JP3521798B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置Info
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Description
される排気ガス中のNOxを浄化する内燃機関の排気浄
化装置に関するものである。
Oxを還元または分解する選択還元型NOx触媒(以下、
NOx触媒と略す)は、リーン空燃比で燃焼可能な内燃
機関(例えばディーゼルエンジンやリーンバーンガソリ
ンエンジン)から排出される排気ガス中のNOxを浄化
する排気浄化装置として多用されている。
ことが多かったが、これに代わる還元剤として尿素が着
目されている。この尿素の貯蔵形態としては液体、気
体、固体の三形態が考えられる。このうち尿素水の如き
液体の場合には、溶解度の制約及び凍結回避のために容
積及び重量が大きくなり、また、アンモニアガスの如き
気体の場合には極めて大きな貯蔵容積が必要になり、い
ずれも車両用内燃機関の排気浄化装置に組み込むには、
搭載性に問題がある。そこで、車両搭載性に優れた固体
尿素の利用が考えられている。
開示されている排気浄化装置では、還元剤タンクに収容
された粉体尿素を加熱炉に導き、この加熱炉内で粉体尿
素を加熱しガス化して還元ガスとし、この還元ガスを前
記選択還元型NOx触媒よりも上流の排気通路に供給し
ている。
素をガス化するには多大な熱量が必要であり、熱源の大
型化に伴って排気浄化装置が大型化するという不具合が
あった。また、前記公報に開示された排気浄化装置で
は、還元ガスを排気通路に圧送する手段として加圧空気
を利用しているが、この加圧空気を貯留するためのエア
タンクや、加圧空気を発生させてエアタンクに供給する
ためのエアコンプレッサなどの機器が必要になり、装置
の大型化及び複雑化を招き、車両への搭載性に難があっ
た。
は、加熱炉に供給される粉体尿素の供給量制御と、加圧
空気の流量制御の二つを行わなければならず、制御が複
雑で、制御性も悪かった。
れる熱、排気ガスの熱、又は高温下に車外から入ってく
る熱が還元剤タンクに伝えられ、さらにはその熱が還元
剤タンクに収容されている固体還元剤に伝えられて、還
元剤タンク内で還元ガスが発生し、この還元ガスが還元
剤タンクから大気に漏出する虞れがあった。
鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする
課題は、ゲル状の還元剤を用いることにより排気浄化装
置の小型化、簡略化、制御性の向上を図ることにある。
するために、以下の手段を採用した。即ち、本発明は、
内燃機関の排気通路に設けられ還元剤の存在下でNOx
を還元または分解する選択還元型NOx触媒と、還元剤
を貯蔵する還元剤貯蔵室と、この還元剤貯蔵室に貯蔵さ
れた還元剤を前記選択還元型NOx触媒の上流の排気通
路に供給する還元剤供給手段と、を備える内燃機関の排
気浄化装置において、前記還元剤貯蔵室に貯蔵された還
元剤がゲル状であることを特徴とする。
化することができ、ガス化された還元剤、即ち還元ガス
は排気ガスとともに選択還元型NOx触媒に供給され
る。その結果、排気ガス中のNOxが選択還元型NOx触
媒において還元され、浄化される。尚、ゲル状の還元剤
を加熱するための加熱源は、排気ガスが有する熱とする
こともできるし、電気ヒータ等の加熱手段とすることも
できる。したがって、ゲル状の還元剤を排気通路に供給
するだけで、ゲル状の還元剤をガス化することも可能で
ある。
は、還元剤を排気通路へ供給する還元剤通路において還
元剤貯蔵室の直ぐ下流の位置であっても構わないが、排
気通路への供給口の直ぐ上流の位置でガス化する方が好
ましい。即ち、還元剤は、排気通路への供給口近傍に到
達するまでゲル状で移送するのが好ましい。
元剤をゲル状で移送した場合にあっても、前記供給口近
傍に加熱手段を備えることができる。このようにする
と、還元剤のガス化を促進させることができ、また、排
気ガス温度が低いときの補助加熱手段とすることができ
る。加熱手段としては、電気ヒータ等を例示することが
できる。
て貯蔵容量が小さくて済み、装置を小型、簡略化するこ
とができる。
射式のリーンバーンガソリンエンジンやディーゼルエン
ジンを例示することができる。前記選択還元型NOx触
媒には、ゼオライトにCu等の遷移金属をイオン交換し
て担持した触媒、ゼオライトまたはアルミナに貴金属を
担持した触媒、等が含まれる。本発明において、還元剤
はアンモニア由来の還元剤を採用することができ、尿素
やカルバミン酸アンモニウムを例示することができる。
気浄化装置の一実施の形態を図1の図面に基いて説明す
る。尚、この実施の形態は、本発明を内燃機関としての
車両駆動用ディーゼルエンジンに適用した態様である。
焼室2にはエアクリーナ3を経て吸気管4から空気が導
入され、燃料噴射弁5から各燃焼室2に燃料が噴射さ
れ、リーン空燃比で燃焼される。尚、図1において、符
号6はピストンを示す。
気管(排気通路)7、NOx触媒コンバータ8、排気管
(排気通路)9を通って、大気中に排気される。NOx
触媒コンバータ8には、還元剤の存在下でNOxを還元
または分解するゼオライト・シリカ系の選択還元型NO
x触媒(以下、NOx触媒と略すこともある)10が収容
されている。
ス中のNOxを浄化するには還元剤の存在が必要であ
り、そのために、この排気浄化装置には、NOx触媒コ
ンバータ8よりも上流の排気管7内に還元剤を供給する
還元剤供給装置11が設けられている。
剤Aを排気管7内に供給するものであり、ゲル状の還元
剤Aを貯蔵する還元剤貯蔵タンク12と、還元剤貯蔵タ
ンク12内のゲル状の還元剤Aを排気管7に導く還元剤
供給管13と、ゲル状の還元剤Aの供給量を制御する制
御弁14と、ゲル状の還元剤Aを加熱する加熱部15と
からなる。尚、この実施の形態では、ゲル状の還元剤A
としてゲル状の尿素を用いている。
なっていて、堅牢な外容器16と伸縮自在な内容器17
との間に圧力室18を備えて構成されている。内容器1
7内にはゲル状の還元剤Aが収容されており、この実施
の形態において内容器17は還元剤貯蔵室を構成する。
そして、この内容器17に前記還元剤供給管13が接続
されている。また、圧力室18には不活性な加圧ガスB
が封入されており、この加圧ガスBの圧力が内容器17
を介してゲル状の還元剤Aに伝達され、ゲル状の還元剤
Aを加圧する。
と加圧ガスBとを分離しシールする機能と、加圧ガスB
の圧力をゲル状の還元剤Aに伝達する機能を有する。こ
の内容器17は、例えば、テフロン樹脂製の袋やステン
レス製のベローズなどで構成することができる。
式になっていて、内容器17内のゲル状の還元剤Aがな
くなったときには、還元剤貯蔵タンク12をそっくり交
換する。この実施の形態の還元剤貯蔵タンク12の場合
には、加圧ガスBも補給されることがなく、したがっ
て、ゲル状の還元剤Aの減少に伴い内容器17が収縮す
ると、加圧ガスBのガス圧は漸次減少していくことにな
る。
圧ガスBによって加圧されているので、制御弁14を開
くとゲル状の還元剤Aが加熱部15を通って排気管7内
に供給される。制御弁14はその開閉時間をエンジンコ
ントロール用電子制御ユニット(ECU)19によって
デューティ比制御され、これによってゲル状の還元剤A
の供給量や供給タイミングが制御される。この実施例に
おいて、圧力室18及びこれに封入されている加圧ガス
Bと、還元剤供給管13と、制御弁14は、還元剤供給
手段を構成する。
状の還元剤Aを加熱し、還元剤Aのガス化を促進するた
めのものであり、排気管7における還元剤Aの供給口近
傍に設けられている。加熱部15は電気ヒータで構成さ
れており、排気ガスの温度が所定温度T1以下のときに
作動し、所定温度T2程度に維持するように、ECU1
9によって制御される。
圧力を検出する圧力センサ20が設けられており、圧力
センサ20は検出した圧力に比例した出力信号をECU
19に出力する。前述したように、加圧ガスBの圧力
は、内容器17に貯蔵されているゲル状の還元剤Aの減
少に伴って低下するので、圧力センサ20の出力値から
還元剤Aの残量を推定することができ、圧力センサ20
は残量センサとしても機能する。そこで、この実施の形
態では、圧力センサ20の出力値が所定値以下になった
ときに、ECU19は、メータパネル30の警報ランプ
31を点灯し、ゲル状の還元剤Aの残量が少なくなった
ことを知らせる。
7には、NOx触媒コンバータ8に流入する排気ガスの
圧力を検出する入りガス圧センサ22が設けられてお
り、入りガス圧センサ22は検出した排気ガス圧力に比
例した出力信号をECU19に出力する。
り、双方向バスによって相互に接続されたROM(リー
ドオンリメモリ)、RAM(ランダムアクセスメモ
リ)、CPU(セントラルプロセッサユニット)、入力
ポート、出力ポートを具備し、エンジン1の燃料噴射量
制御等の基本制御を行うほか、この実施の形態では、ゲ
ル状の還元剤Aの供給量制御を行っている。
ートには、アクセル開度センサ24からの入力信号と、
クランク角センサ25からの入力信号が入力される。ア
クセル開度センサ24はアクセル開度に比例した出力電
圧をECU19に出力し、ECU19はアクセル開度セ
ンサ24の出力信号に基づいて機関負荷を演算する。ク
ランク角センサ25はエンジン1のクランクシャフトが
一定角度回転する毎に出力パルスをECU19に出力
し、ECU19はこの出力パルスに基づいて機関回転速
度を演算する。これらエンジン負荷とエンジン回転速度
によってエンジン1の運転状態が判別される。さらに、
ECU19の入力ポートには、エアフロメータ26から
の入力信号がA/Dコンバータを介して入力される。エ
アフロメータ26は吸気量に比例した出力信号をECU
19に出力し、ECU19はエアフロメータ26の出力
信号に基づいて吸気量を演算する。
ンジン回転速度とをパラメータとして、これらパラメー
タと単位時間当たりに排出されるNOx量との関係を求
めてマップ化し、このNOx排出量マップをECU19
のROMに記憶しておく。
参照し、エンジン負荷とエンジン回転速度に基づいてエ
ンジン1から排出されるNOx量を演算する。さらに、
ECU19は、このNOxを浄化するのに必要なゲル状
の還元剤Aの目標供給量を演算し、この目標供給量を得
るのに必要な制御弁14の開閉時間のデューティ比を演
算し、制御弁14をデューティ比制御する。
の流量は、制御弁14のデューティ比が同じであっても
ゲル状の還元剤Aの供給圧力や制御弁14の出口側の背
圧が異なると変わってくるので、制御弁14をデューテ
ィ比制御する際に、ECU19は、圧力センサ20によ
り検出した加圧ガスBの圧力(即ち、これが還元剤Aの
供給圧力となる)と、入りガス圧センサ22により検出
した排気ガス圧力に基づいて、目標デューティ比の補正
を行う。
を説明する。前述したように、ECU19は、エンジン
1の運転状態に応じて、即ちNOx排出量に応じて、制
御弁14のデューティ比制御を行い、ゲル状の還元剤A
の供給量を適正に制御する。
は、加熱部15によって加熱されるとともに排気管7を
流れる排気ガスの熱によって加熱されて還元ガス(アン
モニアガス)となり、排気ガスと共にNOx触媒コンバ
ータ8に流入する。
気ガスに含まれるNOxを還元あるいは分解し、排気ガ
スを浄化する。浄化された排気ガスは排気管9を通って
大気に放出される。
タンク12の圧力室18に加圧ガスBの補給がされない
システムを例に挙げて説明したが、圧力室18に加圧ガ
スを補給可能にしてもよい。このようにすると、還元剤
Aの供給圧力の変動を少なくしたり、あるいは供給圧力
を一定にすることができ、還元剤Aの供給量制御が容易
になる。この場合の加圧ガスとしてはターボチャージャ
で昇圧された過給気を例示することができる。また、加
圧ガスの代わりに、オイルポンプで昇圧されたエンジン
オイルや冷却水ポンプで昇圧されたエンジン冷却水を圧
力室18に供給して内容器17内の還元剤Aを加圧して
もよい。
の還元剤Aの供給圧力を得る手段として圧力室18内の
流体圧力を利用した例を挙げたが、これに限るものでは
ない。例えば、還元剤供給管13の途中にゲル状の還元
剤Aを昇圧する加圧ポンプを設け、この加圧ポンプによ
り還元剤Aの供給圧力を得るようにしてもよい。
転状態とNOx排出量との関係を予めマップ化してお
き、このマップを参照して実際の個々のエンジン運転状
態におけるNOx排出量を推定算出しているが、これに
代えて、NOx触媒コンバータ8の上流側の排気管7
に、排気ガスのNOx濃度を検出するNOxセンサを設
け、このNOxセンサで検出したNOx濃度とエアフロメ
ータ26で検出した吸気量から、NOx排出量を演算す
るようにしてもよい。
還元剤Aがゲル状であるため、貯蔵容量が少なくて済む
ので還元剤貯蔵タンク12が小さくて済み、したがっ
て、排気浄化装置を小型にでき、車両への搭載性も非常
に優れる。また、ゲル状の還元剤Aは制御弁14による
供給量制御が容易にできる。
よれば、内燃機関の排気通路に設けられ還元剤の存在下
でNOxを還元または分解する選択還元型NOx触媒と、
還元剤を貯蔵する還元剤貯蔵室と、この還元剤貯蔵室に
貯蔵された還元剤を前記選択還元型NOx触媒の上流の
排気通路に供給する還元剤供給手段と、を備え、前記還
元剤貯蔵室に貯蔵された還元剤がゲル状であることによ
り、排気浄化装置を小型、簡略化することができ、還元
剤の供給量制御も容易にできるという優れた効果が奏さ
れる。
への供給口近傍に加熱手段を備えた場合には、排気通路
に供給されたゲル状の還元剤のガス化を促進することが
できるという効果がある。
施の形態における概略構成図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 内燃機関の排気通路に設けられ還元剤の
存在下でNOxを還元または分解する選択還元型NOx触
媒と、還元剤を貯蔵する還元剤貯蔵室と、この還元剤貯
蔵室に貯蔵された還元剤を前記選択還元型NOx触媒の
上流の排気通路に供給する還元剤供給手段と、を備える
内燃機関の排気浄化装置において、 前記還元剤貯蔵室に貯蔵された還元剤はゲル状であるこ
とを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項2】 前記還元剤は、排気通路への供給口近傍
に到達するまでゲル状で移送されることを特徴とする請
求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項3】 前記供給口近傍に加熱手段を備えること
を特徴とする請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装
置。
Priority Applications (1)
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JP11872199A JP3521798B2 (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | 内燃機関の排気浄化装置 |
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JP3521798B2 true JP3521798B2 (ja) | 2004-04-19 |
Family
ID=14743450
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11872199A Expired - Fee Related JP3521798B2 (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP2014886A1 (en) * | 2007-07-09 | 2009-01-14 | Delphi Technologies, Inc. | Reservoir for a fluid dosing system |
EP2522823B1 (fr) * | 2011-05-13 | 2014-04-23 | Aaqius & Aaqius S.A. | Dispositif de mesure d'une quantité d'un agent réducteur, de préférence de NH3, contenu dans un réservoir |
-
1999
- 1999-04-26 JP JP11872199A patent/JP3521798B2/ja not_active Expired - Fee Related
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