JP2010106797A - Exhaust emission control device for engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの排気通路に設けられ、排気ガス中のHC、CO及びNOxを浄化する三元触媒を有する後処理装置を備えたエンジンの排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an engine exhaust gas purification apparatus including an aftertreatment device that is provided in an engine exhaust passage and has a three-way catalyst that purifies HC, CO, and NOx in exhaust gas.
排気ガス中の有害成分であるHC(炭化水素)、CO(一酸化炭素)及びNOx(窒素酸化物)の三成分を同時に浄化する触媒としては、白金−ロジウム系又はパラジウム−ロジウム系の三元触媒が知られている。三元触媒を備えた排気浄化装置は、特許文献1等に記載されている。 As a catalyst for simultaneously purifying three components of HC (hydrocarbon), CO (carbon monoxide) and NOx (nitrogen oxide), which are harmful components in the exhaust gas, a platinum-rhodium-based or palladium-rhodium-based ternary Catalysts are known. An exhaust emission control device including a three-way catalyst is described in Patent Document 1 and the like.
上記のHC、CO及びNOxの三成分を三元触媒によって同時に浄化するためには、燃焼を低酸素の理論混合比近傍に制御することが必要である。燃焼を理論混合比近傍に制御するために、排気ガス中の酸素濃度を酸素センサ等で検出して、酸素センサで検出した排気ガス中の酸素濃度に基づいてインジェクタ等による燃料噴射量を調整する、エンジンの燃料噴射制御装置が知られている。 In order to simultaneously purify the above three components of HC, CO, and NOx with a three-way catalyst, it is necessary to control the combustion in the vicinity of the theoretical mixing ratio of low oxygen. In order to control combustion near the theoretical mixing ratio, the oxygen concentration in the exhaust gas is detected by an oxygen sensor or the like, and the fuel injection amount by the injector or the like is adjusted based on the oxygen concentration in the exhaust gas detected by the oxygen sensor. Engine fuel injection control devices are known.
近年、排気ガスのような局所環境問題だけでなく、世界規模での地球温暖化に対処するため、CO2規制が叫ばれており、自動車の燃費向上も大きな課題の一つである。自動車の燃費向上のための一つの大きな改善手段として、ガソリンエンジンのリーン燃焼(リーンバーン)やディーゼルエンジンがあるが、ガソリンエンジンのリーン燃焼及びディーゼルエンジンは共に酸素過剰な排気ガス組成のために、理論混合比下での高浄化率を得ることができない。 In recent years, not only local environmental problems such as exhaust gas but also CO 2 regulations have been screamed in order to cope with global warming on a global scale, and improving fuel efficiency of automobiles is also a major issue. One of the major improvements for improving the fuel efficiency of automobiles is the lean combustion of gasoline engines and diesel engines. A high purification rate under a theoretical mixing ratio cannot be obtained.
一部に、リーン雰囲気下でNOxを一時的に蓄えるためにアルカリ塩基を三元触媒に添加し、短時間のリッチ運転でNOxを放出して、三元反応を得るものもあるが、この種の三元触媒では理論混合比下の三元反応程、高い浄化率が得られないうえ、アルカリ塩基を添加する故、排気温度の制約やリッチ運転による燃費の悪化が問題となる。 In some cases, an alkaline base is added to a three-way catalyst to temporarily store NOx in a lean atmosphere, and NOx is released in a short rich operation to obtain a three-way reaction. In the three-way catalyst, a high purification rate cannot be obtained as much as a three-way reaction under a theoretical mixing ratio, and since an alkali base is added, there are problems of exhaust temperature restriction and deterioration of fuel consumption due to rich operation.
そこで、本発明の目的は、リーン燃焼運転を行うエンジンにおいて、三元触媒によるHC、CO及びNOxの浄化率を向上させることができるエンジンの排気浄化装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an engine exhaust purification device that can improve the purification rate of HC, CO, and NOx by a three-way catalyst in an engine that performs lean combustion operation.
上記目的を達成するために、本発明は、エンジンの排気通路に設けられ、排気ガス中のHC、CO及びNOxを浄化する三元触媒を有する後処理装置と、該後処理装置よりも上流側の上記排気通路に設けられ、上記後処理装置に供給される排気ガスの酸素濃度を低下させるために排気ガスから酸素を分離する酸素分離装置とを備えたものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides an aftertreatment device provided in an exhaust passage of an engine and having a three-way catalyst for purifying HC, CO and NOx in exhaust gas, and an upstream side of the aftertreatment device. And an oxygen separation device that separates oxygen from the exhaust gas in order to reduce the oxygen concentration of the exhaust gas supplied to the aftertreatment device.
本発明によれば、リーン燃焼運転を行うエンジンにおいて、三元触媒によるHC、CO及びNOxの浄化率を向上させることができるという優れた効果を奏する。 According to the present invention, an engine that performs a lean combustion operation has an excellent effect that the purification rate of HC, CO, and NOx by a three-way catalyst can be improved.
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係るエンジンの排気浄化装置の概略図である。 FIG. 1 is a schematic view of an engine exhaust gas purification apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施形態に係る排気浄化装置10は、エンジン(本実施形態では、ディーゼルエンジン)11の排気通路(排気管)12に配設される後処理装置13を備えている。
As shown in FIG. 1, an
本実施形態では、後処理装置13は、排気ガス中のHC、CO及びNOxを同時に浄化する三元触媒14を有する。三元触媒14としては、例えば、白金−ロジウム系又はパラジウム−ロジウム系のものを用いることができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、後処理装置13(三元触媒14)よりも上流側の排気通路12に、後処理装置13(三元触媒14)に供給される排気ガスの酸素濃度を低下させるために排気ガスから酸素を分離する酸素分離装置15が配設されている。
In the present embodiment, exhaust gas is exhausted to the
図2に示すように、本実施形態に係る酸素分離装置15は、エンジン11の排気通路12の途中に介設され、内部を排気ガスが流れるクランク状のケーシング16と、固体電解質からなる酸素分離膜17とを有している。具体的には、酸素分離装置15は、酸素分離膜17の両側に薄膜の電極18を貼りつけた膜電極集合体19をケーシング16の壁面をなすように複数並べて配置した構造である。
As shown in FIG. 2, the
膜電極集合体19の酸素分離膜17の排気側(ケーシング16内)と大気側(ケーシング16外)との間に電位差を生じさせると、酸素分離膜17の排気側(ケーシング16内)で酸素分子が酸素分離膜17の大気側(ケーシング16外)から移動してきた電子を受け取りイオン化し、イオン伝導により酸素イオンが酸素分離膜17の大気側(ケーシング16外)に移動し、酸素分離膜17の大気側(ケーシング16外)で電子を放出し、再び酸素分子に戻る。このようにして、排気ガスから酸素を分離して大気側(ケーシング16外)に放出し、低酸素化した排気ガスを得ることができる。
When a potential difference is generated between the exhaust side (inside the casing 16) of the
また、図1に示すように、後処理装置13(三元触媒14)と酸素分離装置15との間の排気通路12に、後処理装置13(三元触媒14)に供給される排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサ(酸素濃度検出手段)20が配設される。
Further, as shown in FIG. 1, the exhaust gas supplied to the post-treatment device 13 (three-way catalyst 14) passes through the
そして、エンジン11の燃焼室内に燃料噴射を行うインジェクタ21及びエンジン11全体を制御するECU(エンジンコントロールユニット)と呼ばれる制御手段22が設けられる。
In addition, an
本実施形態においては、吸気は、吸気通路(吸気管)23に設けられたエアクリーナ(図示せず)及び流量計24等を通過して、エンジン11の燃焼室内に導入される。
In the present embodiment, the intake air passes through an air cleaner (not shown) provided in an intake passage (intake pipe) 23, a
一方、エンジン11の燃焼室内で発生した排気ガスは、酸素分離装置15等を通過して、後処理装置13を通過して浄化されて、消音器(図示せず)を通って大気中に排出される。
On the other hand, the exhaust gas generated in the combustion chamber of the
次に、本実施形態の作用を説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
本実施形態では、ECU22は、酸素センサ20で排気ガスの酸素濃度を検出し、後処理装置13(三元触媒14)に供給される排気ガスの酸素濃度が所定濃度(例えば、ゼロ或いはゼロに近い値)になるように、酸素分離装置15の酸素分離膜17の排気側(ケーシング16内)と大気側(ケーシング16外)との間の電圧を制御して、大気側(ケーシング16外)に放出される酸素量を調整することで、後処理装置13(三元触媒14)に供給される排気ガスの酸素濃度を調整するようになっている。
In the present embodiment, the ECU 22 detects the oxygen concentration of the exhaust gas with the
即ち、本実施形態に係る排気浄化装置10は、排気ガスの酸素濃度に応じてインジェクタ21による燃料噴射量を調整するのではなく、酸素分離装置15で排気ガスから酸素を分離し、後処理装置13(三元触媒14)に供給する排気ガスを低酸素化して、低酸素化した排気ガス中のHC、CO及びNOxを三元触媒14で浄化するものである。
That is, the exhaust
本実施形態に係る排気浄化装置10によれば、エンジン11の排気通路12に設けられ、排気ガス中のHC、CO及びNOxを浄化する三元触媒14を有する後処理装置13と、後処理装置13(三元触媒14)よりも上流側の排気通路12に設けられ、後処理装置13(三元触媒14)に供給される排気ガスの酸素濃度を低下させるために排気ガスから酸素を分離する酸素分離装置15とを備えるので、当該酸素分離装置15によって後処理装置13(三元触媒14)に供給する排気ガスの酸素濃度を低下させることにより、エンジン11の運転状態に関わらず、酸素過剰でない排気ガスを後処理装置13(三元触媒14)に供給することができ、リーン燃焼運転を行うエンジン(ディーゼルエンジン)11において、三元触媒14によるHC、CO及びNOxの浄化率を向上させることが可能となる。
According to the
また、本実施形態によれば、リーン燃焼運転を行うディーゼルエンジンにおいて三元触媒を単独で使用することができ、NOxの低減と燃費の向上という相反するものを、高次元で両立する事を可能とする。公知の三元触媒では、60〜70%のNOx浄化率しか得られないため、三元触媒に供給する排気ガスのNOx濃度を大幅に低減しておく必要があったが、本実施形態によれば、95%以上のNOx浄化率が期待されるため、三元触媒に供給する排気ガスのNOx濃度を極端に低減しておく必要がなく、その分を燃費の向上にまわす事が可能となる。 Further, according to the present embodiment, a three-way catalyst can be used alone in a diesel engine that performs lean combustion operation, and it is possible to achieve both high-dimensional conflicts of NOx reduction and fuel efficiency improvement. And Since the known three-way catalyst can only obtain a NOx purification rate of 60 to 70%, it is necessary to greatly reduce the NOx concentration of the exhaust gas supplied to the three-way catalyst. For example, since a NOx purification rate of 95% or more is expected, it is not necessary to extremely reduce the NOx concentration of the exhaust gas supplied to the three-way catalyst, and that amount can be used to improve fuel efficiency. .
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various other embodiments can be adopted.
例えば、上記の実施形態ではエンジン11がディーゼルエンジンであるとしたがこれには限定はされず、エンジン11がリーンバーンエンジン(ガソリンエンジン)であっても良い。
For example, in the above embodiment, the
10 排気浄化装置
11 エンジン
12 排気通路(排気管)
13 後処理装置
14 三元触媒
15 酸素分離装置
10
13
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008281420A JP2010106797A (en) | 2008-10-31 | 2008-10-31 | Exhaust emission control device for engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008281420A JP2010106797A (en) | 2008-10-31 | 2008-10-31 | Exhaust emission control device for engine |
Publications (1)
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JP2010106797A true JP2010106797A (en) | 2010-05-13 |
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JP2008281420A Pending JP2010106797A (en) | 2008-10-31 | 2008-10-31 | Exhaust emission control device for engine |
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JP (1) | JP2010106797A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110179778A1 (en) * | 2010-01-27 | 2011-07-28 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Method and apparatus for exhaust gas aftertreatment from an internal combustion engine |
-
2008
- 2008-10-31 JP JP2008281420A patent/JP2010106797A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20110179778A1 (en) * | 2010-01-27 | 2011-07-28 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Method and apparatus for exhaust gas aftertreatment from an internal combustion engine |
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