JP2001115825A - 火花点火式エンジンの脱硝方法 - Google Patents
火花点火式エンジンの脱硝方法Info
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Classifications
-
- 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
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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
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 火花添加式エンジン、特にガスエンジンにお
いて、脱硝率を高めることを目的としている。 【解決手段】 排気経路にＨＣ−ＳＣＲ触媒装置９を設
け、該ＨＣ−ＳＣＲ触媒装置９の排気上流側入口部９ａ
にプロパンを供給し、運転条件によって上記プロパンの
供給量を制御する。さらに、エンジン負荷と、エンジン
回転数と、空気過剰率を検出し、これら検出要素から排
気ガス中のＮＯｘ量を推定し、該推定ＮＯｘ量に応じて
プロパンの供給量を制御する。
いて、脱硝率を高めることを目的としている。 【解決手段】 排気経路にＨＣ−ＳＣＲ触媒装置９を設
け、該ＨＣ−ＳＣＲ触媒装置９の排気上流側入口部９ａ
にプロパンを供給し、運転条件によって上記プロパンの
供給量を制御する。さらに、エンジン負荷と、エンジン
回転数と、空気過剰率を検出し、これら検出要素から排
気ガス中のＮＯｘ量を推定し、該推定ＮＯｘ量に応じて
プロパンの供給量を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、火花点火式エン
ジンにおいて、排気ガス中における窒素酸化物（ＮＯ
ｘ）を除去する脱硝方法に関し、特にガスエンジンに適
した脱硝方法に関する。
ジンにおいて、排気ガス中における窒素酸化物（ＮＯ
ｘ）を除去する脱硝方法に関し、特にガスエンジンに適
した脱硝方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のエンジンでは、排気ガス中のハイ
ドロカーボン等のみを還元剤として利用し、ＨＣ−ＳＣ
Ｒ（選択接触還元式）触媒装置と排気ガスとを接触させ
ることにより、ＮＯｘを除去している。
ドロカーボン等のみを還元剤として利用し、ＨＣ−ＳＣ
Ｒ（選択接触還元式）触媒装置と排気ガスとを接触させ
ることにより、ＮＯｘを除去している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】還元剤として、排気ガ
ス中に含まれるハイドロカーボンＨＣを利用するのみで
は、運転条件に応じて発生するＮＯｘ量に対応するだけ
の還元剤を供給することは困難であり、脱硝率が低くな
ると共に運転条件に応じて脱硝率が変化する。
ス中に含まれるハイドロカーボンＨＣを利用するのみで
は、運転条件に応じて発生するＮＯｘ量に対応するだけ
の還元剤を供給することは困難であり、脱硝率が低くな
ると共に運転条件に応じて脱硝率が変化する。
【０００４】脱硝率を向上させる方法として、従来、ア
ンモニアあるいは尿素を供給する方法はあるが、脱硝率
はあまり向上せず、また、アンモニヤや尿素は、運搬及
び貯蔵する際に取扱いに手間がかかる。
ンモニアあるいは尿素を供給する方法はあるが、脱硝率
はあまり向上せず、また、アンモニヤや尿素は、運搬及
び貯蔵する際に取扱いに手間がかかる。
【０００５】
【発明の目的】本願発明は、火花点火式エンジンにおい
て、還元剤として、排ガスとは別に、触媒入口に反応性
の高いプロパンを供給することにより、取扱いの簡易性
を維持しつつ、脱硝率を向上させることを目的としてい
る。
て、還元剤として、排ガスとは別に、触媒入口に反応性
の高いプロパンを供給することにより、取扱いの簡易性
を維持しつつ、脱硝率を向上させることを目的としてい
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本願請求項１記載の発明
は、排気経路にＨＣ−ＳＣＲ触媒装置を設け、該ＨＣ−
ＳＣＲ触媒装置の排気上流側入口部にプロパンを供給
し、運転条件によって上記プロパンの供給量を制御する
ことを特徴とする火花点火式エンジンの脱硝方法であ
る。
は、排気経路にＨＣ−ＳＣＲ触媒装置を設け、該ＨＣ−
ＳＣＲ触媒装置の排気上流側入口部にプロパンを供給
し、運転条件によって上記プロパンの供給量を制御する
ことを特徴とする火花点火式エンジンの脱硝方法であ
る。
【０００７】請求項２記載の発明は、エンジン負荷と、
エンジン回転数と、空気過剰率を検出し、これら検出要
素から排気ガス中のＮＯｘ量を推定し、該推定ＮＯｘ量
に応じてプロパンの供給量を制御することを特徴とする
火花点火式エンジンの脱硝方法である。
エンジン回転数と、空気過剰率を検出し、これら検出要
素から排気ガス中のＮＯｘ量を推定し、該推定ＮＯｘ量
に応じてプロパンの供給量を制御することを特徴とする
火花点火式エンジンの脱硝方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は、本願発明に係る方法を実
施するための発電機用定置式ガスエンジンの正面図であ
り、エンジンブロック１とシリンダヘッド１０とでエン
ジン本体を構成しており、給気経路として、シリンダヘ
ッド１０の給気ポート１３に給気管１４を介してインタ
ークーラー１５が接続し、該インタークーラー１５には
図示しないがたとえばミキサーが接続している。給気管
１４にはスロットル４が配置されている。上記ミキサー
内で空気と燃料ガスを所定の割合で混合し、給気管１
４、スロットル４及び給気ポート１３を介して燃焼室に
混合気を供給するようになっている。排気経路として
は、シリンダヘッド１０の排気ポート１７に排気管１８
が接続し、該排気管１８の下流側に、ハイドロカーボン
ＨＣを還元剤とするＡｇ系のＨＣ−ＳＣＲ（選択接触還
元式）触媒装置９を接続している。
施するための発電機用定置式ガスエンジンの正面図であ
り、エンジンブロック１とシリンダヘッド１０とでエン
ジン本体を構成しており、給気経路として、シリンダヘ
ッド１０の給気ポート１３に給気管１４を介してインタ
ークーラー１５が接続し、該インタークーラー１５には
図示しないがたとえばミキサーが接続している。給気管
１４にはスロットル４が配置されている。上記ミキサー
内で空気と燃料ガスを所定の割合で混合し、給気管１
４、スロットル４及び給気ポート１３を介して燃焼室に
混合気を供給するようになっている。排気経路として
は、シリンダヘッド１０の排気ポート１７に排気管１８
が接続し、該排気管１８の下流側に、ハイドロカーボン
ＨＣを還元剤とするＡｇ系のＨＣ−ＳＣＲ（選択接触還
元式）触媒装置９を接続している。
【０００９】ＨＣ−ＳＣＲ触媒装置９の排気上流側入口
９ａには、触媒装置９内に向いたプロパン供給ノズル２
０が配置されており、該プロパン供給ノズル２０はコン
トローラ７内の流量及び圧力調整用の制御弁２３を介し
てプロパンタンク８に接続している。プロパンタンク８
には、液化石油ガス（ＬＰＧ）としてプロパンが収納さ
れている。
９ａには、触媒装置９内に向いたプロパン供給ノズル２
０が配置されており、該プロパン供給ノズル２０はコン
トローラ７内の流量及び圧力調整用の制御弁２３を介し
てプロパンタンク８に接続している。プロパンタンク８
には、液化石油ガス（ＬＰＧ）としてプロパンが収納さ
れている。
【００１０】排気ガス中のＮＯｘ量を推定するために、
給気圧力センサー５と、エンジン回転数センサー３と、
リーンバーンセンサー（残存酸素量検出センサー）６を
備えている。エンジン回転数センサー３はエンジンのフ
ライホイール２に対向配置され、エンジン回転数を検知
するようになっている。リーンバーンセンサー６は排気
ポート１７の出口近傍の排気連絡管１８内に配置されて
おり、排気ガス中の残存酸素量を検出するようになって
いる。各センサー５，３，６はそれぞれコントローラ７
に接続し、検出した給気圧力、エンジン回転数及び残存
酸素量をコントローラ７に入力するようになっている。
給気圧力センサー５と、エンジン回転数センサー３と、
リーンバーンセンサー（残存酸素量検出センサー）６を
備えている。エンジン回転数センサー３はエンジンのフ
ライホイール２に対向配置され、エンジン回転数を検知
するようになっている。リーンバーンセンサー６は排気
ポート１７の出口近傍の排気連絡管１８内に配置されて
おり、排気ガス中の残存酸素量を検出するようになって
いる。各センサー５，３，６はそれぞれコントローラ７
に接続し、検出した給気圧力、エンジン回転数及び残存
酸素量をコントローラ７に入力するようになっている。
【００１１】コントローラ７内では、まず、入力された
給気圧力からエンジン負荷を計算すると共に、残存酸素
量から空気過剰率を計算する。そして、上記エンジン負
荷とエンジン回転数から排気ガス量を計算し、エンジン
負荷と空気過剰率とから排ガス中のＮＯｘ濃度を計算
し、上記排気ガス量と上記ＮＯｘ濃度とから排気ガス中
のＮＯｘ量を計算し、推定する。
給気圧力からエンジン負荷を計算すると共に、残存酸素
量から空気過剰率を計算する。そして、上記エンジン負
荷とエンジン回転数から排気ガス量を計算し、エンジン
負荷と空気過剰率とから排ガス中のＮＯｘ濃度を計算
し、上記排気ガス量と上記ＮＯｘ濃度とから排気ガス中
のＮＯｘ量を計算し、推定する。
【００１２】次に推定ＮＯｘ量に最適なプロパン供給量
を決定し、制御弁２３を制御することにより、上記決定
したプロパン供給量をＨＣ−ＳＣＲ触媒装置９の上流側
入口９ａに供給する。
を決定し、制御弁２３を制御することにより、上記決定
したプロパン供給量をＨＣ−ＳＣＲ触媒装置９の上流側
入口９ａに供給する。
【００１３】図３は負荷とＮＯｘ量との関係を示してお
り、負荷が増大するとＮＯｘは増大する。図４は空気過
剰率とＮＯｘとの関係を示しており、空気過剰率が大き
くなるとＮＯｘ量が減少する。また、図５は空気過剰率
とリーンバーンセンサー出力６との関係を示しおり、空
気過剰率とセンサー出力は比例するようになっている。
上記のようなＮＯｘ量に対する負荷及び空気過剰率の関
係及び空気過剰率とセンサー出力との関係から、推定Ｎ
Ｏｘ量に最適なプロパン供給量を計算する。
り、負荷が増大するとＮＯｘは増大する。図４は空気過
剰率とＮＯｘとの関係を示しており、空気過剰率が大き
くなるとＮＯｘ量が減少する。また、図５は空気過剰率
とリーンバーンセンサー出力６との関係を示しおり、空
気過剰率とセンサー出力は比例するようになっている。
上記のようなＮＯｘ量に対する負荷及び空気過剰率の関
係及び空気過剰率とセンサー出力との関係から、推定Ｎ
Ｏｘ量に最適なプロパン供給量を計算する。
【００１４】図７は、プロパン量とＮＯｘ量との関係を
示しており、ＮＯｘ量とこれを脱硝するために必要なプ
ロパン量とは比例しており、斜線で示す範囲は、ＮＯｘ
量に対して高い脱硝率でＮＯｘを還元し、かつ、プロパ
ンが排気ガス中に残存する量を規制範囲内で抑えること
ができる範囲を示している。
示しており、ＮＯｘ量とこれを脱硝するために必要なプ
ロパン量とは比例しており、斜線で示す範囲は、ＮＯｘ
量に対して高い脱硝率でＮＯｘを還元し、かつ、プロパ
ンが排気ガス中に残存する量を規制範囲内で抑えること
ができる範囲を示している。
【００１５】たとえばＮＯｘ量がＰ１と推定されると、
最適なプロパン量はＱ１である。したがって、プロパン
量がＱ１となるように、コントローラ７によって制御弁
２３制御し、プロパン供給量を調整する。
最適なプロパン量はＱ１である。したがって、プロパン
量がＱ１となるように、コントローラ７によって制御弁
２３制御し、プロパン供給量を調整する。
【００１６】なお、ガスエンジンのガス燃料として、プ
ロパンを使用している場合には、排気中のプロパンの量
も考慮して、プロパン供給ノズル２０からのプロパン供
給量が制御される。したがって、図７のプロパン量と
は、燃焼後に残存している燃料ガス中のプロパン量と、
プロパン供給ノズル２０から供給されるプロパン供給量
との合計となる。また、プロパンを含まないガス燃料を
使用する場合には、図７のプロパン量は、プロパン供給
ノズル２０から供給されるプロパン供給量に相当するこ
とになる。
ロパンを使用している場合には、排気中のプロパンの量
も考慮して、プロパン供給ノズル２０からのプロパン供
給量が制御される。したがって、図７のプロパン量と
は、燃焼後に残存している燃料ガス中のプロパン量と、
プロパン供給ノズル２０から供給されるプロパン供給量
との合計となる。また、プロパンを含まないガス燃料を
使用する場合には、図７のプロパン量は、プロパン供給
ノズル２０から供給されるプロパン供給量に相当するこ
とになる。
【００１７】図２はプロパン供給量の制御方法を示すフ
ロー図であり、まず、ステップＳ１においてエンジン回
転数を読み込み、ステップＳ２において、検出回転数が
任意の設定回転数より大きいか否かを判断する。上記任
意の設定回転数とは、要するにエンジンが運転状態にあ
るか否かを判断するための回転数であり、エンジンのア
イドル回転数よりも低い値に設定し、エンジンが正常に
回転している状態では常に設定回転数よりも大きい値と
なるように設定されている。したがって、ステップＳ２
において、ＮＯの場合、すなわち検出回転数が任意の回
転数以下でエンジン停止時にはエンドに至り、ＹＥＳの
場合は、ステップＳ３に移り、給気管内の給気圧力を読
み込み、エンジン負荷を算出し、次に、ステップＳ４に
おいて、リーンバーンセンサー６による残存酸素量を読
み込み、空気過剰率を計算する。
ロー図であり、まず、ステップＳ１においてエンジン回
転数を読み込み、ステップＳ２において、検出回転数が
任意の設定回転数より大きいか否かを判断する。上記任
意の設定回転数とは、要するにエンジンが運転状態にあ
るか否かを判断するための回転数であり、エンジンのア
イドル回転数よりも低い値に設定し、エンジンが正常に
回転している状態では常に設定回転数よりも大きい値と
なるように設定されている。したがって、ステップＳ２
において、ＮＯの場合、すなわち検出回転数が任意の回
転数以下でエンジン停止時にはエンドに至り、ＹＥＳの
場合は、ステップＳ３に移り、給気管内の給気圧力を読
み込み、エンジン負荷を算出し、次に、ステップＳ４に
おいて、リーンバーンセンサー６による残存酸素量を読
み込み、空気過剰率を計算する。
【００１８】ステップＳ５において、上記のように計算
したエンジン負荷とエンジン回転数から排気ガス量を計
算し、エンジン負荷と空気過剰率とからＮＯｘ濃度を計
算し、排気ガス量とＮＯｘ濃度とから排気ガス中のＮＯ
ｘ量を推定する。
したエンジン負荷とエンジン回転数から排気ガス量を計
算し、エンジン負荷と空気過剰率とからＮＯｘ濃度を計
算し、排気ガス量とＮＯｘ濃度とから排気ガス中のＮＯ
ｘ量を推定する。
【００１９】ステップＳ６において、上記推定ＮＯｘ量
から、図７の関係に基づいて必要プロパン供給量を計算
し、ステップＳ７において、上記決定したプロパン供給
量に基づいて、プロパン供給量を制御する。
から、図７の関係に基づいて必要プロパン供給量を計算
し、ステップＳ７において、上記決定したプロパン供給
量に基づいて、プロパン供給量を制御する。
【００２０】プロパン供給量制御後は、再びステップＳ
１に戻り、運転中におけるエンジン回転数、エンジン負
荷及び空気過剰率の変化に対して、再び同様な制御を行
なう。
１に戻り、運転中におけるエンジン回転数、エンジン負
荷及び空気過剰率の変化に対して、再び同様な制御を行
なう。
【００２１】図６は、触媒入口温度と脱硝率との関係
を、本願発明に従ってプロパンを添加した場合（グラフ
Ｘ１）と、添加しない場合（グラフＸ２）とを比較して
おり、プロパンを添加することにより、触媒入口温度３
５０°〜５００°の広い温度範囲において、８０％〜９
０％の高脱硝率を得ることができる。
を、本願発明に従ってプロパンを添加した場合（グラフ
Ｘ１）と、添加しない場合（グラフＸ２）とを比較して
おり、プロパンを添加することにより、触媒入口温度３
５０°〜５００°の広い温度範囲において、８０％〜９
０％の高脱硝率を得ることができる。
【００２２】
【その他の発明の実施の形態】（１）エンジン負荷の検
出手段として、図１では給気圧力を利用しているが、た
とえばエンジン付き発電機の場合には、図１に仮想線で
示すように、発電機の電力を検出する負荷検出センサー
１２を配置して、発電機の電力からエンジン負荷を計算
することも可能である。また、その他に潤滑油の温度あ
るいはスロットル開度を利用してエンジン負荷を検出す
ることも可能である。
出手段として、図１では給気圧力を利用しているが、た
とえばエンジン付き発電機の場合には、図１に仮想線で
示すように、発電機の電力を検出する負荷検出センサー
１２を配置して、発電機の電力からエンジン負荷を計算
することも可能である。また、その他に潤滑油の温度あ
るいはスロットル開度を利用してエンジン負荷を検出す
ることも可能である。
【００２３】（２）火花点火式のガソリンエンジンにも
適用することは可能である。
適用することは可能である。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本願請求項１記載の
発明は、排気経路にＨＣ−ＳＣＲ触媒装置を設け、該Ｈ
Ｃ−ＳＣＲ触媒装置の排気上流側入口部に反応性の高い
プロパンを直接供給し、運転条件によって上記プロパン
の供給量を制御しているので、脱硝率が大幅に向上す
る。
発明は、排気経路にＨＣ−ＳＣＲ触媒装置を設け、該Ｈ
Ｃ−ＳＣＲ触媒装置の排気上流側入口部に反応性の高い
プロパンを直接供給し、運転条件によって上記プロパン
の供給量を制御しているので、脱硝率が大幅に向上す
る。
【００２５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の脱
硝方法において、エンジン負荷と、エンジン回転数と、
空気過剰率を検出し、これら検出要素から排気ガス中の
ＮＯｘ量を推定し、該推定ＮＯｘ量に応じてプロパンの
噴射量を制御するので、脱硝率を高めた状態で、かつ、
排気ガスに混入するプロパンを減少させることができ
る。
硝方法において、エンジン負荷と、エンジン回転数と、
空気過剰率を検出し、これら検出要素から排気ガス中の
ＮＯｘ量を推定し、該推定ＮＯｘ量に応じてプロパンの
噴射量を制御するので、脱硝率を高めた状態で、かつ、
排気ガスに混入するプロパンを減少させることができ
る。
【図１】 本願発明による脱硝方法を実施するためのガ
スエンジンの正面図である。
スエンジンの正面図である。
【図２】 本願発明による脱硝方法のフロー図である。
【図３】 負荷とＮＯｘとの関係をグラフで示す図であ
る。
る。
【図４】 空気過剰率とＮＯｘとの関係をグラフで示す
図である。
図である。
【図５】 空気過剰率とリーンバーンセンサー出力との
関係をグラフで示す図である。
関係をグラフで示す図である。
【図６】 触媒入口温度と脱硝率との関係を、本願発明
に従ってプロパンを供給する場合と、供給しない場合と
を比較して示す図である。
に従ってプロパンを供給する場合と、供給しない場合と
を比較して示す図である。
【図７】 プロパン量とＮＯｘ量との関係をグラフで示
す図である。
す図である。
１ エンジンブロック ２ フライホイール ３ エンジン回転数センサー ４ スロットル ５ 給気圧力センサー（負荷検出センサーの一例） ６ リーンバーンセンサー（空気過剰率を検出するセン
サーの一例） ７ コントローラ ８ プロパンタンク ９ ＨＣ−ＳＣＲ触媒装置 １２ 負荷検出センサーの別の例 １７ 排気ポート ２０ プロパン供給ノズル
サーの一例） ７ コントローラ ８ プロパンタンク ９ ＨＣ−ＳＣＲ触媒装置 １２ 負荷検出センサーの別の例 １７ 排気ポート ２０ プロパン供給ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G091 AA06 AA12 AA17 AA19 AB04 AB05 BA14 CA18 DB06 DB10 EA01 EA02 EA04 EA06 EA26 EA34 HA36
Claims (2)
- 【請求項１】 排気経路にＨＣ−ＳＣＲ触媒装置を設
け、該ＨＣ−ＳＣＲ触媒装置の排気上流側入口部にプロ
パンを供給し、運転条件によって上記プロパンの供給量
を制御することを特徴とする火花点火式エンジンの脱硝
方法。 - 【請求項２】 エンジン負荷と、エンジン回転数と、空
気過剰率を検出し、これら検出要素から排気ガス中のＮ
Ｏｘ量を推定し、該推定ＮＯｘ量に応じてプロパンの供
給量を制御することを特徴とする火花点火式エンジンの
脱硝方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29660899A JP2001115825A (ja) | 1999-10-19 | 1999-10-19 | 火花点火式エンジンの脱硝方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29660899A JP2001115825A (ja) | 1999-10-19 | 1999-10-19 | 火花点火式エンジンの脱硝方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001115825A true JP2001115825A (ja) | 2001-04-24 |
Family
ID=17835769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29660899A Pending JP2001115825A (ja) | 1999-10-19 | 1999-10-19 | 火花点火式エンジンの脱硝方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001115825A (ja) |
Cited By (3)
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| CN108915826A (zh) * | 2018-07-03 | 2018-11-30 | 集美大学 | 一种基于氧化锆型NOx传感器的SCR电控***前馈修正方法 |
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1999
- 1999-10-19 JP JP29660899A patent/JP2001115825A/ja active Pending
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