JPH11343834A - 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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- JPH11343834A JPH11343834A JP10148082A JP14808298A JPH11343834A JP H11343834 A JPH11343834 A JP H11343834A JP 10148082 A JP10148082 A JP 10148082A JP 14808298 A JP14808298 A JP 14808298A JP H11343834 A JPH11343834 A JP H11343834A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】酸素過剰下でＮＯｘを還元剤によって浄化する
ことができる温度範囲を広げることができる。 【解決手段】 酸素過剰の排気ガスが流れている排気管
内に、第２のＮＯｘ触媒４と、第２のＮＯｘ触媒４に比
べて酸化能が高い第１のＮＯｘ触媒３とを設け、この第
２のＮＯｘ触媒４上流の排気管中に尿素を供給する尿素
供給手段１４と、第１のＮＯｘ触媒３上流の排気管中に
炭化水素を供給する炭化水素供給手段１３を備え、第２
のＮＯｘ触媒温度が尿素とＮＯｘとが反応可能な温度領
域に存在する時には尿素供給手段１４によって尿素を供
給し、第１のＮＯｘ触媒温度が炭化水素とＮＯｘとが反
応可能な温度領域に存在する時には炭化水素供給手段１
３によって炭化水素量を増大させることによって広い温
度範囲においてＮＯｘを還元浄化することができる。
ことができる温度範囲を広げることができる。 【解決手段】 酸素過剰の排気ガスが流れている排気管
内に、第２のＮＯｘ触媒４と、第２のＮＯｘ触媒４に比
べて酸化能が高い第１のＮＯｘ触媒３とを設け、この第
２のＮＯｘ触媒４上流の排気管中に尿素を供給する尿素
供給手段１４と、第１のＮＯｘ触媒３上流の排気管中に
炭化水素を供給する炭化水素供給手段１３を備え、第２
のＮＯｘ触媒温度が尿素とＮＯｘとが反応可能な温度領
域に存在する時には尿素供給手段１４によって尿素を供
給し、第１のＮＯｘ触媒温度が炭化水素とＮＯｘとが反
応可能な温度領域に存在する時には炭化水素供給手段１
３によって炭化水素量を増大させることによって広い温
度範囲においてＮＯｘを還元浄化することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化に関する。
化に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排気通路に窒素酸化物（以下
ＮＯｘ）を浄化するため複数のリーンＮＯｘ触媒を直列
に配置した複数のリーンＮＯｘ触媒と、各触媒の上流で
炭化水素（以下ＨＣ）を供給するＨＣ供給手段を備え、
各触媒の温度に応じてＨＣを供給する内燃機関の排気浄
化装置が開示されている（特開平０４−２１４９１９号
公報参照）。具体的には、各触媒は夫々ＮＯｘ浄化率の
高い温度ウィンドウ（約２００〜３００℃）内において
機関の運転状態（回転数、負荷）に応じたＨＣ量を供給
することによって排気ガス中のＮＯｘを還元している。
一方、別の内燃機関の浄化装置として、排気管にＣＯ
（ＮＨ2）2（以下尿素という）を供給して触媒上でＮＯ
ｘを浄化するディーゼルエンジンの排気浄化装置が開示
されている（実開平０３−１２９７１２号公報参照）。
ＮＯｘ）を浄化するため複数のリーンＮＯｘ触媒を直列
に配置した複数のリーンＮＯｘ触媒と、各触媒の上流で
炭化水素（以下ＨＣ）を供給するＨＣ供給手段を備え、
各触媒の温度に応じてＨＣを供給する内燃機関の排気浄
化装置が開示されている（特開平０４−２１４９１９号
公報参照）。具体的には、各触媒は夫々ＮＯｘ浄化率の
高い温度ウィンドウ（約２００〜３００℃）内において
機関の運転状態（回転数、負荷）に応じたＨＣ量を供給
することによって排気ガス中のＮＯｘを還元している。
一方、別の内燃機関の浄化装置として、排気管にＣＯ
（ＮＨ2）2（以下尿素という）を供給して触媒上でＮＯ
ｘを浄化するディーゼルエンジンの排気浄化装置が開示
されている（実開平０３−１２９７１２号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＨＣを
供給することでリーンＮＯｘ触媒上でＮＯｘを還元する
装置においては、供給するＨＣ中には重質成分が含まれ
ており、この重質成分は触媒に付着してＳＯＦ被毒を引
き起こしやすくなる。この被毒を防止するため上記装置
の触媒では酸化活性の強い触媒を設ける必要があった。
しかし、酸化活性が強い触媒では排気ガス又は触媒温の
低温側でＨＣとＮＯｘが反応しやすくなる利点があるも
のの、高温側ではＨＣと酸素が反応していまい、ＮＯｘ
を浄化できなくなる。即ち、ＮＯｘを浄化できる温度領
域（以下温度ウィンドウ）は低温側に移ってしまう。一
方、尿素を供給することでリーンＮＯｘ触媒上でＮＯｘ
を還元する装置においては、ＮＯｘは尿素と反応して窒
素に還元できるものの、酸化活性が高い触媒を用いると
酸化能が強すぎるため窒素が酸化してＮＯｘを生成して
しまう恐れがある。即ち、尿素を供給してＮＯｘを浄化
させるには活性が低い触媒を使う必要があり、この活性
が低い触媒を使った場合には、ＮＯｘを浄化できる温度
領域（以下温度ウィンドウ）は低温側に移ることとにな
る。従って、上記従来技術のように尿素添加のみでＮＯ
ｘを浄化する触媒システム又はＨＣのみでＮＯｘを浄化
する触媒システムで内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを浄
化しようとすると、限られた温度範囲以内のみしかＮＯ
ｘを浄化することができず、全体としてみた場合ＮＯｘ
浄化率が低下するという問題があった。
供給することでリーンＮＯｘ触媒上でＮＯｘを還元する
装置においては、供給するＨＣ中には重質成分が含まれ
ており、この重質成分は触媒に付着してＳＯＦ被毒を引
き起こしやすくなる。この被毒を防止するため上記装置
の触媒では酸化活性の強い触媒を設ける必要があった。
しかし、酸化活性が強い触媒では排気ガス又は触媒温の
低温側でＨＣとＮＯｘが反応しやすくなる利点があるも
のの、高温側ではＨＣと酸素が反応していまい、ＮＯｘ
を浄化できなくなる。即ち、ＮＯｘを浄化できる温度領
域（以下温度ウィンドウ）は低温側に移ってしまう。一
方、尿素を供給することでリーンＮＯｘ触媒上でＮＯｘ
を還元する装置においては、ＮＯｘは尿素と反応して窒
素に還元できるものの、酸化活性が高い触媒を用いると
酸化能が強すぎるため窒素が酸化してＮＯｘを生成して
しまう恐れがある。即ち、尿素を供給してＮＯｘを浄化
させるには活性が低い触媒を使う必要があり、この活性
が低い触媒を使った場合には、ＮＯｘを浄化できる温度
領域（以下温度ウィンドウ）は低温側に移ることとにな
る。従って、上記従来技術のように尿素添加のみでＮＯ
ｘを浄化する触媒システム又はＨＣのみでＮＯｘを浄化
する触媒システムで内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを浄
化しようとすると、限られた温度範囲以内のみしかＮＯ
ｘを浄化することができず、全体としてみた場合ＮＯｘ
浄化率が低下するという問題があった。
【０００４】本発明は、上記問題に鑑み、広い温度範囲
で常に高ＮＯｘ浄化率に保つ内燃機関の排気浄化装置を
提供することを目的とする。
で常に高ＮＯｘ浄化率に保つ内燃機関の排気浄化装置を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１によれ
ば、酸素過剰の排気ガスが流れている排気管内に、第２
のＮＯｘ触媒と、該第２のＮＯｘ触媒に比べて酸化能が
高い第１のＮＯｘ触媒とを設け、該第２のＮＯｘ触媒上
流の排気管中に尿素を供給する尿素供給手段と、該第１
のＮＯｘ触媒上流の排気管中にＨＣを供給するＨＣ供給
手段を備え、第２のＮＯｘ触媒温度が尿素とＮＯｘとが
反応可能な温度領域に存在する時には該尿素供給手段に
よって尿素を供給し、第１のＮＯｘ触媒温度がＨＣとＮ
Ｏｘとが反応可能な温度領域に存在する時には該ＨＣ供
給手段によってＨＣ量を増大させる供給制御手段を備え
たことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置が提供され
る。
ば、酸素過剰の排気ガスが流れている排気管内に、第２
のＮＯｘ触媒と、該第２のＮＯｘ触媒に比べて酸化能が
高い第１のＮＯｘ触媒とを設け、該第２のＮＯｘ触媒上
流の排気管中に尿素を供給する尿素供給手段と、該第１
のＮＯｘ触媒上流の排気管中にＨＣを供給するＨＣ供給
手段を備え、第２のＮＯｘ触媒温度が尿素とＮＯｘとが
反応可能な温度領域に存在する時には該尿素供給手段に
よって尿素を供給し、第１のＮＯｘ触媒温度がＨＣとＮ
Ｏｘとが反応可能な温度領域に存在する時には該ＨＣ供
給手段によってＨＣ量を増大させる供給制御手段を備え
たことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置が提供され
る。
【０００６】すなわち、請求項１の発明では、排気ガス
又は触媒温の低温側ではＮＯｘは第１の触媒上でＨＣと
反応させて浄化させることができるとともに、排気ガス
又は触媒温の高温側ではＮＯｘは第２の触媒上で尿素と
反応させて浄化させることができる。
又は触媒温の低温側ではＮＯｘは第１の触媒上でＨＣと
反応させて浄化させることができるとともに、排気ガス
又は触媒温の高温側ではＮＯｘは第２の触媒上で尿素と
反応させて浄化させることができる。
【０００７】本発明の請求項２によれば、請求項１にお
ける第２のＮＯｘ触媒が前記第１のＮＯｘ触媒より下流
側の排気管内に設けられている。すなわち、請求項２の
発明では、第１のＮＯｘ触媒でサルフェートが生成され
排出されても、下流側の第２のＮＯｘ触媒上でサルフェ
ートと尿素が反応して硫酸アンモニウムとなって無害に
することができる。
ける第２のＮＯｘ触媒が前記第１のＮＯｘ触媒より下流
側の排気管内に設けられている。すなわち、請求項２の
発明では、第１のＮＯｘ触媒でサルフェートが生成され
排出されても、下流側の第２のＮＯｘ触媒上でサルフェ
ートと尿素が反応して硫酸アンモニウムとなって無害に
することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の排気浄化装置を自
動車用内燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を
示す図である。ここで、内燃機関とは、排出される排気
ガスが酸素過剰となるガソリンエンジンであってもよい
が、ここではディーゼルエンジンにおける実施形態を説
明することにする。図１を参照すると、ディーゼル機関
本体１の排気系２の上流に第１のリーンＮＯｘ触媒３と
その下流に第２のリーンＮＯｘ触媒４とが直列に設けら
れている。ここで、リーンＮＯｘ触媒とは酸素過剰下に
おいて還元剤（例えばＨＣ，尿素）とＮＯｘとを選択的
に反応させることで、ＮＯｘを浄化する選択還元型触媒
のことを示すものであり、具体的には第１のリーンＮＯ
ｘ触媒３は例えばアルミナ又はゼオライトを担体とし、
この担体上には強い酸化活性能を有する白金Ｐｔのよう
な貴金属が担持されている。一方、第２のリーンＮＯｘ
触媒４はチタニア、アルミナ又はゼオライトを担体と
し、この担体上に第１のリーンＮＯｘ触媒３に担持され
ている貴金属より弱い酸化活性を有する銅、コバルト、
バナジウムが担持されている。さらに、この第１のリー
ンＮＯｘ触媒３の上流には還元剤としてＨＣを添加する
ＨＣ供給装置１３が、第１のリーンＮＯｘ触媒３と第２
のリーンＮＯｘ触媒４の中間には還元剤として尿素を添
加する尿素供給装置１４が、それぞれ設けられており、
各リーンＮＯｘ触媒とその上流の各還元剤供給装置はそ
れぞれユニットを構成している。このＨＣ供給装置１３
はＨＣ（軽油）を充填したＨＣボンベ１５ａへ第１バル
ブ６を介して接続される。尚、本実施態様ではＨＣボン
ベ１５ａを設けているが、それに限定されるものではな
く図示しない燃料タンクからＨＣ供給装置１３へ接続し
てもよいし、さらにはＨＣ供給装置１３を設けずに図示
しない燃焼室内において燃料噴射弁からの燃料噴射量Ｑ
とは別に排気又は膨張行程時に燃料を噴射することによ
って排気ガス中のＨＣを増量制御することもできる。一
方、尿素供給装置１４は、尿素を充填した尿素ボンベ１
５ｂへ第２バルブ７を介して接続されている。この第１
バルブ６、第２バルブ７の開度は、電子制御ユニット
（ＥＣＵ）２０の制御により夫々対応する第１アクチュ
エータ１６、第２アクチュエータ１７により調節され、
この開度量によって排気系２内に供給するＨＣ、尿素の
供給量および供給開始・停止が決まる。
動車用内燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を
示す図である。ここで、内燃機関とは、排出される排気
ガスが酸素過剰となるガソリンエンジンであってもよい
が、ここではディーゼルエンジンにおける実施形態を説
明することにする。図１を参照すると、ディーゼル機関
本体１の排気系２の上流に第１のリーンＮＯｘ触媒３と
その下流に第２のリーンＮＯｘ触媒４とが直列に設けら
れている。ここで、リーンＮＯｘ触媒とは酸素過剰下に
おいて還元剤（例えばＨＣ，尿素）とＮＯｘとを選択的
に反応させることで、ＮＯｘを浄化する選択還元型触媒
のことを示すものであり、具体的には第１のリーンＮＯ
ｘ触媒３は例えばアルミナ又はゼオライトを担体とし、
この担体上には強い酸化活性能を有する白金Ｐｔのよう
な貴金属が担持されている。一方、第２のリーンＮＯｘ
触媒４はチタニア、アルミナ又はゼオライトを担体と
し、この担体上に第１のリーンＮＯｘ触媒３に担持され
ている貴金属より弱い酸化活性を有する銅、コバルト、
バナジウムが担持されている。さらに、この第１のリー
ンＮＯｘ触媒３の上流には還元剤としてＨＣを添加する
ＨＣ供給装置１３が、第１のリーンＮＯｘ触媒３と第２
のリーンＮＯｘ触媒４の中間には還元剤として尿素を添
加する尿素供給装置１４が、それぞれ設けられており、
各リーンＮＯｘ触媒とその上流の各還元剤供給装置はそ
れぞれユニットを構成している。このＨＣ供給装置１３
はＨＣ（軽油）を充填したＨＣボンベ１５ａへ第１バル
ブ６を介して接続される。尚、本実施態様ではＨＣボン
ベ１５ａを設けているが、それに限定されるものではな
く図示しない燃料タンクからＨＣ供給装置１３へ接続し
てもよいし、さらにはＨＣ供給装置１３を設けずに図示
しない燃焼室内において燃料噴射弁からの燃料噴射量Ｑ
とは別に排気又は膨張行程時に燃料を噴射することによ
って排気ガス中のＨＣを増量制御することもできる。一
方、尿素供給装置１４は、尿素を充填した尿素ボンベ１
５ｂへ第２バルブ７を介して接続されている。この第１
バルブ６、第２バルブ７の開度は、電子制御ユニット
（ＥＣＵ）２０の制御により夫々対応する第１アクチュ
エータ１６、第２アクチュエータ１７により調節され、
この開度量によって排気系２内に供給するＨＣ、尿素の
供給量および供給開始・停止が決まる。
【０００９】電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０は、デジ
タルコンピュータからなり、図示しない双方向バスによ
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（中央処理
装置）、入力ポートおよび出力ポートを備える。機関１
には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温セ
ンサ２７が取り付けられ、第１のリーンＮＯｘ触媒３の
上流側排気系２内には排気ガスの温度に比例した出力電
圧を発生する温度センサ２５が取り付けられる。上記温
度センサ２５で検出された排気ガスの温度は第１及び第
２のリーンＮＯｘ触媒３、４の温度ＴＥＸを表わしてい
る。また、アクセル開度センサ２４はアクセルペダルの
踏込み量Ｌを検出しその開度に比例した出力信号を発生
する。これらのセンサ２４，２５，２７の出力電圧は夫
々対応するＡＤ変換器４３を介して入力ポートに入力さ
れる。また、入力ポートにはクランク角度を検出するク
ランク角センサ２３の出力信号が直接入力され、ＣＰＵ
により機関１の回転数Ｎが演算される。一方、出力ポー
トからは、対応する駆動回路へ制御信号が出力され、そ
れぞれアクチュエータ１６，１７を駆動してバルブ６，
７の開度を調節するとともに、それぞれ対応する駆動回
路を介して図示しない燃料噴射弁に夫々接続される。
タルコンピュータからなり、図示しない双方向バスによ
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（中央処理
装置）、入力ポートおよび出力ポートを備える。機関１
には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温セ
ンサ２７が取り付けられ、第１のリーンＮＯｘ触媒３の
上流側排気系２内には排気ガスの温度に比例した出力電
圧を発生する温度センサ２５が取り付けられる。上記温
度センサ２５で検出された排気ガスの温度は第１及び第
２のリーンＮＯｘ触媒３、４の温度ＴＥＸを表わしてい
る。また、アクセル開度センサ２４はアクセルペダルの
踏込み量Ｌを検出しその開度に比例した出力信号を発生
する。これらのセンサ２４，２５，２７の出力電圧は夫
々対応するＡＤ変換器４３を介して入力ポートに入力さ
れる。また、入力ポートにはクランク角度を検出するク
ランク角センサ２３の出力信号が直接入力され、ＣＰＵ
により機関１の回転数Ｎが演算される。一方、出力ポー
トからは、対応する駆動回路へ制御信号が出力され、そ
れぞれアクチュエータ１６，１７を駆動してバルブ６，
７の開度を調節するとともに、それぞれ対応する駆動回
路を介して図示しない燃料噴射弁に夫々接続される。
【００１０】この燃料噴射弁からの燃料噴射量Ｑは図２
に示されるようにアクセルペダルの踏込み量Ｌおよび機
関回転数Ｎに基いて制御される。なお、図２において各
実線Ｑ１，Ｑ２，Ｑ８・・・（Ｑ，＜Ｑ２＜Ｑ３）は等
噴射量を表わしており、従って図２からわかるように燃
料噴射量Ｑはアクセルペダルの踏込み量Ｌが大きくなる
ほど増大し、機関回転数Ｎが高くなるほど減少する。図
２に示される燃料噴射量Ｑとアクセルペダルの踏込み量
Ｌ、機関回転数Ｎとの関係は予めＲＯＭ３２内に記憶さ
れている。
に示されるようにアクセルペダルの踏込み量Ｌおよび機
関回転数Ｎに基いて制御される。なお、図２において各
実線Ｑ１，Ｑ２，Ｑ８・・・（Ｑ，＜Ｑ２＜Ｑ３）は等
噴射量を表わしており、従って図２からわかるように燃
料噴射量Ｑはアクセルペダルの踏込み量Ｌが大きくなる
ほど増大し、機関回転数Ｎが高くなるほど減少する。図
２に示される燃料噴射量Ｑとアクセルペダルの踏込み量
Ｌ、機関回転数Ｎとの関係は予めＲＯＭ３２内に記憶さ
れている。
【００１１】ところで、燃焼室３内における平均空燃比
がリーンであるときには機関負荷が高くなるほど単位時
間当り機関から排出されるＮＯｘ量が増大するために単
位時間当りのＨＣ供給装置１３又は尿素供給装置１４か
ら供給するトータルの還元剤量ＴＲＥＤを増大させ、ま
た機関回転数が高くなるほど単位時間当り機関から排出
されるＮＯｘ量が増大するために単位時短当りのＨＣ供
給装置１３又は尿素供給装置１４から供給するトータル
の還元剤量ＴＲＥＤを増大させる。従って単位時間当り
排気系２に供給されるトータルの還元剤量ＴＲＥＤは機
関負荷と機関回転数の関数となる。この場合、機関負荷
はアクセルペダルの踏込み量Ｌでもって代表することが
できるので単位時間当り還元剤量ＴＲＥＤはアクセルペ
ダルの踏込み量Ｌと機関回転数Ｎの関数となる。従って
本発明による実施例では単位時間当りアクセルペダルの
踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎの関数として予め実験に
より求め、このＴＲＥＤがＬおよびＮの関数として図３
に示すマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されてい
る。但し、図６に示されるように第１のリーンＮＯｘ触
媒３における温度ウィンドウ及び第２のリーンＮＯｘ触
媒４の温度ウィンドウの範囲内でのみ還元剤量ＴＲＥＤ
を排気系２に供給することにする。
がリーンであるときには機関負荷が高くなるほど単位時
間当り機関から排出されるＮＯｘ量が増大するために単
位時間当りのＨＣ供給装置１３又は尿素供給装置１４か
ら供給するトータルの還元剤量ＴＲＥＤを増大させ、ま
た機関回転数が高くなるほど単位時間当り機関から排出
されるＮＯｘ量が増大するために単位時短当りのＨＣ供
給装置１３又は尿素供給装置１４から供給するトータル
の還元剤量ＴＲＥＤを増大させる。従って単位時間当り
排気系２に供給されるトータルの還元剤量ＴＲＥＤは機
関負荷と機関回転数の関数となる。この場合、機関負荷
はアクセルペダルの踏込み量Ｌでもって代表することが
できるので単位時間当り還元剤量ＴＲＥＤはアクセルペ
ダルの踏込み量Ｌと機関回転数Ｎの関数となる。従って
本発明による実施例では単位時間当りアクセルペダルの
踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎの関数として予め実験に
より求め、このＴＲＥＤがＬおよびＮの関数として図３
に示すマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されてい
る。但し、図６に示されるように第１のリーンＮＯｘ触
媒３における温度ウィンドウ及び第２のリーンＮＯｘ触
媒４の温度ウィンドウの範囲内でのみ還元剤量ＴＲＥＤ
を排気系２に供給することにする。
【００１２】上記温度ウィンドウ内においてＨＣ供給装
置から供給されたＨＣは、第１のリーンＮＯｘ触媒３内
で例えば（２ＮＯ＋４Ｏ2＋４ＨＣ→Ｎ2＋４ＣＯ2＋２
Ｈ2Ｏ）のような反応が行われる。一方、尿素供給装置
１４から供給されたＣＯ（ＮＨ 2）2（尿素）は第２のリ
ーンＮＯｘ触媒４内で例えば（２ＮＯ＋２Ｏ2＋２ＣＯ
（ＮＨ2）2→３Ｎ2＋２ＣＯ2＋４Ｈ2Ｏ）又は（６ＮＯ
＋２ＣＯ（ＮＨ2）2→５Ｎ2＋２ＣＯ2＋４Ｈ2Ｏ）の反
応が行われる。この反応式に従って排気ガス中に含まれ
るＮＯｘは還元され、無害化される。
置から供給されたＨＣは、第１のリーンＮＯｘ触媒３内
で例えば（２ＮＯ＋４Ｏ2＋４ＨＣ→Ｎ2＋４ＣＯ2＋２
Ｈ2Ｏ）のような反応が行われる。一方、尿素供給装置
１４から供給されたＣＯ（ＮＨ 2）2（尿素）は第２のリ
ーンＮＯｘ触媒４内で例えば（２ＮＯ＋２Ｏ2＋２ＣＯ
（ＮＨ2）2→３Ｎ2＋２ＣＯ2＋４Ｈ2Ｏ）又は（６ＮＯ
＋２ＣＯ（ＮＨ2）2→５Ｎ2＋２ＣＯ2＋４Ｈ2Ｏ）の反
応が行われる。この反応式に従って排気ガス中に含まれ
るＮＯｘは還元され、無害化される。
【００１３】次に、本発明における還元剤の供給制御に
ついて説明する。図４は実施例のＨＣ供給制御ルーチン
のフローチャートである。本図以降に示すフローチャー
トにおける処理ルーチンは、何れも例えば１０msecの処
理周期で実行される。ステップ２０１では、排気温ＴＥ
Ｘ及び水温ＴＨＷ、等を読み込む。そして、ステップ２
０２およびステップ２０３においては読み込んだ温度を
もとに第１のリーンＮＯｘ触媒３がＮＯｘを反応させる
ことができる温度範囲（２００℃〜３５０℃）内か否か
を判断している。これらの判断ステップで温度範囲（２
００℃〜３５０℃）以外の時にはステップ２０６へ進ん
で第１バルブ６を全閉即ちＨＣの供給を停止してこのフ
ローチャートを終了する。一方、温度範囲（２００℃〜
３５０℃）内と判断した時にはステップ２０４へ進む。
ステップ２０４では上記図３で説明したようにアクセル
ペダルの踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎのパラメータ毎
に予め定められ記憶されているマップから現時点での排
気ガス中のＮＯｘを還元するための還元剤量ＴＲＥＤを
読み出し、この還元剤量ＴＲＥＤに相当するＨＣを供給
するため第１バルブ６の開度を目標開度に制御して、こ
のルーチンを終了する。
ついて説明する。図４は実施例のＨＣ供給制御ルーチン
のフローチャートである。本図以降に示すフローチャー
トにおける処理ルーチンは、何れも例えば１０msecの処
理周期で実行される。ステップ２０１では、排気温ＴＥ
Ｘ及び水温ＴＨＷ、等を読み込む。そして、ステップ２
０２およびステップ２０３においては読み込んだ温度を
もとに第１のリーンＮＯｘ触媒３がＮＯｘを反応させる
ことができる温度範囲（２００℃〜３５０℃）内か否か
を判断している。これらの判断ステップで温度範囲（２
００℃〜３５０℃）以外の時にはステップ２０６へ進ん
で第１バルブ６を全閉即ちＨＣの供給を停止してこのフ
ローチャートを終了する。一方、温度範囲（２００℃〜
３５０℃）内と判断した時にはステップ２０４へ進む。
ステップ２０４では上記図３で説明したようにアクセル
ペダルの踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎのパラメータ毎
に予め定められ記憶されているマップから現時点での排
気ガス中のＮＯｘを還元するための還元剤量ＴＲＥＤを
読み出し、この還元剤量ＴＲＥＤに相当するＨＣを供給
するため第１バルブ６の開度を目標開度に制御して、こ
のルーチンを終了する。
【００１４】図５は実施例の尿素添加制御ルーチンのフ
ローチャートである。ステップ３０１では図４のステッ
プ２０１と同様に排気温ＴＥＸ及び水温ＴＨＷ、等を読
み込む。そして、ステップ３０２およびステップ３０３
においては読み込んだ温度をもとに第２のリーンＮＯｘ
触媒４がＮＯｘを反応させることができる温度範囲（３
００℃〜５５０℃）内か否かを判断している。これらの
判断ステップで温度範囲（３００℃〜５５０℃）以外の
時にはステップ３０６へ進んで第２バルブ７を全閉にし
てこのフローチャートを終了する。一方、温度範囲（３
００℃〜５５０℃）内と判断した時にはステップ３０４
へ進む。ステップ３０４では、上記図３で説明したよう
にアクセルペダルの踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎのパ
ラメータ毎に予め定められ記憶されているマップから現
時点での排気ガス中のＮＯｘを還元するための還元剤量
ＴＲＥＤを読み出し、この還元剤量ＴＲＥＤに相当する
尿素を供給するため第２バルブ７の開度を目標開度に制
御して、このルーチンを終了する。但し、温度範囲が３
００℃〜３５０℃の間にあるときには上流側の第１のリ
ーンＮＯ触媒３上で一部のＮＯｘがＨＣと反応して浄化
されるため、還元剤量ＴＲＥＤから所定分差し引いた分
の尿素を添加することとする。このように、本実施態様
では排気ガス又は触媒温の低温側（３００℃〜）ではＮ
Ｏｘは第１のリーンＮＯｘ触媒３上でＨＣと反応させて
浄化させることができるとともに、排気ガス又は触媒温
の高温側（〜５５０℃）ではＮＯｘは第２のリーンＮＯ
ｘ触媒４上で尿素と反応させて浄化させることができ
る。さらに、第１のリーンＮＯｘ触媒３上では強い酸化
能を有しているため、多量にサルフェートが生成され排
出されることがあっても、下流側の第２のリーンＮＯｘ
触媒４上でサルフェートと尿素が反応して硫酸アンモニ
ウムとなって無害にすることができる。
ローチャートである。ステップ３０１では図４のステッ
プ２０１と同様に排気温ＴＥＸ及び水温ＴＨＷ、等を読
み込む。そして、ステップ３０２およびステップ３０３
においては読み込んだ温度をもとに第２のリーンＮＯｘ
触媒４がＮＯｘを反応させることができる温度範囲（３
００℃〜５５０℃）内か否かを判断している。これらの
判断ステップで温度範囲（３００℃〜５５０℃）以外の
時にはステップ３０６へ進んで第２バルブ７を全閉にし
てこのフローチャートを終了する。一方、温度範囲（３
００℃〜５５０℃）内と判断した時にはステップ３０４
へ進む。ステップ３０４では、上記図３で説明したよう
にアクセルペダルの踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎのパ
ラメータ毎に予め定められ記憶されているマップから現
時点での排気ガス中のＮＯｘを還元するための還元剤量
ＴＲＥＤを読み出し、この還元剤量ＴＲＥＤに相当する
尿素を供給するため第２バルブ７の開度を目標開度に制
御して、このルーチンを終了する。但し、温度範囲が３
００℃〜３５０℃の間にあるときには上流側の第１のリ
ーンＮＯ触媒３上で一部のＮＯｘがＨＣと反応して浄化
されるため、還元剤量ＴＲＥＤから所定分差し引いた分
の尿素を添加することとする。このように、本実施態様
では排気ガス又は触媒温の低温側（３００℃〜）ではＮ
Ｏｘは第１のリーンＮＯｘ触媒３上でＨＣと反応させて
浄化させることができるとともに、排気ガス又は触媒温
の高温側（〜５５０℃）ではＮＯｘは第２のリーンＮＯ
ｘ触媒４上で尿素と反応させて浄化させることができ
る。さらに、第１のリーンＮＯｘ触媒３上では強い酸化
能を有しているため、多量にサルフェートが生成され排
出されることがあっても、下流側の第２のリーンＮＯｘ
触媒４上でサルフェートと尿素が反応して硫酸アンモニ
ウムとなって無害にすることができる。
【００１５】次に、本発明による内燃機関の排気浄化装
置の第２の実施態様を説明する。強い酸化活性能を有す
る白金Ｐｔのような貴金属が担持されている第１のリー
ンＮＯｘ触媒３及びこの第１のリーンＮＯｘ触媒３の上
流に還元剤としてＨＣを添加するＨＣ供給装置１３、第
１バルブ６、ＨＣ（軽油）を充填したＨＣボンベ１５ａ
を排気系２の下流側に配置する。一方、第１のリーンＮ
Ｏｘ触媒３に担持されている貴金属より弱い酸化活性を
有する銅、コバルト、バナジウムが担持された第２のリ
ーンＮＯｘ触媒４は第１のリーンＮＯｘ触媒３及びＨＣ
供給装置１３の上流側に配置する。そして、第２のリー
ンＮＯｘ触媒４の上流側に還元剤として尿素を添加する
尿素供給装置１４が設けられた配置とする。又、ＨＣ供
給装置１３、尿素供給装置１４から供給される還元剤制
御については第１の実施態様と同様な制御でよい。この
第２の実施態様では、高温側に温度ウィンドウをもつ第
２のリーンＮＯｘ触媒４を上流側に備えるとともに低温
側に温度ウィンドウをもつ第１のリーンＮＯｘ触媒３を
下流側に備えることで、第２のリーンＮＯｘ触媒４は機
関１の燃焼による高温の排気ガスを受けやすくなるの
で、第２のリーンＮＯｘ触媒４の温度ウィンドウを低温
側に広げることができる。一方、第１のリーンＮＯｘ触
媒３は機関１の燃焼による高温の排気ガスが排気系２で
放熱されるため、第１のリーンＮＯｘ触媒３の温度ウィ
ンドウを高温側に広げることができる。
置の第２の実施態様を説明する。強い酸化活性能を有す
る白金Ｐｔのような貴金属が担持されている第１のリー
ンＮＯｘ触媒３及びこの第１のリーンＮＯｘ触媒３の上
流に還元剤としてＨＣを添加するＨＣ供給装置１３、第
１バルブ６、ＨＣ（軽油）を充填したＨＣボンベ１５ａ
を排気系２の下流側に配置する。一方、第１のリーンＮ
Ｏｘ触媒３に担持されている貴金属より弱い酸化活性を
有する銅、コバルト、バナジウムが担持された第２のリ
ーンＮＯｘ触媒４は第１のリーンＮＯｘ触媒３及びＨＣ
供給装置１３の上流側に配置する。そして、第２のリー
ンＮＯｘ触媒４の上流側に還元剤として尿素を添加する
尿素供給装置１４が設けられた配置とする。又、ＨＣ供
給装置１３、尿素供給装置１４から供給される還元剤制
御については第１の実施態様と同様な制御でよい。この
第２の実施態様では、高温側に温度ウィンドウをもつ第
２のリーンＮＯｘ触媒４を上流側に備えるとともに低温
側に温度ウィンドウをもつ第１のリーンＮＯｘ触媒３を
下流側に備えることで、第２のリーンＮＯｘ触媒４は機
関１の燃焼による高温の排気ガスを受けやすくなるの
で、第２のリーンＮＯｘ触媒４の温度ウィンドウを低温
側に広げることができる。一方、第１のリーンＮＯｘ触
媒３は機関１の燃焼による高温の排気ガスが排気系２で
放熱されるため、第１のリーンＮＯｘ触媒３の温度ウィ
ンドウを高温側に広げることができる。
【００１６】
【発明の効果】本発明では、排気ガス又は触媒温の低温
側ではＮＯｘは第１のリーンＮＯｘ触媒上でＨＣと反応
させて浄化させることができるとともに、排気ガス又は
触媒温の高温側ではＮＯｘは第２のリーンＮＯｘ触媒上
で尿素と反応させて浄化させることができるので、広い
温度範囲で、常にＮＯｘを浄化することができる。
側ではＮＯｘは第１のリーンＮＯｘ触媒上でＨＣと反応
させて浄化させることができるとともに、排気ガス又は
触媒温の高温側ではＮＯｘは第２のリーンＮＯｘ触媒上
で尿素と反応させて浄化させることができるので、広い
温度範囲で、常にＮＯｘを浄化することができる。
【図１】ディーゼル機関の全体図である。
【図２】燃料噴射量Ｑを示す図である。
【図３】還元剤量の供給量を示す図である。
【図４】ＨＣの供給制御を示すフローチャートである。
【図５】尿素の供給制御を示すフローチャートである。
【図６】リーンＮＯｘ触媒温度ウィンドウを示す図であ
る。
る。
３…第１のリーンＮＯｘ触媒 ４…第２のリーンＮＯｘ触媒 １３…ＨＣ供給装置 １４…尿素供給装置
Claims (2)
- 【請求項１】 酸素過剰の排気ガスが流れている排気管
内に、第２のＮＯｘ触媒と、該第２のＮＯｘ触媒に比べ
て酸化能が高い第１のＮＯｘ触媒とを設け、該第２のＮ
Ｏｘ触媒上流の排気管中に尿素を供給する尿素供給手段
と、該第１のＮＯｘ触媒上流の排気管中に炭化水素を供
給する炭化水素供給手段を備え、第２のＮＯｘ触媒温度
が尿素とＮＯｘとが反応可能な温度領域に存在する時に
は該尿素供給手段によって尿素を供給し、第１のＮＯｘ
触媒温度が炭化水素とＮＯｘとが反応可能な温度領域に
存在する時には該炭化水素供給手段によって炭化水素量
を増大させる供給制御手段を備えたことを特徴とする内
燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項２】 排気ガスの流れ方向に対して前記第２の
ＮＯｘ触媒が前記第１のＮＯｘ触媒より下流側の排気管
内に設けた請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14808298A JP3482874B2 (ja) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| FR9906174A FR2779178B1 (fr) | 1998-05-28 | 1999-05-14 | Dispositif de maitrise des emissions d'un moteur a combustion interne |
| DE19924215A DE19924215C2 (de) | 1998-05-28 | 1999-05-27 | Emissionssteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14808298A JP3482874B2 (ja) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11343834A true JPH11343834A (ja) | 1999-12-14 |
| JP3482874B2 JP3482874B2 (ja) | 2004-01-06 |
Family
ID=15444836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14808298A Expired - Fee Related JP3482874B2 (ja) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3482874B2 (ja) |
| DE (1) | DE19924215C2 (ja) |
| FR (1) | FR2779178B1 (ja) |
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| JP2010540818A (ja) * | 2007-09-28 | 2010-12-24 | ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト | 希薄燃焼内燃機関を搭載する車両での窒素酸化物排出削減方法 |
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| FR2808302B1 (fr) * | 2000-04-28 | 2005-09-23 | Toyota Motor Co Ltd | Epurateur de gaz d'echappement pour moteur a combustion interne et procede pour purifier le gaz d'echappement |
| EP1286027A1 (de) * | 2001-08-14 | 2003-02-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Katalysatorsystem, Verwendung eines Katalysatorsystems und Verfahren zum Betrieb eines Katalysatorsystems |
| DE10243270A1 (de) * | 2002-09-18 | 2004-03-25 | Robert Bosch Gmbh | Abgasreinigungsanlage einer Brennkraftmaschine und Verfahren zur Reinigung deren Abgase |
| DE102004030302A1 (de) * | 2004-06-23 | 2006-01-12 | Adam Opel Ag | Abgassystem zur Verbesserung der Wirksamkeit der NOx-Reduktion in Kraftfahrzeugen |
| US20060112678A1 (en) * | 2004-11-04 | 2006-06-01 | Eaton Corporation | Multiple reactant multiple catalyst selective catalytic reduction for NOx abatement in internal combustion engines |
| US7814744B2 (en) * | 2006-08-24 | 2010-10-19 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Optimized NOx reduction system |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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