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JPH06146870A - 内燃機関の排気ガス浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気ガス浄化装置

Info

Publication number
JPH06146870A
JPH06146870A JP29587592A JP29587592A JPH06146870A JP H06146870 A JPH06146870 A JP H06146870A JP 29587592 A JP29587592 A JP 29587592A JP 29587592 A JP29587592 A JP 29587592A JP H06146870 A JPH06146870 A JP H06146870A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust gas
catalyst
casing
temperature
internal combustion
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
Application number
JP29587592A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihisa Tashiro
欣久 田代
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Isuzu Motors Ltd filed Critical Isuzu Motors Ltd
Priority to JP29587592A priority Critical patent/JPH06146870A/ja
Publication of JPH06146870A publication Critical patent/JPH06146870A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関の排気ガス中のNOXの除去効率の
向上を図る。 【構成】 ケーシング20の入口22はエンジンの排気
ポートに連通され、ケーシング20内には3個の還元触
媒31、32、33が直列に配設される。各触媒31、
32、33の入口側には温度センサ41、42、43が
配設され、データをコントロールユニット80へ送る。
各触媒31、32、33の入口側には冷却ガスとしての
エアを噴射するノズル51、52、53が設けられ、ポ
ンプ60からエアの供給を受ける。コントロールユニッ
ト80は、エアの供給路に設けた電磁弁56、57、5
8を操作して、各触媒に流入する排気ガス温度を還元効
率の高い範囲に調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気ガス中
のNOXを浄化する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ガソリンエンジンやディーゼルエンジン
等の内燃機関から排出されるガス中のNOXを浄化する
手段として、還元触媒が有効であることが知られてい
る。これらの還元触媒は排気ガスの温度や、還元剤とし
て添加される炭化水素(HC)の含有率によりNOX
浄化能力が変化する特性を有する。図5は横軸に排気ガ
ス温度をとったときの浄化率の変化を示すグラフであ
る。浄化率は、排気ガス温度が上昇するに比例して高く
なるが、ある温度範囲以上の高温になると、逆に低下す
る。これは、触媒内でHCによるNOXの還元反応とH
Cの酸化反応が競合して起っており、高温下ではHCの
酸化反応が活発化するために相対的にNOXの還元に参
加するHCが減り、浄化率が低下することに起因するも
のと考えられる。図6は横軸に排気ガスの流れ方向に対
する触媒の位置を、たて軸に排気ガス温度をとったとき
のHCの添加量による変化を示すグラフである。排気ガ
スの温度は、触媒の入口から出口に向けて流れる間に上
昇する。これは、HCの還元反応、酸化反応はともに発
熱反応であるので、最も多量の反応が生じている触媒の
中段〜後半で温度が上昇することによるものと考えられ
る。
【0003】図7の実線は、横軸にHCの添加量をとっ
たときの浄化率の変化を示し、HCの添加量に比例し
て、浄化率も上昇するが、ある適量以上に添加しても、
浄化率は向上しないことを示している。これは、HCを
増量することで触媒入口よりも中〜後段での反応が増
え、それにともない中〜後段の温度上昇が大きく、最も
多量の反応が生じるこの部分で酸化反応の割合が増える
ためと考えられる。この結果、例えば触媒入口の排ガス
温度をNOX浄化に適正な温度範囲に制御したとして
も、HCの添加量を増量することによって触媒中〜後段
の温度が上昇し、酸化反応割合が増え、全体としてのN
X浄化率は向上しない。これに対して、触媒中〜後段
での浄化率を向上させるため、触媒を直列に分割して各
触媒間にHCを供給させる提案(実開平4−37825
号)もあるが、触媒中〜後段の温度上昇を抑えるもので
はなく、浄化率の向上は望めない。又、上記実開平4−
37825号ではHC供給用の配管を(又はインジェク
タ)ケーシングに直接設けており、高温の排ガスにより
配管やインジェクタが破損したり、排ガス中のススによ
り目詰りを起こすという問題が残されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、複数の還元
触媒を直列に配設し、各列の触媒に導入される排気ガス
の温度を適正温度に冷却するとともに還元剤の添加量を
調整することにより、浄化率を向上する装置を提供する
ものである。
【0005】
【発明を解決するための手段】本考案の排気ガス浄化装
置は、基本的な手段として、ケーシングと、ケーシング
内に直列に配設される複数の還元触媒と、各還元触媒の
入口部に設けられる温度センサと、各還元触媒の入口部
に設けられる冷却ガスの噴射ノズルと、冷却ガスの供給
源と各噴射ノズルとを連通する通路に配設される電磁弁
と、温度センサからのデータを入力信号として電磁弁を
操作する信号を出力するコントロールユニットを備え
る。実開平4−6717号公報は、直列に配設した三元
触媒の入口部に2次エアの供給のズルを設け、排ガス中
のO2濃度や排気ガス温度に合わせてエアを供給する装
置が開示されているが、各触媒の入口の排気ガス温度を
検出して還元効率の良い温度状態にコントロールするも
のではない。
【0006】
【作用】排気ガス中のNOXは、触媒で還元される間に
反応熱により昇温する。そこで、直列に配設した各触媒
の入口部で排気ガスの温度を調整し、浄化率の高い温度
範囲でNOXを還元除去する。
【0007】
【実施例】図1は本発明の第1の実施例装置を示す説明
図である。全体を符号10で示す排気ガス浄化装置は、
ケーシング20を有し、ケーシング20内に複数個(本
実施例では3個)の還元触媒31、32、33が直列に
配設される。ケーシング20の入口22は、エンジンの
排気ポートに連通し、排気ガスGが導入される。ケーシ
ングの出口24は排気系の出口側へ連通する。各還元触
媒31、32、33の排気ガスGの入口側には、それぞ
れ温度センサ41、42、43がとりつけられ、排気ガ
スGの温度を検出する。検出された排気ガスの温度デー
タは、ラインを介してコントロールユニット80へ送ら
れる。一方、各還元触媒31、32、33の前方には、
それぞれエアノズル51、52、53が配設される。第
1のエアノズル51は、電磁弁56を介してエアサプラ
イパイプ62に連通し、エアサプライパイプ62は、エ
アポンプ60からエアの供給を受ける。
【0008】コントロールユニット80は、各還元触媒
31、32、33に入る排気ガスの温度情報に基づいて
電磁弁56、57、58に指令を出力し、ノズル51、
52、53から必要なエアの噴射を行なう。図4で説明
したように、NOXの浄化率は排気ガスの温度により影
響を受ける。そこで、第1の還元触媒31に導入される
排気ガスGの温度をセンサ41で検出し、設定温度より
高いときには、コントロールユニット80は電磁弁56
へ指令を送り、第1のエアノズル51からエアを噴射し
て排気ガスGの温度を設定範囲内に調整する。
【0009】排気ガスの温度は、第1の触媒31を通過
している間に還元反応熱により上昇する。第2の温度セ
ンサ42は第2の触媒32の入口における排気ガス温度
を検出し、コントロールユニット80へ送る。コントロ
ールユニット80は温度データに基づいて必要に応じて
第2の電磁弁57を開き、ノズル52からエアを噴射し
て第2の触媒32に導入される排気ガス温度を調整す
る。第3の触媒33へ導入される排気ガス温度も同様
に、センサ43で検出し、必要に応じてノズル53から
エアを送って冷却する。
【0010】本装置は以上のように、還元触媒をケーシ
ング中で複数段に分割し、各段の触媒の入口部に温度セ
ンサにより検出するとともに、入口部に設けたエアノズ
ルから必要に応じて冷却用のエアを供給するので、排気
ガス温度を管理して浄化効率を最良に維持することがで
きる。なお、排気ガスを冷却する媒体として、本装置に
おいてはエアを使用しているが、要は排気ガスの温度に
比べて低温の媒体であればよく、例えば冷却された排気
ガスを利用することができる。
【0011】図2は本発明の他の実施例の説明図であ
る。この排気ガス浄化装置10Aの主要な構成は図1の
実施例と同様であって、ケーシング20の内部に入口2
2から出口24に向けて直列に3個の還元触媒31、3
2、33が配設してある。各触媒の前方には温度センサ
41、42、43が設けてあり、各触媒に導入される排
気ガスの温度を検知してコントロールユニット80へ送
る。また、各触媒の入口側には、それぞれインジェクシ
ョンユニット110、120、130が設けられる。
【0012】図3はインジェクションユニットの詳細を
示し、3つのインジェクションユニットは同じ構造を有
する。インジェクションユニット110は、ケーシング
20の開口部20bに挿入された還元剤添加用のインジ
ェクタ112を有する。インジェクタ112はパイプ1
52を介してポンプ150に連通し、還元剤であるHC
の供給を受ける。パイプ152の途中には電磁弁171
が設けてあり、コントロールユニット80からラインX
を介して送られる出力信号により電磁弁171が操作さ
れる。インジェクタ112の周囲にはキャップ104が
設けてあり、キャップ104内のケーシング20には複
数のエアノズル穴20aが設けてある。キャップ104
はパイプ62を介してエアポンプ60に連通している。
パイプ62の途中には電磁弁161が設けてあり、電磁
弁161はラインAから送られる出力信号により操作さ
れる。
【0013】第2のインジェクタユニットも同様の構成
を有し、インジェクタはバルブ172を介してポンプ1
50からHCの供給を受けるとともに、キャップはバル
ブ162を介してエアポンプ60からエアの供給を受け
る。第3のインジェクションユニット130も同様の構
成を有する。本装置は以上のように構成してあるので、
各温度センサ41、42、43からの排気ガスの温度デ
ータに基づいてコントロールユニット80はエアパイプ
に設けた電磁弁161、162、163に信号を送り、
エアを噴射して排気ガス温度を調整する。同様に、コン
トロールユニット80は、排気ガス温度等のデータに基
づいて電磁弁171、172、173に信号を送って各
インジェクションユニット110、120、130のイ
ンジェクタからの適量のHCを排気ガス中に噴射し、浄
化効果が高い状態に排気ガスに添加するHCの量を調整
する。
【0014】図4は本発明の他の実施例を示す。本装置
にあっては、この排気ガス浄化装置10Bの主要な構成
は図1の実施例と同様であって、ケーシング20の内部
に入口22から出口24に向けて直列に3個の還元触媒
31、32、33が配設してある。各触媒の前方には温
度センサ41、42、43が設けてあり、各触媒に導入
される排気ガスの温度を検知してコントロールユニット
80へ送る。また、各触媒の入口側には、それぞれノズ
ル51、52、53が設けられる。各ノズルは、電磁弁
56、57、58を備える。ケーシング20に平行して
設けられるエアマニホールド200にはエアポンプ60
からライン62を介してエアが送り込まれる。一方、還
元剤はポンプ150からライン152を介してエアマニ
ホールド200にとりつけたインジェクタ220に送り
込まれる。インジェクタ220は電磁弁210を有し、
エアマニホールド200内へ送り込まれる還元剤の量を
制御する。エアマニホールド200内では、エアと還元
剤の混合気が形成され、必要に応じて各ノズル51、5
2、53を介して触媒31、32、33の入口部に送り
込まれる。
【0015】
【発明の効果】本発明は以上のように、エンジンの排気
系に装備して排気ガス中のNOXを還元除去する装置に
おいて、還元触媒を分割して直列に配設し、各触媒の直
前に触媒に導入される排気ガスの温度を検出するセンサ
と、排気ガスに冷却用のガスを噴射するノズルを設けた
ものである。還元触媒は、排気ガスの温度がある一定の
範囲内にあるときその浄化効率が最高となる。排気ガス
の温度はエンジンの運転状態により変化し、また、触媒
中で還元反応熱を受けて上昇する。そこで、触媒をガス
の通過方向の長さが短くなるように分割し、各触媒の入
口の温度を検出し、これをコントロールユニットに送っ
て判断し、必要に応じて冷却ガスを噴射して排気ガス温
度を調整するので、図7の破線で示すように、効率の良
い浄化を達成することができる。
【0016】さらに、エアノズルに加えて、還元剤であ
るHCのインジェクタを各触媒の入口側に配設し、コン
トロールユニットによりHCの噴射量を制御する。この
処理により、各触媒に導入される排気ガス中のHCの添
加濃度が調整され、効率の高いNOXの還元処理が達成
できる。インジェクタの周囲にエアノズルを設けたの
で、パーティキュレートがインジェクタに侵入して目づ
まりを起すことも防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す説明図。
【図2】本発明の他の実施例を示す説明図。
【図3】図2の要部の拡大図。
【図4】本発明の他の実施例を示す説明図。
【図5】還元触媒の特性を示すグラフ。
【図6】還元触媒の特性を示すグラフ。
【図7】還元触媒の特性を示すグラフ。
【符号の説明】
10、10A 排気ガス浄化装置 20 ケーシング 31、32、33 還元触媒 41、42、43 温度センサ 51、52、53 エアノズル 56、57、58 電磁弁 60 エアポンプ 80 コントロールユニット 110、120、130 インジェクションユニット
───────────────────────────────────────────────────── 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 3/22 B 3/28 ZAB J

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の排気管に配設される排気ガス
    浄化装置において、ケーシングと、ケーシング内に直列
    に配設される複数の還元触媒と、各還元触媒の入口部に
    設けられる温度センサと、各還元触媒の入口部に設けら
    れる冷却ガスの噴射ノズルと、冷却ガスの供給源と各噴
    射ノズルとを連通する通路に配設される電磁弁と、温度
    センサからのデータを入力信号として電磁弁を操作する
    信号を出力するコントロールユニットとを備えてなる内
    燃機関の排気ガス浄化装置。
  2. 【請求項2】 内燃機関の排気管に配設される排気ガス
    浄化装置において、ケーシングと、ケーシング内に直列
    に配設される複数の還元触媒と、各還元触媒の入口部に
    設けられる温度センサと、各還元触媒の入口部に設けら
    れる冷却ガスの噴射ノズルと、冷却ガスの供給源と各噴
    射ノズルとを連通する通路に配設される電磁弁と、各還
    元触媒の入口部に設けられる還元剤添加用のインジェク
    タと、還元剤の供給源と各インジェクタとを連通する通
    路に配設される電磁弁と、温度センサからのデータを入
    力信号として冷却ガス通路の電磁弁と還元剤通路の電磁
    弁を操作する信号を出力するコントロールユニットとを
    備えてなる内燃機関の排気ガス浄化装置。
  3. 【請求項3】 内燃機関の排気管に配設される排気ガス
    浄化装置において、ケーシングと、ケーシング内に直列
    に配設される複数の還元触媒と、各還元触媒の入口部に
    設けられる温度センサと、各還元触媒の入口部に設けら
    れる冷却ガスの噴射ノズルと、ケーシングに隣接して設
    けられるエアマニホールドと、エアマニホールドと各噴
    射ノズルとを連通する通路に配設される電磁弁と、エア
    マニホールドに設けられる還元剤添加用のインジェクタ
    と、還元剤の供給源とエアマニホールドとを連通する通
    路に配設される電磁弁と、温度センサからのデータを入
    力信号として冷却ガス通路の電磁弁と還元剤通路の電磁
    弁を操作する信号を出力するコントロールユニットとを
    備えてなる内燃機関の排気ガス装置。
JP29587592A 1992-11-05 1992-11-05 内燃機関の排気ガス浄化装置 Pending JPH06146870A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998057051A1 (de) * 1997-06-09 1998-12-17 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Katalysator und verfahren zur reinigung eines abgasstromes von einem kleinmotor in einem ungeregelten abgassystem
US6006515A (en) * 1994-11-18 1999-12-28 Komatsu Ltd. Exhaust denitration device for diesel engine
JP2007146810A (ja) * 2005-11-30 2007-06-14 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気システム

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