JP5131388B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5131388B2 JP5131388B2 JP2011530318A JP2011530318A JP5131388B2 JP 5131388 B2 JP5131388 B2 JP 5131388B2 JP 2011530318 A JP2011530318 A JP 2011530318A JP 2011530318 A JP2011530318 A JP 2011530318A JP 5131388 B2 JP5131388 B2 JP 5131388B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- purification
- exhaust gas
- engine
- exhaust
- urea water
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims description 289
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 30
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 174
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 163
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 161
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 128
- WTHDKMILWLGDKL-UHFFFAOYSA-N urea;hydrate Chemical compound O.NC(N)=O WTHDKMILWLGDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 109
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 106
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 100
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 62
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 62
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 62
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 claims description 58
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 37
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 30
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 15
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims 1
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 claims 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 92
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 35
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 25
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 25
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 230000008859 change Effects 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000002585 base Substances 0.000 description 13
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 13
- -1 radical hydrocarbon Chemical class 0.000 description 13
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 13
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 10
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 5
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 2
- 150000002828 nitro derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 2
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F01N3/10—Exhaust 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
- F01N3/18—Exhaust 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
- F01N3/20—Exhaust 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
- F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
- F01N3/2073—Selective catalytic reduction [SCR] with means for generating a reducing substance from the exhaust gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9459—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts
- B01D53/9477—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on separate bricks, e.g. exhaust systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F01N13/00—Exhaust 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
- F01N13/009—Exhaust 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- 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
- F01N3/10—Exhaust 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
- F01N3/18—Exhaust 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
- F01N3/20—Exhaust 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
- F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F01N3/10—Exhaust 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
- F01N3/18—Exhaust 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
- F01N3/20—Exhaust 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
- F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
- F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/20—Reductants
- B01D2251/206—Ammonium compounds
- B01D2251/2067—Urea
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/20—Reductants
- B01D2251/208—Hydrocarbons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/40—Nitrogen compounds
- B01D2257/404—Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
- B01D53/9409—Nitrogen oxides
- B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
- B01D53/9418—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by selective catalytic reduction [SCR] using a reducing agent in a lean exhaust gas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
- B01D53/9409—Nitrogen oxides
- B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
- B01D53/9422—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by NOx storage or reduction by cyclic switching between lean and rich exhaust gases (LNT, NSC, NSR)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
- F01N2240/30—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a fuel reformer
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F01N2510/00—Surface coverings
- F01N2510/06—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
- F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
- F01N2560/025—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting O2, e.g. lambda sensors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/03—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
- F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
- F01N2900/08—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the engine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
- F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
- F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
- F01N2900/1402—Exhaust gas composition
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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)
- Biomedical Technology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
この内燃機関ではNOX吸蔵触媒からNOXを放出すべきときに供給された炭化水素が酸化触媒においてガス状の炭化水素とされ、ガス状の炭化水素がNOX吸蔵触媒に送り込まれる。その結果、NOX吸蔵触媒から放出されたNOXが良好に還元せしめられることになる。
本発明の目的は、排気浄化触媒の温度が高温になっても高いNOX浄化率を得ることのできると共に排気ガス中の酸素濃度が高くなっても高いNOX浄化率を得ることのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
図2は触媒担体の表面部分を図解的に示す図である。
図3は排気浄化触媒における酸化反応を説明するための図である。
図4は排気浄化触媒への流入排気ガスの空燃比の変化を示す図である。
図5はNOX浄化率を示す図である。
図6Aおよび6Bは排気浄化触媒における酸化還元反応を説明するための図である。
図7Aおよび7Bは排気浄化触媒における酸化還元反応を説明するための図である。
図8は排気浄化触媒への流入排気ガスの空燃比の変化を示す図である。
図9はNOX浄化率を示す図である。
図10は排気浄化触媒への流入排気ガスの空燃比の変化を示すタイムチャートである。
図11は排気浄化触媒への流入排気ガスの空燃比の変化を示すタイムチャートである。
図12は排気浄化触媒の酸化力と要求最小空燃比Xとの関係を示す図である。
図13は同一のNOX浄化率の得られる、排気ガス中の酸素濃度と炭化水素濃度の振幅ΔHとの関係を示す図である。
図14は炭化水素濃度の振幅ΔHとNOX浄化率との関係を示す図である。
図15は炭化水素濃度の振動周期ΔTとNOX浄化率との関係を示す図である。
図16は排気浄化触媒への流入排気ガスの空燃比等の変化を示すタイムチャートである。
図17は排気浄化触媒への流入排気ガスの空燃比等の変化を示すタイムチャートである。
図18は炭化水素供給量Wのマップを示す図である。
図19はNOX浄化率を示す図である。
図20は尿素水供給量のマップを示す図である。
図21はNOX浄化率と酸素濃度Dとの関係を示す図である。
図22は尿素水濃度が変化したときの種々の値の変化を示す図である。
図23は切換点を算出するためのフローチャートである。
図24は排気浄化処理を行うためのフローチャートである。
図1を参照すると、1は機関本体、2は各気筒の燃焼室、3は各燃焼室2内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、4は吸気マニホルド、5は排気マニホルドを夫々示す。吸気マニホルド4は吸気ダクト6を介して排気ターボチャージャ7のコンプレッサ7aの出口に連結され、コンプレッサ7aの入口は吸入空気量検出器8を介してエアクリーナ9に連結される。吸気ダクト6内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁10が配置され、更に吸気ダクト6周りには吸気ダクト6内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置11が配置される。図1に示される実施例では機関冷却水が冷却装置11内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
一方、排気マニホルド5は排気ターボチャージャ7の排気タービン7bの入口に連結される。排気タービン7bの出口は排気管12を介して排気浄化触媒13の入口に連結され、排気浄化触媒13の出口はアンモニアの存在下で排気ガス中に含まれるNOXを還元しうるNOX選択還元触媒15に排気管14を介して連結される。排気浄化触媒13上流の排気管12内には圧縮着火式内燃機関の燃料として用いられる軽油その他の燃料からなる炭化水素を供給するための炭化水素供給弁16が配置される。図1に示される実施例では炭化水素供給弁16から供給される炭化水素として軽油が用いられている。なお、本発明はリーン空燃比のもとで燃焼の行われる火花点火式内燃機関にも適用することができる。この場合、炭化水素供給弁16からは火花点火式内燃機関の燃料として用いられるガソリンその他の燃料からなる炭化水素が供給される。
NOX選択還元触媒15上流の排気管14内には尿素水供給手段、例えば尿素水供給弁17が配置され、この尿素水供給弁17は供給管18、供給ポンプ19を介して尿素水タンク20に連結される。尿素水タンク20内に貯蔵されている尿素水は供給ポンプ19によって尿素水供給弁17から排気管14内を流れる排気ガス中に噴射され、尿素から発生したアンモニア((NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2)によって排気ガス中に含まれるNOXがNOX選択還元触媒15において還元される。図1に示される実施例ではこのNOX選択還元触媒15はFeゼオライトからなる。
一方、排気マニホルド5と吸気マニホルド4とは排気ガス再循環(以下、EGRと称す)通路21を介して互いに連結され、EGR通路21内には電子制御式EGR制御弁22が配置される。また、EGR通路21周りにはEGR通路21内を流れるEGRガスを冷却するための冷却装置23が配置される。図1に示される実施例では機関冷却水が冷却装置23内に導かれ、機関冷却水によってEGRガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁3は燃料供給管24を介してコモンレール25に連結され、このコモンレール25は電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ26を介して燃料タンク27に連結される。燃料タンク27内に貯蔵されている燃料は燃料ポンプ26によってコモンレール25内に供給され、コモンレール25内に供給された燃料は各燃料供給管24を介して燃料噴射弁3に供給される。
電子制御ユニット30はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス31によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、入力ポート35および出力ポート36を具備する。尿素水タンク20内には尿素水タンク20内に貯留されている尿素水の液面レベルを検出するためのレベルセンサ28が配置されており、排気マニホルド5の集合部には酸素濃度センサ29が配置されている。これらレベルセンサ28、酸素濃度センサ29および吸入空気量検出器8の出力信号は夫々対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。また、アクセルペダル40にはアクセルペダル40の踏込み量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ41が接続され、負荷センサ41の出力電圧は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。更に入力ポート35にはクランクシャフトが例えば15°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ42が接続される。一方、出力ポート36は対応する駆動回路38を介して燃料噴射弁3、スロットル弁10の駆動用ステップモータ、炭化水素供給弁16、尿素水供給弁17、供給ポンプ19、EGR制御弁22および燃料ポンプ26に接続される。
図2は排気浄化触媒13の基体上に担持された触媒担体の表面部分を図解的に示している。この排気浄化触媒13では図2に示されるように例えばアルミナからなる触媒担体50上には貴金属触媒51,52が担持されており、更にこの触媒担体50上にはカリウムK、ナトリウムNa、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCaのようなアルカリ土類金属、ランタノイドのような希土類および銀Ag、銅Cu、鉄Fe、イリジウムIrのようなNOXに電子を供与しうる金属から選ばれた少くとも一つを含む塩基性層53が形成されている。排気ガスは触媒担体50上に沿って流れるので貴金属触媒51,52は排気浄化触媒13の排気ガス流通表面上に担持されていると言える。また、塩基性層53の表面は塩基性を呈するので塩基性層53の表面は塩基性の排気ガス流通表面部分54と称される。
一方、図2において貴金属触媒51は白金Ptからなり、貴金属触媒52はロジウムRhからなる。即ち、触媒担体50に担持されている貴金属触媒51,52は白金PtおよびロジウムRhから構成されている。なお、排気浄化触媒13の触媒担体50上には白金PtおよびロジウムRhに加えて更にパラジウムPdを担持させることができるし、或いはロジウムRhに代えてパラジウムPdを担持させることができる。即ち、触媒担体50に担持されている貴金属触媒51,52は白金Ptと、ロジウムRhおよびパラジウムPdの少なくとも一方とにより構成される。
炭化水素供給弁16から排気ガス中に炭化水素が噴射されるとこの炭化水素は排気浄化触媒13において改質される。本発明ではこのとき改質された炭化水素を用いて排気浄化触媒13においてNOXを浄化するようにしている。図3はこのとき排気浄化触媒13において行われる改質作用を図解的に示している。図3に示されるように炭化水素供給弁16から噴射された炭化水素HCは触媒51によって炭素数の少ないラジカル状の炭化水素HCとなる。
なお、燃料噴射弁3から燃焼室2内に燃料、即ち炭化水素を膨張行程の後半或いは排気行程中に噴射してもこの炭化水素は燃焼室2内又は排気浄化触媒13において改質され、排気ガス中に含まれるNOXはこの改質された炭化水素によって排気浄化触媒13で浄化される。従って本発明では炭化水素供給弁16から機関排気通路内に炭化水素を供給する代りに、膨張行程の後半或いは排気行程中に燃焼室2内に炭化水素を供給することもできる。このように本発明では炭化水素を燃焼室2内に供給することもできるが、以下炭化水素を炭化水素供給弁16から機関排気通路内に噴射するようにした場合を例にとって本発明を説明する。
図4は炭化水素供給弁16からの炭化水素の供給タイミングと排気浄化触媒13への流入排気ガスの空燃比(A/F)inの変化とを示している。なお、この空燃比(A/F)inの変化は排気浄化触媒13に流入する排気ガス中の炭化水素の濃度変化に依存しているので図4に示される空燃比(A/F)inの変化は炭化水素の濃度変化を表しているとも言える。ただし、炭化水素濃度が高くなると空燃比(A/F)inは小さくなるので図4においては空燃比(A/F)inがリッチ側となるほど炭化水素濃度が高くなっている。
図5は、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を周期的に変化させることによって図4に示されるように排気浄化触媒13への流入排気ガスの空燃比(A/F)inを変化させたときの排気浄化触媒13によるNOX浄化率を排気浄化触媒13の各触媒温度TCに対して示している。本発明者は長い期間に亘ってNOX浄化に関する研究を重ねており、その研究課程において、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の振幅および予め定められた範囲内の周期でもって振動させると、図5に示されるように400℃以上の高温領域においても極めて高いNOX浄化率が得られることが判明したのである。
更にこのときには窒素および炭化水素を含む多量の還元性中間体が塩基性層53の表面上に、即ち排気浄化触媒13の塩基性排気ガス流通表面部分54上に保持又は吸着され続けており、この還元性中間体が高NOX浄化率を得る上で中心的役割を果していることが判明したのである。次にこのことについて図6Aおよび6Bを参照しつつ説明する。なお、これら図6Aおよび6Bは排気浄化触媒13の触媒担体50の表面部分を図解的に示しており、これら図6Aおよび6Bには排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度が予め定められた範囲内の振幅および予め定められた範囲内の周期でもって振動せしめたときに生ずると推測される反応が示されている。
図6Aは排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度が低いときを示しており、図6Bは炭化水素供給弁16から炭化水素が供給されて排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度が高くなっているときを示している。
さて、図4からわかるように排気浄化触媒13に流入する排気ガスの空燃比は一瞬を除いてリーンに維持されているので排気浄化触媒13に流入する排気ガスは通常酸素過剰の状態にある。従って排気ガス中に含まれるNOは図6Aに示されるように白金51上において酸化されてNO2となり、次いでこのNO2は白金51から電子を供与されてNO2 −となる。従って白金51上には多量のNO2 −が生成されることになる。このNO2 −は活性が強く、以上このNO2 −を活性NO2 *と称する。
一方、炭化水素供給弁16から炭化水素が供給されると図3に示されるようにこの炭化水素は排気浄化触媒13内において改質され、ラジカルとなる。その結果、図6Bに示されるように活性NO2 *周りの炭化水素濃度が高くなる。ところで活性NO2 *が生成された後、活性NO2 *周りの酸素濃度が高い状態が一定時間以上継続すると活性NO2 *は酸化され、硝酸イオンNO3 −の形で塩基性層53内に吸収される。しかしながらこの一定時間が経過する前に活性NO2 *周りの炭化水素濃度が高くされると図6Bに示されるように活性NO2 *は白金51上においてラジカル状の炭化水素HCと反応し、それにより還元性中間体が生成される。この還元性中間体は塩基性層53の表面上に付着又は吸着される。
なお、このとき最初に生成される還元性中間体はニトロ化合物R−NO2であると考えられる。このニトロ化合物R−NO2は生成されるとニトリル化合物R−CNとなるがこのニトリル化合物R−CNはその状態では瞬時しか存続し得ないのでただちにイソシアネート化合物R−NCOとなる。このイソシアネート化合物R−NCOは加水分解するとアミン化合物R−NH2となる。ただしこの場合、加水分解されるのはイソシアネート化合物R−NCOの一部であると考えられる。従って図6Bに示されるように塩基性層53の表面上に保持又は吸着されている還元性中間体の大部分はイソシアネート化合物R−NCOおよびアミン化合物R−NH2であると考えられる。
一方、図6Bに示されるように生成された還元性中間体の周りを炭化水素HCが取り囲んでいると還元性中間体は炭化水素HCに阻まれてそれ以上反応が進まない。この場合、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度が低下せしめられ、それによって酸素濃度が高くなると還元性中間体周りの炭化水素は酸化せしめられる。その結果、図6Aに示されるように還元性中間体と活性NO2 *とが反応するようになる。このとき活性NO2 *は還元性中間体R−NCOやR−NH2と反応してN2,CO2,H2Oとなり、斯くしてNOXが浄化されることになる。
このように排気浄化触媒13では、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を高くすることにより還元性中間体が生成され、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を低くして酸素濃度を高くすることにより活性NO2 *が還元性中間体と反応し、NOXが浄化される。即ち、排気浄化触媒13によりNOXを浄化するには排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を周期的に変化させる必要がある。
無論、この場合、還元性中間体を生成するのに十分高い濃度まで炭化水素の濃度を高める必要があり、生成された還元性中間体を活性NO2 *と反応させるのに十分低い濃度まで炭化水素の濃度を低下させる必要がある。即ち、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の振幅で振動させる必要がある。なお、この場合、生成された還元性中間体が活性NO2 *と反応するまで、十分な量の還元性中間体R−NCOやR−NH2を塩基性層53上に、即ち塩基性排気ガス流通表面部分24上保持しておかなければならず、そのために塩基性の排気ガス流通表面部分24が設けられている。
一方、炭化水素の供給周期を長くすると炭化水素が供給された後、次に炭化水素が供給されるまでの間において酸素濃度が高くなる期間が長くなり、従って活性NO2 *は還元性中間体を生成することなく硝酸塩の形で塩基性層53内に吸収されることになる。これを回避するためには排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の周期でもって振動させることが必要となる。
そこで本発明による実施例では、排気ガス中に含まれるNOXと改質された炭化水素とを反応させて窒素および炭化水素を含む還元性中間体R−NCOやR−NH2を生成するために排気浄化触媒13の排気ガス流通表面上には貴金属触媒51,52が担持されており、生成された還元性中間体R−NCOやR−NH2を排気浄化触媒13内に保持しておくために貴金属触媒51,52周りには塩基性の排気ガス流通表面部分54が形成されており、塩基性の排気ガス流通表面部分54上に保持された還元性中間体R−NCOやR−NH2の還元作用によりNOXが還元され、炭化水素濃度の振動周期は還元性中間体R−NCOやR−NH2を生成し続けるのに必要な振動周期とされる。因みに図4に示される例では噴射間隔が3秒とされている。
炭化水素濃度の振動周期、即ち炭化水素HCの供給周期を上述の予め定められた範囲内の周期よりも長くすると塩基性層53の表面上から還元性中間体R−NCOやR−NH2が消滅し、このとき白金Pt53上において生成された活性NO2 *は図7Aに示されるように硝酸イオンNO3 −の形で塩基性層53内に拡散し、硝酸塩となる。即ち、このときには排気ガス中のNOXは硝酸塩の形で塩基性層53内に吸収されることになる。
一方、図7BはこのようにNOXが硝酸塩の形で塩基性層53内に吸収されているときに排気浄化触媒13内に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチにされた場合を示している。この場合には排気ガス中の酸素濃度が低下するために反応が逆方向(NO3 −→NO2)に進み、斯くして塩基性層53内に吸収されている硝酸塩は順次硝酸イオンNO3 −となって図7Bに示されるようにNO2の形で塩基性層53から放出される。次いで放出されたNO2は排気ガス中に含まれる炭化水素HCおよびCOによって還元される。
図8は塩基性層53のNOX吸収能力が飽和する少し前に排気浄化触媒13に流入する排気ガスの空燃比(A/F)inを一時的にリッチにするようにした場合を示している。なお、図8に示す例ではこのリッチ制御の時間間隔は1分以上である。この場合には排気ガスの空燃比(A/F)inがリーンのときに塩基性層53内に吸収されたNOXは、排気ガスの空燃比(A/F)inが一時的にリッチにされたときに塩基性層53から一気に放出されて還元される。従ってこの場合には塩基性層53はNOXを一時的に吸収するための吸収剤の役目を果している。
なお、このとき塩基性層53がNOXを一時的に吸着する場合もあり、従って吸収および吸着の双方を含む用語として吸蔵という用語を用いるとこのとき塩基性層53はNOXを一時的に吸蔵するためのNOX吸蔵剤の役目を果していることになる。即ち、この場合には、機関吸気通路、燃焼室2および排気浄化触媒13上流の排気通路内に供給された空気および燃料(炭化水素)の比を排気ガスの空燃比と称すると、排気浄化触媒13は、排気ガスの空燃比がリーンのときにはNOXを吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸蔵したNOXを放出するNOX吸蔵触媒として機能している。
図9は、排気浄化触媒13をこのようにNOX吸蔵触媒として機能させたときのNOX浄化率を示している。なお、図9の横軸は排気浄化触媒13の触媒温度TCを示している。排気浄化触媒13をNOX吸蔵触媒として機能させた場合には図9に示されるように触媒温度TCが300℃から400℃のときには極めて高いNOX浄化率が得られるが触媒温度TCが400℃以上の高温になるとNOX浄化率が低下する。
このように触媒温度TCが400℃以上になるとNOX浄化率が低下するのは、触媒温度TCが400℃以上になると硝酸塩が熱分解してNO2の形で排気浄化触媒13から放出されるからである。即ち、NOXを硝酸塩の形で吸蔵している限り、触媒温度TCが高いときに高いNOX浄化率を得るのは困難である。しかしながら図4から図6A,6Bに示される新たなNOX浄化方法では図6A,6Bからわかるように硝酸塩は生成されず或いは生成されても極く微量であり、斯くして図5に示されるように触媒温度TCが高いときでも高いNOX浄化率が得られることになる。
そこで本発明では、機関排気通路内に排気ガス中に含まれるNOXと改質された炭化水素とを反応させるための排気浄化触媒13を配置し、排気浄化触媒13の排気ガス流通表面上には貴金属触媒51,52が担持されていると共に貴金属触媒51,52周りには塩基性の排気ガス流通表面部分54が形成されており、排気浄化触媒13は、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の振幅および予め定められた範囲内の周期でもって振動させると排気ガス中に含まれるNOXを還元する性質を有すると共に、炭化水素濃度の振動周期をこの予め定められた範囲よりも長くすると排気ガス中に含まれるNOXの吸蔵量が増大する性質を有しており、機関の或る運転状態のもとでは排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の振幅および予め定められた範囲内の周期でもって振動させ、それにより排気ガス中に含まれるNOXを排気浄化触媒13において還元するようにしている。
即ち、図4から図6A,6Bに示されるNOX浄化方法は、貴金属触媒を担持しかつNOXを吸収しうる塩基性層を形成した排気浄化触媒を用いた場合において、ほとんど硝酸塩を形成することなくNOXを浄化するようにした新たなNOX浄化方法であると言うことができる。実際、この新たなNOX浄化方法を用いた場合には排気浄化触媒13をNOX吸蔵触媒として機能させた場合に比べて、塩基性層53から検出される硝酸塩は極く微量である。この新たなNOX浄化方法を以下、第1のNOX浄化方法と称す。
次に図10から図15を参照しつつこの第1のNOX浄化方法についてもう少し詳細に説明する。
図10は図4に示される空燃比(A/F)inの変化を拡大して示している。なお、前述したようにこの排気浄化触媒13への流入排気ガスの空燃比(A/F)inの変化は同時に排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度変化を示している。なお、図10においてΔHは排気浄化触媒13に流入する炭化水素HCの濃度変化の振幅を示しており、ΔTは排気浄化触媒13に流入する炭化水素濃度の振動周期を示している。
更に図10において(A/F)bは機関出力を発生するための燃焼ガスの空燃比を示すベース空燃比を表している。言い換えるとこのベース空燃比(A/F)bは炭化水素の供給を停止したときに排気浄化触媒13に流入する排気ガスの空燃比を表している。一方、図10においてXは、生成された活性NO2 *が硝酸塩の形で塩基性層53内に吸蔵されることなく還元性中間体の生成のために使用される空燃比(A/F)inの上限を表しており、活性NO2 *と改質された炭化水素とを反応させて還元性中間体を生成させるには空燃比(A/F)inをこの空燃比の上限Xよりも低くすることが必要となる。
別の言い方をすると図10のXは活性NO2 *と改質された炭化水素とを反応させて還元性中間体を生成させるのに必要な炭化水素の濃度の下限を表しており、還元性中間体を生成するためには炭化水素の濃度をこの下限Xよりも高くする必要がある。この場合、還元性中間体が生成されるか否かは活性NO2 *周りの酸素濃度と炭化水素濃度との比率、即ち空燃比(A/F)inで決まり、還元性中間体を生成するのに必要な上述の空燃比の上限Xを以下、要求最小空燃比と称する。
図10に示される例では要求最小空燃比Xがリッチとなっており、従ってこの場合には還元性中間体を生成するために空燃比(A/F)inが瞬時的に要求最小空燃比X以下に、即ちリッチにされる。これに対し、図11に示される例では要求最小空燃比Xがリーンとなっている。この場合には空燃比(A/F)inをリーンに維持しつつ空燃比(A/F)inを周期的に低下させることによって還元性中間体が生成される。
この場合、要求最小空燃比Xがリッチになるかリーンになるかは排気浄化触媒13の酸化力による。この場合、排気浄化触媒13は例えば貴金属51の担持量を増大させれば酸化力が強まり、酸性を強めれば酸化力が強まる。従って排気浄化触媒13の酸化力は貴金属51の担持量や酸性の強さによって変化することになる。
さて、酸化力が強い排気浄化触媒13を用いた場合に図11に示されるように空燃比(A/F)inをリーンに維持しつつ空燃比(A/F)inを周期的に低下させると、空燃比(A/F)inが低下せしめられたときに炭化水素が完全に酸化されてしまい、その結果還元性中間体を生成することができなくなる。これに対し、酸化力が強い排気浄化触媒13を用いた場合に図10に示されるように空燃比(A/F)inを周期的にリッチにさせると空燃比(A/F)inがリッチにされたときに炭化水素は完全に酸化されることなく部分酸化され、即ち炭化水素が改質され、斯くして還元性中間体が生成されることになる。従って酸化力が強い排気浄化触媒13を用いた場合には要求最小空燃比Xはリッチにする必要がある。
一方、酸化力が弱い排気浄化触媒13を用いた場合には図11に示されるように空燃比(A/F)inをリーンに維持しつつ空燃比(A/F)inを周期的に低下させると、炭化水素は完全に酸化されずに部分酸化され、即ち炭化水素が改質され、斯くして還元性中間体が生成される。これに対し、酸化力が弱い排気浄化触媒13を用いた場合に図10に示されるように空燃比(A/F)inを周期的にリッチにさせると多量の炭化水素は酸化されることなく単に排気浄化触媒13から排出されることになり、斯くして無駄に消費される炭化水素量が増大することになる。従って酸化力が弱い排気浄化触媒13を用いた場合には要求最小空燃比Xはリーンにする必要がある。
即ち、要求最小空燃比Xは図12に示されるように排気浄化触媒13の酸化力が強くなるほど低下させる必要があることがわかる。このように要求最小空燃比Xは排気浄化触媒13の酸化力によってリーンになったり、或いはリッチになったりするが、以下要求最小空燃比Xがリッチである場合を例にとって、排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度変化の振幅や排気浄化触媒13に流入する炭化水素濃度の振動周期について説明する。
さて、ベース空燃比(A/F)bが大きくなると、即ち炭化水素が供給される前の排気ガス中の酸素濃度が高くなると空燃比(A/F)inを要求最小空燃比X以下とするのに必要な炭化水素の供給量が増大し、それに伴なって還元性中間体の生成に寄与しなかった余剰の炭化水素量も増大する。この場合、NOXを良好に浄化するためには前述したようにこの余剰の炭化水素を酸化させる必要があり、従ってNOXを良好に浄化するためには余剰の炭化水素量が多いほど多量の酸素が必要となる。
この場合、排気ガス中の酸素濃度を高めれば酸素量を増大することができる。従ってNOXを良好に浄化するためには、炭化水素が供給される前の排気ガス中の酸素濃度が高いときには炭化水素供給後の排気ガス中の酸素濃度を高める必要がある。即ち、炭化水素が供給される前の排気ガス中の酸素濃度が高いほど炭化水素濃度の振幅を大きくする必要がある。
図13は同一のNOX浄化率が得られるときの、炭化水素が供給される前の排気ガス中の酸素濃度と炭化水素濃度の振幅ΔHとの関係を示している。図13から同一のNOX浄化率を得るためには炭化水素が供給される前の排気ガス中の酸素濃度が高いほど炭化水素濃度の振幅ΔHを増大させる必要があることがわかる。即ち、同一のNOX浄化率を得るにはベース空燃比(A/F)bが高くなるほど炭化水素濃度の振幅ΔTを増大させることが必要となる。別の言い方をすると、NOXを良好に浄化するためにはベース空燃比(A/F)bが低くなるほど炭化水素濃度の振幅ΔTを減少させることができる。
ところでベース空燃比(A/F)bが最も低くなるのは加速運転時であり、このとき炭化水素濃度の振幅ΔHが200ppm程度あればNOXを良好に浄化することができる。ベース空燃比(A/F)bは通常、加速運転時よりも大きく、従って図14に示されるように炭化水素濃度の振幅ΔHが200ppm以上であれば良好なNOX浄化率を得ることができることになる。
一方、ベース空燃比(A/F)bが最も高いときには炭化水素濃度の振幅ΔHを10000ppm程度にすれば良好なNOX浄化率が得られることがわかっている。また、炭化水素濃度の振幅ΔHが10000ppmを越えると空燃比(A/F)inがリッチになる危険性があり、従って第1のNOX浄化方法を行えなくなる危険性がある。従って本発明では炭化水素濃度の振幅の予め定められた範囲が200ppmから10000ppmとされている。
また、炭化水素濃度の振動周期ΔTが長くなると炭化水素が供給された後、次に炭化水素が供給される間、活性NO2 *周りの酸素濃度が高くなる。この場合、炭化水素濃度の振動周期ΔTが5秒程度よりも長くなると活性NO2 *が硝酸塩の形で塩基性層53内に吸収され始め、従って図15に示されるように炭化水素濃度の振動周期ΔTが5秒程度よりも長くなるとNOX浄化率が低下することになる。従って炭化水素濃度の振動周期ΔTは5秒以下とする必要がある。
一方、炭化水素濃度の振動周期ΔTがほぼ0.3秒以下になると供給された炭化水素が排気浄化触媒13の排気ガス流通表面上に堆積し始め、従って図15に示されるように炭化水素濃度の振動周期ΔTがほぼ0.3秒以下になるとNOX浄化率が低下する。そこで本発明では炭化水素濃度の振動周期が0.3秒から5秒の間とされている。
さて、本発明による実施例では炭化水素供給弁15からの炭化水素の噴射量および噴射時期を変化させることによって炭化水素濃度の振幅ΔHおよび振動周期ΔTが機関の運転状態に応じた最適値となるように制御される。図16および図17は機関の運転状態に応じた最適な炭化水素濃度の変化とこれら変化をもたらす炭化水素供給弁16からの炭化水素の噴射量Wを示している。なお、図16はベース空燃比(A/F)bが変化した場合を示しており、図17は吸入空気量GA、即ち排気ガス量が変化した場合を示している。
前述したようにNOXを良好に浄化するためには図16に示される如くベース空燃比(A/F)bが高くなるにつれて炭化水素濃度の振幅を大きくする必要がある。炭化水素濃度の振幅を大きくするためには炭化水素の噴射量Wを増大する必要があり、従って本発明による実施例ではベース空燃比(A/F)bが高くなるほど炭化水素の噴射量Wが増大せしめられる。
一方、ベース空燃比(A/F)bが一定のもとで一定量の炭化水素が供給されているときに吸入空気量GAが増大すると、即ち排気ガス量が増大すると排気ガス中の炭化水素濃度が低下する。この場合、吸入空気量GAにかかわらずに排気ガス中の炭化水素濃度を一定濃度に維持するためには吸入空気量GAが増大するにつれて炭化水素の供給量を増大する必要がある。従って本発明による実施例では図17に示されるように吸入空気量GAが増大するほど炭化水素の噴射量Wが増大せしめられる。
このように機関の運転状態に応じた最適な炭化水素の濃度変化を得ることのできる炭化水素の噴射量Wは機関の運転状態に応じて変化する。本発明による実施例ではこの炭化水素の噴射量Wは機関の要求トルクTQおよび機関回転数Nの関数として図18に示すようなマップの形で予めROM32内に記憶されている。
図19は尿素水供給弁17から排気ガス中に含まれるNOXを還元するのに十分な尿素水を供給し、排気ガス中に含まれるNOXをNOX選択還元触媒15において還元するようにした場合のNOX浄化率を示している。図19からわかるようにこのNOX選択還元触媒15はNOX選択還元触媒15の温度がほぼ200℃を越えると活性化してNOX浄化率が高くなる。このように尿素水から発生したアンモニアにより排気ガス中に含まれるNOXをNOX選択還元触媒15において還元するNOX浄化方法を以下、第2のNOX浄化方法と称する。
この第2のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われているときに排気ガス中に含まれるNOXを還元するのに必要な尿素水の噴射量Mは機関の運転状態に応じて変化する。本発明による実施例ではこの尿素水の噴射量Mは機関の要求トルクTQおよび機関回転数Nの関数として図20に示すようなマップの形で予めROM32内に記憶されている。
本発明では、機関排気通路内に排気ガス中に含まれるNOXと改質された炭化水素とを反応させるための排気浄化触媒13を配置し、排気浄化触媒13下流の機関排気通路内に尿素水供給手段17と供給された尿素水由来のアンモニアによりNOXを還元しうるNOX選択還元触媒15とを配置し、機関運転時に排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の振幅および予め定められた範囲内の周期でもって振動させることにより排気ガス中に含まれるNOXを排気浄化触媒において還元する第1のNOX浄化方法と、供給された尿素水由来のアンモニアにより排気ガス中に含まれるNOXをNOX選択還元触媒15において還元する第2のNOX浄化方法とのいずれかの方法が選択的に用いられる。
次にこのことについて図21を参照しつつもう少し具体的に説明する。図21はNOX浄化率と排気ガス中の酸素濃度Dとの関係を示している。なお、図21においてR1は第1のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われているときのNOX浄化率を示しており、R2は予め定められた正規の濃度の尿素水を用いて第2のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われているときのNOX浄化率を示している。
さて、前述したようにNOXを良好に浄化するためには図16に示される如くベース空燃比(A/F)bが高くなるにつれて、即ち排気ガス中の酸素濃度Dが高くなるにつれて炭化水素濃度の振幅を大きくする必要がある。炭化水素濃度の振幅を大きくするためには炭化水素の噴射量Wを増大する必要があり、従って本発明による実施例では排気ガスの酸素濃度Dが高くなるにつれて炭化水素の噴射量Wが増大せしめられる。しかしながら排気ガスの酸素濃度Dが或る程度以上高くなると炭化水素の噴射量Wを増大せしめても空燃比(A/F)inを要求最小空燃比Xまで低下し得なくなる。従って図21に示されるようにNOX浄化率R1は排気ガス中の酸素濃度Dが或る程度以上大きくなると酸素濃度Dが高くなるにつれて低下する。
これに対し、尿素水による第2のNOX浄化方法は排気ガス中の酸素濃度Dの影響をあまり受けず、従ってNOX浄化率R2は酸素濃度Dが増大してもさほど低下しない。ところで良好なNOX浄化作用が行われているときには第1のNOX浄化方法によるNOX浄化率R1の方が第2のNOX浄化方法によるNOX浄化率R2よりも高い。しかしながら排気ガス中の酸素濃度Dが高くなるとNOX浄化率R1が低下し、斯くして図21に示す如く排気ガス中の酸素濃度Dが酸素濃度DX0以上になると第2のNOX浄化方法によるNOX浄化率R2の方が第1のNOX浄化方法によるNOX浄化率R1よりも高くなる。
従って排気ガス中の酸素濃度Dにかかわらずに高いNOX浄化率を得るには排気ガス中の酸素濃度DがDX0よりも低いときには第1のNOX浄化方法を用い、排気ガス中の酸素濃度DがDX0よりも高いときには第2のNOX浄化方法を用いることが好ましい。そこで本発明による実施例では、第2のNOX浄化方法は第1のNOX浄化方法に比べて排気ガス中の酸素濃度Dの高い機関の運転領域において用いられ、排気ガス中の酸素濃度が高くなるとNOX浄化方法が第1のNOX浄化方法から第2のNOX浄化方法に切換えられる。
即ち、この実施例では、第1のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域は第2のNOX浄化方法によるよりも第1のNOX浄化方法による方が高いNOX浄化率の得られる機関の運転領域であり、第2のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域は第1のNOX浄化方法によるよりも第2のNOX浄化方法による方が高いNOX浄化率の得られる機関の運転領域である。
ところで本発明による実施例では、尿素水タンク20内に貯留されている尿素水の濃度が低下すると、尿素水供給弁17から供給される尿素水中の尿素量をNOXの還元のために必要な量に維持するために尿素水の供給量が増大される。即ち、本発明による実施例では図22に示されるように尿素水の濃度が低下すると尿素水供給量の増量割合が増大せしめられる。尿素水供給量の増大割合が増大すると尿素水の気化潜熱によりNOX選択還元触媒15から奪われる熱量が増大し、斯くして図22に示されるようにNOX選択還元触媒15の温度低下量が増大する。
NOX選択還元触媒15の温度低下量が増大すると図22に示されるように第2のNOX浄化方法を用いたときのNOX浄化率が低下する。即ち、NOX浄化率は図21に示されるようにR2からR2dへと低下する。NOX浄化率が低下すると、排気ガス中の酸素濃度Dにかかわらずに高いNOX浄化率を得るためのNOX浄化方法の切換点(酸素濃度DX)が酸素濃度Dの高い側に移動する。図22に示されるようにこの切換点における酸素濃度DXは尿素水濃度が低下するほど高くなる。
ところで尿素水タンク20内に貯留されている尿素水の濃度は尿素水濃度センサによって検出することもできるが、この尿素水の濃度はその他の方法によっても推定することができる。即ち、尿素水タンク20内の尿素水からは尿素がアンモニアの形で蒸発するので尿素水の濃度は時間の経過と共に徐々に低下する。従って尿素水タンク20内に尿素水を補給したときからの経過時間が長くなるほど、或いは尿素水タンク20内の尿素水の量が減少するほど尿素水の濃度は低下し、従って尿素水濃度は尿素水タンク20内に尿素水を補給したときからの経過時間、或いは尿素水タンク20内の尿素水の量から推定することができる。
そこで本発明による一実施例では尿素水タンク20内の尿素水の量に基づいてNOX浄化方法を制御している。この場合の特徴は、図21からわかるように尿素水タンク20内の尿素水の量が減少すると第1のNOX浄化方法が用いられる酸素濃度Dの領域が広がることである。このことは尿素水タンク20内の尿素水の量が減少したときに尿素水の消費量を抑制することができることも意味している。
即ち、この実施例では、尿素水タンク20内に貯留されている尿素水が減少すると第1のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域が拡大されると共に第2のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域が縮少される。
ところで、図21に示される例では、第1のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域と第2のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域との境界が酸素濃度Dの大きさによって決定されている。しかしながらこの境界はNOX選択還元触媒15に流入する排気ガスの空燃比の大きさによって決定することもできるし、第1のNOX浄化方法および第2のNOX浄化方法によるNOX浄化率を検出してNOX浄化率が高い方のNOX浄化率となるように境界を決定することもできる。
このように第1のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域と第2のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域との境界については種々の決定方法がある。この実施例では、尿素水タンク20内に貯留されている尿素水の残量に基づいて、第1のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域と第2のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域との境界が決定され、尿素水タンク20内に貯留されている尿素水の残量が減少すると第2のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域が縮少する方向に上述の境界が移動せしめられる。
この場合、図21に示される例では、上述の境界を示す値として排気ガス中の酸素濃度が用いられていると共に尿素水タンク20内に貯留されている尿素水の残量が減少すると上述の境界は排気ガス中の酸素濃度Dが高い方向に移動せしめられ、排気ガス中の酸素濃度が上述の境界を越えるとNOX浄化方法が第1のNOX浄化方法から第2のNOX浄化方法に切換えられる。
一方、前述したように尿素水供給手段17から供給される尿素水の濃度を推定するための尿素水濃度センサのような尿素水濃度推定手段を設けることもできる。この場合には、この尿素水濃度推定手段により推定された尿素水の濃度が低下すると第1のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域が拡大されると共に第2のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域が縮少される。
もう少し具体的に言うと、この尿素水濃度推定手段により推定された尿素水の濃度に基づいて、第1のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域と第2のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域との境界が決定され、尿素水濃度推定手段により推定された尿素水の濃度が低下すると第2のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域が縮少する方向に上述の境界が移動せしめられる。
次に尿素水タンク20内の尿素水の残量に基づいてNOX浄化方法を制御する場合について図23および図24を参照しつつ説明する。
図23はNOX浄化方法の切換点を算出するためのルーチンを示しており、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
図23を参照するとまず初めにステップ60においてレベルセンサ28の出力信号に基づき尿素水タンク20内の尿素水の残量が算出される。次いでステップ61ではこの尿素水の残量から供給すべき尿素水の増量割合Kが算出される。次いでステップ62では図20に示すマップから尿素水の噴射量Mが算出される。次いでステップ63では尿素水の噴射量の増大量(M・K)が算出される。次いでステップ64ではこの増大量(M・K)に基づいて第2のNOX浄化方法によるNOX浄化率の低下量が算出される。次いでこのNOX浄化率の低下量からNOX浄化率の切換点を示す酸素濃度DXが算出される。
図24はこの酸素濃度DXに基づいて行われる排気浄化ルーチンを示しており、このルーチンも一定時間毎の割込みによって実行される。
図24を参照するとまず初めにステップ70において酸素濃度センサ29により排気ガス中の酸素濃度Dが検出される。次いでステップ71では排気ガス中の酸素濃度Dが切換点を表す酸素濃度DXよりも高いか否かが判別される。D≦DXのときにはステップ72に進んで図18に示すマップから炭化水素の噴射量Wが算出される。次いでステップ73に進んで炭化水素供給弁16から炭化水素が供給される。このとき第1のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる。
これに対し、ステップ71においてD>DXであると判別されたときにはステップ74に進んで図20に示すマップから尿素水の噴射量Mが算出される。次いでステップ75ではレベルセンサ28の出力信号に基づき尿素水タンク20内の尿素水の残量が算出される。次いでステップ76ではこの尿素水の残量から供給すべき尿素水の増量割合Kが算出される。次いでステップ77では尿素水の噴射量Mf(=M・(1+K))が算出される。次いでステップ78では尿素水噴射弁17から尿素水が噴射される。このとき第2のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる。
なお、別の実施例として排気浄化触媒13上流の機関排気通路内に炭化水素を改質させるための酸化触媒を配置することもできる。
5…排気マニホルド
7…排気ターボチャージャ
12,14…排気管
13…排気浄化触媒
15…NOX選択還元触媒
16…炭化水素供給弁
17…尿素水供給弁
Claims (11)
- 機関排気通路内に排気ガス中に含まれるNOXと改質された炭化水素とを反応させるための排気浄化触媒を配置し、該排気浄化触媒下流の機関排気通路内に尿素水供給手段と供給された尿素水由来のアンモニアによりNOXを還元しうるNOX選択還元触媒とを配置し、上記排気浄化触媒の排気ガス流通表面上には貴金属触媒が担持されていると共に該貴金属触媒周りには塩基性の排気ガス流通表面部分が形成されており、該排気浄化触媒は、排気浄化触媒に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の振幅および予め定められた範囲内の周期でもって振動させると排気ガス中に含まれるNOXを還元する性質を有すると共に、該炭化水素濃度の振動周期を該予め定められた範囲よりも長くすると排気ガス中に含まれるNOXの吸蔵量が増大する性質を有しており、機関運転時に排気浄化触媒に流入する炭化水素の濃度を上記予め定められた範囲内の振幅および上記予め定められた範囲内の周期でもって振動させることにより排気ガス中に含まれるNOXを排気浄化触媒において還元する第1のNOX浄化方法と、供給された尿素水由来のアンモニアにより排気ガス中に含まれるNOXをNOX選択還元触媒において還元する第2のNOX浄化方法とのいずれかの方法が選択的に用いられる内燃機関の排気浄化装置。
- 上記第2のNOX浄化方法は上記第1のNOX浄化方法に比べて排気ガス中の酸素濃度の高い機関の運転領域において用いられ、従って排気ガス中の酸素濃度が高くなるとNOX浄化方法が第1のNOX浄化方法から第2のNOX浄化方法に切換えられる請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 上記第1のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域は第2のNOX浄化方法によるよりも第1のNOX浄化方法による方が高いNOX浄化率の得られる機関の運転領域であり、上記第2のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域は第1のNOX浄化方法によるよりも第2のNOX浄化方法による方が高いNOX浄化率の得られる機関の運転領域である請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 供給すべき尿素水を貯留している尿素水タンクを具備しており、尿素水タンク内に貯留されている尿素水が減少すると第1のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域が拡大されると共に第2のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域が縮少される請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 尿素水タンク内に貯留されている尿素水の残量に基づいて、第1のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域と第2のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域との境界が決定され、尿素水タンク内に貯留されている尿素水の残量が減少すると第2のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域が縮少する方向に上記境界が移動せしめられる請求項4に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 上記第2のNOX浄化方法は上記第1のNOX浄化方法に比べて排気ガス中の酸素濃度の高い機関の運転領域において用いられており、上記境界を示す値として排気ガス中の酸素濃度が用いられていると共に尿素水タンク内に貯留されている尿素水の残量が減少すると上記境界は排気ガス中の酸素濃度が高い方向に移動せしめられ、排気ガス中の酸素濃度が上記境界を越えるとNOX浄化方法が第1のNOX浄化方法から第2のNOX浄化方法に切換えられる請求項5に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 上記第1のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域は第2のNOX浄化方法によるよりも第1のNOX浄化方法による方が高いNOX浄化率の得られる機関の運転領域であり、上記第2のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域は第1のNOX浄化方法によるよりも第2のNOX浄化方法による方が高いNOX浄化率の得られる機関の運転領域である請求項5に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 上記尿素水供給手段から供給される尿素水の濃度を推定するための尿素水濃度推定手段を具備しており、該尿素水濃度推定手段により推定された尿素水の濃度が低下すると第1のNOX浄化方法によりNOX浄化作用が行われる機関の運転領域が拡大されると共に第2のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域が縮少される請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 該尿素水濃度推定手段により推定された尿素水の濃度に基づいて、第1のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域と第2のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域との境界が決定され、該尿素水濃度推定手段により推定された尿素水の濃度が低下すると第2のNOX浄化方法によりNOXの浄化作用が行われる機関の運転領域が縮少する方向に上記境界が移動せしめられる請求項8に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 上記排気浄化触媒内において排気ガス中に含まれるNOXと改質された炭化水素とが反応して窒素および炭化水素を含む還元性中間体が生成され、上記炭化水素濃度の振動周期は還元性中間体を生成し続けるのに必要な振動周期である請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 上記炭化水素濃度の振動周期が0.3秒から5秒の間である請求項10に記載の内燃機関の排気浄化装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2010/058953 WO2011145228A1 (ja) | 2010-05-20 | 2010-05-20 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP5131388B2 true JP5131388B2 (ja) | 2013-01-30 |
JPWO2011145228A1 JPWO2011145228A1 (ja) | 2013-07-22 |
Family
ID=44991352
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011530318A Expired - Fee Related JP5131388B2 (ja) | 2010-05-20 | 2010-05-20 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8596046B2 (ja) |
EP (1) | EP2460991B1 (ja) |
JP (1) | JP5131388B2 (ja) |
CN (1) | CN102933807B (ja) |
WO (1) | WO2011145228A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9890679B2 (en) | 2013-08-08 | 2018-02-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust purification system of internal combustion engine |
JP7572610B2 (ja) | 2020-10-27 | 2024-10-24 | 株式会社デンソーウェーブ | ロボットの手首機構 |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012140784A1 (ja) * | 2011-04-15 | 2012-10-18 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
EP2816205B1 (en) * | 2012-02-14 | 2021-08-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust purification device for internal combustion engine |
JP2013174203A (ja) * | 2012-02-27 | 2013-09-05 | Hino Motors Ltd | 排ガス浄化装置 |
JP5991285B2 (ja) * | 2013-08-26 | 2016-09-14 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
US9617892B2 (en) | 2015-07-22 | 2017-04-11 | Caterpillar Inc. | Method and apparatus to reduce urea deposits |
JP6350581B2 (ja) * | 2016-04-12 | 2018-07-04 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化制御装置 |
US10400648B2 (en) * | 2017-09-25 | 2019-09-03 | GM Global Technology Operations LLC | Method for controlling an exhaust gas treatment system |
JP2019196733A (ja) * | 2018-05-09 | 2019-11-14 | 日本特殊陶業株式会社 | 浄化制御装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002188429A (ja) * | 2000-12-20 | 2002-07-05 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
JP2006274986A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp | 排気後処理装置 |
JP2008506881A (ja) * | 2004-07-14 | 2008-03-06 | イートン コーポレーション | 排気放出削減用のハイブリッド触媒システム |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ATE218671T1 (de) * | 1998-08-07 | 2002-06-15 | Volkswagen Ag | Verfahren zur temperatur- und lambdaabhängigen de-sulfatierung eines no x?-speicherkatalysators |
CA2498568C (en) * | 2002-09-10 | 2008-11-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust purification device of internal combustion engine |
WO2004048757A1 (de) * | 2002-11-22 | 2004-06-10 | Volkswagen Ag | Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine mit partikelfilter |
DE10257059B4 (de) * | 2002-12-06 | 2013-05-23 | Volkswagen Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose von Katalysatoreinheiten |
US6973776B2 (en) * | 2003-11-03 | 2005-12-13 | Ford Global Technologies, Llc | Exhaust gas aftertreatment systems |
ES2299887T3 (es) | 2003-12-01 | 2008-06-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Dispositivo de purificacion de los gases de escape de un motor de combustion interna de ignicion por compresion. |
JP4363406B2 (ja) * | 2006-02-07 | 2009-11-11 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
JP2007231844A (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Mitsubishi Electric Corp | 内燃機関の制御装置 |
DE102006017300B4 (de) * | 2006-04-12 | 2011-03-17 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren zur Regeneration von zumindest einer oxidierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung und zumindest einer reduzierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung sowie Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens |
US7472545B2 (en) * | 2006-05-25 | 2009-01-06 | Delphi Technologies, Inc. | Engine exhaust emission control system providing on-board ammonia generation |
US8109077B2 (en) * | 2006-10-11 | 2012-02-07 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Dual injector system for diesel emissions control |
WO2010108083A1 (en) * | 2009-03-20 | 2010-09-23 | Basf Catalysts Llc | EMISSIONS TREATMENT SYSTEM WITH LEAN NOx TRAP |
US8555617B2 (en) * | 2009-03-26 | 2013-10-15 | GM Global Technology Operations LLC | Exhaust gas treatment system including a four-way catalyst and urea SCR catalyst and method of using the same |
-
2010
- 2010-05-20 JP JP2011530318A patent/JP5131388B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2010-05-20 CN CN201080019338.1A patent/CN102933807B/zh active Active
- 2010-05-20 WO PCT/JP2010/058953 patent/WO2011145228A1/ja active Application Filing
- 2010-05-20 US US13/262,865 patent/US8596046B2/en active Active
- 2010-05-20 EP EP10849176.2A patent/EP2460991B1/en not_active Not-in-force
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002188429A (ja) * | 2000-12-20 | 2002-07-05 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
JP2008506881A (ja) * | 2004-07-14 | 2008-03-06 | イートン コーポレーション | 排気放出削減用のハイブリッド触媒システム |
JP2006274986A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp | 排気後処理装置 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9890679B2 (en) | 2013-08-08 | 2018-02-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust purification system of internal combustion engine |
JP7572610B2 (ja) | 2020-10-27 | 2024-10-24 | 株式会社デンソーウェーブ | ロボットの手首機構 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2011145228A1 (ja) | 2011-11-24 |
EP2460991A4 (en) | 2014-11-05 |
JPWO2011145228A1 (ja) | 2013-07-22 |
EP2460991B1 (en) | 2016-11-09 |
US8596046B2 (en) | 2013-12-03 |
CN102933807A (zh) | 2013-02-13 |
EP2460991A1 (en) | 2012-06-06 |
US20130074475A1 (en) | 2013-03-28 |
CN102933807B (zh) | 2015-04-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4893876B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP5182429B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP5131388B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP5196027B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP4868097B1 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP5168412B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP5067511B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP5131392B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP5152416B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP5136694B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP5131393B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP5177302B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP5561059B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP5131389B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JPWO2012014330A1 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP5152417B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP5168410B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP2013015117A (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
WO2012108063A1 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP2015209803A (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121009 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121022 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151116 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5131388 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151116 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |