JP2011122552A - Exhaust emission control system of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は内燃機関の排出ガス浄化装置に係り、特に、内燃機関の排出ガス中の亜酸化窒素を低減することができる内燃機関の排出ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine that can reduce nitrous oxide in the exhaust gas of the internal combustion engine.
内燃機関の排出ガス浄化装置には、ディーゼルエンジンの排出ガス浄化装置として選択性接触還元(SCR:Selective Catalystic Reduction)触媒を備えた尿素SCR触媒浄化装置、また、ガソリン、ディーゼルエンジンの排出ガス浄化装置としてNOx吸蔵触媒を備えたNOx吸蔵触媒浄化装置が知られている。
これら尿素SCR触媒浄化装置、NOx吸蔵触媒浄化装置などを備えた排出ガス浄化装置は、排出ガスに炭化水素(軽油)、尿素などの還元剤を添加することで、選択性接触還元触媒、NOx吸蔵触媒等の窒素酸化物還元装置を還元性雰囲気としてNOxを還元除去するものである。(特許文献1〜3)
An exhaust gas purification device for an internal combustion engine includes a urea SCR catalyst purification device equipped with a selective catalytic reduction (SCR) catalyst as an exhaust gas purification device for a diesel engine, and an exhaust gas purification device for gasoline and diesel engines. As an example, a NOx storage catalyst purification device including a NOx storage catalyst is known.
The exhaust gas purification device equipped with these urea SCR catalyst purification device, NOx occlusion catalyst purification device, etc., adds a reducing agent such as hydrocarbon (light oil), urea, etc. to the exhaust gas, thereby allowing selective catalytic reduction catalyst, NOx occlusion. NOx is reduced and removed using a nitrogen oxide reducing device such as a catalyst as a reducing atmosphere. (Patent Documents 1 to 3)
ところで、従来の内燃機関の排出ガス浄化装置は、NOxの浄化の過程においてアンモニア(以下、「NH3」と記す。)を発生させた場合、温室効果ガスである亜酸化窒素(以下、N2O)を多量に生成させる場合がある。N2Oは、CO2に比べて310倍の温室効果があるガスであり、N2Oの生成は地球温暖化を促進させる為、排出量の低減が必要である。
しかし、既存の技術では、N2O低減に対する方策が十分にとられていなかった。
By the way, a conventional exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine generates nitrous oxide (hereinafter referred to as N 2 ) which is a greenhouse gas when ammonia (hereinafter referred to as “NH 3 ”) is generated in the process of purifying NOx. O) may be produced in large quantities. N 2 O is a gas having a greenhouse effect that is 310 times that of CO 2 , and the generation of N 2 O promotes global warming, so that it is necessary to reduce emissions.
However, existing technologies have not taken sufficient measures to reduce N 2 O.
。
この発明は、内燃機関の排出ガス浄化装置においては、大気中に放出される亜酸化窒素の排出量を低減することを目的とする。
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An object of the present invention is to reduce the emission amount of nitrous oxide released into the atmosphere in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine.
この発明は、内燃機関の排気通路に、窒素酸化物還元装置を設け、前記窒素酸化物還元装置よりも下流側にアンモニアスリップ防止触媒を設けた内燃機関の排出ガス浄化装置において、前記窒素酸化物還元装置に添加物を供給する添加物供給装置を備え、前記窒素酸化物還元装置と前記アンモニアスリップ防止触媒との間にアンモニア濃度を検出するアンモニア検出手段を備え、前記アンモニアスリップ防止触媒の下流側には亜酸化窒素濃度を検出する亜酸化窒素検出手段を備え、前記亜酸化窒素検出手段により検出された亜酸化窒素濃度に応じて、前記窒素酸化物還元装置に添加物供給装置から供給される添加物の量を制御する添加物量制御手段を備えていることを特徴とする。 The present invention provides an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in which a nitrogen oxide reduction device is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, and an ammonia slip prevention catalyst is provided downstream of the nitrogen oxide reduction device. An additive supply device for supplying an additive to the reduction device, and an ammonia detection means for detecting an ammonia concentration between the nitrogen oxide reduction device and the ammonia slip prevention catalyst, the downstream side of the ammonia slip prevention catalyst Is provided with a nitrous oxide detecting means for detecting the nitrous oxide concentration, and is supplied from the additive supply device to the nitrogen oxide reducing device according to the nitrous oxide concentration detected by the nitrous oxide detecting means. An additive amount control means for controlling the amount of the additive is provided.
この発明の内燃機関の排出ガス浄化装置は、亜酸化窒素の濃度に応じて、窒素酸化物還元装置に供給する添加物の量を制御することができるので、大気中に放出される亜酸化窒素の排出量を低減することができる。 The exhaust gas purifying device for an internal combustion engine of the present invention can control the amount of additive supplied to the nitrogen oxide reducing device according to the concentration of nitrous oxide, so that nitrous oxide released into the atmosphere Can be reduced.
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1・図2は、この発明の実施例1を示すものである。図1において、1は内燃機関、2は燃焼室、3は吸気管、4は吸気マニホルド、5は吸気通路、6は排気マニホルド、7は排気管、8は排気通路である。内燃機関1は、燃焼室2に燃料を噴射供給する燃料供給装置9を備えている。燃料供給装置9は、燃焼室2に燃料を燃料噴射弁10により噴射する。内燃機関1は、吸気管3と吸気マニホルド4とから構成する吸気通路5を燃焼室2に連通し、吸気通路5により燃焼室2に供給した空気に燃料噴射弁10により燃焼室2に噴射した燃料を混合させて燃焼させ、燃焼後の排出ガスを排気マニホルド6と排気管7とから構成する排気通路8により大気に排出する。
この内燃機関1の排出ガスを浄化する排出ガス浄化装置11は、排気通路8に窒素酸化物還元装置として選択性接触還元(SCR)触媒を備えた尿素SCR浄化装置12を設け、前記尿素SCR触媒浄化装置12よりも下流側の排気通路8にアンモニアスリップ防止触媒13を設けている。尿素SCR浄化装置12は、選択性接触還元触媒に流入する排出ガスの温度を検出する排出ガス温度センサ14を設け、選択性接触還元触媒の温度を検出する選択性接触還元触媒温度センサ15を設けている。アンモニアスリップ防止触媒13は、アンモニアスリップ防止触媒温度センサ16を設けている。
なお、この排出ガス浄化装置11は、前記尿素SCR触媒浄化装置12よりも上流側の排気通路8に酸化触媒を備えたパティキュレートフィルタ17を備えている。パティキュレートフィルタ17は、排出ガス中の粒子状物質を捕集するとともに、捕集した粒子状物質を酸化触媒により酸化分解して捕集機能を再生する。
前記排出ガス浄化装置11は、尿素SCR触媒浄化装置12に添加物を供給する添加物供給装置として尿素供給装置18を備えている。尿素供給装置18は、尿素SCR触媒浄化装置12よりも上流側の排気通路8に還元剤の尿素を尿素噴射弁19により供給する。また、排出ガス浄化装置11は、添加物供給装置として軽油供給装置20を備えている。軽油供給装置20は、尿素SCR触媒浄化装置12よりも上流側の排気通路8に還元剤の軽油を軽油噴射弁21により供給する。
排出ガス浄化装置11は、尿素SCR触媒浄化装置12とアンモニアスリップ防止触媒13との間の排気通路8にアンモニア(NH3)濃度を検出するアンモニア検出手段22を備え、アンモニアスリップ防止触媒13の下流側の排気通路8には亜酸化窒素(N2O)濃度を検出する亜酸化窒素検出手段23を備えている。亜酸化窒素検出手段23は、例えば、IR(赤外線吸収検出)方式とし、N2Oに特有の赤外吸収波長の吸光度を測定することにより排出ガス中の亜酸化窒濃度を検出する。
1 and 2 show Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, 1 is an internal combustion engine, 2 is a combustion chamber, 3 is an intake pipe, 4 is an intake manifold, 5 is an intake passage, 6 is an exhaust manifold, 7 is an exhaust pipe, and 8 is an exhaust passage. The internal combustion engine 1 includes a fuel supply device 9 that injects and supplies fuel to the
The exhaust gas purifying
The exhaust
The exhaust
The exhaust
前記燃料供給装置9と、排出ガス温度センサ14と、選択性接触還元触媒温度センサ15と、アンモニアスリップ防止触媒温度センサ16と、尿素供給装置18と、軽油供給装置20と、アンモニア検出手段22と、亜酸化窒素検出手段23とは、制御手段24に接続している。制御手段24には、内燃機関1の運転状況(エンジン回転速度・エンジン負荷等)を検出する運転状況検出手段25を接続している。
制御手段24は、燃焼室2に燃料供給装置9の燃料噴射弁10から供給される燃料の噴射量を制御する噴射量制御手段26と、尿素SCR触媒浄化装置12に尿素供給装置18の尿素噴射弁19から供給される添加物の尿素量を制御する添加物量制御手段である尿素量制御手段27と、尿素SCR浄化装置12に軽油供給装置20の軽油噴射弁21から供給される添加物の軽油量を制御する添加物量制御手段である軽油量制御手段28とを備えている。
前記内燃機関1は、噴射量制御手段26によって、運転状況検出手段25が検出する運転状況に応じて、燃焼室2に燃料供給装置9から供給される燃料噴射量を制御する。
この内燃機関1の排出ガス浄化装置11は、尿素量制御手段27によって、亜酸化窒素検出手段23により検出された亜酸化窒素濃度に応じて、尿素SCR触媒浄化装置12に尿素供給装置18から供給される尿素量を制御する。また、排出ガス浄化装置11は、アンモニア検出手段22により検出されたアンモニア濃度と、亜酸化窒素検出手段23により検出された亜酸化窒素濃度との両方の濃度が設定値以上であった場合には、尿素量制御手段27により尿素供給装置18による尿素の供給を停止するように制御する。さらに、排出ガス浄化装置11は、アンモニアスリップ防止触媒13の温度が設定温度以下である場合には、亜酸化窒素濃度に応じた尿素量制御手段27による尿素量制御を行わない。
The fuel supply device 9, the exhaust
The
In the internal combustion engine 1, the fuel injection amount supplied from the fuel supply device 9 to the
The exhaust
次に作用を説明する。
内燃機関1の排出ガス浄化装置11は、内燃機関1の運転時に燃料供給装置9から燃焼室2に燃料を供給し、尿素供給装置18から還元剤としての尿素を尿素SCR触媒浄化装置12の上流側の排気通路8に供給し、また、軽油供給装置19から還元剤としての軽油を供給する。排気通路8に供給された尿素は、加水分解してアンモニアが生成される。生成されたアンモニアと排出ガスとは、尿素SCR触媒浄化装置12に導入され、選択性接触還元触媒にてアンモニアと排出ガスに含まれるNOxとが反応し、N2に還元される。選択性接触還元触媒にて反応に使われなかった余剰のアンモニアは、アンモニアスリップ防止触媒13にて酸化され、N2と水が生成され、排出(アンモニアスリップ)を防止される。
尿素供給装置18から供給される尿素量は、図2に示すように、亜酸化窒素N2O濃度に応じて制御される。排出ガス浄化装置11は、プログラムがスタートすると(A01)、排出ガス温度センサ14の検出信号などの各種信号を取り込み(A02)、亜酸化窒素N2O濃度が設定値K1(例えば、10ppm)未満(N2O<K1)であるかを判断する(A03)。
この判断(A03)がNO(亜酸化窒素発生量が多い)の場合は、尿素の噴射を停止して軽油の噴射量を制御する(A04)。その後、軽油を供給している状態において各種信号を取り込み(A05)、亜酸化窒素N2O濃度が設定値K1未満(N2O<K1)であるかを判断する(A06)。この判断(A06)がNO(亜酸化窒素発生量が多い)の場合は、軽油の噴射を停止し(A07)、プログラムをエンドにする(A09)。
一方、前記判断(A03)がYES(亜酸化窒素発生量が少ない)の場合、また、前記判断(A06)がYES(亜酸化窒素発生量が少ない)の場合は、亜酸化窒素濃度に応じて尿素の噴射量を制御し(A08)、プログラムをエンドにする(A09)。
このように、内燃機関1の排出ガス浄化装置11は、亜酸化窒素検出手段23により検出された亜酸化窒素濃度に応じて、添加物の尿素の供給を停止し、あるいは制御することにより、尿素SCR触媒触媒浄化装置12に尿素供給装置18から供給される尿素量を適切に制御することができるので、大気中に放出される亜酸化窒素の排出量を低減することができる。
Next, the operation will be described.
The exhaust
The urea amount supplied from the
When this determination (A03) is NO (a large amount of nitrous oxide is generated), urea injection is stopped and the light oil injection amount is controlled (A04). Thereafter, various signals are captured in a state where light oil is supplied (A05), and it is determined whether the nitrous oxide N 2 O concentration is less than the set value K1 (N 2 O <K1) (A06). When this determination (A06) is NO (the amount of nitrous oxide generated is large), the injection of light oil is stopped (A07), and the program is ended (A09).
On the other hand, when the determination (A03) is YES (the amount of generated nitrous oxide is small), and when the determination (A06) is YES (the amount of generated nitrous oxide is small), it depends on the concentration of nitrous oxide. The urea injection amount is controlled (A08), and the program is ended (A09).
As described above, the exhaust
なお、この実施例1においては、亜酸化窒素濃度に応じて、尿素SCR触媒浄化装置12に供給される尿素量を制御したが、アンモニア濃度及び亜酸化窒素濃度に応じて、尿素SCR触媒浄化装置12に供給される尿素量を制御することもできる。図3は、実施例1の排出ガス浄化装置11の変形例1を示すものである。
図3において、排出ガス浄化装置11は、プログラムがスタートすると(B01)、排出ガス温度センサ14の検出信号などの各種信号を取り込み(B02)、アンモニアNH3濃度が設定値K2(例えば、10ppm)未満(NH3<K2)であるかを判断する(B03)。
この判断(B03)がNO(アンモニア発生量が多い)の場合は、亜酸化窒素N2O濃度が設定値K1(例えば、10ppm)未満(N2O<K1)であるかを判断する(B04)。この判断(B04)がNO(亜酸化窒素発生量が多い)の場合は、尿素の噴射を停止し(B05)、プログラムをエンドにする(B07)。なお、ステップ(B05)においては、尿素の噴射停止でなく、軽油の噴射量制御に切り換えてもよい。
一方、前記判断(B03)がYES(アンモニア発生量が少ない)の場合、また、前記判断(B04)がYES(亜酸化窒素発生量が少ない)の場合は、亜酸化窒素濃度に応じて尿素の噴射量を制御し(B06)、プログラムをエンドにする(B07)。
このように、内燃機関1の排出ガス浄化装置11は、アンモニア検出手段22により検出されたアンモニア濃度と、亜酸化窒素検出手段23により検出された亜酸化窒素濃度との両方の濃度が設定値以上であった場合には、尿素量制御手段27により尿素供給装置18による尿素の供給を停止することで、大気中に放出される亜酸化窒素の排出量を低減することができる。
In the first embodiment, the amount of urea supplied to the urea SCR
In FIG. 3, when the program starts (B01), the exhaust
When this determination (B03) is NO (a large amount of ammonia is generated), it is determined whether the nitrous oxide N 2 O concentration is less than a set value K1 (for example, 10 ppm) (N 2 O <K1) (B04). ). If this determination (B04) is NO (a large amount of nitrous oxide is generated), urea injection is stopped (B05), and the program is ended (B07). In step (B05), the injection may be switched to light oil injection amount control instead of urea injection stop.
On the other hand, when the determination (B03) is YES (a small amount of ammonia is generated), and when the determination (B04) is YES (a small amount of nitrous oxide is generated), the urea concentration depends on the nitrous oxide concentration. The injection amount is controlled (B06), and the program is ended (B07).
As described above, the exhaust
また、上述の変形例1においては、アンモニア濃度と亜酸化窒素濃度との両方が設定値以上であった場合に尿素の供給を停止したが、アンモニアスリップ防止触媒13の温度に基づいて、尿素SCR触媒浄化装置12に供給される尿素量を制御することもできる。図4は、実施例1の排出ガス浄化装置11の変形例2を示すものである。
図4において、排出ガス浄化装置11は、プログラムがスタートすると(C01)、排出ガス温度センサ14の検出信号などの各種信号を取り込み(C02)、アンモニアスリップ防止触媒13の温度TEMP1が設定温度T1(例えば、300℃)を越えて(TEMP1>T1)いるかを判断する(C03)。
この判断(C03)がNO(アンモニアスリップ防止触媒13の温度が低い)の場合は、アンモニアNH3濃度が設定値K2(例えば、10ppm)未満(NH3<K2)であるかを判断する(C04)。この判断(C04)がNO(アンモニア発生量が多い)の場合は、亜酸化窒素N2O濃度が設定値K1(例えば、10ppm)未満(N2O<K1)であるかを判断する(C05)。この判断(C05)がNO(亜酸化窒素発生量が多い)の場合は、尿素の噴射を停止し(C06)、プログラムをエンドにする(C08)。
一方、前記判断(C03)がYES(アンモニアスリップ防止触媒13の温度が高い)の場合、前記判断(C04)がYES(アンモニア発生量が少ない)の場合、また、前記判断(C05)がYES(亜酸化窒素発生量が少ない)の場合は、亜酸化窒素濃度に応じて尿素の噴射量を制御し(C07)、プログラムをエンドにする(C08)。
このように、内燃機関1の排出ガス浄化装置11は、アンモニアスリップ防止触媒13の温度が設定温度を越える場合は亜酸化窒素が発生しにくいため、尿素の供給を停止せずに尿素量制御を行い、アンモニアスリップ防止触媒13の温度が設定温度以下である場合には、尿素の供給を停止して亜酸化窒素濃度に応じた尿素量制御手段27による尿素量制御を行わないので、亜酸化窒素濃度に応じた専用の制御を行う必要がなく、適正な制御を行うことができる。
Moreover, in the above-described modified example 1, the supply of urea was stopped when both the ammonia concentration and the nitrous oxide concentration were equal to or higher than the set values. However, based on the temperature of the ammonia
In FIG. 4, when the program starts (C01), the exhaust
When this determination (C03) is NO (the temperature of the ammonia
On the other hand, when the determination (C03) is YES (the temperature of the ammonia
As described above, the exhaust
図5・図6は、この発明の実施例2を示すものである。図5において、101は内燃機関、102は燃焼室、103は吸気管、104は吸気マニホルド、105は吸気通路、106は排気マニホルド、107は排気管、108は排気通路である。内燃機関101は、燃焼室102に燃料を噴射供給する燃料供給装置109を備えている。燃料供給装置109は、燃焼室102に燃料を燃料噴射弁110により噴射する。内燃機関101は、吸気管103と吸気マニホルド104とから構成する吸気通路105を燃焼室102に連通し、吸気通路105により燃焼室102に供給した空気に燃料噴射弁110により燃焼室102に噴射した燃料を混合させて燃焼させ、燃焼後の排出ガスを排気マニホルド106と排気管107とから構成する排気通路108により大気に排出する。
この内燃機関101の排出ガスを浄化する排出ガス浄化装置111は、排気通路108に窒素酸化物還元装置としてNOx吸蔵触媒を備えたNOx吸蔵触媒浄化装置112を設け、前記NOx吸蔵触媒浄化装置112よりも下流側の排気通路108にアンモニアスリップ防止触媒113を設けている。NOx吸蔵触媒浄化装置112は、NOx吸蔵触媒に流入する排出ガスの温度を検出する排出ガス温度センサ114を設け、NOx吸蔵触媒の温度を検出するNOx吸蔵触媒温度センサ115を設けている。アンモニアスリップ防止触媒113は、アンモニアスリップ防止触媒温度センサ116を設けている。
なお、この排出ガス浄化装置111は、前記NOx吸蔵触媒浄化装置112よりも上流側の排気通路108に酸化触媒を備えたパティキュレートフィルタ117を備えている。パティキュレートフィルタ117は、排出ガス中の粒子状物質を捕集するとともに、捕集した粒子状物質を酸化触媒により酸化分解して捕集機能を再生する。
前記排出ガス浄化装置111は、NOx吸蔵触媒浄化装置112に添加物を供給する添加物供給装置として尿素供給装置118を備えている。尿素供給装置118は、NOx吸蔵触媒浄化装置112よりも上流側の排気通路108に還元剤の尿素を尿素噴射弁119により供給する。また、排出ガス浄化装置111は、添加物供給装置として軽油供給装置120を備えている。軽油供給装置120は、NOx吸蔵触媒浄化装置112よりも上流側の排気通路108に還元剤の軽油を軽油噴射弁121により供給する。
排出ガス浄化装置111は、NOx吸蔵触媒浄化装置112とアンモニアスリップ防止触媒113との間の排気通路108にアンモニア(NH3)濃度を検出するアンモニア検出手段122を備え、アンモニアスリップ防止触媒113の下流側の排気通路108には亜酸化窒素(N2O)濃度を検出する亜酸化窒素検出手段123を備えている。亜酸化窒素検出手段123は、例えば、IR(赤外線吸収検出)方式とし、N2Oに特有の赤外吸収波長の吸光度を測定することにより排出ガス中の亜酸化窒濃度を検出する。
5 and 6 show a second embodiment of the present invention. In FIG. 5, 101 is an internal combustion engine, 102 is a combustion chamber, 103 is an intake pipe, 104 is an intake manifold, 105 is an intake passage, 106 is an exhaust manifold, 107 is an exhaust pipe, and 108 is an exhaust passage. The
The exhaust
The exhaust
The exhaust
The exhaust
前記燃料供給装置109と、排出ガス温度センサ114と、NOx吸蔵触媒温度センサ115と、アンモニアスリップ防止触媒温度センサ116と、尿素供給装置118と、軽油供給装置120と、アンモニア検出手段122と、亜酸化窒素検出手段123とは、制御手段124に接続している。制御手段124には、内燃機関101の運転状況(エンジン回転速度・エンジン負荷等)を検出する運転状況検出手段125を接続している。
制御手段124は、燃焼室102に燃料供給装置109の燃料噴射弁110から供給される燃料の噴射量を制御する噴射量制御手段126と、NOx吸蔵触媒浄化装置112に尿素供給装置118の尿素噴射弁119から供給される添加物の尿素量を制御する添加物量制御手段である尿素量制御手段127と、NOx吸蔵触媒浄化装置112に軽油供給装置120の軽油噴射弁121から供給される添加物の軽油量を制御する添加物量制御手段である軽油量制御手段128とを備えている。
前記内燃機関101は、噴射量制御手段126によって、運転状況検出手段125が検出する運転状況に応じて、燃焼室102に燃料供給装置109から供給される燃料噴射量を制御する。
この内燃機関101の排出ガス浄化装置111は、噴射量制御手段126によって、亜酸化窒素検出手段123により検出された亜酸化窒素濃度に応じて、燃焼室102に燃料供給装置109から供給される燃料の噴射量を制御する。また、排出ガス浄化装置111は、アンモニア検出手段122により検出されたアンモニア濃度と、亜酸化窒素検出手段123により検出された亜酸化窒素濃度との両方の濃度が設定値以上であった場合には、噴射量制御手段126により燃料供給装置109による燃料噴射を停止する。さらに、排出ガス浄化装置111は、NOx吸蔵触媒浄化装置112のNOx吸蔵触媒の温度が設定温度以下である場合には、亜酸化窒素濃度に応じた燃料噴射制御手段126による燃料噴射量制御を行わない。
The
The control means 124 includes an injection amount control means 126 that controls the injection amount of fuel supplied from the fuel injection valve 110 of the
In the
The exhaust
次に作用を説明する。
内燃機関101の排出ガス浄化装置111は、内燃機関101の運転時に燃料供給装置109から燃焼室102に燃料を供給し、尿素供給装置118から還元剤としての尿素をNOx吸蔵触媒浄化装置112の上流側の排気通路108に供給し、また、軽油供給装置119から還元剤としての軽油を供給する。尿素から生成されたアンモニアと排出ガスとは、NOx吸蔵触媒浄化装置112に導入され、NOx吸蔵触媒にてアンモニアと排出ガスに含まれるNOxとが反応し、N2に還元される。反応に使われなかった余剰のアンモニアは、アンモニアスリップ防止触媒113にて酸化され、N2と水が生成され、排出(アンモニアスリップ)を防止される。
燃料供給装置109から供給される燃料噴射量は、図6に示すように、亜酸化窒素濃度に応じて制御される。排出ガス浄化装置111は、プログラムがスタートすると(D01)、排出ガス温度センサ114の検出信号などの各種信号を取り込み(D02)、亜酸化窒素N2O濃度が設定値K1(例えば、10ppm)未満(N2O<K1)であるかを判断する(D03)。
この判断(D03)がNO(亜酸化窒素発生量が多い)の場合は、燃料噴射を停止(リッチスパイク停止)し(D04)、プログラムをエンドにする(D06)。この判断(D03)がYES(亜酸化窒素発生量が少ない)の場合は、亜酸化窒素濃度に応じて燃料噴射量の制御(リッチスパイク制御)を行い(D05)、プログラムをエンドにする(D06)。
このように、内燃機関101の排出ガス浄化装置111は、亜酸化窒素検出手段123により検出された亜酸化窒素濃度に応じて、燃料噴射を停止し、あるいは制御することにより、燃焼室102に燃料供給装置109から供給される燃料噴射量を適切に制御することができるので、大気中に放出される亜酸化窒素の排出量を低減することができる。
Next, the operation will be described.
The exhaust
The fuel injection amount supplied from the
If this determination (D03) is NO (the amount of nitrous oxide generated is large), fuel injection is stopped (rich spike stop) (D04), and the program is ended (D06). If this determination (D03) is YES (the amount of nitrous oxide generated is small), the fuel injection amount is controlled (rich spike control) according to the nitrous oxide concentration (D05), and the program is ended (D06). ).
As described above, the exhaust
なお、この実施例2においては、亜酸化窒素濃度に応じて、燃焼室102に燃料供給装置109から供給される燃料噴射量を制御したが、アンモニア濃度及び亜酸化窒素濃度に応じて、燃焼室102に供給される燃料噴射量を制御することもできる。図7は、実施例2の排出ガス浄化装置111の変形例1を示すものである。
図7において、排出ガス浄化装置111は、プログラムがスタートすると(E01)、排出ガス温度センサ114の検出信号などの各種信号を取り込み(E02)、アンモニアNH3濃度が設定値K2(例えば、10ppm)未満(NH3<K2)であるかを判断する(E03)。
この判断(E03)がNO(アンモニア発生量が多い)の場合は、亜酸化窒素N2O濃度が設定値K1(例えば、10ppm)未満(N2O<K1)であるかを判断する(E04)。この判断(E04)がNO(亜酸化窒素発生量が多い)の場合は、燃料噴射を停止(リッチスパイク停止)し(E05)、プログラムをエンドにする(E07)。
一方、前記判断(E03)がYES(アンモニア発生量が少ない)の場合、また、前記判断(E04)がYES(亜酸化窒素発生量が少ない)の場合は、亜酸化窒素濃度に応じて燃料噴射量を制御(リッチスパイク制御)し(E06)、プログラムをエンドにする(E07)。
このように、内燃機関101の排出ガス浄化装置111は、アンモニア検出手段122により検出されたアンモニア濃度と、亜酸化窒素検出手段123により検出された亜酸化窒素濃度との両方の濃度が設定値以上であった場合には、噴射量制御手段126により、燃料供給装置109による燃料噴射を停止することで、大気中に放出される亜酸化窒素の排出量を低減することができる。
In the second embodiment, the fuel injection amount supplied from the
In FIG. 7, when the program starts (E01), the exhaust
When this determination (E03) is NO (a large amount of ammonia is generated), it is determined whether the nitrous oxide N 2 O concentration is less than a set value K1 (for example, 10 ppm) (N 2 O <K1) (E04). ). If this determination (E04) is NO (the amount of nitrous oxide generated is large), the fuel injection is stopped (rich spike stop) (E05), and the program is ended (E07).
On the other hand, when the determination (E03) is YES (the amount of generated ammonia is small) and when the determination (E04) is YES (the amount of generated nitrous oxide is small), fuel injection is performed according to the nitrous oxide concentration. The amount is controlled (rich spike control) (E06), and the program is ended (E07).
Thus, the exhaust
また、上述の変形例1においては、アンモニア濃度と亜酸化窒素濃度との両方が設定値以上であった場合に燃料噴射を停止したが、NOx吸蔵触媒浄化装置112の温度に基づいて、燃焼室102に供給される燃料噴射量を制御することもできる。図8は、実施例2の排出ガス浄化装置111の変形例2を示すものである。
図8において、排出ガス浄化装置111は、プログラムがスタートすると(F01)、排出ガス温度センサ114の検出信号などの各種信号を取り込み(F02)、NOx吸蔵触媒浄化装置112のNOx吸蔵触媒の温度TEMP2が設定温度T2(例えば、400℃)を越えて(TEMP2>T2)いるかを判断する(F03)。
この判断(F03)がNO(NOx吸蔵触媒浄化装置112の温度が低い)の場合は、アンモニアNH3濃度が設定値K2(例えば、10ppm)未満(NH3<K2)であるかを判断する(F04)。この判断(F04)がNO(アンモニア発生量が多い)の場合は、亜酸化窒素N2O濃度が設定値K1(例えば、10ppm)未満(N2O<K1)であるかを判断する(F05)。この判断(F05)がNO(亜酸化窒素発生量が多い)の場合は、燃料噴射を停止(リッチスパイク停止)し(F06)、プログラムをエンドにする(F08)。
一方、前記判断(F03)がYES(NOx吸蔵触媒浄化装置112の温度が高い)の場合、前記判断(F04)がYES(アンモニア発生量が少ない)の場合、また、前記判断(F05)がYES(亜酸化窒素発生量が少ない)の場合は、亜酸化窒素濃度に応じて燃料噴射量を制御(リッチスパイク制御)し(F07)、プログラムをエンドにする(F08)。
このように、内燃機関101の排出ガス浄化装置111は、NOx吸蔵触媒浄化装置112の温度が設定温度を越える場合は亜酸化窒素N2Oが発生しにくいため、燃料噴射を停止せずに燃料噴射量制御を行い、NOx吸蔵触媒浄化装置112の温度が設定温度以下である場合には、燃料噴射を停止して亜酸化窒素濃度に応じた噴射量制御手段126による燃料噴射量制御を行わないので、亜酸化窒素濃度に応じた専用の制御を行う必要がなく、適正な制御を行うことができる。
Further, in the above-described modified example 1, the fuel injection is stopped when both the ammonia concentration and the nitrous oxide concentration are equal to or higher than the set values, but based on the temperature of the NOx storage
In FIG. 8, when the program starts (F01), the exhaust
This determination (F03) is in the case of NO (low temperature of the NOx storage catalytic purification device 112), ammonia NH 3 concentration set value K2 (e.g., 10 ppm) to determine whether less than (NH 3 <K2) ( F04). When this determination (F04) is NO (a large amount of ammonia is generated), it is determined whether the nitrous oxide N 2 O concentration is less than a set value K1 (for example, 10 ppm) (N 2 O <K1) (F05). ). If this determination (F05) is NO (the amount of nitrous oxide generated is large), the fuel injection is stopped (rich spike stop) (F06), and the program is ended (F08).
On the other hand, when the determination (F03) is YES (the temperature of the NOx storage
As described above, the exhaust
なお、前述実施例2においては、NOx吸蔵触媒浄化装置112よりも下流側にアンモニアスリップ防止触媒113を設けたが、図9に示すように、アンモニアスリップ防止触媒を用いない排出ガス浄化装置とすることもできる。図9は、実施例2の排出ガス浄化装置の変形例3を示すものである。図9において、201は内燃機関、202は燃焼室、203は吸気管、204は吸気マニホルド、205は吸気通路、206は排気マニホルド、207は排気管、208は排気通路である。燃焼室202に燃料を噴射供給する燃料供給装置209を備え、燃焼室202に燃料を噴射する燃料噴射弁210を設けている。
この内燃機関201の排出ガス浄化装置211は、排気通路208に窒素酸化物還元装置としてNOx吸蔵触媒を備えたNOx吸蔵触媒浄化装置212を設けている。NOx吸蔵触媒浄化装置212は、NOx吸蔵触媒に流入する排出ガスの温度を検出する排出ガス温度センサ213を設け、NOx吸蔵触媒の温度を検出するNOx吸蔵触媒温度センサ214を設けている。
なお、この排出ガス浄化装置211は、前記NOx吸蔵触媒浄化装置212よりも上流側の排気通路208に酸化触媒を備えたパティキュレートフィルタ215を備えている。パティキュレートフィルタ215は、排出ガス中の粒子状物質を捕集するとともに、捕集した粒子状物質を酸化触媒により酸化分解して捕集機能を再生する。
前記排出ガス浄化装置211は、NOx吸蔵触媒浄化装置212に添加物を供給する添加物供給装置として軽油供給装置216を備えている。軽油供給装置216は、パティキュレートフィルタ215よりも上流側の排気通路208に還元剤の軽油を軽油噴射弁217により供給する。
排出ガス浄化装置211は、NOx吸蔵触媒浄化装置212の上流側の排気通路208にアンモニア(NH3)濃度を検出するアンモニア検出手段218を備え、NOx吸蔵触媒浄化装置212の下流側の排気通路208には亜酸化窒素(N2O)濃度を検出する亜酸化窒素検出手段219を備えている。亜酸化窒素検出手段219は、例えば、IR(赤外線吸収検出)方式とし、N2Oに特有の赤外吸収波長の吸光度を測定することにより排出ガス中の亜酸化窒素濃度を検出する。
In the second embodiment, the ammonia
The exhaust
The exhaust
The exhaust
The exhaust
前記燃料供給装置209と、排出ガス温度センサ213と、NOx吸蔵触媒温度センサ214と、軽油供給装置216と、アンモニア検出手段218と、亜酸化窒素検出手段219とは、制御手段220に接続している。制御手段220には、内燃機関201の運転状況検出手段221を接続している。制御手段220は、燃焼室202に燃料供給装置209の燃料噴射弁210から供給される燃料の噴射量を制御する噴射量制御手段222と、NOx吸蔵触媒浄化装置212に軽油供給装置216の軽油噴射弁217から供給される添加物の軽油量を制御する添加物量制御手段である軽油量制御手段223とを備えている。
前記内燃機関201は、噴射量制御手段222によって、運転状況検出手段221が検出する運転状況に応じて、燃焼室202に燃料供給装置209から供給される燃料噴射量を制御する。
この内燃機関201の排出ガス浄化装置211は、噴射量制御手段222によって、亜酸化窒素検出手段219により検出された亜酸化窒素濃度に応じて、燃焼室202に燃料供給装置209から供給される燃料の噴射量を制御する。また、排出ガス浄化装置211は、アンモニア検出手段218により検出されたアンモニア濃度と、亜酸化窒素検出手段219により検出された亜酸化窒素濃度との両方の濃度が設定値以上であった場合には、噴射量制御手段222により燃料噴射装置209による燃料噴射を停止する。さらに、排出ガス浄化装置211は、NOx吸蔵触媒浄化装置212のNOx吸蔵触媒の温度が設定温度以下である場合には、亜酸化窒素濃度に応じた燃料噴射制御手段222による燃料噴射量制御を行わない。
The
In the
The exhaust
図9に示す排出ガス浄化装置211は、NOx吸蔵触媒浄化装置212の下流側にアンモニアスリップ防止触媒を用いないシステムであり、NOx吸蔵触媒浄化装置212の上流側にアンモニア検出手段218、下流側に亜酸化窒素検出手段219を用いている。これにより、この排出ガス浄化装置211は、NOx吸蔵触媒媒浄化装置212だけの場合でも、アンモニア検出手段218及び亜酸化窒素検出手段219の両者を設けることで、より確実な濃度検出ができ、大気中に放出される亜酸化窒素の排出量を低減することができる。なお、アンモニア検出手段218及び亜酸化窒素検出手段219は、一方のみを使用することとしても良い。
The exhaust
この発明は、尿素SCR触媒浄化装置、NOx吸蔵触媒浄化装置を備えた排出ガス浄化装置であり、ディーゼルエンジンだげてなく、ガソリンエンジンのリーンバーンやストイキ燃焼での転用も可能である。また、この排出ガス浄化は、装置内燃機関以外の、ボイラー、焼却炉等での排出ガス処理などへの転用も可能である。 The present invention is an exhaust gas purification device provided with a urea SCR catalyst purification device and a NOx occlusion catalyst purification device, and is not limited to a diesel engine, and can be diverted for lean burn or stoichiometric combustion of a gasoline engine. In addition, this exhaust gas purification can be used for exhaust gas treatment in boilers, incinerators, etc. other than the internal combustion engine.
1 内燃機関
2 燃焼室
5 吸気通路
8 排気通路
9 燃料供給装置
10 燃料噴射弁
11 排出ガス浄化装置
12 尿素SCR浄化装置
13 アンモニアスリップ防止触媒
14 排出ガス温度センサ
15 アンモニアスリップ防止触媒温度センサ
18 尿素供給装置
19 尿素噴射弁
20 軽油供給装置
21 軽油噴射弁
22 アンモニア検出手段
23 亜酸化窒素検出手段
24 制御手段
25 運転状況検出手段
26 噴射量制御手段
27 尿素量制御手段
28 軽油量制御手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記窒素酸化物還元装置よりも下流側にアンモニアスリップ防止触媒を設けた内燃機関の排出ガス浄化装置において、
前記窒素酸化物還元装置に添加物を供給する添加物供給装置を備え、
前記窒素酸化物還元装置と前記アンモニアスリップ防止触媒との間にアンモニア濃度を検出するアンモニア検出手段を備え、
前記アンモニアスリップ防止触媒の下流側には亜酸化窒素濃度を検出する亜酸化窒素検出手段を備え、
前記亜酸化窒素検出手段により検出された亜酸化窒素濃度に応じて、前記窒素酸化物還元装置に添加物供給装置から供給される添加物の量を制御する添加物量制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の排出ガス浄化装置。 A nitrogen oxide reduction device is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine,
In the exhaust gas purifying device for an internal combustion engine provided with an ammonia slip prevention catalyst downstream of the nitrogen oxide reducing device,
An additive supply device for supplying an additive to the nitrogen oxide reduction device;
Ammonia detection means for detecting the ammonia concentration between the nitrogen oxide reduction device and the ammonia slip prevention catalyst,
Nitrous oxide detection means for detecting the nitrous oxide concentration downstream of the ammonia slip prevention catalyst,
In accordance with the nitrous oxide concentration detected by the nitrous oxide detection means, the nitrogen oxide reduction device is provided with additive amount control means for controlling the amount of additive supplied from the additive supply device. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine characterized by the above.
前記窒素酸化物還元装置よりも下流側にアンモニアスリップ防止触媒を設けた内燃機関の排出ガス浄化装置において、
前記内燃機関の燃焼室に燃料を噴射供給する燃料供給装置を備え、
前記窒素酸化物還元装置と前記アンモニアスリップ防止触媒との間にアンモニア濃度を検出するアンモニア検出手段を備え、
前記アンモニアスリップ防止触媒の下流側には亜酸化窒素濃度を検出する亜酸化窒素検出手段を備え、
前記亜酸化窒素検出手段により検出された亜酸化窒素濃度に応じて、前記燃焼室に燃料供給装置から供給される燃料の噴射量を制御する噴射量制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の排出ガス浄化装置。 A nitrogen oxide reduction device is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine,
In the exhaust gas purifying device for an internal combustion engine provided with an ammonia slip prevention catalyst downstream of the nitrogen oxide reducing device,
A fuel supply device for injecting and supplying fuel to the combustion chamber of the internal combustion engine;
Ammonia detection means for detecting the ammonia concentration between the nitrogen oxide reduction device and the ammonia slip prevention catalyst,
Nitrous oxide detection means for detecting the nitrous oxide concentration downstream of the ammonia slip prevention catalyst,
An internal combustion engine comprising: an injection amount control unit that controls an injection amount of fuel supplied from a fuel supply device to the combustion chamber according to a nitrous oxide concentration detected by the nitrous oxide detection unit. Engine exhaust gas purification device.
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