JPH0893455A - Device and method for controlling exhaust emission using infrared ray - Google Patents

Device and method for controlling exhaust emission using infrared ray

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JPH0893455A
JPH0893455A JP6258780A JP25878094A JPH0893455A JP H0893455 A JPH0893455 A JP H0893455A JP 6258780 A JP6258780 A JP 6258780A JP 25878094 A JP25878094 A JP 25878094A JP H0893455 A JPH0893455 A JP H0893455A
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JP
Japan
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exhaust gas
infrared ray
infrared rays
internal combustion
combustion engine
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JP6258780A
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Japanese (ja)
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Noboru Nakano
昇 中野
Toshihiro Shiimado
利博 椎窓
Hiroshige Fukatsu
裕成 深津
Ryoichi Yamanouchi
良一 山之内
Naoto Chikagawa
直人 近川
Masao Kawai
正夫 川合
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Equos Research Co Ltd
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Equos Research Co Ltd
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Abstract

PURPOSE: To excellently control NOx even in the atmosphere with high oxygen concentration by providing an infrared ray generating part to emit the infrared ray by the exhaust heat in an exhaust gas passage of an internal combustion engine, and providing a catalyst reacting part to control the atmospheric pollutant in the exhaust gas in the downstream of the infrared ray generating part. CONSTITUTION: The exhaust gas introduced in an exhaust gas inlet 12 from a lean burn gasoline engine passes through a jacket passage 9 arranged on the outer circumference of an infrared ray generating part 1, and HC gas and CO gas are burned. The exhaust gas then passes an oxidation catalyst 10 to transfer the heat to the infrared ray generating part 1, and then is introduced to the infrared ray generating part l. The infrared ray generating part 1 is uniformly heated by the heat of the exhaust gas, and generates the infrared ray mainly consisting of the prescribed wavelength suitable for making NOx in the excited condition. NOx which passes through the infrared ray generating part 1 and is in the excited condition is easily reduced and controlled, and the controlled exhaust gas is discharged from an exhaust gas outlet 13.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関から排出され
る排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方法に関し、特
に、リーンバーンガソリンエンジン、ジーゼルエンジン
等の希薄燃焼状態になっている内燃機関から排出される
排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine and a method for purifying exhaust gas, and more particularly to exhaust gas from an internal combustion engine such as a lean burn gasoline engine or diesel engine in a lean burn state. Exhaust gas purifying apparatus and exhaust gas purifying method.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車等の内燃機関(エンジン等)から
排出される排気ガス中にはNOX 等の有害成分が含ま
れ、大気汚染の問題を引き起こすので、排気ガス中のN
X 等の有害成分を低減化するために、内燃機関の排気
ガス通路に三元触媒等の排気ガス浄化触媒を配すること
が既に知られている。
2. Description of the Related Art Exhaust gas discharged from an internal combustion engine (engine, etc.) of an automobile or the like contains harmful components such as NO x and causes a problem of air pollution.
To reduce the harmful components O X such, it is already known to arrange an exhaust gas purification catalyst such as a three-way catalyst in an exhaust gas passage of an internal combustion engine.

【0003】また、排ガス浄化触媒を担持した触媒担体
の表面に赤外線照射物質と触媒成分とを含有するコート
層を設けて排気ガス中のHC、CO成分を浄化する浄化
装置が知られている(特開平4−87625号公報)。
Further, there is known a purifying apparatus for purifying HC and CO components in exhaust gas by providing a coat layer containing an infrared radiation substance and a catalyst component on the surface of a catalyst carrier carrying an exhaust gas purifying catalyst ( JP-A-4-87625).

【0004】一方、近年、希薄混合気体を使用したリー
ンバーンガソリンエンジンは、燃費の節約が向上するも
のとして注目され使用されている。
On the other hand, in recent years, lean-burn gasoline engines using a lean gas mixture have been attracting attention and are being used because of improved fuel economy.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、排気ガ
スの浄化において、一般に酸素濃度が高い雰囲気下では
NOx の還元反応は進行しにくいとされている。特に、
リーンバーンガソリンエンジン等の酸素量が過剰になる
ような希薄燃焼状態になっている運転条件下において
は、その排気ガス中のNOx を三元触媒等の浄化触媒に
より還元することは困難である。
However, in purifying exhaust gas, it is generally said that the NO x reduction reaction does not easily proceed in an atmosphere with a high oxygen concentration. In particular,
Under operating conditions such as lean burn gasoline engine in a lean combustion state where the amount of oxygen becomes excessive, it is difficult to reduce NO x in the exhaust gas by a purification catalyst such as a three-way catalyst. .

【0006】従来、三元触媒等の浄化触媒が適用できな
いリーンバーンガソリンエンジンの排気ガス中のNOx
を除去する方法として、排気ガス中に炭化水素等を共存
させて還元剤として用い、浄化触媒により排気ガス中の
NOx を除去することが、例えば、特開昭63−100
919号公報、特開平6−63359号公報等に提案さ
れているが、リーンバーンガソリンエンジンの排気ガス
中には、元々一酸化炭素、炭化水素等の可燃物質が少な
いので、この方法によりNOx を除去するためには、リ
ーンバーンガソリンエンジンの排気ガスに対して外部よ
り炭化水素を添加しなければならないという不都合があ
った。
Conventionally, NO x in the exhaust gas of a lean burn gasoline engine to which a purifying catalyst such as a three-way catalyst cannot be applied.
As a method of removing NOx, for example, hydrocarbons and the like are coexisted in the exhaust gas as a reducing agent, and NO x in the exhaust gas is removed by a purifying catalyst.
919 JP have been proposed in JP-A 6-63359 discloses such, exhaust gas from lean burn gasoline engines, originally carbon monoxide, since the combustible materials such as hydrocarbons is small, NO x by this method In order to remove the above, there was a disadvantage that hydrocarbons had to be added from the outside to the exhaust gas of the lean burn gasoline engine.

【0007】前記特開平4−87625号公報に記載の
浄化装置は、触媒成分と赤外線照射物質が同一の触媒担
体上に担持されており、このため赤外線照射の効率が悪
く、また、触媒反応と赤外線発生が同時に行われるた
め、浄化装置入口では触媒反応により温度上昇が高く、
出口付近では温度上昇が低いため、均一な波長の赤外線
を発生し難く触媒担体上での触媒反応が均一に行われ難
いという問題を有している。さらに、この浄化装置は希
薄燃焼状態の内燃機関の排ガス浄化については意図して
おらず、またNOx の除去についても何も言及されてい
ない。
In the purifying apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 4-87625, the catalyst component and the infrared irradiating substance are carried on the same catalyst carrier, so that the efficiency of the infrared irradiating is poor and the catalytic reaction Since infrared rays are generated at the same time, the temperature rises at the inlet of the purifier due to a catalytic reaction,
Since the temperature rise is low near the outlet, there is a problem that it is difficult to generate infrared rays having a uniform wavelength and it is difficult to uniformly carry out the catalytic reaction on the catalyst carrier. Furthermore, this purification device is not intended for exhaust gas purification of an internal combustion engine in a lean burn state, nor is there any mention of NO x removal.

【0008】そこで、本発明は、酸素濃度が高い雰囲気
下(リーン側)においても、炭化水素を添加することが
必須の要件ではなく、NOx が良好に浄化される排気ガ
ス浄化装置及び排気ガス浄化方法を提供することを目的
とする。さらに、本発明はリーンバーンガソリンエンジ
ン等の希薄燃焼状態を含む広範囲な空燃比を用いる内燃
機関に搭載可能な排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方
法を提供することを目的とする。
Therefore, according to the present invention, it is not an essential requirement to add hydrocarbons even in an atmosphere with a high oxygen concentration (lean side), and an exhaust gas purifying device and an exhaust gas which can purify NO x well. The purpose is to provide a purification method. A further object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus and an exhaust gas purifying method that can be mounted on an internal combustion engine that uses a wide range of air-fuel ratios including a lean burn gasoline engine and the like.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記した問題点を解決す
るために、本発明の赤外線を利用する排気ガス浄化装置
は、内燃機関から排出される排気ガス、特に、希薄燃焼
状態になっている内燃機関から排出される排気ガスのた
めの排気ガス通路に、内燃機関から排出される排気ガス
自身の熱により赤外線を放出することのできる赤外線発
生部を設け、該赤外線発生部の下流側に、前記排気ガス
中に含まれる大気汚染物質を触媒反応により浄化するこ
とができる触媒反応部を設けたことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, an exhaust gas purifying apparatus using infrared rays according to the present invention is an exhaust gas discharged from an internal combustion engine, particularly in a lean burn state. An exhaust gas passage for exhaust gas discharged from an internal combustion engine is provided with an infrared generator capable of emitting infrared rays by heat of the exhaust gas itself discharged from the internal combustion engine, and on the downstream side of the infrared generator. It is characterized in that a catalytic reaction unit capable of purifying air pollutants contained in the exhaust gas by a catalytic reaction is provided.

【0010】また本発明の赤外線を利用する排気ガス浄
化方法は、(1)希薄燃焼状態になっている内燃機関か
ら排出される排気ガス自身の熱により、担体に黒体物質
の層が形成されてなる赤外線発生部から赤外線を放射さ
せ、(2)該赤外線により、排気ガス中のNOx を活性
化させ、(3)活性化されたNOx を含む排気ガスを、
前記赤外線発生部よりも下流に設けられた三元触媒又は
NOx 還元触媒を有する触媒反応部の触媒作用により浄
化することを特徴とする。
Further, in the exhaust gas purifying method using infrared rays of the present invention, (1) a layer of a black body substance is formed on the carrier by the heat of the exhaust gas itself discharged from the internal combustion engine in a lean burn state. Infrared rays are emitted from the infrared ray generating part formed by (2) the NO x in the exhaust gas is activated by the infrared rays, and (3) the exhaust gas containing the activated NO x ,
It is characterized in that purification is carried out by the catalytic action of a catalytic reaction section having a three-way catalyst or a NO x reduction catalyst provided downstream of the infrared ray generation section.

【0011】本発明の排気ガス浄化装置の赤外線発生部
に供給される熱は、排気ガス自身の熱に加えて、別の熱
発生源からの熱を併用してもよい。赤外線発生部におい
て、排気ガスに安定的に赤外線を照射するためには、こ
のような別の熱発生源を併用することは効果的である。
The heat supplied to the infrared ray generating portion of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention may be the heat of the exhaust gas itself, as well as the heat from another heat generating source. In order to stably irradiate the exhaust gas with infrared rays in the infrared ray generation section, it is effective to use such another heat generation source in combination.

【0012】本発明の排気ガス浄化装置において、赤外
線発生部は、その外周が内燃機関から排出される排気ガ
スのための排気ガス通路により覆われたジャケット通路
を有し、そのジャケット通路は赤外線発生部の入口に通
じていることが、赤外線発生部を均一加熱するために好
ましい。
In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the infrared ray generating portion has a jacket passage whose outer periphery is covered with an exhaust gas passage for exhaust gas discharged from the internal combustion engine, and the jacket passage has infrared rays generating portion. It is preferable to communicate with the inlet of the section in order to uniformly heat the infrared ray generating section.

【0013】前記ジャケット通路の内にHC及び/又は
COの燃焼熱により赤外線部に赤外線を発生させるため
の酸化触媒を配置した場合、その燃焼熱が赤外線発生部
へ導入されることになり、赤外線強度が強くなり、NO
x がより活性化されることによりその後に行われるNO
x 浄化処理がさらに有効に行われる利点がある。
When an oxidation catalyst for generating infrared rays in the infrared ray portion by the combustion heat of HC and / or CO is arranged in the jacket passage, the combustion heat is introduced into the infrared ray generating portion. Strength increases, NO
NO performed after x is activated more
x There is an advantage that the purification process is performed more effectively.

【0014】本発明の排気ガス浄化装置において、赤外
線発生部は、担体に黒体物質の層を形成して製造するこ
とができ、排気ガスが接触したのち排気ガスを通過させ
ることができるような構造とする。このような構造の赤
外線発生部には、例えば、モノリス型担体、ペレット型
担体、或いは板状担体等に黒体物質の層を形成したもの
が使用できる。排気ガスへの赤外線照射面積を高めるた
めに、その担体の表面積は大きい方が好ましい。その担
体の材質には、セラミックス、金属等が利用できる。
In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the infrared ray generating portion can be manufactured by forming a layer of a black body substance on a carrier, and allows the exhaust gas to pass through after the exhaust gas comes into contact with the carrier. The structure. For the infrared ray generating portion having such a structure, for example, a monolith type carrier, a pellet type carrier, or a plate-shaped carrier on which a layer of a blackbody substance is formed can be used. The surface area of the carrier is preferably large in order to increase the infrared irradiation area of the exhaust gas. As the material of the carrier, ceramics, metal or the like can be used.

【0015】本発明の排気ガス浄化装置において、赤外
線発生部に使用される黒体物質には、熱により赤外線を
発する黒体物質が使用され、ある程度の耐熱性(200
℃前後)を持っていればその材質は問わない。例えば、
黄褐色アルマイト、アルミナ、或いは、ペタライトと石
灰石にMnO2 60%、FeO20%、CuO10%、
CoO10%からなる組成物を1100℃に仮焼して得
た仮焼物を添加したもの等が挙げられる。担体表面へ黒
体物質の層を形成する方法には、一般的な塗布手段、含
浸手段、溶射手段等により行うことができる。NOX
赤外線に対する吸収領域は近赤外及び中赤外領域である
ため、赤外線発生部より発生される赤外線は、これらの
波長領域のものが好ましい。
In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the black body substance used in the infrared ray generating portion is a black body substance which emits infrared rays by heat, and has a certain heat resistance (200
The material does not matter as long as it has a temperature of around ℃. For example,
Yellow-brown alumite, alumina, or 60% MnO 2 , FeO 20%, CuO 10% on petalite and limestone,
An example is one in which a calcined product obtained by calcining a composition consisting of 10% CoO at 1100 ° C. was added. The method of forming the layer of the blackbody substance on the surface of the carrier can be performed by a general coating means, impregnation means, thermal spraying means or the like. Since the absorption region for the infrared rays of NO x is the near infrared region and the mid-infrared region, it is preferable that the infrared ray generated by the infrared ray generating portion has these wavelength regions.

【0016】本発明の排気ガス浄化装置において、触媒
反応部は、触媒担体上に、NOX 、HC、CO等を分解
し浄化する能力のある触媒金属を担持させた、よく知ら
れている三元触媒、又はNOX 還元触媒を使用すること
ができる。
In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the catalytic reaction section is a well-known three-component catalyst carrier that carries a catalytic metal capable of decomposing and purifying NO x , HC, CO and the like on the catalyst carrier. the original catalyst, or NO X reduction catalyst can be used.

【0017】なお、本発明の排気ガス浄化装置はリーン
バーンガソリンエンジン、ジーゼルエンジン等の希薄燃
焼状態になっている内燃機関から排出される排気ガス浄
化装置について適用できるのみではなく、三元触媒が適
用されている一般のエンジンの排気ガスに対しても適用
できる。
The exhaust gas purifying device of the present invention is not only applicable to an exhaust gas purifying device discharged from an internal combustion engine in a lean burn state such as a lean burn gasoline engine or a diesel engine, but a three-way catalyst is used. It can also be applied to the exhaust gas of a general engine used.

【0018】[0018]

【作用】エンジンから排出される排気ガス自身の熱によ
って、赤外線発生部が加熱され黒体物質から赤外線が放
射される。排気ガス中のNOx が、放射された赤外線を
吸収してNOx 分子が加熱・活性化されて励起状態とな
る。励起状態のNOx は、そのままの状態で触媒反応部
に到達する。このため、従来では、希薄燃焼状態の内燃
機関の排気ガス中のNOx は従来では浄化困難であった
が、本発明では励起状態のNOx により触媒反応部での
浄化触媒反応が促進される。
The heat of the exhaust gas itself emitted from the engine heats the infrared ray generating portion to radiate infrared rays from the black body material. NO x in the exhaust gas absorbs the emitted infrared rays and NO x molecules are heated and activated to be in an excited state. The excited NO x reaches the catalytic reaction part as it is. Therefore, conventionally, it was difficult to purify NO x in the exhaust gas of the internal combustion engine in the lean burn state, but in the present invention, the purified catalytic reaction in the catalytic reaction portion is promoted by the excited state of NO x. .

【0019】本発明の排気ガス浄化装置は、赤外線発生
部と触媒反応部が独立しているため、効率のよい赤外線
発生が行われ、しかも加熱が均一となるためNOx の励
起に適した均一な波長(5〜6μmの範囲の特定の波
長)を主体とする赤外線を発生することができ、励起さ
れたNOx は次いで触媒反応部で有効に浄化される。
In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, since the infrared ray generating section and the catalytic reaction section are independent, the infrared ray is efficiently generated and the heating becomes uniform, so that it is suitable for exciting NO x. Infrared rays having various wavelengths (specific wavelengths in the range of 5 to 6 μm) can be generated, and the excited NO x is then effectively purified in the catalytic reaction part.

【0020】本発明の排気ガス浄化装置は、赤外線発生
部の外周が内燃機関からの排気ガスを通すジャケット通
路で覆われているため、赤外線発生部が均一に加熱さ
れ、均一な赤外線発生が行われる。したがってNOx
励起に有効な波長(5〜6μmの範囲の特定の波長)を
主体とする赤外線を均一に発生し、次いで励起されたN
x を触媒反応部で有効に浄化することができる。
In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, since the outer periphery of the infrared ray generating portion is covered with the jacket passage through which the exhaust gas from the internal combustion engine passes, the infrared ray generating portion is uniformly heated and uniform infrared ray generation is performed. Be seen. Therefore, infrared rays mainly having a wavelength effective for exciting NO x (a specific wavelength in the range of 5 to 6 μm) are uniformly generated, and then the excited N is excited.
The O x can be effectively purified by the catalytic reaction section.

【0021】[0021]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕図1に本発明の赤外線を利用する排気ガス
浄化装置の効果を確認するための実験に用いた実験装置
を示す。1は、空燃比A/Fが約15.7の希薄燃焼状
態になっているガソリンエンジン3からの排気ガスに対
して赤外線を照射するための赤外線発生部である。この
赤外線発生部1は一般的な触媒担体として知られている
ステンレスからなるモノリス型担体に、赤外線ヒータ用
の一般的なセラミックス粉末を有機溶媒によりスラリー
状にして塗布し、乾燥し、700〜1,000℃で焼結
したものである。図2に、本実施例に使用された赤外線
発生部1の全体構造を示す。
[Embodiment 1] FIG. 1 shows an experimental apparatus used in an experiment for confirming the effect of the exhaust gas purifying apparatus using infrared rays according to the present invention. Reference numeral 1 denotes an infrared ray generation unit for irradiating infrared rays to exhaust gas from the gasoline engine 3 which is in a lean burn state with an air-fuel ratio A / F of about 15.7. The infrared ray generating section 1 is obtained by applying a general ceramic powder for infrared heaters in a slurry form with an organic solvent to a monolithic carrier made of stainless steel, which is known as a general catalyst carrier, and drying it to 700 to 1 Sintered at 1,000 ° C. FIG. 2 shows the entire structure of the infrared ray generator 1 used in this embodiment.

【0022】この赤外線発生部1は、ガソリンエンジン
3と、排気ガス中のNOx 、HC、CO等の有害物質を
触媒作用により分解する三元触媒からなる触媒反応部2
との間の排気ガス通路6上に配置されている。触媒反応
部2より下流の排気ガス通路7上には、その排気ガスの
一部を採取してその成分を測定するための排気ガス測定
装置5が配置されている。赤外線発生部1の温度条件の
設定を容易にするために、赤外線発生部1には、ガスバ
ーナ4が設けられている。
The infrared ray generating section 1 is a catalytic reaction section 2 which comprises a gasoline engine 3 and a three-way catalyst for catalytically decomposing harmful substances such as NO x , HC and CO in exhaust gas.
Is disposed on the exhaust gas passage 6 between An exhaust gas measuring device 5 for collecting a part of the exhaust gas and measuring its components is disposed on the exhaust gas passage 7 downstream of the catalytic reaction unit 2. In order to facilitate the setting of the temperature condition of the infrared ray generator 1, the infrared ray generator 1 is provided with a gas burner 4.

【0023】図1に示す実験装置を用いて赤外線発生部
1をガスバーナ4により約500℃に加熱した。次い
で、ガソリンエンジン3を始動し、同時に排気ガス測定
装置5により、排気ガス中のNOx の経過時間に対する
濃度変化を測定した。その結果を図3に示す。図3にお
いて、曲線aは、三元触媒の加熱を行わずに常温〜70
℃まで排気ガスの熱で上昇した時の比較例を示す。曲線
bは、三元触媒の温度を200℃一定に加熱した場合の
比較例を示す。曲線cは、赤外線を排気ガスに対して照
射し三元触媒を加熱せずに常温〜200℃まで反応によ
って、温度が上昇した時の本発明の実施例を示す。
The infrared generator 1 was heated to about 500 ° C. by the gas burner 4 using the experimental apparatus shown in FIG. Next, the gasoline engine 3 was started, and at the same time, the exhaust gas measuring device 5 measured the concentration change of NO x in the exhaust gas with respect to the elapsed time. The result is shown in FIG. In FIG. 3, a curve a indicates that the temperature is from room temperature to 70 without heating the three-way catalyst.
A comparative example when the temperature of the exhaust gas rises up to ℃ is shown. A curve b shows a comparative example when the temperature of the three-way catalyst is heated to 200 ° C. constantly. A curve c shows an example of the present invention when the temperature rises by irradiating the exhaust gas with infrared rays and reacting from room temperature to 200 ° C. without heating the three-way catalyst.

【0024】図3によれば、排気ガス中のNOx 濃度が
安定した所で比較してみると、本発明(曲線c)は比較
例(曲線a)に比べ98%、比較例(曲線b)に比べ約
96%も、排気ガス中のNOx 濃度が減少していること
がわかる。よって本発明の赤外線を利用する排気ガス浄
化装置は、排気ガス中の有害成分、特にNOx の分解除
去に顕著な効果があることがわかる。また、排気ガス測
定装置5で排気ガス中のCOを測定したところ、従来の
浄化装置(三元触媒のみ)と比べて約25%の低減効果
があった。
According to FIG. 3, when the NO x concentration in the exhaust gas is stabilized, the present invention (curve c) is 98% more than the comparative example (curve a), and the comparative example (curve b). It can be seen that the NO x concentration in the exhaust gas is reduced by about 96% as compared with (1). Therefore, it is understood that the exhaust gas purifying apparatus using infrared rays according to the present invention has a remarkable effect in decomposing and removing harmful components in exhaust gas, particularly NO x . Moreover, when CO in the exhaust gas was measured by the exhaust gas measuring device 5, there was a reduction effect of about 25% as compared with the conventional purification device (only the three-way catalyst).

【0025】〔実施例2〕本実施例2は、赤外線発生部
の外周に、内燃機関から排出される排気ガスのための排
気ガス通路により覆われたジャケット通路を配置し、赤
外線発生部の下流側に三元触媒からなる触媒反応部を配
置した排ガス浄化装置の例であり、図4にその排ガス浄
化装置の断面図を示す。
[Embodiment 2] In Embodiment 2, a jacket passage covered with an exhaust gas passage for exhaust gas discharged from an internal combustion engine is arranged on the outer periphery of the infrared ray generating portion, and a jacket passage is provided downstream of the infrared ray generating portion. FIG. 4 is an example of an exhaust gas purifying apparatus in which a catalytic reaction part made of a three-way catalyst is arranged on the side, and FIG. 4 shows a cross-sectional view of the exhaust gas purifying apparatus.

【0026】図4において、排気ガス入口12に導入さ
れた排気ガスは、赤外線発生部1の外周に配置されたジ
ャケット通路9を通過し、ジャケット通路9の途中に設
けられた、HCガス、COガスを燃焼して、赤外線発生
部1に熱を伝えるための酸化触媒10を通過した後に、
赤外線発生部1に導かれる。赤外線発生部1はジャケッ
ト通路9を通過する排気ガスの熱により均一に加熱され
ており、また、排気ガスが通過することにより、NOX
を励起状態にするのに適した特定の波長(5〜6μmの
範囲の特定の波長)を主体とする赤外線を発生する。こ
の赤外線発生部1を通過して励起状態となったNOX
スを含む排気ガスは、次いで三元触媒からなる触媒反応
部2を通過して、排気ガス中の励起状態のNOX は容易
に還元されて浄化され、浄化された排気ガスが排気ガス
出口13から排出される。なお、触媒反応部2の出口側
にはメッシュ11により三元触媒が保持されている。
In FIG. 4, the exhaust gas introduced into the exhaust gas inlet 12 passes through the jacket passage 9 arranged on the outer periphery of the infrared ray generating section 1, and the HC gas, the CO gas provided in the middle of the jacket passage 9 After burning the gas and passing through the oxidation catalyst 10 for transmitting heat to the infrared ray generator 1,
It is guided to the infrared ray generator 1. The infrared ray generator 1 is uniformly heated by the heat of the exhaust gas passing through the jacket passage 9, and when the exhaust gas passes, NO x is generated.
Infrared rays mainly having a specific wavelength (specific wavelength in the range of 5 to 6 μm) suitable for bringing into the excited state are generated. Exhaust gas containing NO X gas that has been excited by passing through the infrared ray generating unit 1 then passes through the catalytic reaction unit 2 including a three-way catalyst, and the excited NO X in the exhaust gas can be easily converted. The reduced and purified exhaust gas is discharged from the exhaust gas outlet 13. A three-way catalyst is held by the mesh 11 on the outlet side of the catalytic reaction unit 2.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明の赤外線を利用する排気ガス浄化
装置は、酸素濃度が高い雰囲気下(リーン側)におい
て、炭化水素を添加することなく、NOx が良好に浄化
される特徴を有し、リーンバーンガソリンエンジン等の
希薄燃焼状態の内燃機関に搭載することができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The exhaust gas purifying apparatus using infrared rays according to the present invention has a feature that NO x can be satisfactorily purified without adding hydrocarbons in an atmosphere with a high oxygen concentration (lean side). , Lean-burn gasoline engines, etc., and can be mounted on lean-burn internal combustion engines.

【0028】本発明の赤外線を利用する排気ガス浄化装
置は、赤外線発生部と触媒反応部が独立しているので赤
外線発生の効率がよく、NOx の励起に適した均一な波
長の赤外線を発生してNOx を励起し、次いで触媒反応
部で有効にNOx を浄化することができる。したがっ
て、通常、希薄燃焼状態の内燃機関の排気ガス中のNO
x は三元触媒等により浄化困難であったが、本発明によ
り浄化が可能となる。
In the exhaust gas purifying apparatus utilizing infrared rays of the present invention, since the infrared ray generating section and the catalytic reaction section are independent, the infrared ray generating efficiency is high and the infrared ray having a uniform wavelength suitable for exciting NO x is generated. Then, NO x can be excited, and then NO x can be effectively purified in the catalytic reaction part. Therefore, normally, the NO in the exhaust gas of an internal combustion engine in a lean burn state is
Although x was difficult to purify with a three-way catalyst or the like, the present invention enables purification.

【0029】本発明の赤外線を利用する排気ガス浄化装
置は、赤外線発生部の外周が内燃機関からの排気ガスを
通すジャケット通路で覆われているため、赤外線発生部
が均一に加熱され、均一な赤外線発生が行われる。した
がってNOx の励起に有効な波長の赤外線を均一に発生
し、次いで励起されたNOx を触媒反応部で有効に浄化
することができる。
In the exhaust gas purifying apparatus using infrared rays according to the present invention, the outer circumference of the infrared ray generating portion is covered with the jacket passage through which the exhaust gas from the internal combustion engine passes, so that the infrared ray generating portion is uniformly heated and uniform. Infrared radiation is generated. Therefore, infrared rays having a wavelength effective for exciting NO x can be uniformly generated, and then the excited NO x can be effectively purified by the catalytic reaction part.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の赤外線を利用する排気ガス浄化装置の
効果を確認するための実験に用いた実験装置を示す。
FIG. 1 shows an experimental apparatus used in an experiment for confirming the effect of an exhaust gas purifying apparatus using infrared rays according to the present invention.

【図2】実施例に使用された赤外線発生部の全体構造を
示す。
FIG. 2 shows the entire structure of an infrared ray generating unit used in the examples.

【図3】本発明の赤外線を利用する排気ガス浄化装置を
使用した場合の排気ガス中のNOx の経過時間に対する
濃度変化を示す。
FIG. 3 shows changes in the concentration of NO x in the exhaust gas with the passage of time when the exhaust gas purifying apparatus using infrared rays according to the present invention is used.

【図4】赤外線発生部の外周に、内燃機関から排出され
る排気ガスのための排気ガス通路により覆われたジャケ
ット通路を配置し、赤外線発生部の下流側に触媒反応部
を配置した排ガス浄化装置の断面図である。
[Fig. 4] Exhaust gas purification in which a jacket passage covered with an exhaust gas passage for exhaust gas discharged from an internal combustion engine is arranged on the outer periphery of an infrared generation portion, and a catalytic reaction portion is arranged on the downstream side of the infrared generation portion. It is sectional drawing of an apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 赤外線発生部 2 触媒反応部 3 ガソリンエンジン 4 ガスバーナ 5 排気ガス測定装置 6,7 排気ガス通路 9 ジャケット通路 10 酸化触媒 11 メッシュ 12 排気ガス入口 13 排気ガス出口 1 Infrared ray generating part 2 Catalytic reaction part 3 Gasoline engine 4 Gas burner 5 Exhaust gas measuring device 6,7 Exhaust gas passage 9 Jacket passage 10 Oxidation catalyst 11 Mesh 12 Exhaust gas inlet 13 Exhaust gas outlet

───────────────────────────────────────────────────── 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 53/74 B01J 19/12 ZAB Z 9342−4D 35/02 J F01N 3/08 ZAB C 3/24 C L ZAB A (72)発明者 山之内 良一 東京都千代田区外神田2丁目19番12号 株 式会社エクォス・リサーチ内 (72)発明者 近川 直人 東京都千代田区外神田2丁目19番12号 株 式会社エクォス・リサーチ内 (72)発明者 川合 正夫 東京都千代田区外神田2丁目19番12号 株 式会社エクォス・リサーチ内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location B01D 53/74 B01J 19/12 ZAB Z 9342-4D 35/02 J F01N 3/08 ZAB C 3 / 24 CL ZAB A (72) Inventor Ryoichi Yamanouchi 2-19-12 Sotokanda, Chiyoda-ku, Tokyo Equas Research Co., Ltd. (72) Inventor Naoto Chikakawa 2-19-12 Sotokanda, Chiyoda-ku, Tokyo No. In stock company Equus Research (72) Inventor Masao Kawai 2-19-12 Sotokanda, Chiyoda-ku, Tokyo Within Equus Research company

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関から排出される排気ガスのため
の排気ガス通路に、内燃機関から排出される排気ガス自
身の熱により赤外線を放出することのできる赤外線発生
部を設け、 該赤外線発生部の下流側に、前記排気ガス中に含まれる
大気汚染物質を触媒反応により浄化することができる触
媒反応部を設けたことを特徴とする赤外線を利用する排
気ガス浄化装置。
1. An infrared generator capable of emitting infrared rays by heat of the exhaust gas itself discharged from the internal combustion engine is provided in an exhaust gas passage for the exhaust gas discharged from the internal combustion engine. An exhaust gas purifying apparatus using infrared rays, characterized in that a catalytic reaction portion capable of purifying air pollutants contained in the exhaust gas by a catalytic reaction is provided on the downstream side of the exhaust gas.
【請求項2】 内燃機関から排出される排気ガスのため
の排気ガス通路に、内燃機関から排出される排気ガス自
身の熱により赤外線を放出することのできる赤外線発生
部を設け、 該赤外線発生部の下流側に、前記排気ガス中に含まれる
大気汚染物質を触媒反応により浄化することができる触
媒反応部を設け、 前記赤外線発生部は、担体に黒体物質の層を形成したも
のであり、かつ前記触媒反応部は、担体に触媒金属を担
持させた三元触媒又はNOx 還元触媒であることを特徴
とする赤外線を利用する排気ガス浄化装置。
2. An infrared generator capable of emitting infrared rays by the heat of the exhaust gas itself discharged from the internal combustion engine is provided in an exhaust gas passage for the exhaust gas discharged from the internal combustion engine. On the downstream side, a catalyst reaction part capable of purifying air pollutants contained in the exhaust gas by a catalytic reaction is provided, and the infrared ray generation part is a carrier in which a layer of a black body substance is formed, Further, the exhaust gas purifying apparatus utilizing infrared rays is characterized in that the catalytic reaction part is a three-way catalyst or a NO x reduction catalyst in which a catalyst metal is carried on a carrier.
【請求項3】 前記赤外線発生部は、その外周が内燃機
関から排出される排気ガスのための排気ガス通路により
覆われたジャケット通路を有し、該ジャケット通路は赤
外線発生部の入口に通じていることを特徴とする請求項
1又は2記載の赤外線を利用する排ガス浄化装置。
3. The infrared generator has a jacket passage whose outer periphery is covered with an exhaust gas passage for exhaust gas discharged from an internal combustion engine, and the jacket passage communicates with an inlet of the infrared generator. An exhaust gas purifying apparatus using infrared rays according to claim 1 or 2, characterized in that:
【請求項4】 前記ジャケット通路の内にHC及び/又
はCOの燃焼熱により赤外線を発生させるための酸化触
媒が配置されていることを特徴とする請求項3記載の赤
外線を利用する排ガス浄化装置。
4. The exhaust gas purifying apparatus using infrared rays according to claim 3, wherein an oxidation catalyst for generating infrared rays by combustion heat of HC and / or CO is arranged in the jacket passage. .
【請求項5】 前記内燃機関は、希薄燃焼状態になって
いる内燃機関であることを特徴とする請求項1、2、3
又は4記載の赤外線を利用する排ガス浄化装置。
5. The internal combustion engine is a lean burn internal combustion engine.
Alternatively, an exhaust gas purifying apparatus that uses infrared rays according to 4 above.
【請求項6】 (1)希薄燃焼状態になっている内燃機
関から排出される排気ガス自身の熱により、担体に黒体
物質の層が形成されてなる赤外線発生部から赤外線を放
射させ、 (2)該赤外線により、排気ガス中のNOx を活性化さ
せ、 (3)活性化されたNOx を含む排気ガスを、前記赤外
線発生部よりも下流に設けられた三元触媒又はNOx
元触媒を有する触媒反応部の触媒作用により浄化するこ
とを特徴とする赤外線を利用する排気ガス浄化方法。
6. (1) The heat of exhaust gas itself discharged from an internal combustion engine in a lean burn state causes infrared rays to be emitted from an infrared ray generating section formed by a layer of a blackbody substance on a carrier, 2) The infrared rays activate NO x in the exhaust gas, and (3) the exhaust gas containing the activated NO x is a three-way catalyst or NO x reduction provided downstream of the infrared ray generating section. An exhaust gas purifying method using infrared rays, characterized by purifying by a catalytic action of a catalytic reaction portion having a catalyst.
【請求項7】 前記、希薄燃焼状態になっている内燃機
関から排出される排気ガス自身の熱により担体に黒体物
質の層が形成されてなる赤外線発生部から赤外線を放射
させる方法は、赤外線発生部を覆う内燃機関から排出さ
れる排気ガスを通すジャケット通路から伝導される熱を
間接的に利用することを特徴とする請求項6記載の赤外
線を利用する排気ガス浄化方法。
7. A method of radiating infrared rays from an infrared ray generating section in which a layer of a blackbody substance is formed on a carrier by the heat of exhaust gas itself discharged from an internal combustion engine in a lean burn state is an infrared ray. The exhaust gas purification method using infrared rays according to claim 6, wherein heat conducted from a jacket passage through which exhaust gas discharged from an internal combustion engine that covers the generating portion is indirectly used.
【請求項8】 前記赤外線発生部から赤外線を放射させ
る方法は、内燃機関から排出される排気ガス自身の熱に
加えて、別の熱発生源からの熱を併用して利用するもの
であることを特徴とする請求項6又は7記載の赤外線を
利用する排気ガス浄化方法。
8. The method of radiating infrared rays from the infrared ray generating section uses, in addition to the heat of the exhaust gas itself discharged from the internal combustion engine, heat from another heat generating source in combination. An exhaust gas purification method using infrared rays according to claim 6 or 7.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1102695C (en) * 2000-03-17 2003-03-05 贵州黎阳机械厂 Exhaust silencing and purifying device for compression ignition diesel engine

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