JPH0886214A - 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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- JPH0886214A JPH0886214A JP6246884A JP24688494A JPH0886214A JP H0886214 A JPH0886214 A JP H0886214A JP 6246884 A JP6246884 A JP 6246884A JP 24688494 A JP24688494 A JP 24688494A JP H0886214 A JPH0886214 A JP H0886214A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/03—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- 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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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 触媒層に流入する排気ガス中の還元剤炭化水
素の成分を、エンジンの運転条件に関係なく一定にでき
るようにする。 【構成】 排気管１２を流れる排気ガス１６は、冷却器
４０によって所定の温度に冷却される。その後、排気ガ
ス１６は、排気管１２に取り付けた燃料添加ノズル１８
から還元剤燃料が添加される。この燃料は、排気ガス１
６の熱によって低級の還元剤炭化水素に熱分解され、排
気ガス１６とともに触媒層２６に流入し、触媒層２６の
触媒作用によって排気ガス中のＮＯX と反応してＮＯX
を還元して浄化する。一方、コントローラ３０は、第１
の温度センサ５６が検出した燃料を添加する位置の排気
ガス温度に基づいて冷却器４０の冷却能力を制御し、燃
料を添加する位置の排気ガス温度を所定の値に制御す
る。
素の成分を、エンジンの運転条件に関係なく一定にでき
るようにする。 【構成】 排気管１２を流れる排気ガス１６は、冷却器
４０によって所定の温度に冷却される。その後、排気ガ
ス１６は、排気管１２に取り付けた燃料添加ノズル１８
から還元剤燃料が添加される。この燃料は、排気ガス１
６の熱によって低級の還元剤炭化水素に熱分解され、排
気ガス１６とともに触媒層２６に流入し、触媒層２６の
触媒作用によって排気ガス中のＮＯX と反応してＮＯX
を還元して浄化する。一方、コントローラ３０は、第１
の温度センサ５６が検出した燃料を添加する位置の排気
ガス温度に基づいて冷却器４０の冷却能力を制御し、燃
料を添加する位置の排気ガス温度を所定の値に制御す
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（ＮＯ X ）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（ＮＯ X ）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°Ｃ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のち、バナジウム／チタニア触媒
やゼオライト触媒と接触させ、ＮＯX 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のち、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°Ｃ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のち、バナジウム／チタニア触媒
やゼオライト触媒と接触させ、ＮＯX 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のち、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４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４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４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５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るのに従って、大きな浄化率
の得られる温度領域が高温側に移動する。このため、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２６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２６が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１６の温度（＝触媒層
２６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５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るのに従って、大きな浄化率
の得られる温度領域が高温側に移動する。このため、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２６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２６が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１６の温度（＝触媒層
２６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。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、ＮＯX の
浄化を充分に行えない問題があった。
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。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、ＮＯX の
浄化を充分に行えない問題があった。
【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、図７の
実線にに示したように、ＮＯX の浄化率が極端に低下す
る事態が発生する。そして、従来の方法では、還元剤炭
化水素の分解の程度をディーゼルエンジンの運転条件に
応じて予測制御することが困難で、触媒を効率的に働か
せることが難しかった。このことは、添加する還元剤炭
化水素が単一の純粋な炭化水素でなく、複雑な組成を持
つ燃料をそのまま使用する場合に特に顕著となる。
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、図７の
実線にに示したように、ＮＯX の浄化率が極端に低下す
る事態が発生する。そして、従来の方法では、還元剤炭
化水素の分解の程度をディーゼルエンジンの運転条件に
応じて予測制御することが困難で、触媒を効率的に働か
せることが難しかった。このことは、添加する還元剤炭
化水素が単一の純粋な炭化水素でなく、複雑な組成を持
つ燃料をそのまま使用する場合に特に顕著となる。
【０００９】しかも、触媒層において作用する還元剤炭
化水素がわずかでも低分子量成分に分解されると、触媒
の最適作用温度域が高温側に移動するため、図４のよう
に排気ガス１６を冷却して排気ガス温度を触媒層２６の
最適作用温度に制御する手法は、適用できるエンジンの
運転範囲がより高負荷側、すなわち排気ガス温度がより
高い運転域でしか触媒を作用させられなくなるという問
題がある。
化水素がわずかでも低分子量成分に分解されると、触媒
の最適作用温度域が高温側に移動するため、図４のよう
に排気ガス１６を冷却して排気ガス温度を触媒層２６の
最適作用温度に制御する手法は、適用できるエンジンの
運転範囲がより高負荷側、すなわち排気ガス温度がより
高い運転域でしか触媒を作用させられなくなるという問
題がある。
【００１０】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、触媒層に流入する排気ガス中
の還元剤炭化水素の成分を、エンジンの運転条件に関係
なく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、触媒層に流入する排気ガス中
の還元剤炭化水素の成分を、エンジンの運転条件に関係
なく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。
【００１１】
【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、エンジンから排出された排気ガスが流れる排気
管に設けられ、前記排気ガスを冷却する冷却器と、この
冷却器の下流側の前記排気管に取り付けられ、前記排気
ガス中に窒素酸化物還元用燃料を噴射する燃料添加ノズ
ルと、この燃料添加ノズルの燃料添加部における前記排
気ガスの温度を検出する第１の温度センサと、前記燃料
添加ノズルの下流側に設けられて前記燃料の添加された
排気ガスが流入するとともに、この排気ガス中の窒素酸
化物を還元して除去する触媒層と、この触媒層の温度を
検出する第２の温度センサと、この第２の温度センサと
前記第１の温度センサとの検出信号に基づいて、前記冷
却器を流れる冷媒の流量を制御するコントローラとを有
する構成にしてある。
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、エンジンから排出された排気ガスが流れる排気
管に設けられ、前記排気ガスを冷却する冷却器と、この
冷却器の下流側の前記排気管に取り付けられ、前記排気
ガス中に窒素酸化物還元用燃料を噴射する燃料添加ノズ
ルと、この燃料添加ノズルの燃料添加部における前記排
気ガスの温度を検出する第１の温度センサと、前記燃料
添加ノズルの下流側に設けられて前記燃料の添加された
排気ガスが流入するとともに、この排気ガス中の窒素酸
化物を還元して除去する触媒層と、この触媒層の温度を
検出する第２の温度センサと、この第２の温度センサと
前記第１の温度センサとの検出信号に基づいて、前記冷
却器を流れる冷媒の流量を制御するコントローラとを有
する構成にしてある。
【００１２】コントローラは、第１の温度センサと第２
の温度センサとの検出信号に基づいて、触媒層の温度が
予め定めた値となるように冷却器の冷媒流量を制御でき
るようにする。また、燃料添加ノズルと触媒層との間の
排気管には、コントローラによって冷媒の流量が制御さ
れて排気ガスを冷却する第２冷却器を設けることができ
る。コントローラによって制御される第２冷却器の冷媒
の流量は、触媒層に流入する排気ガスと触媒層との温度
を所定の一定温度に冷却できる量である。
の温度センサとの検出信号に基づいて、触媒層の温度が
予め定めた値となるように冷却器の冷媒流量を制御でき
るようにする。また、燃料添加ノズルと触媒層との間の
排気管には、コントローラによって冷媒の流量が制御さ
れて排気ガスを冷却する第２冷却器を設けることができ
る。コントローラによって制御される第２冷却器の冷媒
の流量は、触媒層に流入する排気ガスと触媒層との温度
を所定の一定温度に冷却できる量である。
【００１３】
【作用】上記のように構成した本発明は、排気管に設け
た冷却器より下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の排気ガス温度を
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、触媒層の温度を、高いＮＯX 浄化率が
得られる所定の温度となるように冷却器の冷却能力を制
御すれば、よりＮＯX の浄化率をさらに向上することが
できる。
た冷却器より下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の排気ガス温度を
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、触媒層の温度を、高いＮＯX 浄化率が
得られる所定の温度となるように冷却器の冷却能力を制
御すれば、よりＮＯX の浄化率をさらに向上することが
できる。
【００１４】燃料添加ノズルの下流側に第２冷却器を設
けて排気ガスを冷却すれば、燃料を添加する位置の排気
ガス温度と、触媒層に流入する排気ガス温度、触媒層の
温度とを独立して制御することが可能となり、ＮＯX を
極めて効率よく還元浄化することができる。
けて排気ガスを冷却すれば、燃料を添加する位置の排気
ガス温度と、触媒層に流入する排気ガス温度、触媒層の
温度とを独立して制御することが可能となり、ＮＯX を
極めて効率よく還元浄化することができる。
【００１５】
【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、添付図面に従って詳細に
説明する。なお、前記従来技術において説明した部分に
対応する部分については、同一の符号を付し、その説明
を省略する。
脱硝装置の好ましい実施例を、添付図面に従って詳細に
説明する。なお、前記従来技術において説明した部分に
対応する部分については、同一の符号を付し、その説明
を省略する。
【００１６】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、排気管
１２には、排気ガス１６を冷却するための冷却器４０が
設けてある。この冷却器４０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４４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４８を介してラジエータなどの熱交
換部に戻される。そして、各入口管４４には、コントロ
ーラ３０によって開度が制御される流量調節弁５２が設
けてあり、この弁５２の開度を変えることにより、冷却
器４０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。
ス脱硝装置の構成説明図である。図１において、排気管
１２には、排気ガス１６を冷却するための冷却器４０が
設けてある。この冷却器４０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４４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４８を介してラジエータなどの熱交
換部に戻される。そして、各入口管４４には、コントロ
ーラ３０によって開度が制御される流量調節弁５２が設
けてあり、この弁５２の開度を変えることにより、冷却
器４０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。
【００１７】また、排気管１２には、冷却器４０の下流
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５６が取り付けてあ
り、燃料を添加する位置の排気ガス１６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５８が設けてあ
る。
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５６が取り付けてあ
り、燃料を添加する位置の排気ガス１６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５８が設けてあ
る。
【００１８】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４０、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４０を通過する際に、冷却器４０を
流れる冷却水１５と熱交換をして３００°Ｃ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１
６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１
６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４０、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４０を通過する際に、冷却器４０を
流れる冷却水１５と熱交換をして３００°Ｃ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１
６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１
６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。
【００１９】他方、コントローラ３０は、第１の温度セ
ンサ５６と第２の温度センサ５８との検出信号を取り込
んみ、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、こ
れらの温度センサ５６、５８の検出信号に基づいて冷却
器４０を流れる冷却水１５の流量を調節し、排気ガス１
６の温度を予め定めた制御する。
ンサ５６と第２の温度センサ５８との検出信号を取り込
んみ、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、こ
れらの温度センサ５６、５８の検出信号に基づいて冷却
器４０を流れる冷却水１５の流量を調節し、排気ガス１
６の温度を予め定めた制御する。
【００２０】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５６の検出する排
気ガス１６の温度が上がるとともに、第２温度センサ５
８の検出する触媒層２６の温度も高くなる。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。そこで、コントローラ３
０は、第１の温度センサ５６の検出温度が高くなると、
流量調節弁５２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５６の検出する排
気ガス１６の温度が上がるとともに、第２温度センサ５
８の検出する触媒層２６の温度も高くなる。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。そこで、コントローラ３
０は、第１の温度センサ５６の検出温度が高くなると、
流量調節弁５２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。
【００２１】これにより、還元剤燃料を添加する部分の
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ＮＯ
X の浄化率を大幅に向上することができる。
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ＮＯ
X の浄化率を大幅に向上することができる。
【００２２】なお、ディーゼルエンジン１０が低負荷運
転されている場合、コントローラは、排気ガス１６を冷
却する冷却器４０の冷却水１５の流量が、触媒層２６の
触媒がヒートショックによって破損しない程度となるよ
うに、流量調節弁５２の開度を調整する。また、この低
負荷運転時には、燃料添加ノズル１８から還元剤燃料を
排気ガス１６中に噴霧しない。これは、エンジンの低負
荷運転時の場合、排気ガス１６の温度が低く、ＮＯX の
排出濃度が小さいことと、触媒層２６の触媒が反応しな
いことによる。
転されている場合、コントローラは、排気ガス１６を冷
却する冷却器４０の冷却水１５の流量が、触媒層２６の
触媒がヒートショックによって破損しない程度となるよ
うに、流量調節弁５２の開度を調整する。また、この低
負荷運転時には、燃料添加ノズル１８から還元剤燃料を
排気ガス１６中に噴霧しない。これは、エンジンの低負
荷運転時の場合、排気ガス１６の温度が低く、ＮＯX の
排出濃度が小さいことと、触媒層２６の触媒が反応しな
いことによる。
【００２３】図３は、本発明の第２実施例を示したもの
である。この第２実施例は、燃料添加ノズル１８と触媒
層２６との間の排気管１２に第２冷却器４２が設けてあ
り、還元剤燃料を添加した排気ガス１６を冷却できるよ
うにしてある。そして、第２冷却器４２は、第１の冷却
器である冷却器４０と同様に、入口管４６によって冷却
水１５を供給され、出口管５０によっ冷却水１５を熱交
換部に戻すようになっている。また、入口管４６には、
流量調節弁５４が設けてあり、この弁５４がコントロー
ラ３０によって制御されるようになっている。他の構成
は、前記第１実施例と同様である。
である。この第２実施例は、燃料添加ノズル１８と触媒
層２６との間の排気管１２に第２冷却器４２が設けてあ
り、還元剤燃料を添加した排気ガス１６を冷却できるよ
うにしてある。そして、第２冷却器４２は、第１の冷却
器である冷却器４０と同様に、入口管４６によって冷却
水１５を供給され、出口管５０によっ冷却水１５を熱交
換部に戻すようになっている。また、入口管４６には、
流量調節弁５４が設けてあり、この弁５４がコントロー
ラ３０によって制御されるようになっている。他の構成
は、前記第１実施例と同様である。
【００２４】この第２実施例においては、ディーゼルエ
ンジン１０からの排気ガス１６は、冷却器４０、４２に
冷却されて触媒層２６に流入するようになっている。そ
して、コントローラ３０は、第１温度センサ５６の検出
信号に基づいて、流量調節弁５２を制御して冷却器４０
の冷却能力を変化させ、燃料添加ノズル１８が燃料を添
加する部分の排気ガス１６の温度を一定にする。また、
コントローラ３０は、第２の温度センサ５８の検出信号
に基づいて流量調節弁５４の開度を制御し、第２冷却器
４２の冷却能力を調整し、触媒層２６に流入する排気ガ
ス１６の温度と触媒層２６の温度とを予め定めた一定の
値に保持する。従って、燃料を添加する部分の排気ガス
１６の温度と、触媒層２６に流入する排気ガス１６の温
度、すなわち触媒層２６の温度とを独立して制御するこ
とができ、よりＮＯX の浄化率を高めることができる。
ンジン１０からの排気ガス１６は、冷却器４０、４２に
冷却されて触媒層２６に流入するようになっている。そ
して、コントローラ３０は、第１温度センサ５６の検出
信号に基づいて、流量調節弁５２を制御して冷却器４０
の冷却能力を変化させ、燃料添加ノズル１８が燃料を添
加する部分の排気ガス１６の温度を一定にする。また、
コントローラ３０は、第２の温度センサ５８の検出信号
に基づいて流量調節弁５４の開度を制御し、第２冷却器
４２の冷却能力を調整し、触媒層２６に流入する排気ガ
ス１６の温度と触媒層２６の温度とを予め定めた一定の
値に保持する。従って、燃料を添加する部分の排気ガス
１６の温度と、触媒層２６に流入する排気ガス１６の温
度、すなわち触媒層２６の温度とを独立して制御するこ
とができ、よりＮＯX の浄化率を高めることができる。
【００２５】
【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下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
の排気ガス温度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、触媒層の温度を、高
いＮＯX 浄化率が得られる所定の温度となるように冷却
器の冷却能力を制御すれば、よりＮＯX の浄化率をさら
に向上することができる。
ば、排気管に設けた冷却器より下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
の排気ガス温度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、触媒層の温度を、高
いＮＯX 浄化率が得られる所定の温度となるように冷却
器の冷却能力を制御すれば、よりＮＯX の浄化率をさら
に向上することができる。
【００２６】また、本発明は、燃料添加ノズルの下流側
に第２冷却器を設けて排気ガスを冷却するようにしてい
るため、燃料を添加する部分の排気ガスの温度と、触媒
層に流入する排気ガスの温度、触媒層の温度とを独立し
て制御することが可能となり、ＮＯX を極めて効率よく
還元浄化することができる。
に第２冷却器を設けて排気ガスを冷却するようにしてい
るため、燃料を添加する部分の排気ガスの温度と、触媒
層に流入する排気ガスの温度、触媒層の温度とを独立し
て制御することが可能となり、ＮＯX を極めて効率よく
還元浄化することができる。
【図１】本発明の第１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。
の排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】本発明の第２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。
の排気ガス脱硝装置の説明図である。
【図４】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５】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】従来の燃料を還元剤炭化水素として添加した場
合のＮＯX の浄化率を示す図である。
合のＮＯX の浄化率を示す図である。
１０…ディーゼルエンジン、１２…排気管、１６…排気
ガス、１８…燃料添加ノズル、２６…触媒層、３０…コ
ントローラ、４０…冷却器、４２…第２冷却器、５２、
５４… 流量調整弁、５６…第１の温度センサ、５８…
第２の温度センサ。
ガス、１８…燃料添加ノズル、２６…触媒層、３０…コ
ントローラ、４０…冷却器、４２…第２冷却器、５２、
５４… 流量調整弁、５６…第１の温度センサ、５８…
第２の温度センサ。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年１月６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】追加
【補正内容】
【図７】
Claims (4)
- 【請求項１】 エンジンから排出された排気ガスが流れ
る排気管に設けられ、前記排気ガスを冷却する冷却器
と、この冷却器の下流側の前記排気管に取り付けられ、
前記排気ガス中に窒素酸化物還元用燃料を噴射する燃料
添加ノズルと、この燃料添加ノズルの燃料添加部におけ
る前記排気ガスの温度を検出する第１の温度センサと、
前記燃料添加ノズルの下流側に設けられて前記燃料の添
加された排気ガスが流入するとともに、この排気ガス中
の窒素酸化物を還元して除去する触媒層と、この触媒層
の温度を検出する第２の温度センサと、この第２の温度
センサと前記第１の温度センサとの検出信号に基づい
て、前記冷却器を流れる冷媒の流量を制御するコントロ
ーラとを有す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】 前記コントローラは、前記第１の温度セ
ンサと前記第２の温度センサとの検出信号に基づいて、
前記触媒層の温度が予め定めた値となるように前記冷却
器の冷媒流量を制御す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。 - 【請求項３】 前記燃料添加ノズルと前記触媒層との間
の前記排気管には、前記コントローラによって冷媒の流
量が制御されて前記排気ガスを冷却する第２冷却器が設
けてあ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。 - 【請求項４】 前記コントローラは、前記第１の温度セ
ンサと前記第２の温度センサとの検出信号に基づいて、
前記第２冷却器の冷媒流量を制御し、前記排気ガスの温
度と前記触媒層の温度とを所定の一定温度にすることを
特徴とする請求項３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 |
|---|---|---|---|
| JP24688494A JP3449653B2 (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP24688494A JP3449653B2 (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | ディーゼルエンジンの排気ガス脱硝装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0886214A true JPH0886214A (ja) | 1996-04-02 |
| JP3449653B2 JP3449653B2 (ja) | 2003-09-22 |
Family
ID=17155182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24688494A Expired - Fee Related JP3449653B2 (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | 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) | JP3449653B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003074331A (ja) * | 2001-08-31 | 2003-03-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 排ガス浄化装置及び排ガス処理方法 |
| JP2007278099A (ja) * | 2006-04-03 | 2007-10-25 | Toyota Motor Corp | 排ガスの浄化方法及び車両のコージェネレーション方法 |
| CN107726305A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-02-23 | 西安交通大学 | 一种适合全负荷scr脱硝的锅炉及工作方法 |
-
1994
- 1994-09-14 JP JP24688494A patent/JP3449653B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003074331A (ja) * | 2001-08-31 | 2003-03-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 排ガス浄化装置及び排ガス処理方法 |
| JP2007278099A (ja) * | 2006-04-03 | 2007-10-25 | Toyota Motor Corp | 排ガスの浄化方法及び車両のコージェネレーション方法 |
| CN107726305A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-02-23 | 西安交通大学 | 一种适合全负荷scr脱硝的锅炉及工作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3449653B2 (ja) | 2003-09-22 |
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|---|---|---|---|
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