JP2011033000A - Exhaust emission control device - Google Patents

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Yoshifumi Kato
祥文 加藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device which improves the efficiency of emission control by urea water with respect to NOx contained in exhaust gas. <P>SOLUTION: An exhaust emission control device 101 comprises an oxidation catalyst layer 12 formed at a midpoint in a path through which exhaust gas circulates, a hydrophilic layer 13 formed at least at an end surface 12b at a downstream side of the oxidation catalyst layer 12 and having at least one action of hydrophilic action and hydrolytic catalyst action, a SCR catalyst 15 provided downstream from the hydrophilic layer 13, and an injection valve 18 for supplying urea water to the hydrophilic layer 13. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、排気ガス浄化装置に係り、特にディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)を浄化するために尿素SCR(Selective Catalytic Reduction)触媒を使用した排気ガス浄化装置に関する。 This invention relates to an exhaust gas purification device, an exhaust gas purifying apparatus using the urea SCR (Selective Catalytic Reduction) catalyst in particular for purifying nitrogen oxides contained in the exhaust gas of a diesel engine (NOx).

ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)を浄化するための尿素SCRシステムが開発されている。 Urea SCR system for purifying nitrogen oxides contained in the exhaust gas of a diesel engine (NOx) have been developed. 尿素SCRシステムでは、尿素水の加水分解により生成されたアンモニア(NH )とNOxとの化学反応によってNOxを窒素(N )及び水(H O)に浄化するために、選択還元触媒である(尿素)SCR触媒と呼ばれる触媒が用いられる。 The urea SCR system for purifying NOx by a chemical reaction with ammonia produced by hydrolysis of urea water (NH 3) and NOx into nitrogen (N 2) and water (H 2 O), in the selective reduction catalyst catalyst called with (urea) SCR catalyst is used.

尿素SCRシステムでは、SCR触媒は、エンジンとマフラーとの間の排気通路に設けられている。 The urea SCR system, SCR catalyst is provided in the exhaust passage between the engine and the muffler. さらに、この排気通路において、SCR触媒よりエンジン側となる上流側には、排気ガス中のハイドロカーボン(HC)及び一酸化炭素(CO)を水(H O)及び二酸化炭素(CO )に酸化すると共に一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO )に酸化するのを促進するための酸化触媒、及び排気ガス中に尿素水を噴射するための噴射バルブが設けられている。 Further, in the exhaust passage, the upstream side of the engine side of the SCR catalyst, hydrocarbons in the exhaust gas (HC) and carbon monoxide (CO) to water (H 2 O) and carbon dioxide (CO 2) oxidation catalyst for nitrogen monoxide (NO) to promote the oxidation to nitrogen dioxide (NO 2), and an injection valve for injecting urea water into exhaust gas is provided with oxidation. そして、SCR触媒の下流側には、NOxと反応しなかったアンモニアの大気中への排出を防ぐために、この未反応のアンモニアの酸化分解を促進するための酸化触媒が設けられている。 Then, on the downstream side of the SCR catalyst, in order to prevent emissions into the atmosphere of ammonia that has not reacted with NOx, the oxidation catalyst for promoting the oxidative decomposition of ammonia unreacted is provided.

また、尿素SCRシステムの他に、エンジンとマフラーとの間の排気経路には、排気ガスに含まれるカーボン等の粒子状物質(パティキュレートマター:PM)を減少させるためのDPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)装置が設けられている。 In addition to the urea SCR system, the exhaust path between the engine and the muffler, particulate matter such as carbon contained in exhaust gas (particulate matter: PM) DPF (diesel particulate filter to reduce the ) device is provided.
このように、エンジン及びマフラーの間には、尿素SCRシステム及びDPF装置を構成する多くの構成部品が設けられるため、車両への搭載スペースの確保が問題となる。 Thus, between the engine and the muffler, since many of the components constituting the urea SCR system and DPF device is provided, securing the mounting space of the vehicle becomes a problem. このため、車両への搭載スペースの確保を容易にするため、小型化した尿素SCRシステムが提案されている。 Therefore, to facilitate the securing of the mounting space of the vehicle, miniaturized urea SCR systems have been proposed.

特許文献1には、排気ガス管内に上流側から下流側に向かって、導風装置として機能する混合装置、及び還元剤である尿素水の噴射装置を配置し、噴射装置の下流に加水分解触媒モジュール及びSCR触媒モジュールを含む触媒装置を配置した排気ガス浄化装置が記載されている。 Patent Document 1, the exhaust gas pipe toward the upstream side to the downstream side, the mixing device functioning as baffle device, and to place the injector of the urea water as a reducing agent, hydrolysis catalyst downstream of the injection device exhaust gas purifying device disposed a catalytic device comprising a module and a SCR catalyst module is described. なお、触媒装置において、加水分解触媒モジュールは、SCR触媒モジュールの上流側に配置されている。 Incidentally, in the catalyst device, the hydrolysis catalyst module is arranged upstream of the SCR catalyst module. また、噴射装置と触媒装置との間に混合装置をさらに設けるものも記載されている。 It has also been described that further include mixing device between the injector and the catalytic converter.

特表2001−511494号公報 JP-T 2001-511494 JP

特許文献1の排気ガス浄化装置は、排気ガスに含まれるNOxを効果的に浄化するために、混合装置が引き起こす排気ガスの流れによって、噴射された還元剤を排気ガス内で均一に分布させることにより、触媒装置内の触媒モジュールによる化学反応の効率を向上させている。 Exhaust gas purification device of Patent Document 1, in order to purify NOx contained in the exhaust gas effectively, by the flow of the exhaust gas mixing device causes, to evenly distribute the injected reducing agent in the exhaust gas Accordingly, to improve the efficiency of the chemical reaction by the catalyst module in the catalytic device. そして、これにより、この排気ガス浄化装置は、噴射装置と触媒装置との距離を短縮し、その構成スペースの減少も図っている。 And, thereby, the exhaust gas purifying apparatus, and shorten the distance between the injection device and the catalyst device, thereby achieving also a decrease in the configuration space. しかしながら、尿素水の加水分解に要する反応時間を確保できるように、噴射された還元剤が触媒装置に到達するまでの距離を確保して尿素水の滞留時間を確保する必要がある。 However, so as to ensure the reaction time necessary for hydrolysis of urea water, it is necessary to injected reducing agent to ensure a residence time of the urea water to ensure the distance for reaching the catalytic converter. このため、この排気ガス浄化装置は、構成スペースを低減すると、尿素水がアンモニアに十分に加水分解されずにSCR触媒モジュールに供給される。 Therefore, the exhaust gas purifying apparatus, when reducing the installation space, the urea water is supplied to the SCR catalyst module without being fully hydrolyzed to ammonia. そこで、この排気ガス浄化装置では、触媒装置内に加水分解触媒モジュールを配置して加水分解の効率を向上させている。 Therefore, in this exhaust gas purifying apparatus, thereby improving the efficiency of hydrolysis by placing the hydrolysis catalyst module in the catalyst system.

しかしながら、この排気ガス浄化装置では、触媒装置の小型化を図る場合、加水分解に要する反応時間を満足する尿素水の滞留時間を確保できるように、加水分解触媒モジュールからSCR触媒モジュールまで距離を確保することが難しい。 However, in this exhaust gas purifying apparatus, when reducing the size of the catalytic converter, so as to ensure a residence time of the urea water which satisfies the reaction time required for hydrolysis, secure the distance from the hydrolysis catalyst module to SCR catalytic module it is difficult to.
よって、特許文献1の排気ガス浄化装置において構成スペースの低減を図ろうとすると、アンモニアに加水分解されずにSCR触媒モジュールに供給される尿素水の量が多くなるため、尿素水の使用量に対するNOxの浄化効率が低下してしまうという問題がある。 Therefore, Patent When attempt is made to reduce the installation space in the exhaust gas purification device of Document 1, since the amount of urea water supplied to the SCR catalyst module without being hydrolyzed into ammonia increases, NOx for use amount of urea water purification efficiency is deteriorates.

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あり、排気ガスに含まれるNOxに対する尿素水による浄化効率の向上を図る排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。 This invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an exhaust gas purifying apparatus to improve the purification efficiency by the urea water against NOx contained in the exhaust gas.

上記の課題を解決するために、この発明に係る排気ガス浄化装置は、排気ガスが流通する経路の途中に設けられた酸化触媒と、少なくとも酸化触媒の下流側の端部に設けられ、親水作用及び加水分解触媒作用のうちの少なくとも一つの作用を有する尿素水分解促進部と、尿素水分解促進部よりも下流に設けられたSCR触媒と、尿素水分解促進部に尿素水を供給するための尿素水供給手段とを備える。 In order to solve the above problems, the exhaust gas purifying apparatus according to the present invention, an oxidation catalyst provided in the middle of the path through which exhaust gas flows, provided on the downstream end of at least the oxidation catalyst, hydrophilic action and urea hydrolysis promoting portion having at least one action of the hydrolytic catalytic, and the SCR catalyst than urea hydrolysis promoting portion provided downstream, for supplying urea water to the urea hydrolysis promoting portion and a urea water supply unit.

これにより、尿素水分解促進部に供給された尿素水は、その親水作用によって尿素水分解促進部に拡散して吸着され、さらに、排気ガスに含まれる一酸化窒素から二酸化窒素への酸化反応熱及び排気ガスにより付加される熱といった酸化触媒に含まれる熱を利用することができる。 Thus, urea is fed to the urea hydrolysis promoting unit water, the adsorbed diffuses to the urea hydrolysis promoting portion by hydrophilic action, furthermore, the oxidation reaction heat of nitrogen dioxide from nitrogen monoxide contained in the exhaust gas and they can utilize the heat contained in the oxidation catalyst such as heat added by the exhaust gas. このため、尿素水は、高い効率で加水分解されて、尿素水分解促進部全体にわたり均一に分散した状態でアンモニアを生成する。 Therefore, the urea water is hydrolyzed with high efficiency, to produce ammonia in a state uniformly dispersed throughout the aqueous urea decomposition accelerator unit. よって、尿素水からアンモニアへの加水分解の効率が向上し、生成したアンモニアのSCR触媒での反応性が向上する。 Therefore, to improve the efficiency of hydrolysis of urea water to ammonia, reactivity in the SCR catalyst of the generated ammonia is improved. また、尿素水分解促進部に供給された尿素水は、酸化触媒に含まれる熱と、尿素水分解促進部の加水分解触媒作用とにより加水分解反応が促進されるため、加水分解の効率が向上する。 Moreover, urea is fed to the urea hydrolysis promoting unit water, because the hydrolysis reaction is accelerated and the heat contained in the oxidation catalyst, by hydrolysis catalyzed urea hydrolysis promoting portion, improves the efficiency of hydrolysis to. 従って、排気ガス浄化装置は、尿素水分解促進部の親水作用及び加水分解触媒作用のいずれによっても、窒素酸化物に対する尿素水による浄化効率が向上しているため、窒素酸化物の浄化性能が向上している。 Thus, the exhaust gas purifying device, by any of the hydrophilic action and hydrolysis catalyzed urea hydrolysis promoting portion, because of the improved purification efficiency by the urea water to nitrogen oxides, improve the purification performance of nitrogen oxides are doing.
また、尿素水分解促進部における尿素水の加水分解の効率が向上しているため、尿素水分解促進部とSCR触媒との間の距離を短くすることができ、排気ガス浄化装置の小型化を図ることが可能になる。 Further, since the efficiency of hydrolysis of urea water in the urea hydrolysis promoting portion is improved, it is possible to shorten the distance between the urea water decomposition accelerator unit and the SCR catalyst, the size of the exhaust gas purifying device it is possible to achieve.

尿素水供給手段は、尿素水分解促進部の下流側から尿素水を供給してもよい。 Urea water supply means may supply the urea water from the downstream side of the urea hydrolysis promoting portion. これにより、酸化触媒に尿素水が供給されず、また、尿素水が加水分解されて生成したアンモニアが酸化触媒を通過することがないため、アンモニアが酸化触媒により窒素酸化物に酸化されることが防止される。 Thus, the urea water is not supplied to the oxidation catalyst, also because ammonia urea water produced is hydrolyzed does not pass through the oxidation catalyst, that ammonia is oxidized to nitrogen oxides by the oxidation catalyst It is prevented.
排気ガス浄化装置は、粒子状物質捕集手段をさらに備え、粒子状物質捕集手段は、SCR触媒と一体であってもよい。 Exhaust gas purifying apparatus further comprises a particulate matter collecting means, particulate matter capturing means may be integral with the SCR catalyst. これにより、SCR触媒と粒子状物質捕集手段とを一体化することによって、排気ガスの浄化に使用される装置全体の小型化を図ることができる。 Thus, by integrating the SCR catalyst and the particulate matter capturing means, it is possible to reduce the overall size of the apparatus used in the purification of the exhaust gas.
粒子状捕集手段は、SCR触媒の下流に配置されてもよい。 The particulate collection means may be located downstream of the SCR catalyst.
排気ガス浄化装置は、酸化触媒と、尿素水分解促進部と、SCR触媒と、尿素水供給手段とを含む筐体を備えてもよい。 Exhaust gas purifying apparatus, an oxidation catalyst, a urea water decomposition accelerator unit, and the SCR catalyst may comprise a housing containing a urea water supply unit. これにより、酸化触媒と、尿素水分解促進部と、SCR触媒と、尿素水供給手段とが1つの筐体内に収められているため、装置全体の小型化を図ることができる。 Thus, an oxidation catalyst, since the urea water decomposition accelerator unit, and the SCR catalyst, and a urea water supply means are contained in one casing, it is possible to reduce the overall size of the device.

排気ガス浄化装置は、エンジンアセンブリに取り付けられてもよい。 Exhaust gas purification unit can be attached to the engine assembly. これにより、排気ガス浄化装置には、エンジンアセンブリから排出された温度低下の少ない高温の排気ガスが供給される。 Thus, the exhaust gas purifying device, a small high-temperature exhaust gas temperature drop discharged from the engine assembly is provided. また、排気ガス浄化装置は、エンジンアセンブリの発生する熱をその外部から受けることができる。 The exhaust gas purifying device can receive the heat generated by the engine assembly from the outside. よって、コールドスタート時においても、尿素水分解促進部を尿素水の加水分解可能な温度、及びSCR触媒をその活性化する温度にまで上昇させる時間を短縮することができるため、窒素酸化物の浄化能力を向上させることが可能になる。 Therefore, even during a cold start, it is possible to shorten the time to raise to the urea hydrolysis promoting portion hydrolysable urea water temperature, and the SCR catalyst to a temperature that its activation, purification of nitrogen oxides it is possible to improve the ability.

この発明に係る排気ガス浄化装置によれば、排気ガスに含まれる窒素酸化物に対する尿素水による浄化効率を向上させることが可能になる。 According to the exhaust gas purifying apparatus according to the present invention, it is possible to improve the purification efficiency by the urea water to nitrogen oxides contained in the exhaust gas.

この発明の実施の形態1に係る排気ガス浄化装置及びその周辺の構成を示す模式図である。 It is a schematic diagram showing an exhaust gas purifying apparatus and structure around thereof according to the first embodiment of the present invention. 図1の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 showing the configuration of an exhaust gas purifying apparatus of Figure 1. この発明の実施の形態2に係る排気ガス浄化装置の構成を示す模式図である。 It is a schematic diagram showing the configuration of an exhaust gas purification apparatus according to a second embodiment of the present invention.

以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
実施の形態1. The first embodiment.
図1及び2を用いて、この発明の実施の形態1に係る排気ガス浄化装置101及びその周辺の構成を説明する。 With reference to FIGS. 1 and 2, the configuration of the 101 and its peripheral exhaust gas purification device according to the first embodiment of the present invention. なお、以下の実施形態において、ディーゼルエンジンを搭載する車両に排気ガス浄化装置を使用した場合の例について説明する In the following embodiments, an example of using the exhaust gas purifying device in a vehicle equipped with a diesel engine

まず、図1を参照すると、エンジン本体1には、吸入された吸入空気を複数のシリンダ1aのそれぞれに分配するための吸気マニフォールド(インテークマニフォールド)4が、複数の吸気ポート1bに対して接続されている。 Referring first to FIG. 1, the engine body 1, an intake manifold for distributing the inhaled intake air to each of the plurality of cylinders 1a (intake manifold) 4 is connected to a plurality of intake ports 1b ing.
吸気マニフォールド4における吸入空気の入口4aには、エンジン吸気管3が接続され、さらに、エンジン吸気管3は、過給器であるターボチャージャ8のコンプレッサハウジング8aに接続されている。 The inlet 4a of the intake air in the intake manifold 4 are connected to the engine intake pipe 3, further, the engine intake pipe 3 is connected to the compressor housing 8a of a turbocharger 8 is a supercharger. また、コンプレッサハウジング8aには、外気を吸入するための吸気管2が接続されている。 Further, the compressor housing 8a, the intake pipe 2 for sucking outside air are connected.

一方、エンジン本体1の複数の排気ポート1cのそれぞれには、排気ポート1cから排出される排気ガスを1つに集約するための排気マニフォールド(エキゾーストマニフォールド)5が接続されている。 On the other hand, to each of the plurality of exhaust ports 1c of the engine body 1, an exhaust manifold (exhaust manifold) 5 for aggregating exhaust gas discharged from the exhaust port 1c one is connected. さらに、排気マニフォールド5における排気ガスの出口5aには、ターボチャージャ8のタービンハウジング8bが接続されている。 Furthermore, the outlet 5a of the exhaust gas in the exhaust manifold 5, the turbine housing 8b of the turbocharger 8 is connected. また、タービンハウジング8bには、略円筒形をした排気ガス浄化装置101が接続され、排気ガス浄化装置101はエンジン本体1の側部に隣接するようにして配置されている。 Further, the turbine housing 8b is connected to an exhaust gas purification apparatus 101 having a substantially cylindrical shape, the exhaust gas purification device 101 is disposed so as to be adjacent to the side of the engine body 1. そして、排気ガス浄化装置101には、排気管6が接続されており、さらに、排気管6の下流側の端部には、消音器(マフラー)7が接続されている。 Then, the exhaust gas purification apparatus 101, the exhaust pipe 6 is connected, furthermore, to the downstream end of the exhaust pipe 6, a silencer (muffler) 7 is connected. よって、図示しない車両における吸気系統は、吸気管2、ターボチャージャ8、エンジン吸気管3及び吸気マニフォールド4によって構成され、排気系統は、排気マニフォールド5、ターボチャージャ8、排気ガス浄化装置101、排気管6及び消音器7によって構成されている。 Therefore, intake system of the vehicle, not shown, is constituted by the intake pipe 2, the turbocharger 8, the engine intake pipe 3 and the intake manifold 4, the exhaust system the exhaust manifold 5, the turbocharger 8, the exhaust gas purifying apparatus 101, exhaust pipe It is constituted by 6 and the muffler 7. ここで、エンジン本体1、エンジン吸気管3、吸気マニフォールド4、排気マニフォールド5、及びターボチャージャ8は、エンジンアセンブリ10を構成している。 Here, the engine body 1, the engine intake pipe 3, an intake manifold 4, the exhaust manifold 5, and the turbocharger 8 constitute an engine assembly 10.

次に、図2を参照すると、排気ガス浄化装置101は、略円筒形をした筐体11を有している。 Referring now to FIG. 2, the exhaust gas purification apparatus 101 includes a housing 11 having a substantially cylindrical shape. 筐体11における上流側の端面11aには、ターボチャージャ8のタービンハウジング8bの出口8b2が接続されており、筐体11の下流側の端面11bには、排気管6の上流側の端部6aが接続されている。 The end surface 11a on the upstream side of the housing 11, is connected to the outlet 8b2 of the turbine housing 8b of the turbocharger 8, the end face 11b of the downstream side of the housing 11, the upstream side end portion 6a of the exhaust pipe 6 There has been connected. そして、筐体11の内部は、タービンハウジング8bの内部及び排気管6の内部に連通している。 Then, the inside of the housing 11 communicates with the interior of the inner and the exhaust pipe 6 of the turbine housing 8b.

円筒状をした筐体11の内部には、上流側から下流側に向かって、酸化触媒が担持された酸化触媒層12及び粒子状物質捕集手段であるディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)14が順次設けられている。 Inside the housing 11 in which the cylindrical, from the upstream side to the downstream side, a diesel particulate filter (DPF) oxidation catalyst is a supported oxidation catalyst layer 12 and the particulate matter capturing means 14 is successively It is provided. 酸化触媒層12及びDPF14は、筐体11の円筒部11cの中心軸に垂直な方向に延びる層状の形態をして、円筒部11cの内側を塞ぐようにして形成されている。 The oxidation catalyst layer 12 and the DPF14 is in the form of a layered extending in a direction perpendicular to the central axis of the cylindrical portion 11c of the housing 11, are formed so as to block the inside of the cylindrical portion 11c. また、酸化触媒層12及びDPF14は、互いに離して配置されており、これらの間には空間16が形成されている。 Further, the oxidation catalyst layer 12 and the DPF14 is spaced apart from one another, between which is formed a space 16.

なお、酸化触媒層12は、排気ガスに含まれるハイドロカーボン(HC)及び一酸化炭素(CO)を水(H O)及び二酸化炭素(CO )に酸化すると共に一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO )に酸化するのを促進する酸化触媒が担持された層である。 Incidentally, the oxidation catalyst layer 12, a hydrocarbon contained in the exhaust gas (HC) and carbon monoxide (CO) water (H 2 O) and carbon dioxide nitric with oxidized to (CO 2) (NO) a layer oxidizing catalyst is supported to promote the oxidation to nitrogen dioxide (NO 2). 酸化触媒層12の酸化触媒としては、例えば、白金(Pt),パラジウム(Pd),ロジウム(Rh),銀(Ag),鉄(Fe),銅(Cu),ニッケル(Ni),金(Au)等、及びそれら2種以上の混合体等が挙げられる。 The oxidation catalyst of the oxidation catalyst layer 12, for example, platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), silver (Ag), iron (Fe), copper (Cu), nickel (Ni), gold (Au ), etc., and their two or more mixture, and the like.

DPF14は、セラミック等の多孔質性の材料によって形成されており、排気ガスに含まれる粒子状物質(パティキュレートマター:PM)を捕集するためのものである。 DPF14 is formed by a porous material such as ceramic, the particulate matter contained in exhaust gas (particulate matter: PM) is for collecting.
さらに、DPF14には、選択還元触媒である(尿素)SCR触媒15がコーティング等の手段によって担持されている。 Further, the DPF 14, a selective catalytic reduction (urea) SCR catalyst 15 is carried by means such as coating.
なお、選択還元触媒は特定の物質同士に対して選択的に化学反応をもたらす触媒であるが、このSCR触媒15は、窒素酸化物(NOx)とアンモニア(NH )との間で作用してNOxの還元をもたらすものである。 Incidentally, the selective reduction catalyst is a catalyst which results in a selective chemical reaction to a particular substance between, the SCR catalyst 15 acts between the nitrogen oxide and (NOx) with ammonia (NH 3) it is one that results in the reduction of NOx. そして、NOxは還元されるとN (窒素)及び水(H O)に分解される。 Then, NOx is decomposed into When reduced N 2 (nitrogen) and water (H 2 O). そして、SCR触媒15としては、例えば、ジルコニウム(Zr),チタン(Ti),ケイ素(Si),セリウム(Ce),タングステン(W)等の酸化物、これら酸化物の複合体、鉄(Fe),銅(Cu)等によって一部金属置換されたZSM−5型のゼオライト等が挙げられる。 Then, as the SCR catalyst 15, for example, zirconium (Zr), titanium (Ti), silicon (Si), cerium (Ce), an oxide such as tungsten (W), composites of these oxides, iron (Fe) , copper (Cu) zeolite of ZSM-5 type which has been partially metal displacement by the like.

また、酸化触媒層12の下流側であるDPF14側の端面12bの少なくとも一部には、親水作用を有する親水層13が担持されており、親水層13は尿素水分解促進部を構成している。 Further, at least a portion of the DPF14 side end surface 12b on the downstream side of the oxidation catalyst layer 12, hydrophilic layer 13 having a hydrophilic action are supported, the hydrophilic layer 13 constitute a urea water decomposition accelerator unit . 親水層13は、加水分解を促進させる加水分解触媒作用及び親水作用を有する材料を酸化触媒層12の端面12bにコーティング等を行うことによって形成される。 Hydrophilic layer 13 is formed by performing coating or the like on the end face 12b of the material oxidation catalyst layer 12 having a hydrolytic catalytic and hydrophilic effect to promote the hydrolysis. これにより、端面12bに形成される親水層13は、親水処理された加水分解触媒層を形成している。 Accordingly, the hydrophilic layer 13 formed on the end face 12b forms a hydrolysis catalyst layer treated to be hydrophilic. このような加水分解触媒作用及び親水作用を有する触媒材料として、シリカ(SiO )、アルミナ(Al )、セリア(CeO )、チタニア(TiO )、酸化タングステン(WO )等の金属酸化物を使用することができる。 As a catalyst material having such a hydrolysis catalytic and hydrophilic effect, silica (SiO 2), alumina (Al 2 O 3), ceria (CeO 2), titania (TiO 2), ratio of tungsten oxide (WO 3), such as it can be used metal oxides. そして、親水層13を形成する材料は、これらの金属酸化物を単一または複合的に含んでいる。 Then, the material for forming a hydrophilic layer 13 containing these metal oxides single or composite. さらに、親水層13を形成する材料に、上述の金属酸化物の他に銀(Ag)又は白金(Pt)を加えることによって、親水層13の加水分解性能を向上させることができる。 Further, the material for forming the hydrophilic layer 13, by the addition of silver (Ag) or platinum (Pt) in addition to the above-mentioned metal oxides, it is possible to improve the hydrolytic performance of the hydrophilic layer 13.

また、筐体11の円筒部11cには、酸化触媒層12及びDPF14の間となる位置に、電磁弁である噴射バルブ18が設けられている。 Further, the cylindrical portion 11c of the housing 11, the position between the oxidation catalyst layer 12 and the DPF 14, the injection valve 18 is provided an electromagnetic valve. そして、噴射バルブ18は、尿素水供給手段を構成している。 Then, the injection valve 18 constitutes a urea water supply unit. さらに、噴射バルブ18は、図示しない車両に設けられた尿素水タンク19に連通しており、尿素水タンク19から供給される尿素水を筐体11の空間16内に噴射する。 Further, the injection valve 18 communicates with the urea water tank 19 provided on a vehicle, not shown, for injecting urea water supplied from the urea water tank 19 into the space 16 of the housing 11. なお、噴射バルブ18は、酸化触媒層12及び親水層13の下流側直後の位置に配置され、酸化触媒層12の下流側の端面12b、すなわち親水層13の下流側の表面13bに向けて尿素水を噴射する。 Incidentally, the injection valve 18 is disposed immediately downstream of the side position of the oxidation catalyst layer 12 and the hydrophilic layer 13, the downstream side of the end face 12b of the oxidation catalyst layer 12, i.e. toward the surface 13b of the downstream side of the hydrophilic layer 13 Urea injecting water.
さらに、噴射バルブ18は、ドージングコントロールユニット(DCU)30に電気的に接続されており、DCU30の制御によって噴射バルブ18の開閉が行われる。 Further, the injection valve 18, the dosing control unit (DCU) 30 are electrically connected, opening and closing of the injection valve 18 is performed by control of the DCU 30. また、尿素水タンク19は、内部の尿素水を噴射バルブ18に供給するための電動ポンプを備えており、この電動ポンプは、DCU30に電気的に接続されており、DCU30の制御によってその稼動が制御される。 Further, the urea water tank 19 is provided with an electric pump for supplying internal urea water to the injection valve 18, the electric pump is electrically connected to the DCU 30, its operation under the control of the DCU 30 It is controlled.

また、DPF14の上流側の端面14aには、排気ガスに含まれる物質を端面14a全体に均等に分布させるための、円柱状をしたミキサ17が設けられている。 Further, the end face 14a of the upstream side of the DPF14 is for the uniform distribution of the substances contained in the exhaust gas to the entire end face 14a, the mixer 17 is provided with a cylindrical shape. ミキサ17としては、特表平6−509020号公報、特開2006−9608号等に開示されものを使用することができる。 The mixer 17, Kohyo 6-509020, JP-can be used those disclosed in JP 2006-9608, and the like. なお、特表平6−509020号公報に開示されるミキサは、ガスの流路を格子状に仕切り、各格子を通過したガスに対して渦状の流れ及び隣接する格子の方向に向かう流れを発生させることにより、ガスに含まれる物質を流路全体に分布させるものである。 Incidentally, the mixers disclosed in Japanese Patent Publication No. Hei 6-509020 may generate a flow towards the gas flow path partition in a grid, in the direction of the grating flow and adjacent vortex against gas passing through the respective grid by, in which to distribute the substance contained in the gas in the whole flow path. また、特開2006−9608号に開示されるミキサは、ガスの流路の方向に垂直な分散板を複数設けることによって流通するガスを蛇行させ、ガスに含まれる物質を均等に分布させるものである。 The mixer disclosed in JP 2006-9608 is intended to meander the gas flowing by providing a plurality of vertical dispersing plate in the direction of the flow path of the gas, it is distributed evenly substances contained in the gas is there.

また、排気ガス浄化装置101の下流側となる排気管6の途中に、アンモニアを酸化分解する作用を有する酸化触媒が担持された酸化触媒層20が設けられている。 Further, an exhaust pipe 6 on the downstream side of the exhaust gas purification apparatus 101, the oxidation catalyst layer 20 which oxidation catalyst is supported with oxidation decomposing action of ammonia is provided. そして、酸化触媒層20の酸化触媒としては、例えば、白金(Pt),パラジウム(Pd),銀(Ag),鉄(Fe),銅(Cu),ニッケル(Ni),金(Au)等が挙げられる。 Then, as the oxidation catalyst of the oxidation catalyst layer 20, for example, platinum (Pt), palladium (Pd), silver (Ag), iron (Fe), copper (Cu), nickel (Ni), gold (Au) or the like and the like.

また、筐体11の上流側の端面11aの上流側には、排気ガスの温度を検出するための排気温度センサ52が設けられている。 Further, on the upstream side of the upstream side of the end face 11a of the housing 11 is provided with an exhaust temperature sensor 52 for detecting the temperature of the exhaust gas. 排気温度センサ52は、DCU30に電気的に接続されており、検出した排気ガスの温度情報をDCU30に送る。 Exhaust gas temperature sensor 52 is electrically connected to the DCU 30, and sends the temperature information of the detected exhaust gas DCU 30.
さらに、筐体11における排気温度センサ52の上流側には、NOxの濃度を検出するための第一のNOxセンサ51が設けられている。 Further, on the upstream side of the exhaust gas temperature sensor 52 in the housing 11, the first NOx sensor 51 for detecting the concentration of NOx is provided. そして、排気管6における酸化触媒層20の下流側には、第二のNOxセンサ53が設けられている。 Then, on the downstream side of the oxidation catalyst layer 20 in the exhaust pipe 6, a second NOx sensor 53 is provided. 第一のNOxセンサ51及び第二のNOxセンサ53は、DCU30に電気的に接続されており、検出したNOxの濃度情報をDCU30に送る。 The first NOx sensor 51 and the second NOx sensor 53 is electrically connected to the DCU 30, and sends the density information of the detected NOx to DCU 30.
上述より、排気ガス浄化装置101は、SCR触媒による排気ガスの浄化装置とDPFによる排気ガスの浄化装置とを一体としてエンジンアセンブリ10に取り付けられ、エンジン本体1に隣接して配置される構成を有している。 From above, the exhaust gas purification apparatus 101 have a configuration that is mounted to the engine assembly 10 as an integral and an exhaust gas purification apparatus according purifier and DPF of the exhaust gas by the SCR catalyst is disposed adjacent to the engine body 1 are doing. (図1参照) (See Figure 1)

次に、図1及び2を用いて、この発明の実施の形態1に係る排気ガス浄化装置101及びその周辺の動作を説明する。 Next, with reference to FIGS. 1 and 2, illustrating the operation of the 101 and its peripheral exhaust gas purification device according to the first embodiment of the present invention.
図1を参照すると、エンジン本体1が稼動することによって、吸気管2を介して、ターボチャージャ8のコンプレッサハウジング8aに外気である吸入空気が吸入される。 Referring to FIG. 1, by the engine body 1 is operated, through an intake pipe 2, the intake air is sucked is the outside air into the compressor housing 8a of a turbocharger 8. さらに、吸入空気は、コンプレッサハウジング8a内の図示しないコンプレッサホイールにより過給されて、エンジン吸気管3に送られる。 Further, the intake air is supercharged by the compressor wheel (not shown) in the compressor housing 8a, it is fed to the engine intake pipe 3. 送られた吸入空気は、エンジン吸気管3及び吸気マニフォールド4を経由して、エンジン本体1のシリンダ1aの内部に流入する。 Sent intake air, via the engine intake pipe 3 and the intake manifold 4, it flows into the cylinder 1a of the engine body 1. そして、シリンダ1aの内部の吸入空気は、シリンダ1aの内部に供給された燃料(軽油)と混合されて、自己着火により燃焼する。 Then, intake air inside the cylinder 1a is mixed with fuel supplied into the cylinder 1a (light oil) is burned by self-ignition.

燃焼した吸入空気及び燃料は、排気ガスとして複数の排気ポート1cから排気マニフォールド5に排出され、さらに、排気マニフォールド5内の流通過程で1つに集約されて、ターボチャージャ8のタービンハウジング8bに流入する。 Burned intake air and fuel is discharged from the plurality of exhaust ports 1c to an exhaust manifold 5 as an exhaust gas, further, are collected into one during distribution of the exhaust manifold 5, flows into the turbine housing 8b of the turbocharger 8 to. 流入した排気ガスは、タービンハウジング8b内の図示しないタービンホイール及びタービンホイールに連結されたコンプレッサホイールの回転を上昇させつつ、排気ガス浄化装置101に排出される。 Influent exhaust gas, while increasing the rotation of the compressor wheel connected to the turbine wheel and the turbine wheel (not shown) in the turbine housing 8b, and is discharged to an exhaust gas purification apparatus 101. さらに、排気ガスは、排気ガス浄化装置101の内部を流通した後、酸化触媒層20、排気管6及び消音器7を経由して、図示しない車両の外部に排出される。 Furthermore, the exhaust gas, after flowing in the exhaust gas purification apparatus 101, the oxidation catalyst layer 20 via the exhaust pipe 6 and the muffler 7, and is discharged to the outside of the vehicle (not shown).

さらに、図2を参照すると、排気ガス浄化装置101内に導入された排気ガスの全ては、まず、酸化触媒層12を通過する。 Still referring to FIG. 2, all the exhaust gas introduced into the exhaust gas purification apparatus 101, first, passes through the oxidation catalyst layer 12. 酸化触媒層12を通過する過程において、排気ガスに含まれるハイドロカーボン及び一酸化炭素が二酸化炭素及び水に酸化されると共に、NOの一部が、より還元作用を受けやすいNO に酸化される。 In the process of passing through the oxidation catalyst layer 12, together with the hydrocarbon and carbon monoxide is oxidized to carbon dioxide and water contained in the exhaust gas, a part of the NO is oxidized to susceptible NO 2 more reducing action . 次に、酸化触媒層12を通過した排気ガスは、親水層13を通過し、さらにミキサ17を通過してSCR触媒15が担持されたDPF14に流入する。 Then, the exhaust gas passing through the oxidation catalyst layer 12 passes through the hydrophilic layer 13, SCR catalyst 15 flows into the DPF14 carried further through the mixer 17. そして、DPF14によって、排気ガスに含まれるPMが捕集される。 Then, the DPF 14, PM is trapped contained in the exhaust gas.

また、同時に、DCU30の制御によって尿素水タンク19内の電動ポンプが稼働されると共に噴射バルブ18が開弁され、尿素水タンク19の尿素水が噴射バルブ18から空間16の上流側にある親水層13に向けて噴射される。 At the same time, the injection valve 18 with motor pump of the urea water tank 19 by the control of DCU30 is operating is opened, the hydrophilic layer urea water in the urea water tank 19 is on the upstream side of the space 16 from the injection valve 18 It is injected toward the 13.
噴射された尿素水は親水性を有する親水層13に吸着される。 Injected urea water is adsorbed to the hydrophilic layer 13 has hydrophilicity. この際、尿素水は、親水層13の表面13b上において、親水層13の親水作用によって筐体11の円筒部11cの径方向に拡散され、均一化されて吸着される。 At this time, urea water is on the surface 13b of the hydrophilic layer 13, is diffused in the radial direction of the cylindrical portion 11c of the housing 11 by the hydrophilic action of the hydrophilic layer 13 is adsorbed is uniform.

また、酸化触媒層12は、流通する排気ガスにより付加された熱と排気ガスに含まれるNO等の酸化反応による反応熱とを含んでいる。 Further, the oxidation catalyst layer 12, and a reaction heat due to oxidation reaction of NO and the like contained in the hot exhaust gas which has been added by the exhaust gas flowing through. このため、親水層13に吸着された尿素水は、この酸化触媒層12の有する熱及び親水層13を流通する排気ガスの熱と、親水層13の有する加水分解触媒作用とによって、加水分解されてアンモニア及び二酸化炭素(CO )を生成する。 Therefore, urea adsorbed in the hydrophilic layer 13 water, and the heat of the exhaust gas flowing through the heat and a hydrophilic layer 13 having the oxide catalyst layer 12, by the hydrolysis catalytic action possessed by the hydrophilic layer 13, is hydrolyzed to produce ammonia and carbon dioxide (CO 2) Te. このとき、尿素水は、親水層13に吸着されているため、その加水分解に要する反応時間を確保することができ、高い効率でアンモニアに分解される。 At this time, urea water, because they are attracted to the hydrophilic layer 13, it is possible to ensure a reaction time required for the hydrolysis is decomposed into ammonia with high efficiency. さらに、尿素水が親水層13に分散されて均一に吸着されているため、尿素水から分解生成されるアンモニアは、親水層13の表面13b上の全体にわたり均一に発生する。 Furthermore, since the urea water is uniformly adsorbed are dispersed in the hydrophilic layer 13, ammonia decomposition products from urea water is uniformly generated over the entire surface 13b of the hydrophilic layer 13.

上述に示すように、尿素水は、加水分解触媒に拡散吸着された状態で加水分解されることになるため、その加水分解の効率は高いものとなる。 As shown in above, the urea water, because that will be hydrolyzed in a state of being diffused adsorbed to hydrolysis catalyst, the efficiency of the hydrolysis becomes high. さらに、尿素水は、加水分解反応において、ターボチャージャ8、すなわち、エンジン本体1(図1参照)から排出された直後の温度低下の少ない排気ガスの熱を利用でき、加水分解反応に必要な温度状態、すなわち必要な熱を得やすくなっているため、その加水分解の効率が高いものとなっている。 Further, the urea water is in the hydrolysis reaction, the turbocharger 8, ie, the engine body 1 can use the heat of less exhaust gas temperature drop immediately after discharge (see FIG. 1), the temperature required for the hydrolysis reaction state, i.e., because it is easy to obtain necessary heat, has become a efficiency of the hydrolysis is high.
また、尿素水は、酸化触媒層12より下流側で噴射されてアンモニアに加水分解されるため、生成したアンモニアは酸化触媒層12に流入することがなく酸化触媒層12の酸化触媒の作用によって酸化されることがない。 Further, the urea water is to be hydrolysed is injected downstream of the oxidation catalyst layer 12 and the ammonia, the ammonia formed is oxidized by the action of the oxidation catalyst of the oxidation catalyst layer 12 without flowing into the oxidation catalyst layer 12 it will not be.

加水分解により生成したアンモニアは、筐体11の円筒部11cの径方向に均一に分散した状態で排気ガスの流れに乗って放出されて排気ガスと共にミキサ17に送られ、ミキサ17の通過の際にさらに分散されてDPF14に流入する。 Ammonia formed by the hydrolysis is sent to the mixer 17 together with the exhaust gases are released on stream of exhaust gas in the state of being uniformly dispersed in the radial direction of the cylindrical portion 11c of the housing 11, during the passage through the mixer 17 further dispersed in entering the DPF14 to. さらに、排気ガスと共に流入したアンモニアは、DPF14に担持されたSCR触媒15の作用によって、排気ガスに含まれるNO及びNO からなるNOxをN に還元する。 Furthermore, ammonia flowing with the exhaust gases, by the action of the SCR catalyst 15 carried on the DPF 14, to reduce NOx consisting NO and NO 2 contained in the exhaust gas to N 2. なお、アンモニアは、親水層13において均一に分散されて放出された後、ミキサ17においても分散されてDPF14すなわちSCR触媒15の全体にわたり均一に供給されるため、SCR触媒15におけるNOxの還元反応の効率が高くなっている。 Incidentally, ammonia, after being released is uniformly dispersed in the hydrophilic layer 13, to be uniformly supplied throughout the DPF14 i.e. SCR catalyst 15 is distributed also in the mixer 17, the reduction reaction of NOx in the SCR catalyst 15 efficiency is high.
そして、過剰に供給されてNOxの還元反応において消費されなかった未反応のアンモニアは、排気ガスと共に排気ガス浄化装置101の外部に排出される。 Then, ammonia excess supplied unreacted not consumed in the reduction reaction of NOx is discharged to the outside of the exhaust gas purification apparatus 101 together with the exhaust gases.

よって、DPF14を通過した排気ガスは、PMを除去され、NOxと未反応の残留アンモニア及びN を含んだ状態で、排気ガス浄化装置101より排気管6に排出される。 Thus, the exhaust gas passing through the DPF14 is removed PM, in the state of containing the residual ammonia and N 2 of the NOx and unreacted is discharged into the exhaust pipe 6 from the exhaust gas purification apparatus 101. 排出された排気ガスは、排気管6の途中に設けられた酸化触媒層20を通過した後、消音器7を経由して図示しない車両の外部に排出される。 The discharged exhaust gases, after passing through the oxidation catalyst layer 20 provided on the exhaust pipe 6, and is discharged to the outside of the vehicle (not shown) via the muffler 7. そして、排気ガス中に残留するアンモニアは、酸化触媒層20を通過することによって酸化分解されるため、有害なアンモニアが外部に排出されることがない。 Then, ammonia remaining in the exhaust gas, because it is oxidized and decomposed by passing through the oxidation catalyst layer 20, it is not possible harmful ammonia is discharged to the outside.

また、触媒は所定の温度以上で触媒活性を有する特性を有している。 Further, the catalyst has a characteristic having a catalytic activity higher than a predetermined temperature. このため、DCU30は、排気温度センサ52から送られる温度がSCR触媒15の活性化する所定の温度以上となる場合に噴射バルブ18を開弁し、また、所定の温度より低い場合に噴射バルブ18を閉弁し、NOxの還元の実施・不実施を制御する。 Therefore, DCU 30 is injected when the temperature sent from the exhaust gas temperature sensor 52 opens the injection valve 18 when a predetermined temperature or more to activate the SCR catalyst 15, also lower than the predetermined temperature the valve 18 It closed, and controls the implementation and non-implementation of the reduction of NOx.
さらに、DCU30は、第一のNOxセンサ51から送られるNOx濃度の値に基づき、噴射バルブ18の開度を調節して尿素水の噴射量を設定する。 Furthermore, DCU 30 on the basis of the value of the NOx concentration transmitted from the first NOx sensor 51, by adjusting the opening degree of the injection valve 18 to set the injection amount of urea water. また、DCU30は、第二のNOxセンサ53から送られるNOx濃度の値、すなわち、SCR触媒15及び酸化触媒層20を通過後の排気ガスのNOxの濃度の値に基づき、噴射バルブ18の開度のさらなる調節を行って尿素水の噴射量を設定する。 Moreover, DCU 30, the value of the NOx concentration transmitted from the second NOx sensor 53, i.e., based on the value of the concentration of NOx in the exhaust gas after passing the SCR catalyst 15 and the oxidation catalyst layer 20, the opening degree of the injection valve 18 to set the injection amount of urea water performed further adjustment of. 例えば、第二のNOxセンサ53から送られるNOxの濃度の値が所定の値を超える場合、DCU30は、噴射バルブ18をさらに開放して尿素水の噴射量を増大する。 For example, if the value of the concentration of NOx to be sent from the second NOx sensor 53 exceeds a predetermined value, DCU 30 further opened to increase the injection amount of urea water injection valve 18. このように、DCU30によって、SCR触媒15への尿素水の供給量、すなわちアンモニアの供給量が調整され、排気ガス浄化装置101のNOxの浄化能力が制御される。 Thus, the DCU 30, the supply amount of the urea water to the SCR catalyst 15, that is, adjusted supplied amount of ammonia, the purification ability of NOx of the exhaust gas purifying device 101 is controlled.

また、図1を参照すると、エンジン本体1に隣接して配置される排気ガス浄化装置101には、ターボチャージャ8、すなわち、エンジン本体1から排出された直後の温度低下の少ない排気ガスが流入する。 Referring also to FIG. 1, the exhaust gas purification device 101 is disposed adjacent to the engine body 1, the turbocharger 8, ie, less exhaust gas temperature reduction immediately after being discharged from the engine body 1 flows . また、エンジン本体1に隣接して配置される排気ガス浄化装置101には、稼動中にエンジン本体1の発生する熱が、排気ガス浄化装置101の筐体11(図2参照)の外側に付与され、付与された熱は、筐体11を伝導して筐体11の内部に伝達する。 The grant, to the exhaust gas purification device 101 is disposed adjacent to the engine body 1, the heat generated by the engine body 1 to running is outside of the housing 11 of the exhaust gas purification apparatus 101 (see FIG. 2) are, granted thermally communicates the housing 11 and conducted to the inside of the housing 11.
図2を参照すると、筐体11の内部の酸化触媒層12、親水層13及びSCR触媒15を担持したDPF14は、上述の温度低下の少ない排気ガスの熱や付与された熱によって加熱されるため、温度が上昇しやすくなる。 Referring to FIG. 2, the interior of the oxidation catalyst layer 12 of the housing 11, DPF 14 carrying a hydrophilic layer 13 and the SCR catalyst 15, because it is heated by heat or impart thermal less exhaust gas temperature decrease described above , the temperature is likely to rise. これにより、排気ガス浄化装置101では、エンジン本体1のコールドスタート時において、酸化触媒層12の酸化触媒、親水層13の加水分解触媒及びSCR触媒15の温度の上昇速度が向上しており、各触媒が活性化に至る時間が短縮されている。 Thus, the exhaust gas purification apparatus 101, at the time of cold start of the engine body 1, the oxidation catalyst of the oxidation catalyst layer 12, has improved the rate of temperature rise of the hydrolysis catalyst and the SCR catalyst 15 of the hydrophilic layer 13, the time the catalyst reaches the activation is shortened. すなわち、排気ガス浄化装置101は、NOxの浄化能力が向上している。 That is, the exhaust gas purification apparatus 101, NOx purification ability is improved.

このように、この発明に係る排気ガス浄化装置101は、排気ガスが流通する経路の途中に設けられた酸化触媒層12と、少なくとも酸化触媒層12の下流側の端面12bに設けられ、親水作用及び加水分解触媒作用のうちの少なくとも一つの作用を有する親水層13と、親水層13よりも下流に設けられたSCR触媒15と、親水層13に尿素水を供給するための噴射バルブ18とを備える。 Thus, the exhaust gas purification apparatus 101 according to the present invention, an oxidation catalyst layer 12 provided in the middle of the path of the exhaust gas flows, provided on the downstream side of the end surface 12b of at least the oxidation catalyst layer 12, hydrophilic action and a hydrophilic layer 13 having at least one action of the hydrolytic catalytic, the SCR catalyst 15 provided downstream of the hydrophilic layer 13, and the injection valve 18 for supplying urea water to the hydrophilic layer 13 provided.

これによって、親水層13に供給された尿素水は、その親水作用によって親水層13に拡散して吸着され、さらに、排気ガスに含まれるNOからNO への酸化反応熱及び排気ガスにより付加される熱といった酸化触媒層12に含まれる熱を利用することができる。 Thereby, the urea water supplied to the hydrophilic layer 13, the by hydrophilic action adsorbed diffuses into the hydrophilic layer 13, further, is added by the oxidation reaction heat and the exhaust gas to NO 2 from the NO contained in the exhaust gas heat can be utilized contained in the heat such oxidation catalyst layer 12 that. このため、尿素水は、高い効率で加水分解されて、親水層13全体にわたり均一に分散した状態でアンモニアを生成する。 Therefore, the urea water is hydrolyzed with high efficiency, to produce ammonia in a state uniformly dispersed throughout the hydrophilic layer 13. よって、尿素水からアンモニアへの加水分解の効率が向上し、生成したアンモニアのSCR触媒15での反応性が向上する。 Therefore, to improve the efficiency of hydrolysis of urea water to ammonia, reactivity in the SCR catalyst 15 of the generated ammonia is improved. また、親水層13に供給された尿素水は、酸化触媒層12に含まれる熱と、親水層13の加水分解触媒作用とにより加水分解反応が促進されるため、加水分解の効率が向上する。 Further, the urea water supplied to the hydrophilic layer 13, and the heat contained in the oxidation catalyst layer 12, since the hydrolysis reaction is accelerated by the hydrolysis catalytic action of the hydrophilic layer 13, thereby improving the efficiency of hydrolysis. 従って、排気ガス浄化装置101は、親水層13の親水作用及び加水分解触媒作用のいずれによっても、NOxに対する尿素水による浄化効率が向上しているため、NOxの浄化性能を向上させることができる。 Thus, the exhaust gas purification apparatus 101, by any hydrophilic action and hydrolysis catalytic action of the hydrophilic layer 13 also, because of the improved purification efficiency by the urea water against NOx, it is possible to improve the purification performance of NOx.
また、親水層13を設けることによって尿素水の加水分解の効率が向上しているため、親水層13とSCR触媒15との間の距離を短くすることができ、排気ガス浄化装置101の小型化を図ることが可能になる。 Moreover, because of the improved efficiency of hydrolysis of urea water by providing a hydrophilic layer 13, it is possible to shorten the distance between the hydrophilic layer 13 and the SCR catalyst 15, size reduction of an exhaust gas purification apparatus 101 it is possible to achieve.

また、噴射バルブ18が、親水層13の下流側から尿素水を供給することによって、酸化触媒層12に尿素水が供給されず、また、尿素水が加水分解されて生成したアンモニアが酸化触媒層12を通過することがない。 Further, the injection valve 18, by supplying the urea water from the downstream side of the hydrophilic layer 13, urea water is not supplied to the oxidation catalyst layer 12, also ammonia oxidation catalyst layer urea water generated hydrolyzed It is not able to pass through the 12. このため、アンモニアが酸化触媒層12の酸化触媒によりNOxに酸化されることを防止することができる。 Therefore, it is possible to prevent the ammonia is oxidized to NOx by the oxidation catalyst of the oxidation catalyst layer 12.
SCR触媒15がDPF14に担持されることにより、SCR触媒15とDPF14とが一体化され、排気ガスの浄化に使用される装置全体の小型化を図ることができる。 By SCR catalyst 15 is carried on the DPF 14, and SCR catalyst 15 and DPF 14 are integrated, it is possible to reduce the overall size of the apparatus used in the purification of the exhaust gas.
さらに、酸化触媒層12と、親水層13と、DPF14と一体化されたSCR触媒15と、噴射バルブ18とが1つの筐体11内に収められているため、装置全体の小型化を図ることができる。 Furthermore, an oxidation catalyst layer 12, hydrophilic layer 13, and the SCR catalyst 15 integrated with DPF 14, since the injection valve 18 is contained within a single housing 11, to reduce the overall size of the apparatus can.

また、排気ガス浄化装置101がエンジンアセンブリ10に取り付けられることにより、排気ガス浄化装置101には、エンジンアセンブリ10から排出された温度低下の少ない高温の排気ガスが供給される。 The exhaust gas purification apparatus 101 by being mounted to the engine assembly 10, the exhaust gas purifying apparatus 101, exhaust gas of high temperature low temperature drop discharged from the engine assembly 10 is supplied. さらに、稼動中にエンジン本体1の発生する熱が、排気ガス浄化装置101の筐体11内に付与される。 Furthermore, the heat generated by the engine body 1 during operation is applied to the housing 11 of the exhaust gas purification apparatus 101. よって、コールドスタート時においても、親水層13を尿素水の加水分解可能な温度、及びSCR触媒15をその活性化する温度にまで上昇させる時間を短縮することができるため、NOxの浄化能力を向上させることが可能になる。 Therefore, even during a cold start, it is possible to shorten the time to raise to the hydrophilic layer 13 of the urea water hydrolysable temperature, and the SCR catalyst 15 to a temperature that its activation, enhance the NOx purification ability it is possible to.

実施の形態2. The second embodiment.
この発明の実施の形態2に係る排気ガス浄化装置102は、実施の形態1における排気ガス浄化装置101のSCR触媒15が担持されたDPF14を変更したものである。 Exhaust gas purification apparatus 102 according to the second embodiment of the present invention is a modification of the DPF14 the SCR catalyst 15 of the exhaust gas purification apparatus 101 according to the first embodiment is supported.
なお、以下の実施の形態において、前出した図における参照符号と同一の符号は、同一また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。 In the following embodiments, reference numbers and same reference numerals in advancing the figure is identical or similar components, and a detailed description thereof will be omitted.

図3を参照すると、排気ガス浄化装置102の筐体11の内部には、上流側から下流側に向かって、下流側に親水層13が形成された酸化触媒層12、SCR触媒が担持されたSCR触媒層25及びDPF24が順次設けられている。 Referring to Figure 3, inside the casing 11 of the exhaust gas purification apparatus 102, from the upstream side to the downstream side, the downstream side oxidation catalyst hydrophilic layer 13 is formed on the layer 12, SCR catalyst is supported SCR catalyst layer 25 and DPF24 is sequentially provided. そして、酸化触媒層12及びSCR触媒層25は空間16を介して間隔をあけて配置され、SCR触媒層25及びDPF24は隣接して配置されている。 The oxidation catalyst layer 12 and the SCR catalyst layer 25 are spaced through the space 16, the SCR catalyst layer 25 and DPF24 are arranged adjacent. さらに、SCR触媒層25の上流側の端面25aにはミキサ17が設けられている。 Further, the mixer 17 is provided on the end face 25a of the upstream side of the SCR catalyst layer 25.
よって、排気ガス浄化装置102の筐体11に導入された排気ガスは、酸化触媒層12及び親水層13を通過後、ミキサ17を通過し、さらに、SCR触媒層25において内部に含まれるNOxがN に還元された後、DPF24において内部に含まれるPMが捕集されて、排気ガス浄化装置102の外部に排出される。 Thus, the exhaust gas introduced into the casing 11 of the exhaust gas purification apparatus 102, after passing through the oxidation catalyst layer 12 and the hydrophilic layer 13, passes through the mixer 17, further, the NOx contained within the SCR catalyst layer 25 after being reduced to N 2, PM contained within the DPF24 is collected, it is discharged to the outside of the exhaust gas purification apparatus 102.
また、この発明の実施の形態2に係る排気ガス浄化装置102のその他の構成及び動作は、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。 Further, since other configurations and operations of the exhaust gas purification apparatus 102 according to the second embodiment of the present invention is the same as in the first embodiment, the description thereof is omitted.

このように、実施の形態2における排気ガス浄化装置102によれば、上記実施の形態1の排気ガス浄化装置101と同様な効果が得られる。 Thus, according to the exhaust gas purification apparatus 102 according to the second embodiment, the same effects as the exhaust gas purification device 101 of the first embodiment can be obtained.
また、排気ガス浄化装置102では、捕集されたPMの蓄積を防ぐためにDPF24においてPMを燃焼する際、その燃焼熱によるSCR触媒層25のSCR触媒への影響が、実施の形態1の排気ガス浄化装置101と比較して低減されている。 Also, in the exhaust gas purifying apparatus 102, when the combustion of PM in DPF24 to prevent accumulation of the collected PM, due to the combustion heat influence on the SCR catalyst of the SCR catalyst layer 25, exhaust gas of the first embodiment It is reduced as compared to the purification apparatus 101. よって、排気ガス浄化装置102では、PMの燃焼熱によるSCR触媒層25の触媒機能の低下を低減し、耐久性を向上させることができる。 Thus, the exhaust gas purifying apparatus 102, to reduce the lowering of the catalytic function of the SCR catalyst layer 25 due to combustion heat of PM, it is possible to improve the durability.

また、実施の形態1及び2において、排気ガス浄化装置101及び102は、ターボチャージャ8を備えるエンジンアセンブリ10に設けられていたが、これに限定されるものではない。 Further, in the first and second embodiments, the exhaust gas purification apparatus 101 and 102 have been provided in the engine assembly 10 having the turbocharger 8, but is not limited thereto. ターボチャージャ8を備えないエンジンアセンブリ10では、排気マニフォールド5の出口5aに排気ガス浄化装置101及び102を直接接続するようにしてもよい。 In the engine assembly 10 does not include a turbocharger 8, may be connected to an exhaust gas purification apparatus 101 and 102 to the outlet 5a of exhaust manifold 5 directly. また、排気ガス浄化装置101及び102は、エンジンアセンブリ10から離れた位置に設けられてもよい。 The exhaust gas purification apparatus 101 and 102 may be provided in a position away from the engine assembly 10.
また、実施の形態2において、排気ガス浄化装置102は、筐体11の内部に、酸化触媒層12、SCR触媒層25、DPF24及び噴射バルブ18を一体に含んでいたが、これに限定されるものではない。 In the second embodiment, the exhaust gas purifying apparatus 102 includes, in the casing 11, an oxidation catalyst layer 12, SCR catalyst layer 25, DPF 24 and the injection valve 18 is contained together, are limited to not. 例えば、DPF24のみを別個に配置するようにしてもよい。 For example, it may be separately disposed only DPF 24.

また、実施の形態1及び2において、排気ガス浄化装置101及び102と酸化触媒層20とを別個に配置していたが、これに限定されるものではない。 Further, in the first and second embodiments, the exhaust gas purification apparatus 101 and 102 and the oxidation catalyst layer 20 was located separately, but is not limited thereto. 酸化触媒層20は、排気ガス浄化装置101及び102の筐体11の内部におけるDPF14及び24の下流側に配置してもよい。 The oxidation catalyst layer 20 may be disposed on the downstream side of the DPF14 and 24 inside the casing 11 of the exhaust gas purification apparatus 101 and 102.
また、実施の形態1及び2の排気ガス浄化装置101及び102において、噴射バルブ18は、酸化触媒層12の下流側から親水層13に尿素水を供給していたが、これに限定されるものではなく、酸化触媒層12の上流側に尿素水を供給してもよい。 Further, in the exhaust gas purification apparatus 101 and 102 of the first and second embodiments, the injection valve 18, as had been supplying urea water to the hydrophilic layer 13 from the downstream side of the oxidation catalyst layer 12, which is limited to rather, it may be supplied to the urea water to the upstream side of the oxidation catalyst layer 12. これにより、供給された尿素水が、酸化触媒層12を通過する間にも加水分解されるようになるため、尿素水の加水分解の効率を向上させることができる。 Thus, the supplied urea water, to become to be hydrolyzed even while passing through the oxidation catalyst layer 12, it is possible to improve the efficiency of hydrolysis of urea water. さらに、尿素水が酸化触媒層12を通過する際に分散されるため、尿素水はさらに均一に分散して親水層13に吸着され、尿素水から分解生成されるアンモニアも、均一に分散した状態でSCR触媒に供給されることが可能になる。 State Furthermore, since the urea water is dispersed as it passes through the oxidation catalyst layer 12, Nyososui is more uniformly dispersed adsorbed in the hydrophilic layer 13, ammonia decomposition products from urea water is also uniformly dispersed in it is possible to be supplied to the SCR catalyst. これにより、SCR触媒におけるアンモニアによるNOxの還元反応の効率が向上する。 This improves the efficiency of the reduction reaction of NOx with ammonia in the SCR catalyst.

また、実施の形態1及び2において、酸化触媒層12の下流側の端面12bの一部に親水層13が担持されていたが、酸化触媒層12の全体に親水層13を担持してもよい。 Further, in the first and second embodiments, the hydrophilic layer 13 has been carried to a part of the downstream end surface 12b of the oxidation catalyst layer 12 may carry a hydrophilic layer 13 on the entire of the oxidation catalyst layer 12 .
また、実施の形態1及び2において、尿素水分解促進部として加水分解触媒作用及び親水作用を有する親水層13を用いていたが、これに限定されるものではない。 Further, in the first and second embodiments, it has used hydrophilic layer 13 having a hydrolysis catalyst activity and the hydrophilic acts as a urea water decomposition accelerator unit, but is not limited thereto. 尿素水分解促進部として、親水作用のみを有する材料からなる親水層と加水分解触媒からなる加水分解触媒層との2つの層から形成されてもよい。 As the urea hydrolysis promoting portion may be formed from two layers of hydrolysis catalyst layer comprising a hydrophilic layer and a hydrolysis catalyst made of a material having only hydrophilic action. この場合、親水作用のみを有する材料からなる親水層が、下流側すなわちDPF14,24側に配置されることが好ましい。 In this case, the hydrophilic layer made of a material having only hydrophilic effect is preferably disposed on the downstream side, that DPF14,24 side.
さらに、尿素水分解促進部として、親水作用を有する材料からなる親水層のみから形成されてもよい。 Furthermore, the urea water decomposition accelerator portion may be formed only of hydrophilic layer made of a material having a hydrophilic action. これにより、尿素水は、親水層に拡散して吸着されて酸化触媒層12に含まれる熱を利用することができるため、高い効率で加水分解され、親水層全体にわたり均一に分散した状態でアンモニアを生成することができる。 Thus, aqueous urea, it is possible to utilize the heat contained diffuse to be adsorbed to the oxidation catalyst layer 12 to the hydrophilic layer, is hydrolyzed with a high efficiency, ammonia while uniformly dispersed throughout the hydrophilic layer it can be generated. また、尿素水分解促進部として、加水分解触媒作用を有する材料からなる加水分解触媒層のみから形成されてもよい。 Moreover, as the urea hydrolysis promoting portion may be formed only hydrolysis catalyst layer made of a material having a hydrolytic catalysis. これにより、尿素水は、酸化触媒層12に含まれる熱を利用し、加水分解触媒層の加水分解触媒作用を受けることによって、加水分解の効率を向上させることができる。 Thus, aqueous urea, utilizing the heat contained in the oxidation catalyst layer 12, by receiving hydrolysis catalyzed hydrolysis catalyst layer, it is possible to improve the efficiency of hydrolysis.

また、実施の形態1及び2において、排気ガス浄化装置101及び102の筐体11は円筒状の形状を有していたが、これに限定されるものではない。 Further, in the first and second embodiments, the housing 11 of the exhaust gas purification apparatus 101 and 102 had a cylindrical shape, but is not limited thereto. 筐体11は、四角柱等の多角柱状の形状、または、球状若しくは楕円体状の形状であってもよい。 Housing 11, polygonal shape such as a quadrangular prism, or may be a spherical or ellipsoidal shape.
また、実施の形態1及び2において、排気ガス浄化装置101及び102は、ミキサ17を有していたが、省略してもよい。 Further, in the first and second embodiments, the exhaust gas purification apparatus 101 and 102, had a mixer 17, may be omitted.

10 エンジンアセンブリ、11 筐体、12 酸化触媒層(酸化触媒)、12b 端面(酸化触媒の下流側の端部)、13 親水層(尿素水分解促進部)、14,24 DPF(粒子状物質捕集手段)、15 SCR触媒、18 噴射バルブ(尿素水供給手段)、25 SCR触媒層(SCR触媒)、101,102 排気ガス浄化装置。 10 engine assembly, 11 housing, 12 an oxidation catalyst layer (oxidation catalyst), 12b end surface (an end portion on the downstream side of the oxidation catalyst), 13 hydrophilic layer (urea hydrolysis promoting portion), capturing 14, 24 DPF (particulate matter collecting means), 15 SCR catalyst, 18 the injection valve (urea water supply means), 25 SCR catalyst layer (SCR catalyst), 101 and 102 exhaust gas purification device.

Claims (6)

  1. 排気ガスが流通する経路の途中に設けられた酸化触媒と、 An oxidation catalyst provided in the middle of the path through which exhaust gas flows,
    少なくとも前記酸化触媒の下流側の端部に設けられ、親水作用及び加水分解触媒作用のうちの少なくとも一つの作用を有する尿素水分解促進部と、 At least the provided at an end portion on the downstream side of the oxidation catalyst, a urea hydrolysis promoting portion having at least one action of the hydrophilic action and hydrolysis catalysis,
    前記尿素水分解促進部よりも下流に設けられたSCR触媒と、 And the SCR catalyst provided downstream from the urea water decomposition accelerator unit,
    前記尿素水分解促進部に尿素水を供給するための尿素水供給手段とを備える排気ガス浄化装置。 Exhaust gas purification device and a urea water supply means for supplying urea water to the urea water decomposition accelerating section.
  2. 前記尿素水供給手段は、前記前記尿素水分解促進部の下流側から尿素水を供給する請求項1に記載の排気ガス浄化装置。 The urea water supply means, the exhaust gas purifying apparatus according to claim 1 for supplying urea water from the downstream side of the said aqueous urea decomposition accelerator unit.
  3. 粒子状物質捕集手段をさらに備え、 Further comprising a particulate matter collecting means,
    前記粒子状物質捕集手段は、前記SCR触媒と一体である請求項1または2に記載の排気ガス浄化装置。 The particulate matter capturing means, the exhaust gas purifying apparatus according to claim 1 or 2 which is the SCR catalyst integrally.
  4. 前記粒子状物質捕集手段は、前記SCR触媒の下流に配置される請求項3に記載の排気ガス浄化装置。 The particulate matter capturing means, the exhaust gas purifying apparatus according to claim 3 which is located downstream of the SCR catalyst.
  5. 前記酸化触媒と、前記尿素水分解促進部と、前記SCR触媒と、前記尿素水供給手段とを含む筐体を有する請求項1〜4のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。 Wherein the oxidation catalyst, and the urea water decomposition accelerating portion, and the SCR catalyst, the exhaust gas purifying apparatus according to claim 1 having a housing containing said urea water supply means.
  6. エンジンアセンブリに取り付けられる請求項1〜5のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。 Exhaust gas purifying apparatus according to any one of claims 1 to 5 attached to the engine assembly.
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