JPH084522A - 内燃機関の排気浄化装置及びその方法 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置及びその方法Info
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- JPH084522A JPH084522A JP6123540A JP12354094A JPH084522A JP H084522 A JPH084522 A JP H084522A JP 6123540 A JP6123540 A JP 6123540A JP 12354094 A JP12354094 A JP 12354094A JP H084522 A JPH084522 A JP H084522A
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- internal combustion
- combustion engine
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- 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
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 希薄燃焼で発生するＮＯｘを効率よく窒素に
還元することができるようになされ、しかも、安定した
品質保障を確保することができるとともに、耐久性を向
上することができ、また、広範な燃焼領域において適用
可能な内燃機関の排気浄化装置及びその方法を提供する
こと。 【構成】 理論空燃比または燃料リッチ状態で動作させ
る少なくとも１以上の気筒１３と、希薄燃焼を行わせる
他の気筒１４〜１６を備えた内燃機関の排気浄化装置に
おいて、前記理論空燃比または燃料リッチ状態で動作さ
せる気筒１３からの排ガスを接触させてアンモニアを生
成する三元触媒またはＮＯｘ還元触媒１８と、該三元触
媒またはＮＯｘ還元触媒１８で生成されたアンモニアと
前記希薄燃焼を行わせる気筒１４〜１６からの排ガスと
を接触させ、該希薄燃焼している気筒１４〜１６の排ガ
ス中のＮＯｘを窒素に還元するようにしたアンモニア脱
硝触媒１９とを備えてなる。
還元することができるようになされ、しかも、安定した
品質保障を確保することができるとともに、耐久性を向
上することができ、また、広範な燃焼領域において適用
可能な内燃機関の排気浄化装置及びその方法を提供する
こと。 【構成】 理論空燃比または燃料リッチ状態で動作させ
る少なくとも１以上の気筒１３と、希薄燃焼を行わせる
他の気筒１４〜１６を備えた内燃機関の排気浄化装置に
おいて、前記理論空燃比または燃料リッチ状態で動作さ
せる気筒１３からの排ガスを接触させてアンモニアを生
成する三元触媒またはＮＯｘ還元触媒１８と、該三元触
媒またはＮＯｘ還元触媒１８で生成されたアンモニアと
前記希薄燃焼を行わせる気筒１４〜１６からの排ガスと
を接触させ、該希薄燃焼している気筒１４〜１６の排ガ
ス中のＮＯｘを窒素に還元するようにしたアンモニア脱
硝触媒１９とを備えてなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気浄化装
置及びその方法に係り、特に、希薄燃焼を行う内燃機関
に好適な排気浄化装置及びその方法に関する。
置及びその方法に係り、特に、希薄燃焼を行う内燃機関
に好適な排気浄化装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、希薄燃焼の浄化装置としては、ゼ
オライトに遷移金属を交換担持した還元触媒を用いて酸
素過剰中のＮＯｘを除去するようにしたものが、例え
ば、特開平１−１３９１４５号公報にも記載のように、
既によく知られている。
オライトに遷移金属を交換担持した還元触媒を用いて酸
素過剰中のＮＯｘを除去するようにしたものが、例え
ば、特開平１−１３９１４５号公報にも記載のように、
既によく知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述のようなゼオライ
トを用いた触媒にあっては、耐久性、特に、高温状態も
しくは水蒸気共存下の耐久性に劣り、安定した品質保障
がなされないのみならず、部品交換等のメンテナンス作
業を頻繁に行わなければならないという問題点があっ
た。
トを用いた触媒にあっては、耐久性、特に、高温状態も
しくは水蒸気共存下の耐久性に劣り、安定した品質保障
がなされないのみならず、部品交換等のメンテナンス作
業を頻繁に行わなければならないという問題点があっ
た。
【０００４】本発明は、このような問題に鑑み、内燃機
関が空燃比リッチ及び理論空燃比で運転されるときに、
三元触媒またはＰｄ，Ｐｔ，Ｒｈ等の貴金属の１種以上
を含む触媒がアンモニアを生成することに着目してなさ
れたものであって、その目的は、希薄燃焼で発生するＮ
Ｏｘを効率よく窒素に還元することができるようになさ
れ、しかも、安定した品質保障を確保することができる
とともに、耐久性を向上することができ、また、広範な
燃焼領域において適用可能な内燃機関の排気浄化装置及
びその方法を提供することである。
関が空燃比リッチ及び理論空燃比で運転されるときに、
三元触媒またはＰｄ，Ｐｔ，Ｒｈ等の貴金属の１種以上
を含む触媒がアンモニアを生成することに着目してなさ
れたものであって、その目的は、希薄燃焼で発生するＮ
Ｏｘを効率よく窒素に還元することができるようになさ
れ、しかも、安定した品質保障を確保することができる
とともに、耐久性を向上することができ、また、広範な
燃焼領域において適用可能な内燃機関の排気浄化装置及
びその方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成すべ
く、本発明に係わる内燃機関の排気浄化装置は、基本的
には、理論空燃比または燃料リッチ状態で動作させる少
なくとも１以上の気筒と、希薄燃焼を行わせる他の気筒
を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記理論空
燃比または燃料リッチ状態で動作させる気筒からの排ガ
スを接触させてアンモニアを生成する三元触媒またはＮ
Ｏｘ還元触媒と、該三元触媒またはＮＯｘ還元触媒で生
成されたアンモニアと前記希薄燃焼を行わせる気筒から
の排ガスとを接触させ、該希薄燃焼している気筒の排ガ
ス中のＮＯｘを窒素に還元するようにしたアンモニア脱
硝触媒とを備えたことを特徴とし、より具体的には、各
気筒の出力が同一となるように制御する手段を設けるこ
とが好ましい。
く、本発明に係わる内燃機関の排気浄化装置は、基本的
には、理論空燃比または燃料リッチ状態で動作させる少
なくとも１以上の気筒と、希薄燃焼を行わせる他の気筒
を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記理論空
燃比または燃料リッチ状態で動作させる気筒からの排ガ
スを接触させてアンモニアを生成する三元触媒またはＮ
Ｏｘ還元触媒と、該三元触媒またはＮＯｘ還元触媒で生
成されたアンモニアと前記希薄燃焼を行わせる気筒から
の排ガスとを接触させ、該希薄燃焼している気筒の排ガ
ス中のＮＯｘを窒素に還元するようにしたアンモニア脱
硝触媒とを備えたことを特徴とし、より具体的には、各
気筒の出力が同一となるように制御する手段を設けるこ
とが好ましい。
【０００６】本発明に係わる内燃機関の排気浄化装置の
他の態様としては、理論空燃比または燃料リッチ状態で
動作させる少なくとも１以上の内燃機関と、希薄燃焼を
行わせる他の内燃機関を備えた内燃機関の排気浄化装置
において、前記理論空燃比または燃料リッチ状態で動作
させる内燃機関からの排ガスを接触させてアンモニアを
生成する三元触媒またはＮＯｘ還元触媒と、該三元触媒
またはＮＯｘ還元触媒で生成されたアンモニアと前記希
薄燃焼を行わせる内燃機関からの排ガスとを接触させ、
該希薄燃焼している内燃機関の排ガス中のＮＯｘを窒素
に還元するようにしたアンモニア脱硝触媒と、を備えた
ことを特徴とするものや、希薄燃焼を行う多気筒を備え
た内燃機関の排気浄化装置において、前記希薄燃焼を行
っている気筒のうち少なくとも１以上の気筒からの排ガ
ス中の酸素を燃焼消費する燃焼手段と、該燃焼手段で燃
焼された排ガスを接触させてアンモニアを生成する三元
触媒またはＮＯｘ還元触媒と、該三元触媒またはＮＯｘ
還元触媒で生成されたアンモニアと前記燃焼消費せずに
希薄燃焼を行っている他の気筒からの排ガスとを接触さ
せ、該希薄燃焼している気筒の排ガス中のＮＯｘを窒素
に還元するようにしたアンモニア脱硝触媒と、を備えた
ことを特徴とするものが挙げられる。
他の態様としては、理論空燃比または燃料リッチ状態で
動作させる少なくとも１以上の内燃機関と、希薄燃焼を
行わせる他の内燃機関を備えた内燃機関の排気浄化装置
において、前記理論空燃比または燃料リッチ状態で動作
させる内燃機関からの排ガスを接触させてアンモニアを
生成する三元触媒またはＮＯｘ還元触媒と、該三元触媒
またはＮＯｘ還元触媒で生成されたアンモニアと前記希
薄燃焼を行わせる内燃機関からの排ガスとを接触させ、
該希薄燃焼している内燃機関の排ガス中のＮＯｘを窒素
に還元するようにしたアンモニア脱硝触媒と、を備えた
ことを特徴とするものや、希薄燃焼を行う多気筒を備え
た内燃機関の排気浄化装置において、前記希薄燃焼を行
っている気筒のうち少なくとも１以上の気筒からの排ガ
ス中の酸素を燃焼消費する燃焼手段と、該燃焼手段で燃
焼された排ガスを接触させてアンモニアを生成する三元
触媒またはＮＯｘ還元触媒と、該三元触媒またはＮＯｘ
還元触媒で生成されたアンモニアと前記燃焼消費せずに
希薄燃焼を行っている他の気筒からの排ガスとを接触さ
せ、該希薄燃焼している気筒の排ガス中のＮＯｘを窒素
に還元するようにしたアンモニア脱硝触媒と、を備えた
ことを特徴とするものが挙げられる。
【０００７】そして、好適な具体例としては、アンモニ
ア脱硝触媒の下流に、該アンモニア脱硝触媒を通過した
排ガスを通過させる酸化触媒または三元触媒を設けたも
のや、前記ＮＯｘ還元触媒は、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈの貴金
属のうち少なくとも１種以上を含むことを特徴とするも
のが挙げられる。また、本発明に係わる内燃機関の排気
浄化方法は、基本的には、希薄燃焼可能な多気筒を有す
る内燃機関の排気浄化方法において、少なくとも１以上
の気筒を理論空燃比または燃料リッチ状態で動作させて
得られる排ガスを、三元触媒またはＮＯｘ還元触媒に接
触させてアンモニアを生成し、該アンモニアと希薄燃焼
している他の気筒からの排ガスとを接触させ、該混合気
をアンモニア脱硝触媒に通過させ、前記希薄燃焼してい
る気筒の排ガス中のＮＯｘを窒素に還元するようにした
ことを特徴としている。
ア脱硝触媒の下流に、該アンモニア脱硝触媒を通過した
排ガスを通過させる酸化触媒または三元触媒を設けたも
のや、前記ＮＯｘ還元触媒は、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈの貴金
属のうち少なくとも１種以上を含むことを特徴とするも
のが挙げられる。また、本発明に係わる内燃機関の排気
浄化方法は、基本的には、希薄燃焼可能な多気筒を有す
る内燃機関の排気浄化方法において、少なくとも１以上
の気筒を理論空燃比または燃料リッチ状態で動作させて
得られる排ガスを、三元触媒またはＮＯｘ還元触媒に接
触させてアンモニアを生成し、該アンモニアと希薄燃焼
している他の気筒からの排ガスとを接触させ、該混合気
をアンモニア脱硝触媒に通過させ、前記希薄燃焼してい
る気筒の排ガス中のＮＯｘを窒素に還元するようにした
ことを特徴としている。
【０００８】本発明に係わる内燃機関の排気浄化方法の
他の態様としては、理論空燃比または燃料リッチ状態で
動作させる少なくとも１以上の内燃機関と、希薄燃焼を
行わせる他の内燃機関を備えた内燃機関の排気浄化方法
において、前記理論空燃比または燃料リッチ状態で動作
させる内燃機関からの排ガスを三元触媒またはＮＯｘ還
元触媒に接触させてアンモニアを生成し、該アンモニア
と前記希薄燃焼を行わせる内燃機関からの排ガスとを接
触させ、該混合気をアンモニア脱硝触媒に通過させ、前
記希薄燃焼している内燃機関の排ガス中のＮＯｘを窒素
に還元するようにしたことを特徴とするものや、希薄燃
焼可能な多気筒を有する内燃機関の排気浄化方法におい
て、少なくとも１以上の気筒からの排ガス中の酸素を燃
焼消費し、三元触媒またはＮＯｘ還元触媒にてアンモニ
アを生成し、該アンモニアと希薄燃焼している他の気筒
からの排ガスとを接触させ、該混合気をアンモニア脱硝
触媒に通過させ、前記希薄燃焼している気筒の排ガス中
のＮＯｘを窒素に還元するようにしたことを特徴とする
ものが挙げられる。さらに、好適な具体例としては、前
記アンモニア脱硝触媒通過後の排ガスを酸化触媒または
三元触媒に通過させるようにした排気浄化方法が挙げら
れる。
他の態様としては、理論空燃比または燃料リッチ状態で
動作させる少なくとも１以上の内燃機関と、希薄燃焼を
行わせる他の内燃機関を備えた内燃機関の排気浄化方法
において、前記理論空燃比または燃料リッチ状態で動作
させる内燃機関からの排ガスを三元触媒またはＮＯｘ還
元触媒に接触させてアンモニアを生成し、該アンモニア
と前記希薄燃焼を行わせる内燃機関からの排ガスとを接
触させ、該混合気をアンモニア脱硝触媒に通過させ、前
記希薄燃焼している内燃機関の排ガス中のＮＯｘを窒素
に還元するようにしたことを特徴とするものや、希薄燃
焼可能な多気筒を有する内燃機関の排気浄化方法におい
て、少なくとも１以上の気筒からの排ガス中の酸素を燃
焼消費し、三元触媒またはＮＯｘ還元触媒にてアンモニ
アを生成し、該アンモニアと希薄燃焼している他の気筒
からの排ガスとを接触させ、該混合気をアンモニア脱硝
触媒に通過させ、前記希薄燃焼している気筒の排ガス中
のＮＯｘを窒素に還元するようにしたことを特徴とする
ものが挙げられる。さらに、好適な具体例としては、前
記アンモニア脱硝触媒通過後の排ガスを酸化触媒または
三元触媒に通過させるようにした排気浄化方法が挙げら
れる。
【０００９】
【作用】前述の如く構成された本発明に係わる内燃機関
の排気浄化装置においては、多気筒エンジンの１気筒を
理論空燃比または燃料リッチで動作させ、この排ガスを
三元触媒触媒に通しアンモニアを生成させる。一方、残
りの気筒は希薄燃焼領域で動作させるとともに、この排
ガスを先のアンモニアと混合させ該混合気をアンモニア
脱硝触媒に通してＮＯｘを窒素に還元する。
の排気浄化装置においては、多気筒エンジンの１気筒を
理論空燃比または燃料リッチで動作させ、この排ガスを
三元触媒触媒に通しアンモニアを生成させる。一方、残
りの気筒は希薄燃焼領域で動作させるとともに、この排
ガスを先のアンモニアと混合させ該混合気をアンモニア
脱硝触媒に通してＮＯｘを窒素に還元する。
【００１０】
【実施例】以下、図面により本発明の一実施例を説明す
る。図１は本発明が適用されるエンジンシステム図、図
２はコントロールユニットの回路ブロック図の一例であ
る。図１において、エアクリーナ５１のエンジン３０へ
の吸気側には、エアクリーナ５１で濾過された吸入空気
の流量を検出するエアフローセンサ（熱線式空気流量
計）５３が設けられている。エアクリーナ５１からの吸
気系導通路は、ダクト５４、コレクタ５６を介して、エ
ンジン３０の各シリンダに接続された各吸気管５８に接
続されている。そして、ダクト５４とコレクタ５６の接
続部近傍には、吸気流量を制御する絞り弁（スロットル
バルブ）５５ａが収容された絞り弁ボディ５５が形成さ
れている。エンジン３０が吸入すべき空気は、エアクリ
ーナ５１の入口部５２から取り入れられ、熱線式空気流
量計５３、ダクト５４、絞り弁ボディ５５を通り、コレ
クタ５６に入り、そして、吸気はコレクタ５６で各吸気
管５８に分配され、エンジン３０のシリンダ内に導かれ
るようになっている。
る。図１は本発明が適用されるエンジンシステム図、図
２はコントロールユニットの回路ブロック図の一例であ
る。図１において、エアクリーナ５１のエンジン３０へ
の吸気側には、エアクリーナ５１で濾過された吸入空気
の流量を検出するエアフローセンサ（熱線式空気流量
計）５３が設けられている。エアクリーナ５１からの吸
気系導通路は、ダクト５４、コレクタ５６を介して、エ
ンジン３０の各シリンダに接続された各吸気管５８に接
続されている。そして、ダクト５４とコレクタ５６の接
続部近傍には、吸気流量を制御する絞り弁（スロットル
バルブ）５５ａが収容された絞り弁ボディ５５が形成さ
れている。エンジン３０が吸入すべき空気は、エアクリ
ーナ５１の入口部５２から取り入れられ、熱線式空気流
量計５３、ダクト５４、絞り弁ボディ５５を通り、コレ
クタ５６に入り、そして、吸気はコレクタ５６で各吸気
管５８に分配され、エンジン３０のシリンダ内に導かれ
るようになっている。
【００１１】他方、ガソリンなどの燃料は、燃料タンク
５９から燃料ポンプ６０により吸引、加圧された上で、
燃料ダンパ６１、燃料フィルタ６２を通り、各シリンダ
ごとに設けられている燃料噴射弁（インジェクタ）５０
から、各吸入管５８に噴射されるようになっている。ま
た、燃圧レギュレータ（プレッシャーレギュレータ）６
４は、これらの燃料配管系に設けられ、ここを一定の圧
力に調整する。
５９から燃料ポンプ６０により吸引、加圧された上で、
燃料ダンパ６１、燃料フィルタ６２を通り、各シリンダ
ごとに設けられている燃料噴射弁（インジェクタ）５０
から、各吸入管５８に噴射されるようになっている。ま
た、燃圧レギュレータ（プレッシャーレギュレータ）６
４は、これらの燃料配管系に設けられ、ここを一定の圧
力に調整する。
【００１２】コントロールユニット１００は、各種セン
サからの信号を受け、この信号に基づいて所定の演算処
理を行い、燃料供給量制御と点火時期制御とを行うもの
である。空気流量計５３からは吸気流量を表わす信号が
出力され、コントロールユニット１００に入力されるよ
うになっている。また、絞り弁ボディ５５には、絞り弁
５５ａの開度を検出するスロットルセンサ６８が取付け
てあり、その出力もコントロールユニット１００に入力
されるようになっている。
サからの信号を受け、この信号に基づいて所定の演算処
理を行い、燃料供給量制御と点火時期制御とを行うもの
である。空気流量計５３からは吸気流量を表わす信号が
出力され、コントロールユニット１００に入力されるよ
うになっている。また、絞り弁ボディ５５には、絞り弁
５５ａの開度を検出するスロットルセンサ６８が取付け
てあり、その出力もコントロールユニット１００に入力
されるようになっている。
【００１３】ディストリビュータ６６には、クランク角
センサ６６ａが内蔵されており、クランク軸の回転位置
を表わす基準角信号ＲＥＦと回転速度（回転数）検出用
の角度信号ＰＯＳとが出力され、これらの信号もコント
ロールユニット１００に入力されるようになっている。
排気管には、Ｏ2 センサ７０が設けられており、実際の
空燃比が理論空燃比に対して、濃い状態か、薄い状態か
を検出している。なお、この出力信号もコントロールユ
ニット１００に入力されるようになっている。
センサ６６ａが内蔵されており、クランク軸の回転位置
を表わす基準角信号ＲＥＦと回転速度（回転数）検出用
の角度信号ＰＯＳとが出力され、これらの信号もコント
ロールユニット１００に入力されるようになっている。
排気管には、Ｏ2 センサ７０が設けられており、実際の
空燃比が理論空燃比に対して、濃い状態か、薄い状態か
を検出している。なお、この出力信号もコントロールユ
ニット１００に入力されるようになっている。
【００１４】図２に示すように、コントロールユニット
１００は、各種演算を実行するＭＰＵ１０１と、各種演
算のためのプログラム等が格納されているＲＯＭ１０２
と、各種データ等が格納されるＲＡＭ１０３と、Ｉ／Ｏ
ＬＳＩ１０４とから構成されている。コントロールユ
ニット１００のＩ／Ｏ ＬＳＩ１０４は、前述した熱線
式空気流量計５３、クランク角センサ６６ａ、Ｏ2 セン
サ７０、スロットルセンサ６８の他、アイドルスイッチ
７１、スタータスイッチ（図示せず）、水温計７３、バ
ッテリー電圧計（図示せず）とも接続されている。これ
らセンサからの各出力信号は、Ｉ／Ｏ ＬＳＩ１０４に
おいてＡ／Ｄ変換され、Ａ／Ｄ変換された各種値に基づ
いて、ＭＰＵ１０１がＲＯＭ１０２に格納されているプ
ログラムに従って所定の演算処理を実行する。この演算
結果として算定された各種の制御信号は、Ｉ／Ｏ ＬＳ
Ｉ１０４を介して、燃料噴射弁５０、５０、…や点火コ
イル６７、６７に出力され、燃料供給量制御と点火時期
制御とが遂行される。
１００は、各種演算を実行するＭＰＵ１０１と、各種演
算のためのプログラム等が格納されているＲＯＭ１０２
と、各種データ等が格納されるＲＡＭ１０３と、Ｉ／Ｏ
ＬＳＩ１０４とから構成されている。コントロールユ
ニット１００のＩ／Ｏ ＬＳＩ１０４は、前述した熱線
式空気流量計５３、クランク角センサ６６ａ、Ｏ2 セン
サ７０、スロットルセンサ６８の他、アイドルスイッチ
７１、スタータスイッチ（図示せず）、水温計７３、バ
ッテリー電圧計（図示せず）とも接続されている。これ
らセンサからの各出力信号は、Ｉ／Ｏ ＬＳＩ１０４に
おいてＡ／Ｄ変換され、Ａ／Ｄ変換された各種値に基づ
いて、ＭＰＵ１０１がＲＯＭ１０２に格納されているプ
ログラムに従って所定の演算処理を実行する。この演算
結果として算定された各種の制御信号は、Ｉ／Ｏ ＬＳ
Ｉ１０４を介して、燃料噴射弁５０、５０、…や点火コ
イル６７、６７に出力され、燃料供給量制御と点火時期
制御とが遂行される。
【００１５】次に、図３及び４により本発明の作動原理
について説明する。図３は内燃機関のＮＯｘの発生量、
および三元触媒によるアンモニアの生成量を、空燃比と
濃度（ｐｐｍ）との関係で示した図である。領域ｂ〜ｃ
が三元触媒が働く理論空燃比（以下、ストイキオとい
う）の領域であり、この領域より左側が燃料リッチの状
態であり、右側が希薄燃焼領域である。
について説明する。図３は内燃機関のＮＯｘの発生量、
および三元触媒によるアンモニアの生成量を、空燃比と
濃度（ｐｐｍ）との関係で示した図である。領域ｂ〜ｃ
が三元触媒が働く理論空燃比（以下、ストイキオとい
う）の領域であり、この領域より左側が燃料リッチの状
態であり、右側が希薄燃焼領域である。
【００１６】また、図４に、実験に基づいた空燃比と三
元触媒によるＮＯｘ転化率およびアンモニア生成率の関
係を示す。なお、この三元触媒の性能特性図は、例え
ば、小野哲嗣「自動車排ガス対策からみたＮＯｘ触媒」
（『触媒』Vol.19, No.3, 1977, 147頁）にも発表され
ている。図４に示すように、ＮＯｘはストイキオからリ
ッチの領域でアンモニアに転化し、このうちリッチ側に
なるほどＮＯｘのアンモニアへの転化率は大となる。ま
た、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ等の貴金属の１種以上を含むＮＯ
ｘ還元触媒についても、これとほぼ同様の機能を示すこ
とが確かめられている。
元触媒によるＮＯｘ転化率およびアンモニア生成率の関
係を示す。なお、この三元触媒の性能特性図は、例え
ば、小野哲嗣「自動車排ガス対策からみたＮＯｘ触媒」
（『触媒』Vol.19, No.3, 1977, 147頁）にも発表され
ている。図４に示すように、ＮＯｘはストイキオからリ
ッチの領域でアンモニアに転化し、このうちリッチ側に
なるほどＮＯｘのアンモニアへの転化率は大となる。ま
た、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ等の貴金属の１種以上を含むＮＯ
ｘ還元触媒についても、これとほぼ同様の機能を示すこ
とが確かめられている。
【００１７】本発明は、内燃機関が空燃比リッチ及び理
論空燃比で運転されるときに、三元触媒またはＰｄ，Ｐ
ｔ，Ｒｈ等の貴金属の１種以上を含む触媒がアンモニア
を生成することに着目し、このアンモニアを利用してア
ンモニア脱硝触媒により希薄燃焼中のＮＯｘを浄化する
ものである。次に、本発明の内燃機関の排気浄化装置に
係わる各実施例について説明する。なお、実施例を説明
するための図において、同一機能を有するものは同一の
符号を付してそれらの重複説明を省略する。
論空燃比で運転されるときに、三元触媒またはＰｄ，Ｐ
ｔ，Ｒｈ等の貴金属の１種以上を含む触媒がアンモニア
を生成することに着目し、このアンモニアを利用してア
ンモニア脱硝触媒により希薄燃焼中のＮＯｘを浄化する
ものである。次に、本発明の内燃機関の排気浄化装置に
係わる各実施例について説明する。なお、実施例を説明
するための図において、同一機能を有するものは同一の
符号を付してそれらの重複説明を省略する。
【００１８】図５は本発明に係わる一実施例の内燃機関
の排気浄化装置全体を模式的に示す概略図である。図５
において、スロットルバルブ１は、運転者のペダル踏み
込み量により開度が定められるとともに、内燃機関即ち
エンジン３０に入り込む空気量を定めるものである。こ
のスロットルバルブ１の下流には複数（図示例では４
つ）の気筒１３、１４、１５、１６が設けられ、スロッ
トルバルブ１に入り込んだ空気は吸気マニホールド２を
通り各気筒１３〜１６に分配されるようになっている。
前記気筒１３〜１６の内の少なくとも１気筒、例えば気
筒１３は他の気筒１４〜１６と出力トルクを合わせるた
めに第２のスロットルバルブ３がその上流に設けられて
いる。
の排気浄化装置全体を模式的に示す概略図である。図５
において、スロットルバルブ１は、運転者のペダル踏み
込み量により開度が定められるとともに、内燃機関即ち
エンジン３０に入り込む空気量を定めるものである。こ
のスロットルバルブ１の下流には複数（図示例では４
つ）の気筒１３、１４、１５、１６が設けられ、スロッ
トルバルブ１に入り込んだ空気は吸気マニホールド２を
通り各気筒１３〜１６に分配されるようになっている。
前記気筒１３〜１６の内の少なくとも１気筒、例えば気
筒１３は他の気筒１４〜１６と出力トルクを合わせるた
めに第２のスロットルバルブ３がその上流に設けられて
いる。
【００１９】前記各気筒１３〜１６には、空気量に対し
て定まった値の空燃比とする燃料量を吹き込むインジェ
クタ５〜８、並びに、燃料と空気の混合気に着火して爆
発させる点火プラグ９〜１２が設けられている。また、
前記気筒１３の下流の排気マニホールド１７には三元触
媒１８が設けられるとともに、各気筒１３〜１６の排気
マニホールド１７、１７、…が合流する排気管２４には
アンモニア脱硝触媒１９及び三元触媒２０が設けられて
いる。
て定まった値の空燃比とする燃料量を吹き込むインジェ
クタ５〜８、並びに、燃料と空気の混合気に着火して爆
発させる点火プラグ９〜１２が設けられている。また、
前記気筒１３の下流の排気マニホールド１７には三元触
媒１８が設けられるとともに、各気筒１３〜１６の排気
マニホールド１７、１７、…が合流する排気管２４には
アンモニア脱硝触媒１９及び三元触媒２０が設けられて
いる。
【００２０】このような構成において、気筒１３が三元
触媒によりアンモニアを生成する気筒としてストイキオ
またはリッチで動作させるとともに、気筒１４〜１６を
希薄燃焼させるものとする。いま、各インジェクタ５〜
８が同じ燃料量を噴射した場合には、空燃比の違いによ
る各気筒の出力トルクのアンバランスが発生する。その
ため、第２のスロットルバルブ３を絞り込むことによ
り、各気筒の出力が同一になるように制御することがで
きる。
触媒によりアンモニアを生成する気筒としてストイキオ
またはリッチで動作させるとともに、気筒１４〜１６を
希薄燃焼させるものとする。いま、各インジェクタ５〜
８が同じ燃料量を噴射した場合には、空燃比の違いによ
る各気筒の出力トルクのアンバランスが発生する。その
ため、第２のスロットルバルブ３を絞り込むことによ
り、各気筒の出力が同一になるように制御することがで
きる。
【００２１】前記各気筒１３〜１６での燃焼後の排ガス
は排気マニホールド１７に排出される。ここで、気筒１
３より排出される排ガスは三元触媒１８に入り、図４に
示すような特性によりアンモニアを生成する。他方、そ
の他の気筒１４〜１６では希薄燃焼を行っているため、
図３に示す特性に従いＮＯｘを発生する。このようにし
て生成したアンモニアとＮＯｘはアンモニア脱硝触媒１
９に入り、ＮＯｘはアンモニアにより窒素に還元され
る。
は排気マニホールド１７に排出される。ここで、気筒１
３より排出される排ガスは三元触媒１８に入り、図４に
示すような特性によりアンモニアを生成する。他方、そ
の他の気筒１４〜１６では希薄燃焼を行っているため、
図３に示す特性に従いＮＯｘを発生する。このようにし
て生成したアンモニアとＮＯｘはアンモニア脱硝触媒１
９に入り、ＮＯｘはアンモニアにより窒素に還元され
る。
【００２２】アンモニア脱硝触媒１９としては、Ｆｅ2
Ｏ3−ＣｒＯ3−Ａｌ2Ｏ3、Ｖ2Ｏ5−ＴｉＯ2 等が有効で
ある。しかし、本発明はアンモニア脱硝触媒を限定する
ものではない。ＮＯｘは下記反応式（１）によりアンモ
ニアを還元剤として浄化される。 ＮＯ＋ＮＨ3 ＋ １／４ Ｏ2 →Ｎ2 ＋ ３／２ Ｈ2Ｏ ……（１） 残った炭化水素や一酸化炭素は、三元触媒２０によりそ
れぞれ無害な二酸化炭素と水になる。
Ｏ3−ＣｒＯ3−Ａｌ2Ｏ3、Ｖ2Ｏ5−ＴｉＯ2 等が有効で
ある。しかし、本発明はアンモニア脱硝触媒を限定する
ものではない。ＮＯｘは下記反応式（１）によりアンモ
ニアを還元剤として浄化される。 ＮＯ＋ＮＨ3 ＋ １／４ Ｏ2 →Ｎ2 ＋ ３／２ Ｈ2Ｏ ……（１） 残った炭化水素や一酸化炭素は、三元触媒２０によりそ
れぞれ無害な二酸化炭素と水になる。
【００２３】図６は本発明の他の実施例に係わる内燃機
関の排気浄化装置全体を模式的に示す概略図であり、内
燃機関を２個備えた車両等におけるアンモニア脱硝の装
置を示したものである。なお、内燃機関を２個備えた例
としては、バス等の駆動用のエンジンとエアコン等の補
器類を動作させるエンジンを有するバス等の車両が挙げ
られる。
関の排気浄化装置全体を模式的に示す概略図であり、内
燃機関を２個備えた車両等におけるアンモニア脱硝の装
置を示したものである。なお、内燃機関を２個備えた例
としては、バス等の駆動用のエンジンとエアコン等の補
器類を動作させるエンジンを有するバス等の車両が挙げ
られる。
【００２４】エンジン３０ａの上流にはスロットルバル
ブ２１が設けられるとともに、その下流には三元触媒１
８が設けられている。一方、エンジン３０ｂは３つの気
筒４１、４２、４３を備え、それぞれインジェクタ３
３、３４、３５、及び点火プラグ３７、３８、３９が設
けられている。また、エンジン３０ｂの各気筒４１〜４
３に連通する吸気マニホールド２５の上流にはスロット
ルバルブ２２が設けられている。さらに、前記各気筒４
０〜４３からの排気マニホールド４４、４４、…の合流
する排気管２４には、アンモニア脱硝触媒１９及び三元
触媒２０が設けられている。
ブ２１が設けられるとともに、その下流には三元触媒１
８が設けられている。一方、エンジン３０ｂは３つの気
筒４１、４２、４３を備え、それぞれインジェクタ３
３、３４、３５、及び点火プラグ３７、３８、３９が設
けられている。また、エンジン３０ｂの各気筒４１〜４
３に連通する吸気マニホールド２５の上流にはスロット
ルバルブ２２が設けられている。さらに、前記各気筒４
０〜４３からの排気マニホールド４４、４４、…の合流
する排気管２４には、アンモニア脱硝触媒１９及び三元
触媒２０が設けられている。
【００２５】このような構成により、エンジン３０ａを
ストイキオまたはリッチ領域で動作させ、三元触媒１８
でアンモニアを生成する。他方のエンジン３２は希薄燃
焼させる。これらの排ガスを排気管２４で混合させ、ア
ンモニア脱硝触媒１９でＮＯｘをアンモニアで窒素に還
元するとともに、残った炭化水素や一酸化炭素は三元触
媒２０によりそれぞれ無害な二酸化炭素と水にする。
ストイキオまたはリッチ領域で動作させ、三元触媒１８
でアンモニアを生成する。他方のエンジン３２は希薄燃
焼させる。これらの排ガスを排気管２４で混合させ、ア
ンモニア脱硝触媒１９でＮＯｘをアンモニアで窒素に還
元するとともに、残った炭化水素や一酸化炭素は三元触
媒２０によりそれぞれ無害な二酸化炭素と水にする。
【００２６】図７は本発明の他の実施例に係わる内燃機
関の排気浄化装置全体を模式的に示す概略図である。本
実施例は、図６で示した図示例の気筒１３と三元触媒１
８との間にバーナーを設置した装置例を示すものであ
る。希薄燃焼を行っている気筒１３〜１６中の１つの気
筒１３の排ガスの酸素を燃料等を吹き込み燃焼させ、還
元雰囲気にしてアンモニアを三元触媒１８により生成さ
せる。図７において、２６は燃料等を燃焼させる燃焼手
段としてのバーナである。気筒１３以外の気筒１４〜１
６は希薄燃焼で動作させ、前記したような方法によりＮ
Ｏｘを浄化する。
関の排気浄化装置全体を模式的に示す概略図である。本
実施例は、図６で示した図示例の気筒１３と三元触媒１
８との間にバーナーを設置した装置例を示すものであ
る。希薄燃焼を行っている気筒１３〜１６中の１つの気
筒１３の排ガスの酸素を燃料等を吹き込み燃焼させ、還
元雰囲気にしてアンモニアを三元触媒１８により生成さ
せる。図７において、２６は燃料等を燃焼させる燃焼手
段としてのバーナである。気筒１３以外の気筒１４〜１
６は希薄燃焼で動作させ、前記したような方法によりＮ
Ｏｘを浄化する。
【００２７】以上、本発明の各実施例を詳述したが、本
発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請
求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の
設計変更を行うことができる。たとえば、前述した各実
施例においては、アンモニアを生成する触媒１８、及び
アンモニア脱硝触媒１９の下流に設けられた触媒２０と
して三元触媒を用いたが、図４の説明でも述べたよう
に、これら触媒１８、２０の一方または双方をＮＯｘ還
元触媒で構成してもよいことは勿論のことである。
発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請
求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の
設計変更を行うことができる。たとえば、前述した各実
施例においては、アンモニアを生成する触媒１８、及び
アンモニア脱硝触媒１９の下流に設けられた触媒２０と
して三元触媒を用いたが、図４の説明でも述べたよう
に、これら触媒１８、２０の一方または双方をＮＯｘ還
元触媒で構成してもよいことは勿論のことである。
【００２８】また、図５で示した図示例では、各インジ
ェクタ５〜８が同じ燃料量を噴射した場合での空燃比の
違いによる各気筒の出力トルクのアンバランスの発生を
防止するために、第２のスロットルバルブ３を絞り込む
ことにより各気筒の出力を同一になるように制御した
が、点火プラグ９の点火時期を遅らすような制御によっ
ても達成することができる。その場合には、スロットル
バルブ３をなくすことも可能である。
ェクタ５〜８が同じ燃料量を噴射した場合での空燃比の
違いによる各気筒の出力トルクのアンバランスの発生を
防止するために、第２のスロットルバルブ３を絞り込む
ことにより各気筒の出力を同一になるように制御した
が、点火プラグ９の点火時期を遅らすような制御によっ
ても達成することができる。その場合には、スロットル
バルブ３をなくすことも可能である。
【００２９】さらに、図５で示した図示例では、１つの
気筒１３だけを三元触媒によるアンモニア生成気筒とし
てストイキオもしくはリッチで動作させたが、ＮＯｘは
アンモニアと同一モルで浄化されるため、ＮＯｘおよび
アンモニア量のバランスを取り１気筒以上をアンモニア
生成気筒とすることも可能である。
気筒１３だけを三元触媒によるアンモニア生成気筒とし
てストイキオもしくはリッチで動作させたが、ＮＯｘは
アンモニアと同一モルで浄化されるため、ＮＯｘおよび
アンモニア量のバランスを取り１気筒以上をアンモニア
生成気筒とすることも可能である。
【００３０】
【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明によれば、希薄燃焼で発生するＮＯｘを効率よく窒素
に還元することができるようになされ、しかも、安定し
た品質保障を確保することができるとともに、耐久性を
向上することができ、また、広範な燃焼領域において適
用可能な内燃機関の排気浄化装置が得られる。
明によれば、希薄燃焼で発生するＮＯｘを効率よく窒素
に還元することができるようになされ、しかも、安定し
た品質保障を確保することができるとともに、耐久性を
向上することができ、また、広範な燃焼領域において適
用可能な内燃機関の排気浄化装置が得られる。
【図１】本発明が適用されるエンジンシステム図。
【図２】コントロールユニットの回路ブロック図の一
例。
例。
【図３】本発明のアンモニア生成の原理図。
【図４】三元触媒によるＮＯｘの転化率とアンモニア生
成率を示す図。
成率を示す図。
【図５】本発明に係わる一実施例の内燃機関の排気浄化
装置全体を模式的に示す概略図。
装置全体を模式的に示す概略図。
【図６】本発明の他の実施例に係わる内燃機関の排気浄
化装置全体を模式的に示す概略図。
化装置全体を模式的に示す概略図。
【図７】本発明の他の実施例に係わる内燃機関の排気浄
化装置全体を模式的に示す概略図。
化装置全体を模式的に示す概略図。
１…スロットルバルブ、２…吸気マニホールド、５〜８
…インジェクタ、９〜１２…点火プラグ、１３〜１６…
気筒、１７…排気マニホールド、１８…三元触媒、１９
…アンモニア脱硝触媒、３０…内燃機関
…インジェクタ、９〜１２…点火プラグ、１３〜１６…
気筒、１７…排気マニホールド、１８…三元触媒、１９
…アンモニア脱硝触媒、３０…内燃機関
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北原 雄一 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 海老沢 真 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 黒田 修 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 飯塚 秀宏 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内
Claims (11)
- 【請求項１】 理論空燃比または燃料リッチ状態で動作
させる少なくとも１以上の気筒と、希薄燃焼を行わせる
他の気筒を備えた内燃機関の排気浄化装置において、 前記理論空燃比または燃料リッチ状態で動作させる気筒
からの排ガスを接触させてアンモニアを生成する三元触
媒またはＮＯｘ還元触媒と、該三元触媒またはＮＯｘ還
元触媒で生成されたアンモニアと前記希薄燃焼を行わせ
る気筒からの排ガスとを接触させ、該希薄燃焼している
気筒の排ガス中のＮＯｘを窒素に還元するようにしたア
ンモニア脱硝触媒と、を備えたことを特徴とする内燃機
関の排気浄化装置。 - 【請求項２】 各気筒の出力が同一となるように制御す
る手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の内燃機
関の排気浄化装置。 - 【請求項３】 理論空燃比または燃料リッチ状態で動作
させる少なくとも１以上の内燃機関と、希薄燃焼を行わ
せる他の内燃機関を備えた内燃機関の排気浄化装置にお
いて、 前記理論空燃比または燃料リッチ状態で動作させる内燃
機関からの排ガスを接触させてアンモニアを生成する三
元触媒またはＮＯｘ還元触媒と、該三元触媒またはＮＯ
ｘ還元触媒で生成されたアンモニアと前記希薄燃焼を行
わせる内燃機関からの排ガスとを接触させ、該希薄燃焼
している内燃機関の排ガス中のＮＯｘを窒素に還元する
ようにしたアンモニア脱硝触媒と、を備えたことを特徴
とする内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項４】 希薄燃焼を行う多気筒を備えた内燃機関
の排気浄化装置において、 前記希薄燃焼を行っている気筒のうち少なくとも１以上
の気筒からの排ガス中の酸素を燃焼消費する燃焼手段
と、該燃焼手段で燃焼された排ガスを接触させてアンモ
ニアを生成する三元触媒またはＮＯｘ還元触媒と、該三
元触媒またはＮＯｘ還元触媒で生成されたアンモニアと
前記燃焼消費せずに希薄燃焼を行っている他の気筒から
の排ガスとを接触させ、該希薄燃焼している気筒の排ガ
ス中のＮＯｘを窒素に還元するようにしたアンモニア脱
硝触媒と、を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄
化装置。 - 【請求項５】 アンモニア脱硝触媒の下流に、該アンモ
ニア脱硝触媒を通過した排ガスを通過させる酸化触媒ま
たは三元触媒を設けたことを特徴とする請求項１〜４の
何れか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項６】 前記ＮＯｘ還元触媒は、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒ
ｈの貴金属のうち少なくとも１種以上を含むことを特徴
とする請求項１、３、または４記載の内燃機関の排気浄
化装置。 - 【請求項７】 希薄燃焼可能な多気筒を有する内燃機関
の排気浄化方法において、 少なくとも１以上の気筒を理論空燃比または燃料リッチ
状態で動作させて得られる排ガスを、三元触媒またはＮ
Ｏｘ還元触媒に接触させてアンモニアを生成し、該アン
モニアと希薄燃焼している他の気筒からの排ガスとを接
触させ、該混合気をアンモニア脱硝触媒に通過させ、前
記希薄燃焼している気筒の排ガス中のＮＯｘを窒素に還
元するようにしたことを特徴とする内燃機関の排気浄化
方法。 - 【請求項８】 理論空燃比または燃料リッチ状態で動作
させる少なくとも１以上の内燃機関と、希薄燃焼を行わ
せる他の内燃機関を備えた内燃機関の排気浄化方法にお
いて、 前記理論空燃比または燃料リッチ状態で動作させる内燃
機関からの排ガスを三元触媒またはＮＯｘ還元触媒に接
触させてアンモニアを生成し、該アンモニアと前記希薄
燃焼を行わせる内燃機関からの排ガスとを接触させ、該
混合気をアンモニア脱硝触媒に通過させ、前記希薄燃焼
している内燃機関の排ガス中のＮＯｘを窒素に還元する
ようにしたことを特徴とする内燃機関の排気浄化方法。 - 【請求項９】 希薄燃焼可能な多気筒を有する内燃機関
の排気浄化方法において、 少なくとも１以上の気筒からの排ガス中の酸素を燃焼消
費し、三元触媒またはＮＯｘ還元触媒にてアンモニアを
生成し、該アンモニアと希薄燃焼している他の気筒から
の排ガスとを接触させ、該混合気をアンモニア脱硝触媒
に通過させ、前記希薄燃焼している気筒の排ガス中のＮ
Ｏｘを窒素に還元するようにしたことを特徴とする内燃
機関の排気浄化方法。 - 【請求項１０】 前記アンモニア脱硝触媒通過後の排ガ
スを酸化触媒または三元触媒に通過させるようにしたこ
とを特徴とする請求項７、８、または９記載の内燃機関
の排気浄化方法。 - 【請求項１１】 前記ＮＯｘ還元触媒は、Ｐｄ，Ｐｔ，
Ｒｈの貴金属のうち少なくとも１種以上を含むことを特
徴とする請求項７、８、または９記載の内燃機関の排気
浄化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6123540A JPH084522A (ja) | 1994-06-06 | 1994-06-06 | 内燃機関の排気浄化装置及びその方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6123540A JPH084522A (ja) | 1994-06-06 | 1994-06-06 | 内燃機関の排気浄化装置及びその方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH084522A true JPH084522A (ja) | 1996-01-09 |
Family
ID=14863134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6123540A Pending JPH084522A (ja) | 1994-06-06 | 1994-06-06 | 内燃機関の排気浄化装置及びその方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH084522A (ja) |
Cited By (25)
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- 1994-06-06 JP JP6123540A patent/JPH084522A/ja active Pending
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