JPS58143113A - 排気浄化装置 - Google Patents

排気浄化装置

Info

Publication number
JPS58143113A
JPS58143113A JP2559182A JP2559182A JPS58143113A JP S58143113 A JPS58143113 A JP S58143113A JP 2559182 A JP2559182 A JP 2559182A JP 2559182 A JP2559182 A JP 2559182A JP S58143113 A JPS58143113 A JP S58143113A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust gas
air
oxygen
fuel ratio
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2559182A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6157929B2 (ja
Inventor
Kouyou Nakamura
中村 光瑶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2559182A priority Critical patent/JPS58143113A/ja
Publication of JPS58143113A publication Critical patent/JPS58143113A/ja
Publication of JPS6157929B2 publication Critical patent/JPS6157929B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エンジンの燃費効率を最良に保ちつつHC,
GOの酸化とNOXの37元を行なう排気浄化装置に関
する。エンジンから排出される有害成分として、ト+C
,COとNOxがあげられ、HC,COについては酸化
させることにより、またNOxについては還元すること
により無害な成分に転換できる。
このため−に、排気系に三元触媒を取り付【プ、1(C
,COの酸化とNOxの還元を同時に行なうようにした
排気浄化システムが提案されている。
この場合、三元触媒は、触媒に流入する排気ガス中に酸
化成分(02ガス)と還元成分(Co。
HC,H2等の還元性ガス)が、丁度反応する量同志含
まれていないと効果がなく、そのために触媒流入ガスの
総合空燃比を正確に理論空燃比(空気過剰率=1)とし
なければならない。
このようにするため、エンジンに供給する混合気を理論
空燃比(ストイキオメトリツク)とするか、またはエン
ジンには濃混合気(リッチ)を供給しておいて排気中に
二次空気を導入することにより理論空燃比にしていた。
しかしながら、エンジンの燃費効率は、理論空燃比より
もやや薄い混合気を供給したときに綴良となる関係上、
このような理論空燃比もしくはそれまりも濃い混合気の
供給は燃費対策上得策とは占えない。
本発明はこのような点に着目してなされたもので、稀薄
混合気によりエンジンを運転しておき、排気ガス中から
燃焼に関与しない酸素成分を除去する装置を設け、三元
触媒に流入する排気総合空燃比をほぼ理論空燃比とする
ことにより、エンジンの燃費効率を最良に保ちつつHC
,Coの酸化とNOXの還元を効率よく行なうようにし
た排気浄化装置を提供する。
以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明覆る。
第1図において、10はエンジン本体であり、燃料供給
装置9として、例えば吸気ポートに燃料を噴射供給する
燃料噴射弁が取り付けられる。
燃料供給装置9は定常運転中にエンジン吸入混合気が理
論空燃比よりも薄い空燃比、最も好ましくは最良燃費域
の空燃比となるように、吸入空気量に対応しての燃料供
給]が制御される。
排気通路11には排気ガス中の酸素成分を除去するため
に、酸素除去装置12が設けられる。
酸素除去装置12の下流には、触媒流入排気ガスの総合
空燃比が理論空燃比のときに、HC,、COの酸化とN
OXの還元とを効率よく行なう三元触媒装!13が設置
され、こめ触媒通過後の排気ガスは再び酸素除去装置1
2を経由して排気管14へと流出する。
酸素除去装置12は、直方体のハウジング16に2つの
入口17A、18Δと同じく出口17B。
18Bが形成され、この内部に第2図で示す酸化ジルコ
ニアなどの固体電解質からなる隔II!1Aが収設され
る。
すなわち、両面に第3図のような白金(Pt )やパラ
ジウム(Pd )ロジウム(Rh、 )で形成したポー
ラスな電極A、〜A、及びC4〜C9を取り付け、交互
に所定の間隔と幅をもって折り重ねられた隔膜1が、ハ
ウジング16の内部にきっちりと収装される。
この場合、入口17Aから流入した排気ガスは、隔膜1
Aで区画された上流側室21を通り出口17Bからのみ
流出し、かつ他方の入口18Aから流入した排気ガスは
同じく隔膜1Aの他面で区画された下流側室22を通り
、出口18Bからのみ流出するように、上下面及び両端
部はシールされる。
隔膜1は酸素イオン伝導性の固体電解質で形成され、そ
の両面に酸素濃度差があるときに、酸素分圧の高い側か
ら低い側へと酸素を移動させる。
また、酸素除去装置12の下流には、三元触媒13に流
入する排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ19
が設けてあり、この酸素センサ19の出力にもとづいて
制御回路(図示せず)は前述の対向する電極A1とC,
、A2とC2・・・A。
とC5との間に印加する微小電圧を調整し、固体電解質
からなる隔1!IAにおける酸素イオンの伝導麿をυj
IIlする。
次に作用について説明する。
第3図において、酸化ジルコニア(Z′ro、)等の固
体電解質でつくられた隔膜1は、その両面に触れる排気
ガス中の酸素分圧り差があると、例えば触媒通過前の拮
気ガスの酸素分圧が通過後の排気ガスよりも高いとする
と、固体電解質中ては電極A、〜A、側から電極C2〜
C6−側へと酸素イオン02−が移動する。
このため、A電極側では02+4C“→202−1C電
極側では20”→O3+4e−の反応が進み、C電極側
で生成した電子eが入電極側へ移動するとともに、A電
極側から取り込んだ酸素Q2がC電極側へと移動するこ
とになる。
このようにして、触媒通過後の稀薄混合気の燃焼排気中
から、固体電解質の隔膜1を通して酸素が触媒通過後の
排気ガス中へ移動し、排気総合空燃比が次第に理論空燃
比に・近づいていく。
ところが第1図の構成からも分るように、実際にはエン
ジン本体10から排出された排気ガスは、三元触媒装@
13を通過してそのまま酸素除去装置12へ流入するた
め、固体電解質の隔PIA1Aの両面の酸素濃度に当初
はとんど差は発′生しない。
つまり、上記した仮定は、三元触媒通過後の排気ガス中
に酸素がほとんど含まれないことを前提としくいろため
に、酸素の移動がスムーズに行イfねれるようになって
いるが、二元触媒装置13(こお(〕る木燃焼HC,C
Oの酸化反応r J:lI気気中酸素成分が消費された
程度で(よ、上記隔−膜1△の両面の酸素濃麿差は小さ
く、酸素の移動を生じる反応速成は極めて小さい。
これに対して、電極C7〜C5と△、〜Δ5間に制御回
路から微小電圧を印加して強制的に電流を流でと、酸素
の取り込みは強制的に行なわれて、反応速度が箸しく高
まる。
したがって、A、C電極間に微小電圧を印加りるのと、
固体電解質からなる隔膜1△の面積を第2図のようにコ
ルゲート状に形成して拡大することにより、三元触v1
.装置13に流−人する前に排気中の酸素成分を充分に
低減して、はぼ理論空燃比となるようにできる。
7元触媒装置13では、このように流入排気ガスの総合
空燃比が理論空燃比(λ。均14.5/I)に制御され
ていれば、HC,Coの酸化とNOXの還元とを共に効
率よく行なうことができ、Tンジン本体10に対するH
’1合気を稀薄化したことと相まって、排気浄化と燃費
とを同時に向トさけられることになる。
第4図は、混合気の空燃比(△、/「)と排気環流率(
EGR率)との関係において、NOXの排出量と燃費率
の特性の変化をあられしたものであるが、図中の一点領
線はエンジンの安定限界を示し、斜線域はそれ以上にE
GR率を増加さゼたり、空燃比を稀薄化すると安定度不
良により運転が困難となるfR域である。
仮に、NOのIJI出値が、1.5o’PS・11を目
標とするど、EGRにJ:りこれを達成Jろには、燃費
率との兼ね合いから図中A点イ」週である。
なお、この場合には酸化触媒を併設して排気中に二次空
気を供給しつつHC,Coを低減させる。
従来の三元触媒装置では供給混合気が理論空燃比付近に
限られるので、その中で最も燃費の良い領域はB点付近
となる。
ただし、三元触媒ではNoを1.’/l程度まぐ低減で
きるので、エンジンからの排出量は59 ゴ)s−h程
度まで許容できる。
これらに対して、空燃比を稀薄化したときに、No耕気
気量この5 g/ P S−h以下に収まる領l或C,
燃費が最良となるのは0点付近である。
この0点は、仙のA 、 I’3 貞に比べるとはるか
に燃費効率卜すぐれるのであり、したがって、上記燃料
供給装置ってこの0点付近の空燃比が得られるように燃
利供給吊を制御することにより、本発明では従来方式に
比較してきわめて良好な燃費効率とすることができるの
である。
ところで、上記酸素除去装置12では、白金電極Δ、〜
△、にロジウム(R11)を添加すると、触媒としての
働きも生じ、NOxの還元と110゜COの酸化も行な
うことが可能となる。
酸素イオンの移動により排気ガスの総合空燃比がほぼ理
論空燃比になった領域で、この排気ガスに接触する電極
A1〜Δ、(排気流に対して下流側の電極)のN極面積
をある稈痕拡大することにより、酸素の除去と同時に上
記三成分の除去ができるのである。
したがって、三元触tA!装置12にJ3ける消費電力
は、電圧値が非常に小さいためにバラブリの負荷はそれ
ほどでなく、また印加電流の&l制御を厳密に行なわな
くてもとくに上流側の排気中の酸素濃度がゼロとなれば
よほど高電圧をか【ノない限り、酸素の移動が行なわれ
ず自由に空燃比が理論値になるので、酸素セン4J19
によるフィード゛バック制御などは必ずしも必要ではな
い。
第5図は112m除去装置12のハウジング16′の変
形例であって、固体電解質の折り曲げ隔llI21Δの
後部に滞溜室30を形成し、かつ入口17△と出口18
Bのみ形成したもので、入口17Aから上流側室21(
第2図参照)に流入した排気カスは、酸素の除去ととも
にHC,Coの酸化と、NOXの還元反応を受【ノつつ
滞溜室30へと流れ、ここでUターンして下流側室22
へと流れ込み出口18Bから流出ザる。
なお、滞溜室30には酸素センリ19を取り付け、酸素
濃度を検出づるようにしてもよい。
この場合には三元触媒装置13を除去しであるが、酸素
除去装置12での触媒作用が充分に行なわれるときは、
このようにすることも可能である。
以上説明したように本発明は、排気中に含まれる過剰I
!素は三元触媒に流入する前に除去するようにしたので
、エンジンを最良燃費状態で運転しつつ三元触媒の働き
も最良にすることができ、燃費と排気性能を共に向上さ
せられるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の全体的な購成を示す斜視図、第2図は
固体電解質隔膜の斜視図、第3図は固体電解質隔膜の一
部拡大断面図、第4図は燃費とNOの排出特性を空燃比
と排気還流率にもとづいて小寸説明図、第5図は酸素除
去装置の他側を承り斜視図である。 1.1A・・・固体電解質隔膜、9・・・燃料供給装置
、10・・・エンジン本体、12・・・酸素除去装置、
13・・・三元触媒装置、16・・・ハウジング、17
A、18A・・・入口、17B、18B・・・出口、1
9・・・酸素センサ、20・・・制御回路〈手段)、2
1・・・1流側特許出願人   日産自動車株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. i関排気通路に三元触媒装置を取り付け、排気ガス中の
    HC,Coの酸化とNOxの還元を同時に行なうように
    した内燃機関において、理論空燃比よりも稀薄な混合気
    を機関に供給する燃料供給装置と、前記三元触媒装置の
    上流排気通路に介装した酸素除去装置とを備え、この酸
    素除去装置は固体電解質の隔膜で隔成した上流側室に触
    媒流入前の排気ガス、下流側室に触媒流出後の排気ガス
    を通すことにより、触媒流入前の排気ガス中の過剰酸素
    を除去するように構成されていることを特徴とする排気
    浄化装置。
JP2559182A 1982-02-19 1982-02-19 排気浄化装置 Granted JPS58143113A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2559182A JPS58143113A (ja) 1982-02-19 1982-02-19 排気浄化装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2559182A JPS58143113A (ja) 1982-02-19 1982-02-19 排気浄化装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58143113A true JPS58143113A (ja) 1983-08-25
JPS6157929B2 JPS6157929B2 (ja) 1986-12-09

Family

ID=12170147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2559182A Granted JPS58143113A (ja) 1982-02-19 1982-02-19 排気浄化装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS58143113A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0688940A1 (de) * 1994-05-24 1995-12-27 Daimler-Benz Aktiengesellschaft Ottomotor mit Katalysator
JP2006189023A (ja) * 2004-12-07 2006-07-20 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01130731U (ja) * 1988-02-29 1989-09-05
JPH0420342U (ja) * 1990-06-08 1992-02-20

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0688940A1 (de) * 1994-05-24 1995-12-27 Daimler-Benz Aktiengesellschaft Ottomotor mit Katalysator
JP2006189023A (ja) * 2004-12-07 2006-07-20 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化装置
JP4561489B2 (ja) * 2004-12-07 2010-10-13 トヨタ自動車株式会社 排気ガス浄化装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6157929B2 (ja) 1986-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5461857A (en) Engine exhaust gas purification device
JPH09288085A (ja) 酸化物センサ
JPH10252584A (ja) 内燃機関の吸気における酸素濃度を濃縮するための方法及び装置
US20090139497A1 (en) Engine having thin film oxygen separation system
JPS58143113A (ja) 排気浄化装置
JP2004092431A (ja) 排気ガス浄化装置
KR20080017570A (ko) 가솔린 엔진의 연료 공급 및 배기 시스템
WO2020158273A1 (ja) 内燃機関システム及び内燃機関システムの制御方法
JP2002310986A (ja) 排気ガスセンサ
JPH11107796A (ja) ガスエンジンの燃料供給機構とその制御方法及び装置
JPH0295766A (ja) 酸素富化エンジンの酸素富化空気制御装置
JP4382975B2 (ja) Co選択酸化器への酸化剤ガスの導入方法および導入装置
JP2004124737A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3555581B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2023079029A (ja) 排気浄化装置
JPS594525B2 (ja) ハイキガスジヨウカソウチ
JPS5934468A (ja) 内燃機関の排気ガス浄化装置
JP2010106797A (ja) エンジンの排気浄化装置
JPS5934460A (ja) 内燃機関の排気ガス浄化装置
JPS5915620A (ja) 内燃機関の排気ガス浄化装置
JPS597724A (ja) 内燃機関の排気ガス浄化装置
JPS5934464A (ja) 内燃機関の排気ガス浄化装置
JPS59221440A (ja) ガス内燃機関用空燃比制御装置
US20060180210A1 (en) Design of an air flow control valve with double valves
JPS5934465A (ja) 内燃機関の排気ガス浄化装置