JP2011001875A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディーゼルエンジンから排出される排ガスを浄化する排気浄化装置に関するものである。 The present invention relates to an exhaust purification device that purifies exhaust gas discharged from a diesel engine.
PM(Particulate Matter:粒子状物質)及びNOxの排ガス規制強化に伴い、PM及びNOxを低減する排気浄化装置が必要となっている。PM低減のための代表的な装置としてはDPF(ディーゼル・パティキュレート・フィルター)、NOx低減のための代表的な装置としては尿素SCR触媒装置が挙げられる。図3に示すように、PM及びNOxの両方を低減する代表的な排気浄化装置20としては、前側(エンジン側)にDPF装置(DOC22+DPF23)21を装着し、その後方(大気側)に尿素SCR触媒装置24を装着するものが一般的である。この排気浄化装置20は、DPF23の強制再生のため、DPF23の前方に軽油噴射装置(排気管噴射又はポスト噴射)を有する。また、尿素SCR触媒25の還元剤として尿素を供給するため、DPF23と尿素SCR触媒装置24の間に尿素噴射装置の噴射ノズルを装着する必要がある。尿素水をDPF23の前方で噴射した場合、DPF23及びDOC22に担持された貴金属により尿素より分解されたNH3はNOxに転換され、還元剤としての機能を有しない事になる。したがって、DPF23の後方かつ尿素SCR触媒装置24の前方に尿素噴射ノズルを装着する必要があるが、ノズル位置は、尿素の分解に時間が必要なため、尿素SCR触媒装置24より距離を長く取るか、図4に示すように、尿素分解触媒26を尿素SCR触媒装置24の前方に置く必要があった。
As PM (Particulate Matter) and NOx exhaust gas regulations are strengthened, an exhaust purification device that reduces PM and NOx is required. A typical device for reducing PM includes a DPF (diesel particulate filter), and a typical device for reducing NOx includes a urea SCR catalyst device. As shown in FIG. 3, as a typical
このため、現状の排気浄化装置20、27は、図3又は図4に示す如く、それぞれの機能を持つ装置21、24を装着し、その装置21、24に必要な噴射装置を装着する必要があり、システムは複雑で大きな容量を必要として、レイアウト上及びコスト上の課題を有していた。
For this reason, as shown in FIG. 3 or FIG. 4, the current
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、コンパクトかつ安価な排気浄化装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems and provide a compact and inexpensive exhaust purification device.
上記課題を解決するために本発明は、ディーゼルエンジンからの排ガスを流す排気管に設けられたDPFと、該DPFより上流の上記排気管に設けられた酸化触媒と、該酸化触媒より上流の上記排気管に接続され上記DPFを強制再生するとき排ガス中に軽油を噴射する軽油噴射装置とを備えた排気浄化装置において、上記DPFが、排ガスを通過させる多孔質のDPF担体と、該DPF担体の排ガス入口側の壁に担持された尿素分解触媒と、上記DPF担体の排ガス出口側の壁に担持された尿素SCR触媒とからなり、上記酸化触媒より下流かつ上記DPFより上流の上記排気管に排ガス中に尿素を噴射する尿素噴射装置を接続したものである。 In order to solve the above problems, the present invention provides a DPF provided in an exhaust pipe for flowing exhaust gas from a diesel engine, an oxidation catalyst provided in the exhaust pipe upstream of the DPF, and the upstream of the oxidation catalyst. An exhaust gas purification apparatus comprising a light oil injection device that is connected to an exhaust pipe and injects light oil into exhaust gas when the DPF is forcibly regenerated, wherein the DPF includes a porous DPF carrier through which the exhaust gas passes, and the DPF carrier The urea decomposition catalyst supported on the wall on the exhaust gas inlet side and the urea SCR catalyst supported on the wall on the exhaust gas outlet side of the DPF carrier, and the exhaust gas in the exhaust pipe downstream from the oxidation catalyst and upstream from the DPF A urea injection device for injecting urea is connected to the inside.
上記DPF担体が、上記排気管の軸方向に延びる複数の穴を有する格子状に形成されると共に、互いに隣接する穴の上流端と下流端が交互に目封じされ、上記穴間のDPF担体に上記壁が形成されている。 The DPF carrier is formed in a lattice shape having a plurality of holes extending in the axial direction of the exhaust pipe, and the upstream end and the downstream end of adjacent holes are alternately sealed, and the DPF carrier between the holes The wall is formed.
上記DPFより下流の排気管に酸化触媒を設けている。 An oxidation catalyst is provided in the exhaust pipe downstream from the DPF.
排気浄化装置をコンパクトかつ安価にできる。 The exhaust emission control device can be made compact and inexpensive.
図1に示すように、排気浄化装置1は、ディーゼルエンジン(図示せず)からの排ガス17を流す排気管2に設けられ尿素分解機能と尿素SCR機能を有するDPF3と、DPF3より上流の排気管2に設けられた第1酸化触媒4と、第1酸化触媒4より上流の排気管2に接続されDPF3を強制再生するとき排ガス中に軽油を噴射する軽油噴射装置5と、第1酸化触媒4より下流かつDPF3より上流の排気管2に接続され排ガス中に尿素を噴射する尿素噴射装置6と、DPF3より下流の排気管2に設けられた第2酸化触媒7とを備える。
As shown in FIG. 1, an exhaust purification device 1 includes a DPF 3 having a urea decomposition function and a urea SCR function provided in an exhaust pipe 2 through which
図2に示すように、DPF3は、排ガスを通過させる多孔質のDPF担体8と、DPF担体8の排ガス入口側の壁9に担持された尿素分解触媒10と、DPF担体8の排ガス出口側の壁9に担持された尿素SCR触媒11とからなる。DPF担体8は、ウォールスルータイプであり、排気管2の軸方向に延びる複数の穴12を有する格子状に形成されると共に、互いに隣接する穴12の上流端と下流端が交互に目封じされ、これら穴12間のDPF担体8に排ガスを通過させる壁9が形成されている。また、DPF担体8は、貴金属触媒等酸化能力を有する触媒を担持しない。一般にDPF担体8に酸化能力のある貴金属触媒を担持させることによりPMが燃え始める温度を600℃から400℃位に下げることができ、排気温度が400℃を越えたときDPF3が自然と再生されるようにできるが、実際の運転では排気温度が400℃を越える機会は極めて少ない。このため、DPF担体8に酸化能力を有する触媒を担持させるのを止め、軽油噴射装置5から排ガス中に軽油を噴射することでハイドロカーボンを発生させ、このハイドロカーボンを第1酸化触媒4で酸化させることにより酸化熱を発生させ、DPF3を強制再生するように排気浄化装置1を構成した。
As shown in FIG. 2, the DPF 3 includes a porous DPF carrier 8 through which exhaust gas passes, a
尿素分解触媒10は、Al2O3、SiO2又はZrO2等からなり、尿素をアンモニアと二酸化炭素に分解する機能を有する。
The
尿素SCR触媒11はゼオライトからなるNOx還元触媒である。 The urea SCR catalyst 11 is a NOx reduction catalyst made of zeolite.
図1に示す第1酸化触媒4と第2酸化触媒7は、ディーゼル用酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst)からなる。第1酸化触媒4は排ガス中の一酸化炭素、炭化水素を酸化反応により酸化除去する。また、第1酸化触媒4は、一酸化炭素、炭化水素を酸化除去するとき酸化熱を発生する。この酸化熱はDPF3を強制再生するとき用いられる。第2酸化触媒7は、アンモニアのリークを防ぐためのものであり、アンモニアを酸化する機能を有する。 The 1st oxidation catalyst 4 and the 2nd oxidation catalyst 7 which are shown in FIG. 1 consist of a diesel oxidation catalyst (DOC: Diesel Oxidation Catalyst). The first oxidation catalyst 4 oxidizes and removes carbon monoxide and hydrocarbons in the exhaust gas by an oxidation reaction. The first oxidation catalyst 4 generates oxidation heat when oxidizing and removing carbon monoxide and hydrocarbons. This heat of oxidation is used when the DPF 3 is forcibly regenerated. The second oxidation catalyst 7 is for preventing leakage of ammonia and has a function of oxidizing ammonia.
軽油噴射装置5は、第1酸化触媒4より上流の排気管2に接続された軽油噴射ノズル13と、軽油噴射ノズル13に軽油を供給する軽油供給部14とを備える。
The light oil injection device 5 includes a light
尿素噴射装置6は、第1酸化触媒4より下流かつDPF3より上流の排気管2に接続された尿素噴射ノズル15と、尿素噴射ノズル15に尿素水を供給する尿素供給部16とを備える。
The urea injection device 6 includes a urea injection nozzle 15 connected to the exhaust pipe 2 downstream from the first oxidation catalyst 4 and upstream from the DPF 3, and a
次に本実施の形態の作用を述べる。 Next, the operation of this embodiment will be described.
排気浄化装置1に流入した排ガスは、まず第1酸化触媒4を通り、排ガス中の一酸化炭素と炭化水素が酸化除去される。 The exhaust gas that has flowed into the exhaust purification device 1 first passes through the first oxidation catalyst 4, and carbon monoxide and hydrocarbons in the exhaust gas are oxidized and removed.
この後、尿素噴射装置6から排ガス中に尿素が噴射されると、尿素は排ガスと共にDPF3内に入る。排ガスがDPF担体8の壁9を通過するとき排ガス中のPMは壁9に捕捉される。また、排ガス中の尿素は、DPF担体8の排ガス入口側の壁9を通過するとき、尿素分解触媒10によりCO(NH2)2→NH3+CO2に分解される。またさらに、排ガス中のNOxは、壁9の出口側の尿素SCR触媒11を通過するとき、NH3(アンモニア)により還元され、N2に無害化される。DPF3を通過した排ガスは第2酸化触媒7に入り、排ガス中にアンモニアが残っている場合、アンモニアを酸化させて無害化する。
Thereafter, when urea is injected into the exhaust gas from the urea injection device 6, the urea enters the DPF 3 together with the exhaust gas. When the exhaust gas passes through the wall 9 of the DPF carrier 8, PM in the exhaust gas is captured by the wall 9. Further, urea in the exhaust gas is decomposed into CO (NH 2 ) 2 → NH 3 + CO 2 by the
DPF3を強制再生するとき、軽油噴射装置5から排ガス中に軽油を噴射する。これにより排ガス中にハイドロカーボンが大量に発生し、ハイドロカーボンが第1酸化触媒4で燃焼し、DPF3が600℃以上の高温となり、PMが燃焼する。このとき、尿素分解触媒10と尿素SCR触媒11が熱によって変質、破損等することはなく、DPF3の強制再生等の弊害とならない。
When the DPF 3 is forcibly regenerated, light oil is injected from the light oil injection device 5 into the exhaust gas. As a result, a large amount of hydrocarbon is generated in the exhaust gas, the hydrocarbon burns in the first oxidation catalyst 4, the DPF 3 reaches a high temperature of 600 ° C. or higher, and PM burns. At this time, the
このように、ディーゼルエンジンからの排ガスを流す排気管2に設けられたDPF3と、DPF3より上流の排気管2に設けられた第1酸化触媒4と、第1酸化触媒4より上流の排気管2に接続されDPF3を強制再生するとき排ガス中に軽油を噴射する軽油噴射装置5とを備えた排気浄化装置1において、DPF3が、排ガスを通過させる多孔質のDPF担体8と、DPF担体8の排ガス入口側の壁9に担持された尿素分解触媒10と、DPF担体8の排ガス出口側の壁9に担持された尿素SCR触媒11とからなり、第1酸化触媒4より下流かつDPF3より上流の排気管2に排ガス中に尿素を噴射する尿素噴射装置6を接続したため、排気浄化装置1をコンパクトかつ安価なものにできる。排気浄化装置1がコンパクトになることにより、排気浄化装置1の熱容量を小さくでき、触媒の温度管理を容易にでき、排ガスを効率よく浄化できる。また、排気浄化装置1のレイアウトの自由度が増すため、よりエンジンの近くに排気浄化装置1を配置できる。排気浄化装置1をエンジン近傍に配置した場合、排ガスをより高い温度で排気浄化装置1に供給でき、排ガスを効率よく浄化できる。
As described above, the DPF 3 provided in the exhaust pipe 2 through which the exhaust gas from the diesel engine flows, the first oxidation catalyst 4 provided in the exhaust pipe 2 upstream of the DPF 3, and the exhaust pipe 2 upstream of the first oxidation catalyst 4. In the exhaust gas purification apparatus 1 including the light oil injection device 5 that injects light oil into the exhaust gas when the DPF 3 is forcibly regenerated, the DPF 3 has a porous DPF carrier 8 through which the exhaust gas passes, and the exhaust gas of the DPF carrier 8 The exhaust gas is composed of a
また、DPF担体8が、排気管2の軸方向に延びる複数の穴12を有する格子状に形成されると共に、互いに隣接する穴12の上流端と下流端が交互に目封じされ、これら穴12間のDPF担体8に壁9が形成されるものとしたため、広い面積で効率よく排ガス中のNOxを無害化できる。
In addition, the DPF carrier 8 is formed in a lattice shape having a plurality of
そして、DPF3より下流の排気管2に第2酸化触媒7を設けたため、アンモニアのリークをより確実に防止できる。 And since the 2nd oxidation catalyst 7 was provided in the exhaust pipe 2 downstream from DPF3, the leak of ammonia can be prevented more reliably.
1 排気浄化装置
2 排気管
3 DPF
4 第1酸化触媒(酸化触媒)
5 軽油噴射装置
6 尿素噴射装置
8 DPF担体
9 壁
10 尿素分解触媒
11 尿素SCR触媒
12 穴
1 Exhaust purification device 2 Exhaust pipe 3 DPF
4 First oxidation catalyst (oxidation catalyst)
5 Light oil injection device 6 Urea injection device 8 DPF carrier 9
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JP2021080874A (en) | Exhaust emission control device |
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Date | Code | Title | Description |
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A521 | Request for written amendment filed |
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A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
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