JP2006029147A - Exhaust gas cleaning system and exhaust gas cleaning method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気ガス中のNOxを選択接触還元触媒を用いて浄化する排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法に関するものである。 The present invention relates to an exhaust gas purification system and an exhaust gas purification method for purifying NOx in exhaust gas of an internal combustion engine using a selective catalytic reduction catalyst.
ディーゼルエンジン等のエンジン(内燃機関)から排出される微粒子状物質(PM)、NOx、COそしてHC等は、年々規制が強化されてきている。この規制の強化に伴い、エンジンの改良のみでは規制値への対応ができなくなってきている。そこで、エンジンに触媒を用いた排気ガス後処理装置を着装して、エンジンから排出されるこれらの物質を低減する技術が採用されている。 Regulations for particulate matter (PM), NOx, CO, HC, and the like discharged from an engine (internal combustion engine) such as a diesel engine have been strengthened year by year. Along with this stricter regulation, it has become impossible to meet the regulation value only by improving the engine. Therefore, a technique is adopted in which an exhaust gas aftertreatment device using a catalyst is attached to the engine to reduce these substances discharged from the engine.
この従来技術の一つに、図4に示すような、選択接触還元触媒(SCR触媒)に尿素を供給して、排気ガス中のNOxを浄化する排気ガス浄化システム20がある。このシステム20は、34%程度の尿素水溶液を貯蔵する尿素タンク21と尿素水排気管内噴射弁22を有する尿素噴射システムと、尿素加水分解機能及びアンモニア還元機能を有する選択接触還元触媒23とを有して構成される。
As one of the prior arts, there is an exhaust
この排気ガス浄化システム20では、尿素タンク21から尿素水排気管内噴射弁22により排気通路(排気管)4内に添加された尿素は、前段の加水分解機能によって、「(NH2 )2 CO+H2 O→2NH3 +CO2 」の反応により、排気ガス中の熱と燃焼によって生成された水蒸気からアンモニアを生成する。
In this exhaust
そして、後段のアンモニア還元機能により、この生成したアンモニアを還元剤として、「6NO+4NH3 →5N2 +6H2 O」と「4NO+4NH3 +O2 →4N2 +6H2 O」の反応により、選択接触NOx還元を行いNOxを浄化する。この反応は、酸素が共存する場合でも進み、一酸化窒素(NO)の1モルに対して、アンモニア(NH3 )の1モルの反応となる。 Then, by the subsequent ammonia reduction function, selective catalytic NOx reduction is performed by the reaction of “6NO + 4NH 3 → 5N 2 + 6H 2 O” and “4NO + 4NH 3 + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O” using the generated ammonia as a reducing agent. To purify NOx. This reaction proceeds even when oxygen coexists, and becomes 1 mol of ammonia (NH 3 ) per 1 mol of nitric oxide (NO).
なお、この選択接触還元触媒23は、尿素加水分解機能を有する触媒を前段に配置し、アンモニア還元機能を有する触媒を後段に配置して形成する場合もあるが、アンモニア還元選択NOx触媒中に加水分解機能を持たせて形成する場合もある。
The selective
しかしながら、この従来の尿素選択接触還元触媒23を用いた排気ガス浄化システム20では、NOx浄化率が、図3の実線Aで示すように、300℃位から著しく低下してしまうという問題がある。つまり、添加した尿素から前段の加水分解反応によって還元剤のアンモニアを生成しているが、この尿素加水分解反応が吸熱反応であるため、低温における活性が低く、そのために、システム全体として、低温域におけるNOx浄化活性が低下してしまうのである。
However, in the exhaust
一方、図3の破線Bで示すように、直接アンモニアを添加する場合には、選択接触還元触媒において、加水分解反応の必要が無くなるため、低温でもNOx浄化活性は高い。従って、選択接触還元触媒にアンモニアを供給すれば高い低温活性を得ることができる。しかしながら、アンモニアは、危険溶液であり、取り扱いが尿素水溶液ほど手軽にはできないという問題がある。 On the other hand, as shown by the broken line B in FIG. 3, in the case of directly adding ammonia, the selective catalytic reduction catalyst eliminates the need for a hydrolysis reaction, so that the NOx purification activity is high even at low temperatures. Therefore, high ammonia activity can be obtained by supplying ammonia to the selective catalytic reduction catalyst. However, ammonia is a dangerous solution and has a problem that it cannot be handled as easily as an aqueous urea solution.
このアンモニアを使用した排気ガス浄化装置としては、アンモニア化合物添加により選択還元が行われるアンモニア化合物選択還元触媒と、排気ガスの空燃比がリーンのときにNOxを吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸蔵したNOxを放出・還元するNOx吸蔵還元型触媒とを排気通路に備えて、高回転・高負荷運転のときにアンモニア化合物選択還元触媒を機能させ、その他のときにはNOx吸蔵還元型触媒を機能させる内燃機関の排気浄化装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 The exhaust gas purifying apparatus using ammonia includes an ammonia compound selective reduction catalyst that performs selective reduction by adding an ammonia compound, and stores NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, and the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced. The exhaust passage is equipped with a NOx occlusion reduction type catalyst that releases and reduces the NOx occluded when it is lowered. The ammonia compound selective reduction catalyst functions during high-speed and high-load operation, and the NOx occlusion reduction type catalyst at other times. An exhaust gas purifying device for an internal combustion engine to function is proposed (for example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、この内燃機関の排気浄化装置の場合には、NOx吸蔵還元型触媒は高温の排気ガスに曝されると劣化が激しいので、劣化対策が必要になるという問題や、排気通路の切り替えを必要とする場合には、NOxを吸蔵したNOx吸蔵還元型触媒の再生時の制御が複雑となると共にNOxが大気中へ放出されてしまうというスリップの問題も発生する。 However, in the case of this exhaust gas purification device for an internal combustion engine, the NOx occlusion reduction type catalyst is severely deteriorated when exposed to high-temperature exhaust gas. In this case, the control at the time of regeneration of the NOx occlusion reduction type catalyst that occludes NOx becomes complicated, and the problem of slip that NOx is released into the atmosphere also occurs.
また、触媒を使用することなく、酸化窒素を分解させる脱硝装置として、内燃機関におけるシリンダあるいは排気ポートの排気弁の近接部に、アンモニア、または、アンモニア前駆物質(尿素等)を燃焼排ガス中に添加する噴射弁を設けて、排ガスをキヤリアガスとして適用することにより、機構の小型化、コスト節減とともに脱硝性能、信頼性を向上した内燃機関の排気脱硝装置が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。 In addition, as a denitration device that decomposes nitric oxide without using a catalyst, ammonia or an ammonia precursor (such as urea) is added to combustion exhaust gas in the vicinity of the exhaust valve of a cylinder or exhaust port in an internal combustion engine. There has been proposed an exhaust denitration device for an internal combustion engine that is provided with an injection valve that applies exhaust gas as a carrier gas and has improved denitration performance and reliability as well as miniaturization of the mechanism and cost reduction (see, for example, Patent Document 2) .)
しかしながら、この装置では、触媒作用を利用することなく、直接アンモニアで窒素酸化物を還元しているので、触媒利用よりも浄化率が低くなるという問題や、排気ガスが高温の時には、反応が進行してアンモニアが窒素酸化物になってしまうという問題がある。 However, in this device, nitrogen oxides are directly reduced with ammonia without using a catalytic action, so that the purification rate is lower than when using a catalyst, and the reaction proceeds when the exhaust gas is hot. Then, there is a problem that ammonia becomes nitrogen oxides.
また、吸気通路、燃焼室、及び排気通路の少なくとも一つにHC等の還元剤を添加する添加装置を備えて、運転情報と添加量との関係を学習しながら、添加量を最適化しつつ、排気通路の選択還元触媒で浄化する排気浄化装置が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。 In addition, an addition device that adds a reducing agent such as HC to at least one of the intake passage, the combustion chamber, and the exhaust passage, while learning the relationship between the operation information and the addition amount, while optimizing the addition amount, An exhaust gas purification device that purifies with a selective reduction catalyst in an exhaust passage has been proposed (see, for example, Patent Document 3).
しかしながら、この装置では、排気系に添加したHCがスモークを発生する場合が有り、HCの燃焼により触媒が高温になるという問題がある。
本発明はこの問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、危険溶液で取り扱いの難しいアンモニアを使用せずに、尿素水溶液を用いながら、NOx浄化に対する選択接触還元触媒の低温活性を向上できる排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve this problem, and an object of the present invention is to use a low temperature of a selective catalytic reduction catalyst for NOx purification while using an aqueous urea solution without using ammonia that is difficult to handle in a hazardous solution. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification system and an exhaust gas purification method capable of improving the activity.
上記の目的を達成するための本発明に係る排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気通路に窒素酸化物を浄化する選択接触還元触媒を備えて、排気ガス中の窒素酸化物を浄化する排気ガス浄化システムにおいて、前記選択接触還元触媒の上流側に排気通路に還元剤を供給する還元剤排気管内供給装置を備えると共に、内燃機関の筒内に還元剤を供給する還元剤筒内噴射装置を設けて構成される。 In order to achieve the above object, an exhaust gas purification system according to the present invention includes a selective catalytic reduction catalyst that purifies nitrogen oxides in an exhaust passage of an internal combustion engine, and exhaust gas that purifies nitrogen oxides in the exhaust gas. In the purification system, a reducing agent exhaust pipe supply device for supplying the reducing agent to the exhaust passage is provided upstream of the selective catalytic reduction catalyst, and a reducing agent in-cylinder injection device for supplying the reducing agent into the cylinder of the internal combustion engine is provided. Configured.
この還元剤筒内噴射装置には、直接、内燃機関の筒内(シリンダ内)に還元剤を供給する装置のみならず、吸気通路に還元剤を噴射して筒内に還元剤を供給する装置も含む。 This reducing agent in-cylinder injection device not only directly supplies the reducing agent into the cylinder (inside the cylinder) of the internal combustion engine, but also supplies the reducing agent into the cylinder by injecting the reducing agent into the intake passage. Including.
この構成により、排気管尿素噴射に加えて、エンジンの筒内への筒内尿素噴射を併用することができるようになるので、筒内の燃焼熱を利用して尿素を加水分解して、アンモニアを生成することができる。従って、比較的取り扱いが容易な尿素を用いながら、アンモニア添加の場合の選択接触還元触媒効果も奏することができるようになる。従って、尿素添加の場合の選択接触還元触媒効果の低温における活性低下を補うことができ、選択接触還元触媒を使用した排気ガス浄化システムの低温活性を向上できる。 With this configuration, in addition to exhaust pipe urea injection, in-cylinder urea injection into the cylinder of the engine can be used in combination, so urea is hydrolyzed using the combustion heat in the cylinder, and ammonia Can be generated. Therefore, the selective catalytic reduction catalytic effect in the case of ammonia addition can be achieved while using urea that is relatively easy to handle. Therefore, it is possible to compensate for the decrease in activity at a low temperature of the selective catalytic reduction catalyst effect in the case of urea addition, and it is possible to improve the low temperature activity of the exhaust gas purification system using the selective catalytic reduction catalyst.
そして、上記の排気ガス浄化システムにおいて、排気ガス温度が、所定の判定温度を超える場合には、前記還元剤排気管内供給装置により還元剤を排気通路に供給し、排気ガス温度が、前記所定の判定温度以下である場合には、前記還元剤筒内噴射装置により還元剤を筒内に供給するように構成される。 In the exhaust gas purification system, when the exhaust gas temperature exceeds a predetermined determination temperature, the reducing agent exhaust pipe supply device supplies the reducing agent to the exhaust passage, and the exhaust gas temperature is When the temperature is equal to or lower than the determination temperature, the reducing agent is supplied into the cylinder by the reducing agent in-cylinder injection device.
この排気ガス温度に対する所定の判定温度には、排気ガス温度がこの所定の判定温度を超えている場合には、選択接触還元触媒が活性温度を超え、排気ガス温度がこの所定の判定温度以下の場合には、選択接触還元触媒が活性温度以下となる温度が選ばれる。 When the exhaust gas temperature exceeds the predetermined determination temperature, the selective catalytic reduction catalyst exceeds the activation temperature and the exhaust gas temperature is equal to or lower than the predetermined determination temperature for the exhaust gas temperature. In such a case, the temperature at which the selective catalytic reduction catalyst is below the activation temperature is selected.
また、上記の排気ガス浄化システムにおいては、還元剤としては、アンモニア前駆物質である尿素水溶液やカルバミン酸アンモニウム等を用いることもできるが、還元剤が尿素水溶液である場合には取り扱いが容易となるので、尿素水溶液を用いることが好ましい。 In the exhaust gas purification system described above, the reducing agent may be urea aqueous solution or ammonium carbamate that is an ammonia precursor. However, when the reducing agent is urea aqueous solution, the handling becomes easy. Therefore, it is preferable to use an aqueous urea solution.
また、上記の目的を達成するための本発明に係る排気ガス浄化方法は、内燃機関の排気通路に窒素酸化物を浄化する選択接触還元触媒を備えると共に、該選択接触還元触媒の上流側に配置され、排気通路に尿素水溶液を供給する還元剤排気管内供給装置と、内燃機関の筒内に尿素水溶液を供給する還元剤筒内噴射装置を備えて、排気ガス中の窒素酸化物を浄化する排気ガス浄化システムにおいて、前記選択接触還元触媒の温度が尿素の加水分解の活性温度を超える場合には、前記還元剤排気管内供給装置により尿素水溶液を排気通路に供給し、前記選択接触還元触媒の温度が尿素の加水分解の活性温度以下である場合には、前記還元剤筒内噴射装置により尿素水溶液を筒内に供給し、前記還元剤筒内噴射装置より供給された尿素水溶液を、内燃機関の筒内の燃焼熱により、アンモニアに加水分解し、該アンモニアにより、前記選択接触還元触媒で窒素酸化物を浄化する方法として構成される。 In addition, an exhaust gas purification method according to the present invention for achieving the above object includes a selective catalytic reduction catalyst that purifies nitrogen oxides in an exhaust passage of an internal combustion engine, and is disposed upstream of the selective catalytic reduction catalyst. An exhaust gas for purifying nitrogen oxides in exhaust gas, comprising a reducing agent exhaust pipe supply device for supplying urea aqueous solution to the exhaust passage and a reducing agent in-cylinder injection device for supplying urea aqueous solution into the cylinder of the internal combustion engine In the gas purification system, when the temperature of the selective catalytic reduction catalyst exceeds the activation temperature of urea hydrolysis, an aqueous urea solution is supplied to the exhaust passage by the supply device in the reducing agent exhaust pipe, and the temperature of the selective catalytic reduction catalyst Is below the activation temperature of urea hydrolysis, the urea aqueous solution is supplied into the cylinder by the reducing agent in-cylinder injection device, and the urea aqueous solution supplied from the reducing agent in-cylinder injection device is The heat of combustion of the cylinder of the engine, hydrolyzed into ammonia by the ammonia, and a method for purifying nitrogen oxides in the selective catalytic reduction catalyst.
この方法により、比較的取り扱いが容易な尿素を用いながら、選択接触還元触媒の温度によって、筒内尿素噴射と排気管尿素噴射を使い分けて、低温時には、筒内の燃焼熱を利用してアンモニアを選択接触還元触媒に供給することができるので、低温域におけるNOx浄化の活性低下を補うことができる。 With this method, while using urea, which is relatively easy to handle, the in-cylinder urea injection and the exhaust pipe urea injection are selectively used according to the temperature of the selective catalytic reduction catalyst. Since it can supply to a selective catalytic reduction catalyst, the activity fall of NOx purification | cleaning in a low temperature range can be supplemented.
本発明の排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法によれば、排気管尿素噴射に加えて、エンジンの筒内への筒内尿素噴射を併用することにより、比較的取り扱いが容易な尿素を用いながら、アンモニア添加の場合の選択接触還元触媒効果も奏することができ、尿素添加の場合の選択接触還元触媒効果の低温における活性低下を補うことができ、選択接触還元触媒を使用した排気ガス浄化システムの低温活性を向上できる。 According to the exhaust gas purification system and the exhaust gas purification method of the present invention, in addition to exhaust pipe urea injection, in-cylinder urea injection into the cylinder of the engine is used in combination, while using urea that is relatively easy to handle. In addition, the selective catalytic reduction catalytic effect in the case of ammonia addition can also be exhibited, and the decrease in activity at a low temperature of the selective catalytic reduction catalytic effect in the case of urea addition can be compensated, and the exhaust gas purification system using the selective catalytic reduction catalyst Low temperature activity can be improved.
次に、図面を参照して本発明に係る排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法の実施の形態について説明する。 Next, an embodiment of an exhaust gas purification system and an exhaust gas purification method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に、この排気ガス浄化システム10の構成を示す。この排気ガス浄化システム10では、エンジン(内燃機関)1の排気通路4に、窒素酸化物(NOx)を浄化する選択接触還元触媒(SCR触媒)16を備える。この選択接触還元触媒16は、貴金属(白金等)や遷移金属(銅、コバルト、バナジウム等)を、ゼオライト、シリカ/アルミナ、アルミナ、シリカ、チタニア等の担体に担持して形成される。
FIG. 1 shows the configuration of the exhaust
また、それと共に、この選択接触還元触媒16の上流側に還元剤排気管内供給装置14と、エンジン1の筒内(シリンダ内)2に還元剤を供給する還元剤筒内噴射装置15を設けて構成される。
At the same time, a reducing agent exhaust
そして、還元剤としての尿素水溶液を、還元剤排気管内供給装置14と還元剤筒内噴射装置15に供給するために、尿素水タンク11と尿素水ポンプ12と尿素水コモンレール13を設ける。また、排気通路4の選択接触還元触媒16の上流側に排気ガス温度センサ17を設ける。
In order to supply the urea aqueous solution as the reducing agent to the reducing agent exhaust
更に、燃料噴射弁3の制御等を含むエンジン1の制御と共に、還元剤噴射制御を行う制御装置(エンジンコントロールユニット:ECU)18が設けられており、排気ガス温度センサ17からの入力を基に、還元剤排気管内供給装置14と還元剤筒内噴射装置15を制御して、尿素水の供給を制御する。
Further, a control device (engine control unit: ECU) 18 that performs reductant injection control together with control of the engine 1 including control of the
そして、この構成の排気ガス浄化システム10において、排気ガス浄化方法は、図2に例示するような制御フローに従って行われる。
In the exhaust
エンジン1の運転が開始され、排気ガスの浄化が始まると、図2の制御フローも開始され、ステップS11で排気ガス温度センサ17により排気ガス温度Tgの検出が行われる。そして、次のステップS12で、排気ガス温度Tgが所定の判定温度Tg0と比較される。
When the operation of the engine 1 is started and the purification of the exhaust gas is started, the control flow of FIG. 2 is also started, and the exhaust
この排気ガス温度Tgに対する所定の判定温度Tg0には、排気ガス温度Tgがこの所定の判定温度Tg0を超えている場合には、選択接触還元触媒16の触媒温度Tcが加水分解のための活性温度Tc0を超え、また、排気ガス温度Tgがこの所定の判定温度Tg0以下の場合には、選択接触還元触媒16の触媒温度Tcが加水分解のための活性温度Tc0以下となる温度が選ばれる。この温度は、例えば、燃焼室出口の排気ガス温度で、350℃程度、選択接触還元触媒16の入口の排気ガス温度Tgや触媒温度Tcで250℃〜300℃である。
When the exhaust gas temperature Tg exceeds the predetermined determination temperature Tg0, the catalyst temperature Tc of the selective
このステップS12の比較で、排気ガス温度Tgが所定の判定温度Tg0以下の場合には、ステップS13で、筒内尿素噴射制御を行って、還元剤筒内噴射装置15より筒内2に尿素水溶液を供給すると共に、排気管尿素噴射制御を中止して、還元剤排気管内供給装置14からの排気通路4内への尿素水溶液の供給を停止する。これを所定の時間の間、即ち、排気ガス温度Tgをチェックするインターバルの間行い、ステップS11に戻る。
If the exhaust gas temperature Tg is equal to or lower than the predetermined determination temperature Tg0 in the comparison in step S12, in-cylinder urea injection control is performed in step S13, and the urea aqueous solution is introduced into the
この排気ガス温度Tgが低く、NOx浄化活性が低くなるエンジン1の低負荷運転領域の極微小噴射量では、尿素を主燃焼前の圧縮始め行程でエンジン1の筒内2に噴射し、主燃焼の燃焼熱を利用して尿素加水分解反応を行わせてアンモニアを生成する。噴射量が多くなるに従い燃焼温度が高くなり、アンモニアが窒素酸化物になってしまうので、筒内2の温度が比較的低い温度のときに噴射する。
At a very small injection amount in the low load operation region of the engine 1 where the exhaust gas temperature Tg is low and the NOx purification activity is low, urea is injected into the
より具体的には、低負荷運転領域でもある程度の噴射量がある場合には、メイン噴射終了後から、ATDC90°位までの範囲で尿素噴射を行う。吸熱反応であるので、ある程度の温度が必要であり、また、ADTC90°をすぎると、噴射した尿素水溶液がシリンダ内面に付着し、この尿素水溶液がエンジンオイルの希釈や錆の発生の原因となるためである。また、燃焼温度や排気ガスの温度により噴射時期を決定し、温度が高いとき程、遅い方にずらす。
More specifically, when there is a certain amount of injection even in the low load operation region, urea injection is performed in a range from the end of main injection to about
そして、この筒内2で発生したアンモニアが選択接触還元触媒16に供給される。そのため、前段尿素加水分解反応が不要となり、低温でもNOxを還元できるようになる。なお、直接、筒内2に尿素水溶液を噴射する代わりに、吸気行程中に、吸気通路(吸気管)5に尿素を噴射して筒内2に尿素を供給してもよい。
The ammonia generated in the
また、ステップS12の比較で、排気ガス温度Tgが所定の判定温度Tg0を超えている場合には、ステップS14で、排気管尿素噴射制御を行って、還元剤排気管内供給装置14より排気通路4内に尿素水溶液を供給すると共に、筒内尿素噴射制御を中止して、還元剤筒内噴射装置15からの筒内2への尿素水溶液の供給を停止する。これを所定の時間の間、即ち、排気ガス温度Tgをチェックするインターバルの間行い、ステップS11に戻る。
If the exhaust gas temperature Tg exceeds the predetermined judgment temperature Tg0 in the comparison in step S12, exhaust pipe urea injection control is performed in step S14, and the
この排気ガス温度Tgが高く、NOx浄化活性が高くなるエンジン1の中・高負荷運転領域では、選択接触還元触媒16で尿素を加水分解できるので、排気通路4に供給された尿素を前段尿素加水分解反応によりアンモニアに変えて、NOxを浄化することができる。また、高温度域において筒内尿素水噴射を中止することにより、筒内において、尿素が高温のために反応が進行してNOxになってしまうのを防止することができる。
In the middle / high load operation region of the engine 1 where the exhaust gas temperature Tg is high and the NOx purification activity is high, urea can be hydrolyzed by the selective
そして、これらの各ステップの繰り返しが、エンジン1の運転が停止されるまで行われる。エンジンキーがオフされると、ステップS20の割り込みが生じ、ステップS21で筒内尿素噴射制御の停止と排気管尿素噴射制御の停止等の終了作業を行ってから、この制御フローをストップする。 These steps are repeated until the operation of the engine 1 is stopped. When the engine key is turned off, an interruption in step S20 occurs, and in step S21, after completion work such as stopping in-cylinder urea injection control and stopping exhaust pipe urea injection control, the control flow is stopped.
この制御により、排気ガス温度Tgが、所定の判定温度Tcを超える場合には、還元剤排気管内供給装置14により還元剤である尿素水溶液を排気通路4に供給し、排気ガス温度Tgが、所定の判定温度Tc以下である場合には、還元剤筒内噴射装置15により尿素水溶液を筒内2に供給することができる。
By this control, when the exhaust gas temperature Tg exceeds a predetermined determination temperature Tc, the reducing agent exhaust
上記の構成の排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法によれば、排気通路4内への尿素水噴射に加えて、エンジン1の筒内2への尿素水噴射を併用することができるようになるので、筒内2の燃焼熱を利用して尿素を加水分解して、アンモニアを生成することができる。そのため、比較的取り扱いが容易な尿素を用いながら、アンモニア添加の場合の選択接触還元触媒効果も奏することができるようになる。
According to the exhaust gas purification system and the exhaust gas purification method configured as described above, urea water injection into the
従って、尿素添加の場合の選択接触還元触媒効果の低温における活性低下を補うことができ、選択接触還元触媒16を使用した排気ガス浄化システム10のNOxの浄化に対する低温活性を向上できる。
Therefore, it is possible to compensate for the decrease in activity at a low temperature of the selective catalytic reduction catalyst effect in the case of urea addition, and it is possible to improve the low temperature activity for NOx purification of the exhaust
1 エンジン(内燃機関)
2 筒内(シリンダ内)
3 燃焼噴射弁
4 排気通路(排気管)
10 排気ガス浄化システム
11 尿素水タンク
12 尿素水ポンプ
13 尿素水コモンレール
14 還元剤排気管内供給装置
15 還元剤筒内噴射装置
16 選択接触還元触媒(SCR触媒)
17 排気ガス温度センサ
18 制御装置(ECU)
Tg 排気ガス温度
Tg0 所定の判定温度
Tc 触媒温度
Tc0 加水分解のための活性温度
1 engine (internal combustion engine)
2 In-cylinder (inside cylinder)
3
DESCRIPTION OF
17 Exhaust
Tg Exhaust gas temperature Tg0 Predetermined judgment temperature Tc Catalyst temperature Tc0 Activation temperature for hydrolysis
Claims (4)
A reducing agent exhaust pipe supply device that includes a selective catalytic reduction catalyst that purifies nitrogen oxides in an exhaust passage of an internal combustion engine, is disposed upstream of the selective catalytic reduction catalyst, and supplies an aqueous urea solution to the exhaust passage, and an internal combustion engine The exhaust gas purification system for purifying nitrogen oxides in the exhaust gas, comprising a reducing agent in-cylinder injection device for supplying urea aqueous solution into the cylinder of the exhaust gas, wherein the temperature of the selective catalytic reduction catalyst is the activation temperature of urea hydrolysis If the temperature of the selective catalytic reduction catalyst is equal to or lower than the activation temperature of urea hydrolysis, the reducing agent exhaust pipe supply device supplies urea aqueous solution to the exhaust passage. A urea aqueous solution is supplied into the cylinder by the injection device, and the urea aqueous solution supplied from the reducing agent in-cylinder injection device is hydrolyzed into ammonia by the combustion heat in the cylinder of the internal combustion engine, and the ammonia More, the exhaust gas purification method, characterized in that purifies nitrogen oxides in the selective catalytic reduction catalyst.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100876161B1 (en) | 2008-03-24 | 2008-12-31 | 박정봉 | Total nox control process |
WO2009063866A1 (en) * | 2007-11-13 | 2009-05-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust purification system for internal combustion engine |
WO2010125659A1 (en) * | 2009-04-28 | 2010-11-04 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust emission control device for engine |
WO2011132604A1 (en) * | 2010-04-22 | 2011-10-27 | トヨタ自動車株式会社 | Device for controlling internal combustion engine |
DE102019203660A1 (en) * | 2019-03-19 | 2020-04-30 | Audi Ag | Method for operating a drive device, corresponding drive device and use of an aqueous urea solution for operating a drive device |
CN112983603A (en) * | 2019-12-17 | 2021-06-18 | 卡特彼勒公司 | Post-processing system and method |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2235344A1 (en) * | 2007-12-20 | 2010-10-06 | Renault Trucks | Six-stroke internal combustion engine, method of operation of such an engine and vehicle equipped with such an engine |
BRPI0924757A2 (en) * | 2009-03-25 | 2016-01-26 | Toyota Motor Co Ltd | internal combustion engine controller |
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---|---|---|---|---|
JPS55104513A (en) * | 1979-02-06 | 1980-08-11 | Nissan Motor Co Ltd | Exhaust-gas purifying system for internal combustion engine |
JPS6119940A (en) * | 1984-07-07 | 1986-01-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Method of introducing intake-air and discharging exhaust gas |
JPH03213614A (en) * | 1990-01-18 | 1991-09-19 | Fuel Tec Japan Kk | Exhaust gas disposing device for diesel engine |
JPH0674023A (en) * | 1992-08-28 | 1994-03-15 | Isuzu Motors Ltd | Exhaust gas purifying device of internal combustion engine |
JP3391587B2 (en) * | 1994-11-18 | 2003-03-31 | 株式会社小松製作所 | Exhaust denitration equipment for diesel engines |
-
2004
- 2004-07-13 JP JP2004206425A patent/JP2006029147A/en active Pending
-
2005
- 2005-07-05 WO PCT/JP2005/012363 patent/WO2006006441A1/en active Application Filing
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009063866A1 (en) * | 2007-11-13 | 2009-05-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust purification system for internal combustion engine |
JP2009138731A (en) * | 2007-11-13 | 2009-06-25 | Toyota Motor Corp | Exhaust emission control system for internal combustion engine |
US8336296B2 (en) | 2007-11-13 | 2012-12-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purification system for internal combustion engine |
KR100876161B1 (en) | 2008-03-24 | 2008-12-31 | 박정봉 | Total nox control process |
JP5293811B2 (en) * | 2009-04-28 | 2013-09-18 | トヨタ自動車株式会社 | Engine exhaust purification system |
WO2010125659A1 (en) * | 2009-04-28 | 2010-11-04 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust emission control device for engine |
US8656703B2 (en) | 2009-04-28 | 2014-02-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust purification device for engine |
US20120036842A1 (en) * | 2009-04-28 | 2012-02-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust purification device for engine |
CN102414405A (en) * | 2009-04-28 | 2012-04-11 | 丰田自动车株式会社 | Exhaust emission control device for engine |
US8534237B2 (en) | 2010-04-22 | 2013-09-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control system of internal combustion engine |
JP5397541B2 (en) * | 2010-04-22 | 2014-01-22 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
WO2011132604A1 (en) * | 2010-04-22 | 2011-10-27 | トヨタ自動車株式会社 | Device for controlling internal combustion engine |
US8720417B1 (en) | 2010-04-22 | 2014-05-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control system of internal combustion engine |
DE102019203660A1 (en) * | 2019-03-19 | 2020-04-30 | Audi Ag | Method for operating a drive device, corresponding drive device and use of an aqueous urea solution for operating a drive device |
CN112983603A (en) * | 2019-12-17 | 2021-06-18 | 卡特彼勒公司 | Post-processing system and method |
US11143078B2 (en) | 2019-12-17 | 2021-10-12 | Caterpillar Inc. | Aftertreatment system and method |
CN112983603B (en) * | 2019-12-17 | 2024-07-02 | 卡特彼勒公司 | Post-processing system and method |
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