JPH05171921A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents
排気ガス浄化装置Info
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- JPH05171921A JPH05171921A JP3338588A JP33858891A JPH05171921A JP H05171921 A JPH05171921 A JP H05171921A JP 3338588 A JP3338588 A JP 3338588A JP 33858891 A JP33858891 A JP 33858891A JP H05171921 A JPH05171921 A JP H05171921A
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- Japan
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- temperature
- exhaust gas
- nox
- catalyst
- ratio
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/03—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
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- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】排気ガス中のＨＣ量が少ないときのＮＯｘ浄化
率を効率良く高める。 【構成】金属含有シリケートに遷移金属が担持されてな
る触媒６を排気通路３に設けるとともに、この触媒６に
ＨＣを供給する手段１２を設け、排気ガス中のＨＣ／Ｎ
Ｏｘ比が所定値以下のときであって且つ排気ガス又は触
媒６の温度が所定値以上のときに、上記ＨＣ供給手段１
２を作動させて触媒６にＨＣを供給する。
率を効率良く高める。 【構成】金属含有シリケートに遷移金属が担持されてな
る触媒６を排気通路３に設けるとともに、この触媒６に
ＨＣを供給する手段１２を設け、排気ガス中のＨＣ／Ｎ
Ｏｘ比が所定値以下のときであって且つ排気ガス又は触
媒６の温度が所定値以上のときに、上記ＨＣ供給手段１
２を作動させて触媒６にＨＣを供給する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、排気ガス浄化装置に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの排気ガス浄化用触媒として、
ＣＯ（一酸化炭素）及びＨＣ（炭化水素）の酸化と、Ｎ
Ｏｘ（窒素酸化物）の還元とを同時に行なう三元触媒が
一般に知られている。この三元触媒は、例えばγ−アル
ミナにＰｔ（白金）及びＲｈ（ロジウム）を担持させて
なるもので、エンジンの空燃比（Ａ／Ｆ）を理論空燃比
１４．７付近に制御したときに、高い浄化効率が得られ
る。
ＣＯ（一酸化炭素）及びＨＣ（炭化水素）の酸化と、Ｎ
Ｏｘ（窒素酸化物）の還元とを同時に行なう三元触媒が
一般に知られている。この三元触媒は、例えばγ−アル
ミナにＰｔ（白金）及びＲｈ（ロジウム）を担持させて
なるもので、エンジンの空燃比（Ａ／Ｆ）を理論空燃比
１４．７付近に制御したときに、高い浄化効率が得られ
る。
【０００３】これに対して、上記空燃比を高くしてエン
ジンの低燃費化を図るという要望があり、そのために、
希薄燃焼方式のエンジンが開発されている。すなわち、
このエンジンは、混合気の霧化の改善等を図って希薄混
合気であっても安定な燃焼を実現できるようにしたもの
であり、エンジン温度が低い時には空燃比を理論空燃比
付近に設定し、エンジン温度が上昇して混合気の燃焼安
定性が高くなってから、空燃比が希薄（リーン）側に切
換えて設定されるのが通常である。その場合、排気ガス
は酸素過剰となるため、上記三元触媒では、ＣＯやＨＣ
は酸化浄化することができても、ＮＯｘの還元浄化がで
きなくなる。
ジンの低燃費化を図るという要望があり、そのために、
希薄燃焼方式のエンジンが開発されている。すなわち、
このエンジンは、混合気の霧化の改善等を図って希薄混
合気であっても安定な燃焼を実現できるようにしたもの
であり、エンジン温度が低い時には空燃比を理論空燃比
付近に設定し、エンジン温度が上昇して混合気の燃焼安
定性が高くなってから、空燃比が希薄（リーン）側に切
換えて設定されるのが通常である。その場合、排気ガス
は酸素過剰となるため、上記三元触媒では、ＣＯやＨＣ
は酸化浄化することができても、ＮＯｘの還元浄化がで
きなくなる。
【０００４】そこで、近年は、遷移金属をイオン交換担
持させてなるゼオライト（アルミノ珪酸塩）系のＮＯｘ
浄化触媒の研究が進められている。この触媒の場合、リ
ーン雰囲気においても、ＮＯｘを直接、あるいは共存す
る還元剤（例えば、ＣＯ，ＨＣ等）により、Ｎ2 とＯ2
とに接触分解させることができる。
持させてなるゼオライト（アルミノ珪酸塩）系のＮＯｘ
浄化触媒の研究が進められている。この触媒の場合、リ
ーン雰囲気においても、ＮＯｘを直接、あるいは共存す
る還元剤（例えば、ＣＯ，ＨＣ等）により、Ｎ2 とＯ2
とに接触分解させることができる。
【０００５】しかし、上記ＮＯｘ浄化触媒の場合、排気
ガス中のＨＣ量が少ないときのＮＯｘの浄化率が低いと
いう問題がある。これに対して、排気ガス中にＨＣを補
給することが考えられる（特開昭６３−２８３７２７号
公報参照）。
ガス中のＨＣ量が少ないときのＮＯｘの浄化率が低いと
いう問題がある。これに対して、排気ガス中にＨＣを補
給することが考えられる（特開昭６３−２８３７２７号
公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＮＯｘの浄化
のために必要以上にＨＣを使用することは、燃料消費率
の低減の観点から好ましくない。すなわ、本発明の課題
は、排気ガス中のＨＣ量が少ないときのＮＯｘ浄化率を
効率良く高めることにある。
のために必要以上にＨＣを使用することは、燃料消費率
の低減の観点から好ましくない。すなわ、本発明の課題
は、排気ガス中のＨＣ量が少ないときのＮＯｘ浄化率を
効率良く高めることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及びその作用】上記ＮＯｘ
浄化率の低下の問題につき、本発明者が検討したとこ
ろ、まず、ＨＣ／ＮＯｘ比とＮＯｘ浄化率の関係につい
て、図９に示す結果が得られたものである。そして、上
記ＮＯｘ浄化率の低下は、排気ガス若しくは触媒の温度
が低い場合にはそれほどでもなく、同温度が高い場合に
顕著になるため、同温度が高いときに触媒にＨＣを補給
すればよいこと、また、同温度が低い場合には、触媒に
酸素を補給するとＮＯｘ浄化率の向上が図れることを見
出だしたものである。
浄化率の低下の問題につき、本発明者が検討したとこ
ろ、まず、ＨＣ／ＮＯｘ比とＮＯｘ浄化率の関係につい
て、図９に示す結果が得られたものである。そして、上
記ＮＯｘ浄化率の低下は、排気ガス若しくは触媒の温度
が低い場合にはそれほどでもなく、同温度が高い場合に
顕著になるため、同温度が高いときに触媒にＨＣを補給
すればよいこと、また、同温度が低い場合には、触媒に
酸素を補給するとＮＯｘ浄化率の向上が図れることを見
出だしたものである。
【０００８】すなわち、上記課題を解決する第１の手段
は、金属含有シリケートに遷移金属が担持されてなり、
ＮＯｘを含有する排気ガスを浄化する触媒と、上記触媒
にＨＣを供給するためのＨＣ供給手段と、上記排気ガス
中のＨＣとＮＯｘとの成分比を検出する成分比検出手段
と、上記排気ガス若しくは触媒の温度を検出する温度検
出手段と、上記成分比検出手段によって検出されるＨＣ
／ＮＯｘ比と上記温度検出手段によって検出される温度
とに基づき、上記ＨＣ／ＮＯｘ比が所定値以下のときで
あって且つ上記温度が所定値以上のときに、上記ＨＣ供
給手段を作動させる制御手段とを備えていること特徴と
する排気ガス浄化装置である。
は、金属含有シリケートに遷移金属が担持されてなり、
ＮＯｘを含有する排気ガスを浄化する触媒と、上記触媒
にＨＣを供給するためのＨＣ供給手段と、上記排気ガス
中のＨＣとＮＯｘとの成分比を検出する成分比検出手段
と、上記排気ガス若しくは触媒の温度を検出する温度検
出手段と、上記成分比検出手段によって検出されるＨＣ
／ＮＯｘ比と上記温度検出手段によって検出される温度
とに基づき、上記ＨＣ／ＮＯｘ比が所定値以下のときで
あって且つ上記温度が所定値以上のときに、上記ＨＣ供
給手段を作動させる制御手段とを備えていること特徴と
する排気ガス浄化装置である。
【０００９】このように、特定の条件において、ＨＣを
触媒に供給すると、触媒のＮＯｘ浄化率の低下が少なく
なるものである。その理由は、以下のように考えられ
る。すなわち、上記ＨＣ／ＮＯｘ比が所定値以下のと
き、例えば、この比が１近傍にあるとき、あるいはそれ
以下にあるというように、ＨＣ量が相対的に少ないとき
には、排気ガス若しくは触媒の温度が高くなると（例え
ば４００℃以上になると）、次のようなＨＣ燃焼反応を
生じ易くなる。
触媒に供給すると、触媒のＮＯｘ浄化率の低下が少なく
なるものである。その理由は、以下のように考えられ
る。すなわち、上記ＨＣ／ＮＯｘ比が所定値以下のと
き、例えば、この比が１近傍にあるとき、あるいはそれ
以下にあるというように、ＨＣ量が相対的に少ないとき
には、排気ガス若しくは触媒の温度が高くなると（例え
ば４００℃以上になると）、次のようなＨＣ燃焼反応を
生じ易くなる。
【００１０】 ＣｎＨｍ＋（ｎ＋ｍ／４）Ｏ2 →ｎＣＯ2 ＋ｍ／２・Ｈ2 Ｏ これは、ＨＣの完全燃焼反応であり、それがため、ＨＣ
がＮＯｘの分解反応における還元剤として十分に寄与せ
ず、ＮＯｘの浄化率が低下する。
がＮＯｘの分解反応における還元剤として十分に寄与せ
ず、ＮＯｘの浄化率が低下する。
【００１１】これに対して、上記装置の場合、ＨＣ供給
手段からＨＣが補給されるため、以下のように、ＨＣの
不完全燃焼反応が進行すると考えられる。
手段からＨＣが補給されるため、以下のように、ＨＣの
不完全燃焼反応が進行すると考えられる。
【００１２】 ＣｎＨｍ＋Ｘ1 Ｏ2 →Ｘ2 ＣＯ2 ＋Ｘ3 Ｈ2 Ｏ＋Ｘ4 Ｃn'Ｈm' すなわち、不完全燃焼によって中間物Ｃn'Ｈm'が生成
し、これが排気ガス中のＮＯｘと反応するため、ＮＯｘ
浄化率が高くなる、と考えられる。この場合、排気ガス
温度若しくは触媒温度が低いときに上記ＨＣの補給を行
なっても、低温であるが故にこのＨＣの燃焼自体が円滑
に行われず、効果は少ない。
し、これが排気ガス中のＮＯｘと反応するため、ＮＯｘ
浄化率が高くなる、と考えられる。この場合、排気ガス
温度若しくは触媒温度が低いときに上記ＨＣの補給を行
なっても、低温であるが故にこのＨＣの燃焼自体が円滑
に行われず、効果は少ない。
【００１３】ここで、金属含有シリケートに遷移金属が
担持されてなる触媒について説明する。金属含有シリケ
ートは、ミクロの細孔を有する結晶質の多孔体であり、
この金属含有シリケートとしては、ゼオライト（アルミ
ノシリケート）が好適である。もちろん、このゼオライ
トに代えて、他のシリケート、例えば、結晶の骨格を形
成する金属として、ＡｌとＦｅ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｃ
ｕ、Ｂ、Ｐなど他の金属（半金属）とを組み合わせてな
るシリケートや、Ａｌを含まない非アルミノシリケート
も採用することができ、これらは耐熱性を得る上で有効
である。また、耐熱性を向上せしめる観点からは、Ｎａ
型よりもＨ型の方が好ましく、特にＨ型ゼオライトが好
適である。上記ゼオライトとしては、ＺＳＭ−５が好適
であるが、Ａ型、Ｘ型、Ｙ型等であってもよい。
担持されてなる触媒について説明する。金属含有シリケ
ートは、ミクロの細孔を有する結晶質の多孔体であり、
この金属含有シリケートとしては、ゼオライト（アルミ
ノシリケート）が好適である。もちろん、このゼオライ
トに代えて、他のシリケート、例えば、結晶の骨格を形
成する金属として、ＡｌとＦｅ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｃ
ｕ、Ｂ、Ｐなど他の金属（半金属）とを組み合わせてな
るシリケートや、Ａｌを含まない非アルミノシリケート
も採用することができ、これらは耐熱性を得る上で有効
である。また、耐熱性を向上せしめる観点からは、Ｎａ
型よりもＨ型の方が好ましく、特にＨ型ゼオライトが好
適である。上記ゼオライトとしては、ＺＳＭ−５が好適
であるが、Ａ型、Ｘ型、Ｙ型等であってもよい。
【００１４】上記金属含有シリケートに担持せしめる遷
移金属としては、Ｃｕが好適であるが、それ以外のＣ
ｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｎなどでもよい。また、この
遷移金属は、上記金属含有シリケートにイオン交換によ
って担持せしめることが好適であるが、含浸によって担
持せしめてもよい。
移金属としては、Ｃｕが好適であるが、それ以外のＣ
ｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｎなどでもよい。また、この
遷移金属は、上記金属含有シリケートにイオン交換によ
って担持せしめることが好適であるが、含浸によって担
持せしめてもよい。
【００１５】また、上記触媒は、その使用にあたって
は、ペレットタイプとすることができるが、担体に担持
せしめることもでき、その場合の担体としては、コーデ
ィライトが好適であり、また、他の無機多孔質体を用い
ることもできる。
は、ペレットタイプとすることができるが、担体に担持
せしめることもでき、その場合の担体としては、コーデ
ィライトが好適であり、また、他の無機多孔質体を用い
ることもできる。
【００１６】上記触媒に供給するＨＣとしては、例えば
自動車エンジンの場合には該エンジンの燃料（ガソリ
ン）であってよく、また、Ｃ3 Ｈ6 やＣ4 Ｈ10のような
他の炭化水素でもよい。
自動車エンジンの場合には該エンジンの燃料（ガソリ
ン）であってよく、また、Ｃ3 Ｈ6 やＣ4 Ｈ10のような
他の炭化水素でもよい。
【００１７】上記排気ガス中のＨＣとＮＯｘとの成分比
を検出する成分比検出手段としては、空燃比センサ（Ｏ
2 濃度センサ）を代用して、Ａ／Ｆの値に基づいてＨＣ
／ＮＯｘ比が所定値以下か否かを判断することができ
る。また、自動車等のエンジンの場合には、エンジン回
転数と吸気負圧とに基づいてＡ／Ｆを検出するようにす
ることもできる。もちろん、ＨＣ及びＮＯｘの各々の濃
度をセンサでとらえてＨＣ／ＮＯｘ比を求めるようにし
てもよい。
を検出する成分比検出手段としては、空燃比センサ（Ｏ
2 濃度センサ）を代用して、Ａ／Ｆの値に基づいてＨＣ
／ＮＯｘ比が所定値以下か否かを判断することができ
る。また、自動車等のエンジンの場合には、エンジン回
転数と吸気負圧とに基づいてＡ／Ｆを検出するようにす
ることもできる。もちろん、ＨＣ及びＮＯｘの各々の濃
度をセンサでとらえてＨＣ／ＮＯｘ比を求めるようにし
てもよい。
【００１８】また、上記課題を解決する第２の手段は、
金属含有シリケートに遷移金属が担持されてなり、ＮＯ
ｘを含有する排気ガスを浄化する触媒と、上記触媒にＯ
2 を供給するためのＯ2 供給手段と、上記排気ガス中の
ＨＣとＮＯｘとの成分比を検出する成分比検出手段と、
上記排気ガス若しくは触媒の温度を検出する温度検出手
段と、上記成分比検出手段によって検出されるＨＣ／Ｎ
Ｏｘ比と上記温度検出手段によって検出される温度とに
基づき、上記ＨＣ／ＮＯｘ比が所定値以下のときであっ
て且つ上記温度が所定値以下のときに、上記Ｏ2 供給手
段を作動させる制御手段とを備えていること特徴とする
排気ガス浄化装置である。
金属含有シリケートに遷移金属が担持されてなり、ＮＯ
ｘを含有する排気ガスを浄化する触媒と、上記触媒にＯ
2 を供給するためのＯ2 供給手段と、上記排気ガス中の
ＨＣとＮＯｘとの成分比を検出する成分比検出手段と、
上記排気ガス若しくは触媒の温度を検出する温度検出手
段と、上記成分比検出手段によって検出されるＨＣ／Ｎ
Ｏｘ比と上記温度検出手段によって検出される温度とに
基づき、上記ＨＣ／ＮＯｘ比が所定値以下のときであっ
て且つ上記温度が所定値以下のときに、上記Ｏ2 供給手
段を作動させる制御手段とを備えていること特徴とする
排気ガス浄化装置である。
【００１９】この第２の手段においても、上記特定条件
でのＯ2 の補給によりＮＯｘの浄化率が向上する。これ
は、ＨＣ／ＮＯｘ比が所定値以下のときであって且つ上
記排気ガス若しくは触媒の温度が所定値以下のときにＯ
2 を補給するから、この補給によってＨＣの燃焼が促さ
れ、先の第１の手段の場合と同様の不完全燃焼による中
間物が生成し、それがＮＯｘの浄化（還元）に寄与する
ためと考えられる。
でのＯ2 の補給によりＮＯｘの浄化率が向上する。これ
は、ＨＣ／ＮＯｘ比が所定値以下のときであって且つ上
記排気ガス若しくは触媒の温度が所定値以下のときにＯ
2 を補給するから、この補給によってＨＣの燃焼が促さ
れ、先の第１の手段の場合と同様の不完全燃焼による中
間物が生成し、それがＮＯｘの浄化（還元）に寄与する
ためと考えられる。
【００２０】この場合、排気ガス若しくは触媒の温度が
高いときに上述の如きＯ2 の補給を行なってもＮＯｘ浄
化率の向上は望めない。それは、同温度が高いときは、
本来的にＨＣの燃焼が進行し易いからである。つまり、
かかる状態にあるときにＯ2 を供給すると、ＨＣの燃焼
がさらに促進されることになって、上述のＨＣの不完全
燃焼を期待することはできず、また、ＨＣの燃焼の促進
によって触媒温度の過度上昇を招く懸念がある。
高いときに上述の如きＯ2 の補給を行なってもＮＯｘ浄
化率の向上は望めない。それは、同温度が高いときは、
本来的にＨＣの燃焼が進行し易いからである。つまり、
かかる状態にあるときにＯ2 を供給すると、ＨＣの燃焼
がさらに促進されることになって、上述のＨＣの不完全
燃焼を期待することはできず、また、ＨＣの燃焼の促進
によって触媒温度の過度上昇を招く懸念がある。
【００２１】上記触媒に供給するＯ2 としては、酸素そ
のものでもよいが、空気を用いてもよく、自動車エンジ
ンの場合には吸気通路から排気通路に２次エアを導く方
式が好適である。
のものでもよいが、空気を用いてもよく、自動車エンジ
ンの場合には吸気通路から排気通路に２次エアを導く方
式が好適である。
【００２２】以上の説明から明らかなように、上記ＨＣ
／ＮＯｘ比が所定値以下のときであって且つ上記排気ガ
ス若しくは触媒の温度が所定値以上のときには、上記Ｈ
Ｃ供給手段を作動させ、上記ＨＣ／ＮＯｘ比が所定値以
下のときであって且つ上記温度が所定値以下のときに
は、上記Ｏ2 供給手段を作動させることは、上述の本発
明の課題を解決する好ましい第３の手段である。
／ＮＯｘ比が所定値以下のときであって且つ上記排気ガ
ス若しくは触媒の温度が所定値以上のときには、上記Ｈ
Ｃ供給手段を作動させ、上記ＨＣ／ＮＯｘ比が所定値以
下のときであって且つ上記温度が所定値以下のときに
は、上記Ｏ2 供給手段を作動させることは、上述の本発
明の課題を解決する好ましい第３の手段である。
【００２３】
【発明の効果】従って、上記第１の手段によれば、ＨＣ
／ＮＯｘ比が所定値以下のときであって且つ排気ガス若
しくは触媒の温度が所定値以上のときに、触媒にＨＣを
別途供給するようにしたから、ＨＣの効果的な供給によ
って、つまり、ＨＣ使用量を最少限に抑えながら、ＮＯ
ｘ浄化率を高めることができる。
／ＮＯｘ比が所定値以下のときであって且つ排気ガス若
しくは触媒の温度が所定値以上のときに、触媒にＨＣを
別途供給するようにしたから、ＨＣの効果的な供給によ
って、つまり、ＨＣ使用量を最少限に抑えながら、ＮＯ
ｘ浄化率を高めることができる。
【００２４】また、第２の手段によれば、ＨＣ／ＮＯｘ
比が所定値以下のときであって且つ上記排気ガス若しく
は触媒の温度が所定値以下のときに、触媒にＯ2 を供給
するようにしたから、触媒温度の過度上昇を招くことな
く、ＮＯｘ浄化率を高めることができる。
比が所定値以下のときであって且つ上記排気ガス若しく
は触媒の温度が所定値以下のときに、触媒にＯ2 を供給
するようにしたから、触媒温度の過度上昇を招くことな
く、ＮＯｘ浄化率を高めることができる。
【００２５】また、第３の手段によれば、ＨＣ／ＮＯｘ
比が所定値以下のときであって且つ上記排気ガス若しく
は触媒の温度が所定値以上のときには、触媒にＨＣを供
給し、上記ＨＣ／ＮＯｘ比が所定値以下のときであって
且つ上記温度が所定値以下のときには、触媒にＯ2 を供
給するようにしたから、上記温度が低いときから高いと
きわたる広い温度範囲でＮＯｘ浄化率を高めることがで
きる。
比が所定値以下のときであって且つ上記排気ガス若しく
は触媒の温度が所定値以上のときには、触媒にＨＣを供
給し、上記ＨＣ／ＮＯｘ比が所定値以下のときであって
且つ上記温度が所定値以下のときには、触媒にＯ2 を供
給するようにしたから、上記温度が低いときから高いと
きわたる広い温度範囲でＮＯｘ浄化率を高めることがで
きる。
【００２６】さらに、ゼオライトにＣｕがイオン交換に
よって担持されてなる触媒を用い、排気ガス温度４００
℃を基準として、ＨＣの供給あるいはＯ2 の供給を行な
うようにしたものによれば、ＮＯｘ浄化率の向上を確実
に図ることができる。
よって担持されてなる触媒を用い、排気ガス温度４００
℃を基準として、ＨＣの供給あるいはＯ2 の供給を行な
うようにしたものによれば、ＮＯｘ浄化率の向上を確実
に図ることができる。
【００２７】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 −排気ガス浄化装置の機械的構成− 図１には装置の機械的構成が記載されている。同図にお
いて、１はリーンバーン（希薄燃焼）エンジン、２は吸
気通路、３は排気通路、４は燃料（ガソリン）タンク、
５はエアクリーナである。上記排気通路３には排気ガス
中のＮＯｘを主として浄化するＮＯｘ浄化用触媒６が設
けられ、さらに、その下流に酸化触媒７が設けられてい
る。また、上記吸気通路２のスロットル弁８の上流部位
から排気通路３の上記ＮＯｘ浄化用触媒６の直上流部位
に２次エア通路９が延設されている。
いて、１はリーンバーン（希薄燃焼）エンジン、２は吸
気通路、３は排気通路、４は燃料（ガソリン）タンク、
５はエアクリーナである。上記排気通路３には排気ガス
中のＮＯｘを主として浄化するＮＯｘ浄化用触媒６が設
けられ、さらに、その下流に酸化触媒７が設けられてい
る。また、上記吸気通路２のスロットル弁８の上流部位
から排気通路３の上記ＮＯｘ浄化用触媒６の直上流部位
に２次エア通路９が延設されている。
【００２８】上記燃料タンク４から延設された燃料供給
通路は燃料ポンプ１０の下流で分岐し、その一方が上記
吸気通路２のスロットル弁８の下流部位に燃料を噴射す
る第１インジェクタ１１に接続され、他方は上記２次エ
ア通路９の途中に設けられたサージタンク９ａに燃料を
噴射する第２インジェクタ（ＨＣ供給手段）１２に接続
されている。上記燃料タンク４に燃料を戻すリターン通
路にはプレッシャレギュレータ１３が介設されている。
通路は燃料ポンプ１０の下流で分岐し、その一方が上記
吸気通路２のスロットル弁８の下流部位に燃料を噴射す
る第１インジェクタ１１に接続され、他方は上記２次エ
ア通路９の途中に設けられたサージタンク９ａに燃料を
噴射する第２インジェクタ（ＨＣ供給手段）１２に接続
されている。上記燃料タンク４に燃料を戻すリターン通
路にはプレッシャレギュレータ１３が介設されている。
【００２９】上記２次エア通路９にはサージタンク９ａ
の上流部位に開閉弁（Ｏ2 供給手段）１４が介設されて
いる。上記排気通路３には、上記２次エア通路９の開口
部よりも上流部位に第１温度センサ１５と第１空燃比セ
ンサ１６とが設けられ、上記開口部よりも下流部位に第
２温度センサ１７と第２空燃比センサ１８とが設けられ
ている。上記第１の各センサ１５，１６は、エンジン１
から排出された排気ガス（ＨＣ及びＯ2 の供給前）の温
度、空燃比を検出するためのものであり、上記第２の各
センサ１７，１８は、上記排気ガスにＨＣ及びＯ2 が供
給された後の当該ガスの温度（触媒入口温度）、空燃比
を検出するためのものである。また、ＮＯｘ浄化用触媒
６には該排気ガスの温度を検出する排気ガス温度センサ
１９が設けられている。
の上流部位に開閉弁（Ｏ2 供給手段）１４が介設されて
いる。上記排気通路３には、上記２次エア通路９の開口
部よりも上流部位に第１温度センサ１５と第１空燃比セ
ンサ１６とが設けられ、上記開口部よりも下流部位に第
２温度センサ１７と第２空燃比センサ１８とが設けられ
ている。上記第１の各センサ１５，１６は、エンジン１
から排出された排気ガス（ＨＣ及びＯ2 の供給前）の温
度、空燃比を検出するためのものであり、上記第２の各
センサ１７，１８は、上記排気ガスにＨＣ及びＯ2 が供
給された後の当該ガスの温度（触媒入口温度）、空燃比
を検出するためのものである。また、ＮＯｘ浄化用触媒
６には該排気ガスの温度を検出する排気ガス温度センサ
１９が設けられている。
【００３０】そうして、上記第２インジェクタ１２と開
閉弁１４とは、上述の各センサ１５〜１９の出力に基づ
いて、制御手段（ＣＰＵ）２０により作動が制御される
ようになっている。
閉弁１４とは、上述の各センサ１５〜１９の出力に基づ
いて、制御手段（ＣＰＵ）２０により作動が制御される
ようになっている。
【００３１】上記ＮＯｘ浄化用触媒６は、ゼオライト
（ＺＳＭ−５）にＣｕをイオン交換によって担持せしめ
たものである。また、上記酸化触媒はγ−アルミナに貴
金属（Ｐｔ，Ｐｄ）を担持せしめたものである。
（ＺＳＭ−５）にＣｕをイオン交換によって担持せしめ
たものである。また、上記酸化触媒はγ−アルミナに貴
金属（Ｐｔ，Ｐｄ）を担持せしめたものである。
【００３２】−制御例１− 上記制御手段２０による上記第２インジェクタ１２及び
開閉弁１４の制御の一例が図２に示されている。すなわ
ち、同図において、領域及び（触媒入口温度３５０
〜４５０℃）では開閉弁１４が開とされて単位時間に一
定量の２次エアが供給され、領域及び（Ａ／Ｆ＝１
５〜１８，触媒入口温度４００℃以上）では第２インジ
ェクタ１２がオンとされて単位時間に一定量の燃料（Ｈ
Ｃ）が噴射される。
開閉弁１４の制御の一例が図２に示されている。すなわ
ち、同図において、領域及び（触媒入口温度３５０
〜４５０℃）では開閉弁１４が開とされて単位時間に一
定量の２次エアが供給され、領域及び（Ａ／Ｆ＝１
５〜１８，触媒入口温度４００℃以上）では第２インジ
ェクタ１２がオンとされて単位時間に一定量の燃料（Ｈ
Ｃ）が噴射される。
【００３３】この場合、基本的には、各領域の制御の開
始は上記第１のセンサ１５，１６からの出力に基づいて
決定され、当該領域の制御は上記第１のセンサ１５，１
６と上記第２のセンサ１７，１８とのいずれか一方の出
力値が当該領域を外れることによって終了する。
始は上記第１のセンサ１５，１６からの出力に基づいて
決定され、当該領域の制御は上記第１のセンサ１５，１
６と上記第２のセンサ１７，１８とのいずれか一方の出
力値が当該領域を外れることによって終了する。
【００３４】また、上記２次エアの供給量は、排気ガス
中の酸素濃度が１０％以上に、好ましくは１３％になる
量とする。一方、上記燃料の供給量は、排気ガス中のＨ
Ｃ濃度が２０００ｐｐｍＣ以上に、好ましくは３０００
ｐｐｍＣになる量とする。
中の酸素濃度が１０％以上に、好ましくは１３％になる
量とする。一方、上記燃料の供給量は、排気ガス中のＨ
Ｃ濃度が２０００ｐｐｍＣ以上に、好ましくは３０００
ｐｐｍＣになる量とする。
【００３５】また、上記装置において、サージタンク９
ａは２次エアと燃料との混合器としての機能を呈する。
ａは２次エアと燃料との混合器としての機能を呈する。
【００３６】−制御例２− 上記制御手段２０による上記第２インジェクタ１２及び
開閉弁１４の別の制御例が図３に示されている。すなわ
ち、同図において、領域（触媒入口温度３５０〜４５
０℃）では開閉弁１４が開とされて単位時間に一定量の
２次エアが供給され、領域（Ａ／Ｆ＝１５〜１８，触
媒入口温度３５０℃以上）では第２インジェクタ１２が
オンとされるとともに、開閉弁１４が開とされ、図４に
示す添加量特性に従って燃料（ＨＣ）と酸素（２次エ
ア）とが供給される。この場合、領域における２次エ
ア供給量は制御例１における２次エア供給量と同じであ
る。また、図４において添加量１０の酸素量は上記領域
の２次エア供給量と同じであり、添加量１０の燃料量
は制御例１の領域の燃料量と同じである。
開閉弁１４の別の制御例が図３に示されている。すなわ
ち、同図において、領域（触媒入口温度３５０〜４５
０℃）では開閉弁１４が開とされて単位時間に一定量の
２次エアが供給され、領域（Ａ／Ｆ＝１５〜１８，触
媒入口温度３５０℃以上）では第２インジェクタ１２が
オンとされるとともに、開閉弁１４が開とされ、図４に
示す添加量特性に従って燃料（ＨＣ）と酸素（２次エ
ア）とが供給される。この場合、領域における２次エ
ア供給量は制御例１における２次エア供給量と同じであ
る。また、図４において添加量１０の酸素量は上記領域
の２次エア供給量と同じであり、添加量１０の燃料量
は制御例１の領域の燃料量と同じである。
【００３７】なお、制御例２における各領域の制御の開
始及び終了の決定は制御例１と同様である。
始及び終了の決定は制御例１と同様である。
【００３８】−Ａ／ＦとＨＣ／ＮＯｘとの関係− ここで、上記Ａ／ＦとＨＣ／ＮＯｘとの関係について説
明する。すなわち、図５に示すように、エンジン１から
の排気ガスは、Ａ／Ｆによって成分濃度が変動するもの
であり、Ａ／ＦとＨＣ／ＮＯｘとの間には略一定の関係
がある。そこで、本実施例では、ＨＣ／ＮＯｘを直接に
は検出せずに、上記Ａ／Ｆを検出してＨＣ／ＮＯｘの検
出に代えるものである。この場合、Ａ／Ｆ＝１５〜１８
においては、ＨＣ／ＮＯｘ＝１．０〜１．８程度とな
る。
明する。すなわち、図５に示すように、エンジン１から
の排気ガスは、Ａ／Ｆによって成分濃度が変動するもの
であり、Ａ／ＦとＨＣ／ＮＯｘとの間には略一定の関係
がある。そこで、本実施例では、ＨＣ／ＮＯｘを直接に
は検出せずに、上記Ａ／Ｆを検出してＨＣ／ＮＯｘの検
出に代えるものである。この場合、Ａ／Ｆ＝１５〜１８
においては、ＨＣ／ＮＯｘ＝１．０〜１．８程度とな
る。
【００３９】−浄化テスト− 図６は、上記制御例１及び制御例２による各浄化テスト
データを無制御のものと比較して示すものである。この
浄化テストにおいては次の組成の模擬排気ガスを用い
た。すなわち、温度を変えて各々模擬排気ガスを触媒に
通じ、無制御では酸素及び燃料の供給を別途行なうこと
なくＮＯｘ浄化率を調べ、制御例１及び制御例２ではそ
れぞれ温度に応じて酸素ないしは燃料を供給してＮＯｘ
浄化率を調べたものである。ＨＣはＣ3 Ｈ6 である。
データを無制御のものと比較して示すものである。この
浄化テストにおいては次の組成の模擬排気ガスを用い
た。すなわち、温度を変えて各々模擬排気ガスを触媒に
通じ、無制御では酸素及び燃料の供給を別途行なうこと
なくＮＯｘ浄化率を調べ、制御例１及び制御例２ではそ
れぞれ温度に応じて酸素ないしは燃料を供給してＮＯｘ
浄化率を調べたものである。ＨＣはＣ3 Ｈ6 である。
【００４０】ＨＣ ；３５０ｐｐｍ ＮＯｘ；２６０ｐｐｍ ＣＯ ；６５０ｐｐｍ ＣＯ2 ；１０％ Ｏ2 ；６％ 浄化テストの結果、制御例１，２ではいずれにおいても
無制御のものに比べてＮＯｘ浄化率が高くなっている。
特に、無制御のものでは触媒入口温度４００℃を越える
とＮＯｘ浄化率が急に低下しているのに対し、制御例
１，２では４００℃以降においても浄化率の低下は少な
く、また、低温での活性の立ち上がりも急になってい
る。このことから、ＨＣ／ＮＯｘ比が低い排気ガスにお
いては、低温でのＯ2 の供給と高温でのＨＣの供給がＮ
Ｏｘ浄化率の向上に大きく寄与するということがわか
る。
無制御のものに比べてＮＯｘ浄化率が高くなっている。
特に、無制御のものでは触媒入口温度４００℃を越える
とＮＯｘ浄化率が急に低下しているのに対し、制御例
１，２では４００℃以降においても浄化率の低下は少な
く、また、低温での活性の立ち上がりも急になってい
る。このことから、ＨＣ／ＮＯｘ比が低い排気ガスにお
いては、低温でのＯ2 の供給と高温でのＨＣの供給がＮ
Ｏｘ浄化率の向上に大きく寄与するということがわか
る。
【００４１】−ＨＣ供給の効果について− 図７は上記模擬排気ガス組成でのＮＯｘ浄化率と、同組
成におけるＨＣのみを１０倍の３５００ｐｐｍにした模
擬排気ガス組成でのＮＯｘ浄化率とを調べ比較したもの
である。同図から、ＨＣの供給がＮＯｘ浄化率の向上に
有効であることが裏付けられる。
成におけるＨＣのみを１０倍の３５００ｐｐｍにした模
擬排気ガス組成でのＮＯｘ浄化率とを調べ比較したもの
である。同図から、ＨＣの供給がＮＯｘ浄化率の向上に
有効であることが裏付けられる。
【００４２】−Ｏ2 供給の効果について− 図８は次の模擬排気ガス組成を基本としてＯ2 濃度を６
％，１２％，１７％と３種類に変えてＮＯｘ浄化率を調
べた結果を示す。
％，１２％，１７％と３種類に変えてＮＯｘ浄化率を調
べた結果を示す。
【００４３】ＨＣ ；３５０ｐｐｍ ＮＯｘ；１０００ｐｐｍ ＣＯ ；６５０ｐｐｍ ＣＯ2 ；１０％ 図８の結果から、Ｏ2 の供給がＮＯｘ浄化率の向上に有
効であること、特に４５０℃以下においてＮＯｘ浄化率
の向上に良く寄与することが裏付けられる。
効であること、特に４５０℃以下においてＮＯｘ浄化率
の向上に良く寄与することが裏付けられる。
【図１】実施例の排気ガス浄化装置の構成図
【図２】実施例の制御例１にかかる制御領域図
【図３】実施例の制御例２にかかる制御領域図
【図４】制御例２における酸素及び燃料の添加特性を示
すグラフ図
すグラフ図
【図５】空燃比とＨＣ及びＮＯｘ排出量との関係を示す
グラフ図
グラフ図
【図６】制御例１、制御例２及び無制御の各々における
浄化テスト結果を示すグラフ図
浄化テスト結果を示すグラフ図
【図７】ＨＣ量とＮＯｘ浄化率との関係を調べた結果を
示すグラフ図
示すグラフ図
【図８】Ｏ2 量とＮＯｘ浄化率との関係を調べた結果を
示すグラフ図
示すグラフ図
【図９】ＨＣ／ＮＯｘとＮＯｘ浄化率との関係を調べた
結果を示すグラフ図
結果を示すグラフ図
１ エンジン ２ 吸気通路 ３ 排気通路 ４ 燃料タンク ６ ＮＯｘ浄化用触媒 ９ ２次エア通路 １２ インジェクタ（ＨＣ供給手段） １４ 開閉弁（Ｏ2 供給手段） １５，１７ 温度センサ １６，１８ 空燃比センサ（ＨＣ／ＮＯｘ比検出手段） ２０ 制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｎ 3/10 Ａ 7910−3Ｇ (72)発明者 竹本 崇 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】金属含有シリケートに遷移金属が担持され
てなり、ＮＯｘを含有する排気ガスを浄化する触媒と、 上記触媒にＨＣを供給するためのＨＣ供給手段と、 上記排気ガス中のＨＣとＮＯｘとの成分比を検出する成
分比検出手段と、 上記排気ガス若しくは触媒の温度を検出する温度検出手
段と、 上記成分比検出手段によって検出されるＨＣ／ＮＯｘ比
と上記温度検出手段によって検出される温度とに基づ
き、上記ＨＣ／ＮＯｘ比が所定値以下のときであって且
つ上記温度が所定値以上のときに、上記ＨＣ供給手段を
作動させる制御手段とを備えていること特徴とする排気
ガス浄化装置。 - 【請求項２】金属含有シリケートに遷移金属が担持され
てなり、ＮＯｘを含有する排気ガスを浄化する触媒と、 上記触媒にＯ2 を供給するためのＯ2 供給手段と、 上記排気ガス中のＨＣとＮＯｘとの成分比を検出する成
分比検出手段と、 上記排気ガス若しくは触媒の温度を検出する温度検出手
段と、 上記成分比検出手段によって検出されるＨＣ／ＮＯｘ比
と上記温度検出手段によって検出される温度とに基づ
き、上記ＨＣ／ＮＯｘ比が所定値以下のときであって且
つ上記温度が所定値以下のときに、上記Ｏ2 供給手段を
作動させる制御手段とを備えていること特徴とする排気
ガス浄化装置。 - 【請求項３】上記触媒にＯ2 を供給するためのＯ2 供給
手段を備え、 上記制御手段は、上記成分比検出手段によって検出され
るＨＣ／ＮＯｘ比と上記温度検出手段によって検出され
る温度とに基づき、上記ＨＣ／ＮＯｘ比が所定値以下の
ときであって且つ上記温度が所定値以上のときには、上
記ＨＣ供給手段を作動させ、上記ＨＣ／ＮＯｘ比が所定
値以下のときであって且つ上記温度が所定値以下のとき
には、上記Ｏ2 供給手段を作動させる請求項１に記載の
排気ガス浄化装置。 - 【請求項４】上記触媒は、ゼオライトにＣｕがイオン交
換によって担持されてなり、上記制御手段がＨＣ供給手
段を作動させる温度条件は排気ガス温度が４００℃以上
のときである請求項１に記載の排気ガス浄化装置。 - 【請求項５】上記触媒は、ゼオライトにＣｕがイオン交
換によって担持されてなり、上記制御手段がＯ2 供給手
段を作動させる温度条件は排気ガス温度が４００℃以下
のときである請求項２に記載の排気ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3338588A JPH05171921A (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | 排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3338588A JPH05171921A (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | 排気ガス浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05171921A true JPH05171921A (ja) | 1993-07-09 |
Family
ID=18319590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3338588A Pending JPH05171921A (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | 排気ガス浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05171921A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005028826A1 (ja) * | 2003-09-19 | 2005-03-31 | Nissan Diesel Motor Co., Ltd. | エンジンの排気浄化装置 |
| WO2007069436A1 (ja) * | 2005-12-14 | 2007-06-21 | Isuzu Motors Limited | 排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム |
| US7500356B2 (en) | 2004-02-02 | 2009-03-10 | Nissan Diesel Motor Co., Ltd. | Exhaust emission purifying apparatus for engine |
| US7614213B2 (en) | 2003-09-19 | 2009-11-10 | Nissan Diesel Motor Co., Ltd. | Engine exhaust emission purification apparatus |
| US8011176B2 (en) | 2004-02-02 | 2011-09-06 | Nissan Diesel Motor Co., Ltd. | Exhaust emission purifying apparatus for internal combustion engine |
| JP2018168752A (ja) * | 2017-03-30 | 2018-11-01 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 排ガス浄化システム |
-
1991
- 1991-12-20 JP JP3338588A patent/JPH05171921A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005028826A1 (ja) * | 2003-09-19 | 2005-03-31 | Nissan Diesel Motor Co., Ltd. | エンジンの排気浄化装置 |
| US7614213B2 (en) | 2003-09-19 | 2009-11-10 | Nissan Diesel Motor Co., Ltd. | Engine exhaust emission purification apparatus |
| US7849674B2 (en) | 2003-09-19 | 2010-12-14 | Nissan Diesel Motor Co., Ltd. | Exhaust emission purifying apparatus for engine |
| US8209958B2 (en) | 2003-09-19 | 2012-07-03 | Nissan Diesel Motor Co., Ltd. | Engine exhaust emission purification apparatus |
| US7500356B2 (en) | 2004-02-02 | 2009-03-10 | Nissan Diesel Motor Co., Ltd. | Exhaust emission purifying apparatus for engine |
| US8011176B2 (en) | 2004-02-02 | 2011-09-06 | Nissan Diesel Motor Co., Ltd. | Exhaust emission purifying apparatus for internal combustion engine |
| US8578703B2 (en) | 2004-02-02 | 2013-11-12 | Nissan Diesel Motor Co., Ltd. | Exhaust emission purifying apparatus for internal combustion engine |
| WO2007069436A1 (ja) * | 2005-12-14 | 2007-06-21 | Isuzu Motors Limited | 排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム |
| US8056323B2 (en) | 2005-12-14 | 2011-11-15 | Isuzu Motors Limited | Method of controlling exhaust gas purification system and exhaust gas purification system |
| JP2018168752A (ja) * | 2017-03-30 | 2018-11-01 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 排ガス浄化システム |
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