル
を取り付けるとともに、このノズルから還元剤用燃料を
添加する位置の排気ガスの温度を第１の温度センサによ
って検出してコントローラに与え、コントローラによっ
て冷却器の冷却能力（冷媒流量）を変えて燃料添加位置
から触媒層までの還元剤用燃料が触媒層までに到達する
までに熱分解される度合いを所定値にできるようにして
いるため、エンジンの運転状態に関係なく触媒層に流入
する排気ガス中の還元剤炭化水素の炭素数分布をほぼ一
定にすることが可能となり、触媒層の大きな浄化能力が
得られる炭素数の分布にすることができる。また、予め
コントローラにて求めた触媒層の温度に対して、触媒層
の温度を測定し、触媒層の温度を再度制御しているた
め、触媒層の温度が所定の温度になり、浄化率が向上す
る。
【図１】本発明の実施例に係るディーゼルエンジンの排
気ガス脱硝装置の説明図である。
気ガス脱硝装置の説明図である。
【図２】実施例に係る排気ガス脱硝装置と従来の排気ガ
ス脱硝装置とのＮＯX 浄化率を比較する図である。
ス脱硝装置とのＮＯX 浄化率を比較する図である。
【図３】従来のディーゼルエンジンの排気ガス脱硝装置
の説明図である。
の説明図である。
【図４】排気ガスに含まれる還元剤炭化水素とＮＯX 浄
化率との関係を示す図である。
化率との関係を示す図である。
【図５】触媒層温度と還元剤炭化水素の炭素数とＮＯX
浄化率との関係を示す図である。
浄化率との関係を示す図である。
【図６】酸素共存下における雰囲気温度において高分子
炭化水素が分解されたときに生ずる炭化水素の炭素数を
示す図である。
炭化水素が分解されたときに生ずる炭化水素の炭素数を
示す図である。
【図７】排気ガス温度と分解された還元剤炭化水素の炭
素数および最適触媒層温度の関係を示す図である。
素数および最適触媒層温度の関係を示す図である。
１０…ディーゼルエンジン、 ２６…触媒層、
１２…排気管、 ２８…第２の温
度センサ、１４…熱交換器の冷却器、 ３０
…コントローラ、１６…排気ガス、
３４…冷却水量調節弁、１８…燃料添加ノズル、
４０…第１の温度センサ。
１２…排気管、 ２８…第２の温
度センサ、１４…熱交換器の冷却器、 ３０
…コントローラ、１６…排気ガス、
３４…冷却水量調節弁、１８…燃料添加ノズル、
４０…第１の温度センサ。
Claims (2)
- 【請求項１】 灯油等のディーゼル燃料を還元剤として
排気ガス中のＮＯXを還元浄化する触媒を用いてディー
ゼルエンジンの排気ＮＯX を還元浄化するディーゼルエ
ンジンの排気ガス脱硝装置において、排気管路にて排気
ガス中に燃料を還元剤として添加する還元剤燃料供給装
置と、還元剤燃料が添加される排気管部の排気ガスの温
度を検知する第１の温度センサと、触媒層の温度を検知
する第２の温度センサと、排気管路中、還元剤燃料添加
部位と触媒層との間に設けられた冷却水にて排気ガスを
冷却する熱交換器と、熱交換器の冷却水入口部に設けら
れて冷却水量を制御する冷却水量調節弁と、前記の２つ
の温度センサからの検知温度により冷却水量調節弁の開
度量を制御する指令を出力するコントローラとからなる
ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気ガス脱硝装
置。 - 【請求項２】 前記コントローラから冷却水量調節弁へ
の開度量の指令は、第１の温度センサから得られた排気
ガス温度に対して、第２の温度センサから得られた触媒
層の温度が予め定めた値となるようにフイードバックさ
れることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエン
ジンの排気ガス脱硝装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05654095A JP3607343B2 (ja) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | ディーゼルエンジンの排気ガス脱硝装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05654095A JP3607343B2 (ja) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | ディーゼルエンジンの排気ガス脱硝装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08226319A true JPH08226319A (ja) | 1996-09-03 |
| JP3607343B2 JP3607343B2 (ja) | 2005-01-05 |
Family
ID=13029928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05654095A Expired - Fee Related JP3607343B2 (ja) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | ディーゼルエンジンの排気ガス脱硝装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3607343B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100375523B1 (ko) * | 2000-12-13 | 2003-03-10 | 주식회사 경동보일러 | 콘덴싱 보일러용 배기 가스 정화 장치 |
| EP1326011A2 (en) * | 1998-05-15 | 2003-07-09 | ArvinMeritor, Inc. | Exhaust system |
| JP2004316658A (ja) * | 2003-04-16 | 2004-11-11 | Arvin Technologies Inc | 排気システムの温度管理 |
| CN107989680A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-05-04 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 催化器温度敏感性试验装置 |
-
1995
- 1995-02-20 JP JP05654095A patent/JP3607343B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1326011A2 (en) * | 1998-05-15 | 2003-07-09 | ArvinMeritor, Inc. | Exhaust system |
| EP1326011A3 (en) * | 1998-05-15 | 2003-12-10 | ArvinMeritor, Inc. | Exhaust system |
| KR100375523B1 (ko) * | 2000-12-13 | 2003-03-10 | 주식회사 경동보일러 | 콘덴싱 보일러용 배기 가스 정화 장치 |
| JP2004316658A (ja) * | 2003-04-16 | 2004-11-11 | Arvin Technologies Inc | 排気システムの温度管理 |
| CN107989680A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-05-04 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 催化器温度敏感性试验装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3607343B2 (ja) | 2005-01-05 |
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