JP2024074438A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents
排気ガス浄化装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2024074438A JP2024074438A JP2022185569A JP2022185569A JP2024074438A JP 2024074438 A JP2024074438 A JP 2024074438A JP 2022185569 A JP2022185569 A JP 2022185569A JP 2022185569 A JP2022185569 A JP 2022185569A JP 2024074438 A JP2024074438 A JP 2024074438A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- liquid
- way catalyst
- tank
- ammonia
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims abstract description 41
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 136
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 96
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 90
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 73
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 58
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 177
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 89
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 22
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 14
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 9
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 9
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical group [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011403 purification operation Methods 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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 Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
【課題】簡素な構造と制御により排気ガス中のアンモニア成分を浄化でき、アンモニア成分の外部への流出を抑制できる排気ガス浄化装置を提供すること。【解決手段】排気ガス浄化装置は、アンモニア成分を溶解できる液体を貯留したタンクと、三元触媒から排出される排気ガスを液体に通過させて外部に放出する排気ガス処理通路と、排気通路から排気ガス処理通路に排気ガスを供給する排気ガス供給ポンプと、を備えている。制御部は、三元触媒の温度が所定温度以上であり、かつ、三元触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側である第1状態で内燃機関が運転されており、三元触媒でアンモニア成分が生成される場合(ステップS2でYES)、排気ガス供給ポンプを作動させて排気ガスをタンクに送り、排気ガス中に含まれるアンモニア成分を液体に溶解させて回収する(ステップS3)。【選択図】図2
Description
本発明は、排気ガス浄化装置に関する。
自動車等の車両には排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置が設けられており、この排気ガス浄化装置には、環境の酸性化を防止するために排気ガスに含まれるアンモニア成分を浄化することが求められている。特許文献1には、理論空燃比近傍で運転される機関の排気通路に三元触媒、マフラ、二次空気供給装置を配置し、その下流側にアンモニア成分を浄化するアンモニア分解触媒を配置した排気浄化装置が記載されている。この排気浄化装置において、アンモニア分解触媒は、酸化雰囲気の所定の温度領域では排気ガス中のNH3を浄化し、所定の温度領域より高い温度ではNH3をNOxに転換し、所定の温度領域より低い温度では排気ガス中のNH3を通過させる。
特許文献1に記載の排気浄化装置によれば、排気ガス中のHC、CO、NOx成分は三元触媒で浄化され、NOxの一部が転換されて生じたNH3を含む排気は、マフラを通過することにより所定の温度範囲内に冷却され、二次空気供給装置により空気が供給されて酸化雰囲気になった状態でアンモニア分解触媒に流入するので、排気ガス中のNH3がアンモニア分解触媒により浄化される。
しかしながら、特許文献1に記載の技術にあっては、排気ガス中のアンモニア成分を浄化するためのアンモニア分解触媒を備える必要があるため、排気ガス浄化装置の構造が複雑化するという問題があった。また、アンモニア分解触媒に流入する排気ガスの温度と空燃比をアンモニア分解触媒の反応に適した状態に制御する必要があるため、制御が複雑化するという問題があった。
本発明は、上記のような事情に着目してなされたものであり、簡素な構造と制御により排気ガス中のアンモニア成分を浄化でき、アンモニア成分の外部への流出を抑制できる排気ガス浄化装置を提供することを目的とするものである。
本発明は、内燃機関と、前記内燃機関の排気通路に配置される三元触媒と、制御部とを有する排気ガス浄化装置であって、アンモニア成分を溶解できる液体を貯留したタンクと、前記三元触媒から排出される排気ガスを前記液体に通過させて外部に放出する排気ガス処理通路と、前記排気通路から前記排気ガス処理通路に排気ガスを供給する排気ガス供給ポンプと、を備え、前記制御部は、前記三元触媒の温度が所定温度以上であり、かつ、前記三元触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側である第1状態で前記内燃機関が運転されており、前記三元触媒でアンモニア成分が生成される場合、前記排気ガス供給ポンプを作動させて排気ガスを前記タンクに送り、排気ガス中に含まれるアンモニア成分を前記液体に溶解させて回収することを特徴とする。
このように上記の本発明によれば、簡素な構造と制御により排気ガス中のアンモニア成分を浄化でき、アンモニア成分の外部への流出を抑制できる排気ガス浄化装置を提供することができる。
本発明の一実施の形態に係る排気ガス浄化装置は、内燃機関と、内燃機関の排気通路に配置される三元触媒と、制御部とを有する排気ガス浄化装置であって、アンモニア成分を溶解できる液体を貯留したタンクと、三元触媒から排出される排気ガスを液体に通過させて外部に放出する排気ガス処理通路と、排気通路から排気ガス処理通路に排気ガスを供給する排気ガス供給ポンプと、を備え、制御部は、三元触媒の温度が所定温度以上であり、かつ、三元触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側である第1状態で内燃機関が運転されており、三元触媒でアンモニア成分が生成される場合、排気ガス供給ポンプを作動させて排気ガスをタンクに送り、排気ガス中に含まれるアンモニア成分を液体に溶解させて回収することを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る排気ガス浄化装置は、簡素な構造と制御により排気ガス中のアンモニア成分を浄化でき、アンモニア成分の外部への流出を抑制できる。
以下、本発明の一実施例に係る排気ガス浄化装置について図面を用いて説明する。図1から図4は、本発明の一実施例に係る排気ガス浄化装置を説明する図である。
図1において、車両1は排気ガス浄化装置10を備えている。排気ガス浄化装置10は、内燃機関2と、内燃機関2の排気通路12Aに配置される三元触媒13と、制御部21とを有している。
内燃機関2は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の4行程を行う、いわゆる4サイクルのガソリンエンジンで構成されている。
内燃機関2は、図示しないスロットルバルブ、インジェクタ、燃焼室、吸気ポート、排気ポートを備えている。内燃機関2において、スロットルバルブにより流量が調整された空気が吸気ポートに導入される。インジェクタは、吸気ポートを介して燃料を燃焼室に噴射する。吸気ポートに導入された空気は、インジェクタから噴射された燃料と混合されて燃焼室に導入される。
内燃機関2の排気ポートには、排気管12が接続されている。排気管12の内部空間は、内燃機関2の燃焼室で発生した排気ガスを通過させる排気通路12Aを形成している。排気通路12Aには、排気ガスを浄化する三元触媒13が設けられている。
三元触媒13は、排気ガス中に含まれる有害物質である炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)および窒素酸化物(NOx)を還元および酸化によって同時に浄化する。三元触媒13は、空気と燃料との比率である空燃比が理論空燃比(ストイキオメトリ)であるときに最大の排気ガス浄化性能を発揮する特性を有する。
三元触媒13は、空燃比が理論空燃比よりもリーン側の領域ではNOxの浄化効率が低下し、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の領域ではHC、COの浄化効率が低下する特性を有する。
内燃機関2は、図示しないO2センサを備えている。O2センサは、排気通路12Aにおける三元触媒13よりも排気流れ方向の上流側に設けられている。O2センサは、理論空燃比に対して空燃比がリッチ側とリーン側とに変化すると検出信号(電圧)がステップ状(階段状)に急変する特性を有する酸素センサである。なお、酸素センサとしては、O2センサに代えて、空燃比に対してリニアな出力特性を有するA/Fセンサを用いてもよい。
内燃機関2は、制御部21によってその運転状態が制御されるようになっている。制御部21は、内燃機関2の運転状態を電気的に制御するECU(Engine Control Unit)からなる。
制御部21は、例えばCPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)と、ROM(Read Only Memory)と、入出力インターフェース等とを備えるマイクロコンピュータを含んで構成されており、CPUは、RAMの一時記憶機能を利用するとともにROMに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うようになっている。ROMには、各種制御定数や各種マップ等が予め記憶されている。
制御部21は、O2センサの検出信号に基づいて空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射量を制御する。制御部21は、エンジン負荷が低い状態では、排気ガス浄化性能を最大化するために空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射量を制御する。
一方、制御部21は、エンジン負荷が高い状態では、高出力を維持しながら混合気の燃焼温度および排気ガスの温度を抑制するため、空燃比がリッチ側となるように燃料噴射量を制御する。
排気ガス浄化装置10は、アンモニア成分を溶解できる液体を貯留したタンク15を備えている。本実施例では、液体として水を用いている。アンモニアは水に溶解し易い特性を有する。
排気ガス浄化装置10は排気ガス処理通路23A、23Bを備えており、排気ガス処理通路23A、23Bは、三元触媒13から排出される排気ガスをタンク15内の液体に通過させて外部に放出する。
排気ガス処理通路23Aは、排気通路12Aにおける三元触媒13の下流側と、タンク15の側面の底部とを連通しており、三元触媒13を通過した排気ガスをタンク15に供給している。
排気ガス処理通路23Bは、タンク15の上面と、排気通路12Aにおける排気ガス処理通路23Aとの分岐部よりも下流側と、を連通しており、タンク15内の液体を通過した排気ガスを排気通路12Aに戻している。
排気ガス処理通路23Bから排気通路12Aに戻された排気ガスは、排気通路12Aを通って外部に放出される。したがって、排気ガス処理通路23Bは、タンク15内の液体を通過した排気ガスを排気通路12Aを介して外部に放出している。
排気ガス浄化装置10は排気ガス供給ポンプ14を備えており、排気ガス供給ポンプ14は、排気通路12Aから排気ガス処理通路23A、23Bに排気ガスを供給する。排気ガス供給ポンプ14は、排気ガス処理通路23Aに設けられており、制御部21によって制御される。
排気ガス浄化装置10はバルブ19を備えている。バルブ19は、排気ガス処理通路23Bに設けられており、排気ガス供給ポンプ14の作動中は開弁し、排気ガス供給ポンプ14の停止中は閉弁するように制御部21によって制御される。排気ガス供給ポンプ14の停止中は、バルブ19が閉弁されるので、タンク15内の液体が揮発して排気通路12Aに漏洩することを防止できる。
排気ガス浄化装置10は、インジェクタ11と、液体供給管11A、11Bと、液体供給ポンプ20と、を備えている。インジェクタ11は、排気通路12Aにおける三元触媒13の上流側に設けられており、制御部21によって制御される。インジェクタ11は、排気ガス中のアンモニア成分を液体に溶解させたアンモニア溶解液を、排気通路12Aにおける三元触媒13より上流側に噴射する。
液体供給管11A、11Bは、タンク15の底部とインジェクタ11とに連通しており、タンク15内の液体をインジェクタ11に供給している。液体供給ポンプ20は、液体供給管11Aと液体供給管11Bの間に設けられており、制御部21によって制御される。液体供給ポンプ20が作動、かつインジェクタ11が開弁することにより、タンク15内の液体が液体供給管11A、11Bを介してインジェクタ11に圧送され、インジェクタ11から排気通路12Aに噴射される。
タンク15には液温液位検出センサ18が配置されている。液温液位検出センサ18は、液体(アンモニア溶解液)の液温および液位(液面の位置)を検出し、検出信号を制御部21に出力する。
タンク15にはヒータ17が設けられており、ヒータ17は制御部21の制御によって作動することで、タンク15内の液体を所定温度以上に維持し、液体の凍結を防止する。
タンク15の上部には注液ホース22が接続されている。作業者は、タンク15内の液体が減った場合、注液ホース22を介して補充用の液体をタンク15に補充し、タンク15内の液体を適量に維持することができる。
制御部21は、三元触媒13の温度(以下、触媒温度ともいう)が所定温度以上であり、かつ、三元触媒13に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側である第1状態で内燃機関2が運転されており、三元触媒13でアンモニア成分が生成される場合、排気ガス供給ポンプ14を作動させて排気ガスをタンク15に送ってタンク15内の液体に通過させることで、排気ガス中に含まれるアンモニア成分を液体に溶解させて回収する。
第1状態は、三元触媒13において排気ガスからアンモニア成分(NH3)が生成され易い触媒温度および空燃比の状態である。第1状態は、例えば、触媒温度が450℃以上であり、かつ、空燃比が理論空燃比よりリッチ側の領域(例えばλ=0.9~0.8)にある状態をいう。
ここで、λは理論空燃比に対する空気過剰率であり、λ=1:理論空燃比、λ>1:リーン、λ<1:リッチとなる。車両加速時等のエンジン負荷が高い場合、燃料噴射量を増加させることにより空燃比が理論空燃比よりリッチ側(λ=0.9~0.8)となり、第1状態が成立し易い。
空燃比が理論空燃比よりリッチ側の状況では、燃料に対する酸素量が不足することから燃料が完全燃焼せず、排気ガス中の一酸化炭素(CO)や未燃焼の燃料成分(HC(C3H8))が増加する。
触媒温度が所定温度(450℃)以上になると、以下の反応式(1)に示すように、排気ガス中の一酸化炭素(CO)と水蒸気(H2O)とが反応して二酸化炭素(CO2)と水素(H2)とが生じる水性ガスシフト反応、または以下の反応式(2)に示すように、未燃焼の燃料成分(C3H8)と水蒸気(H2O)とが反応して一酸化炭素(CO)と水素(H2)とが生じる水蒸気改質反応によって、水素(H2)が生成される。
また、以下の反応式(3)に示すように、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)と水素(H2)とが反応してアンモニア(NH3)が生成される。なお、反応式(3)は、窒素酸化物としての一酸化窒素(NO)からアンモニア(NH3)が生成される場合を表している。
CO+H2O→CO2+H2・・・反応式(1)
C3H8+3H2O→3CO+7H2・・・反応式(2)
2NO+5H2→2NH3+2H2O・・・反応式(3)
制御部21は、三元触媒13に流入する排気ガス中に含まれる窒素酸化物の量が所定量を超える第2状態で内燃機関2が運転される場合、アンモニア溶解液をインジェクタ11によって噴射して排気ガス中の窒素酸化物(NOx)を還元する。
第2状態は、内燃機関2がリーン側の空燃比で運転され、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)が増加する状態である。第2状態において、還元剤としてのアンモニア溶解液が排気ガスに噴射されることで、三元触媒13において、以下の反応式(4)、(5)により排気ガス中のNOxが還元される。
6NO+4NH3→5N2+6H2O・・・反応式(4)
6NO2+8NH3→7N2+12H2O・・・反応式(5)
ここで、排気ガス中に含まれる水蒸気が凝縮水となってタンク15に補足されると、タンク15内の液位が高くなって所定液位を超え、タンク15が満タン状態となってしまうことがある。
そこで、制御部21は、タンク15内の液体の液位が所定液位を超え、かつ三元触媒13の温度が所定温度以上の場合、三元触媒13に流入する排気ガスの空燃比を弱リッチにして排気ガス中に含まれる炭素酸化物(一酸化炭素)を増加させ、かつ、インジェクタ11によりアンモニア溶解液を噴射してタンク15内のアンモニア溶解液を減少させる。ここで、弱リッチとは、例えば、空気過剰率λの値が0.95~1の範囲に相当する。
つまり、タンク15内のアンモニア溶解液を強制的に減少させて満タン状態を解消する必要がある場合、制御部21は、空燃比を弱リッチに制御して意図的に一酸化炭素を発生させ、この一酸化炭素を上記の反応式(1)における水性ガスシフト反応によって浄化し、かつ、アンモニア(NH3)によって排気ガス中の窒素酸化物(NOx)を還元することでこれらを浄化する。
図2を参照し、制御部21により実行される排気ガス浄化動作について説明する。この排気ガス浄化動作は、排気ガス中のアンモニア成分をタンク15内の液体に溶解させて浄化する動作と、アンモニア溶解液の噴射により排気ガス中の窒素酸化物(NOx)を浄化する動作とを含んでいる。
制御部21は、ステップS1で、触媒温度と排気ガスの空燃比とを検出する。
ついで、制御部21は、ステップS2で、触媒温度と排気ガスの空燃比とが第1状態か否かを判断する。つまり、制御部21は、触媒温度が所定温度以上で、かつ、空燃比が理論空燃比よりリッチ側であるか否かを判断する。
制御部21は、触媒温度と排気ガスの空燃比とが第1状態である場合(ステップS2でYES)、ステップS3で、排気ガス供給ポンプ14を作動させてタンク15への排気ガスの供給を開始する。これにより、排気ガス中のアンモニア成分がタンク15内の液体に溶解して捕集される。
ついで、制御部21は、ステップS4で、触媒温度と排気ガスの空燃比とを検出する。
ついで、制御部21は、ステップS5で、触媒温度と排気ガスの空燃比とが第1状態か否かを判断する。
制御部21は、触媒温度と排気ガスの空燃比とが第1状態である場合(ステップS5でYES)、ステップS4に戻り、触媒温度と排気ガスの空燃比とが第1状態ではない場合(ステップS5でNO)、ステップS6で、排気ガス供給ポンプ14を停止させてタンク15への排気ガスの供給を停止する。
制御部21は、触媒温度と排気ガスの空燃比とが第1状態ではない場合(ステップS2でNO)、ステップS7で、触媒温度と排気ガスの空燃比とが第2状態か否かを判断する。
制御部21は、触媒温度と排気ガスの空燃比とが第2状態ではない場合(ステップS7でNO)、ステップS1に戻り、触媒温度と排気ガスの空燃比とが第2状態である場合(ステップS7でYES)、ステップS8で、液体供給ポンプ20を作動させてインジェクタ11によるアンモニア溶解液の噴射を開始する。これにより、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)がアンモニア(NH3)により還元される。
ついで、制御部21は、ステップS9で、触媒温度と排気ガスの空燃比とを検出する。
ついで、制御部21は、ステップS10で、触媒温度と排気ガスの空燃比とが第2状態か否かを判断する。
制御部21は、触媒温度と排気ガスの空燃比とが第2状態である場合(ステップS10でYES)、ステップS9に戻り、触媒温度と排気ガスの空燃比とが第2状態ではない場合(ステップS10でNO)、ステップS11で、液体供給ポンプ20を停止させてインジェクタ11によるアンモニア溶解液の噴射を停止する。
図3を参照し、制御部21により実行される液体管理動作について説明する。この液体管理動作は、タンク15内の液体の液温および液位を適性範囲に管理する動作である。
制御部21は、ステップS21で、内燃機関2が始動されたことを確認する。
ついで、制御部21は、ステップS22で、タンク15内の液体の液温が所定温度以上か否かを判断する。所定温度は、例えば、タンク15内の液体が凍結しない温度である。
制御部21は、ステップS22で液温が所定温度以上である場合(ステップS22でYES)、ステップS23で、タンク15内の液位が閾値Xを上回っているか否かを判断する。閾値Xは、タンク15内の液位の管理範囲の下限値である(図4参照)。
制御部21は、ステップS23でタンク15の液位が閾値Xを上回っている場合(ステップS23でYES)、ステップS24で、タンク15内の液位が閾値Zを下回っているか否かを判断する。閾値Zは、タンク15内の液位の管理範囲の上限値である(図4参照)。
制御部21は、ステップS24でタンク15の液位が閾値Zを下回っている場合(ステップS24でYES)、ステップS25で、アンモニア溶解液の噴射を行う条件が成立する判断し、今回の動作を終了する。このステップS25において条件成立と判定されている場合に、図2のステップS8が実行される。
制御部21は、ステップS22で液温が所定温度以上ではない場合(ステップS22でNO)、ステップS26で、タンク15のヒータ17を作動させる。これにより、タンク15内の液体の温度が上昇する。
ついで、制御部21は、ステップS27で、タンク15内の液温が所定温度以上か否かを判断する。
制御部21は、液温が所定温度以上と判別されるまでステップS27を繰り返し、液温が所定温度以上になった場合(ステップS27でYES)、ステップS28で、ヒータ17を停止し、ステップS22に進む。
制御部21は、ステップS24でタンク15内の液位が閾値Zを下回っていない場合(ステップS24でNO)、ステップS29で、触媒温度が閾値T1以上であるか否かを判断する。
制御部21は、ステップS29で触媒温度が閾値T1以上である場合(ステップS29でYES)、ステップS31に進み、ステップS29で触媒温度が閾値T1以上ではない場合(ステップS29でNO)、ステップS30で触媒昇温制御を実行し、ステップS31に進む。ステップS30の触媒昇温制御は、内燃機関2におけるバルブタイミングまたは燃料噴射タイミングを調整することで、触媒温度を強制的に閾値T1以上まで上昇させる制御である。
制御部21は、ステップS31で、空燃比を調整し、タンク15内の液位が閾値Yになるまで液体を噴霧し、その後にステップS25に進む。閾値Yは、タンク15内の液位の管理範囲内に設定された目標値である(図4参照)。
制御部21は、ステップS23でタンク15内の液位が閾値Xを上回っていない場合(ステップS23でNO)、ステップS32で、タンク15に液体を注液するようにドライバに警告表示する。
ついで、制御部21は、ステップS33で、アンモニア溶解液の噴射を行う条件が非成立であると判断し、今回の動作を終了する。このステップS25において条件非成立と判定されている場合、図2のステップS8は実行されない。
以上説明したように、本実施例の排気ガス浄化装置10は、アンモニア成分を溶解できる液体を貯留したタンク15と、三元触媒13から排出される排気ガスを液体に通過させて外部に放出する排気ガス処理通路23A、23Bと、排気通路12Aから排気ガス処理通路23A、23Bに排気ガスを供給する排気ガス供給ポンプ14と、を備えている。
そして、制御部21は、三元触媒13の温度が所定温度以上であり、かつ、三元触媒13に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側である第1状態で内燃機関2が運転されており、三元触媒13でアンモニア成分が生成される場合、排気ガス供給ポンプ14を作動させて排気ガスをタンク15に送り(排気ガスを液体に通過させ)、排気ガス中に含まれるアンモニア成分を液体に溶解させて回収する。
これにより、三元触媒13でアンモニアが生成される第1状態で内燃機関2が運転されている場合、排気ガス供給ポンプ14が作動されることで排気通路12Aから排気ガス処理通路23A、23Bに排気ガスが供給され、排気ガス処理通路23A、23Bに供給された排気ガスがタンク15内の液体を通過して外部に放出される。このため、タンク15に送られた排気ガス中のアンモニア成分を液体に溶かして回収することができ、アンモニア成分の外部への流出を抑制できる。
また、アンモニア成分を浄化するアンモニア分解触媒を不要にできるので構造を簡素にすることができ、アンモニア分解触媒に流入する排気ガスの温度と空燃比の制御を不要にできるので制御を簡素にすることができる。
この結果、簡素な構造と制御により排気ガス中のアンモニア成分を浄化でき、アンモニア成分の外部への流出を抑制できる。
また、本実施例の排気ガス浄化装置10において、排気ガス中のアンモニア成分を液体に溶解させたアンモニア溶解液を排気通路12Aにおける三元触媒13より上流側に噴射するインジェクタ11が排気通路12Aに配置されている。
そして、制御部21は、三元触媒13に流入する排気ガス中に含まれる窒素酸化物の量が所定量を超える第2状態で内燃機関2が運転される場合、アンモニア溶解液をインジェクタ11によって噴射して排気ガス中の窒素酸化物を還元する。
これにより、窒素酸化物が所定量を超えて多量に発生する第2状態で内燃機関2が運転される場合、還元剤としてのアンモニア溶解液が排気通路12Aにおける三元触媒13の上流側に噴射されるので、排気ガス中の窒素酸化物を還元することができる。
また、タンク15内のアンモニア溶解液を減少させることができるので、タンク15からアンモニア溶解液を排出して処分する作業を不要にでき、タンク15に液体を補充するだけでアンモニア成分を更に液体に溶解させることができる。
また、本実施例の排気ガス浄化装置10において、タンク15には、アンモニア溶解液の液位を検出する液温液位検出センサ18が配置されている。そして、制御部21は、液位が所定液位を超え、かつ三元触媒13の温度が所定温度以上の場合、三元触媒13に流入する排気ガスの空燃比を弱リッチにして排気ガス中に含まれる一酸化炭素を増加させ、かつ、インジェクタ11によりアンモニア溶解液を噴射してタンク15内のアンモニア溶解液を減少させる。
これにより、排気ガス中に含まれる水蒸気がタンク15によって補足されることでタンク15の液位が所定液位より増加した場合、アンモニア溶解液を強制的に消費してタンク15内の液位を低下させることができる。
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
2 内燃機関
10 排気ガス浄化装置
11 インジェクタ
12A 排気通路
13 三元触媒
14 排気ガス供給ポンプ
15 タンク
21 制御部
23A 排気ガス処理通路
23B 排気ガス処理通路
10 排気ガス浄化装置
11 インジェクタ
12A 排気通路
13 三元触媒
14 排気ガス供給ポンプ
15 タンク
21 制御部
23A 排気ガス処理通路
23B 排気ガス処理通路
Claims (3)
- 内燃機関と、前記内燃機関の排気通路に配置される三元触媒と、制御部とを有する排気ガス浄化装置であって、
アンモニア成分を溶解できる液体を貯留したタンクと、
前記三元触媒から排出される排気ガスを前記液体に通過させて外部に放出する排気ガス処理通路と、
前記排気通路から前記排気ガス処理通路に排気ガスを供給する排気ガス供給ポンプと、を備え、
前記制御部は、
前記三元触媒の温度が所定温度以上であり、かつ、前記三元触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側である第1状態で前記内燃機関が運転されており、前記三元触媒でアンモニア成分が生成される場合、前記排気ガス供給ポンプを作動させて排気ガスを前記タンクに送り、排気ガス中に含まれるアンモニア成分を前記液体に溶解させて回収することを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 排気ガス中のアンモニア成分を前記液体に溶解させたアンモニア溶解液を前記排気通路における前記三元触媒より上流側に噴射するインジェクタが前記排気通路に配置され、
前記制御部は、
前記三元触媒に流入する排気ガス中に含まれる窒素酸化物の量が所定量を超える第2状態で前記内燃機関が運転される場合、前記アンモニア溶解液を前記インジェクタによって噴射して排気ガス中の窒素酸化物を還元することを特徴とする請求項1に記載の排気ガス浄化装置。 - 前記タンクには、前記アンモニア溶解液の液位を検出する液位検出センサが配置され、
前記制御部は、
前記液位が所定液位を超え、かつ前記三元触媒の温度が前記所定温度以上の場合、前記三元触媒に流入する排気ガスの空燃比を弱リッチにして排気ガス中に含まれる一酸化炭素を増加させ、かつ、前記インジェクタにより前記アンモニア溶解液を噴射して前記タンク内の前記アンモニア溶解液を減少させることを特徴とする請求項2に記載の排気ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022185569A JP2024074438A (ja) | 2022-11-21 | 2022-11-21 | 排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022185569A JP2024074438A (ja) | 2022-11-21 | 2022-11-21 | 排気ガス浄化装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024074438A true JP2024074438A (ja) | 2024-05-31 |
Family
ID=91228603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022185569A Pending JP2024074438A (ja) | 2022-11-21 | 2022-11-21 | 排気ガス浄化装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2024074438A (ja) |
-
2022
- 2022-11-21 JP JP2022185569A patent/JP2024074438A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5408345B2 (ja) | アンモニア燃焼内燃機関 | |
JP4438828B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
KR100495969B1 (ko) | 내연기관의 배기 정화장치 | |
US20050223698A1 (en) | Exhaust gas cleaning device | |
KR101949043B1 (ko) | 내연 기관의 배기 정화 장치 및 배기 정화 장치의 제어 방법 | |
US20110036078A1 (en) | Method for urea injection control | |
EP2072774A1 (en) | Compression ignition engine comprising a three way catalyst device | |
US20150285118A1 (en) | Exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine | |
JP2009257243A (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
US9745877B2 (en) | Exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine | |
KR102172440B1 (ko) | 질소산화물 정화 시스템용 반응기 및 질소산화물 정화 시스템 | |
JP2024074438A (ja) | 排気ガス浄化装置 | |
EP2460996B1 (en) | Exhaust emission purifier of internal combustion engine | |
JP3577946B2 (ja) | 燃焼式ヒータを有する圧縮着火式内燃機関 | |
JP2005105909A (ja) | エンジンシステム | |
JP2011241746A (ja) | 排気浄化装置 | |
US20100037591A1 (en) | Method and Device for Purifying an Exhaust Gas Flow of a Lean-Burning Internal Combustion Engine | |
JP4473198B2 (ja) | 内燃機関の排気空燃比制御装置 | |
JP2006214337A (ja) | 排出ガス浄化装置 | |
JP2005002925A (ja) | 排気浄化装置 | |
US9617936B2 (en) | Exhaust purification system of internal combustion engine | |
JP5774300B2 (ja) | 排気浄化装置 | |
JP4936067B2 (ja) | 水素エンジンの排気浄化装置 | |
JP2013185511A (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JP5347561B2 (ja) | エンジンの排気浄化装置 |