JPH0868315A - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

エンジンの排気浄化装置

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JPH0868315A
JPH0868315A JP6205640A JP20564094A JPH0868315A JP H0868315 A JPH0868315 A JP H0868315A JP 6205640 A JP6205640 A JP 6205640A JP 20564094 A JP20564094 A JP 20564094A JP H0868315 A JPH0868315 A JP H0868315A
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Masanobu Hirata
公信 平田
Hisashi Akagawa
久 赤川
Yasuo Asaumi
靖男 浅海
Toshiyuki Yanai
壽幸 矢内
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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンの排気中に含まれるNOXを触媒で
除去する排気浄化装置において、NOXの除去率を効率
的に高めるため、触媒の還元剤を良好な霧化状態で添加
できるようにする。また、還元剤の添加量を容易かつ正
確に制御できるようにする。 【構成】 エンジン1の駆動力で作動する高圧ポンプ9
と、高圧ポンプ9が圧送する還元剤を貯留する蓄圧室6
と、触媒4の上流側で還元剤を添加するためのノズル5
と、蓄圧室6からノズル5へ供給される還元剤の流量を
制御するフローコントローラ(フローコントロールバル
ブ7およびコントロールユニット12aなど)を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はエンジンの排気浄化装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】エンジンの排気中に含まれるNOX濃度
を低下させる有効な手段としてEGR(排気還流)を行
うことが良く知られるが、エンジン排気通路に触媒を用
いて処理する方法も考えられる。このうち、NOXの効
率的な還元を図るため、触媒の上流側に還元剤として軽
油を添加する装置を設けたものが見られる(実開平5ー
87218号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この従来例
では触媒の前面に軽油をムラなく添加するため、軽油の
気化と混合を促進する手段が設けられるが、その促進手
段で軽油の供給に遅れ時間(タイムラグ)が加わるの
で、必要な添加量を応答よく触媒に添加できないという
不具合があった。
【0004】この発明はこのような問題点を配慮してな
されたもので、軽油の気化と混合の促進手段を排気通路
に介装するのでなく、軽油の添加を高圧噴射で霧化する
ことで、触媒へ必要量の軽油を応答よく添加できるよう
にする。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1の発明では、エンジ
ンの排気中に含まれるNOXを触媒で除去する排気浄化
装置において、エンジンの駆動力で作動する高圧ポンプ
と、高圧ポンプが圧送する還元剤を貯留する蓄圧室と、
触媒の上流側で還元剤を添加するためのノズルと、蓄圧
室からノズルへ供給される還元剤の流量を制御するフロ
ーコントローラとを設ける。
【0006】第2の発明では、蓄圧式の燃料噴射装置を
備えるディーゼルエンジンにおいて、エンジン排気中に
含まれるNOXを除去する触媒と、触媒の上流側で還元
剤を添加するためのノズルを備え、ノズルを燃料噴射系
の蓄圧室に配管接続すると共に、その配管途中に還元剤
として蓄圧室からノズルへ供給される軽油の流量を制御
するフローコントローラとを設ける。
【0007】
【作用】第1の発明によれば、還元剤は高圧ポンプから
蓄圧室に貯留され、触媒への添加時にフローコントロー
ラを介してノズルへ供給される。この場合、蓄圧室で還
元剤を一定範囲の高圧に保てるため、フローコントロー
ラにより還元剤の添加量を容易かつ正確に制御できる。
また、エンジン回転速度に拘わらず、還元剤はノズルか
ら一定範囲の高圧で噴射されるので、良好な霧化状態で
触媒の前面へ応答よく添加できる。
【0008】第2の発明によれば、蓄圧式の燃料噴射装
置に簡単な改造を施す(つまり、燃料噴射系の蓄圧室を
利用して、これに触媒へ還元剤を添加するためのノズル
を接続し、その配管途中にフローコントローラを設け
る)ことで、第1の発明と同様の効果を容易に実現でき
る。
【0009】
【実施例】図1において、1は蓄圧式の燃料噴射装置2
を備えるディーゼルエンジン、3はエンジン排気通路
で、その途中に排気中のNOXを除去する触媒4が介装
され、その上流側で還元剤を触媒4前面へ添加するため
のノズル5が設けられる。そして、ノズル5は後述する
燃料噴射系の蓄圧室6(高圧マニホールド機能を備え
る)に配管接続され、その配管途中に還元剤として蓄圧
室6からノズル5へ供給される軽油の流量を調整するフ
ローコントロールバルブ7(フローコントローラの一部
を構成するアクチュエータ)が介装される。
【0010】蓄圧式の燃料噴射装置2は、図2で表すよ
うにエンジン1の燃焼室に燃料を噴射するノズル8と、
エンジンの駆動力で作動する高圧ポンプ9と、高圧ポン
プ9が圧送する燃料を貯留する蓄圧室6と、ノズル8の
燃料噴射量を調整する3ウエイバルブ10と、高圧ポン
プ9の燃料圧送量を調整するポンプコントロールバルブ
11を備える。
【0011】ノズル8は3ウエイバルブ10のオンでニ
ードルへの背圧が開放(リーク)されると、ニードルが
リフトして蓄圧室6からの燃料を噴射する一方、3ウエ
イバルブ10のオフで蓄圧室6からニードルへの背圧が
導入されると、ニードルがバルブシートに着座して燃料
の噴射を停止するようになっている。
【0012】ノズル8の3ウエイバルブ10および高圧
ポンプ9のコントロールバルブ11を制御するのがコン
トロールユニット12(ECU)で、その制御に必要な
検出手段としてエンジン負荷を検出する負荷センサ13
と、エンジン回転速度およびクランク角度を検出する回
転センサ14と、蓄圧室6の内圧を検出する圧力センサ
15などが設けられる。
【0013】高圧ポンプ9としてプランジャポンプが採
用され、ポンプコントロールバルブ11が開くと、プラ
ンジャ16の降下で燃料をプランジャ上部の室17に吸
い込み、カム18が回転してリフトするときにポンプコ
ントロールバルブ11が閉じると、室17内の燃料をプ
ランジャ16が加圧してチェック弁19から蓄圧室6へ
供給するようになっている。
【0014】コントロールユニット12は圧力センサ1
5の検出信号に基づいて、蓄圧室6の内圧が一定範囲の
高圧になると、それ以上に圧力が上昇しないようにポン
プコントロールバルブ11を開き状態(アンロード)に
固定する一方、蓄圧室6の内圧が一定範囲から低下する
と、ポンプコントロールバルブ11を既述のように開閉
するポンプ制御を行う。
【0015】ノズル8の3ウエイバルブ10に対して
は、負荷センサ13および回転センサ14の検出信号に
基づいて、燃料の噴射タイミングとその噴射量を適正に
保つ制御信号を出力する。そして、触媒4の還元剤とし
て軽油の添加量をエンジン運転状態に応じて制御するコ
ントロールユニット12a(フローコントロールバルブ
7と共にフローコントローラを構成する)が付加され
る。
【0016】図3は軽油の添加制御を説明するフローチ
ャートで、エンジンの始動により実行され、回転センサ
13と負荷センサ14の検出信号からエンジンの回転速
度と負荷を読み取り、これらに対応する添加量をデータ
マップから求め、その添加量に相当する開度でコントロ
ールバルブ7を作動、つまりノズル5から触媒4へ軽油
を高圧噴射させる(1.01→1.02〜1.04)。
【0017】データマップは図4のように触媒4への還
元剤の添加が有効な運転領域を区分する多数のアドレス
を備え、これらにそれぞれ最適な添加量を設定したもの
である。ここで、アドレスを持たない運転領域は添加量
=0とする。
【0018】このような構成により、燃料噴射系の蓄圧
室6から触媒4の還元剤として軽油がフローコントロー
ルバルブ7を介してノズル5へ供給される。その添加の
最適量はエンジン運転状態に応じて必ずしも比例的に増
加させれば良いものではなく、エンジン排気温度が所定
値を越えると、触媒4の過剰な高温化を抑制するため、
減少させることも必要になる。
【0019】高圧ポンプ9を既述のように制御すること
で、蓄圧室6からの軽油が一定範囲の高圧に保たれるた
め、コントロールユニット12aによりフローコントロ
ールバルブ7の開度に依存して、軽油の最適な添加量を
容易かつ正確に制御できる。また、エンジン回転速度に
拘わらず、軽油はノズル5から一定範囲の高圧で噴射さ
れるので、良好な霧化状態で触媒の前面へ応答よく添加
できる。
【0020】エンジン1が蓄圧式の燃料噴射装置を備え
るので、この例では簡単な改造を施す(燃料噴射系の蓄
圧室6を利用して、これにフローコントロールバルブ7
を介してノズル5を配管接続する)ことだけで済むが、
図5のように燃料噴射系と別にエンジン1の駆動力で作
動する高圧ポンプ9と、高圧ポンプ9が圧送する還元剤
を貯留する蓄圧室6などを設けるようにしても良い。
【0021】30は還元剤を貯留するタンク、5は触媒
4の上流側で還元剤を添加するノズル、7は蓄圧室6か
らノズル5へ供給される還元剤の流量を制御するフロー
コントロールバルブで、コントロールユニット12aは
エンジン1の負荷センサと回転センサおよび蓄圧室6の
圧力センサ15の検出信号に基づいて、前記の実施例と
同じくフローコントロールバルブ7および高圧ポンプ9
を制御する。
【0022】これによると、触媒4の還元剤として軽油
以外の液体炭化水素およびアルコール類なども使用でき
る。また、燃料噴射装置が蓄圧式でない場合にも、当然
のことながら、広く適用可能になる。
【0023】
【発明の効果】第1の発明によれば、エンジンの排気中
に含まれるNOXを触媒で除去する排気浄化装置におい
て、エンジンの駆動力で作動する高圧ポンプと、高圧ポ
ンプが圧送する還元剤を貯留する蓄圧室と、触媒の上流
側で還元剤を添加するためのノズルと、蓄圧室からノズ
ルへ供給される還元剤の流量を制御するフローコントロ
ーラとを設けたので、蓄圧室に還元剤を一定範囲の高圧
に保つことで、フローコントローラにより還元剤の最適
な添加量を容易かつ正確に制御できる。また、エンジン
回転速度に拘わらず、還元剤はノズルから一定範囲の高
圧で噴射されるので、良好な霧化状態で触媒の前面へ応
答よく添加できる。
【0024】第2の発明によれば、蓄圧式の燃料噴射装
置を備えるディーゼルエンジンにおいて、エンジン排気
中に含まれるNOXを除去する触媒と、触媒の上流側で
還元剤を添加するためのノズルを備え、ノズルを燃料噴
射系の蓄圧室に配管接続すると共に、その配管途中に還
元剤として蓄圧室からノズルへ供給される軽油の流量を
制御するフローコントローラとを設けたので、燃料噴射
系の蓄圧室を利用して、極く簡単な改造を施すことで、
第1の発明と同様の効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を表す構成図である。
【図2】燃料噴射系の構成図である。
【図3】コントロールユニットの制御内容を説明するフ
ローチャートである。
【図4】軽油添加量のデータマップである。
【図5】他の実施例を表す構成図である。
【符号の説明】
1 ディーゼルエンジン 2 蓄圧式の燃料噴射装置 4 触媒 5 還元剤添加用ノズル 6 蓄圧室 7 フローコントロールバルブ 8 燃料噴射ノズル 9 高圧ポンプ 11 ポンプコントロールバルブ 12,12a コントロールユニット 13 負荷センサ 14 回転センサ 15 圧力センサ
───────────────────────────────────────────────────── 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 B01D 53/56 53/74 53/94 F01N 3/24 R ZAB A F02D 41/38 ZAB A B01D 53/36 101 Z (72)発明者 矢内 壽幸 埼玉県上尾市大字壱丁目一番地 日産ディ ーゼル工業株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンの排気中に含まれるNOXを触
    媒で除去する排気浄化装置において、エンジンの駆動力
    で作動する高圧ポンプと、高圧ポンプが圧送する還元剤
    を貯留する蓄圧室と、触媒の上流側で還元剤を添加する
    ためのノズルと、蓄圧室からノズルへ供給される還元剤
    の流量を制御するフローコントローラとを設けたことを
    特徴とするエンジンの排気浄化装置。
  2. 【請求項2】 蓄圧式の燃料噴射装置を備えるディーゼ
    ルエンジンにおいて、エンジン排気中に含まれるNOX
    を除去する触媒と、触媒の上流側で還元剤を添加するた
    めのノズルを備え、ノズルを燃料噴射系の蓄圧室に配管
    接続すると共に、その配管途中に還元剤として蓄圧室か
    らノズルへ供給される軽油の流量を制御するフローコン
    トローラとを設けたことを特徴とするエンジンの排気浄
    化装置。
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