JP2010013969A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気ガス浄化装置に関する。特に、酸化触媒及びSCR触媒を用いて、内燃機関から排出される排気ガス中のNOxを浄化する排気ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine. In particular, the present invention relates to an exhaust gas purification device that purifies NOx in exhaust gas discharged from an internal combustion engine using an oxidation catalyst and an SCR catalyst.
近年、環境汚染対策面から、ディーゼルエンジン等の内燃機関(以下、エンジンともいう)に対しては、低燃費に加えて、排出される排気ガス中に含まれる窒素酸化物(以下、NOxという)の低減が強く求められている。しかし、この両方の要求に応えるためにはエンジンそのものだけでの対応はすでに限界に近く、排気ガスの後処理装置(排気ガス浄化装置)が必要となる。特に燃費とNOxはトレードオフの関係にあるため、NOxを大幅に低減できる排気ガス浄化装置があれば燃費を向上させることができる。
そこで、このNOxを低減する手段の一つとして、排気ガス中に尿素水を還元剤として添加し、尿素の加水分解により発生するアンモニア(NH3)により、NOxを窒素(N2)と水(H2O)に選択還元するNOx触媒、いわゆる尿素SCR(Selective Catalytic Reduction)触媒を用いた、NOx低減を行う排気ガス浄化装置が知られている。
In recent years, from the viewpoint of measures against environmental pollution, for internal combustion engines such as diesel engines (hereinafter also referred to as engines), in addition to low fuel consumption, nitrogen oxides contained in exhaust gas discharged (hereinafter referred to as NOx) There is a strong demand for reducing the above. However, in order to meet both of these requirements, the response by the engine itself is already close to the limit, and an exhaust gas aftertreatment device (exhaust gas purification device) is required. In particular, since the fuel consumption and NOx are in a trade-off relationship, the fuel consumption can be improved if there is an exhaust gas purification device that can significantly reduce NOx.
Therefore, as one means for reducing this NOx, urea water is added as a reducing agent in the exhaust gas, and NOx is converted into nitrogen (N 2 ) and water (NH 3 ) by ammonia (NH 3 ) generated by hydrolysis of urea. 2. Description of the Related Art An exhaust gas purification device that performs NOx reduction using a NOx catalyst that selectively reduces to H 2 O), that is, a so-called urea SCR (Selective Catalytic Reduction) catalyst, is known.
上記のような排気ガス浄化装置として、例えば特許文献1や非特許文献1に開示される、酸化触媒と、SCR触媒と、尿素水を還元剤として噴射する装置とを備える排気ガス浄化装置が知られている。 As an exhaust gas purification device as described above, for example, an exhaust gas purification device including an oxidation catalyst, an SCR catalyst, and a device that injects urea water as a reducing agent, which is disclosed in Patent Literature 1 and Non-Patent Literature 1, is known. It has been.
この排気ガス浄化装置は、SCR触媒によるNOxの浄化を効率的に行うため、排気ガス中のNO成分を酸化触媒にてNO2に酸化した後、排気ガス中に尿素水を噴射し、その後SCR触媒によりNOxをN2に還元し浄化するように構成されている。
ここで、SCR触媒での反応は、2NH3+NO+NO2→2N2+3H2Oに従うため、NOとNO2とのモル比が1:1で最も浄化効率が高いことが知られている。
また、通常エンジンから排出される排気ガス中のNOx濃度は、NO2よりNOの濃度の方が高いため、酸化触媒では、2NO+O2→2NO2の反応により、排気ガス中のNOの一部をNO2に変化させている。これにより、NOとNO2の濃度の比率を揃えた状態でSCR触媒に流入させることでNOxの浄化率向上を図っている。
Here, since the reaction with the SCR catalyst follows 2NH 3 + NO + NO 2 → 2N 2 + 3H 2 O, it is known that the purification ratio is highest when the molar ratio of NO and NO 2 is 1: 1.
In addition, since the NOx concentration in the exhaust gas normally discharged from the engine is higher than the concentration of NO 2 , in the oxidation catalyst, a part of NO in the exhaust gas is obtained by the reaction of 2NO + O 2 → 2NO 2. It is varied to NO 2. Thus, the NOx purification rate is improved by allowing the NO and NO 2 concentration ratios to flow into the SCR catalyst in a uniform state.
しかしながら、上記特許文献1及び非特許文献1に開示されている酸化触媒によりNOを酸化するだけでは、安定して上述した最適なNO濃度とNO2濃度の比率となるように調整することが困難であった。すなわち、排気ガスの温度やエンジンの運転状況等によって、排気ガス中のNO濃度とNO2濃度の比率は変動するにも関わらず、それを考慮することなく、酸化触媒の排気下流にあるSCR触媒に流入させるものとなっていた。そのため、SCR触媒で効率的に還元することができず、NOxの浄化率を必ずしも高くすることができないという場合もあった。 However, it is difficult to stably adjust the ratio between the optimal NO concentration and the NO 2 concentration described above by simply oxidizing NO with the oxidation catalyst disclosed in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1. Met. That is, although the ratio of the NO concentration to the NO 2 concentration in the exhaust gas varies depending on the temperature of the exhaust gas, the engine operating condition, etc., the SCR catalyst located downstream of the oxidation catalyst exhaust gas is not considered. It was supposed to flow into. For this reason, the SCR catalyst cannot be efficiently reduced, and the NOx purification rate cannot always be increased.
また、NOxの浄化が十分に行われない場合には、還元剤として添加する尿素の一部が使用されず、アンモニアとして大気中に放出されるおそれがあり(アンモニアスリップ現象)、これを回避するためにSCR触媒の排気下流側にアンモニアを取り除くための酸化触媒がさらに必要となってしまうという問題もあった。 Further, when NOx purification is not sufficiently performed, a part of urea added as a reducing agent is not used and may be released into the atmosphere as ammonia (ammonia slip phenomenon), which is avoided. Therefore, there is a problem that an oxidation catalyst for removing ammonia is further required on the exhaust gas downstream side of the SCR catalyst.
本発明は、内燃機関の排気流路中に設けられる排気ガス浄化装置において、SCR触媒に流入する排気ガス中のNO濃度とNO2濃度の比率を調整することで、NOxの浄化率を向上させるとともに、アンモニアスリップを防止できる排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention improves the NOx purification rate by adjusting the ratio of the NO concentration and the NO 2 concentration in the exhaust gas flowing into the SCR catalyst in the exhaust gas purification device provided in the exhaust passage of the internal combustion engine. Another object is to provide an exhaust gas purifying device capable of preventing ammonia slip.
上記目的を達成するために、第1発明に係る排気ガス浄化装置は内燃機関の排気流路中に設けられるものであり、酸素吸蔵材を含む酸化触媒と、該酸化触媒より下流側に配置された還元剤添加手段と、該還元剤添加手段の下流側に配置されたSCR触媒と、を備えているものである。 In order to achieve the above object, an exhaust gas purifying apparatus according to a first aspect of the present invention is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, and is provided with an oxidation catalyst including an oxygen storage material, and downstream of the oxidation catalyst. A reducing agent adding means, and an SCR catalyst arranged on the downstream side of the reducing agent adding means.
この発明によれば、排気ガス中の酸素濃度が高いときは酸素吸蔵材が酸素を取り込み、逆に酸素濃度が低いときは酸素吸蔵材が取り込んだ酸素を放出することで、酸化触媒中でのNOからNO2への酸化反応を安定して行うことができ、酸化触媒通過後の排気ガス中におけるNO濃度とNO2濃度の比率を上述した通り理想的な比率に安定して調整することができる。そのため、これまでエンジンの運転状況等によりNO濃度が高く、酸素の供給律速により十分にNO2への酸化反応ができなかった場合でも、効率的に酸化反応させることができ、SCR触媒における還元反応に最適なNOとNO2のモル比に積極的に近づけ、NOxの浄化率を向上させることができる。また、還元剤の大気中への排出(アンモニアスリップ現象)を回避することができる。 According to the present invention, when the oxygen concentration in the exhaust gas is high, the oxygen storage material takes in oxygen, and conversely, when the oxygen concentration is low, the oxygen storage material releases oxygen which is taken up in the oxidation catalyst. The oxidation reaction from NO to NO 2 can be stably performed, and the ratio of the NO concentration and the NO 2 concentration in the exhaust gas after passing through the oxidation catalyst can be stably adjusted to an ideal ratio as described above. it can. Therefore, even if the NO concentration is high due to the operating conditions of the engine so far and the oxidation reaction to NO 2 has not been sufficiently performed due to the rate of oxygen supply, the oxidation reaction can be efficiently performed and the reduction reaction in the SCR catalyst. closer positively to optimum molar ratio of NO and NO 2, it is possible to improve the purification rate of NOx. In addition, discharge of the reducing agent into the atmosphere (ammonia slip phenomenon) can be avoided.
なお、NOとNO2は、化学反応などで相互に変換したり、比較的同様の特性を示すことが多く、一緒に取り扱ったほうが便利であるため、ここでいうNOxとはNOとNO2という2種類の気体を指す。 Note that NO and NO 2 are often converted to each other by chemical reaction or the like and exhibit relatively similar characteristics, and it is more convenient to handle them together, so NOx here is referred to as NO and NO 2 Refers to two types of gas.
また、第2発明に係る排気ガス浄化装置は、第1発明において、前記酸素吸蔵材は、前記酸素吸蔵材は、酸化亜鉛、酸化セリウムおよび酸化ジルコニウムからなる群より選ばれた少なくとも1つ以上の材料から形成されている。 In the exhaust gas purification apparatus according to the second invention, in the first invention, the oxygen storage material is at least one selected from the group consisting of zinc oxide, cerium oxide, and zirconium oxide. Formed from material.
この発明によれば、酸化亜鉛、酸化セリウムおよび酸化ジルコニウムは、酸素の吸蔵および放出特性が特に優れた材料であるため、酸素吸蔵材として用いる上で好適であり、触媒層に用いる酸素吸蔵材や触媒金属の使用量を抑制することができるとともに、酸化触媒を小型化することができるため、排気ガス浄化装置全体としても小型化しつつ、高いNOxの浄化率を維持することが可能となる。 According to the present invention, zinc oxide, cerium oxide and zirconium oxide are materials having particularly excellent oxygen storage and release characteristics, and are therefore suitable for use as an oxygen storage material. Since the amount of catalytic metal used can be suppressed and the oxidation catalyst can be miniaturized, it is possible to maintain a high NOx purification rate while miniaturizing the exhaust gas purification apparatus as a whole.
また、第3発明に係る排気ガス浄化装置は、第1発明または第2発明において、前記酸化触媒は、ハニカム状の担体基材を有し、前記酸素吸蔵材および触媒金属を含有する触媒層が前記担体基材表面に形成されている。 The exhaust gas purifying apparatus according to a third aspect of the present invention is the exhaust gas purifying apparatus according to the first or second aspect, wherein the oxidation catalyst has a honeycomb-shaped carrier substrate, and the catalyst layer containing the oxygen storage material and the catalyst metal is provided. It is formed on the surface of the carrier substrate.
この発明によれば、酸素吸蔵材を含む触媒層がハニカム状の担体基材に形成されているため、触媒層が排気ガスと接触し得る表面積を大きくすることができるため、より効果的に酸素の吸蔵と放出を行うことができる。従って、SCR触媒における還元反応に最適なNOとNO2のモル比にさらに近づけることが可能となり、NOxの浄化率をさらに向上させることができる。 According to this invention, since the catalyst layer containing the oxygen storage material is formed on the honeycomb-shaped carrier base material, the surface area with which the catalyst layer can come into contact with the exhaust gas can be increased. Can be occluded and released. Accordingly, it is possible to make the molar ratio of NO and NO 2 optimal for the reduction reaction in the SCR catalyst even closer, and the NOx purification rate can be further improved.
また、第4発明に係る排気ガス浄化装置は、第3発明において、前記ハニカム状の担体基材は、ウォールフロータイプで形成されている。 In the exhaust gas purifying apparatus according to the fourth invention, in the third invention, the honeycomb-shaped carrier substrate is formed of a wall flow type.
ここで、ウォールフロータイプの担体基材とは、担体基材に空孔等があり、排気ガスが担体基材の厚み方向に通過し得る材料をいい、多孔質体のセラミックや発泡性金属などを用いることができる。 Here, the wall-flow type carrier base material is a material that has pores or the like in the carrier base material and allows exhaust gas to pass through in the thickness direction of the carrier base material, such as a porous ceramic or foam metal Can be used.
この発明によれば、担体基材はウォールフロータイプであるため、排気ガスが担体基材中を通過することになり、ウォールスルータイプに比べて、触媒層が排気ガスと接触し得る表面積をさらに大きくすることができるため、より効果的に酸素の吸蔵と放出を行うことができ、NOxの浄化率をさらに向上させることができる。 According to the present invention, since the support base material is a wall flow type, the exhaust gas passes through the support base material, so that the surface area where the catalyst layer can come into contact with the exhaust gas is further increased compared to the wall through type. Since it can be increased, oxygen can be stored and released more effectively, and the NOx purification rate can be further improved.
また、担体基材がウォールフロータイプであるため、その基材の空孔径を調整することで、担体基材中を通過する排気ガス中のPM(Particulate Matter:粒子状物質)を捕集するフィルタとしての機能を持たせることも可能となる。従って、NOxのみならずPMまでも浄化することができる排気ガス浄化装置を提供することができる。 Further, since the carrier base material is a wall flow type, a filter that collects PM (Particulate Matter) in the exhaust gas passing through the carrier base material by adjusting the pore diameter of the base material. It is also possible to have a function as Therefore, it is possible to provide an exhaust gas purification device that can purify not only NOx but also PM.
本発明によれば、内燃機関の排気流路中に設けられる排気ガス浄化装置において、SCR触媒に流入する排気ガス中のNO濃度とNO2濃度の比率を調整することで、還元剤を大気中に放出させることなくNOxの浄化率を向上させることのできる排気ガス浄化装置を提供することができる。 According to the present invention, in the exhaust gas purifying device provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, the reducing agent is removed from the atmosphere by adjusting the ratio of the NO concentration and the NO 2 concentration in the exhaust gas flowing into the SCR catalyst. It is possible to provide an exhaust gas purification device capable of improving the NOx purification rate without causing the exhaust gas to be released.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における排気ガス浄化装置に用いる酸化触媒を模式的に示す斜視図である。この酸化触媒10は、排気ガス流れ方向に貫通する多数のセル11を有するハニカム状担体12の各セル壁に、酸素吸蔵触媒を含有する触媒層を形成してなるものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an oxidation catalyst used in an exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The
図2は、本発明の実施の形態1における排気ガス浄化装置に用いる酸化触媒を軸に対して直角方向に切断した、模式的に示す拡大断面図である。同図に示すように、当該触媒10は、セル壁13の表面上に形成された内側層14と、該内側層14の上に重ねられた外側層15とを備えている。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view schematically showing the oxidation catalyst used in the exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, cut in a direction perpendicular to the axis. As shown in the figure, the
セル11を構成する触媒の担体基材はセラミックであり、具体的にはコージェライトであって、公知の押し出し成形と焼成法により形成される。
The carrier substrate of the catalyst constituting the
内側層14は、アルミナに酸素吸蔵材である酸化亜鉛、酸化セリウムおよび酸化ジルコニウムからなる群より選ばれた少なくともいずれか1つ以上を含有させたものであり、公知のウォッシュコート法より形成される。ウォッシュコート法は、多孔質セラミック層形成用のセラミック粉末(アルミナなど)のスラリー中に成形体を浸漬し、乾燥することにより成形体上に担体層(多孔質セラミック層)を形成する方法である。
また、別の担持方法として公知のゾル−ゲル法により形成することもできる。
The
Alternatively, it can be formed by a known sol-gel method as another supporting method.
外側層15は、アルミナに白金やパラジウムなどの触媒金属を含有させたものであり、上した同様の方法で形成される。
The
図3は、本発明の実施の形態1における排気ガス浄化装置に用いる酸化触媒を軸に沿って切断した、模式的に示す断面図であって、排気ガスの流れを説明するものである。なお、同図では排気ガスの流れを説明するため、内側層14と外側層15を省略している。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the oxidation catalyst used in the exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 1 of the present invention cut along the axis, illustrating the flow of exhaust gas. In the figure, the
同図に示す触媒はウォールスルータイプの触媒である。従って、酸化触媒10に流入した排気ガスは、セル11内でセル壁13の表面上に形成された触媒層(図示せず)と接触しながら通過していくことで、NOがNO2に酸化されることになる。なお、触媒10はハニカム状であるため、担体基材の表面積を大きくすることができ、効率的にNOをNO2に酸化することができる。従って、排気ガス浄化装置に当該触媒装置10を適用すれば、効果的にNOxを浄化することができる。
The catalyst shown in the figure is a wall-through type catalyst. Thus, the exhaust gas flowing into the
図4は本発明の実施の形態1における排気ガス浄化装置に用いる酸化触媒を軸に沿って切断した、模式的に示す断面図の変形例であって、排気ガスの流れを説明するものである。同図でも、排気ガスの流れを説明するため、内側層14と外側層15を省略している。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a sectional view of the oxidation catalyst used in the exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 1 of the present invention cut along the axis, illustrating the flow of exhaust gas. . Also in this figure, the
同図に示す触媒はウォールフロータイプの触媒である。担体基材であるセル壁13はセル壁13の厚み方向に排気ガスが通過できるように空孔を有しており、公知の多孔質体のセラミックや発泡性金属を利用することができる。
The catalyst shown in the figure is a wall flow type catalyst. The
また、酸化触媒10には同図に示すように、封止部16が設けられており、流入した排気ガスは、ウォールスルータイプのようにストレートで触媒10内を透過することはできず、必ず担体基材であるセル壁13中を通過しなければならないように構成されている。
Further, as shown in the figure, the
セル壁13は多くの空孔を有し、該空孔の表面にも内側層14と外側層15(図示せず)が形成されているため、触媒全体としてウォールスルータイプより表面積を大きくすることができ、さらに効率的にNOをNO2に酸化することができる。
Since the
さらに、その空孔径を調整することで、担体基材中を通過する排気ガス中のPM(Particulate Matter:粒子状物質)を捕集するフィルタとしての機能を持たせることも可能となる。従って、後述する排気ガス浄化装置に当該酸化触媒10を適用すれば、NOxのみならずPMまでも浄化することができる排気ガス浄化装置を提供することができる。
Further, by adjusting the pore diameter, it is possible to provide a function as a filter for collecting PM (Particulate Matter) in the exhaust gas passing through the carrier base material. Therefore, if the
なお、捕集したPMはそのままにしておけば酸化触媒10中で目詰まりを起こすことになるため、適当なタイミングでエンジンの運転条件を調整し排気ガスの温度を高めることで捕集したPMを燃焼させ、目詰まりを解消することができる。また、別の方法として酸化触媒10中にヒータを組み込んでおき、所定のタイミングでこのヒータでPMを加熱・燃焼させるという方法でもよい。
If the collected PM is left as it is, clogging will occur in the
(実施の形態2)
図5は、本発明の実施の形態2における排気ガス浄化装置に用いる酸化触媒を模式的に示す斜視図である。また、図6は巻き軸を用いて平板と波板とを巻き付ける状態を模式的に示す斜視図であり、(a)は巻き軸と平板と波板を結合した状態、(b)は巻き軸の周りに平板と波板を巻き付ける状態を示す図である。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a perspective view schematically showing an oxidation catalyst used in the exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 6 is a perspective view schematically showing a state in which the flat plate and the corrugated plate are wound using the winding shaft, (a) is a state in which the winding shaft, the flat plate and the corrugated plate are coupled, and (b) is a winding shaft. It is a figure which shows the state which winds a flat plate and a corrugated sheet around.
ここで酸化触媒20は、金属製のハニカム担体であり、図6に示すように、主に耐熱性のステンレス鋼製の平板22と、該平板22に波付け加工を施した波板23とを用い、耐熱性のステンレス鋼製の円柱形状の巻き軸21を軸にして平板22と波板23とを巻き付けることによって積層する。
Here, the
図6(a)に示すように、巻き軸21にスリットを入れ、平板22と波板23を当該スリットに差し込み固定する、あるいは巻き軸21を反割りにし平板22と波板23を挟み込んだ後固定する方法で、巻き軸21と平板22と波板23を結合する。次に図6(b)に示すように、巻き軸21を回転することにより、平板22と波板23が交互のスパイラル状に巻き付けられ、積層されてハニカム状の構造体が形成される。さらに、その構造体の外部には外筒24が設けられ、強度的な補強を行っている。
As shown in FIG. 6 (a), after slitting the winding
また、巻き軸21はそのまま酸化触媒20中に放置しておいてもでもよいし、巻き付け後に取り出してもよい。取り出す場合は、その取り出した空隙部にキャップとして挿入物をいれ封止することで、当該部分から排気ガスが漏れるのを防止することもできる。
The winding
また、担体基材となる平板22と波板23の材質としては、約1000度の高温使用に耐え得る高耐熱性ステンレス鋼、Ni基超合金などの耐熱材料が適当であり、より好ましくは、急速な加熱、冷却が引き起こす熱応力に対応するため、外筒24と同等の熱膨張係数を有する材質が好ましい。具体的には、自動車用触媒担体に一般に用いられている20Cr−5Al系ステンレス鋼などを用いることができる。
Further, as the material of the
また、上述した通り、酸化触媒20の担体基材は金属製であるため、耐熱温度が高く、かつ配管部品との熱膨張差もセラミックより極めて小さく、耐久性に優れている点で有利である。
Further, as described above, since the support base material of the
また、同図ではウォールフロータイプのものであるが、図4と同様に封止することで、ウォールスルータイプにもでき、PMを捕集することもできる。この場合、平板22はステンレス製の金属不織布を用いればよい。
Moreover, although it is a wall flow type in the same figure, it can also be made into a wall through type by sealing similarly to FIG. 4, and PM can also be collected. In this case, the
図7は、本発明の実施の形態2における排気ガス浄化装置に用いる酸化触媒を軸に対して直角方向に切断した、模式的に示す拡大断面図である。同図に示すように、酸化触媒20は、平板22と波板23により構成されたセル壁31、32と、当該セル壁31、32の表面上に形成された内側層33と、該内側層33の上に重ねられた外側層34とを備えている。
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view schematically showing an oxidation catalyst used in the exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 2 of the present invention cut in a direction perpendicular to the axis. As shown in the figure, the
内側層33は、アルミナに酸素吸蔵材である酸化亜鉛、酸化セリウムおよび酸化ジルコニウムからなる群より選ばれた少なくともいずれか1つ以上の材料を含有させたものであり、公知のウォッシュコート法より形成される。ウォッシュコート法は、多孔質セラミック層形成用のセラミック粉末(アルミナなど)のスラリー中に成形体を浸漬し、乾燥することにより成形体上に担体層(多孔質セラミック層)を形成する方法である。
また、別の担持方法として公知のゾル−ゲル法により形成することもできる。
The
Alternatively, it can be formed by a known sol-gel method as another supporting method.
外側層34は、アルミナに白金やパラジウムなどの触媒金属を含有させたものであり、上述した同様の方法で形成される。
The
従って、排気ガス浄化装置に触媒装置20を適用すれば、触媒装置20で安定してNOをNO2に酸化反応を行うことができるため、効果的にNOxを浄化することができる。
Therefore, if the
(実施の形態3)
図8は、本発明の実施の形態3における排気ガス浄化装置を模式的に説明するための図である。この排気ガス浄化装置40は、尿素を用いて排気中のNOxを窒素ガス等に還元し浄化する尿素選択還元触媒(SCR触媒)を用いた装置である。また、同図において、エンジン41は、例えばディーゼルエンジンである。
(Embodiment 3)
FIG. 8 is a diagram for schematically illustrating an exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. The exhaust
同図に示すように、排気ガス浄化装置40は、エンジン41から排出される排気ガス中のNOをNO2に酸化する酸化触媒43と、その下流に配置された、排気ガス中のNOxをN2とH2Oに還元するSCR触媒47から構成されている。
ここで酸化触媒43は実施の形態1または実施の形態2の酸化触媒であって、上述した酸素吸蔵材を含んでいる。
As shown in the figure, the exhaust
Here, the
また、SCR触媒47の入口には、還元剤である尿素を添加するための尿素水添加装置45が設けられており、SCR触媒でのNOx還元による浄化に必要となる尿素水の噴霧量を制御装置(ECU)46により制御している。なお、尿素水は尿素水タンク44に貯留されている。
A urea
また、このディーゼルエンジンは、排気ガス再循環装置(EGR)が設けられ(図示せず)、燃料噴射の制御のために制御装置(ECU)42が配置されている。従って、尿素水の噴霧量を制御する制御装置(ECU)46は、この制御装置(ECU)42と共通化することもできる。 Further, this diesel engine is provided with an exhaust gas recirculation device (EGR) (not shown), and a control device (ECU) 42 is disposed for controlling fuel injection. Therefore, the control device (ECU) 46 that controls the spray amount of urea water can be shared with the control device (ECU) 42.
これによれば、上記の酸素吸蔵材を含む酸化触媒43を用いているため、エンジン41の運転条件により刻々と排気ガス中のNOx濃度は変化するが、排気ガス中の酸素濃度が高いときは酸素吸蔵材が酸素を取り込み、逆に酸素濃度が低いときは酸素吸蔵材が取り込んだ酸素を放出することで、酸化触媒41通過後の排気ガス中におけるNO濃度とNO2濃度の比率を上述した通り理想的な比率に安定して調整することができる。
そのため、これまでエンジンの運転状況等によりNO濃度が高く、酸素の供給律速により十分にNO2への酸化反応ができなかった場合でも、効率的に酸化反応させることができ、SCR触媒における還元反応に最適なNOとNO2のモル比に積極的に近づけ、NOxの浄化率を向上させることができる。また、還元剤の大気中への排出(アンモニアスリップ現象)を回避することができる。
According to this, since the
Therefore, even if the NO concentration is high due to the operating conditions of the engine so far and the oxidation reaction to NO 2 has not been sufficiently performed due to the rate of oxygen supply, the oxidation reaction can be efficiently performed and the reduction reaction in the SCR catalyst. closer positively to optimum molar ratio of NO and NO 2, it is possible to improve the purification rate of NOx. In addition, discharge of the reducing agent into the atmosphere (ammonia slip phenomenon) can be avoided.
上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。 The structure of the embodiment of the present invention disclosed above is merely an example, and the scope of the present invention is not limited to the scope of these descriptions. The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.
本発明の排気ガス浄化装置は、車両や船舶等の内燃機関から発生するの排気ガス中のNOxを浄化することができる。 The exhaust gas purification apparatus of the present invention can purify NOx in exhaust gas generated from an internal combustion engine such as a vehicle or a ship.
10 酸化触媒
11 セル
12 ハニカム状担体
13 セル壁
14 内側層
15 外側層
16 封止材
20 酸化触媒
21 巻き軸
22 平板
23 波板
24 外筒
25 ハニカム状担体
26 セル
31 波板
32 平板
33 内側層
34 外側層
40 排気ガス浄化装置
41 エンジン
42 制御装置(ECU)
43 酸化触媒
44 尿素タンク
45 尿素噴霧装置
46 制御装置(ECU)
47 SCR触媒
DESCRIPTION OF
43
47 SCR catalyst
Claims (4)
酸素吸蔵材を含む酸化触媒と、該酸化触媒より下流側に配置された還元剤添加手段と、該還元剤添加手段より下流側に配置されたSCR触媒と、を有することを特徴とする排気ガス浄化装置。 An exhaust gas purifying device provided in an exhaust passage of an internal combustion engine,
An exhaust gas comprising: an oxidation catalyst containing an oxygen storage material; a reducing agent adding means disposed downstream from the oxidizing catalyst; and an SCR catalyst disposed downstream from the reducing agent adding means. Purification equipment.
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WO2023046146A1 (en) * | 2021-09-27 | 2023-03-30 | Basf Corporation | Catalytic system comprising antimony-containing catalyst |
Citations (2)
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JP2007255345A (en) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Isuzu Motors Ltd | Control method of exhaust gas cleaning system and exhaust gas cleaning system |
JP2007285295A (en) * | 2006-03-24 | 2007-11-01 | Ngk Insulators Ltd | Exhaust emission control system |
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