JP3443223B2 - ディーゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents
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- 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
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- F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンの排気浄化装置に関する。
ンの排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンは、通常、燃料を空
気過剰状態で燃焼させるために、その排気ガス中には比
較的多くの窒素酸化物（以下、ＮＯｘと称する）が含ま
れている。有害なＮＯｘを浄化するための装置として、
排気系に配置されたＮＯｘ触媒と、このＮＯｘ触媒の排
気上流側へアンモニア等の還元剤を供給する手段とを有
するものが公知である。
気過剰状態で燃焼させるために、その排気ガス中には比
較的多くの窒素酸化物（以下、ＮＯｘと称する）が含ま
れている。有害なＮＯｘを浄化するための装置として、
排気系に配置されたＮＯｘ触媒と、このＮＯｘ触媒の排
気上流側へアンモニア等の還元剤を供給する手段とを有
するものが公知である。
【０００３】特開平５−２２２９２３号公報に開示され
ているＮＯｘ浄化装置は、還元剤の車両搭載性を考慮し
て、ディーゼルエンジンの燃料と同様な軽油を還元剤と
して使用することが提案されている。軽油は、炭素数の
多い炭化水素を主成分とし沸点が高いものであるため
に、直接的にＮＯｘ触媒へ供給しても良好に気化せず、
十分にＮＯｘを還元することができない。それにより、
この浄化装置では、軽油をＮＯｘ触媒へ供給する以前
に、ヒータにより加熱された改質触媒へ供給し、炭素数
の少ない炭化水素に改質されたものだけをＮＯｘ触媒の
排気上流側へ供給するようになっている。
ているＮＯｘ浄化装置は、還元剤の車両搭載性を考慮し
て、ディーゼルエンジンの燃料と同様な軽油を還元剤と
して使用することが提案されている。軽油は、炭素数の
多い炭化水素を主成分とし沸点が高いものであるため
に、直接的にＮＯｘ触媒へ供給しても良好に気化せず、
十分にＮＯｘを還元することができない。それにより、
この浄化装置では、軽油をＮＯｘ触媒へ供給する以前
に、ヒータにより加熱された改質触媒へ供給し、炭素数
の少ない炭化水素に改質されたものだけをＮＯｘ触媒の
排気上流側へ供給するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術によっ
て、軽油を還元剤として使用することが可能となるが、
改質触媒を加熱するために、ヒータへ常時電力を供給す
る必要があり、このような新たな多大なエネルギが消費
される。
て、軽油を還元剤として使用することが可能となるが、
改質触媒を加熱するために、ヒータへ常時電力を供給す
る必要があり、このような新たな多大なエネルギが消費
される。
【０００５】従って、本発明の目的は、新たな多大なエ
ネルギを消費することなく、軽油等の炭化水素系燃料を
炭化水素系還元剤に改質して、窒素酸化物を浄化するＮ
Ｏｘ触媒によって排気ガス中のＮＯｘを良好に還元する
ことができるディーゼルエンジンの排気浄化装置を提供
することである。
ネルギを消費することなく、軽油等の炭化水素系燃料を
炭化水素系還元剤に改質して、窒素酸化物を浄化するＮ
Ｏｘ触媒によって排気ガス中のＮＯｘを良好に還元する
ことができるディーゼルエンジンの排気浄化装置を提供
することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
によるディーゼルエンジンの排気浄化装置は、機関排気
系に配置された窒素酸化物を浄化するためのＮＯＸ触媒
と、排気ガスの熱により加熱され、炭化水素系燃料を炭
化水素系還元剤に改質するための改質触媒と、炭化水素
系燃料を前記改質触媒を介して前記ＮＯＸ触媒へ供給す
る炭化水素系燃料供給手段と、前記炭化水素系燃料供給
手段によって前記改質触媒へ供給された前記炭化水素系
燃料の一部を前記改質触媒で燃焼させるだけの空気を前
記改質触媒へ供給する空気供給手段、とを具備し、前記
改質触媒は大きな熱容量を有する前記ＮＯ Ｘ 触媒により
取り囲まれ、前記改質触媒と排気ガスとの熱交換は前記
ＮＯ Ｘ 触媒を介して行われることを特徴とする。
によるディーゼルエンジンの排気浄化装置は、機関排気
系に配置された窒素酸化物を浄化するためのＮＯＸ触媒
と、排気ガスの熱により加熱され、炭化水素系燃料を炭
化水素系還元剤に改質するための改質触媒と、炭化水素
系燃料を前記改質触媒を介して前記ＮＯＸ触媒へ供給す
る炭化水素系燃料供給手段と、前記炭化水素系燃料供給
手段によって前記改質触媒へ供給された前記炭化水素系
燃料の一部を前記改質触媒で燃焼させるだけの空気を前
記改質触媒へ供給する空気供給手段、とを具備し、前記
改質触媒は大きな熱容量を有する前記ＮＯ Ｘ 触媒により
取り囲まれ、前記改質触媒と排気ガスとの熱交換は前記
ＮＯ Ｘ 触媒を介して行われることを特徴とする。
【０００７】このディーゼルエンジンの排気浄化装置に
おいては、改質触媒が排気ガスの熱によって加熱され、
空気供給手段が改質触媒へ供給された炭化水素系燃料の
一部を改質触媒で燃焼させるだけの空気を改質触媒へ供
給するために、排気ガス温度が低くて改質触媒が炭化水
素系燃料を炭化水素系還元剤に改質可能な温度とならな
くても、改質触媒において炭化水素系燃料の一部が燃焼
し、この燃焼熱によって改質触媒が炭化水素系燃料を改
質可能な温度に維持される。また、改質触媒は大きな熱
容量を有するＮＯ Ｘ 触媒により取り囲まれており、改質
触媒と排気ガスとの熱交換はＮＯ Ｘ 触媒を介して行われ
るために、排気ガスの温度変化に対して改質触媒の温度
変化は小さく維持される。
おいては、改質触媒が排気ガスの熱によって加熱され、
空気供給手段が改質触媒へ供給された炭化水素系燃料の
一部を改質触媒で燃焼させるだけの空気を改質触媒へ供
給するために、排気ガス温度が低くて改質触媒が炭化水
素系燃料を炭化水素系還元剤に改質可能な温度とならな
くても、改質触媒において炭化水素系燃料の一部が燃焼
し、この燃焼熱によって改質触媒が炭化水素系燃料を改
質可能な温度に維持される。また、改質触媒は大きな熱
容量を有するＮＯ Ｘ 触媒により取り囲まれており、改質
触媒と排気ガスとの熱交換はＮＯ Ｘ 触媒を介して行われ
るために、排気ガスの温度変化に対して改質触媒の温度
変化は小さく維持される。
【０００８】また、請求項２に記載の本発明によるディ
ーゼルエンジンの排気浄化装置は、機関排気系に配置さ
れた窒素酸化物を浄化するためのＮＯＸ触媒と、排気ガ
スの熱により加熱され、炭化水素系燃料を炭化水素系還
元剤に改質するための改質触媒と、炭化水素系燃料を前
記改質触媒を介して前記ＮＯＸ触媒へ供給する炭化水素
系燃料供給手段と、前記炭化水素系燃料供給手段によっ
て前記改質触媒へ供給された前記炭化水素系燃料の一部
を前記改質触媒で燃焼させるだけの空気を前記改質触媒
へ供給する空気供給手段、とを具備し、前記改質触媒は
大きな熱容量を有するカバーにより取り囲まれ、前記改
質触媒と排気ガスとの熱交換は前記カバーを介して行わ
れることを特徴とする。
ーゼルエンジンの排気浄化装置は、機関排気系に配置さ
れた窒素酸化物を浄化するためのＮＯＸ触媒と、排気ガ
スの熱により加熱され、炭化水素系燃料を炭化水素系還
元剤に改質するための改質触媒と、炭化水素系燃料を前
記改質触媒を介して前記ＮＯＸ触媒へ供給する炭化水素
系燃料供給手段と、前記炭化水素系燃料供給手段によっ
て前記改質触媒へ供給された前記炭化水素系燃料の一部
を前記改質触媒で燃焼させるだけの空気を前記改質触媒
へ供給する空気供給手段、とを具備し、前記改質触媒は
大きな熱容量を有するカバーにより取り囲まれ、前記改
質触媒と排気ガスとの熱交換は前記カバーを介して行わ
れることを特徴とする。
【０００９】このディーゼルエンジンの排気浄化装置に
おいては、改質触媒が排気ガスの熱によって加熱され、
空気供給手段が改質触媒へ供給された炭化水素系燃料の
一部を改質触媒で燃焼させるだけの空気を改質触媒へ供
給するために、排気ガス温度が低くて改質触媒が炭化水
素系燃料を炭化水素系還元剤に改質可能な温度とならな
くても、改質触媒において炭化水素系燃料の一部が燃焼
し、この燃焼熱によって改質触媒が炭化水素系燃料を改
質可能な温度に維持される。また、改質触媒は大きな熱
容量を有するカバーにより取り囲まれており、改質触媒
と排気ガスとの熱交換はカバーを介して行われるため
に、排気ガスの温度変化に対して改質触媒の温度変化は
小さく維持される。
おいては、改質触媒が排気ガスの熱によって加熱され、
空気供給手段が改質触媒へ供給された炭化水素系燃料の
一部を改質触媒で燃焼させるだけの空気を改質触媒へ供
給するために、排気ガス温度が低くて改質触媒が炭化水
素系燃料を炭化水素系還元剤に改質可能な温度とならな
くても、改質触媒において炭化水素系燃料の一部が燃焼
し、この燃焼熱によって改質触媒が炭化水素系燃料を改
質可能な温度に維持される。また、改質触媒は大きな熱
容量を有するカバーにより取り囲まれており、改質触媒
と排気ガスとの熱交換はカバーを介して行われるため
に、排気ガスの温度変化に対して改質触媒の温度変化は
小さく維持される。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明によるディーゼル
エンジンの排気浄化装置の第１実施形態を示す概略断面
図である。同図において、１はディーゼルエンジンの排
気通路である。排気通路１の拡管部１ａには、排気ガス
中のＮＯｘを浄化するためのＮＯｘ触媒２が配置されて
いる。このＮＯｘ触媒２は、熱容量の大きなコージェラ
イト又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のセラミックを基材と
して銅イオン交換ゼオライト（Ｃｕ−ＺＳＭ−５）等を
担持したものであり、炭化水素を還元剤として良好にＮ
Ｏｘを還元するものである。このＮＯｘ触媒２は、その
中心に貫通穴２ａを有している。
エンジンの排気浄化装置の第１実施形態を示す概略断面
図である。同図において、１はディーゼルエンジンの排
気通路である。排気通路１の拡管部１ａには、排気ガス
中のＮＯｘを浄化するためのＮＯｘ触媒２が配置されて
いる。このＮＯｘ触媒２は、熱容量の大きなコージェラ
イト又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のセラミックを基材と
して銅イオン交換ゼオライト（Ｃｕ−ＺＳＭ−５）等を
担持したものであり、炭化水素を還元剤として良好にＮ
Ｏｘを還元するものである。このＮＯｘ触媒２は、その
中心に貫通穴２ａを有している。
【００１１】本実施形態の排気浄化装置は、還元剤とし
ての炭化水素として、ディーゼルエンジンの燃料である
軽油を使用する。軽油の主成分は炭素数の多い炭化水素
であるために、その沸点が高く、そのままＮＯｘ触媒２
へ供給しても気化し難く、還元剤として良好に機能しな
い。従って、ＮＯｘ触媒２へ供給する以前に、炭素数を
少なく改質する必要があり、そのための改質触媒３が、
ＮＯｘ触媒２の貫通穴２ａの排気下流側に配置されてい
る。
ての炭化水素として、ディーゼルエンジンの燃料である
軽油を使用する。軽油の主成分は炭素数の多い炭化水素
であるために、その沸点が高く、そのままＮＯｘ触媒２
へ供給しても気化し難く、還元剤として良好に機能しな
い。従って、ＮＯｘ触媒２へ供給する以前に、炭素数を
少なく改質する必要があり、そのための改質触媒３が、
ＮＯｘ触媒２の貫通穴２ａの排気下流側に配置されてい
る。
【００１２】改質触媒３は、ＮＯｘ触媒２と同様な基材
に貴金属が担持された酸化触媒であり、所定温度以上で
活性化して軽油を改質するものである。改質触媒３の排
気下流側端面には、板部材４が配置されている。それに
より、ＮＯｘ触媒２の貫通穴２ａは閉鎖され、排気ガス
が貫通穴２ａを通過しないようになっており、従って、
改質触媒３へは排気ガスが流入しない。改質触媒３とＮ
Ｏｘ触媒２とが接触している部分において、改質触媒３
からＮＯｘ触媒２へ還元剤が通過しないように遮蔽され
ている。又は、この部分には、改質触媒３からＮＯｘ触
媒２へ還元剤が通過し難くなるような構造が設けられて
いる。
に貴金属が担持された酸化触媒であり、所定温度以上で
活性化して軽油を改質するものである。改質触媒３の排
気下流側端面には、板部材４が配置されている。それに
より、ＮＯｘ触媒２の貫通穴２ａは閉鎖され、排気ガス
が貫通穴２ａを通過しないようになっており、従って、
改質触媒３へは排気ガスが流入しない。改質触媒３とＮ
Ｏｘ触媒２とが接触している部分において、改質触媒３
からＮＯｘ触媒２へ還元剤が通過しないように遮蔽され
ている。又は、この部分には、改質触媒３からＮＯｘ触
媒２へ還元剤が通過し難くなるような構造が設けられて
いる。
【００１３】板部材４には、改質触媒３へ軽油及び空気
を供給するための供給管５が接続されている。供給管５
は、排気通路１の外部へ延在して二股に分岐し、その一
方が軽油供給量を制御するための第１制御弁５ａを介し
て燃料ポンプ（図示せず）へ接続され、他方が空気供給
量を制御するための第２制御弁５ｂを介して空気ポンプ
（図示せず）へ接続されている。
を供給するための供給管５が接続されている。供給管５
は、排気通路１の外部へ延在して二股に分岐し、その一
方が軽油供給量を制御するための第１制御弁５ａを介し
て燃料ポンプ（図示せず）へ接続され、他方が空気供給
量を制御するための第２制御弁５ｂを介して空気ポンプ
（図示せず）へ接続されている。
【００１４】２０は、第１及び第２制御弁５ａ，５ｂを
制御するための制御装置であり、機関回転を検出するた
めの回転センサ２１と、吸入空気量を検出するためのエ
アフローメータ２２、及び排気通路１のＮＯｘ触媒２の
下流側に位置して排気ガスの温度を検出するための温度
センサ２３等が接続されている。
制御するための制御装置であり、機関回転を検出するた
めの回転センサ２１と、吸入空気量を検出するためのエ
アフローメータ２２、及び排気通路１のＮＯｘ触媒２の
下流側に位置して排気ガスの温度を検出するための温度
センサ２３等が接続されている。
【００１５】本実施形態において、改質触媒３は、ＮＯ
ｘ触媒２によって取り囲まれ、板部材４によって排気ガ
スの流入が防止されている。従って、改質触媒３と排気
ガスとの間の熱交換は、大きな熱容量を有するＮＯｘ触
媒２を介して行われ、機関運転状態に応じて大きく変化
する排気ガス温度に対して、改質触媒の温度変化は小さ
く維持される。改質触媒３は、特に、ＮＯｘ触媒２の各
部分のうちで、排気ガスの温度変化に対して最も影響さ
れ難い排気下流部分によって取り囲まれているために、
さらに温度変化は小さく維持される。
ｘ触媒２によって取り囲まれ、板部材４によって排気ガ
スの流入が防止されている。従って、改質触媒３と排気
ガスとの間の熱交換は、大きな熱容量を有するＮＯｘ触
媒２を介して行われ、機関運転状態に応じて大きく変化
する排気ガス温度に対して、改質触媒の温度変化は小さ
く維持される。改質触媒３は、特に、ＮＯｘ触媒２の各
部分のうちで、排気ガスの温度変化に対して最も影響さ
れ難い排気下流部分によって取り囲まれているために、
さらに温度変化は小さく維持される。
【００１６】従って、改質触媒３の温度は、常に、ある
程度の温度以上となっている。それにより、供給管５か
ら改質触媒３へ軽油及び空気が供給されると、軽油の一
部が良好に燃焼を開始する。それにより、この燃焼熱に
よってさらに改質触媒３の温度が上昇し、改質触媒３が
残りの軽油を改質させるのに適した温度となり、残りの
軽油を確実に改質して気化させることが可能となる。こ
のように改質及び気化された軽油は、空気流によってＮ
Ｏｘ触媒２の排気上流側に移動して排気ガスと十分に混
合し、還元剤として、ＮＯｘ触媒２において排気ガス中
のＮＯｘを良好に還元させることが可能となる。
程度の温度以上となっている。それにより、供給管５か
ら改質触媒３へ軽油及び空気が供給されると、軽油の一
部が良好に燃焼を開始する。それにより、この燃焼熱に
よってさらに改質触媒３の温度が上昇し、改質触媒３が
残りの軽油を改質させるのに適した温度となり、残りの
軽油を確実に改質して気化させることが可能となる。こ
のように改質及び気化された軽油は、空気流によってＮ
Ｏｘ触媒２の排気上流側に移動して排気ガスと十分に混
合し、還元剤として、ＮＯｘ触媒２において排気ガス中
のＮＯｘを良好に還元させることが可能となる。
【００１７】このように、改質触媒３を介してＮＯｘ触
媒２へ供給される軽油量は、排気ガス中に含まれるＮＯ
ｘの量に対応させることが望ましい。図２は、機関回転
数Ｎ及び機関負荷としての単位回転数当たりの吸入空気
量Ｑ／Ｎに対するＮＯｘの発生量を示すマップである。
このように、機関運転状態に応じてＮＯｘ発生量が変化
するために、制御装置２０は、回転センサ２１及びエア
フローメータ２２により検出される現在の機関回転数Ｎ
及び吸入空気量Ｑに基づき、現在のＮＯｘ発生量を把握
して、これに対応させた軽油量がＮＯｘ触媒２へ供給さ
れるように、また、改質触媒３で燃焼する軽油量も考慮
し、第１制御弁５ａの開度を制御するようになってい
る。
媒２へ供給される軽油量は、排気ガス中に含まれるＮＯ
ｘの量に対応させることが望ましい。図２は、機関回転
数Ｎ及び機関負荷としての単位回転数当たりの吸入空気
量Ｑ／Ｎに対するＮＯｘの発生量を示すマップである。
このように、機関運転状態に応じてＮＯｘ発生量が変化
するために、制御装置２０は、回転センサ２１及びエア
フローメータ２２により検出される現在の機関回転数Ｎ
及び吸入空気量Ｑに基づき、現在のＮＯｘ発生量を把握
して、これに対応させた軽油量がＮＯｘ触媒２へ供給さ
れるように、また、改質触媒３で燃焼する軽油量も考慮
し、第１制御弁５ａの開度を制御するようになってい
る。
【００１８】また、改質触媒３へ供給される空気量は、
一部の軽油が改質触媒３で燃焼して改質触媒３の温度を
残りの軽油が改質触媒３で確実に改質及び気化されるよ
うに決定され、制御装置２０は、この空気量が実現され
るように第２制御弁５ｂの開度を制御するようになって
いる。例えば、改質触媒に供給される軽油は、２０００
ｃｃのエンジンで通常走行においては約１ｃｃ／分であ
り、そのうちの約１０％、すなわち０．１ｃｃ／分を改
質触媒で燃焼させるようになっている。この燃焼に必要
な空気は約１リットル／分であり、この量の空気が改質
触媒へ供給されるようになっている。
一部の軽油が改質触媒３で燃焼して改質触媒３の温度を
残りの軽油が改質触媒３で確実に改質及び気化されるよ
うに決定され、制御装置２０は、この空気量が実現され
るように第２制御弁５ｂの開度を制御するようになって
いる。例えば、改質触媒に供給される軽油は、２０００
ｃｃのエンジンで通常走行においては約１ｃｃ／分であ
り、そのうちの約１０％、すなわち０．１ｃｃ／分を改
質触媒で燃焼させるようになっている。この燃焼に必要
な空気は約１リットル／分であり、この量の空気が改質
触媒へ供給されるようになっている。
【００１９】ＮＯｘ触媒２は、所定温度範囲を外れる
と、ＮＯｘを十分に還元することができない。従って、
制御装置２０は、温度センサ２３により検出されるＮＯ
ｘ触媒２下流側の排気ガス温度からＮＯｘ触媒２の温度
を推定し、これが所定範囲内にある時にだけ前述したよ
うに軽油及び空気を改質触媒３へ供給するようになって
いる。
と、ＮＯｘを十分に還元することができない。従って、
制御装置２０は、温度センサ２３により検出されるＮＯ
ｘ触媒２下流側の排気ガス温度からＮＯｘ触媒２の温度
を推定し、これが所定範囲内にある時にだけ前述したよ
うに軽油及び空気を改質触媒３へ供給するようになって
いる。
【００２０】図３は、本発明によるディーゼルエンジン
の排気浄化装置の第２実施形態を示す概略断面図であ
る。第１実施形態との違いについてのみ以下に説明す
る。本実施形態では、ＮＯｘ触媒２’には貫通穴は設け
られていない。改質触媒３’は、拡管部１ａ’のＮＯｘ
触媒２’の排気上流側に配置されている。
の排気浄化装置の第２実施形態を示す概略断面図であ
る。第１実施形態との違いについてのみ以下に説明す
る。本実施形態では、ＮＯｘ触媒２’には貫通穴は設け
られていない。改質触媒３’は、拡管部１ａ’のＮＯｘ
触媒２’の排気上流側に配置されている。
【００２１】この改質触媒３’は球形状を有し、それに
軽油及び空気を供給するための供給管５’によって拡管
部１ａ’のほぼ中心に支持されている。また、改質触媒
３’の排気上流側半分を被うセラミック製のカバー６が
設けられている。このカバー６は、非常に大きな熱容量
を有している。
軽油及び空気を供給するための供給管５’によって拡管
部１ａ’のほぼ中心に支持されている。また、改質触媒
３’の排気上流側半分を被うセラミック製のカバー６が
設けられている。このカバー６は、非常に大きな熱容量
を有している。
【００２２】本実施形態において、改質触媒３’は、熱
容量の大きなカバー６によって取り囲まれ、また、この
カバー６によって排気ガスの流入が防止されている。従
って、第１実施形態と同様に、改質触媒３’と排気ガス
との間の熱交換は、大きな熱容量を有するカバー６を介
して行われ、機関運転状態に応じて大きく変化する排気
ガス温度に対して、改質触媒３’の温度変化は小さく維
持される。それにより、第１実施形態と同様に軽油及び
空気を改質触媒３’へ供給することによって、軽油は良
好に改質及び気化され、空気流及び排気ガス流によって
排気下流側に位置するＮＯｘ触媒２’へ供給される。
容量の大きなカバー６によって取り囲まれ、また、この
カバー６によって排気ガスの流入が防止されている。従
って、第１実施形態と同様に、改質触媒３’と排気ガス
との間の熱交換は、大きな熱容量を有するカバー６を介
して行われ、機関運転状態に応じて大きく変化する排気
ガス温度に対して、改質触媒３’の温度変化は小さく維
持される。それにより、第１実施形態と同様に軽油及び
空気を改質触媒３’へ供給することによって、軽油は良
好に改質及び気化され、空気流及び排気ガス流によって
排気下流側に位置するＮＯｘ触媒２’へ供給される。
【００２３】前述した二つの実施形態は、排気ガスの熱
によって改質触媒を軽油燃焼可能な温度にするものであ
る。軽油の一部を確実に燃焼させるために、改質触媒の
温度があまり低下しないように、改質触媒は熱容量の大
きな部材により取り囲まれるようになっている。しか
し、これは、本発明を限定するものではなく、例えば、
単に改質触媒を排気通路内に配置しても、又は、排気通
路外で隣接配置しても、排気ガス温度がかなり低くなる
特定機関運転状態を除き、改質触媒は排気ガスの熱によ
って軽油燃焼可能な温度となり、軽油の一部を燃焼させ
ることで、この燃焼熱により改質触媒の温度を軽油を良
好に改質させる温度に上昇させることができ、この燃焼
を繰り返すことによって改質触媒においてこの温度が維
持される。また、炭化水素系還元剤として軽油より沸点
の低い灯油等を使用すれば、改質触媒の温度がさらに低
くても空気供給により燃焼させることができる。
によって改質触媒を軽油燃焼可能な温度にするものであ
る。軽油の一部を確実に燃焼させるために、改質触媒の
温度があまり低下しないように、改質触媒は熱容量の大
きな部材により取り囲まれるようになっている。しか
し、これは、本発明を限定するものではなく、例えば、
単に改質触媒を排気通路内に配置しても、又は、排気通
路外で隣接配置しても、排気ガス温度がかなり低くなる
特定機関運転状態を除き、改質触媒は排気ガスの熱によ
って軽油燃焼可能な温度となり、軽油の一部を燃焼させ
ることで、この燃焼熱により改質触媒の温度を軽油を良
好に改質させる温度に上昇させることができ、この燃焼
を繰り返すことによって改質触媒においてこの温度が維
持される。また、炭化水素系還元剤として軽油より沸点
の低い灯油等を使用すれば、改質触媒の温度がさらに低
くても空気供給により燃焼させることができる。
【００２４】図４は、本発明によるディーゼルエンジン
の排気浄化装置の第３実施形態を示す概略断面図であ
る。第２実施形態との違いについてのみ以下に説明す
る。本実施形態では、改質触媒３”は、ケース７内に収
納されて排気通路１”の外部に配置されている。
の排気浄化装置の第３実施形態を示す概略断面図であ
る。第２実施形態との違いについてのみ以下に説明す
る。本実施形態では、改質触媒３”は、ケース７内に収
納されて排気通路１”の外部に配置されている。
【００２５】ケース７の一端部は、前述同様な供給管
５”が接続されている。ケース７の他端部に接続された
接続管７ａは、吸気通路の拡管部１ａ”におけるＮＯｘ
触媒２”の排気上流側に延在している。ケース７の回り
には、電気ヒータ８が配置されている。
５”が接続されている。ケース７の他端部に接続された
接続管７ａは、吸気通路の拡管部１ａ”におけるＮＯｘ
触媒２”の排気上流側に延在している。ケース７の回り
には、電気ヒータ８が配置されている。
【００２６】制御装置２０”は、前述同様、第１及び第
２制御弁５ａ”，５ｂ”の開度制御を実施すると共に、
電気ヒータ８への通電を制御する。この制御は、機関始
動と同時に通電を開始して、改質触媒３”を軽油燃焼可
能な温度にした後は、通電を中止するようになってい
る。改質触媒３”が、一度、軽油燃焼可能な温度となる
と、それ以後は、前述同様、軽油の一部が燃焼して改質
触媒３”の温度を上昇させ、軽油を良好に改質可能な温
度とし、これが繰り返され、改質触媒３”がこの温度に
維持される。それにより、改質された軽油が、接続管７
ａを介してＮＯｘ触媒２”へ供給されるようになってい
る。
２制御弁５ａ”，５ｂ”の開度制御を実施すると共に、
電気ヒータ８への通電を制御する。この制御は、機関始
動と同時に通電を開始して、改質触媒３”を軽油燃焼可
能な温度にした後は、通電を中止するようになってい
る。改質触媒３”が、一度、軽油燃焼可能な温度となる
と、それ以後は、前述同様、軽油の一部が燃焼して改質
触媒３”の温度を上昇させ、軽油を良好に改質可能な温
度とし、これが繰り返され、改質触媒３”がこの温度に
維持される。それにより、改質された軽油が、接続管７
ａを介してＮＯｘ触媒２”へ供給されるようになってい
る。
【００２７】前述した全ての実施形態において、改質触
媒において燃料を燃焼させるとカーボン等が生成され
て、改質触媒に目詰まりを発生させることがある。これ
を防止するために、定期的に供給管から空気のみを供給
することにより、このカーボンを燃焼させることができ
る。
媒において燃料を燃焼させるとカーボン等が生成され
て、改質触媒に目詰まりを発生させることがある。これ
を防止するために、定期的に供給管から空気のみを供給
することにより、このカーボンを燃焼させることができ
る。
【００２８】
【発明の効果】このように、請求項１に記載の本発明に
よるディーゼルエンジンの排気浄化装置によれば、改質
触媒が排気ガスの熱によって加熱され、空気供給手段が
改質触媒へ供給された炭化水素系燃料の一部を改質触媒
で燃焼させるだけの空気を改質触媒へ供給するために、
排気ガス温度が低くて改質触媒が炭化水素系燃料を炭化
水素系還元剤に改質可能な温度とならなくても、改質触
媒において炭化水素系燃料の一部が燃焼し、この燃焼熱
によって改質触媒を炭化水素系燃料を改質可能な温度に
維持することができる。また、改質触媒は大きな熱容量
を有するＮＯ Ｘ 触媒により取り囲まれており、改質触媒
と排気ガスとの熱交換はＮＯ Ｘ 触媒を介して行われるた
めに、排気ガスの温度変化に対して改質触媒の温度変化
は小さく維持されて、改質触媒の温度は常にある程度の
温度以上となっており、改質触媒において常に炭化水素
系燃料の一部を燃焼可能である。それにより、供給手段
が、この改質触媒を介して炭化水素系燃料をＮＯＸ触媒
装置へ供給することにより、新たな多大なエネルギを消
費することなく、排気ガスの熱を利用して改質された炭
化水素系還元剤をＮＯＸ触媒へ供給することができ、Ｎ
ＯＸ触媒における良好なＮＯＸの還元が実現される。
よるディーゼルエンジンの排気浄化装置によれば、改質
触媒が排気ガスの熱によって加熱され、空気供給手段が
改質触媒へ供給された炭化水素系燃料の一部を改質触媒
で燃焼させるだけの空気を改質触媒へ供給するために、
排気ガス温度が低くて改質触媒が炭化水素系燃料を炭化
水素系還元剤に改質可能な温度とならなくても、改質触
媒において炭化水素系燃料の一部が燃焼し、この燃焼熱
によって改質触媒を炭化水素系燃料を改質可能な温度に
維持することができる。また、改質触媒は大きな熱容量
を有するＮＯ Ｘ 触媒により取り囲まれており、改質触媒
と排気ガスとの熱交換はＮＯ Ｘ 触媒を介して行われるた
めに、排気ガスの温度変化に対して改質触媒の温度変化
は小さく維持されて、改質触媒の温度は常にある程度の
温度以上となっており、改質触媒において常に炭化水素
系燃料の一部を燃焼可能である。それにより、供給手段
が、この改質触媒を介して炭化水素系燃料をＮＯＸ触媒
装置へ供給することにより、新たな多大なエネルギを消
費することなく、排気ガスの熱を利用して改質された炭
化水素系還元剤をＮＯＸ触媒へ供給することができ、Ｎ
ＯＸ触媒における良好なＮＯＸの還元が実現される。
【００２９】また、請求項２に記載の本発明によるディ
ーゼルエンジンの排気浄化装置によれば、改質触媒が排
気ガスの熱によって加熱され、空気供給手段が改質触媒
へ供給された炭化水素系燃料の一部を改質触媒で燃焼さ
せるだけの空気を改質触媒へ供給するために、排気ガス
温度が低くて改質触媒が炭化水素系燃料を炭化水素系還
元剤に改質可能な温度とならなくても、改質触媒におい
て炭化水素系燃料の一部が燃焼し、この燃焼熱によって
改質触媒を炭化水素系燃料を改質可能な温度に維持する
ことができる。また、改質触媒は大きな熱容量を有する
カバーにより取り囲まれており、改質触媒と排気ガスと
の熱交換はカバーを介して行われるために、排気ガスの
温度変化に対して改質触媒の温度変化は小さく維持され
て、改質触媒の温度は常にある程度の温度以上となって
おり、改質触媒において常に炭化水素系燃料の一部を燃
焼可能である。それにより、供給手段が、この改質触媒
を介して炭化水素系燃料をＮＯＸ触媒装置へ供給するこ
とにより、新たな多大なエネルギを消費することなく、
排気ガスの熱を利用して改質された炭化水素系還元剤を
ＮＯＸ触媒へ供給することができ、ＮＯＸ触媒における
良好なＮＯＸの還元が実現される。
ーゼルエンジンの排気浄化装置によれば、改質触媒が排
気ガスの熱によって加熱され、空気供給手段が改質触媒
へ供給された炭化水素系燃料の一部を改質触媒で燃焼さ
せるだけの空気を改質触媒へ供給するために、排気ガス
温度が低くて改質触媒が炭化水素系燃料を炭化水素系還
元剤に改質可能な温度とならなくても、改質触媒におい
て炭化水素系燃料の一部が燃焼し、この燃焼熱によって
改質触媒を炭化水素系燃料を改質可能な温度に維持する
ことができる。また、改質触媒は大きな熱容量を有する
カバーにより取り囲まれており、改質触媒と排気ガスと
の熱交換はカバーを介して行われるために、排気ガスの
温度変化に対して改質触媒の温度変化は小さく維持され
て、改質触媒の温度は常にある程度の温度以上となって
おり、改質触媒において常に炭化水素系燃料の一部を燃
焼可能である。それにより、供給手段が、この改質触媒
を介して炭化水素系燃料をＮＯＸ触媒装置へ供給するこ
とにより、新たな多大なエネルギを消費することなく、
排気ガスの熱を利用して改質された炭化水素系還元剤を
ＮＯＸ触媒へ供給することができ、ＮＯＸ触媒における
良好なＮＯＸの還元が実現される。
【図１】本発明によるディーゼルエンジンの排気浄化装
置の第１実施形態を示す概略断面図である。
置の第１実施形態を示す概略断面図である。
【図２】機関回転数及び機関負荷に対するＮＯｘ発生量
を示すマップである。
を示すマップである。
【図３】本発明によるディーゼルエンジンの排気浄化装
置の第２実施形態を示す概略断面図である。
置の第２実施形態を示す概略断面図である。
【図４】本発明によるディーゼルエンジンの排気浄化装
置の第３実施形態を示す概略断面図である。
置の第３実施形態を示す概略断面図である。
１，１’，１”…排気通路
２，２’，２”…ＮＯｘ触媒
３，３’，３”…改質触媒
４…板部材
５，５’，５”…供給管
６…カバー
８…電気ヒータ
２０，２０”…制御装置
２３…温度センサ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｂ０１Ｄ 53/34 ＺＡＢ
ＺＡＢ 53/36 ＺＡＢ
3/36 ＺＡＢ １０１Ａ
(72)発明者 高田 保夫
愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41
番地の１ 株式会社豊田中央研究所内
(56)参考文献 特開 平６−212952（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−127447（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−137138（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F01N 3/08 - 3/36
B01D 53/34
B01D 53/86
B01D 53/94
Claims (2)
- 【請求項１】 機関排気系に配置された窒素酸化物を浄
化するためのＮＯＸ触媒と、排気ガスの熱により加熱さ
れ、炭化水素系燃料を炭化水素系還元剤に改質するため
の改質触媒と、炭化水素系燃料を前記改質触媒を介して
前記ＮＯＸ触媒へ供給する炭化水素系燃料供給手段と、
前記炭化水素系燃料供給手段によって前記改質触媒へ供
給された前記炭化水素系燃料の一部を前記改質触媒で燃
焼させるだけの空気を前記改質触媒へ供給する空気供給
手段、とを具備し、前記改質触媒は大きな熱容量を有す
る前記ＮＯ Ｘ 触媒により取り囲まれ、前記改質触媒と排
気ガスとの熱交換は前記ＮＯ Ｘ 触媒を介して行われるこ
とを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。 - 【請求項２】 機関排気系に配置された窒素酸化物を浄
化するためのＮＯＸ触媒と、排気ガスの熱により加熱さ
れ、炭化水素系燃料を炭化水素系還元剤に改質するため
の改質触媒と、炭化水素系燃料を前記改質触媒を介して
前記ＮＯＸ触媒へ供給する炭化水素系燃料供給手段と、
前記炭化水素系燃料供給手段によって前記改質触媒へ供
給された前記炭化水素系燃料の一部を前記改質触媒で燃
焼させるだけの空気を前記改質触媒へ供給する空気供給
手段、とを具備し、前記改質触媒は大きな熱容量を有す
るカバーにより取り囲まれ、前記改質触媒と排気ガスと
の熱交換は前記カバーを介して行われることを特徴とす
るディーゼルエンジンの排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32719595A JP3443223B2 (ja) | 1995-12-15 | 1995-12-15 | ディーゼルエンジンの排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32719595A JP3443223B2 (ja) | 1995-12-15 | 1995-12-15 | ディーゼルエンジンの排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09166014A JPH09166014A (ja) | 1997-06-24 |
| JP3443223B2 true JP3443223B2 (ja) | 2003-09-02 |
Family
ID=18196380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32719595A Expired - Fee Related JP3443223B2 (ja) | 1995-12-15 | 1995-12-15 | ディーゼルエンジンの排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3443223B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3565035B2 (ja) * | 1998-07-10 | 2004-09-15 | 三菱ふそうトラック・バス株式会社 | 燃焼排ガス用ＮＯｘ還元システム |
| DE10045607B4 (de) * | 2000-09-15 | 2013-11-28 | Volkswagen Ag | Emissionsminderndes Kraftfahrzeugaggregat und entsprechendes Verfahren |
| KR100782134B1 (ko) * | 2007-01-03 | 2007-12-05 | 한국에너지기술연구원 | 탄화수소 개질/연소 장치용 연료 및 공기 공급장치 |
| JP2009138570A (ja) * | 2007-12-04 | 2009-06-25 | Toyota Motor Corp | 燃料改質装置 |
| US7980061B2 (en) * | 2008-03-04 | 2011-07-19 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Charged air bypass for aftertreatment combustion air supply |
| JP5625257B2 (ja) * | 2009-04-13 | 2014-11-19 | いすゞ自動車株式会社 | 排ガス昇温装置 |
| US8484951B2 (en) * | 2011-02-07 | 2013-07-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
-
1995
- 1995-12-15 JP JP32719595A patent/JP3443223B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09166014A (ja) | 1997-06-24 |
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