JPH1030430A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置Info
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- JPH1030430A JPH1030430A JP18367096A JP18367096A JPH1030430A JP H1030430 A JPH1030430 A JP H1030430A JP 18367096 A JP18367096 A JP 18367096A JP 18367096 A JP18367096 A JP 18367096A JP H1030430 A JPH1030430 A JP H1030430A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 希薄燃焼可能な内燃機関の排気浄化装置にお
いて、排気ガスの温度が低い場合においても高いＮＯx
浄化率を達成する。 【解決手段】 希薄燃焼可能な内燃機関の排気系に配置
され排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯx を吸蔵し
排気ガスの酸素濃度が低下すると吸蔵したＮＯxを放出
する吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒と、前記リーンＮＯx
触媒より上流側の排気系に配置された酸化触媒と、所定
間隔ごとに排気ガス中の酸素濃度を低下させるべく前記
酸化触媒で燃焼せしめられるべき還元剤を供給する還元
剤供給手段と、を具備する内燃機関の排気浄化装置にお
いて、前記還元剤供給手段によって還元剤が供給される
期間のうちの初期段階においては還元剤に低温酸化性の
高い成分を含ませることを特徴とする。
いて、排気ガスの温度が低い場合においても高いＮＯx
浄化率を達成する。 【解決手段】 希薄燃焼可能な内燃機関の排気系に配置
され排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯx を吸蔵し
排気ガスの酸素濃度が低下すると吸蔵したＮＯxを放出
する吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒と、前記リーンＮＯx
触媒より上流側の排気系に配置された酸化触媒と、所定
間隔ごとに排気ガス中の酸素濃度を低下させるべく前記
酸化触媒で燃焼せしめられるべき還元剤を供給する還元
剤供給手段と、を具備する内燃機関の排気浄化装置にお
いて、前記還元剤供給手段によって還元剤が供給される
期間のうちの初期段階においては還元剤に低温酸化性の
高い成分を含ませることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、希薄燃焼可能な内
燃機関の排気浄化装置に関する。
燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車の排気ガス浄化技術の進歩
が著しい。排気ガス中の有害成分としては、不完全燃焼
成分であるＨＣ（炭化水素）及びＣＯ（一酸化炭素）並
びに空気中の窒素と燃え残りの酸素とが反応して生成さ
れるＮＯx （窒素酸化物）が挙げられる。多くのエンジ
ンでは、Ｏ2 センサによるフィードバック制御にて理論
空燃比での燃焼を達成するとともに三元触媒を使用する
ことにより、排気ガスの浄化率の向上を図っている。三
元触媒は、排気ガス中のＨＣ，ＣＯの酸化とＮＯ x の還
元とを同時に促進するものであり、燃焼せしめられる混
合気の空燃比が理論空燃比近傍にあるときに高い浄化率
を示す。
が著しい。排気ガス中の有害成分としては、不完全燃焼
成分であるＨＣ（炭化水素）及びＣＯ（一酸化炭素）並
びに空気中の窒素と燃え残りの酸素とが反応して生成さ
れるＮＯx （窒素酸化物）が挙げられる。多くのエンジ
ンでは、Ｏ2 センサによるフィードバック制御にて理論
空燃比での燃焼を達成するとともに三元触媒を使用する
ことにより、排気ガスの浄化率の向上を図っている。三
元触媒は、排気ガス中のＨＣ，ＣＯの酸化とＮＯ x の還
元とを同時に促進するものであり、燃焼せしめられる混
合気の空燃比が理論空燃比近傍にあるときに高い浄化率
を示す。
【０００３】しかし、理論空燃比の混合気を燃焼せしめ
ることは、燃料の経済性という観点からみると必ずしも
最良であるとは言えない。そのため、ガソリンエンジン
においてリーンバーン（希薄燃焼）エンジンが開発され
るとともに、ディーゼルエンジンの適用範囲が拡大され
つつある。ディーゼルエンジンやリーンバーンエンジン
では、リーン混合気が燃焼せしめられるため、排気ガス
における未反応Ｏ2 の量が多く、通常の三元触媒の作用
ではＮＯx の還元が不充分となる。
ることは、燃料の経済性という観点からみると必ずしも
最良であるとは言えない。そのため、ガソリンエンジン
においてリーンバーン（希薄燃焼）エンジンが開発され
るとともに、ディーゼルエンジンの適用範囲が拡大され
つつある。ディーゼルエンジンやリーンバーンエンジン
では、リーン混合気が燃焼せしめられるため、排気ガス
における未反応Ｏ2 の量が多く、通常の三元触媒の作用
ではＮＯx の還元が不充分となる。
【０００４】そこで、リーン状態すなわちＯ2 が過剰に
存在する状態にある排気ガス中のＮＯx を還元・浄化す
ることが可能なリーンＮＯx 触媒が使用されている。リ
ーンＮＯx 触媒としては、直接分解型といわれるものと
選択還元型といわれるものと吸蔵還元型といわれるもの
とがある。直接分解型リーンＮＯx 触媒では、高濃度酸
素共存下の実用条件でＮＯx 分解率が非常に小さく、ま
た、選択還元型リーンＮＯx 触媒は、ＨＣ等の還元剤と
ＮＯx との反応を選択的に促進するものであるが、ＮＯ
x 浄化性能が低い、浄化可能な温度範囲が狭い、耐熱性
が低い、等の問題点を有しているため、現在では、比較
的新しいＮＯx 浄化法として吸蔵還元型リーンＮＯx 触
媒が注目されている。
存在する状態にある排気ガス中のＮＯx を還元・浄化す
ることが可能なリーンＮＯx 触媒が使用されている。リ
ーンＮＯx 触媒としては、直接分解型といわれるものと
選択還元型といわれるものと吸蔵還元型といわれるもの
とがある。直接分解型リーンＮＯx 触媒では、高濃度酸
素共存下の実用条件でＮＯx 分解率が非常に小さく、ま
た、選択還元型リーンＮＯx 触媒は、ＨＣ等の還元剤と
ＮＯx との反応を選択的に促進するものであるが、ＮＯ
x 浄化性能が低い、浄化可能な温度範囲が狭い、耐熱性
が低い、等の問題点を有しているため、現在では、比較
的新しいＮＯx 浄化法として吸蔵還元型リーンＮＯx 触
媒が注目されている。
【０００５】吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒は、流入排気
ガスの空燃比（吸気通路内及び触媒より上流の排気通路
内に供給された空気と燃料との比）がリーンのときには
ＮＯ x を吸蔵し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下した
ときには吸蔵していたＮＯxを放出するとともにその放
出されたＮＯx の還元反応を促進する、という作用を奏
するものである。このような吸蔵還元型リーンＮＯx 触
媒のＮＯx 吸蔵能力は有限なものであるため、ＮＯx 吸
蔵量が飽和する前に、そのＮＯx を放出・還元する必要
がある。そのため、吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒に流入
する排気ガスの酸素濃度を一時的に低下させ、ＮＯx を
放出・還元させる処理が実行される。
ガスの空燃比（吸気通路内及び触媒より上流の排気通路
内に供給された空気と燃料との比）がリーンのときには
ＮＯ x を吸蔵し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下した
ときには吸蔵していたＮＯxを放出するとともにその放
出されたＮＯx の還元反応を促進する、という作用を奏
するものである。このような吸蔵還元型リーンＮＯx 触
媒のＮＯx 吸蔵能力は有限なものであるため、ＮＯx 吸
蔵量が飽和する前に、そのＮＯx を放出・還元する必要
がある。そのため、吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒に流入
する排気ガスの酸素濃度を一時的に低下させ、ＮＯx を
放出・還元させる処理が実行される。
【０００６】例えば、国際公開第９３／０８３８３号公
報は、排気通路に酸化触媒と吸蔵還元型リーンＮＯx 触
媒とをこの順で配置し、排気ガスが酸化（リーン）雰囲
気にあるときにＮＯx を吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒に
吸蔵せしめておき、所定時間ごとに、酸化触媒の前段か
ら一時的に還元剤を添加して酸化触媒で燃焼させ排気ガ
スを還元（リッチ）雰囲気にすることにより、吸蔵還元
型リーンＮＯx 触媒に吸蔵されていたＮＯx を放出・還
元する排気浄化装置を開示している。
報は、排気通路に酸化触媒と吸蔵還元型リーンＮＯx 触
媒とをこの順で配置し、排気ガスが酸化（リーン）雰囲
気にあるときにＮＯx を吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒に
吸蔵せしめておき、所定時間ごとに、酸化触媒の前段か
ら一時的に還元剤を添加して酸化触媒で燃焼させ排気ガ
スを還元（リッチ）雰囲気にすることにより、吸蔵還元
型リーンＮＯx 触媒に吸蔵されていたＮＯx を放出・還
元する排気浄化装置を開示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
排気浄化装置では、排気ガス温度が低い（例えば１５０
°Ｃ以下）場合、軽油等の還元剤を添加しても酸化触媒
で充分に燃焼せず、そのため、吸蔵還元型リーンＮＯx
触媒に流入する排気ガスがリッチにならず、結果として
ＮＯx の放出・還元が促進されにくいという問題があ
る。
排気浄化装置では、排気ガス温度が低い（例えば１５０
°Ｃ以下）場合、軽油等の還元剤を添加しても酸化触媒
で充分に燃焼せず、そのため、吸蔵還元型リーンＮＯx
触媒に流入する排気ガスがリッチにならず、結果として
ＮＯx の放出・還元が促進されにくいという問題があ
る。
【０００８】このような低温でのＮＯx 浄化の悪化を解
決するために、Ｈ2 （水素）、ＣＯ（一酸化炭素）等の
低温酸化性に優れる還元ガスを用いることが考えられ
る。特開平５−１０６４３０号公報は、低温で排気ガス
中のＮＯx を浄化するためにＨ 2 を使用することを開示
している。しかし、ディーゼルエンジンの排気ガスのよ
うに酸素濃度の高い排気ガス中の酸素を消費するために
は、膨大な量のＨ2 が必要となり、実用化は不可能に近
い。
決するために、Ｈ2 （水素）、ＣＯ（一酸化炭素）等の
低温酸化性に優れる還元ガスを用いることが考えられ
る。特開平５−１０６４３０号公報は、低温で排気ガス
中のＮＯx を浄化するためにＨ 2 を使用することを開示
している。しかし、ディーゼルエンジンの排気ガスのよ
うに酸素濃度の高い排気ガス中の酸素を消費するために
は、膨大な量のＨ2 が必要となり、実用化は不可能に近
い。
【０００９】かかる実情に鑑み、本発明の目的は、希薄
燃焼可能な内燃機関の排気系に上流側から酸化触媒と吸
蔵還元型リーンＮＯx 触媒とを配置し、所定間隔ごとに
酸化触媒の前段に還元剤を供給してその燃焼により排気
ガスの酸素濃度を低下させることにより、希薄燃焼に基
づくリーン雰囲気中に吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒に吸
蔵しておいたＮＯx を放出・還元させる内燃機関の排気
浄化装置において、排気ガスの温度が低い場合において
も高いＮＯx 浄化率を達成することにある。
燃焼可能な内燃機関の排気系に上流側から酸化触媒と吸
蔵還元型リーンＮＯx 触媒とを配置し、所定間隔ごとに
酸化触媒の前段に還元剤を供給してその燃焼により排気
ガスの酸素濃度を低下させることにより、希薄燃焼に基
づくリーン雰囲気中に吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒に吸
蔵しておいたＮＯx を放出・還元させる内燃機関の排気
浄化装置において、排気ガスの温度が低い場合において
も高いＮＯx 浄化率を達成することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、軽油等の本来
の還元剤の言わば着火剤としてＨ2 等の低温酸化性に優
れる成分を併用する、という基本的着想に基づき、以下
に記載されるような技術構成を採用することにより、上
記目的を達成するものである。すなわち、本発明に係
る、内燃機関の排気浄化装置は、希薄燃焼可能な内燃機
関の排気系に配置され排気ガスの空燃比がリーンのとき
にＮＯx を吸蔵し排気ガスの酸素濃度が低下すると吸蔵
したＮＯx を放出する吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒と、
前記リーンＮＯx 触媒より上流側の排気系に配置された
酸化触媒と、所定間隔ごとに排気ガス中の酸素濃度を低
下させるべく前記酸化触媒で燃焼せしめられるべき還元
剤を供給する還元剤供給手段と、を具備する内燃機関の
排気浄化装置において、前記還元剤供給手段によって還
元剤が供給される期間のうちの初期段階においては還元
剤に低温酸化性の高い成分を含ませることを特徴とす
る。
の還元剤の言わば着火剤としてＨ2 等の低温酸化性に優
れる成分を併用する、という基本的着想に基づき、以下
に記載されるような技術構成を採用することにより、上
記目的を達成するものである。すなわち、本発明に係
る、内燃機関の排気浄化装置は、希薄燃焼可能な内燃機
関の排気系に配置され排気ガスの空燃比がリーンのとき
にＮＯx を吸蔵し排気ガスの酸素濃度が低下すると吸蔵
したＮＯx を放出する吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒と、
前記リーンＮＯx 触媒より上流側の排気系に配置された
酸化触媒と、所定間隔ごとに排気ガス中の酸素濃度を低
下させるべく前記酸化触媒で燃焼せしめられるべき還元
剤を供給する還元剤供給手段と、を具備する内燃機関の
排気浄化装置において、前記還元剤供給手段によって還
元剤が供給される期間のうちの初期段階においては還元
剤に低温酸化性の高い成分を含ませることを特徴とす
る。
【００１１】上述の如く構成された、本発明に係る、内
燃機関の排気浄化装置においては、排気ガス温度が低い
場合であっても、まず、低温酸化性の高い成分が酸化触
媒で酸化し、次いで、その酸化反応（燃焼）熱により酸
化触媒の温度が上昇して全ての還元剤が充分に燃焼せし
められるため、排気ガスが充分に還元（リッチ）雰囲気
となり、その結果、吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒におけ
るＮＯx の放出・還元が促進される。こうして、前述し
た低温時におけるＮＯx 浄化率の低下が防止される。
燃機関の排気浄化装置においては、排気ガス温度が低い
場合であっても、まず、低温酸化性の高い成分が酸化触
媒で酸化し、次いで、その酸化反応（燃焼）熱により酸
化触媒の温度が上昇して全ての還元剤が充分に燃焼せし
められるため、排気ガスが充分に還元（リッチ）雰囲気
となり、その結果、吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒におけ
るＮＯx の放出・還元が促進される。こうして、前述し
た低温時におけるＮＯx 浄化率の低下が防止される。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。
の実施形態について説明する。
【００１３】図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機
関の排気浄化装置の構成図である。符号１はディーゼル
エンジンを示し、符号２ａ、２ｂ及び２ｃは排気通路２
を構成する各部分を示している。排気通路２の途中に
は、２つの触媒コンバータが配置されている。上流側触
媒コンバータは、酸化触媒３を収容しており、一方、下
流側触媒コンバータは、吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒４
を収容している。
関の排気浄化装置の構成図である。符号１はディーゼル
エンジンを示し、符号２ａ、２ｂ及び２ｃは排気通路２
を構成する各部分を示している。排気通路２の途中に
は、２つの触媒コンバータが配置されている。上流側触
媒コンバータは、酸化触媒３を収容しており、一方、下
流側触媒コンバータは、吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒４
を収容している。
【００１４】また、酸化触媒３より上流側の排気通路２
ａには、還元剤噴射弁７が配置され、その還元剤噴射弁
７は、第１の還元剤供給弁（逆止弁）５を介して軽油
（ＨＣ）等の通常の還元剤に接続され、一方、第２の還
元剤供給弁（逆止弁）６を介してＨ2 、ＣＯ等の低温酸
化性の高いガス（低温活性種）に接続されている。な
お、本実施形態においては、軽油用と低温活性種用との
２本のラインを途中で合流させているが、それぞれのラ
インごとに別々の還元剤噴射弁を設ける方式でもよい。
また、エンジン１の気筒に燃料を噴射すべく燃焼室に設
けられる燃料噴射弁を還元剤添加弁として兼用すること
も可能である。
ａには、還元剤噴射弁７が配置され、その還元剤噴射弁
７は、第１の還元剤供給弁（逆止弁）５を介して軽油
（ＨＣ）等の通常の還元剤に接続され、一方、第２の還
元剤供給弁（逆止弁）６を介してＨ2 、ＣＯ等の低温酸
化性の高いガス（低温活性種）に接続されている。な
お、本実施形態においては、軽油用と低温活性種用との
２本のラインを途中で合流させているが、それぞれのラ
インごとに別々の還元剤噴射弁を設ける方式でもよい。
また、エンジン１の気筒に燃料を噴射すべく燃焼室に設
けられる燃料噴射弁を還元剤添加弁として兼用すること
も可能である。
【００１５】さらに、排気通路２ａには、エンジン１の
排気ガスの温度を検出する排気温センサ８が設けられて
いる。制御装置１１は、後述するように、排気温センサ
８並びに別途設けられているエンジン回転数センサ９及
びエンジン負荷センサ（例えばアクセル位置センサ）１
０の各出力信号に応じて第１の還元剤供給弁５、第２の
還元剤供給弁６及び還元剤噴射弁７を制御するものであ
る。
排気ガスの温度を検出する排気温センサ８が設けられて
いる。制御装置１１は、後述するように、排気温センサ
８並びに別途設けられているエンジン回転数センサ９及
びエンジン負荷センサ（例えばアクセル位置センサ）１
０の各出力信号に応じて第１の還元剤供給弁５、第２の
還元剤供給弁６及び還元剤噴射弁７を制御するものであ
る。
【００１６】図１に示される排気浄化装置では、排気ガ
スの雰囲気がリーンのとき、酸化触媒３において排気ガ
ス中のＨＣ及びＣＯが酸化せしめられるとともに、吸蔵
還元型リーンＮＯx 触媒４において排気ガス中のＮＯx
が吸蔵せしめられる。そして、ＮＯx 吸蔵量が飽和する
前にＮＯx を放出・還元する必要があるため、吸蔵還元
型リーンＮＯx 触媒４に流入する排気ガスの酸素濃度を
一時的に低下させる処理が実行される。具体的には、所
定のタイミングで還元剤として所定量の軽油等を第１の
還元剤供給弁５及び還元剤噴射弁７を介して排気ガス中
に添加し、その還元剤を酸化触媒３で燃焼させることに
より、一時的にリッチ雰囲気を形成するのである。その
後、再びリーンとなると、吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒
４におけるＮＯx の吸蔵が始まる。
スの雰囲気がリーンのとき、酸化触媒３において排気ガ
ス中のＨＣ及びＣＯが酸化せしめられるとともに、吸蔵
還元型リーンＮＯx 触媒４において排気ガス中のＮＯx
が吸蔵せしめられる。そして、ＮＯx 吸蔵量が飽和する
前にＮＯx を放出・還元する必要があるため、吸蔵還元
型リーンＮＯx 触媒４に流入する排気ガスの酸素濃度を
一時的に低下させる処理が実行される。具体的には、所
定のタイミングで還元剤として所定量の軽油等を第１の
還元剤供給弁５及び還元剤噴射弁７を介して排気ガス中
に添加し、その還元剤を酸化触媒３で燃焼させることに
より、一時的にリッチ雰囲気を形成するのである。その
後、再びリーンとなると、吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒
４におけるＮＯx の吸蔵が始まる。
【００１７】ところで、排気ガス温度が低い（例えば１
５０°Ｃ以下）場合には、酸化触媒３において還元剤と
しての軽油等が燃焼しないために、リッチ雰囲気が形成
されず、その結果、吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒４にお
けるＮＯx の放出・還元が充分になされないという事態
が発生する。なお、排気温度が低い場合でも、吸蔵還元
型リーンＮＯx 触媒４におけるＮＯx の吸蔵は可能であ
る。
５０°Ｃ以下）場合には、酸化触媒３において還元剤と
しての軽油等が燃焼しないために、リッチ雰囲気が形成
されず、その結果、吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒４にお
けるＮＯx の放出・還元が充分になされないという事態
が発生する。なお、排気温度が低い場合でも、吸蔵還元
型リーンＮＯx 触媒４におけるＮＯx の吸蔵は可能であ
る。
【００１８】そこで、本発明では、排気ガス温度が低い
場合、軽油等の通常の還元剤の他に、Ｈ2 、ＣＯ等の低
温酸化性に優れたガスを併用する。すなわち、そのよう
な低温活性種を軽油等に対するいわば着火剤として作用
させて、軽油等を充分に燃焼せしめることにより、排気
低温時におけるＮＯx 浄化性能の低下を防止するのであ
る。なお、Ｈ2 、ＣＯ等の低温活性種のみを添加するこ
とも考えられるが、ディーゼルエンジンの排気ガスのよ
うに酸素濃度の高い排気ガス中の酸素を消費するために
は、大量のＨ2 、ＣＯ等が必要となるため、事実上不可
能である。例えば、還元剤としてプロピレンＣ3 Ｈ6 に
代えてＨ2 を使用するとした場合、体積で９倍必要にな
ってしまう。
場合、軽油等の通常の還元剤の他に、Ｈ2 、ＣＯ等の低
温酸化性に優れたガスを併用する。すなわち、そのよう
な低温活性種を軽油等に対するいわば着火剤として作用
させて、軽油等を充分に燃焼せしめることにより、排気
低温時におけるＮＯx 浄化性能の低下を防止するのであ
る。なお、Ｈ2 、ＣＯ等の低温活性種のみを添加するこ
とも考えられるが、ディーゼルエンジンの排気ガスのよ
うに酸素濃度の高い排気ガス中の酸素を消費するために
は、大量のＨ2 、ＣＯ等が必要となるため、事実上不可
能である。例えば、還元剤としてプロピレンＣ3 Ｈ6 に
代えてＨ2 を使用するとした場合、体積で９倍必要にな
ってしまう。
【００１９】さらに、本実施形態では、Ｈ2 等の低温活
性種及び軽油等の通常の還元剤の添加方法として、低温
活性種の方を先のタイミングで添加し、すなわち還元剤
の供給期間内の初期段階ほど低温活性種を多くするよう
にしている。これは、低温活性種の燃焼熱で酸化触媒３
を軽油等の燃焼温度以上に昇温させた後に軽油等を添加
することにより、添加される軽油等が完全に燃焼するよ
うにするためである。すなわち、低温活性種と軽油等と
を同時に添加した場合には、低温活性種の燃焼により昇
温するまでの間、軽油等が燃焼しないため、軽油等を過
剰に必要とし、かつ、未燃焼の軽油等がそのまま触媒を
通過して排出されてしまうという不具合が生ずる。な
お、還元剤の燃焼熱で後段の吸蔵還元型リーンＮＯx 触
媒４も昇温せしめられ、一層ＮＯx が還元されやすい状
態になる。還元剤供給期間の初期段階において還元剤に
低温酸化性の高い成分を含ませる手段としては、本実施
形態では各還元剤の添加時期に差を設けるようにしてい
るが、各還元剤の添加位置に差を設けるようにしても可
能であり、いずれにしても容易に実現することが可能で
ある。
性種及び軽油等の通常の還元剤の添加方法として、低温
活性種の方を先のタイミングで添加し、すなわち還元剤
の供給期間内の初期段階ほど低温活性種を多くするよう
にしている。これは、低温活性種の燃焼熱で酸化触媒３
を軽油等の燃焼温度以上に昇温させた後に軽油等を添加
することにより、添加される軽油等が完全に燃焼するよ
うにするためである。すなわち、低温活性種と軽油等と
を同時に添加した場合には、低温活性種の燃焼により昇
温するまでの間、軽油等が燃焼しないため、軽油等を過
剰に必要とし、かつ、未燃焼の軽油等がそのまま触媒を
通過して排出されてしまうという不具合が生ずる。な
お、還元剤の燃焼熱で後段の吸蔵還元型リーンＮＯx 触
媒４も昇温せしめられ、一層ＮＯx が還元されやすい状
態になる。還元剤供給期間の初期段階において還元剤に
低温酸化性の高い成分を含ませる手段としては、本実施
形態では各還元剤の添加時期に差を設けるようにしてい
るが、各還元剤の添加位置に差を設けるようにしても可
能であり、いずれにしても容易に実現することが可能で
ある。
【００２０】以上の制御を具体化すべく、制御装置１１
は、排気温センサ８、エンジン回転数センサ９及びエン
ジン負荷センサ１０の各出力信号により求められる排気
ガス温度Ｔ、エンジン回転数ＮＥ及びエンジン負荷（ア
クセル位置）ＡＰに応じて、第１の還元剤供給弁５、第
２の還元剤供給弁６及び還元剤噴射弁７により次のよう
な制御を行う。すなわち、排気ガス温度Ｔが所定値（例
えば１５０°Ｃ）より高い場合には、還元剤添加時に、
軽油等の通常の還元剤のみを添加する。一方、排気ガス
温度Ｔが当該所定値以下の場合には、還元剤添加時に、
軽油等の通常の還元剤の他にＨ2 、ＣＯ等の低温酸化性
の高い成分（低温活性種）も添加する。その際、低温活
性種の方が先に添加されるようにする。なお、低温活性
種の添加量Ｌについては、エンジン回転数ＮＥ及びエン
ジン負荷ＡＰに応じた最適なものとなるように、予め実
験等により求め、図２に示されるような形式でマップ化
しておく。
は、排気温センサ８、エンジン回転数センサ９及びエン
ジン負荷センサ１０の各出力信号により求められる排気
ガス温度Ｔ、エンジン回転数ＮＥ及びエンジン負荷（ア
クセル位置）ＡＰに応じて、第１の還元剤供給弁５、第
２の還元剤供給弁６及び還元剤噴射弁７により次のよう
な制御を行う。すなわち、排気ガス温度Ｔが所定値（例
えば１５０°Ｃ）より高い場合には、還元剤添加時に、
軽油等の通常の還元剤のみを添加する。一方、排気ガス
温度Ｔが当該所定値以下の場合には、還元剤添加時に、
軽油等の通常の還元剤の他にＨ2 、ＣＯ等の低温酸化性
の高い成分（低温活性種）も添加する。その際、低温活
性種の方が先に添加されるようにする。なお、低温活性
種の添加量Ｌについては、エンジン回転数ＮＥ及びエン
ジン負荷ＡＰに応じた最適なものとなるように、予め実
験等により求め、図２に示されるような形式でマップ化
しておく。
【００２１】
【実施例】次に、図１に示される実施形態において実施
した実験データを示す。この実験は、 エンジン１：２．４ｌディーゼルエンジン 酸化触媒３：Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系メタル担体にＰｔ／Ｒ
ｈ／アルミナをコートしたもの 吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒４：コージェライト製モノ
リス担体にＰｔ，Ｒｈを担持したＡｌとＫの均一混合酸
化物をコートしたもの エンジン運転条件：１６００ｒｐｍ，トルク１８Ｎｍ，
排気ガス温度１４０°Ｃ 還元剤：プロピレン（Ｃ3 Ｈ6 ）と低温活性種としての
Ｈ2 添加パターン：６０秒おきに２秒間ずつ図３に示す５種
類の添加パターンにて各還元剤を添加 添加量：添加量比Ｃ3 Ｈ6 ：Ｈ2 ＝３２：７５（体積比ｌ／ｍｉｎ） ＝９：１ （重量比） の条件で行った。
した実験データを示す。この実験は、 エンジン１：２．４ｌディーゼルエンジン 酸化触媒３：Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系メタル担体にＰｔ／Ｒ
ｈ／アルミナをコートしたもの 吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒４：コージェライト製モノ
リス担体にＰｔ，Ｒｈを担持したＡｌとＫの均一混合酸
化物をコートしたもの エンジン運転条件：１６００ｒｐｍ，トルク１８Ｎｍ，
排気ガス温度１４０°Ｃ 還元剤：プロピレン（Ｃ3 Ｈ6 ）と低温活性種としての
Ｈ2 添加パターン：６０秒おきに２秒間ずつ図３に示す５種
類の添加パターンにて各還元剤を添加 添加量：添加量比Ｃ3 Ｈ6 ：Ｈ2 ＝３２：７５（体積比ｌ／ｍｉｎ） ＝９：１ （重量比） の条件で行った。
【００２２】上記実験の結果、図３の各添加パターン
〜について、ＮＯx 浄化率とＯ2濃度とは、図４に示
されるものとなった。なお、Ｏ2 濃度は、吸蔵還元型リ
ーンＮＯx 触媒５へ流入する排気ガス、すなわち酸化触
媒３において還元剤が燃焼した後の排気ガスの平均Ｏ2
濃度である。図４に示されるように、添加パターンとし
て最適パターンが存在し、本実験条件下では、Ｈ2 添加
時期とＣ3 Ｈ6 添加時期との間に１秒の時間差を設け、
かつ、添加時間のオーバラップが１秒であるとき（図３
）に最良値となった。
〜について、ＮＯx 浄化率とＯ2濃度とは、図４に示
されるものとなった。なお、Ｏ2 濃度は、吸蔵還元型リ
ーンＮＯx 触媒５へ流入する排気ガス、すなわち酸化触
媒３において還元剤が燃焼した後の排気ガスの平均Ｏ2
濃度である。図４に示されるように、添加パターンとし
て最適パターンが存在し、本実験条件下では、Ｈ2 添加
時期とＣ3 Ｈ6 添加時期との間に１秒の時間差を設け、
かつ、添加時間のオーバラップが１秒であるとき（図３
）に最良値となった。
【００２３】図５は、吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒に流
入する排気ガスのＯ2 濃度（曲線Ｃ 1 ）、酸化触媒流出
直後の排気ガス温度（曲線Ｃ2 ）、吸蔵還元型リーンＮ
Ｏx触媒流入直前の排気ガス温度（曲線Ｃ3 ）、及び吸
蔵還元型リーンＮＯx 触媒から流出する排気ガスのＮＯ
x 濃度（曲線Ｃ4 ）の時間的変化を、図３の最適添加
パターンの場合（Ａ）及び比較例としての図３の添加
パターンの場合（Ｂ）について示す図である。この図に
示されるように、図３のＨ2 、Ｃ3 Ｈ6 同時添加の場
合に比較して、図３の添加パターンの場合には、還元
剤添加時に、Ｏ 2 濃度が充分に低下するとともに、排気
ガス温度が上昇し、その結果、ＮＯx 濃度が低減してい
ることがわかる。なお、ＮＯx 浄化率は、同図（Ａ）の
場合は６０％、同図（Ｂ）の場合は１５％となった。
入する排気ガスのＯ2 濃度（曲線Ｃ 1 ）、酸化触媒流出
直後の排気ガス温度（曲線Ｃ2 ）、吸蔵還元型リーンＮ
Ｏx触媒流入直前の排気ガス温度（曲線Ｃ3 ）、及び吸
蔵還元型リーンＮＯx 触媒から流出する排気ガスのＮＯ
x 濃度（曲線Ｃ4 ）の時間的変化を、図３の最適添加
パターンの場合（Ａ）及び比較例としての図３の添加
パターンの場合（Ｂ）について示す図である。この図に
示されるように、図３のＨ2 、Ｃ3 Ｈ6 同時添加の場
合に比較して、図３の添加パターンの場合には、還元
剤添加時に、Ｏ 2 濃度が充分に低下するとともに、排気
ガス温度が上昇し、その結果、ＮＯx 濃度が低減してい
ることがわかる。なお、ＮＯx 浄化率は、同図（Ａ）の
場合は６０％、同図（Ｂ）の場合は１５％となった。
【００２４】以上、本発明の実施形態を実施例とともに
述べてきたが、もちろん本発明はこれに限定されるもの
ではなく、様々な実施形態を案出することは当業者にと
って容易なことであろう。
述べてきたが、もちろん本発明はこれに限定されるもの
ではなく、様々な実施形態を案出することは当業者にと
って容易なことであろう。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
希薄燃焼可能な内燃機関の排気系に上流側から酸化触媒
と吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒とを配置し、所定間隔ご
とに酸化触媒の前段に還元剤を供給してその燃焼により
排気ガスの酸素濃度を低下させることにより、希薄燃焼
に基づくリーン雰囲気中に吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒
に吸蔵しておいたＮＯx を放出・還元させる内燃機関の
排気浄化装置において、排気ガスの温度が低い場合にお
いても高いＮＯx 浄化率が達成される。
希薄燃焼可能な内燃機関の排気系に上流側から酸化触媒
と吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒とを配置し、所定間隔ご
とに酸化触媒の前段に還元剤を供給してその燃焼により
排気ガスの酸素濃度を低下させることにより、希薄燃焼
に基づくリーン雰囲気中に吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒
に吸蔵しておいたＮＯx を放出・還元させる内燃機関の
排気浄化装置において、排気ガスの温度が低い場合にお
いても高いＮＯx 浄化率が達成される。
【００２６】また、本発明によれば、低温時の未燃還元
剤の排出抑制という効果もある。すなわち、軽油等の還
元剤が充分に反応しない排気温度で軽油等のみを還元剤
として添加した場合には、未燃焼の還元剤がそのまま触
媒を通過して排出されてしまう。また、Ｈ2 等を併用す
る場合でもＨ2 等と軽油等とを同時あるいは均一に添加
したときには、Ｈ2 等の燃焼により昇温するまで、軽油
等が燃焼しないため、軽油等を過剰に必要とし、かつ、
未燃焼の軽油等がそのまま触媒を通過して排出されてし
まう。このような問題に関し、本発明では、低温時にお
いても全還元剤が効率的に燃焼せしめられる。
剤の排出抑制という効果もある。すなわち、軽油等の還
元剤が充分に反応しない排気温度で軽油等のみを還元剤
として添加した場合には、未燃焼の還元剤がそのまま触
媒を通過して排出されてしまう。また、Ｈ2 等を併用す
る場合でもＨ2 等と軽油等とを同時あるいは均一に添加
したときには、Ｈ2 等の燃焼により昇温するまで、軽油
等が燃焼しないため、軽油等を過剰に必要とし、かつ、
未燃焼の軽油等がそのまま触媒を通過して排出されてし
まう。このような問題に関し、本発明では、低温時にお
いても全還元剤が効率的に燃焼せしめられる。
【００２７】さらに、本発明によれば、低温時のＮＯx
未処理時間の低減及び加熱用電力の不要化という効果も
ある。従来より、低温での排気ガス浄化性能向上対策と
して電気ヒータ等による加熱方式があるが、この方式で
は、電力が必要になるとともに、昇温するまである程度
の時間を要する。これに対し本発明では、Ｈ2 等の低温
活性種が添加後直ちに反応するため、ＮＯx 還元温度に
到達するまでの時間（ＮＯx 還元不能時間）がほとんど
存在せず、また、電力消費もない。
未処理時間の低減及び加熱用電力の不要化という効果も
ある。従来より、低温での排気ガス浄化性能向上対策と
して電気ヒータ等による加熱方式があるが、この方式で
は、電力が必要になるとともに、昇温するまである程度
の時間を要する。これに対し本発明では、Ｈ2 等の低温
活性種が添加後直ちに反応するため、ＮＯx 還元温度に
到達するまでの時間（ＮＯx 還元不能時間）がほとんど
存在せず、また、電力消費もない。
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化
装置の構成図である。
装置の構成図である。
【図２】エンジン回転数ＮＥ及びエンジン負荷ＡＰに応
じて低温活性種の添加量Ｌを定めたマップを示す図であ
る。
じて低温活性種の添加量Ｌを定めたマップを示す図であ
る。
【図３】還元剤の各種添加パターン〜を示す図であ
る。
る。
【図４】図３の各添加パターン〜について、ＮＯx
浄化率とＯ2 濃度とを示す図である。
浄化率とＯ2 濃度とを示す図である。
【図５】吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒に流入する排気ガ
スのＯ2 濃度（曲線Ｃ1 ）、酸化触媒流出直後の排気ガ
ス温度（曲線Ｃ2 ）、吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒流入
直前の排気ガス温度（曲線Ｃ3 ）、及び吸蔵還元型リー
ンＮＯx 触媒から流出する排気ガスのＮＯx 濃度（曲線
Ｃ4 ）の時間的変化を、図３の最適添加パターンの場
合（Ａ）及び比較例としての図３の添加パターンの場
合（Ｂ）について示す図である。
スのＯ2 濃度（曲線Ｃ1 ）、酸化触媒流出直後の排気ガ
ス温度（曲線Ｃ2 ）、吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒流入
直前の排気ガス温度（曲線Ｃ3 ）、及び吸蔵還元型リー
ンＮＯx 触媒から流出する排気ガスのＮＯx 濃度（曲線
Ｃ4 ）の時間的変化を、図３の最適添加パターンの場
合（Ａ）及び比較例としての図３の添加パターンの場
合（Ｂ）について示す図である。
１…ディーゼルエンジン ２ａ，２ｂ，２ｃ…排気通路 ３…酸化触媒 ４…吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒 ５…第１の還元剤供給弁 ６…第２の還元剤供給弁 ７…還元剤噴射弁 ８…排気温センサ ９…エンジン回転数センサ １０…エンジン負荷センサ １１…制御装置
Claims (1)
- 【請求項１】 希薄燃焼可能な内燃機関の排気系に配置
され排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯx を吸蔵し
排気ガスの酸素濃度が低下すると吸蔵したＮＯx を放出
する吸蔵還元型リーンＮＯx 触媒と、前記リーンＮＯx
触媒より上流側の排気系に配置された酸化触媒と、所定
間隔ごとに排気ガス中の酸素濃度を低下させるべく前記
酸化触媒で燃焼せしめられるべき還元剤を供給する還元
剤供給手段と、を具備する内燃機関の排気浄化装置にお
いて、前記還元剤供給手段によって還元剤が供給される
期間のうちの初期段階においては還元剤に低温酸化性の
高い成分を含ませることを特徴とする、内燃機関の排気
浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18367096A JP3454336B2 (ja) | 1996-07-12 | 1996-07-12 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18367096A JP3454336B2 (ja) | 1996-07-12 | 1996-07-12 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1030430A true JPH1030430A (ja) | 1998-02-03 |
| JP3454336B2 JP3454336B2 (ja) | 2003-10-06 |
Family
ID=16139882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18367096A Expired - Lifetime JP3454336B2 (ja) | 1996-07-12 | 1996-07-12 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3454336B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000170523A (ja) * | 1998-12-09 | 2000-06-20 | Inst Fr Petrole | 内燃エンジンの排気管内で窒素酸化物を除去する方法および装置 |
| JP2002303127A (ja) * | 2001-04-03 | 2002-10-18 | Nissan Motor Co Ltd | 排気ガス浄化システム |
| JP2006329020A (ja) * | 2005-05-25 | 2006-12-07 | Hino Motors Ltd | エンジンの排ガス浄化装置 |
| JP2007138781A (ja) * | 2005-11-16 | 2007-06-07 | Toyota Motor Corp | 内燃機関 |
| JP2007255309A (ja) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
| US8341943B2 (en) | 2005-05-16 | 2013-01-01 | Isuzu Motors Limited | Exhaust gas purification method and exhaust gas purification system |
| US8549845B2 (en) | 2007-12-13 | 2013-10-08 | Honda Motor Co., Ltd. | Exhaust purification device for internal combustion engine |
| WO2019208478A1 (ja) * | 2018-04-25 | 2019-10-31 | 東京濾器株式会社 | 排気ガス処理システム、排気ガス浄化方法 |
-
1996
- 1996-07-12 JP JP18367096A patent/JP3454336B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000170523A (ja) * | 1998-12-09 | 2000-06-20 | Inst Fr Petrole | 内燃エンジンの排気管内で窒素酸化物を除去する方法および装置 |
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| JP2007138781A (ja) * | 2005-11-16 | 2007-06-07 | Toyota Motor Corp | 内燃機関 |
| JP4525564B2 (ja) * | 2005-11-16 | 2010-08-18 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
| JP2007255309A (ja) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
| US8549845B2 (en) | 2007-12-13 | 2013-10-08 | Honda Motor Co., Ltd. | Exhaust purification device for internal combustion engine |
| WO2019208478A1 (ja) * | 2018-04-25 | 2019-10-31 | 東京濾器株式会社 | 排気ガス処理システム、排気ガス浄化方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3454336B2 (ja) | 2003-10-06 |
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