JPH11200849A - エンジンの排気ガス浄化装置 - Google Patents
エンジンの排気ガス浄化装置Info
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- JPH11200849A JPH11200849A JP10035350A JP3535098A JPH11200849A JP H11200849 A JPH11200849 A JP H11200849A JP 10035350 A JP10035350 A JP 10035350A JP 3535098 A JP3535098 A JP 3535098A JP H11200849 A JPH11200849 A JP H11200849A
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- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の貴金属触媒やゼオライト触媒では、優
れた浄化効率を得ることができなかったディーゼルエン
ジン等の酸素濃度が高い排気ガス中のＮＯｘを効果的に
浄化することができる触媒コンバータを有する排気ガス
浄化装置を提供する。 【解決手段】 ＮＯｘ触媒として銀アルミネート等の銀
複合酸化物を使用し、触媒直上流に温度センサーを設け
て同センサーにより検知される排気ガス温度が設定温
度、例えば４００℃以上のときに、排気ガス中に空気を
注入して酸素濃度を増大させると共に、排気ガス温度を
上記設定温度を下限として下降させる。触媒直上流の排
気ガス温度が設定温度以下では、空気の注入を停止す
る。上記設定温度は上記銀複合酸化物触媒の活性が最も
高い温度付近に設定される。
れた浄化効率を得ることができなかったディーゼルエン
ジン等の酸素濃度が高い排気ガス中のＮＯｘを効果的に
浄化することができる触媒コンバータを有する排気ガス
浄化装置を提供する。 【解決手段】 ＮＯｘ触媒として銀アルミネート等の銀
複合酸化物を使用し、触媒直上流に温度センサーを設け
て同センサーにより検知される排気ガス温度が設定温
度、例えば４００℃以上のときに、排気ガス中に空気を
注入して酸素濃度を増大させると共に、排気ガス温度を
上記設定温度を下限として下降させる。触媒直上流の排
気ガス温度が設定温度以下では、空気の注入を停止す
る。上記設定温度は上記銀複合酸化物触媒の活性が最も
高い温度付近に設定される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン、特に車
両用ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるＮＯｘ
を効果的に浄化することができる排気ガス浄化装置に関
するものである。
両用ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるＮＯｘ
を効果的に浄化することができる排気ガス浄化装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ゼオライト等の分子篩構造を有す
る物質におけるＮａ＋やＫ＋等の陽イオンを、銅、コバ
ルト等の遷移金属でイオン交換した触媒（以下場合によ
り分子篩構造触媒という）は、ＨＣ等の還元剤を用いる
ことにより、酸素過剰の状態でエンジンの排気ガス中の
ＮＯｘを浄化し得ることが知られており、この特性を利
用して、リーンバーンのガソリンエンジンやディーゼル
エンジンの排気ガス中のＮＯｘ浄化用触媒への適用が検
討されている。
る物質におけるＮａ＋やＫ＋等の陽イオンを、銅、コバ
ルト等の遷移金属でイオン交換した触媒（以下場合によ
り分子篩構造触媒という）は、ＨＣ等の還元剤を用いる
ことにより、酸素過剰の状態でエンジンの排気ガス中の
ＮＯｘを浄化し得ることが知られており、この特性を利
用して、リーンバーンのガソリンエンジンやディーゼル
エンジンの排気ガス中のＮＯｘ浄化用触媒への適用が検
討されている。
【０００３】しかしながら、上記分子篩構造触媒は、ガ
ソリンエンジンにおける理論空燃比付近及びリッチ雰囲
気での運転状態、即ち排気ガス中に酸素が殆んど存在し
ない状態では、ＮＯｘの浄化性能が極めて低いという問
題があった。そこで、排気ガスに空気を注入し酸素濃度
を１〜３％に調整して上記分子篩構造触媒に接触させる
ことにより、排気ガス中のＮＯｘ浄化性能を向上する改
良方法が、主としてリーンバーンガソリンエンジンの排
気ガス浄化を目的として、既に提案されている。この改
良方法では、排気ガス中の酸素濃度が２％前後のときに
最大のＮＯｘ浄化効率が得られるが、酸素濃度がそれ以
上になるとＮＯｘ浄化効率が徐々に低下する不具合があ
る。
ソリンエンジンにおける理論空燃比付近及びリッチ雰囲
気での運転状態、即ち排気ガス中に酸素が殆んど存在し
ない状態では、ＮＯｘの浄化性能が極めて低いという問
題があった。そこで、排気ガスに空気を注入し酸素濃度
を１〜３％に調整して上記分子篩構造触媒に接触させる
ことにより、排気ガス中のＮＯｘ浄化性能を向上する改
良方法が、主としてリーンバーンガソリンエンジンの排
気ガス浄化を目的として、既に提案されている。この改
良方法では、排気ガス中の酸素濃度が２％前後のときに
最大のＮＯｘ浄化効率が得られるが、酸素濃度がそれ以
上になるとＮＯｘ浄化効率が徐々に低下する不具合があ
る。
【０００４】一方、トラック等車両用の４サイクルディ
ーゼルエンジンの場合、アイドル運転状態で排気ガス中
の酸素濃度が略１８〜２０％であり、全力運転状態でも
排気ガス中の酸素濃度は略５％であるので、上記改良方
法をディーゼルエンジンに適用した場合、酸素濃度の過
大のために、十分なＮＯｘ浄化効率を得ることができな
い欠点がある。なお、上記分子篩構造触媒以外に、車両
用エンジンの排気ガス浄化触媒として広く使用されてい
る貴金属を主たる触媒成分とする三元触媒は、良く知ら
れているように、排気ガス中に酸素が存在すると、浄化
性能が殆んど失なわれるか、又は著しく低減するので、
ディーゼルエンジンの排気ガス中のＮＯｘ浄化用触媒に
は不適当である。
ーゼルエンジンの場合、アイドル運転状態で排気ガス中
の酸素濃度が略１８〜２０％であり、全力運転状態でも
排気ガス中の酸素濃度は略５％であるので、上記改良方
法をディーゼルエンジンに適用した場合、酸素濃度の過
大のために、十分なＮＯｘ浄化効率を得ることができな
い欠点がある。なお、上記分子篩構造触媒以外に、車両
用エンジンの排気ガス浄化触媒として広く使用されてい
る貴金属を主たる触媒成分とする三元触媒は、良く知ら
れているように、排気ガス中に酸素が存在すると、浄化
性能が殆んど失なわれるか、又は著しく低減するので、
ディーゼルエンジンの排気ガス中のＮＯｘ浄化用触媒に
は不適当である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑み創案されたもので、車両用ディーゼルエンジンの排
気ガス等過剰な酸素の存在下で優れたＮＯｘ浄化性能を
発揮することができるエンジンの排気ガス浄化装置を提
供することを、主たる目的とするものである。本発明の
他の目的は、エンジンの排気ガス中の酸素濃度に応じ
て、触媒に接触する直前の排気ガスに混合される空気量
を制御することによって、優れたＮＯｘ浄化性能を確保
することができるエンジンの排気ガス浄化装置を提供す
ることである。
鑑み創案されたもので、車両用ディーゼルエンジンの排
気ガス等過剰な酸素の存在下で優れたＮＯｘ浄化性能を
発揮することができるエンジンの排気ガス浄化装置を提
供することを、主たる目的とするものである。本発明の
他の目的は、エンジンの排気ガス中の酸素濃度に応じ
て、触媒に接触する直前の排気ガスに混合される空気量
を制御することによって、優れたＮＯｘ浄化性能を確保
することができるエンジンの排気ガス浄化装置を提供す
ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、エンジンの排気通路に介装され銀複合酸
化物触媒を収蔵したＮＯｘ触媒コンバータと、上記ＮＯ
ｘ触媒コンバータの上流における排気通路に連通し弁装
置を介して可変量の空気を排気ガス内に注入することが
できる空気供給通路と、上記排気通路又はＮＯｘ触媒コ
ンバータに設けられ上記銀複合酸化物触媒に接触する直
前の排気ガスの温度を検知する温度センサーとを備え、
上記弁装置は、上記温度センサーにより検知された排気
ガス温度が設定値以上のときに、上記空気供給通路から
排気通路内に空気を注入するように作動することを特徴
とするエンジンの排気ガス浄化装置を提案するものであ
る。
め、本発明は、エンジンの排気通路に介装され銀複合酸
化物触媒を収蔵したＮＯｘ触媒コンバータと、上記ＮＯ
ｘ触媒コンバータの上流における排気通路に連通し弁装
置を介して可変量の空気を排気ガス内に注入することが
できる空気供給通路と、上記排気通路又はＮＯｘ触媒コ
ンバータに設けられ上記銀複合酸化物触媒に接触する直
前の排気ガスの温度を検知する温度センサーとを備え、
上記弁装置は、上記温度センサーにより検知された排気
ガス温度が設定値以上のときに、上記空気供給通路から
排気通路内に空気を注入するように作動することを特徴
とするエンジンの排気ガス浄化装置を提案するものであ
る。
【０００７】本発明によれば、従来の分子篩構造の触媒
及び貴金属触媒では、効果的なＮＯｘ浄化が行なわれな
い排気ガス中の酸素濃度が高い領域でも優れたＮＯｘ浄
化性能を発揮し得る触媒として、例えば、銀アルミネー
ト（ＡｇＡｌＯ２）等の銀複合酸化物を使用すること、
及び排気ガス温度が設定値以上のときに、排気ガス中に
空気を注入し混合させることにより上記触媒に接触する
直前の排気ガスの酸素濃度を増大させると共に、排気ガ
ス温度を触媒の活性が高い温度に向い低下させることと
によって、エンジン、特にディーゼルエンジンの排気ガ
スに含まれるＮＯｘを効果的に低減することができる。
及び貴金属触媒では、効果的なＮＯｘ浄化が行なわれな
い排気ガス中の酸素濃度が高い領域でも優れたＮＯｘ浄
化性能を発揮し得る触媒として、例えば、銀アルミネー
ト（ＡｇＡｌＯ２）等の銀複合酸化物を使用すること、
及び排気ガス温度が設定値以上のときに、排気ガス中に
空気を注入し混合させることにより上記触媒に接触する
直前の排気ガスの酸素濃度を増大させると共に、排気ガ
ス温度を触媒の活性が高い温度に向い低下させることと
によって、エンジン、特にディーゼルエンジンの排気ガ
スに含まれるＮＯｘを効果的に低減することができる。
【０００８】本発明において、上記排気通路又はＮＯｘ
触媒コンバータの銀複合酸化物触媒の直上流部分に、排
気ガスの温度を検知する温度センサーと同排気ガス中の
酸素濃度を検知する酸素濃度センサーとが設けられ、上
記弁装置は、上記温度センサーにより検知された排気ガ
ス温度が設定値以上のときに、上記酸素濃度センサーに
より検知された酸素濃度に応じた流量の空気を、上記空
気供給通路から排気通路内に供給するように構成される
ことが好ましい。さらに、本発明において、上記銀複合
酸化物触媒に接触する直前の排気ガス温度を検知する第
１の温度センサーが設けられると共に、上記空気供給通
路と排気通路との接続部より上流側の排気通路に第２の
温度センサーとが設けられ、上記第１及び第２温度セン
サーにより検知された排気ガス温度の差に基づき上記弁
装置の開度が制御されるように構成されることが望まし
い。
触媒コンバータの銀複合酸化物触媒の直上流部分に、排
気ガスの温度を検知する温度センサーと同排気ガス中の
酸素濃度を検知する酸素濃度センサーとが設けられ、上
記弁装置は、上記温度センサーにより検知された排気ガ
ス温度が設定値以上のときに、上記酸素濃度センサーに
より検知された酸素濃度に応じた流量の空気を、上記空
気供給通路から排気通路内に供給するように構成される
ことが好ましい。さらに、本発明において、上記銀複合
酸化物触媒に接触する直前の排気ガス温度を検知する第
１の温度センサーが設けられると共に、上記空気供給通
路と排気通路との接続部より上流側の排気通路に第２の
温度センサーとが設けられ、上記第１及び第２温度セン
サーにより検知された排気ガス温度の差に基づき上記弁
装置の開度が制御されるように構成されることが望まし
い。
【０００９】以下本発明の好ましい実施形態を、図１な
いし図４を参照して説明する。先ず、図１の概略構成図
において、符号１０は概念的に車両用のディーゼルエン
ジンを示し、１２は同エンジン１０の排気マーホールド
１４を含む排気通路を示す。同排気通路１２内に排気ガ
ス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒コンバータ１６が介
装され、同触媒コンバータ１６から排出された排気ガス
は、図示を省略されているマフラーを経てテールパイプ
から外気に放散される。
いし図４を参照して説明する。先ず、図１の概略構成図
において、符号１０は概念的に車両用のディーゼルエン
ジンを示し、１２は同エンジン１０の排気マーホールド
１４を含む排気通路を示す。同排気通路１２内に排気ガ
ス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒コンバータ１６が介
装され、同触媒コンバータ１６から排出された排気ガス
は、図示を省略されているマフラーを経てテールパイプ
から外気に放散される。
【００１０】上記ＮＯｘ触媒コンバータ１６には、銀複
合酸化物、好ましくは銀アルミネート（ＡｇＡｌＯ２）
を触媒成分として、コージェライト等のハニカム構造担
体又はペレット状担体に担持させた触媒、又は上記銀ア
ルミネート自体をハニカム状又はペレット状に成形した
触媒１８が収容されている。
合酸化物、好ましくは銀アルミネート（ＡｇＡｌＯ２）
を触媒成分として、コージェライト等のハニカム構造担
体又はペレット状担体に担持させた触媒、又は上記銀ア
ルミネート自体をハニカム状又はペレット状に成形した
触媒１８が収容されている。
【００１１】また、ＮＯｘ触媒コンバータ１６より上流
側、好ましくは直上流の排気通路１２に、一端を空気タ
ンク等の空気供給源２０に接続された空気供給通路２２
の他端が接続され、同空気供給通路２２内には、弁アク
チュエータ２４によって開閉される弁装置２６が介装さ
れている。さらに、空気供給通路２２の接続部分より下
流側の排気通路１２に、排気ガス中の酸素濃度λ０を検
知する酸素濃度センサー２８及び排気ガスの温度Ｔａを
検知する第１の温度センサー３０が設けられ、また上記
空気供給通路２２の接続部分より上流側の排気通路１２
に空気注入前の排気ガス温度Ｔｂを検知する第２の温度
センサー３２が設けられている。
側、好ましくは直上流の排気通路１２に、一端を空気タ
ンク等の空気供給源２０に接続された空気供給通路２２
の他端が接続され、同空気供給通路２２内には、弁アク
チュエータ２４によって開閉される弁装置２６が介装さ
れている。さらに、空気供給通路２２の接続部分より下
流側の排気通路１２に、排気ガス中の酸素濃度λ０を検
知する酸素濃度センサー２８及び排気ガスの温度Ｔａを
検知する第１の温度センサー３０が設けられ、また上記
空気供給通路２２の接続部分より上流側の排気通路１２
に空気注入前の排気ガス温度Ｔｂを検知する第２の温度
センサー３２が設けられている。
【００１２】上記第１及び第２温度センサー３０及び３
２の出力信号Ｔａ及びＴｂ、並びに酸素濃度センサー２
８の出力信号λ０は夫々コントロールユニット３４に供
給され、これらの出力信号を受容したコントロールユニ
ット３４は、内蔵された制御マップに基づき上記弁アク
チュエータ２４に駆動出力を供給する。
２の出力信号Ｔａ及びＴｂ、並びに酸素濃度センサー２
８の出力信号λ０は夫々コントロールユニット３４に供
給され、これらの出力信号を受容したコントロールユニ
ット３４は、内蔵された制御マップに基づき上記弁アク
チュエータ２４に駆動出力を供給する。
【００１３】次に、図３は、縦軸にＮＯｘ浄化率％をと
り、横軸に試験ガス温度をとって上記銀アルミネート触
媒のＮＯｘ浄化性能を排気ガス中の酸素濃度λ０を種々
変化させて調べたものである。なお、試験ガスは、Ｎ
Ｏ；５００ｐｐｍ、ＨＣ；３０００ｐｐｍ、ＣＯ；３０
０ｐｐｍ、ＣＯ２；６％、Ｈ２Ｏ；６％、Ｏ２；３〜２
０％、残部Ｎ２からなり、試験ガスの流量ＳＶ＝４００
００ｈ−１で、略実際の車両用ディーゼルエンジンの排
気ガス成分及び流量に相応するものである。
り、横軸に試験ガス温度をとって上記銀アルミネート触
媒のＮＯｘ浄化性能を排気ガス中の酸素濃度λ０を種々
変化させて調べたものである。なお、試験ガスは、Ｎ
Ｏ；５００ｐｐｍ、ＨＣ；３０００ｐｐｍ、ＣＯ；３０
０ｐｐｍ、ＣＯ２；６％、Ｈ２Ｏ；６％、Ｏ２；３〜２
０％、残部Ｎ２からなり、試験ガスの流量ＳＶ＝４００
００ｈ−１で、略実際の車両用ディーゼルエンジンの排
気ガス成分及び流量に相応するものである。
【００１４】上記試験結果から明らかなように、試験ガ
ス中の酸素濃度が１０〜２０％で、かつ試験ガス温度が
３５０〜４００℃の領域で高い浄化率が得られ、３５０
℃未満及び４００℃を超える温度領域では、次第に浄化
率が低下することが認められた。また、酸素濃度３％以
下では、３５０℃前後で３０％弱の最大浄化効率しか得
られず、それより低温又は高温の領域では一層低い浄化
効率となるので、実用に適せず、さらに、３％を超え１
０％未満の酸素濃度では、上記の中間の浄化効率が得ら
れることが確認された。
ス中の酸素濃度が１０〜２０％で、かつ試験ガス温度が
３５０〜４００℃の領域で高い浄化率が得られ、３５０
℃未満及び４００℃を超える温度領域では、次第に浄化
率が低下することが認められた。また、酸素濃度３％以
下では、３５０℃前後で３０％弱の最大浄化効率しか得
られず、それより低温又は高温の領域では一層低い浄化
効率となるので、実用に適せず、さらに、３％を超え１
０％未満の酸素濃度では、上記の中間の浄化効率が得ら
れることが確認された。
【００１５】上記図３の試験結果を整理したものが図２
に示されている。同図は縦軸にＮＯｘ浄化率をとり横軸
に排気ガス又は試験ガスの酸素濃度をとり、曲線Ｅは夫
々の酸素濃度で得られる最大浄化率（なお、図３に示さ
れているように、最大浄化率が得られる試験ガス温度は
酸素濃度によって種々異なる）を示す。また、図中に記
入されているように、車両用ディーゼルエンジンの排気
ガス酸素濃度域はその運転状態に応じて異なり、アイド
ル運転時で１８〜２０％程度（排気ガス温度Ｔｂは２０
０℃前後）全力運転時で略５％（排気ガス温度Ｔｂは６
００℃前後）、部分負荷時はその中間の酸素濃度とな
る。
に示されている。同図は縦軸にＮＯｘ浄化率をとり横軸
に排気ガス又は試験ガスの酸素濃度をとり、曲線Ｅは夫
々の酸素濃度で得られる最大浄化率（なお、図３に示さ
れているように、最大浄化率が得られる試験ガス温度は
酸素濃度によって種々異なる）を示す。また、図中に記
入されているように、車両用ディーゼルエンジンの排気
ガス酸素濃度域はその運転状態に応じて異なり、アイド
ル運転時で１８〜２０％程度（排気ガス温度Ｔｂは２０
０℃前後）全力運転時で略５％（排気ガス温度Ｔｂは６
００℃前後）、部分負荷時はその中間の酸素濃度とな
る。
【００１６】再び図１に示した概略構成図において、デ
ィーゼルエンジン１０の運転中、或る温度の排気ガスが
排気通路１２を流れているときに、コントロールユニッ
ト３４の駆動出力により弁アクチュエータ２４が作動さ
れて弁装置２６が開かれると、空気供給源２０から空気
供給通路２２を通り排気通路１２内に空気が注入され、
排気ガスに混合される。空気の注入により排気ガス温度
が低下して、銀アルミネート触媒１８に接触する直前の
排気ガス温度Ｔａと、空気供給通路２２の接続部上流の
排気ガス温度Ｔｂとの間に差異が生じ、これらの排気ガ
ス温度は、夫々第１及び第２の温度センサー３０及び３
２からコントロールユニット３４に供給される。これと
同時に、空気の注入によって排気ガス中の酸素濃度が上
昇する。
ィーゼルエンジン１０の運転中、或る温度の排気ガスが
排気通路１２を流れているときに、コントロールユニッ
ト３４の駆動出力により弁アクチュエータ２４が作動さ
れて弁装置２６が開かれると、空気供給源２０から空気
供給通路２２を通り排気通路１２内に空気が注入され、
排気ガスに混合される。空気の注入により排気ガス温度
が低下して、銀アルミネート触媒１８に接触する直前の
排気ガス温度Ｔａと、空気供給通路２２の接続部上流の
排気ガス温度Ｔｂとの間に差異が生じ、これらの排気ガ
ス温度は、夫々第１及び第２の温度センサー３０及び３
２からコントロールユニット３４に供給される。これと
同時に、空気の注入によって排気ガス中の酸素濃度が上
昇する。
【００１７】図３から明らかなように、銀アルミネート
触媒１８に接触する排気ガス濃度は１０〜２０％である
ことが好ましく、かつこの時の排気ガス温度Ｔａが４０
０℃付近のときに、著しく優れたＮＯｘ浄化率５０〜６
０％弱が達成され、排気ガス温度Ｔａが４００℃を超え
ると、徐々に低下するので、設定温度Ｔ０を４００℃と
し、この設定温度以上の温度領域で、上記弁装置２６を
開き空気の注入を行なうことが有利である。排気ガス温
度Ｔａが４００℃を超えている場合、空気を添加する
と、排気ガス中の酸素濃度が増大すると共に、排気ガス
温度Ｔｂは最大の浄化率が得られる４００℃に向い下降
する。
触媒１８に接触する排気ガス濃度は１０〜２０％である
ことが好ましく、かつこの時の排気ガス温度Ｔａが４０
０℃付近のときに、著しく優れたＮＯｘ浄化率５０〜６
０％弱が達成され、排気ガス温度Ｔａが４００℃を超え
ると、徐々に低下するので、設定温度Ｔ０を４００℃と
し、この設定温度以上の温度領域で、上記弁装置２６を
開き空気の注入を行なうことが有利である。排気ガス温
度Ｔａが４００℃を超えている場合、空気を添加する
と、排気ガス中の酸素濃度が増大すると共に、排気ガス
温度Ｔｂは最大の浄化率が得られる４００℃に向い下降
する。
【００１８】ディーゼルエンジン１０が全力又はそれに
近い高負荷で運転していて、排気ガス中の酸素濃度が１
０％未満、例えば５％となり、空気注入前の排気ガス温
度Ｔｂが上記設定温度Ｔ０（＝４００℃）より高い、例
えば５４０℃の場合、もし空気注入が行なわれないと、
ＮＯｘ浄化率は３０％程度の低いものに過ぎないが、弁
装置２６を開いて排気ガス中に空気を注入し、その温度
を設定温度Ｔ０まで低下させ、空気注入の結果酸素濃度
が１５％に上昇した場合、ＮＯｘ浄化率は約５５％まで
向上する。即ち、ディーゼルエンジンの場合、排気ガス
中の酸素濃度が低い高負荷運転時には、一般に排気ガス
温度が高く、ＮＯｘ量も増加するのであるが、空気の注
入により排気ガス温度を下げると共に酸素濃度を増大さ
せることによって、図３に白抜きの矢印で示したよう
に、銀アルミネート触媒１８の活性が高い作動領域へ収
斂させ、優れたＮＯｘ浄化率を得ることが可能となる。
近い高負荷で運転していて、排気ガス中の酸素濃度が１
０％未満、例えば５％となり、空気注入前の排気ガス温
度Ｔｂが上記設定温度Ｔ０（＝４００℃）より高い、例
えば５４０℃の場合、もし空気注入が行なわれないと、
ＮＯｘ浄化率は３０％程度の低いものに過ぎないが、弁
装置２６を開いて排気ガス中に空気を注入し、その温度
を設定温度Ｔ０まで低下させ、空気注入の結果酸素濃度
が１５％に上昇した場合、ＮＯｘ浄化率は約５５％まで
向上する。即ち、ディーゼルエンジンの場合、排気ガス
中の酸素濃度が低い高負荷運転時には、一般に排気ガス
温度が高く、ＮＯｘ量も増加するのであるが、空気の注
入により排気ガス温度を下げると共に酸素濃度を増大さ
せることによって、図３に白抜きの矢印で示したよう
に、銀アルミネート触媒１８の活性が高い作動領域へ収
斂させ、優れたＮＯｘ浄化率を得ることが可能となる。
【００１９】一方、図３に見られるように、試験ガスの
温度が上記設定温度Ｔ０（＝４００℃）付近より低温の
領域では、実質的にすべての酸素濃度において、温度の
低下と共にＮＯｘ浄化率が低減するので、空気を注入す
ることにより排気ガス温度をさらに低下させることは好
ましくなく、従って空気供給通路２２の上流側に配置さ
れた第２温度センサー３２により検知される排気ガス温
度Ｔｂが４００℃未満の場合、空気の注入は行なわない
方が有利である。
温度が上記設定温度Ｔ０（＝４００℃）付近より低温の
領域では、実質的にすべての酸素濃度において、温度の
低下と共にＮＯｘ浄化率が低減するので、空気を注入す
ることにより排気ガス温度をさらに低下させることは好
ましくなく、従って空気供給通路２２の上流側に配置さ
れた第２温度センサー３２により検知される排気ガス温
度Ｔｂが４００℃未満の場合、空気の注入は行なわない
方が有利である。
【００２０】上記試験結果に基づいて、前記コントロー
ルユニット３４の好ましい作動態様の一例が、図４のフ
ローチャートに示されている。先ず、車両用ディーゼル
エンジン１０の始動と共にプログラムがスタートし、ス
テップＳ１でＮＯｘ触媒コンバータ１６の入口、即ち銀
アルミネート触媒１８の直上流における第１温度センサ
ー３０の出力信号Ｔａ及び酸素濃度センサー２８の出力
信号λ０と、空気供給通路２２の接続部上流側に配設さ
れた第２温度センサー３２の出力信号Ｔｂとが読込まれ
る。一方、空気供給通路２２に介装された弁装置２６は
弁アクチュエータ２４が付勢されない限り閉止している
常閉の弁であって、エンジン１０の始動時は閉止してお
り、空気供給通路２２から排気通路１２に空気が供給さ
れないので、第１及び第２温度センサー３０及び３２の
出力信号Ｔａ及びＴｂは実質的に等しい。
ルユニット３４の好ましい作動態様の一例が、図４のフ
ローチャートに示されている。先ず、車両用ディーゼル
エンジン１０の始動と共にプログラムがスタートし、ス
テップＳ１でＮＯｘ触媒コンバータ１６の入口、即ち銀
アルミネート触媒１８の直上流における第１温度センサ
ー３０の出力信号Ｔａ及び酸素濃度センサー２８の出力
信号λ０と、空気供給通路２２の接続部上流側に配設さ
れた第２温度センサー３２の出力信号Ｔｂとが読込まれ
る。一方、空気供給通路２２に介装された弁装置２６は
弁アクチュエータ２４が付勢されない限り閉止している
常閉の弁であって、エンジン１０の始動時は閉止してお
り、空気供給通路２２から排気通路１２に空気が供給さ
れないので、第１及び第２温度センサー３０及び３２の
出力信号Ｔａ及びＴｂは実質的に等しい。
【００２１】プログラムはステップＳ１からＳ２に進
み、上記第２温度センサー３２の出力信号Ｔｂが設定温
度Ｔ０＝４００℃以上であるかどうかが調べられる。エ
ンジン１０が始動したのち車両が走行して、エンジン１
０の排気ガス温度Ｔｂが設定温度Ｔ０（＝４００℃）以
上になると、ステップＳ３に進み、排気ガス温度偏差Ｔ
ｂ−Ｔ０＝ΔＴと、酸素濃度センサー２８の出力信号λ
０、即ち銀アルミネート触媒１８の直上流における酸素
濃度とに応じた弁装置２６の開度が、コントロールユニ
ット３４内に収蔵されたマップにより設定される。
み、上記第２温度センサー３２の出力信号Ｔｂが設定温
度Ｔ０＝４００℃以上であるかどうかが調べられる。エ
ンジン１０が始動したのち車両が走行して、エンジン１
０の排気ガス温度Ｔｂが設定温度Ｔ０（＝４００℃）以
上になると、ステップＳ３に進み、排気ガス温度偏差Ｔ
ｂ−Ｔ０＝ΔＴと、酸素濃度センサー２８の出力信号λ
０、即ち銀アルミネート触媒１８の直上流における酸素
濃度とに応じた弁装置２６の開度が、コントロールユニ
ット３４内に収蔵されたマップにより設定される。
【００２２】上記ステップＳ２において、排気温度Ｔｂ
が設定温度Ｔ０（＝４００℃）未満の場合、ステップは
Ｓ４に進み、弁装置２６は閉じたまま、即ち弁アクチュ
エータ２４は消勢された状態で、ステップＳ１にリター
ンする。
が設定温度Ｔ０（＝４００℃）未満の場合、ステップは
Ｓ４に進み、弁装置２６は閉じたまま、即ち弁アクチュ
エータ２４は消勢された状態で、ステップＳ１にリター
ンする。
【００２３】次に、プログラムはステップＳ５に進み、
上記排気ガス温度偏差ΔＴと酸素濃度λ０とに応じた設
定開度で弁装置２６が開かれる。弁装置２６が開かれる
ことによって、空気供給通路２２から空気が供給されて
排気ガスと混合し酸素濃度λ０が増大するので、ステッ
プＳ６において、増大した新たな酸素濃度λ０（酸素セ
ンサー２８により検知される）に対応する銀アルミネー
ト触媒直上流の排気ガス温度Ｔａの目標値Ｔａ０（即ち
新たな酸素濃度λ０において触媒の活性が略最大となる
温度）がコントロールユニット３４内に収蔵されたマッ
プにより設定される。
上記排気ガス温度偏差ΔＴと酸素濃度λ０とに応じた設
定開度で弁装置２６が開かれる。弁装置２６が開かれる
ことによって、空気供給通路２２から空気が供給されて
排気ガスと混合し酸素濃度λ０が増大するので、ステッ
プＳ６において、増大した新たな酸素濃度λ０（酸素セ
ンサー２８により検知される）に対応する銀アルミネー
ト触媒直上流の排気ガス温度Ｔａの目標値Ｔａ０（即ち
新たな酸素濃度λ０において触媒の活性が略最大となる
温度）がコントロールユニット３４内に収蔵されたマッ
プにより設定される。
【００２４】ステップは、さらにＳ７に進み、第１温度
センサー３０により検知された排気ガス温度Ｔａが上記
目標排気ガス温度Ｔａ０に等しいか又はそれより低くな
ったかが調べられる。もしＹＥＳならステップはＳ８に
進み、弁装置２６が閉止されて、排気通路１２内への空
気供給通路２２からの空気注入が停止されるので、排気
ガス温度Ｔａのそれ以上の温度低下が停止され、銀アル
ミネート触媒１８は、そのときの酸素濃度λ０に相応し
た適切な温度条件下で、ＮＯｘの効果的な浄化が行なわ
れ、プログラムはステップ１にリターンする。
センサー３０により検知された排気ガス温度Ｔａが上記
目標排気ガス温度Ｔａ０に等しいか又はそれより低くな
ったかが調べられる。もしＹＥＳならステップはＳ８に
進み、弁装置２６が閉止されて、排気通路１２内への空
気供給通路２２からの空気注入が停止されるので、排気
ガス温度Ｔａのそれ以上の温度低下が停止され、銀アル
ミネート触媒１８は、そのときの酸素濃度λ０に相応し
た適切な温度条件下で、ＮＯｘの効果的な浄化が行なわ
れ、プログラムはステップ１にリターンする。
【００２５】ステップＳ７で、もしＮＯと判断されれ
ば、プログラムは再びＳ５にリターンして、弁装置２６
は開状態を続け、引続き空気供給通路２２からの排気通
路１２内への空気供給が行なわれる。上記弁装置２６
は、弁アクチュエータ２４によって、弁の通路面積が変
化するように構成された可変流量の弁、又は弁アクチュ
エータ２４によって単位時間内の開弁時間を制御するこ
とによって空気供給量を制御するように構成されたＯＮ
−ＯＦＦ弁の何れでも良い。
ば、プログラムは再びＳ５にリターンして、弁装置２６
は開状態を続け、引続き空気供給通路２２からの排気通
路１２内への空気供給が行なわれる。上記弁装置２６
は、弁アクチュエータ２４によって、弁の通路面積が変
化するように構成された可変流量の弁、又は弁アクチュ
エータ２４によって単位時間内の開弁時間を制御するこ
とによって空気供給量を制御するように構成されたＯＮ
−ＯＦＦ弁の何れでも良い。
【００２６】なお、上記フローチャート（図４）におい
て、ステップＳ６ とステップＳ７との間に、弁装置２
６が開き空気が供給されたことにより温度が低下した排
気ガス温度Ｔａと、空気供給通路２２の上流側における
排気ガス温度Ｔｂとの差Δｔを加味して弁装置２６の開
度を補正する工程を追加して、応答性の向上を計ること
ができる。
て、ステップＳ６ とステップＳ７との間に、弁装置２
６が開き空気が供給されたことにより温度が低下した排
気ガス温度Ｔａと、空気供給通路２２の上流側における
排気ガス温度Ｔｂとの差Δｔを加味して弁装置２６の開
度を補正する工程を追加して、応答性の向上を計ること
ができる。
【００２７】また、図３の銀アルミネート触媒１８の特
性図について既に説明したように、車両用ディーゼルエ
ンジン１０は、アイドル運転から全力運転までの全運転
領域において、排気ガス中の酸素濃度は略５％（全力）
ないし１８〜２０％（アイドル運転）であり、この排気
ガスに空気を注入することにより酸素濃度を増大させる
ことによって、上記図３に白抜きの矢印で示したよう
に、３５０〜４００℃の温度領域で、ＮＯｘ浄化率が向
上する方向に収斂するので、図１の装置から酸素センサ
ー２８を省き、コントロールユニット３４は、空気供給
通路２２より上流側の排気ガス温度Ｔａが４００℃以上
のときに、銀アルミネート触媒１８の直上流の排気ガス
温度Ｔｂを好ましい温度領域、例えば３５０〜４００℃
に保持するように、弁装置２６を開閉制御するように構
成しても良い。この場合でも、酸素濃度が空気添加によ
り１０〜２０％まで増大すると、４Ｓ〜６０％弱の優れ
たＮＯｘ浄化率が得られる。
性図について既に説明したように、車両用ディーゼルエ
ンジン１０は、アイドル運転から全力運転までの全運転
領域において、排気ガス中の酸素濃度は略５％（全力）
ないし１８〜２０％（アイドル運転）であり、この排気
ガスに空気を注入することにより酸素濃度を増大させる
ことによって、上記図３に白抜きの矢印で示したよう
に、３５０〜４００℃の温度領域で、ＮＯｘ浄化率が向
上する方向に収斂するので、図１の装置から酸素センサ
ー２８を省き、コントロールユニット３４は、空気供給
通路２２より上流側の排気ガス温度Ｔａが４００℃以上
のときに、銀アルミネート触媒１８の直上流の排気ガス
温度Ｔｂを好ましい温度領域、例えば３５０〜４００℃
に保持するように、弁装置２６を開閉制御するように構
成しても良い。この場合でも、酸素濃度が空気添加によ
り１０〜２０％まで増大すると、４Ｓ〜６０％弱の優れ
たＮＯｘ浄化率が得られる。
【００２８】さらに、図１の構成において、排気ガスの
温度を検知する温度センサーを、第１温度センサー３０
のみにして、第２温度センサー３２を省略することがで
きる。この場合、第２温度センサー３２を省くことによ
って、空気供給通路２２の上流側排気ガス温度Ｔｂと、
空気を注入した後の触媒直上流の排気ガス温度Ｔａとの
差Δｔを、弁装置２６の開度制御に加味することができ
ないので、応答性は若干劣るが、本質的な作用、効果は
何等変らない。また、図１では、第１温度センサー３０
及び酸素濃度センサー２８がＮＯｘ触媒コンバータ１８
の直上流の排気通路１２に設けられているが、同触媒コ
ンバータ１８に配置し得ることは明らかである。
温度を検知する温度センサーを、第１温度センサー３０
のみにして、第２温度センサー３２を省略することがで
きる。この場合、第２温度センサー３２を省くことによ
って、空気供給通路２２の上流側排気ガス温度Ｔｂと、
空気を注入した後の触媒直上流の排気ガス温度Ｔａとの
差Δｔを、弁装置２６の開度制御に加味することができ
ないので、応答性は若干劣るが、本質的な作用、効果は
何等変らない。また、図１では、第１温度センサー３０
及び酸素濃度センサー２８がＮＯｘ触媒コンバータ１８
の直上流の排気通路１２に設けられているが、同触媒コ
ンバータ１８に配置し得ることは明らかである。
【００２９】
【発明の効果】叙上のように、本発明に係るエンジンの
排気ガス浄化装置は、エンジンの排気通路に介装され銀
複合酸化物触媒を収蔵したＮＯｘ触媒コンバータと、上
記ＮＯｘ触媒コンバータの上流における排気通路に連通
し、弁装置を介して可変量の空気を排気ガス内に注入す
ることができる空気供給通路と、上記排気通路又はＮＯ
ｘ触媒コンバータに設けられ上記銀複合酸化物触媒に接
触する直前の排気ガスの温度を検知する温度センサーと
を備え、上記弁装置は、上記温度センサーにより検知さ
れた排気ガス温度が設定値以上のときに、上記空気供給
通路から排気通路内に空気を注入するように作動するこ
とを特徴とし、従来の分子篩構造触媒及び貴金属触媒で
は十分なＮＯｘ浄化効果を得ることができなかった排気
ガス中の酸素濃度が高いディーゼルエンジン等の排気ガ
ス中のＮＯｘを効果的に浄化することができるので、産
業上極めて有益である。
排気ガス浄化装置は、エンジンの排気通路に介装され銀
複合酸化物触媒を収蔵したＮＯｘ触媒コンバータと、上
記ＮＯｘ触媒コンバータの上流における排気通路に連通
し、弁装置を介して可変量の空気を排気ガス内に注入す
ることができる空気供給通路と、上記排気通路又はＮＯ
ｘ触媒コンバータに設けられ上記銀複合酸化物触媒に接
触する直前の排気ガスの温度を検知する温度センサーと
を備え、上記弁装置は、上記温度センサーにより検知さ
れた排気ガス温度が設定値以上のときに、上記空気供給
通路から排気通路内に空気を注入するように作動するこ
とを特徴とし、従来の分子篩構造触媒及び貴金属触媒で
は十分なＮＯｘ浄化効果を得ることができなかった排気
ガス中の酸素濃度が高いディーゼルエンジン等の排気ガ
ス中のＮＯｘを効果的に浄化することができるので、産
業上極めて有益である。
【００３０】また、本発明において、上記排気通路又は
ＮＯｘ触媒コンバータの銀複合酸化物触媒の直上流部分
に、排気ガスの温度を検知する温度センサーと同排気ガ
ス中の酸素濃度を検知する酸素濃度センサーとが設けら
れ、上記弁装置は、上記温度センサーにより検知された
排気ガス温度が設定値以上のときに、上記酸素濃度セン
サーにより検知された酸素濃度に応じた流量の空気を、
上記空気供給通路から排気通路内に供給するように構成
されたことにより、ディーゼルエンジン等の排気ガス中
のＮＯｘを一層効果的に浄化し得る利点がある。
ＮＯｘ触媒コンバータの銀複合酸化物触媒の直上流部分
に、排気ガスの温度を検知する温度センサーと同排気ガ
ス中の酸素濃度を検知する酸素濃度センサーとが設けら
れ、上記弁装置は、上記温度センサーにより検知された
排気ガス温度が設定値以上のときに、上記酸素濃度セン
サーにより検知された酸素濃度に応じた流量の空気を、
上記空気供給通路から排気通路内に供給するように構成
されたことにより、ディーゼルエンジン等の排気ガス中
のＮＯｘを一層効果的に浄化し得る利点がある。
【図１】本発明の好ましい実施形態を示す概略構成図で
ある。
ある。
【図２】本発明において、ディーゼルエンジン等の排気
ガス中の酸素濃度と最大ＮＯｘ浄化率との関係を示した
線図である。
ガス中の酸素濃度と最大ＮＯｘ浄化率との関係を示した
線図である。
【図３】本発明において使用する銀アルミネート触媒の
ＮＯｘ浄化率と試験ガス温度と酸素濃度との関係を示し
た線図である。
ＮＯｘ浄化率と試験ガス温度と酸素濃度との関係を示し
た線図である。
【図４】図１の装置におけるコントロールユニット３４
の作動態様の一例を示すフローチャートである。
の作動態様の一例を示すフローチャートである。
１０…車両用ディーゼルエンジン、１２…排気通路、１
６…ＮＯｘ触媒コンバータ、１８…ＮＯｘ触媒、２０…
空気供給源、２２…空気供給通路、２４…弁アクチュエ
ータ、２６…弁装置、２８…酸素センサー、３０…第１
温度センサー、３２…第２温度センサー、３４…コント
ロールユニット。
６…ＮＯｘ触媒コンバータ、１８…ＮＯｘ触媒、２０…
空気供給源、２２…空気供給通路、２４…弁アクチュエ
ータ、２６…弁装置、２８…酸素センサー、３０…第１
温度センサー、３２…第２温度センサー、３４…コント
ロールユニット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ０１Ｄ 53/94 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｌ Ｂ０１Ｊ 23/50 ＺＡＢ ＺＡＢＲ Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢ ＺＡＢ １０２Ａ １０２Ｈ
Claims (3)
- 【請求項１】 エンジンの排気通路に介装され銀複合酸
化物触媒を収蔵したＮＯｘ触媒コンバータと、上記ＮＯ
ｘ触媒コンバータの上流における排気通路に連通し弁装
置を介して可変量の空気を排気ガス内に注入することが
できる空気供給通路と、上記排気通路又はＮＯｘ触媒コ
ンバータに設けられ上記銀複合酸化物触媒に接触する直
前の排気ガスの温度を検知する温度センサーとを備え、
上記弁装置は、上記温度センサーにより検知された排気
ガス温度が設定値以上のときに、上記空気供給通路から
排気通路内に空気を注入するように作動することを特徴
とするエンジンの排気ガス浄化装置。 - 【請求項２】 上記排気通路又はＮＯｘ触媒コンバータ
の銀複合酸化物触媒の直上流部分に、排気ガスの温度を
検知する温度センサーと同排気ガス中の酸素濃度を検知
する酸素濃度センサーとが設けられ、上記弁装置は、上
記温度センサーにより検知された排気ガス温度が設定値
以上のときに、上記酸素濃度センサーにより検知された
酸素濃度に応じた流量の空気を、上記空気供給通路から
排気通路内に供給するように構成されたことを特徴とす
る請求項１記載のエンジンの排気ガス浄化装置。 - 【請求項３】 上記銀複合酸化物触媒に接触する直前の
排気ガス温度を検知する第１の温度センサーが設けられ
ると共に、上記空気供給通路と排気通路との接続部より
上流側の排気通路に第２の温度センサーとが設けられ、
上記第１及び第２温度センサーにより検知された排気ガ
ス温度の差に関連して上記弁装置の開度が制御されるよ
うに構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２
記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10035350A JPH11200849A (ja) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | エンジンの排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10035350A JPH11200849A (ja) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | エンジンの排気ガス浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11200849A true JPH11200849A (ja) | 1999-07-27 |
Family
ID=12439424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10035350A Pending JPH11200849A (ja) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | エンジンの排気ガス浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11200849A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100962812B1 (ko) | 2007-12-14 | 2010-06-09 | 현대자동차주식회사 | 디젤엔진 배기가스 저감 장치 |
| EP2127730A4 (en) * | 2007-03-20 | 2011-04-06 | Denso Corp | CATALYST MATERIAL |
| CN108680609A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-10-19 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种以p型铜铁矿结构氧化物为敏感材料的室温氨气传感器及其制备方法 |
-
1998
- 1998-01-08 JP JP10035350A patent/JPH11200849A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2127730A4 (en) * | 2007-03-20 | 2011-04-06 | Denso Corp | CATALYST MATERIAL |
| US8501662B2 (en) | 2007-03-20 | 2013-08-06 | Denso Corporation | Catalyst material |
| KR100962812B1 (ko) | 2007-12-14 | 2010-06-09 | 현대자동차주식회사 | 디젤엔진 배기가스 저감 장치 |
| CN108680609A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-10-19 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种以p型铜铁矿结构氧化物为敏感材料的室温氨气传感器及其制备方法 |
| CN108680609B (zh) * | 2018-03-15 | 2021-02-09 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种以p型铜铁矿结构氧化物为敏感材料的室温氨气传感器及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040720 |