JP2001234736A - 脱硝装置及び脱硝方法 - Google Patents
脱硝装置及び脱硝方法Info
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- JP2001234736A JP2001234736A JP2000050266A JP2000050266A JP2001234736A JP 2001234736 A JP2001234736 A JP 2001234736A JP 2000050266 A JP2000050266 A JP 2000050266A JP 2000050266 A JP2000050266 A JP 2000050266A JP 2001234736 A JP2001234736 A JP 2001234736A
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Abstract
化物を効率よく無害化することができる脱硝装置及び脱
硝方法を提供する。 【解決手段】 内燃機関12から排出された排気ガス
に、触媒前管13a中において注入器14によりアンモ
ニア及び/又は尿素を添加し、その後、脱硝触媒15に
おいて還元脱硝させる。その後、脱硝触媒15を通過し
た排気ガス中のアンモニアをアンモニアセンサ16によ
り検知する。このアンモニアセンサ16に設置されたア
ンモニアセンサ素子は、検知部の温度を580℃に保持
した場合に、温度300℃、濃度800ppmのアンモ
ニアに対するセンサ出力が、温度300℃、濃度800
ppmの一酸化窒素に対するセンサ出力の2倍以上であ
るものを用いるとよい。
Description
法に関する。更に詳しくは、内燃機機関の排気ガス中に
含まれる窒素酸化物を効率よく無害化できる脱硝装置及
び脱硝方法に関する。
ガスに含まれる窒素酸化物(以下、単に「NOx」とい
う)を脱硝触媒を用い、排気ガスに別途添加されたNH
3と反応させ、N2及びH2Oへ変化させることにより無
害化する脱硝装置及び脱硝方法が知られている。特に、
NOxセンサを用いて脱硝触媒通過後の排気ガス中の窒
素酸化物及びアンモニアの残量を測定し、この測定結果
を用いて注入するアンモニア量を制御する脱硝システム
が特開平10−33948号公報に開示されている。
NOxセンサを用いている。即ち、NOxを検知するセ
ンサを用い、NOxと同時にアンモニアを検知する。そ
のため、センサから出力された信号がアンモニアによる
信号か、NOxによる信号かは分からず、また、その含
有量比も分からない。このため、アンモニア及び/又は
尿素を注入するための制御には多くの予測的な要素が含
まれる可能性があり、制御系が非常に複雑になる。本発
明は上記問題点を解決するものであり、簡便な装置で、
複雑な演算等を行うことなく、注入するアンモニア及び
尿素の量を常時最も低い値に保持できる脱硝装置及び脱
硝方法を提供することを目的とする。
は、内燃機関と、脱硝触媒と、該内燃機関から排出され
る排気ガスを脱硝触媒まで誘導する触媒前管と、該触媒
前管に設置され、該触媒前管内に尿素及びアンモニアの
少なくとも一方を添加する注入器と、該排気ガスを該脱
硝触媒から外気へ誘導する触媒後管と、該触媒後管に設
置され、該脱硝触媒を通過した後の該排気ガス中のアン
モニアを検知するアンモニアセンサと、を備えることを
特徴とする。
x、特にNOとNH3から、N2とH 2Oとを生成させる
ことができる触媒である。このような触媒としては、三
元触媒、SCR触媒(選択接触還元触媒)等を挙げるこ
とができる。
ンモニアを検知するセンサ素子を備える。このセンサ素
子には、第2発明のように検知部の温度を580℃に保
持した場合に、温度300℃、濃度800ppmのアン
モニアに対するセンサ出力が、同条件の一酸化窒素に対
するセンサ出力の2倍以上(更には好ましくは5倍以
上、特に10倍以上)であるセンサ素子を用いることが
好ましい。即ち、NOxの存在下においても選択的にア
ンモニアを検知するセンサ素子である。更には、NOx
にはほとんど反応しないセンサ素子であることが好まし
い。例えば、検知部の温度を580℃に保持した場合
に、温度300℃、濃度800ppmの一酸化窒素に対
するセンサ出力が80mV以下(更には好ましくは70
mV以下、特に60mV以下)であることがより好まし
い。
ア系焼結体、LaGaO3系焼結体等の公知の酸素イオ
ン伝導性を有する固体電解質体の一面に基準電極、他面
に2層以上からなる検知電極を備え、更に、固体電解質
体の内部抵抗値が一定に成るように加熱・保持するため
のヒータ素子を一体又は別体に備える素子を使用するこ
とにより得ることができる。
及び金のうちの少なくとも一方(好ましくは金)を主成
分(第1電極層全体を100質量%とした場合に、80
質量%以上、更に90質量%以上、特に95質量%以上
とすることが好ましい。)とし、最下層上に接して形成
される第2電極層は金及び金属酸化物のうちの少なくと
も一方を主成分(第2電極層全体を100質量%とした
場合に、80質量%以上、更に90質量%以上、特に9
5質量%以上とすることが好ましい。)とすることが好
ましい。
成分は同一であってもよいが、成分割合が同一である場
合は除く。また、第2電極層は平均粒径1〜100μm
の金粉末を含有するペーストを焼き付けることにより形
成されたものであることが好ましい。また、第2電極層
を構成する金属酸化物としては、In、Fe、Mn、T
a、Nb、Ga、Sr、Eu、W、Ce、Ti、Zr及
びSn等の元素のうちの少なくとも1種を含有する酸化
物を挙げることができる。
尿素を添加できる機器である。これらのアンモニア及び
/又は尿素は、通常水等の所定の溶媒に溶解させた状態
で注入される。尚、注入された尿素はアンモニアを発生
する。また、この注入器は第3発明のようにアンモニア
センサからのフィードバックにより制御できることが好
ましい。即ち、アンモニアセンサがアンモニアを検知又
は過剰なアンモニアを検知した場合は、アンモニア及び
/又は尿素の注入量を変化させる又は注入を止めること
ができることが好ましい。
又は尿素がNOxの還元に必要な量を超えて注入される
と、脱硝触媒における反応で消費し切れずに、脱硝触媒
を通過してアンモニアセンサに検知される。アンモニア
センサのうちアンモニアの存在のみを検知するセンサを
使用した場合、検知及びフィードバックを繰り返すこと
でアンモニアが検出されない程度にまで徐々に注入器で
注入するアンモニア及び/又は尿素の注入量を減じてい
くことができる。また、アンモニアセンサがアンモニア
の存在に加えて、その量をも検出できるセンサであれ
ば、過剰なアンモニアの量を出力信号から算出し、その
情報をフィードバックすることで注入器で注入するアン
モニア及び/又は尿素の適正な量を一回で必要最小量に
補正することが可能となる。更に、このアンモニア及び
/又は尿素の適正な注入量は最も小さい値に保持するこ
とができる。
出された排気ガスに尿素及びアンモニアの少なくとも一
方を添加し、その後、脱硝触媒を通過した後の該排気ガ
ス中のアンモニアをアンモニアセンサにより検知する工
程を備えることを特徴とする。
ンサ」は第1〜第3発明におけると同様である。また、
第5発明のようにアンモニアセンサによる測定の結果を
フィードバックし、アンモニア及び/又は尿素の添加量
を制御できることが好ましいことは第3発明におけると
同様である。
しく説明する。 [1]脱硝装置の製造 アンモニアセンサの作製 4.5モル%のY2O3を含有するイットリア安定化ジル
コニアの粉末をゴム型に充填し、加圧成形した。得られ
た成形体の外表面に検知電極リード線となるペーストを
印刷し、焼成して有底円筒型の固体電解質体を得た。こ
の固体電解質体の内表面に基準電極となる白金めっきを
施した。次いで、第1電極層となる有機金化合物を固体
電解質体の外表面のヒータ発熱部に対応する部位(先端
から7mmの位置まで)にのみ塗布した。その後、大気
雰囲気、880℃で10分間焼成した。更に、第1電極
層を厚くするために再度有機金化合物を塗布し、同様に
焼成した。
末に、バインダー、分散剤及び溶剤としてブチルカルビ
トールを所定量添加し、混練して得た第2電極層となる
ペーストを有機金化合物を焼き付ける事により形成され
た金層上に塗布し、1000℃において1時間焼成し
た。その後、各々の検知電極の表面に溶射によりスピネ
ルを含有する拡散層を形成した。更に、先端部が固体電
解質体の内底部に接するようヒータ素子を配設した。次
いで、基準電極リード線、検知電極リード線及びヒータ
素子リード線を温度制御装置に接続し、アンモニアセン
サを得た。
として使用し、このエンジンから排出される排気ガスを
脱硝触媒へ導く触媒前管の触媒の入り口から20cmの
位置の管上部に尿素水を注入する注入器を配設した。こ
の触媒前管は脱硝触媒に接続される。脱硝触媒には三元
触媒を使用した。更に、脱硝触媒を通過した排気ガスを
外気へ排出するための触媒後管の触媒の出口から10c
mの位置の管下部にアンモニアセンサを配設した。この
アンモニアセンサはフィードバックにより注入器による
注入量を制御できるものとした。
アンモニアセンサを備えない装置を構成した。この装置
と上記脱硝装置の両方のエンジンを回転数20000r
pmで定速稼働させ、触媒後管を通過して排出される排
気ガスに含まれるNOxの量をFT−IR排気ガス分析
計(株式会社堀場製作所製、形式「MEXA4300F
T」)により各々測定した。その結果、脱硝装置を備え
る方は20ppmのNOxが検出されたのに対して、脱
硝装置を用いない方では200ppmのNOxが検出さ
れた。この結果、本発明の脱硝装置を用いることにより
90%のNOxを削減できる分かる。また、脱硝装置を
使用した場合、アンモニアの排出量も測定限界以下とす
ることができた。
Oxの排出量を削減できる脱硝装置が得られる。更に、
アンモニアを排出するなく、また、アンモニア及び/又
は尿素の注入量を最小限に留めることが容易である脱硝
装置が得られる。第4発明によると、簡便且つ確実にN
Oxの排出量を削減できる。更に、アンモニアを排出す
ることなく、また、アンモニア及び/又は尿素の注入量
を最小限に留めるとが容易である。
一例の断面図である。
他例の断面図である。
3b;触媒後管、14;注入器、15;脱硝触媒、1
6;アンモニアセンサ、2;丸棒型アンモニアセンサ素
子、3;積層型アンモニアセンサ素子、21、31;固
体電解質体、22、32;ヒータ、23、33;基準電
極、24a、34a;第1検知電極層、24b、34
b;第2検知電極層、35;内部抵抗測定用電極、2
6、36;拡散層。
Claims (5)
- 【請求項1】 内燃機関と、脱硝触媒と、該内燃機関か
ら排出される排気ガスを脱硝触媒まで誘導する触媒前管
と、該触媒前管に設置され、該触媒前管内に尿素及びア
ンモニアの少なくとも一方を添加する注入器と、該排気
ガスを該脱硝触媒から外気へ誘導する触媒後管と、該触
媒後管に設置され、該脱硝触媒を通過した後の該排気ガ
ス中のアンモニアを検知するアンモニアセンサと、を備
えることを特徴とする脱硝装置。 - 【請求項2】 上記アンモニアセンサの備えるアンモニ
アセンサ素子は、検知部の温度を580℃に保持した場
合に、温度300℃、濃度800ppmのアンモニアに
対するセンサ出力が、温度300℃、濃度800ppm
の一酸化窒素に対するセンサ出力の2倍以上である請求
項1記載の脱硝装置。 - 【請求項3】 上記アンモニアセンサからのフィードバ
ックにより、上記注入器を制御する請求項1又は2記載
の脱硝装置。 - 【請求項4】 内燃機関から排出された排気ガスに尿素
及びアンモニアの少なくとも一方を添加し、その後、脱
硝触媒を通過した後の該排気ガス中のアンモニアをアン
モニアセンサにより検知する工程を備えることを特徴と
する脱硝方法。 - 【請求項5】 更に、上記測定の結果をフィードバック
し、上記尿素及び/又は上記アンモニアの添加量を制御
する請求項4記載の脱硝方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000050266A JP2001234736A (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | 脱硝装置及び脱硝方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000050266A JP2001234736A (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | 脱硝装置及び脱硝方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001234736A true JP2001234736A (ja) | 2001-08-31 |
Family
ID=18572071
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2000050266A Pending JP2001234736A (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | 脱硝装置及び脱硝方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001234736A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8240130B2 (en) | 2007-11-16 | 2012-08-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Abnormality diagnosis apparatus for exhaust purification system |
DE102016201982A1 (de) | 2015-02-16 | 2016-08-18 | Denso Corporation | Steuereinheit für ein Abgasreinigungssystem |
-
2000
- 2000-02-25 JP JP2000050266A patent/JP2001234736A/ja active Pending
Cited By (2)
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