JPH03213614A

JPH03213614A - ディーゼルエンジンの排気処理装置

Info

Publication number: JPH03213614A
Application number: JP2009164A
Authority: JP
Inventors: Hirohisa Saitou; 紘久齊藤; Piitaa Hoburin Jieremii; ジェレミー・ピーター―ホブリン; Etsuo Abe; 阿部　悦穂
Original assignee: Fuel Tec Japan Kk; SANRITSU OOTOMEISHIYON KK; Toyota Motor Corp
Current assignee: Fuel Tec Japan Kk; SANRITSU OOTOMEISHIYON KK; Toyota Motor Corp
Priority date: 1990-01-18
Filing date: 1990-01-18
Publication date: 1991-09-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］〈産業上の利用分野〉本発明はディーゼルエンジンの排気中に含まれる窒素酸
化物を低減するための排気処理装置に関する。

〈従来の技術〉ディーゼルエンジンの排気ガス中には、窒素酸化物（Ｎ
Ｏｘ）、遊離炭素（Ｃ）、炭化水素（Ｃ＊　Ｈ（ｓ＋２
１　、アルデヒド（Ｃ−Ｈ（２−＋□、ＣＨＯ）等が含
まれているが、特に窒素酸化物を可及的に除去すること
が望まれており、例えば特開昭６３１９０６２３号公報
には、排気中に尿素水溶液を適量注入して触媒反応によ
り窒素酸化物を分解し、除去する方法が開示されている
。この方法によれば尿素水溶液の注入量を調節すること
により、例えばアンモニアを排気中に注入して窒素酸化
物を除去する方法等に比較して、未反応のアンモニアガ
ス等が大気中に放出される等の心配がなく、好適に窒素
酸化物を除去することができる。

しかるに、ディーゼルエンジンの排気中には上記したよ
うに遊離炭素が多く含まれていることから、触媒に炭素
が付着して窒素酸化物の還元反応が起こり難くなるばか
りでなく、触媒を網目状に形成した場合等にこの網目が
目詰し、排気効率が低下する問題がある。従って、比較
的頻繁に触媒を交換する必要があり、その管理が煩雑に
なりがちであった。

〈発明が解決しようとする課題〉このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目的
は、簡単な構造をもって好適に排気中の窒素酸化物を低
減し得ると共に未反応のアンモニアガス等が大気中に放
出されず、かつ装置の管理が容易なディーゼルエンジン
の排気処理構造を提供することにある。

［発明の構成コく課題を解決するための手段〉このような目的は、本発明によれば、ディーゼルエンジ
ンの排気中に含まれる窒素酸化物を低減するための排気
処理装置であって、前記エンジンの燃焼室及び該燃焼室
近傍の排気通路のいずれか一方に向けて所定のタイミン
グで尿素水溶液を噴射するインジェクタを設けたことを
特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置を提供す
ることにより達成される。

〈作用〉このようにすれば、尿素及び水が比較的高い温度の排気
ガスと接触することから、触媒を用いることなく排気ガ
ス中の窒素酸化物と好適に反応して該窒素酸化物を還元
することができる。特に排気通路下流に触媒コンバータ
を設ければ、−層好適に窒素酸化物を還元して除去する
ことができる。

〈実施例〉以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく
説明する。

第１図は本発明が適用されたディーゼルエンジンの模式
的な構成図である。当該エンジンのシリンダブロック１
により郭成されたシリンダボア１ａにはピストン２が受
容されている。このピストン２は、図示されないクラン
クシャフトにコンロッド３を介して連結され、シリンダ
ボア１ａ内を上下に往復動するようになっている。また
、シリンダボア１ａの上部にはシリンダブロック１及び
シリンダヘッド５により燃焼室４が郭成されている。シ
リンダヘッド５の中央部には燃料を該燃焼室に向けて噴
射するべく、図示されないバルブ及びポンプを介して燃
料タンクに連結されたインジェクタ６が配設されている
。更に、燃焼室４にはシリンダヘッド５に郭成された吸
気通路７及び排気通路８が連通しており、図示されない
動弁機構により駆動される吸気弁９及び排気弁１０によ
り所定のタイミングで選択的に開閉するようになってい
る。

一方、排気通路８に於ける排気温度が８５０℃以上とな
る燃焼室４近傍位置には、後記する尿素水溶液を排気通
路８内に噴射するべく、ポンプ及びバルブを内蔵するポ
ンプ−バルブユニット１３に連結されたインジェクタ１
２が配設されている。

このポンプ−バルブユニット１３は、尿素水溶液を貯留
するタンク１４に接続されている。また、上記した燃料
用インジェクタ６及び尿素水溶液用インジェクタ１２は
同一の制御ユニット１６によりその噴射タイミングが制
御されるようになっている。従って、部品点数が削減さ
れるばかりでなく各インジェクタの制御が容易になって
いる。尚、実際には制御ユニット１６は各インジェクタ
を機械的または電気的に制御するものであって良い。

また、インジェクタ６とインジェクタ１２とを別々）制
御ユニットにより制御してモ良イ。

排気通路８の更に下流側位置には金属触媒等からなる触
媒コンバータ１７が設けられている。

当該ディーゼルエンジンが始動すると、その運転状況に
応じてインジェクタ６から燃料が燃焼室４に噴射される
。そして、排気弁１０が開弁する一排気過程に於てイン
ジェクタ１２から運転負荷、排気温度等に応じた量の尿
素水溶液が所定のタイミングで噴射される。

このとき、排気中の窒素酸化物が、（ＮＦ２）２ＣＯ＋Ｈ２０→２ＮＨ３’　＋Ｃ０２（１
）４ＮＨ３＊＋４ＮＯ＋０２→４Ｎ　２＋６Ｈ２０（２）に示す反応により好適に還元され除去される。ここで、
活性化アンモニアＮＨ３’は窒素酸化物との反応性が高
いことから、硫酸アンモニウム等が発生する心配がなく
、かつ尿素水溶液の噴射量を制御していることにより未
反応のアンモニアガスが排気中に残留する心配もない。

また、もし窒素酸化物が残留しても触媒コンバータ１７
の位置にて触媒還元反応によりその大部分が還元され、
除去される。

実際には、排気量１８０００ｃｃの大型トラックに本発
明を適用した場合、排気温度９００℃に於て、３％の尿
素水溶液を１時間あたり０．１２２噴射することにより
約５０％の脱消率が得られた。

尚、本実施例に於ては尿素水溶液のインジェクタ１２を
排気通路８の排気温度が８５０°Ｃ以上となる位置に設
けたが、燃焼室４に向けて直接噴射する位置に設け、燃
焼後、内気温が８５０°Ｃ〜１２００℃となるときに尿
素水溶液を噴射しても良い。また、本実施例では尿素水
溶液の濃度を一定としたが、適宜水を加える等してエン
ジンの負荷状態等に応じて濃度を変化させても良い。

［発明の効果］このように本発明によれば、燃焼室及び比較的高い温度
の排気通路のいずれか一方に向けて尿素水溶液を噴射す
るインジェクタを設けるのみの簡単な構造で、排気中の
窒素酸化物を好適に除去し得ると共に別の有害物質等が
排気中に混入する心配がないことからディーゼルエンジ
ンの排気を清浄化することが容易に可能となる。また、
上記尿素水溶液インジェクタの噴射タイミングを当該エ
ンジンの燃料噴射タイミングと同期させることにより部
品点数が削減され、かつその制御が容易になる。以」二
のことから本発明の効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明が適用されたディーゼルエンジンの模
式的構成図である。１・・・シリンダブロック１ａ・・・シリンダボア２・
・・ピストン　　　　３・・・コンロッド４・・・燃焼
室　　　　　５・・・シリンダヘッド６・・・インジェ
クタ　　７・・・吸気通路８・・・排気通路　　　　９
・・・吸気弁１０・・・排気弁　　　　１２・・・イン
ジェクタ１３・・・ポンプ−バルブユニット１４・・・タンク　　　　１６・・・制御ユニット１７
・・・触媒コンバータ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ディーゼルエンジンの排気中に含まれる窒素酸化
物を低減するための排気処理装置であって、前記エンジ
ンの燃焼室及び該燃焼室近傍の排気通路のいずれか一方
に向けて所定のタイミングで尿素水溶液を噴射するイン
ジェクタを設けたことを特徴とするディーゼルエンジン
の排気処理装置。
（２）前記エンジンの燃料噴射用インジェクタの噴射タ
イミングに応じて前記尿素水溶液のインジェクタから尿
素水溶液を噴射することを特徴とする請求項１に記載の
ディーゼルエンジンの排気処理装置。
（３）前記尿素水溶液のインジェクタが、前記エンジン
の運転状況に応じて噴射する尿素水溶液の濃度及び噴射
量を調節することを特徴とする請求項１若しくは請求項
２に記載のディーゼルエンジンの排気処理装置。
（４）前記尿素水溶液のインジェクタが、排気ガス温度
が通常運転時に８５０℃以上となる排気通路に向けて前
記尿素水溶液を噴射するものからなることを特徴とする
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のディーゼルエ
ンジンの排気処理装置。