JP2010019230A - Exhaust emission control device - Google Patents
Exhaust emission control device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010019230A JP2010019230A JP2008182878A JP2008182878A JP2010019230A JP 2010019230 A JP2010019230 A JP 2010019230A JP 2008182878 A JP2008182878 A JP 2008182878A JP 2008182878 A JP2008182878 A JP 2008182878A JP 2010019230 A JP2010019230 A JP 2010019230A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst
- antenna
- exhaust gas
- temperature
- microwave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
Description
この発明は排ガス浄化装置に係り、特に、排ガス浄化装置を構成する触媒の昇温に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device, and more particularly, to a temperature rise of a catalyst constituting the exhaust gas purification device.
ディーゼルエンジンの排ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を低減するために、尿素SCR(Selective Catalytic Reduction)システムが開発されている。尿素SCRシステムの基本構成は、一酸化窒素(NO)を酸化して二酸化窒素(NO2)にするための酸化触媒と、酸化触媒の下流側に設けられ、尿素に水を反応させて生成したアンモニアとNOxとの化学反応によりNOxを窒素及び水にするためのSCR触媒と、SCR触媒に尿素を添加するための尿素添加システムと、SCR触媒の下流側に設けられ、SCR触媒における化学反応で消費されずに残ったアンモニアを酸化するための酸化触媒とから構成される。 A urea SCR (Selective Catalytic Reduction) system has been developed to reduce nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas from diesel engines. The basic structure of the urea SCR system is provided by oxidizing nitrogen monoxide (NO) into nitrogen dioxide (NO 2 ) and a downstream side of the oxidation catalyst, which is generated by reacting water with urea. An SCR catalyst for converting NOx into nitrogen and water by a chemical reaction between ammonia and NOx, a urea addition system for adding urea to the SCR catalyst, and a chemical reaction in the SCR catalyst are provided downstream of the SCR catalyst. And an oxidation catalyst for oxidizing the remaining ammonia without being consumed.
酸化触媒もSCR触媒も一般的に、ある温度よりも温度が高い場合には十分な触媒性能を示すものの、ある温度よりも低い場合には、極端に触媒性能が低下してしまう。このため、例えばエンジン起動直後のような排ガス温度が低い場合には、触媒温度も低く、十分な触媒性能が得られないため、触媒の昇温が必要となる。触媒の昇温技術として、特許文献1には、電磁波吸収体と触媒との混合物をセラミック壁の表面に担持した触媒が開示されている。この触媒にマイクロ波を照射すると、電磁波吸収体がマイクロ波を吸収して発熱し、触媒を昇温させる。 In general, both the oxidation catalyst and the SCR catalyst exhibit sufficient catalyst performance when the temperature is higher than a certain temperature, but the catalyst performance is extremely deteriorated when the temperature is lower than a certain temperature. For this reason, for example, when the exhaust gas temperature is low immediately after the engine is started, the catalyst temperature is low and sufficient catalyst performance cannot be obtained, so that the temperature of the catalyst needs to be increased. As a catalyst temperature raising technique, Patent Document 1 discloses a catalyst in which a mixture of an electromagnetic wave absorber and a catalyst is supported on the surface of a ceramic wall. When the catalyst is irradiated with microwaves, the electromagnetic wave absorber absorbs the microwaves to generate heat, and the catalyst is heated.
しかしながら、特許文献1の排ガス浄化装置では、電磁波吸収体と触媒とが混合した状態で担持されているので、電磁波吸収体が触媒性能に影響を与えてしまうおそれがあるといった問題点があった。 However, in the exhaust gas purifying apparatus of Patent Document 1, since the electromagnetic wave absorber and the catalyst are supported in a mixed state, there is a problem that the electromagnetic wave absorber may affect the catalyst performance.
この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、触媒性能に影響を与えずに触媒温度を昇温することのできる排ガス浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and an object thereof is to provide an exhaust gas purifying apparatus capable of raising the catalyst temperature without affecting the catalyst performance.
この発明に係る排ガス浄化装置は、内部に複数の孔を有すると共に該孔の内面に触媒を担持した複数のハニカム片からなる触媒担体と、該触媒担体に照射するマイクロ波を発生させるためのマイクロ波発生装置とを備え、前記ハニカム片の外周に、前記マイクロ波を吸収可能な長さの金属製のアンテナが少なくとも1つ以上設けられている。マイクロ波発生装置によって発生したマイクロ波が触媒担体に照射されると、アンテナがマイクロ波を吸収して発熱する。
前記アンテナの少なくとも一部は、前記ハニカム片の外周に設けられていてもよい。
前記アンテナの少なくとも一部は、前記複数の孔のうちの一部の孔に挿入されていてもよい。
前記アンテナは保護膜で被覆されていてもよい。前記保護膜はシリカ膜でもよい。
排ガスの温度を測定するための少なくとも1つの温度センサと、前記少なくとも1つの温度センサに対して前記マイクロ波を遮断するためのマイクロ波遮断手段とを備えてもよい。
An exhaust gas purifying apparatus according to the present invention comprises a catalyst carrier comprising a plurality of honeycomb pieces each having a plurality of holes and a catalyst supported on the inner surface of the holes, and a microwave for generating microwaves for irradiating the catalyst carrier. And at least one metal antenna having a length capable of absorbing the microwaves is provided on the outer periphery of the honeycomb piece. When the microwave generated by the microwave generator is irradiated onto the catalyst carrier, the antenna absorbs the microwave and generates heat.
At least a part of the antenna may be provided on the outer periphery of the honeycomb piece.
At least a part of the antenna may be inserted into a part of the plurality of holes.
The antenna may be covered with a protective film. The protective film may be a silica film.
You may provide the at least 1 temperature sensor for measuring the temperature of waste gas, and the microwave interruption | blocking means for interrupting | blocking the said microwave with respect to the said at least 1 temperature sensor.
この発明によれば、マイクロ波発生装置によって発生したマイクロ波が触媒担体に照射されると、ハニカム片の外周に設けられたアンテナがマイクロ波を吸収して発熱するので、触媒性能に影響を与えずに触媒温度を昇温することができる。 According to this invention, when the microwave generated by the microwave generator is irradiated onto the catalyst carrier, the antenna provided on the outer periphery of the honeycomb piece absorbs the microwave and generates heat, thereby affecting the catalyst performance. Without increasing the catalyst temperature, the catalyst temperature can be increased.
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この発明の実施の形態に係る排ガス浄化装置の構成模式図を図1に示す。ディーゼルエンジン1から排出された排ガスが流通する排気管2に、酸化触媒3と、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)4と、SCR触媒5と、酸化触媒6とが設けられている。DPF4とSCR触媒5との間には、尿素水を噴射する噴射ノズル7が設けられており、噴射ノズル7は、配管8を介して、尿素水を貯留する尿素水タンク9に連通している。配管8には、尿素水タンク9内の尿素水を噴射ノズル7に供給するための尿素水添加システム10が設けられている。尿素水添加システム10は、制御装置であるECU14に電気的に接続されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of an exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention. In an
図2に、SCR触媒5の詳細図を示す。SCR触媒5は、コンバータケース11と、コンバータケース11内に設けられた円柱形状の触媒担体12とを有している。SCR触媒5には、コンバータケース11に部分的に設けられた孔15を介して、マイクロ波発生装置であるマグネトロン16が接続されている。コンバータケース11の両端にはそれぞれ、マイクロ波遮断手段としての一対の金属メッシュ17a,17bが設けられている。排気ガスは図中左から右へ流れる。上流側の金属メッシュ17aより上流側には、排気ガス温度を測定するための温度センサ13aが設けられている。また、下流側の金属メッシュ17bより下流側には、触媒担体12を通過後の排気ガス温度を測定するための温度センサ13bが設けられている。温度センサ13a,13b及びマグネトロン16はそれぞれ、ECU14に電気的に接続されている。
FIG. 2 shows a detailed view of the
図3に示されるように、触媒担体12は、炭化ケイ素(SiC)からなる複数の直方体形状のハニカム片20から構成されている。ハニカム片20には、ハニカム片20の軸方向にハニカム片20を貫通するように複数の孔21が設けられている。孔21の内周面21aには、選択還元触媒22が担持されている。
As shown in FIG. 3, the
図4に示されるように、ハニカム片20の4つの外周面20aにはそれぞれ、アンテナ23が設けられている。図5に示されるように、アンテナ23は、ポリシラザンを塗布後に硬化させて形成したシリカ(SiO2)からなる保護膜24を金属棒23aに被覆して構成されている。各アンテナ23の長さは、マイクロ波を吸収可能な長さである。すなわち、マイクロ波の波長の1/2の長さまたは1/4の長さであれば、アンテナ23はマイクロ波を吸収可能となる。ただし、アンテナ23は、正確にマイクロ波の波長の1/2の長さまたは1/4の長さを有さなければならないわけではなく、多少の長短は許容される。アンテナ23を外周面20aに接着したハニカム片20を接着剤によって互いに接着され、円柱形状の触媒担体12が形成される。なお、図3においてアンテナ23の図示は省略している。
As shown in FIG. 4, an
図2〜5には、SCR触媒5の構造を詳細に示したが、酸化触媒3及び6についても同じ構成となっており、SCR触媒5においてハニカム片20の孔21の内周面21aに担持された選択還元触媒22が、酸化触媒3ではNOを酸化してNO2にするための酸化触媒となっており、酸化触媒6ではアンモニアを酸化するための酸化触媒となっている。
2 to 5 show the structure of the
次に、この実施の形態に係る排ガス浄化装置の動作について説明する。
ディーゼルエンジン1のスタート時やアイドリング時には、ディーゼルエンジン1から排出される排ガスの温度が低いため、酸化触媒3と、SCR触媒5と、酸化触媒6とのそれぞれに排ガスが流通しても、十分な触媒性能を発揮するのに必要な温度まで温度が昇温しない。そこで、SCR触媒5について、昇温動作を説明する。温度センサ13aによって測定された温度が、予め設定された温度(以下、「設定温度」と称する)よりも低い場合には、ECU14はマグネトロン16を起動させて、マイクロ波を発生させる。発生したマイクロ波は、孔15を介してコンバータケース11内に入り込み、触媒担体12に照射される。この際、マイクロ波は、一対の金属メッシュ17a,17bによって遮断され、これにより、排気管2内を、金属メッシュ17aよりも上流側及び金属メッシュ17bよりも下流側に広がるのを防止する。この結果、マイクロ波は、温度センサ13a及び13bに対して遮断される。
Next, the operation of the exhaust gas purification apparatus according to this embodiment will be described.
When the diesel engine 1 is started or idling, the temperature of the exhaust gas discharged from the diesel engine 1 is low. Therefore, even if exhaust gas flows through each of the oxidation catalyst 3, the
マイクロ波が触媒担体12に照射されると、触媒担体12を構成するハニカム片20の外周面20aに設けられたアンテナ23は、マイクロ波を吸収して発熱する。アンテナ23の発熱により、ハニカム片20が昇温され、ハニカム片20の孔21の内周面21aに担持された選択還元触媒22が昇温される。
When the microwave is applied to the
温度センサ13bによって測定された温度が設定温度以上になったら、ECU14はマグネトロン16の稼働を停止する。これにより、アンテナ23に吸収されるマイクロ波が発生しなくなるので、アンテナ23が発熱しなくなる。これ以降、温度センサ13a,13bの測定値に基づいて、ECU14がマグネトロン16を起動させたり停止させたりすることにより、選択還元触媒22が適切な温度に保たれる。
尚、酸化触媒3及び6についても、各設定温度は異なるものの、SCR触媒5についての昇温動作と同様にして、適切な温度に保たれる。
When the temperature measured by the
The oxidation catalysts 3 and 6 are also kept at an appropriate temperature in the same manner as the temperature raising operation for the
酸化触媒3及び6とSCR触媒5とがそれぞれ適切な温度になると、排ガスが酸化触媒3を流通することにより、排ガス中のNOがNO2に酸化される。続いて排ガスがDPF4を流通することにより、排ガス中のパティキュレートマター(PM)がDPF4に捕捉される。ECU14は適切なタイミングで尿素水添加システム10を作動させ、尿素水タンク9内の尿素水を、配管8を介して噴射ノズル7に供給し、噴射ノズル7から尿素水がSCR触媒5に添加される。SCR触媒5に添加された尿素水は加水分解されてアンモニアと二酸化炭素となり、生成したアンモニアと排ガス中のNOxとが反応して、窒素及び水となる。SCR触媒5において消費されずに残ったアンモニアは、酸化触媒6において酸化される。
When the oxidation catalysts 3 and 6 and the
このように、マグネトロン16によって発生したマイクロ波が触媒担体12に照射されると、ハニカム片20の外周面20aに設けられたアンテナ23がマイクロ波を吸収して発熱するので、選択還元触媒22の触媒性能に影響を与えずに選択還元触媒22の温度を昇温することができる。酸化触媒3及び6についても同様である。
また、アンテナ23は、高温の排ガスと直接接触することから損傷または劣化し易い状況にあるが、シリカからなる保護膜24で被覆されているため、排ガスによる損傷及び劣化を防ぐことができる。尚、シリカはマイクロ波を透過させるので、アンテナ23によるマイクロ波の吸収を阻害することはない。
また、各ハニカム片20それぞれの外周面20aにアンテナ23が設けられているので、触媒担体12を均等に昇温することができる。
As described above, when the microwave generated by the
In addition, the
In addition, since the
この実施の形態では、各ハニカム片20の各外周面20aにアンテナ23を設けたが、例えば互いに接着される外周面20aの一方にアンテナ23が設けられるようにしてもよい。また、各外周面20aに1つのアンテナ23を設けることに限定するものではなく、複数のアンテナ23を設けてもよい。ハニカム片20の大きさにもよるが、この場合には、各アンテナ23は、マイクロ波の波長の1/4の長さの間隔をあけて、互いに平行となるように設けることが好ましい。
In this embodiment, the
この実施の形態では、アンテナ23は、ハニカム片20の外周面20aに設けられていたが、この形態に限定するものではない。図6に示されるように、孔21に挿入するように、アンテナ23を設けてもよい。ただし、アンテナ23を孔21に挿入すると、孔21がアンテナ23に閉塞されてしまうことから、排ガスが流通する経路が減少してしまうと共に、有効に働く触媒量が減少してしまう。従って、アンテナ23を孔21に挿入するようにして触媒担体12にアンテナ23を設ける場合には、複数の孔21のうちのできるだけ少ない数の孔21に設けるようにする必要がある。また、ハニカム片20の外周面20aにアンテナ23を設けると共に複数の孔21のうちの一部の孔にアンテナ23を挿入するようにしてもよい。
In this embodiment, the
この実施の形態では、保護膜24の材質としてポリシラザン由来のシリカを使用したが、これに限定するものではない。マイクロ波を透過すると共に排ガスからアンテナを保護できる材質であればどのようなものでもよく、例えば、アルミナ等、セラミック系の材質であればよい。
In this embodiment, polysilazane-derived silica is used as the material of the
この実施の形態では、温度センサ13a,13bで触媒担体12を通過する前と後の排ガスの温度を測定し、その温度に基づいてマグネトロン16の稼働を調整するようにしたが、この形態に限定するものではない。マグネトロン16の起動後、一定時間が経過したらマグネトロン16を停止するようにしてもよい。
また、温度センサも2つに限定するものではなく、金属メッシュ17aよりも上流側または金属メッシュ17bよりも下流側に、少なくとも1つ以上の温度センサを設け、この温度センサの測定値に基づいてマグネトロン16の稼働を調整するようにしてもよい。
In this embodiment, the temperature of the exhaust gas before and after passing through the
Also, the number of temperature sensors is not limited to two. At least one temperature sensor is provided on the upstream side of the metal mesh 17a or the downstream side of the metal mesh 17b, and based on the measured value of the temperature sensor. The operation of the
この実施の形態では、触媒担体12としてSiC製の触媒担体を使用したが、これに限定するものではない。セラミックス、ゼオライト、コージェライト製等の触媒担体でもよい。また、触媒担体12の形状も円柱形状に限定するものではなく、楕円柱形状等どのような形状であってもよい。
In this embodiment, a SiC catalyst carrier is used as the
12 触媒担体、13a,13b 温度センサ、16 マグネトロン(マイクロ波発生装置)、17a,17b 金属メッシュ(マイクロ波遮断手段)、20 ハニカム片、20a (ハニカム片の)外周面(ハニカム片の外周)、21 孔、22 選択還元触媒(触媒)、23 アンテナ、24 保護膜。 12 catalyst carrier, 13a, 13b temperature sensor, 16 magnetron (microwave generator), 17a, 17b metal mesh (microwave blocking means), 20 honeycomb piece, 20a (honeycomb piece) outer peripheral surface (honeycomb piece outer periphery), 21 holes, 22 selective reduction catalyst (catalyst), 23 antenna, 24 protective film.
Claims (6)
該触媒担体に照射するマイクロ波を発生させるためのマイクロ波発生装置と
を備え、
前記触媒担体に、前記マイクロ波を吸収可能な長さの金属製のアンテナが少なくとも1つ以上設けられている排ガス浄化装置。 A catalyst carrier comprising a plurality of honeycomb pieces each having a plurality of holes therein and supporting a catalyst on the inner surface of the holes;
A microwave generator for generating microwaves to irradiate the catalyst carrier,
An exhaust gas purification apparatus, wherein the catalyst carrier is provided with at least one metal antenna having a length capable of absorbing the microwave.
前記少なくとも1つの温度センサに対して前記マイクロ波を遮断するためのマイクロ波遮断手段と
を備える、請求項1〜5のいずれか一項に記載の排ガス浄化装置。 At least one temperature sensor for measuring the temperature of the exhaust gas;
The exhaust gas purification apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising: a microwave blocking unit configured to block the microwave with respect to the at least one temperature sensor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008182878A JP2010019230A (en) | 2008-07-14 | 2008-07-14 | Exhaust emission control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008182878A JP2010019230A (en) | 2008-07-14 | 2008-07-14 | Exhaust emission control device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010019230A true JP2010019230A (en) | 2010-01-28 |
Family
ID=41704374
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008182878A Pending JP2010019230A (en) | 2008-07-14 | 2008-07-14 | Exhaust emission control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010019230A (en) |
-
2008
- 2008-07-14 JP JP2008182878A patent/JP2010019230A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10470247B2 (en) | Susceptor for use in a fluid flow system | |
JP5311105B2 (en) | Exhaust gas purification equipment | |
CN103089380B (en) | Electrically heated NO xadsorber catalyst | |
EP1785606B1 (en) | Exhaust gas purifier | |
JP6142144B2 (en) | Heating device | |
JP5348539B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2009036199A5 (en) | ||
JP2010174815A (en) | Exhaust emission control device | |
JP2004270609A (en) | Emission control device | |
JP2010261423A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
JP2008115775A (en) | Exhaust emission control system for internal combustion engine | |
JP2010242515A (en) | Exhaust emission control system and exhaust emission control method | |
JP2010019079A (en) | Exhaust emission control device | |
JP2010229929A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
JP2010019229A (en) | Exhaust emission control device | |
JP2018009561A (en) | Selective catalytic reduction device | |
JP2010019230A (en) | Exhaust emission control device | |
JP4844841B2 (en) | Exhaust gas microwave heating device | |
JP2010036083A (en) | Exhaust gas cleaning apparatus | |
JP2014206079A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine, and process for manufacturing the device | |
JP2013517940A (en) | Method for manufacturing an adiabatic exhaust gas device | |
JP2020148140A (en) | Exhaust emission control device | |
JP7280169B2 (en) | Exhaust purification device | |
JP7443809B2 (en) | Exhaust purification equipment and vehicles | |
JP2010115600A (en) | Oxidation catalyst and apparatus for treating exhaust gas by using the same |