JP2010185347A - Exhaust gas purifying apparatus - Google Patents

Exhaust gas purifying apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2010185347A
JP2010185347A JP2009029509A JP2009029509A JP2010185347A JP 2010185347 A JP2010185347 A JP 2010185347A JP 2009029509 A JP2009029509 A JP 2009029509A JP 2009029509 A JP2009029509 A JP 2009029509A JP 2010185347 A JP2010185347 A JP 2010185347A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust gas
electrochemical reactor
nox
voltage
power supply
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
Application number
JP2009029509A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naotaka Koide
直孝 小出
Nami Ikeda
菜美 池田
Hiroyasu Kawachi
浩康 河内
Yoshifumi Kato
祥文 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to JP2009029509A priority Critical patent/JP2010185347A/en
Publication of JP2010185347A publication Critical patent/JP2010185347A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust gas purifying apparatus capable of surely removing NOx regardless of the operation condition of an internal combustion engine. <P>SOLUTION: A diesel engine 1 has an exhaust pipe 2 through which an exhaust gas discharged from the engine 1 flows. The exhaust pipe 2 is provided with an electrochemical reactor 3 in which gold or silver is used as a catalyst, and an alkaline earth metal salt as an auxiliary catalyst. Further, an NOx removing apparatus 4 is provided at a downstream side of the reactor 3. When an exhaust gas temperature measured by a temperature sensor 9 is lower than the set value previously set to an ECU 11, ECU 11 operates a power supply 10 and voltage is applied to the reactor 3. Thereby, NOx in the exhaust gas is occluded into the reactor 3. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、排気ガス浄化装置に係り、特に、電気化学リアクタを備えた排気ガス浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification device, and more particularly to an exhaust gas purification device equipped with an electrochemical reactor.

電気化学リアクタを用いた排気ガス浄化装置が、特許文献1に記載されている。この排気ガス浄化装置の電気化学リアクタにおいて、窒素酸化物(NOx)が選択的に吸蔵されている貴金属表面と、NOx還元剤(炭化水素化合物(HC)や一酸化炭素(CO)等)が選択的に吸着されている貴金属表面とが固体電解質及び電子伝導物質でそれぞれ接合されていることにより、各貴金属間にイオン及び電子が伝導されて酸化還元反応が促進され、排気ガスが浄化される。この電気化学反応を起こすためには、別々の貴金属表面上にNOxとNOx還元剤であるHCとを選択的に吸蔵及び吸着させる必要があるため、電気化学リアクタには、NOx吸蔵材及びHC吸着材が設けられている。   An exhaust gas purification apparatus using an electrochemical reactor is described in Patent Document 1. In the electrochemical reactor of this exhaust gas purification device, a noble metal surface that selectively stores nitrogen oxides (NOx) and NOx reducing agents (hydrocarbon compounds (HC), carbon monoxide (CO), etc.) are selected. Since the surface of the noble metal adsorbed on the surface is joined with the solid electrolyte and the electron conductive material, ions and electrons are conducted between the noble metals, the oxidation-reduction reaction is promoted, and the exhaust gas is purified. In order to cause this electrochemical reaction, it is necessary to selectively store and adsorb NOx and HC as a NOx reducing agent on separate noble metal surfaces. Therefore, the electrochemical reactor includes a NOx storage material and HC adsorption. Material is provided.

特開2002−188431号公報JP 2002-188431 A

しかしながら、内燃機関の運転条件によっては、電気化学リアクタのNOx浄化能力が完全には発揮できない場合があり、排気ガスの浄化が不完全になってしまう場合があるといった問題点があった。   However, depending on the operating conditions of the internal combustion engine, the NOx purification ability of the electrochemical reactor may not be fully exhibited, and there has been a problem that exhaust gas purification may be incomplete.

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、内燃機関の運転条件によらずに確実にNOxを浄化することの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 has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device that can reliably purify NOx regardless of the operating conditions of the internal combustion engine.

この発明に係る排気ガス浄化装置は、内燃機関から排出された排気ガスが流通する排気管と、該排気管に設けられた少なくとも1つの電気化学リアクタと、該電気化学リアクタに電圧を付加する電源装置と、前記電気化学リアクタの下流において前記排気管に設けられたNOx浄化装置とを備え、前記電源装置が前記電気化学リアクタに電圧を付加することにより、前記電気化学リアクタが前記排気ガス中のNOxを吸蔵した後、前記電源装置による電圧の付加を停止することにより、前記電気化学リアクタに吸蔵されたNOxが前記電気化学リアクタから脱着して、前記NOx浄化装置に流入する。電気化学リアクタには、電圧が付加されるとNOxを吸蔵する機能を有するものがある。この機能を利用して、NOx浄化装置の浄化能力が低い場合には、電気化学リアクタにNOxを吸蔵しておき、NOx浄化装置の浄化能力が高まった後で、電気化学リアクタへの電圧の付加を停止して、吸蔵されているNOxを脱着させ、NOx浄化装置で浄化する。
前記電気化学リアクタには、触媒として金又は銀が用いられると共に助触媒としてアルカリ土類金属塩が用いられてもよい。
前記排気管には、該排気管に設けられた電気化学リアクタをバイパスするバイパス管が少なくとも1つ設けられ、該バイパス管にも電気化学リアクタが設けられ、前記電気化学リアクタのうち少なくとも1つの電気化学リアクタに排気ガスを流さないようにする切替手段を備え、該切替手段によって、排気ガスが流通しない電気化学リアクタを変更したときに、排気ガスが流通するようになった電気化学リアクタに電圧を付加し、排気ガスが流通しなくなった電気化学リアクタには電圧の付加を停止してもよい。
前記排気ガスの温度を測定する温度センサが前記排気管に設けられ、前記温度センサにより測定された値が、予め設定された設定値よりも低い場合には、前記電源装置が前記電気化学リアクタに電圧を付加し、前記温度センサにより測定された値が前記設定値以上になった場合には、前記電源装置による電圧の付加を停止してもよい。
前記内燃機関の運転条件と前記排気ガスの温度との関係を表すマップを備え、前記排気ガスの温度は、前記マップに基づいて前記運転条件から推定され、前記排気ガスの温度の推定値が、予め設定された設定値よりも低い場合には、前記電源装置が前記電気化学リアクタに電圧を付加し、前記推定値が前記設定値以上になった場合には、前記電源装置による電圧の付加を停止してもよい。
An exhaust gas purifying apparatus according to the present invention includes an exhaust pipe through which exhaust gas discharged from an internal combustion engine flows, at least one electrochemical reactor provided in the exhaust pipe, and a power source for applying a voltage to the electrochemical reactor And a NOx purification device provided in the exhaust pipe downstream of the electrochemical reactor, and the power supply device applies a voltage to the electrochemical reactor so that the electrochemical reactor is in the exhaust gas. After the NOx is occluded, by stopping the application of voltage by the power supply device, the NOx occluded in the electrochemical reactor is desorbed from the electrochemical reactor and flows into the NOx purification device. Some electrochemical reactors have a function of occluding NOx when a voltage is applied. Using this function, when the purification capability of the NOx purification device is low, NOx is occluded in the electrochemical reactor, and after the purification capability of the NOx purification device is increased, voltage is applied to the electrochemical reactor. And the stored NOx is desorbed and purified by the NOx purification device.
In the electrochemical reactor, gold or silver may be used as a catalyst and an alkaline earth metal salt may be used as a promoter.
The exhaust pipe is provided with at least one bypass pipe that bypasses the electrochemical reactor provided in the exhaust pipe, and the bypass pipe is provided with an electrochemical reactor, and at least one of the electrochemical reactors Switching means for preventing the exhaust gas from flowing through the chemical reactor, and when the electrochemical reactor through which the exhaust gas does not flow is changed by the switching means, a voltage is applied to the electrochemical reactor in which the exhaust gas flows. In addition, the addition of voltage may be stopped for the electrochemical reactor in which the exhaust gas has stopped flowing.
A temperature sensor for measuring the temperature of the exhaust gas is provided in the exhaust pipe, and when the value measured by the temperature sensor is lower than a preset set value, the power supply device is connected to the electrochemical reactor. When a voltage is applied and the value measured by the temperature sensor is equal to or greater than the set value, the voltage application by the power supply device may be stopped.
A map representing a relationship between the operating condition of the internal combustion engine and the temperature of the exhaust gas, the temperature of the exhaust gas is estimated from the operating condition based on the map, and the estimated value of the temperature of the exhaust gas is When the set value is lower than a preset value, the power supply device adds a voltage to the electrochemical reactor, and when the estimated value is equal to or higher than the set value, the voltage is added by the power supply device. You may stop.

この発明によれば、電気化学リアクタを用いることにより、NOx浄化装置の浄化能力が低い場合には、電気化学リアクタにNOxを吸蔵しておき、NOx浄化装置の浄化能力が高まった後で、電気化学リアクタへの電圧の付加を停止することにより、吸蔵されているNOxを脱着させてNOx浄化装置で浄化することができるので、内燃機関の運転条件によらずに確実にNOxを浄化することができる。   According to the present invention, when the purification capability of the NOx purification device is low by using the electrochemical reactor, NOx is stored in the electrochemical reactor, and after the purification capability of the NOx purification device is increased, By stopping the application of voltage to the chemical reactor, the stored NOx can be desorbed and purified by the NOx purification device, so that NOx can be reliably purified regardless of the operating conditions of the internal combustion engine. it can.

この発明の実施の形態1に係る排気ガス浄化装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the exhaust-gas purification apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 実施の形態2に係る排気ガス浄化装置の構成を示す模式図である。6 is a schematic diagram showing a configuration of an exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 2. FIG.

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。
実施の形態1.
この実施の形態1に係る排気ガス浄化装置の構成を図1に示す。内燃機関であるディーゼルエンジン1は、ディーゼルエンジン1から排出された排気ガスが流通する排気管2を有している。排気管2には、電気化学リアクタ3が設けられ、さらに、電気化学リアクタ3よりも下流側に、NOx浄化装置4が設けられている。ディーゼルエンジン1と電気化学リアクタ3との間には、排気管2を流通する排気ガスの温度を測定するための温度センサ9が設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
The configuration of the exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 1 is shown in FIG. A diesel engine 1 that is an internal combustion engine has an exhaust pipe 2 through which exhaust gas discharged from the diesel engine 1 flows. The exhaust pipe 2 is provided with an electrochemical reactor 3, and further, a NOx purification device 4 is provided downstream of the electrochemical reactor 3. Between the diesel engine 1 and the electrochemical reactor 3, a temperature sensor 9 for measuring the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 2 is provided.

NOx浄化装置4は、尿素SCRシステムであり、酸化触媒5と、SCR触媒6と、酸化触媒7とを備え、酸化触媒5とSCR触媒6との間には、尿素水を噴射する噴射ノズル8が設けられている。   The NOx purification device 4 is a urea SCR system, and includes an oxidation catalyst 5, an SCR catalyst 6, and an oxidation catalyst 7, and an injection nozzle 8 that injects urea water between the oxidation catalyst 5 and the SCR catalyst 6. Is provided.

電気化学リアクタ3は、カソードと、アノードと、カソード及びアノードの間に配置された電解質とを有する電気化学的セルから構成されている。触媒として、金又は銀が用いられ、助触媒として、アルカリ土類金属塩が用いられている。電気化学リアクタ3には、カソード−アノード間に電圧を付加する電源装置10が設けられている。このような構成の電気化学リアクタ3に電圧を付加すると、電圧が付加されている間は、電極上にNOxを吸蔵し、電圧が付加されなくなると、吸蔵されていたNOxが脱着するようになる。   The electrochemical reactor 3 is composed of an electrochemical cell having a cathode, an anode, and an electrolyte disposed between the cathode and the anode. Gold or silver is used as a catalyst, and an alkaline earth metal salt is used as a promoter. The electrochemical reactor 3 is provided with a power supply device 10 for applying a voltage between the cathode and the anode. When a voltage is applied to the electrochemical reactor 3 having such a configuration, NOx is occluded on the electrode while the voltage is applied, and the occluded NOx is desorbed when the voltage is not applied. .

温度センサ9及び電源装置10はそれぞれ、制御装置であるECU11に電気的に接続されている。   Each of the temperature sensor 9 and the power supply device 10 is electrically connected to an ECU 11 that is a control device.

次に、実施の形態1に係る排気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の始動時等には、ディーゼルエンジン1から排出される排気ガスの温度が低いため、酸化触媒5と、SCR触媒6と、酸化触媒7とのそれぞれに排気ガスが流通しても、十分な触媒性能を発揮するのに必要な温度まで触媒温度が昇温しない。そこで、温度センサ9によって測定された排気ガスの温度が、ECU11に予め設定された設定値よりも低い場合には、ECU11は電源装置10を動作させることにより、電気化学リアクタ3に電圧を付加する。すると、排気ガス中のNOxが電気化学リアクタ3に吸蔵され、NOx濃度が低下した排気ガスが電気化学リアクタ3から流出し、NOx浄化装置4に流入する。
Next, the operation of the exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 1 will be described.
At the time of starting the diesel engine 1 and the like, since the temperature of the exhaust gas discharged from the diesel engine 1 is low, even if the exhaust gas flows through each of the oxidation catalyst 5, the SCR catalyst 6, and the oxidation catalyst 7, The catalyst temperature does not rise to a temperature necessary for exhibiting sufficient catalyst performance. Therefore, when the temperature of the exhaust gas measured by the temperature sensor 9 is lower than a preset value set in the ECU 11, the ECU 11 applies a voltage to the electrochemical reactor 3 by operating the power supply device 10. . Then, NOx in the exhaust gas is occluded in the electrochemical reactor 3, and the exhaust gas having a reduced NOx concentration flows out of the electrochemical reactor 3 and flows into the NOx purification device 4.

NOx浄化装置4では、まず、酸化触媒5によって、排気ガス中の一酸化窒素(NO)が二酸化窒素(NO)に酸化される。続いて、排気ガスはSCR触媒6に流入するが、適当なタイミングで噴射ノズル8から供給された尿素水がSCR触媒6において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6において消費されずに残ったアンモニアは、酸化触媒7において酸化され、NOxが浄化された排気ガスが大気中へ排出される。NOx浄化装置4のNOx浄化機能が完全に発揮されていない場合であっても、NOx濃度が低下した排気ガスを処理することになるので、十分にNOx濃度が低下した排気ガスが大気中へ排出されることになる。 In the NOx purification device 4, first, the oxidation catalyst 5 oxidizes nitrogen monoxide (NO) in the exhaust gas to nitrogen dioxide (NO 2 ). Subsequently, the exhaust gas flows into the SCR catalyst 6, but the urea water supplied from the injection nozzle 8 is hydrolyzed in the SCR catalyst 6 at an appropriate timing to become ammonia and carbon dioxide, and the generated ammonia and NOx in the exhaust gas. React with nitrogen and water. Ammonia remaining without being consumed in the SCR catalyst 6 is oxidized in the oxidation catalyst 7, and the exhaust gas from which NOx has been purified is discharged into the atmosphere. Even when the NOx purification function of the NOx purification device 4 is not fully exhibited, exhaust gas with a reduced NOx concentration is processed, so exhaust gas with a sufficiently reduced NOx concentration is discharged into the atmosphere. Will be.

その後、排気ガスの温度が上昇し、温度センサ9による測定値が設定値以上になった場合には、ECU11は電源装置10の動作を停止することにより、電気化学リアクタ3への電圧の付加を停止する。すると、電気化学リアクタ3に吸蔵されていたNOxが脱着して、排気管2を流通する排気ガスとともに酸化触媒5に流入する。NOx浄化装置4は、酸化触媒5と、SCR触媒6と、酸化触媒7とのそれぞれの温度が十分高くなっているので、十分なNOx浄化機能を発揮することができ、排気ガス中のNOxだけではなく、電気化学リアクタ3から脱着したNOxも合わせて浄化することができる。   Thereafter, when the temperature of the exhaust gas rises and the measured value by the temperature sensor 9 becomes equal to or higher than the set value, the ECU 11 stops the operation of the power supply device 10 to add voltage to the electrochemical reactor 3 Stop. Then, the NOx stored in the electrochemical reactor 3 is desorbed and flows into the oxidation catalyst 5 together with the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 2. Since the temperatures of the oxidation catalyst 5, the SCR catalyst 6, and the oxidation catalyst 7 are sufficiently high, the NOx purification device 4 can exhibit a sufficient NOx purification function, and only NOx in the exhaust gas can be exhibited. Instead, NOx desorbed from the electrochemical reactor 3 can also be purified.

また、ディーゼルエンジン1の運転条件の変化により排気ガスの温度が低下し、温度センサ9による測定値が設定値を下回った場合には、ECU11は電源装置10を再び動作させて電気化学リアクタ3に電圧を付加し、排気ガス中のNOxを電気化学リアクタ3に吸蔵させる。その後、温度センサ9による測定値が設定値以上になった場合には、ECU11は電源装置10の動作を停止することにより、電気化学リアクタ3への電圧の付加を停止する。   Further, when the temperature of the exhaust gas decreases due to a change in the operating condition of the diesel engine 1 and the measured value by the temperature sensor 9 falls below the set value, the ECU 11 causes the power supply device 10 to operate again to the electrochemical reactor 3. A voltage is applied to cause the electrochemical reactor 3 to store NOx in the exhaust gas. Thereafter, when the measured value by the temperature sensor 9 becomes equal to or higher than the set value, the ECU 11 stops the operation of the power supply device 10 to stop the application of voltage to the electrochemical reactor 3.

このように、触媒として金又は銀が用いられると共に助触媒としてアルカリ土類金属塩が用いられる電気化学リアクタ3を用いることにより、排気ガスの温度が設定値よりも低い場合には、電気化学リアクタ3にNOxを吸蔵しておき、排気ガスの温度が設定値以上に高まった後で、電気化学リアクタ3への電圧の付加を停止することにより、吸蔵されているNOxを脱着させてNOx浄化装置4で浄化することができるので、ディーゼルエンジン1の運転条件によらずに確実にNOxを浄化することができる。   Thus, by using the electrochemical reactor 3 in which gold or silver is used as a catalyst and an alkaline earth metal salt is used as a cocatalyst, when the temperature of the exhaust gas is lower than a set value, the electrochemical reactor NOx is stored in the NOx 3, and after the temperature of the exhaust gas rises to a set value or higher, the addition of voltage to the electrochemical reactor 3 is stopped to desorb the stored NOx and the NOx purification device Therefore, NOx can be reliably purified regardless of the operating conditions of the diesel engine 1.

実施の形態1では、排気ガスの温度を温度センサ9によって直接測定したが、この形態に限定するものではない。ECU11に、ディーゼルエンジン1の運転条件(回転数や燃料噴射量等)と排気ガス温度とのマップを組み込んでおき、このマップに基づいてディーゼルエンジン1の運転条件から排気ガスの温度を推定するようにしてもよい。   In the first embodiment, the temperature of the exhaust gas is directly measured by the temperature sensor 9, but the present invention is not limited to this embodiment. The ECU 11 incorporates a map of the operating conditions (rotation speed, fuel injection amount, etc.) of the diesel engine 1 and the exhaust gas temperature, and estimates the exhaust gas temperature from the operating conditions of the diesel engine 1 based on this map. It may be.

実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2に係る排気ガス浄化装置について説明する。尚、実施の形態2において、図1の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この発明の実施の形態2に係る排気ガス浄化装置は、実施の形態1に対して、電気化学リアクタ3をバイパスするように排気管2にバイパス管を設け、このバイパス管にも電気化学リアクタを設けたものである。
Embodiment 2. FIG.
Next, an exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described. In the second embodiment, the same reference numerals as those in FIG. 1 are the same or similar components, and detailed description thereof is omitted.
The exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 2 of the present invention is different from Embodiment 1 in that a bypass pipe is provided in the exhaust pipe 2 so as to bypass the electrochemical reactor 3, and the electrochemical reactor is also provided in this bypass pipe. It is provided.

図2に示されるように、排気管2には、電気化学リアクタ3をバイパスするように、バイパス管20が設けられている。バイパス管20にも、電気化学リアクタ3と同じ電気化学リアクタ3’が設けられている。バイパス管20の上流端部と排気管2との接続部分には、切替手段である三方弁21が設けられている。電気化学リアクタ3,3’のそれぞれには、それらのカソード−アノード間に電圧を付加する電源装置10,10’がそれぞれ設けられている。三方弁21及び電源装置10,10’はそれぞれ、ECU11に電気的に接続されている。その他の構成について、温度センサ9が設けられていないこと以外は、実施の形態1と同じである。   As shown in FIG. 2, the exhaust pipe 2 is provided with a bypass pipe 20 so as to bypass the electrochemical reactor 3. The bypass pipe 20 is also provided with the same electrochemical reactor 3 ′ as the electrochemical reactor 3. A three-way valve 21 serving as switching means is provided at a connection portion between the upstream end of the bypass pipe 20 and the exhaust pipe 2. Each of the electrochemical reactors 3 and 3 ′ is provided with a power supply device 10 and 10 ′ for applying a voltage between the cathode and anode thereof. Each of the three-way valve 21 and the power supply devices 10 and 10 ′ is electrically connected to the ECU 11. Other configurations are the same as those in the first embodiment except that the temperature sensor 9 is not provided.

次に、実施の形態2に係る排気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の始動時において、三方弁21は、排気ガスが電気化学リアクタ3を流通するようになっているものとする。ディーゼルエンジン1が始動したら、ECU11は、電源装置10を動作させることにより、電気化学リアクタ3に電圧を付加する。すると、実施の形態1と同様に、排気ガス中のNOxが電気化学リアクタ3に吸蔵され、NOx濃度が低下した排気ガスがNOx浄化装置4に流入する。
Next, the operation of the exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 2 will be described.
It is assumed that the exhaust gas flows through the electrochemical reactor 3 in the three-way valve 21 when the diesel engine 1 is started. When the diesel engine 1 is started, the ECU 11 applies a voltage to the electrochemical reactor 3 by operating the power supply device 10. Then, as in the first embodiment, NOx in the exhaust gas is occluded in the electrochemical reactor 3, and the exhaust gas having a reduced NOx concentration flows into the NOx purification device 4.

予め設定された時間(以下、設定時間と称する)が経過したら、ECU11は、三方弁21を切り替えて、排気ガスが電気化学リアクタ3’を流通するようにし、さらに、電源装置10の動作を停止すると共に電源装置10’を動作させて、電気化学リアクタ3’のみに電圧を付加する。すると、ディーゼルエンジン1から排出された排気ガスは、バイパス管20を介して電気化学リアクタ3’に流入する。電気化学リアクタ3と同様に、電気化学リアクタ3’は、排気ガス中のNOxを吸蔵し、NOx濃度が低下した排気ガスがNOx浄化装置4に流入する。   When a preset time (hereinafter referred to as “set time”) elapses, the ECU 11 switches the three-way valve 21 so that the exhaust gas flows through the electrochemical reactor 3 ′, and further stops the operation of the power supply device 10. At the same time, the power supply device 10 'is operated to apply a voltage only to the electrochemical reactor 3'. Then, the exhaust gas discharged from the diesel engine 1 flows into the electrochemical reactor 3 ′ through the bypass pipe 20. Similar to the electrochemical reactor 3, the electrochemical reactor 3 ′ occludes NOx in the exhaust gas, and the exhaust gas having a reduced NOx concentration flows into the NOx purification device 4.

一方、電気化学リアクタ3では、電圧が付加されなくなるので、吸蔵していたNOxが脱着し、脱着したNOxは、バイパス管20介してNOx浄化装置4に流入する排気ガスとともにNOx浄化装置4に流入する。尚、NOx浄化装置4におけるNOxの浄化動作は、実施の形態1と同じである。   On the other hand, since no voltage is applied in the electrochemical reactor 3, the stored NOx is desorbed, and the desorbed NOx flows into the NOx purification device 4 together with the exhaust gas flowing into the NOx purification device 4 through the bypass pipe 20. To do. The NOx purification operation in the NOx purification device 4 is the same as that in the first embodiment.

この後、設定時間が経過したら、ECU11が三方弁21を切り替えて、排気ガスが電気化学リアクタ3を流通するようにすると共に電気化学リアクタ3’への電圧の付加を停止して電気化学リアクタ3のみに電圧を付加する。以下、これらの動作を繰り返す。   After this, when the set time has elapsed, the ECU 11 switches the three-way valve 21 so that the exhaust gas flows through the electrochemical reactor 3 and stops the application of voltage to the electrochemical reactor 3 ′. Apply voltage to only. Thereafter, these operations are repeated.

このように、排気管2に設けられた電気化学リアクタ3の他に、電気化学リアクタ3をバイパスするバイパス管20にもう1つの電気化学リアクタ3’を設け、電気化学リアクタ3及び3’に交互に電圧を付加することにより、ディーゼルエンジン1の稼働中、排気ガス中のNOxは必ず一方の電気化学リアクタに吸蔵され、他方の電気化学リアクタに吸蔵されていたNOxが脱着してNOx浄化装置4に流入するようになる。これにより、ディーゼルエンジン1の始動時だけではなく、稼働中の運転条件の変動等により、NOx浄化装置4のNOx浄化機能が低下したときであっても、一時的に電気化学リアクタ3又は3’にNOxが吸蔵され、NOx浄化機能が戻った時に、吸蔵されていたNOxを浄化することができるようになるので、ディーゼルエンジン1の運転条件によらずに確実にNOxを浄化することができる。   Thus, in addition to the electrochemical reactor 3 provided in the exhaust pipe 2, another electrochemical reactor 3 ′ is provided in the bypass pipe 20 that bypasses the electrochemical reactor 3, and the electrochemical reactors 3 and 3 ′ are alternately arranged. When the diesel engine 1 is in operation, NOx in the exhaust gas is always occluded in one electrochemical reactor, and the NOx occluded in the other electrochemical reactor is desorbed and the NOx purification device 4 is applied. To flow into. As a result, not only when the diesel engine 1 is started, but also when the NOx purification function of the NOx purification device 4 is lowered due to fluctuations in operating conditions during operation, etc., the electrochemical reactor 3 or 3 ′ temporarily. When NOx is occluded and the NOx purification function returns, the occluded NOx can be purified, so that NOx can be reliably purified regardless of the operating conditions of the diesel engine 1.

実施の形態2では、2つの電気化学リアクタ3,3’が並列に設けられていたが、2つに限定するものではない。3つ以上の電気化学リアクタを並列に設けて、順番に電圧の付加を行うようにしてもよい。尚、3つ以上の電気化学リアクタが設けられている場合には、切替手段によって少なくとも1つの電気化学リアクタに排気ガスが流入しないようにすると共にこの電気化学リアクタへの電圧の付加を停止することにより、この電気化学リアクタに吸蔵されたNOxを脱着させ、その他の電気化学リアクタには排気ガスを流入させてNOxを吸蔵するようにすればよい。
また、実施の形態2では、2つの電気化学リアクタ3,3’はそれぞれ同じものであったが、互いに異なる仕様の電気化学リアクタを使用してもよい。3つ以上の電気化学リアクタを使用する場合にも、複数の異なる仕様の電気化学リアクタを使用してもよい。
In the second embodiment, the two electrochemical reactors 3 and 3 ′ are provided in parallel. However, the number is not limited to two. Three or more electrochemical reactors may be provided in parallel, and voltage may be applied in order. When three or more electrochemical reactors are provided, the switching means prevents the exhaust gas from flowing into at least one electrochemical reactor and stops applying voltage to the electrochemical reactor. Thus, NOx occluded in this electrochemical reactor may be desorbed, and exhaust gas may be introduced into the other electrochemical reactors to occlude NOx.
In the second embodiment, the two electrochemical reactors 3 and 3 ′ are the same, but electrochemical reactors having different specifications may be used. Even when more than two electrochemical reactors are used, a plurality of electrochemical reactors having different specifications may be used.

実施の形態2では、電気化学リアクタ3,3’への電圧の付加の切り替えは、設定時間の経過によって行っていたが、この形態に限定するものではない。排気管2に温度センサを設けて、排気ガス温度に基づいて電圧の付加の切り替えを行ったり、ディーゼルエンジン1の運転条件に基づいて電圧の付加の切り替えを行ったりしてもよい。尚、電気化学リアクタ3,3’への電圧の付加の切り替えは、一方の電気化学リアクタの吸蔵能力が飽和に達したら行うようにすると最も効果的であり、例えば、電気化学リアクタの吸蔵能力を予め測定しておき、ディーゼルエンジンの運転条件や排気ガスの状態等から電気化学リアクタの飽和状態を予測することができる。   In the second embodiment, the switching of the voltage application to the electrochemical reactors 3 and 3 ′ is performed as the set time elapses. However, the present invention is not limited to this mode. A temperature sensor may be provided in the exhaust pipe 2 to switch the voltage addition based on the exhaust gas temperature, or to switch the voltage addition based on the operating conditions of the diesel engine 1. The switching of the voltage application to the electrochemical reactors 3 and 3 ′ is most effective when the storage capacity of one electrochemical reactor reaches saturation. For example, the storage capacity of the electrochemical reactor is reduced. By measuring in advance, the saturation state of the electrochemical reactor can be predicted from the operating conditions of the diesel engine, the state of the exhaust gas, and the like.

実施の形態1及び2では、NOx浄化装置4として、尿素SCRシステムを使用したが、これに限定するものではない。尿素SCRシステムに限らずその他のSCR触媒を使用してもよいし、NOx吸蔵触媒(NSR触媒)及びディーゼルパティキュレートNOxリダクションシステム(DPNR)を使用してもよい。さらに、実施の形態1及び2に係る電気化学リアクタ3,3’のようにNOxを吸蔵する機能を有するものではなく、NOxを浄化する機能を有する電気化学リアクタを使用してもよい。すなわち、NOxを浄化するシステムであればどのようなものであってもよい。   In the first and second embodiments, the urea SCR system is used as the NOx purification device 4, but the present invention is not limited to this. Not only the urea SCR system but also other SCR catalysts may be used, or a NOx storage catalyst (NSR catalyst) and a diesel particulate NOx reduction system (DPNR) may be used. Further, the electrochemical reactors 3 and 3 ′ according to the first and second embodiments do not have a function of storing NOx, and an electrochemical reactor having a function of purifying NOx may be used. That is, any system that purifies NOx may be used.

実施の形態1及び2では、触媒として金又は銀を用いていたが、これらに限定するものではない。NOxの吸蔵作用を示すものであれば白金、ロジウム、パラジウム等の金属を触媒として用いてもよい。   In Embodiments 1 and 2, although gold or silver is used as the catalyst, the present invention is not limited to these. Metals such as platinum, rhodium, and palladium may be used as a catalyst as long as they exhibit NOx storage.

1 ディーゼルエンジン(内燃機関)、2 排気管、3,3’ 電気化学リアクタ、4 NOx浄化装置、9 温度センサ、10,10’ 電源装置、20 バイパス管、21 三方弁(切替手段)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Diesel engine (internal combustion engine), 2 exhaust pipe, 3,3 'electrochemical reactor, 4 NOx purification device, 9 temperature sensor, 10, 10' power supply device, 20 bypass pipe, 21 three-way valve (switching means).

Claims (5)

内燃機関から排出された排気ガスが流通する排気管と、
該排気管に設けられた少なくとも1つの電気化学リアクタと、
該電気化学リアクタに電圧を付加する電源装置と、
前記電気化学リアクタの下流において前記排気管に設けられたNOx浄化装置と
を備え、
前記電源装置が前記電気化学リアクタに電圧を付加することにより、前記電気化学リアクタが前記排気ガス中のNOxを吸蔵した後、前記電源装置による電圧の付加を停止することにより、前記電気化学リアクタに吸蔵されたNOxが前記電気化学リアクタから脱着して、前記NOx浄化装置に流入する排気ガス浄化装置。
An exhaust pipe through which exhaust gas discharged from the internal combustion engine flows;
At least one electrochemical reactor provided in the exhaust pipe;
A power supply for applying a voltage to the electrochemical reactor;
A NOx purification device provided in the exhaust pipe downstream of the electrochemical reactor,
The power supply device applies a voltage to the electrochemical reactor, and after the electrochemical reactor occludes NOx in the exhaust gas, the power supply device stops applying voltage to the electrochemical reactor. An exhaust gas purification device in which the stored NOx is desorbed from the electrochemical reactor and flows into the NOx purification device.
前記電気化学リアクタには、触媒として金又は銀が用いられると共に助触媒としてアルカリ土類金属塩が用いられる、請求項1に記載の排気ガス浄化装置。   The exhaust gas purification device according to claim 1, wherein the electrochemical reactor uses gold or silver as a catalyst and an alkaline earth metal salt as a promoter. 前記排気管には、該排気管に設けられた電気化学リアクタをバイパスするバイパス管が少なくとも1つ設けられ、該バイパス管にも電気化学リアクタが設けられ、
前記電気化学リアクタのうち少なくとも1つの電気化学リアクタに排気ガスを流さないようにする切替手段を備え、
該切替手段によって、排気ガスが流通しない電気化学リアクタを変更したときに、排気ガスが流通するようになった電気化学リアクタに電圧を付加し、排気ガスが流通しなくなった電気化学リアクタには電圧の付加を停止する、請求項1または2に記載の排気ガス浄化装置。
The exhaust pipe is provided with at least one bypass pipe that bypasses the electrochemical reactor provided in the exhaust pipe, and the bypass pipe is provided with an electrochemical reactor,
Switching means for preventing exhaust gas from flowing through at least one of the electrochemical reactors;
When the electrochemical reactor through which the exhaust gas does not flow is changed by the switching means, a voltage is applied to the electrochemical reactor in which the exhaust gas has circulated, and the voltage is applied to the electrochemical reactor in which the exhaust gas has ceased to flow. The exhaust gas purification device according to claim 1 or 2, wherein the addition of is stopped.
前記排気ガスの温度を測定する温度センサが前記排気管に設けられ、
前記温度センサにより測定された値が、予め設定された設定値よりも低い場合には、前記電源装置が前記電気化学リアクタに電圧を付加し、前記温度センサにより測定された値が前記設定値以上になった場合には、前記電源装置による電圧の付加を停止する、請求項1または2に記載の排気ガス浄化装置。
A temperature sensor for measuring the temperature of the exhaust gas is provided in the exhaust pipe;
When the value measured by the temperature sensor is lower than a preset setting value, the power supply device adds a voltage to the electrochemical reactor, and the value measured by the temperature sensor is equal to or greater than the preset value. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1 or 2, wherein when the power supply becomes, the application of voltage by the power supply device is stopped.
前記内燃機関の運転条件と前記排気ガスの温度との関係を表すマップを備え、
前記排気ガスの温度は、前記マップに基づいて前記運転条件から推定され、
前記排気ガスの温度の推定値が、予め設定された設定値よりも低い場合には、前記電源装置が前記電気化学リアクタに電圧を付加し、前記推定値が前記設定値以上になった場合には、前記電源装置による電圧の付加を停止する、請求項1または2に記載の排気ガス浄化装置。
Comprising a map representing the relationship between the operating conditions of the internal combustion engine and the temperature of the exhaust gas;
The temperature of the exhaust gas is estimated from the operating conditions based on the map,
When the estimated value of the temperature of the exhaust gas is lower than a preset set value, the power supply device adds a voltage to the electrochemical reactor, and the estimated value becomes equal to or higher than the set value. The exhaust gas purification device according to claim 1 or 2, wherein the application of voltage by the power supply device is stopped.
JP2009029509A 2009-02-12 2009-02-12 Exhaust gas purifying apparatus Pending JP2010185347A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009029509A JP2010185347A (en) 2009-02-12 2009-02-12 Exhaust gas purifying apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009029509A JP2010185347A (en) 2009-02-12 2009-02-12 Exhaust gas purifying apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010185347A true JP2010185347A (en) 2010-08-26

Family

ID=42766153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009029509A Pending JP2010185347A (en) 2009-02-12 2009-02-12 Exhaust gas purifying apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010185347A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9951670B2 (en) 2015-05-08 2018-04-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification apparatus of internal combustion engine
JP2019196748A (en) * 2018-05-10 2019-11-14 トヨタ自動車株式会社 Internal combustion engine having electrochemical reactor and vehicle mounted with internal combustion engine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9951670B2 (en) 2015-05-08 2018-04-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification apparatus of internal combustion engine
JP2019196748A (en) * 2018-05-10 2019-11-14 トヨタ自動車株式会社 Internal combustion engine having electrochemical reactor and vehicle mounted with internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1793099B1 (en) Method of exhaust gas purification and exhaust gas purification system
JP4263711B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
WO2006027904A1 (en) Guide structure and exhaust emission control device
JP2007152336A (en) Exhaust gas purifier for internal combustion engine
JP2006207512A (en) Exhaust emission control device and exhaust emission control method for internal combustion engine
WO2006059471A1 (en) NOx PURIFICAITION SYSTEM
JP2006242124A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
WO2014076816A1 (en) Exhaust gas purification device for internal-combustion engine
JP2010209783A (en) Exhaust emission control device
JP2012092690A (en) Exhaust gas treating apparatus for internal combustion engine
JP4453700B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2009264282A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2006272116A (en) Exhaust gas purifying apparatus
JP4626854B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2012026331A (en) Exhaust gas post treatment system
JP2018053882A (en) Exhaust emission control system for internal combustion engine
WO2011125205A1 (en) Exhaust purification device for internal combustion engine
JP2010185347A (en) Exhaust gas purifying apparatus
CN110344919B (en) Exhaust gas purification device
JP2016205351A (en) Exhaust emission control system of internal combustion engine
JP4507018B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP5018687B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2008019820A (en) Exhaust emission control system and exhaust emission control method
JP5070964B2 (en) NOx purification system and control method of NOx purification system
JP4877574B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine