JP2000282850A - 内燃機関の排ガス浄化システム - Google Patents
内燃機関の排ガス浄化システムInfo
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- 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
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
- F01N3/0842—Nitrogen oxides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01N3/0871—Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
- F01N3/0878—Bypassing absorbents or adsorbents
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】触媒が劣化した際に、エンジン効率を下げるこ
となく触媒を再生する。 【解決手段】エンジンのリーン運転中にＮＯｘを吸蔵
し、リーン運転からリッチ運転に切り替えたときに、吸
蔵したＮＯｘを還元浄化する触媒を排気系に介装したエ
ンジンの排気浄化装置において、排気通路を２つの分岐
通路に分岐させ、該分岐通路の一方に酸化触媒と酸化触
媒上流に還元剤添加ノズル及び空気添加ノズルを配置
し、他方は配管のみを配置し、それぞれの分岐通路に流
れる還元剤及び空気の流量の制御手段を備えると共に、
それぞれの配管を後流側で混合させた後にＮＯｘ吸蔵還
元型触媒と触媒上流側に温度を検出する手段を備え、酸
化触媒を含む分岐通路に流れる還元剤及び空気のガス流
量を制御することによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒上流側の
温度を制御することを特徴とするエンジンの排気浄化シ
ステム。
となく触媒を再生する。 【解決手段】エンジンのリーン運転中にＮＯｘを吸蔵
し、リーン運転からリッチ運転に切り替えたときに、吸
蔵したＮＯｘを還元浄化する触媒を排気系に介装したエ
ンジンの排気浄化装置において、排気通路を２つの分岐
通路に分岐させ、該分岐通路の一方に酸化触媒と酸化触
媒上流に還元剤添加ノズル及び空気添加ノズルを配置
し、他方は配管のみを配置し、それぞれの分岐通路に流
れる還元剤及び空気の流量の制御手段を備えると共に、
それぞれの配管を後流側で混合させた後にＮＯｘ吸蔵還
元型触媒と触媒上流側に温度を検出する手段を備え、酸
化触媒を含む分岐通路に流れる還元剤及び空気のガス流
量を制御することによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒上流側の
温度を制御することを特徴とするエンジンの排気浄化シ
ステム。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関排ガス中
の窒素酸化物の除去装置に関する。
の窒素酸化物の除去装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒素酸化物は人体の健康に有害であり、
また酸性雨などの自然環境上の問題も引き起こすことか
ら、その低減は重要な課題となっている。その対策とし
て、自動車ではいわゆる三元触媒が、また発電施設など
ではアンモニア選択還元法が広く用いられる。
また酸性雨などの自然環境上の問題も引き起こすことか
ら、その低減は重要な課題となっている。その対策とし
て、自動車ではいわゆる三元触媒が、また発電施設など
ではアンモニア選択還元法が広く用いられる。
【０００３】しかし、前者は排ガス中に過剰の酸素が残
存しない理論空燃比の排ガスにしか適用できず、後者は
有毒で臭気の強いアンモニアが排出される懸念がある。
存しない理論空燃比の排ガスにしか適用できず、後者は
有毒で臭気の強いアンモニアが排出される懸念がある。
【０００４】これに対して、特開平５−９８９５４号公
報は、過剰の酸素が存在する酸化雰囲気中では窒素酸化
物をその触媒上に吸収し、還元雰囲気中では吸収した窒
素酸化物を放出すると共に還元するＮＯｘ吸蔵還元型触
媒を開示している。しかし、排ガス中に硫黄酸化物（Ｓ
Ｏｘ）が存在するとＮＯｘ吸蔵還元型触媒はＮＯｘの吸
収作用を行うのと同様な作用で排ガス中のＳＯｘを吸収
する。ところが、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸収されたＳ
Ｏｘは安定な硫酸塩を形成するため、通常ＮＯｘ吸蔵還
元触媒の再生を行う温度では分解、放出されにくい。Ｎ
Ｏｘ吸蔵還元触媒内のＳＯｘ蓄積量が増大すると、ＮＯ
ｘ吸収容量が減少して排ガス中のＮＯｘの除去を十分行
うことができなくなる。一方、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に
吸収されたＳＯｘは触媒を高温且つリッチ雰囲気に置く
ことによりＮＯｘ放出と同様のメカニズムで吸蔵還元触
媒から放出されることが知られている（特開平６−６６
１２９号公報）。
報は、過剰の酸素が存在する酸化雰囲気中では窒素酸化
物をその触媒上に吸収し、還元雰囲気中では吸収した窒
素酸化物を放出すると共に還元するＮＯｘ吸蔵還元型触
媒を開示している。しかし、排ガス中に硫黄酸化物（Ｓ
Ｏｘ）が存在するとＮＯｘ吸蔵還元型触媒はＮＯｘの吸
収作用を行うのと同様な作用で排ガス中のＳＯｘを吸収
する。ところが、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸収されたＳ
Ｏｘは安定な硫酸塩を形成するため、通常ＮＯｘ吸蔵還
元触媒の再生を行う温度では分解、放出されにくい。Ｎ
Ｏｘ吸蔵還元触媒内のＳＯｘ蓄積量が増大すると、ＮＯ
ｘ吸収容量が減少して排ガス中のＮＯｘの除去を十分行
うことができなくなる。一方、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に
吸収されたＳＯｘは触媒を高温且つリッチ雰囲気に置く
ことによりＮＯｘ放出と同様のメカニズムで吸蔵還元触
媒から放出されることが知られている（特開平６−６６
１２９号公報）。
【０００５】しかし、ＳＯｘを放出するためには触媒を
高温かつリッチ雰囲気に置く必要があることから、触媒
再生のためにはエンジンの点火タイミングを遅くする、
或いは電気ヒーターにより触媒を加熱するという方法が
考えられている。しかし、これらの方法はいずれもエン
ジンシステム自身の効率を下げることになるという問題
があった。
高温かつリッチ雰囲気に置く必要があることから、触媒
再生のためにはエンジンの点火タイミングを遅くする、
或いは電気ヒーターにより触媒を加熱するという方法が
考えられている。しかし、これらの方法はいずれもエン
ジンシステム自身の効率を下げることになるという問題
があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる状況
に鑑みて行われたものであって、その目的とするところ
は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘの吸収及び放出を効
率的に行うと共に、触媒がＳＯｘによって劣化した際
に、エンジン効率を下げることなく触媒の再生を可能に
することを目的とする。
に鑑みて行われたものであって、その目的とするところ
は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘの吸収及び放出を効
率的に行うと共に、触媒がＳＯｘによって劣化した際
に、エンジン効率を下げることなく触媒の再生を可能に
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
を重ねた結果、エンジンのリーン運転中にＮＯｘを吸蔵
し、リーン運転からリッチ運転に切り替えたときに、吸
蔵したＮＯｘを還元浄化する触媒を排気系に介装したエ
ンジンの排気浄化装置において、排気通路を２種の分岐
通路に分岐させ、該分岐通路の一方に酸化触媒と酸化触
媒上流に還元剤添加ノズル及び空気添加ノズルを配置
し、他方は配管のみを配置し、それぞれに流れる流量を
制御する手段を備えると共に、それぞれの配管を後流側
で混合させた後にＮＯｘ吸蔵還元型触媒と触媒上流側に
温度を検出する手段を備え、分岐路に流れるガス流量を
制御することにより触媒上流側の温度を制御することを
特徴とするエンジンの排気浄化装置を用いることによ
り、ＮＯｘの吸収及び放出を効率的に行うと共に、触媒
がＳＯｘによって劣化した際に、エンジン効率を下げる
ことなく触媒の再生を可能にすることを見出した。
を重ねた結果、エンジンのリーン運転中にＮＯｘを吸蔵
し、リーン運転からリッチ運転に切り替えたときに、吸
蔵したＮＯｘを還元浄化する触媒を排気系に介装したエ
ンジンの排気浄化装置において、排気通路を２種の分岐
通路に分岐させ、該分岐通路の一方に酸化触媒と酸化触
媒上流に還元剤添加ノズル及び空気添加ノズルを配置
し、他方は配管のみを配置し、それぞれに流れる流量を
制御する手段を備えると共に、それぞれの配管を後流側
で混合させた後にＮＯｘ吸蔵還元型触媒と触媒上流側に
温度を検出する手段を備え、分岐路に流れるガス流量を
制御することにより触媒上流側の温度を制御することを
特徴とするエンジンの排気浄化装置を用いることによ
り、ＮＯｘの吸収及び放出を効率的に行うと共に、触媒
がＳＯｘによって劣化した際に、エンジン効率を下げる
ことなく触媒の再生を可能にすることを見出した。
【０００８】本発明は、以下の１．〜２．に関する。 １． エンジンのリーン運転中にＮＯｘを吸蔵し、リー
ン運転からリッチ運転に切り替えたときに、吸蔵したＮ
Ｏｘを還元浄化する触媒を排気系に介装したエンジンの
排気浄化装置において、排気通路を２種の分岐通路に分
岐させ、該分岐通路の一方に酸化触媒と酸化触媒上流に
還元剤添加ノズル及び空気添加ノズルを配置し、他方は
配管のみを配置し、それぞれに流れる流量を制御する手
段を備えると共に、それぞれの配管を後流側で混合させ
た後にＮＯｘ吸蔵還元型触媒と触媒上流側に温度を検出
する手段を備え、分岐路に流れるガス流量を制御するこ
とにより触媒上流側の温度を制御することを特徴とする
エンジンの排気浄化装置。 ２． 前記制御手段は、触媒上の温度を硫黄の蓄積によ
る触媒劣化時に、触媒を再生するときには高くすること
を特徴とする請求項１記載のエンジンの排気浄化装置。
ン運転からリッチ運転に切り替えたときに、吸蔵したＮ
Ｏｘを還元浄化する触媒を排気系に介装したエンジンの
排気浄化装置において、排気通路を２種の分岐通路に分
岐させ、該分岐通路の一方に酸化触媒と酸化触媒上流に
還元剤添加ノズル及び空気添加ノズルを配置し、他方は
配管のみを配置し、それぞれに流れる流量を制御する手
段を備えると共に、それぞれの配管を後流側で混合させ
た後にＮＯｘ吸蔵還元型触媒と触媒上流側に温度を検出
する手段を備え、分岐路に流れるガス流量を制御するこ
とにより触媒上流側の温度を制御することを特徴とする
エンジンの排気浄化装置。 ２． 前記制御手段は、触媒上の温度を硫黄の蓄積によ
る触媒劣化時に、触媒を再生するときには高くすること
を特徴とする請求項１記載のエンジンの排気浄化装置。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明のシステムを詳細に
説明する。
説明する。
【００１０】ＮＯｘ吸蔵還元触媒を用いる場合には、排
ガスを任意の設定時間で空気過剰（リーン）及び燃料過
剰（リッチ）に変更する必要がある。
ガスを任意の設定時間で空気過剰（リーン）及び燃料過
剰（リッチ）に変更する必要がある。
【００１１】本発明の排ガスの浄化システムは、エンジ
ンの排気通路を２種の分岐通路に分岐させ、該分岐通路
の一方に酸化触媒と酸化触媒上流に還元剤添加ノズル及
び空気添加ノズルを配置し、他方の分岐通路には配管の
みを配置し、それぞれの分岐通路に流れる排気ガスの流
量を制御する手段を備えると共に、それぞれの配管を後
流側で混合させた後にＮＯｘ吸蔵還元型触媒を設置する
と共に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の上流側の温度を検出す
る手段を備え、それぞれの分岐通路への流量を制御する
ことによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度を制御する。エ
ンジンの運転状態としては、通常はリーン状態で運転
し、ＮＯｘ吸蔵還元触媒上のＮＯｘ量が飽和に達したと
判断された場合に、リッチ状態で運転する。その際に、
リーンの時（ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は設定値より低
温）、リッチの時（ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は設定値より
高温）、それぞれの状態で触媒上流側が所定の温度とな
るようにそれぞれの流路への流量を制御する。ＮＯｘ吸
蔵還元触媒上のＮＯｘ量が飽和に達したか否かは、例え
ばＮＯｘ吸蔵還元触媒の後ろにＳＯｘないしＮＯｘのセ
ンサにより判別できる。ＳＯｘないしＮＯｘが設定濃度
以上であった場合において、ＮＯｘ吸蔵還元触媒上の温
度が触媒の再活性化に必要な所定の温度よりも低かった
場合には、酸化触媒側の排気ガスの流量を多くし、他方
の分岐通路の流量を少なくすることによりＮＯｘ吸蔵還
元触媒を所定の温度まで上昇させる。酸化触媒上流に還
元剤添加ノズル及び空気添加ノズルを設けており、ＮＯ
ｘ吸蔵還元触媒上流の温度が低い場合には還元剤及び空
気を添加して、酸化触媒上で燃焼させることにより、Ｎ
Ｏｘ吸蔵還元触媒の温度を再活性化に必要な所定の温度
以上に上昇させる。
ンの排気通路を２種の分岐通路に分岐させ、該分岐通路
の一方に酸化触媒と酸化触媒上流に還元剤添加ノズル及
び空気添加ノズルを配置し、他方の分岐通路には配管の
みを配置し、それぞれの分岐通路に流れる排気ガスの流
量を制御する手段を備えると共に、それぞれの配管を後
流側で混合させた後にＮＯｘ吸蔵還元型触媒を設置する
と共に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の上流側の温度を検出す
る手段を備え、それぞれの分岐通路への流量を制御する
ことによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度を制御する。エ
ンジンの運転状態としては、通常はリーン状態で運転
し、ＮＯｘ吸蔵還元触媒上のＮＯｘ量が飽和に達したと
判断された場合に、リッチ状態で運転する。その際に、
リーンの時（ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は設定値より低
温）、リッチの時（ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は設定値より
高温）、それぞれの状態で触媒上流側が所定の温度とな
るようにそれぞれの流路への流量を制御する。ＮＯｘ吸
蔵還元触媒上のＮＯｘ量が飽和に達したか否かは、例え
ばＮＯｘ吸蔵還元触媒の後ろにＳＯｘないしＮＯｘのセ
ンサにより判別できる。ＳＯｘないしＮＯｘが設定濃度
以上であった場合において、ＮＯｘ吸蔵還元触媒上の温
度が触媒の再活性化に必要な所定の温度よりも低かった
場合には、酸化触媒側の排気ガスの流量を多くし、他方
の分岐通路の流量を少なくすることによりＮＯｘ吸蔵還
元触媒を所定の温度まで上昇させる。酸化触媒上流に還
元剤添加ノズル及び空気添加ノズルを設けており、ＮＯ
ｘ吸蔵還元触媒上流の温度が低い場合には還元剤及び空
気を添加して、酸化触媒上で燃焼させることにより、Ｎ
Ｏｘ吸蔵還元触媒の温度を再活性化に必要な所定の温度
以上に上昇させる。
【００１２】還元剤としては、燃料である炭化水素を用
いてもよく、また水素等の還元性ガスを用いても構わな
い。
いてもよく、また水素等の還元性ガスを用いても構わな
い。
【００１３】ＮＯｘ吸蔵還元触媒の作用としては、排ガ
スがリーン状態であるときにはＮＯｘ吸蔵還元触媒上に
ＮＯｘを吸収して排ガスから除去する。また、排ガスが
リッチ状態にあるときにはＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸収さ
れていたＮＯｘが放出されると共に窒素まで還元され
る。このとき、リッチガス中の一酸化炭素及び炭化水素
はＮＯｘ吸蔵還元触媒上に吸収されていたＮＯｘの還元
に使用される。この際のリッチ時間及びリーン時間を制
御することにより、窒素酸化物と一酸化炭素、炭化水素
の排出をいずれも抑制できる。
スがリーン状態であるときにはＮＯｘ吸蔵還元触媒上に
ＮＯｘを吸収して排ガスから除去する。また、排ガスが
リッチ状態にあるときにはＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸収さ
れていたＮＯｘが放出されると共に窒素まで還元され
る。このとき、リッチガス中の一酸化炭素及び炭化水素
はＮＯｘ吸蔵還元触媒上に吸収されていたＮＯｘの還元
に使用される。この際のリッチ時間及びリーン時間を制
御することにより、窒素酸化物と一酸化炭素、炭化水素
の排出をいずれも抑制できる。
【００１４】一方、排ガス中にＳＯｘが存在すると、Ｎ
Ｏｘ吸蔵還元触媒はＳＯｘの吸収を行い、ＳＯｘの蓄積
により触媒が劣化する。
Ｏｘ吸蔵還元触媒はＳＯｘの吸収を行い、ＳＯｘの蓄積
により触媒が劣化する。
【００１５】そこでＮＯｘ吸蔵還元触媒がＳＯｘの蓄積
により劣化されたと判断された場合には、触媒の再生を
行う。触媒の劣化の判断は、エンジンの負荷積算値から
求めてもよく、また、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の後流側のＳ
Ｏｘ濃度を検出する手段により触媒に蓄積されたＳＯｘ
量を求めてもよい。
により劣化されたと判断された場合には、触媒の再生を
行う。触媒の劣化の判断は、エンジンの負荷積算値から
求めてもよく、また、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の後流側のＳ
Ｏｘ濃度を検出する手段により触媒に蓄積されたＳＯｘ
量を求めてもよい。
【００１６】吸蔵還元触媒の硫黄の蓄積による劣化を再
生するためには、高温でかつリッチ雰囲気にする必要が
ある。従来は、通常運転時の排ガス温度をある程度低く
しながら、触媒再生時には通常の排ガス温度よりも高温
とするために、触媒再生時にエンジンの点火タイミング
を遅くする、あるいは電気ヒーターにより触媒を加熱す
るという方法が考えられていた。しかし、これらの方法
はいずれもエンジンシステム自身の効率を下げることに
なるという問題があった。そこで、上記分岐排気流路の
流量を制御することによって、触媒再生時には酸化触媒
側の流量を多くし、他方の流量を絞るようにすることに
より、通常運転時の排ガス温度をある程度低い温度にし
ながら、触媒再生時には高温にすることを可能とした。
生するためには、高温でかつリッチ雰囲気にする必要が
ある。従来は、通常運転時の排ガス温度をある程度低く
しながら、触媒再生時には通常の排ガス温度よりも高温
とするために、触媒再生時にエンジンの点火タイミング
を遅くする、あるいは電気ヒーターにより触媒を加熱す
るという方法が考えられていた。しかし、これらの方法
はいずれもエンジンシステム自身の効率を下げることに
なるという問題があった。そこで、上記分岐排気流路の
流量を制御することによって、触媒再生時には酸化触媒
側の流量を多くし、他方の流量を絞るようにすることに
より、通常運転時の排ガス温度をある程度低い温度にし
ながら、触媒再生時には高温にすることを可能とした。
【００１７】本発明においては、エンジンシステム効率
の低下を伴うことなく、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の硫黄蓄積
による劣化の再生を行うことができる。
の低下を伴うことなく、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の硫黄蓄積
による劣化の再生を行うことができる。
【００１８】本発明のＮＯｘ吸蔵還元触媒は、特に限定
されないが、Ba-Fe-Pt系触媒やBa-Pt-Rh系触媒等を用い
ることができる。また、再生にためのリッチ時間の制御
方法としては、排気量や温度から得られる情報をもとに
制御時間をあらかじめマップとして備えておいて設定し
てもよいし、ＮＯｘあるいは酸素濃度を検出するセンサ
ーを備えて、その濃度により制御時間を設定してもよ
い。
されないが、Ba-Fe-Pt系触媒やBa-Pt-Rh系触媒等を用い
ることができる。また、再生にためのリッチ時間の制御
方法としては、排気量や温度から得られる情報をもとに
制御時間をあらかじめマップとして備えておいて設定し
てもよいし、ＮＯｘあるいは酸素濃度を検出するセンサ
ーを備えて、その濃度により制御時間を設定してもよ
い。
【００１９】また、酸化触媒としては特に限定されない
が、Pt系触媒、Pd系触媒等の貴金属系の触媒や、CuO-Mn
O2系触媒等の金属酸化物系触媒を用いることができる。
が、Pt系触媒、Pd系触媒等の貴金属系の触媒や、CuO-Mn
O2系触媒等の金属酸化物系触媒を用いることができる。
【００２０】触媒量は、少なすぎると有効な転化率が得
られないので、例えばＮＯｘ吸蔵還元触媒として、Ba-F
e-Pt系触媒を用いる場合にあっては、該触媒についてガ
ス時間当たり空間速度（ＧＨＳＶ）で６００００ｈ-1以
下で使用するのが望ましく、３００００ｈ-1以下で使用
するのがより望ましい。また、酸化触媒として、Pt/Al2
O3触媒を用いる場合にあっては、該触媒についての空間
速度（ＧＨＳＶ）で３０００００ｈ-1以下で使用するの
が望ましく、１０００００ｈ-1以下で使用するのがより
望ましい。ガス時間当たりの空間速度（ＧＨＳＶ）を低
くするほど触媒量が多くなるため転化率は向上するが、
経済性の問題に加えて触媒層での圧力損失が大きくなる
問題が生じるおそれがある。
られないので、例えばＮＯｘ吸蔵還元触媒として、Ba-F
e-Pt系触媒を用いる場合にあっては、該触媒についてガ
ス時間当たり空間速度（ＧＨＳＶ）で６００００ｈ-1以
下で使用するのが望ましく、３００００ｈ-1以下で使用
するのがより望ましい。また、酸化触媒として、Pt/Al2
O3触媒を用いる場合にあっては、該触媒についての空間
速度（ＧＨＳＶ）で３０００００ｈ-1以下で使用するの
が望ましく、１０００００ｈ-1以下で使用するのがより
望ましい。ガス時間当たりの空間速度（ＧＨＳＶ）を低
くするほど触媒量が多くなるため転化率は向上するが、
経済性の問題に加えて触媒層での圧力損失が大きくなる
問題が生じるおそれがある。
【００２１】本発明の排気ガス浄化システムは、あまり
に低温では触媒の活性が下がり、所望の転化率が得られ
ない恐れがあるので、十分な転化率を得るためには、Ｎ
Ｏｘ吸蔵還元触媒として、Ba-Pt-Rh系触媒を用いる場合
にあっては、触媒層温度が２５０℃以上に保たれるよう
にするのが好ましい。また、６００℃を超えるような温
度での使用では、触媒の耐久性が悪化する恐れがある。
安定して高い転化率を選るには３００℃〜５００℃の範
囲が望ましい。
に低温では触媒の活性が下がり、所望の転化率が得られ
ない恐れがあるので、十分な転化率を得るためには、Ｎ
Ｏｘ吸蔵還元触媒として、Ba-Pt-Rh系触媒を用いる場合
にあっては、触媒層温度が２５０℃以上に保たれるよう
にするのが好ましい。また、６００℃を超えるような温
度での使用では、触媒の耐久性が悪化する恐れがある。
安定して高い転化率を選るには３００℃〜５００℃の範
囲が望ましい。
【００２２】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明をより詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるのもの
ではない。 実施例１ 内燃機関１には複数の気筒が存在し、それぞれに吸気弁
５、吸気ポート６、燃焼室３、ピストン２、点火プラグ
４、排気弁７、排気ポート８が設けられている。排気ポ
ートは分岐され、一方の配管９には酸化触媒１２と、酸
化触媒上流に還元剤添加ノズル１８及び空気添加ノズル
１９を配置し、他方は配管１１のみを配置し、それぞれ
に流れる流量を制御する手段２０、２１を備えている
（図１、図２）。それぞれの配管には制御弁２０、２１
が設けられ、それぞれの配管への流量を制御可能な構造
となっている。それぞれの配管は集合され、後流側にＮ
Ｏｘ吸蔵還元触媒１０が設置されている。本エンジンシ
ステムには各種センサ類が配置されており、そのセンサ
類としては、スロットル開度センサ、吸入空気量セン
サ、冷却水温センサ、気筒判別センサ、回転数センサ、
吸気圧センサ、酸素センサ、ＮＯｘセンサ、その他のセ
ンサ類が挙げられる。ただし、これらセンサはいずれも
必須のものではなく、必要に応じて使用することが可能
である。
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるのもの
ではない。 実施例１ 内燃機関１には複数の気筒が存在し、それぞれに吸気弁
５、吸気ポート６、燃焼室３、ピストン２、点火プラグ
４、排気弁７、排気ポート８が設けられている。排気ポ
ートは分岐され、一方の配管９には酸化触媒１２と、酸
化触媒上流に還元剤添加ノズル１８及び空気添加ノズル
１９を配置し、他方は配管１１のみを配置し、それぞれ
に流れる流量を制御する手段２０、２１を備えている
（図１、図２）。それぞれの配管には制御弁２０、２１
が設けられ、それぞれの配管への流量を制御可能な構造
となっている。それぞれの配管は集合され、後流側にＮ
Ｏｘ吸蔵還元触媒１０が設置されている。本エンジンシ
ステムには各種センサ類が配置されており、そのセンサ
類としては、スロットル開度センサ、吸入空気量セン
サ、冷却水温センサ、気筒判別センサ、回転数センサ、
吸気圧センサ、酸素センサ、ＮＯｘセンサ、その他のセ
ンサ類が挙げられる。ただし、これらセンサはいずれも
必須のものではなく、必要に応じて使用することが可能
である。
【００２３】上記各センサ類は、上記エンジンシステム
の空燃比制御等を電子的に行う電子制御装置（ＥＣＵ）
１３に接続されている。このＥＣＵは、ＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース１４等からなるマ
イクロコンピュータを中心に構成され、上記Ｉ／Ｏイン
ターフェース１４の出力ポートからの信号によりアクチ
ュエータ類を駆動する駆動回路１５及びセンサ類からの
アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１
６等の周辺回路が組み込まれている。
の空燃比制御等を電子的に行う電子制御装置（ＥＣＵ）
１３に接続されている。このＥＣＵは、ＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース１４等からなるマ
イクロコンピュータを中心に構成され、上記Ｉ／Ｏイン
ターフェース１４の出力ポートからの信号によりアクチ
ュエータ類を駆動する駆動回路１５及びセンサ類からの
アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１
６等の周辺回路が組み込まれている。
【００２４】上記ＥＣＵでは、ＲＯＭに記憶されている
制御プログラムに従い、上記各センサ、スイッチからの
出力信号を読み込んでエンジンの運転状態を検出し、検
出したエンジンの運転状態から最適な燃料量、点火時期
等を演算してリーン或いはリッチ、ストイキオでの空燃
比制御を行い、燃費向上、排気エミッションの改善を図
ると共に、エンジン出力を確保する。
制御プログラムに従い、上記各センサ、スイッチからの
出力信号を読み込んでエンジンの運転状態を検出し、検
出したエンジンの運転状態から最適な燃料量、点火時期
等を演算してリーン或いはリッチ、ストイキオでの空燃
比制御を行い、燃費向上、排気エミッションの改善を図
ると共に、エンジン出力を確保する。
【００２５】さらに上記ＥＣＵでは、ＮＯｘ吸蔵還元触
媒上へのＳＯｘ蓄積量を推定することができるようにな
っている。この際の推定方法としては、あらかじめ定め
たエンジンの運転状態から発生ＳＯｘ量のマップをもと
に、触媒に蓄積されたＳＯｘ量を推定する方法と、ＮＯ
ｘセンサや酸素センサ１７の出力から触媒の劣化状態を
推定することにより蓄積ＳＯｘ量を推定する方法、ＳＯ
ｘセンサを用いることにより、直接的に触媒からのＳＯ
ｘスリップ量を検出することにより蓄積ＳＯｘ量を推定
する方法のいずれを用いてもよい。
媒上へのＳＯｘ蓄積量を推定することができるようにな
っている。この際の推定方法としては、あらかじめ定め
たエンジンの運転状態から発生ＳＯｘ量のマップをもと
に、触媒に蓄積されたＳＯｘ量を推定する方法と、ＮＯ
ｘセンサや酸素センサ１７の出力から触媒の劣化状態を
推定することにより蓄積ＳＯｘ量を推定する方法、ＳＯ
ｘセンサを用いることにより、直接的に触媒からのＳＯ
ｘスリップ量を検出することにより蓄積ＳＯｘ量を推定
する方法のいずれを用いてもよい。
【００２６】通常運転時には、触媒層温度をＮＯｘ吸蔵
還元触媒が効果的に働く、３００〜５００℃になるよう
に、分岐排気通路の流量を制御し、熱交換器側の流量を
多く設定する。そして、リーン空燃比での運転時にＮＯ
ｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵能力を監視し、ＮＯｘ吸蔵
能力が飽和に達したと判定すると、リーン空燃比の運転
からリッチ空燃比での運転へ切り替える。そして、リッ
チ運転にした気筒後流のＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵され
たＮＯｘの放出が完了したところで、リーン空燃比運転
に復帰させるようにしてある。
還元触媒が効果的に働く、３００〜５００℃になるよう
に、分岐排気通路の流量を制御し、熱交換器側の流量を
多く設定する。そして、リーン空燃比での運転時にＮＯ
ｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵能力を監視し、ＮＯｘ吸蔵
能力が飽和に達したと判定すると、リーン空燃比の運転
からリッチ空燃比での運転へ切り替える。そして、リッ
チ運転にした気筒後流のＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵され
たＮＯｘの放出が完了したところで、リーン空燃比運転
に復帰させるようにしてある。
【００２７】一方、エンジンの運転時にＮＯｘ吸蔵還元
触媒のＳＯｘ蓄積量を監視し、触媒が劣化したと判定す
ると、触媒の再生を行う。再生は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒
層の温度を上昇させると共に、リーン空燃比の運転から
リッチ空燃比での運転へ切り替える。その際に触媒層温
度が再生に必要な６００〜７００℃になるように分岐排
気通路の流量を制御し、酸化触媒側の流量を多く設定す
る。それでも所定温度にならない場合には、燃料供給管
及び空気供給管より所定の燃料と空気を供給し、所定の
温度まで上昇させて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に蓄積された
ＳＯｘの放出が完了したところで、リーン運転に復帰さ
せるようにしてある。
触媒のＳＯｘ蓄積量を監視し、触媒が劣化したと判定す
ると、触媒の再生を行う。再生は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒
層の温度を上昇させると共に、リーン空燃比の運転から
リッチ空燃比での運転へ切り替える。その際に触媒層温
度が再生に必要な６００〜７００℃になるように分岐排
気通路の流量を制御し、酸化触媒側の流量を多く設定す
る。それでも所定温度にならない場合には、燃料供給管
及び空気供給管より所定の燃料と空気を供給し、所定の
温度まで上昇させて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に蓄積された
ＳＯｘの放出が完了したところで、リーン運転に復帰さ
せるようにしてある。
【００２８】
【発明の効果】エンジン排ガスの窒素酸化物除去におい
て、排ガスの温度を任意に制御することにより、ＮＯｘ
吸蔵還元触媒を効果的に作用させることができるととも
に、触媒が劣化した際に、エンジン効率を下げることな
く触媒を再生することが可能となる。
て、排ガスの温度を任意に制御することにより、ＮＯｘ
吸蔵還元触媒を効果的に作用させることができるととも
に、触媒が劣化した際に、エンジン効率を下げることな
く触媒を再生することが可能となる。
【図１】本発明のシステムの概略図である。
【図２】本発明のシステムの概略図である。
１ 内燃機関 ２ ピストン ３ 燃焼室 ４ 点火プラグ ５ 吸気弁 ６ 吸気ポート ７ 排気弁 ８ 排気ポート ９ 一方の配管 10 ＮＯｘ吸蔵還元触媒 11 他方の配管 12 酸化触媒 13 電子制御装置（ＥＣＵ） 14 Ｉ／Ｏインターフェース 15 駆動回路 16 Ａ／Ｄ変換器 17 ＮＯｘセンサまたは酸素センサ 18 還元剤添加ノズル 19 空気添加ノズル 20 制御弁 21 制御弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｌ 3/28 ３０１ 3/28 ３０１Ｅ (72)発明者 井上 孝幸 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 Ｆターム(参考） 3G091 AA12 AA17 AA23 AB02 AB06 BA04 BA11 BA14 BA15 BA19 BA32 BA33 CA12 CA13 CA18 CA19 CA22 CB02 CB05 DA01 DA02 DA03 DA05 DB06 DB10 EA01 EA03 EA05 EA06 EA07 EA16 EA33 EA34 FB02 FB03 FB10 FB11 FB12 FC02 FC07 FC08 GB01W GB03W GB05W GB06W HA02 HA10 HA37 HB03 HB07
Claims (2)
- 【請求項１】エンジンのリーン運転中にＮＯｘを吸蔵
し、リーン運転からリッチ運転に切り替えたときに、吸
蔵したＮＯｘを還元浄化する触媒を排気系に介装したエ
ンジンの排気浄化装置において、排気通路を２種の分岐
通路に分岐させ、該分岐通路の一方に酸化触媒と酸化触
媒上流に還元剤添加ノズル及び空気添加ノズルを配置
し、他方は配管のみを配置し、それぞれの分岐通路に流
れる還元剤及び空気の流量の制御手段を備えると共に、
それぞれの配管を後流側で混合させた後にＮＯｘ吸蔵還
元型触媒と触媒上流側に温度を検出する手段を備え、酸
化触媒を含む分岐通路に流れる還元剤及び空気のガス流
量を制御することによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒上流側の
温度を制御することを特徴とするエンジンの排気浄化シ
ステム。 - 【請求項２】前記制御手段は、硫黄の蓄積により劣化し
たＮＯｘ吸蔵還元型触媒を再生するときに該触媒上の温
度を、触媒を再生に必要な温度に高くすることを特徴と
する請求項１記載のエンジンの排気浄化システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11083704A JP2000282850A (ja) | 1999-03-26 | 1999-03-26 | 内燃機関の排ガス浄化システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11083704A JP2000282850A (ja) | 1999-03-26 | 1999-03-26 | 内燃機関の排ガス浄化システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000282850A true JP2000282850A (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=13809892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11083704A Pending JP2000282850A (ja) | 1999-03-26 | 1999-03-26 | 内燃機関の排ガス浄化システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000282850A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1217196A3 (en) * | 2000-12-19 | 2003-01-08 | Isuzu Motors Limited | Device for purifying exhaust gas of diesel engines |
| JP2003027927A (ja) * | 2001-07-12 | 2003-01-29 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 窒素酸化物浄化装置 |
| WO2005078250A1 (ja) * | 2004-02-18 | 2005-08-25 | Nissan Diesel Motor Co., Ltd. | エンジンの排気浄化装置 |
| WO2009016896A1 (ja) * | 2007-07-27 | 2009-02-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP2014196685A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-16 | 日立造船株式会社 | 排ガス浄化システムにおける脱硝触媒のオンサイト再生方法 |
| JP2019019741A (ja) * | 2017-07-14 | 2019-02-07 | いすゞ自動車株式会社 | 後処理装置 |
-
1999
- 1999-03-26 JP JP11083704A patent/JP2000282850A/ja active Pending
Cited By (8)
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| KR20150133740A (ko) * | 2013-03-29 | 2015-11-30 | 히다치 조센 가부시키가이샤 | 배기가스 정화시스템에 있어서의 탈초촉매의 온사이트 재생방법 |
| KR102082275B1 (ko) * | 2013-03-29 | 2020-02-27 | 히다치 조센 가부시키가이샤 | 배기가스 정화시스템에 있어서의 탈초촉매의 온사이트 재생방법 |
| JP2019019741A (ja) * | 2017-07-14 | 2019-02-07 | いすゞ自動車株式会社 | 後処理装置 |
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