JPH0835419A - アルコールディーゼルエンジンの排ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】エンジン始動時のように排ガス低温時における
未燃アルコールやアルデヒドの大気への排出を確実に低
減できる。 【構成】アルコールを燃料とするエンジン１１の排気管
１３に触媒コンバータ１４が設けられ、排気管にコンバ
ータを迂回して接続されたバイパス管１７に吸着剤ケー
ス１８が設けられる。コンバータ及びケースより排ガス
上流側の排気管及びバイパス管の双方に排気管及びバイ
パス管を開閉する２つの入口側ダンパ２１，２２がそれ
ぞれ設けられ、ケースより排ガス下流側のバイパス管に
このバイパス管を開閉する出口側ダンパ２３が設けられ
る。ケースと出口側ダンパとの間のバイパス管に接続さ
れた逆洗手段２４がケース内に圧縮エアを噴射可能に構
成される。排気管内の排ガス温度を検出する温度センサ
３１の検出出力に基づいてコントローラ３２が入口側ダ
ンパ、出口側ダンパ及び逆洗手段を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアルコールディーゼルエ
ンジンから排出される排ガス、特にエンジン始動時に発
生する未燃アルコールやアルデヒドを浄化する装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のエンジンとして、排ガス
通路の排ガス上流側に貴金属を担持した上流側触媒が設
けられ、上流側触媒より排ガス下流側の排ガス通路に下
流側触媒が設けられ、下流側触媒に空気供給装置が空気
を供給するように構成されたアルコール燃料自動車用排
ガス装置が開示されている（特開平３−２２１１２
５）。この排ガス装置の下流側触媒は、担体基材と、こ
の担体基材の表面に被覆された担持層と、担持層に担持
され酸化クロム、酸化マンガン、酸化鉄、酸化コバル
ト、酸化ニッケル、酸化銅及び酸化亜鉛の中から選ばれ
る酸化物とから構成される。このように構成されたアル
コール燃料自動車用排ガス装置では、エンジンから排出
された排ガスのうち炭化水素や一酸化炭素等が上流側触
媒にて浄化された後、空気が供給されて高温かつリーン
雰囲気となっている下流側触媒にて排ガス中のホルムア
ルデヒドが強い酸化作用を受け、水と二酸化炭素になっ
て浄化される。

【０００３】しかし、上記従来のアルコール燃料自動車
用排ガス装置では、エンジンの始動時のように排ガス中
に未燃アルコールやホルムアルデヒドが多いときには、
排ガスが低温のため酸化触媒が十分に活性化されず、未
燃アルコールやホルムアルデヒドが大気に排出されてし
まう問題点があった。

【０００４】この点を解消するために、本出願人はメタ
ノールエンジンの始動方法及びそれを用いる酸化触媒装
置（特開平５−１８７２２４）やアルコールディーゼル
エンジンの排気機構（実開平４−５５２２１）を出願し
た。前者の酸化触媒装置は排気管に設けられた酸化触媒
にこの酸化触媒を加熱する触媒ヒータが設けられ、酸化
触媒に噴射装置がメタノールを噴射可能に形成され、制
御装置が触媒ヒータ及び噴射装置を制御するように構成
される。このように構成された酸化触媒装置では、エン
ジン始動直前に制御装置が触媒ヒータ及び噴射装置を作
動させる。この結果、触媒ヒータにより加熱された酸化
触媒にメタノールが吹きかけられるので、メタノールが
瞬時に着火し、その熱によって酸化触媒全体が迅速に加
熱されて酸化触媒が直ちに活性温度に達する。その後エ
ンジンを始動すると、エンジンの排ガス中の未燃アルコ
ールやホルムアルデヒドは既に活性化されている酸化触
媒によって酸化され、無害の二酸化炭素と水になる。

【０００５】後者の排気機構はエンジンの排気管に設け
られた主触媒コンバータの排ガス上流側に排ガス遮断手
段が設けられ、この遮断手段の排ガス上流側に排気管か
ら分岐する分岐管が接続され、この分岐管に主触媒コン
バータより熱容量の小さい副触媒コンバータが設けら
れ、更に分岐管のうち副触媒コンバータの排ガス上流側
又は排ガス下流側のいずれか一方又は双方に絞りが形成
されるように構成される。このように構成された排気機
構では、エンジンの始動時や暖機運転時のようにエンジ
ンの排ガス温度が低いときには、排ガス遮断手段が閉じ
て排ガスを分岐管の副触媒コンバータを通過させる。こ
のとき分岐管に形成された絞りにより排ガスの背圧が上
昇し、排ガス温度が迅速に上昇するので、熱容量の小さ
い副触媒コンバータが急速に昇温し、アルデヒドの酸化
が効率よく行われ、アルデヒドの大気への排出が著しく
低減するようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のメ
タノールエンジンの始動方法及びそれを用いる酸化触媒
装置では、触媒ヒータによる酸化触媒の加熱が未だ不十
分であるため、エンジン始動時に比較的多くの未燃メタ
ノール及びホルムアルデヒドが大気に排出される不具合
があった。また、上記従来のアルコールディーゼルエン
ジンの排気機構では、分岐管に形成された絞りにて排ガ
スの背圧を上昇させることにより排ガス温度を上昇させ
ても、副触媒コンバータの酸化触媒が活性化される温度
まで上昇せず、比較的多くの未燃アルコール及びアルデ
ヒドが大気に排出される問題点があった。

【０００７】本発明の目的は、エンジン始動時のように
排ガス低温時における未燃アルコールやアルデヒドの大
気への排出を確実に低減できるアルコールディーゼルエ
ンジンの排ガス浄化装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成を、実施例に対応する図１を用いて説明
する。本発明のアルコールディーゼルエンジンの排ガス
浄化装置は、アルコールを燃料とするエンジン１１の排
気管１３の途中に設けられ酸化触媒１６が収容された触
媒コンバータ１４と、排気管１３にコンバータ１４を迂
回して接続されたバイパス管１７と、バイパス管１７の
途中に設けられ吸着剤１９が収容された吸着剤ケース１
８と、コンバータ１４及びケース１８より排ガス上流側
の排気管１３又はバイパス管１７のいずれか一方又は双
方に設けられ排気管１３又はバイパス管１７のいずれか
一方を閉止し又は双方を開放する入口側ダンパ２１，２
２と、ケース１８より排ガス下流側のバイパス管１７に
設けられバイパス管１７を開閉する出口側ダンパ２３
と、ケース１８と出口側ダンパ２３との間のバイパス管
１７に接続されケース１８内に圧縮エアを噴射可能な逆
洗手段２４と、コンバータ１４より排ガス上流側の排気
管１３内の排ガス温度を検出する温度センサ３１と、温
度センサ３１の検出出力に基づいて入口側ダンパ２１，
２２、出口側ダンパ２３及び逆洗手段２４を制御するコ
ントローラ３２とを備えたものである。また、逆洗手段
２４が圧縮エアを加熱するヒータ２９を備えることが好
ましい。

【０００９】

【作用】エンジン１１を始動すると、コントローラ３２
は入口側ダンパ２１，２２及び出口側ダンパ２３を制御
してエンジン１１の排ガスを吸着剤ケース１８に導く。
ケース１８に入った排ガス中の未燃アルコール及びアル
デヒドは吸着剤１９により吸着され捕集される。排ガス
が所定温度に達すると、コントローラ３２は入口側ダン
パ２１，２２及び出口側ダンパ２３を制御して排ガスを
触媒コンバータ１４に導く。コンバータ１４に入った排
ガス中の未燃アルコール及びアルデヒドは一酸化炭素や
炭化水素等とともに酸化されて無害の二酸化炭素及び水
になる。また排ガスが上記所定温度より更に高い所定温
度に達すると、コントローラ３２は入口側ダンパ２１，
２２及び出口側ダンパ２３を制御し、ダンパ２１，２２
を開いてダンパ２３を閉じ、逆洗手段２４を作動させて
圧縮エアをケース１８内に噴射する。この圧縮エアは逆
洗手段２４の作動直前にコントローラ３２により作動さ
れたヒータ２９を通過して加熱された後、ケース１８内
に噴射される。この結果、吸着剤１９に吸着された未燃
アルコール及びアルデヒドが上記圧縮エアにより吸着剤
１９から離脱してコンバータ１４に導かれ、酸化触媒１
６により酸化されて無害の二酸化炭素及び水になる。圧
縮エアのケース１８内への噴射により吸着剤１９は再生
される。

【００１０】

【実施例】次に本発明の一実施例を図面に基づいて詳し
く説明する。図１に示すように、エンジン１１は車両用
ディーゼルエンジンであってメタノールを燃料とする。
このエンジン１１の排気マニホルド１２には排気管１３
が接続され、排気管１３の途中には酸化触媒１６が収容
された触媒コンバータ１４が設けられる。酸化触媒１６
はこの例ではハニカム状又はペレット状に形成された多
孔質のアルミナ等のセラミックスの担体（図示せず）に
白金やパラジウム等の貴金属の微粒子（図示せず）を高
分散かつ担持させることにより形成される。

【００１１】また排気管１３にはコンバータ１４を迂回
してバイパス管１７が接続され、このバイパス管１７の
途中には吸着剤１９が収容された吸着剤ケース１８が設
けられる。吸着剤１９はこの例ではペレット状のゼオラ
イトであり、均一な細孔径を有する無機多孔性物質であ
る。エンジン１１の排ガスに含まれる未燃メタノール及
びホルムアルデヒドはそれぞれ極性を有する含酸系化合
物であるため、これらの未燃メタノール及びホルムアル
デヒドはマイナス電荷を帯びているゼオライト上の固体
酸点、特にアルミニウムの存在する場所に吸着する。従
って、吸着剤１９は上記極性を有する未燃メタノール及
びホルムアルデヒド等を多量に吸着できるようになって
いる。

【００１２】コンバータ１４より排ガス上流側の排気管
１３のうちバイパス管１７の分岐部２０より排ガス下流
側にはこの排気管１３を開閉する第１入口側ダンパ２１
が設けられ、ケース１８より排ガス上流側のバイパス管
１７にはバイパス管１７を開閉する第２入口側ダンパ２
２が設けられ、ケース１８より排ガス下流側のバイパス
管１７にはバイパス管１７を開閉する出口側ダンパ２３
が設けられる。ケース１８と出口側ダンパ２３との間の
バイパス管１７にはケース１８内に圧縮エアを噴射可能
な逆洗手段２４が接続される。逆洗手段２４はエアタン
ク２６と、一端がエアタンク２６に接続され他端がケー
ス１８及び出口側ダンパ２３間のバイパス管１７に接続
された逆洗パイプ２７と、逆洗パイプ２７の途中に設け
られた開閉弁２８と、逆洗パイプ２７の他端及び開閉弁
２８間の逆洗パイプ２７に設けられたヒータ２９とを有
する。開閉弁２８は逆洗パイプ２７を開閉する電磁弁で
ある。

【００１３】またコンバータ１４より排ガス上流側の排
気管１３のうちバイパス管１７の分岐部２０より排ガス
上流側には排ガス温度を検出する熱電対等により構成さ
れた温度センサ３１が挿着される。温度センサ３１の検
出出力はコントローラ３２の制御入力に接続され、コン
トローラ３２の制御出力には第１入口側ダンパ２１、第
２入口側ダンパ２２、出口側ダンパ２３、開閉弁２８及
びヒータ２９が接続される。またコントローラ３２のメ
モリ３３には第１の所定温度及び第２の所定温度が記憶
される。第１の所定温度及び第２の所定温度はこの例で
はそれぞれ２００℃及び３００℃である。

【００１４】このように構成されたアルコールディーゼ
ルエンジンの排ガス浄化装置の動作を説明する。エンジ
ン１１を始動すると、先ずコントローラ３２は第１入口
側ダンパ２１を作動させて排気管１３を閉止し、第２入
口側ダンパ２２及び出口側ダンパ２３を作動させてバイ
パス管１７を開放する。エンジン１１の排ガスは図１の
実線矢印で示すようにバイパス管１７を通って吸着剤ケ
ース１８に入り、このケース１８内の吸着剤１９が排ガ
ス中の未燃メタノール及びホルムアルデヒドを吸着し捕
集する。

【００１５】次にエンジン１１が暖まって排ガス温度が
２００℃に達したことを温度センサ３１が検出すると、
コントローラ３２はこの温度センサ３１の検出出力に基
づいて第１入口側ダンパ２１を作動させて排気管１３を
開放し、第２入口側ダンパ２２及び出口側ダンパ２３を
作動させてバイパス管１７を閉止する。高温の排ガスは
破線矢印で示すように排気管１３を通って触媒コンバー
タ１４に入り、上記排ガスにより高温になって活性化さ
れた酸化触媒１６により排ガス中の一酸化炭素や炭化水
素等とともに、未燃メタノール及びホルムアルデヒドが
酸化され，無害の二酸化炭素及び水になって大気に排出
される。

【００１６】更に排ガス温度が３００℃に達したことを
温度センサ３１が検出すると、コントローラ３２はこの
温度センサ３１の検出出力に基づいて第２入口側ダンパ
２２を作動させてケース１８より排ガス上流側のバイパ
ス管１７を開放し、開閉弁２８を作動させて逆洗パイプ
２７を開放する。またコントローラ３２は排ガス温度が
３００℃に達する直前にヒータ２９を作動させており、
エアタンク２６内の圧縮エアは上記ヒータ２９により２
００℃〜３００℃に加熱されてケース１８内に噴射され
る。吸着剤１９に捕集された未燃メタノール及びホルム
アルデヒドは上記加熱された圧縮エアにより吸着剤１９
から離脱して二点鎖線矢印で示すようにコンバータ１４
に導かれ、酸化触媒１６により酸化され、無害の二酸化
炭素及び水になって大気に排出される。

【００１７】本実施例の排ガス処理装置によるエンジン
始動時の排気管１３から排出される排ガスに含まれるホ
ルムアルデヒド及び未燃メタノールの各濃度を測定し
た。また比較のため吸着材１９及び逆洗手段２４を用い
ずに酸化触媒１６のみを用いた排ガス処理装置によるエ
ンジン始動時の排気管から排出される排ガスに含まれる
ホルムアルデヒド及び未燃メタノールの各濃度を測定し
た。図２に実施例（実線）及び比較例（破線）の各ホル
ムアルデヒド濃度を、また図３には実施例（実線）及び
比較例（破線）の各未燃メタノール濃度をそれぞれ示
す。図２及び図３より明らかなように、比較例と比べて
実施例のホルムアルデヒド濃度及び未燃メタノール濃度
は大幅に低減されることが判った。

【００１８】なお、上記実施例では吸着剤としてペレッ
ト状のゼオライトを用いたが、ハニカム状のゼオライト
でもよい。また未燃メタノール及びホルムアルデヒドを
吸着できれば、吸着剤はゼオライトに限らず金属の酸化
物、硫化物、硫酸塩、リン酸塩、塩化物等の固体酸を有
するものや、活性炭等でもよい。また、上記実施例では
入口側ダンパとして触媒コンバータの排ガス上流側の排
気管に設けられた第１入口側ダンパと、吸着剤ケースの
排ガス上流側のバイパス管に設けられた第２入口側ダン
パの２つのダンパを用いたが、排気管とバイパス管の分
岐部に排気管又はバイパス管のいずれか一方を閉止し又
は双方を開放する単一の入口側ダンパを設けてもよい。
この入口側ダンパは排気管を閉止する位置と、バイパス
管を閉止する位置と、排気管及びバイパス管の双方を開
放する位置との間で回動可能に構成される。また、上記
実施例ではメタノールを燃料とするディーゼルエンジン
を挙げたが、エタノールを燃料とするディーゼルエンジ
ンでもよい。この場合、本発明の排ガス浄化装置の吸着
剤により未燃エタノール及びアセトアルデヒドが捕集さ
れる。更に、上記実施例で挙げた排ガス温度等の数値は
一例であって、これらに限定されるものではない。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、エ
ンジン始動時の排ガス温度が低いときには排ガス中の未
燃アルコールやアルデヒドを吸着剤で吸着しておき、排
ガス温度が酸化触媒が活性化する所定温度まで上昇した
ときには逆洗手段により吸着し未燃アルコールやアルデ
ヒドを酸化触媒に導入するようにしたので、従来の排ガ
ス処理装置と比べて、エンジン始動時の未燃アルコール
やアルデヒドの大気への排出を確実に低減できる。ま
た、吸着剤ケース内に噴射される圧縮エアをヒータで加
熱して吸着剤を逆洗すれば、酸化触媒に導入される排ガ
ス温度が低下せず、より一層酸化触媒による酸化作用が
促進される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明一実施例アルコールディーゼルエンジン
の排ガス浄化装置の構成図。

【図２】実施例及び比較例のエンジン始動後の排気管か
ら大気に排出されるアルデヒド濃度の変化を示す線図。

【図３】実施例及び比較例のエンジン始動後の排気管か
ら大気に排出される未燃メタノール濃度の変化を示す線
図。

【符号の説明】

１１ エンジン １３ 排気管 １４ 触媒コンバータ １６ 酸化触媒 １７ バイパス管 １８ 吸着剤ケース １９ 吸着剤 ２１ 第１入口側ダンパ（入口側ダンパ） ２２ 第２入口側ダンパ（入口側ダンパ） ２３ 出口側ダンパ ２４ 逆洗手段 ２９ ヒータ ３１ 温度センサ ３２ コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｎ 3/08 ＺＡＢ Ａ 3/24 Ｎ ＺＡＢ Ｅ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３０１ Ｍ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルコールを燃料とするエンジン(11)の
   排気管(13)の途中に設けられ酸化触媒(16)が収容された
   触媒コンバータ(14)と、 前記排気管(13)に前記コンバータ(14)を迂回して接続さ
   れたバイパス管(17)と、 前記バイパス管(17)の途中に設けられ吸着剤(19)が収容
   された吸着剤ケース(18)と、 前記コンバータ(14)及び前記ケース(18)より排ガス上流
   側の排気管(13)又はバイパス管(17)のいずれか一方又は
   双方に設けられ前記排気管(13)又は前記バイパス管(17)
   のいずれか一方を閉止し又は双方を開放する入口側ダン
   パ(21,22)と、 前記ケース(18)より排ガス下流側のバイパス管(17)に設
   けられ前記バイパス管(17)を開閉する出口側ダンパ(23)
   と、 前記ケース(18)と前記出口側ダンパ(23)との間のバイパ
   ス管(17)に接続され前記ケース(18)内に圧縮エアを噴射
   可能な逆洗手段(24)と、 前記コンバータ(14)より排ガス上流側の排気管(13)内の
   排ガス温度を検出する温度センサ(31)と、 前記温度センサ(31)の検出出力に基づいて前記入口側ダ
   ンパ(21,22)、前記出口側ダンパ(23)及び前記逆洗手段
   (24)を制御するコントローラ(32)とを備えたアルコール
   ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置。
2. 【請求項２】 逆洗手段(24)が圧縮エアを加熱するヒー
   タ(29)を備えた請求項１記載のアルコールディーゼルエ
   ンジンの排ガス浄化装置。