JPH1130119A - ディーゼル機関の排ガス浄化方法及び装置 - Google Patents
ディーゼル機関の排ガス浄化方法及び装置Info
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- JPH1130119A JPH1130119A JP9184862A JP18486297A JPH1130119A JP H1130119 A JPH1130119 A JP H1130119A JP 9184862 A JP9184862 A JP 9184862A JP 18486297 A JP18486297 A JP 18486297A JP H1130119 A JPH1130119 A JP H1130119A
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Abstract
剤を噴射させNOx浄化効率を向上させるディーゼル機
関の排ガス浄化方法及び装置において、バーナを使用し
てNOx浄化触媒の温度を制御し、高効率で排ガス中の
NOx濃度を低減する。 【解決手段】 NOx浄化触媒温度が触媒活性温度より
低いと判定されるときは、還元剤ノズルの上流側へ燃料
を供給し電気点火し燃焼させて排ガスを加熱し、NOx
浄化触媒の温度を上昇させる。NOx浄化触媒温度が触
媒活性温度より高い場合及びNOx浄化触媒温度が触媒
活性温度より低くその差が所定温度差より大きい場合
は、燃料の供給及び電気点火を停止する。NOx浄化触
媒温度変化度合が所定変化値より小さいという判定は、
排ガス流れ方向において異なる2か所のNOx浄化触媒
の温度検出値に基づいて所定値と較べ小さいときになさ
れる。還元剤及び燃料は、共にディーゼル機関の燃料で
ある軽油とする。
Description
x浄化触媒の上流側に設けた還元剤ノズルから還元剤を
噴射させ且つ排ガスの温度を制御することによりNOx
浄化効率を向上させたディーゼル機関の排ガス浄化方法
及びそのような方法を実施する排ガス浄化装置に関す
る。
を減少させるため、排ガス通路にNOxを還元浄化する
浄化触媒を設け、浄化触媒より上流側の排ガス中へ還元
剤を噴射し、浄化触媒におけるNOx浄化率を向上させ
ることが知られている。図4は、従来技術のNOx低減
触媒装置を示す配置図であり、エンジン11の排ガス
が、排気マニホルド12、排ガス通路13、NOx浄化
触媒18等を経て大気中へ排出され、浄化触媒18より
上流側の排ガス中へ還元剤を噴射する還元剤ノズル21
が配置される。還元剤は、タンク27からポンプ25に
より昇圧され、還元剤ノズル21へ供給される。還元剤
の供給量、供給時期は、電子制御ユニット(ECU)か
ら成る制御器40により制御される。制御器40は、回
転数検出手段41から出力される機関回転数信号S1、
負荷検出手段43から出力される機関負荷信号S2、N
Ox浄化触媒の入口付近に配置した排ガス温度検出手段
44から出力される排ガス温度信号S3が入力され、還
元剤供給制御信号A1をポンプ25へ出力する。
通路のNOx浄化触媒の上流側に設けた還元剤ノズルか
ら還元剤を噴射させる内燃機関において、触媒劣化判断
手段により触媒の劣化が判断されるとき、HC量増大手
段により排ガス中のHC量を増大し、排気温度制御装置
により、触媒床温を高温側へずらすことにより触媒のN
Ox浄化率を向上させることを開示する。この公報の排
気浄化装置においては、排気温度制御装置は、ディーゼ
ル機関の場合、過給圧制御又は吸気絞り弁制御であり、
そのため、排ガス温度を制御すると機関出力が影響を受
ける等の不都合があった。
ーゼル機関の排気浄化装置において、過剰酸素のもとで
もNOxを還元しうる触媒を用い、その触媒が最も高い
浄化性能を有するように触媒担体の温度を制御すること
を開示する。しかしながら、この公報の装置において
は、触媒昇温手段として電気ヒータが用いられているた
め、電気使用量が大である不都合があった。
ゼル機関の排ガス通路に固形脱硝触媒を充填した充填層
を設けた装置において、充填層の上流側に加熱用バーナ
を備え、触媒表面に堆積した排ガス中の炭化水素物を燃
焼除去することにより、触媒性能の低下を防ぐことを開
示する。この公報は、触媒の上流側にバーナを設けた点
で本発明と類似の構成を有するが、このバーナは、堆積
した炭化水素物を燃焼除去する目的で設けられ、本発明
におけるバーナとは、目的、作用、制御方法において異
なるものである。
ス通路のNOx浄化触媒の上流側に還元剤を噴射させN
Ox浄化効率を向上させるディーゼル機関の排ガス浄化
方法及びそのような方法を実施する排ガス浄化装置にお
いて、バーナを使用して比較的に簡単な構成によりNO
x浄化触媒の温度を制御し、高効率で排ガス中のNOx
濃度を低減すると共に、燃料及び電力消費を最少にする
ことである。
の排ガス浄化方法においては、排ガス通路のNOx浄化
触媒の上流側に配置した還元剤ノズルから排ガス中へ還
元剤を噴射し、NOx浄化触媒温度が触媒活性温度より
低いと判定されるときは、前記還元剤ノズルの上流側で
排ガス中へ燃料を供給し電気点火し燃焼させて排ガスを
加熱し、排ガスの温度を上昇させる。NOx浄化触媒温
度が触媒活性温度より高いと判定されるときは、排ガス
中への燃料の供給及び電気点火を行わないで還元剤を供
給しNOxを除去する。NOx浄化触媒温度は、NOx
浄化触媒入口排ガス温度とすることができる。また、N
Ox浄化触媒温度の触媒温度変化度合が小さいという判
定は、排ガス流れ方向において異なる2か所のNOx浄
化触媒の温度検出値に基づいて計算され、求められた触
媒温度変化度合が所定値より小さいときとすることがで
きる。所定値より小さい場合は、還元剤の噴射量を制御
する。還元剤及び燃料は、共にディーゼル機関の燃料で
ある軽油とすることができる。
は、排ガス通路に配置されたNOx浄化触媒、NOx浄
化触媒の上流側の排ガス中へ還元剤ノズルを介し還元剤
を噴射する還元剤供給器、還元剤ノズルの上流側の排ガ
ス中へ燃料ノズルを介し燃料を供給する燃料供給器及び
燃料ノズルから供給された燃料に点火する電気的点火器
から成るバーナ、NOx浄化触媒の温度を検出し触媒温
度信号を出力する触媒温度検出手段、並びにこれらの制
御器を具備する。制御器は、触媒温度信号を入力され、
NOx浄化触媒の温度が触媒活性温度より低いと判定し
たときは、燃料供給器及び電気的点火器を作動させて排
ガスを加熱昇温する。
は、更に機関回転数信号を出力する回転数検出手段、機
関負荷信号を出力する負荷検出手段を具備し、触媒温度
検出手段は、NOx浄化触媒の入口付近に配置された触
媒入口温度センサー、及びNOx浄化触媒の出口付近に
配置された触媒出口温度センサーを含む。制御器は、機
関回転数信号、機関負荷信号、並びに触媒入口温度セン
サー及び触媒出口温度センサーの各出力信号を入力され
る。制御器は、触媒入口温度センサーの出力信号に基づ
きNOx浄化触媒温度が触媒活性温度より低いか否か及
び両者の温度差が所定温度差未満であるか否かを判定す
る。NOx浄化触媒温度が触媒活性温度より低く且つ両
者の温度差が所定温度差未満であると判定した場合は、
バーナを作動させる。バーナの電気的点火器は、イグニ
ッションプラグ又は電気ヒータである。
装置においては、NOx浄化触媒温度が触媒活性温度よ
り低いという判定がなされたときは、燃料供給器及び電
気点火器が作動され燃焼が行われて、加熱された排ガス
がNOx浄化触媒へ流入され、NOx浄化触媒の温度が
上昇される。NOx浄化触媒温度が触媒活性温度より高
い場合は、燃料供給器及び電気点火器は作動されない。
においては、制御器にNOx浄化触媒の少なくとも2個
所の温度信号が入力され、NOx浄化触媒温度変化度合
が所定変化値より小さいか否かが判定され、小さいと判
定されたときは、還元剤ノズルより排ガス中への還元剤
の噴射量を多くするように制御する。
置図である。前述の図4の従来技術の構成部分と同様の
構成部分には、同じ符号を付し、説明を省略する。図1
において、エンジン11の排ガスは、排気マニホルド1
2、排ガス通路13、NOx浄化触媒18等を経て大気
中へ排出される。排ガス中のNOx濃度を低減するた
め、浄化触媒18より上流側の排ガス中へ還元剤を噴射
する還元剤ノズル21、並びに還元剤ノズル21の上流
側に燃料ノズル37及び電気点火器31から成るバーナ
32が配置される。電気的点火器31は、イグニッショ
ンプラグ又は電気ヒータである。燃料ノズル37は、燃
料ポンプ36によりタンク27から軽油が供給可能にさ
れる。還元剤ノズル21は、還元剤ポンプ25によりタ
ンク27から軽油が供給可能にされる。
出力される機関回転数信号S1、負荷検出手段43から
出力される機関負荷信号S2、NOx浄化触媒の入口付
近に配置された触媒入口温度センサー44により出力さ
れる入口温度信号S3、NOx浄化触媒の出口付近に配
置された触媒出口温度センサー45から出力される出口
温度信号S4を入力され、還元剤供給制御信号A1、燃焼
制御信号A2を出力可能にされる。
負荷信号S2、入口温度信号S3に基づき機関運転状態に
応じた還元剤供給制御信号A1を出力する。また、制御
器40は、入口温度信号S3及び出口温度信号S4に基づ
き、NOx浄化触媒の触媒温度変化度合いを算出し、触
媒温度変化度合いが所定値より小さく、且つNOx浄化
触媒入口温度が触媒活性温度より低いと判定したとき
は、燃焼制御信号A2を出力し、燃料供給ポンプ36、
燃料ノズル37、及び電気的点火器31を作動させて燃
焼を生じ、排ガスを加熱昇温する。また、還元剤の噴射
量を多くするようポンプ25を制御する。
本発明におけるバーナ作動状態の事例を示すグラフであ
る。NOx浄化触媒の触媒活性温度は、約350°C以
上である。時間や重みつけは、省略されている。このグ
ラフにおいて斜線を付した棒線は、本発明の実施例を示
し、斜線のない棒線は、バーナを具備しない比較例を示
す。図2のグラフは、斜線を付した棒線(実施例)と斜
線のない棒線(比較例)の対が、異なる3つのモードに
おいて、バーナの作動の有無を示す。これらのバーナの
作動するモードにおいては、NOx浄化触媒の温度が触
媒活性温度に上昇されるので、排ガス中のNOx濃度が
効率良く低減される。
終モードの棒線は、省略されているが、図2の省略され
た初期モードにおいては、触媒入口温度が触媒活性温度
以下であるに拘わらず、初期モードにおいてバーナを作
動させない場合がある。その理由は、初期モードにおい
て、触媒入口温度が触媒活性温度350°Cより所定温
度差40°C以上低い場合、排ガス温度を触媒活性温度
まで加熱するためには、比較的多量の燃料及び電力が必
要であること、及び初期モードでは、シリンダ内の燃焼
温度が比較的低く、排ガス中のNOx濃度が低いため、
NOx浄化触媒を触媒活性温度に昇温しても還元される
NOx量が少ないからである。これにより、バーナ用の
燃料及び電力の消費をかなり節約することができる。
ては、触媒入口温度が触媒活性温度以上であり、やはり
バーナを作動させないが、還元剤を供給している為、N
Ox浄化触媒において、効率良くNOxが低減される。
触媒入口温度が触媒活性温度より低い場合、バーナが作
動され、排ガス温度が上昇され、NOx浄化触媒の入口
温度が触媒活性温度に上昇され、排ガス中のNOx濃度
が効率良く低減される。触媒入口温度が触媒活性温度よ
り所定温度差以上低い初期モード、及び触媒入口温度が
触媒活性温度より高い最終モードにおいては、バーナの
作動が停止され、バーナ用燃料及び電力消費が節減され
る。
ガス浄化装置とバーナを具備しない従来技術の排ガス浄
化装置とを、前述の排ガス規制運転法により運転し、排
ガス中のNOx濃度の低減率を図解したグラフである。
本発明の実施例のNOx濃度低減率は、約28%であ
り、従来技術によるNOx濃度低減率は、約18%であ
った。
触媒の上流側に還元剤を噴射させNOx浄化効率を向上
させるディーゼル機関の排ガス浄化方法及びそのような
方法を実施する排ガス浄化装置において、バーナを使用
して比較的に簡単な構成により排ガスの温度を制御し、
高効率で排ガス中のNOx濃度を低減すると共に、燃料
及び電力消費を最少にすることができる。
図。
のNOx低減率の比較を示すグラフ。
図である。
通路、18:NOx浄化触媒、21:還元剤ノズル、2
5:還元剤ポンプ、27:タンク、31:電気点火器、
32:バーナ、36:燃料ポンプ、37:燃料ノズル、
38:リレー、40:制御器、41:回転数検出手段、
43:負荷検出手段、44:触媒入口温度センサー、4
5:触媒出口温度センサー。S1:機関回転数信号、
S2:機関負荷信号、S3:入口温度信号、S4:出口温
度信号S4、A1:還元剤供給制御信号、A2:燃焼制御
信号。
Claims (5)
- 【請求項1】 排ガス通路のNOx浄化触媒の上流側に
配置した還元剤ノズルから排ガス中へ還元剤を噴射する
ディーゼル機関の排ガス浄化方法であって、NOx浄化
触媒温度が触媒活性温度より低いと判定されるときは、
前記還元剤ノズルの上流側で排ガス中へ燃料を供給し電
気点火し燃焼により排ガスを加熱し、NOx浄化触媒温
度が触媒活性温度より高いと判定されるときは、排ガス
中への燃料の供給及び電気点火を行わないことを特徴と
するディーゼル機関の排ガス浄化方法。 - 【請求項2】 前記NOx浄化触媒温度は、触媒入口温
度とすることを特徴とする請求項1に記載のディーゼル
機関の排ガス浄化方法。 - 【請求項3】 NOx浄化触媒の前後の2か所の温度検
出値に基づいて触媒温度変化度合を求め、求められた触
媒温度変化度合が所定変化値より小さい場合、還元剤を
噴射することを特徴とする請求項1に記載のディーゼル
機関の排ガス浄化方法。 - 【請求項4】 ディーゼル機関の排ガス浄化装置であっ
て、排ガス通路に配置されたNOx浄化触媒、NOx浄
化触媒の上流側で排ガス中へ還元剤ノズルを介し還元剤
を噴射する還元剤供給器、還元剤ノズルの上流側で排ガ
ス中へ燃料ノズルを介し燃料を供給する燃料供給器及び
燃料ノズルから供給された燃料に点火する電気的点火器
から成るバーナ、NOx浄化触媒温度を検出し触媒温度
信号を出力する触媒温度検出手段、並びに触媒温度信号
が入力され、NOx浄化触媒温度が触媒活性温度より低
いと判定したとき、前記バーナを作動させる制御器を具
備することを特徴とするディーゼル機関の排ガス浄化装
置。 - 【請求項5】 機関回転数信号を出力する回転数検出手
段、機関負荷信号を出力する負荷検出手段を具備し、触
媒温度検出手段は、NOx浄化触媒の入口付近に配置さ
れた触媒入口温度センサー、及びNOx浄化触媒の出口
付近に配置された触媒出口温度センサーを含み、機関回
転数信号、機関負荷信号、並びに触媒入口温度センサー
及び触媒出口温度センサーの各出力信号が制御器に入力
され、制御器は、触媒入口温度センサーの出力信号に基
づき、NOx浄化触媒温度が触媒活性温度より低いかど
うか及びその温度差が所定温度差未満であるかどうかを
判定し、NOx浄化触媒温度が触媒活性温度より低く且
つその温度差が所定温度差未満であると判定した場合、
前記バーナを作動させ、バーナの電気的点火器は、イグ
ニッションプラグ又は電気ヒータであることを特徴とす
る請求項4に記載のディーゼル機関の排ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
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JP18486297A JP3615911B2 (ja) | 1997-07-10 | 1997-07-10 | ディーゼル機関の排ガス浄化装置 |
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-
1997
- 1997-07-10 JP JP18486297A patent/JP3615911B2/ja not_active Expired - Fee Related
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