JP2012159053A - Exhaust gas purification apparatus - Google Patents
Exhaust gas purification apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012159053A JP2012159053A JP2011020491A JP2011020491A JP2012159053A JP 2012159053 A JP2012159053 A JP 2012159053A JP 2011020491 A JP2011020491 A JP 2011020491A JP 2011020491 A JP2011020491 A JP 2011020491A JP 2012159053 A JP2012159053 A JP 2012159053A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- urea
- particulate filter
- diesel particulate
- gas purification
- 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.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ディーゼル車等の内燃機関の排気ガス中の粒子状物質、窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素等の有害物質を浄化する排気ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device that purifies harmful substances such as particulate matter, nitrogen oxides, carbon monoxide, and hydrocarbons in exhaust gas of an internal combustion engine such as a diesel vehicle.
ディーゼルエンジン搭載車のエンジン(内燃機関)の排気ガス中の粒子状物質(PM)、窒素酸化物(NOx)、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)等の有害物質を浄化する目的で、エンジンのシリンダ内における燃焼状態の改良による有害物質の発生の低減と、エンジンの排気通路に設けられる酸化触媒装置(DOC)、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置(DPF)、尿素選択還元型触媒(尿素SCR触媒)装置等の複数の排気ガス浄化装置の搭載による有害物質の除去が進んでいる。 For the purpose of purifying harmful substances such as particulate matter (PM), nitrogen oxides (NOx), carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC) in the exhaust gas of engines (internal combustion engines) of diesel engine-equipped vehicles Reduction of the generation of harmful substances by improving the combustion state in the engine cylinder, oxidation catalyst device (DOC), diesel particulate filter device (DPF), urea selective reduction catalyst (urea SCR) provided in the exhaust passage of the engine Removal of harmful substances is progressing by mounting multiple exhaust gas purification devices such as (catalyst) devices.
その一つに、排気通路の上流側から順に、酸化触媒、尿素噴射装置、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置、選択還元型NOx触媒コンバータ、酸化触媒を配置すると共に、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置に酸化機能を有する触媒を担持させずに、尿素分解触媒を担持させた排気ガス浄化システムが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 For example, an oxidation catalyst, a urea injection device, a diesel particulate filter device, a selective reduction type NOx catalytic converter, and an oxidation catalyst are arranged in this order from the upstream side of the exhaust passage, and the diesel particulate filter device has an oxidation function. An exhaust gas purification system that supports a urea decomposition catalyst without supporting a catalyst has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、エンジンの燃焼状態の改良の結果、排気ガス温度が従来に比べて30℃〜50℃あるいはそれ以上に低下してきていることと、排気ガス浄化装置が複数化して大型になってきていることから、熱容量が増大して触媒の活性温度を確保することが困難となってきている。また、大型化することで、排気ガス浄化装置がエンジンの排気口より遠方に配置されるので、ますます触媒を活性温度に維持することが難しくなる傾向にある。そのため、各排気浄化装置における有害物質の低減効果が小さくなっているという問題がある。 However, as a result of improving the combustion state of the engine, the exhaust gas temperature has been reduced to 30 ° C. to 50 ° C. or higher than before, and the exhaust gas purification devices have become more and more large in size. Therefore, it has become difficult to ensure the activation temperature of the catalyst due to an increase in heat capacity. Moreover, since the exhaust gas purification device is disposed farther from the exhaust port of the engine due to the increase in size, it tends to be more difficult to maintain the catalyst at the activation temperature. Therefore, there is a problem that the effect of reducing harmful substances in each exhaust purification device is reduced.
加えて、尿素選択還元型触媒(尿素SCR)装置においては、尿素水を均一に拡散し、また、尿素がアンモニアに分解されるのを促進するために、尿素水噴射ノズル等の尿素供給装置から、尿素選択還元型触媒装置までの距離を短縮することが困難であり、このことも排気浄化装置が大型化する大きな要因となっている。 In addition, in the urea selective reduction type catalyst (urea SCR) device, in order to diffuse the urea water uniformly and to promote the decomposition of urea into ammonia, the urea supply device such as a urea water injection nozzle is used. In addition, it is difficult to shorten the distance to the urea selective reduction catalyst device, which is also a major factor in increasing the size of the exhaust purification device.
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、近距離で尿素供給装置からディーゼルパティキュレートフィルタ装置に尿素を噴射しても、尿素からアンモニアを高い変換率で生成できて、下流側の選択還元型触媒装置の浄化性能を向上でき、また、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置をアンモニア供給の緩衝材として使用できて、この排気ガス浄化装置を通過する排気ガスの温度が低い場合も選択還元型触媒装置の浄化率を向上できて、NOxを還元浄化でき、しかもコンパクト化できる排気ガス浄化装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described situation, and an object of the present invention is to generate ammonia from urea at a high conversion rate even when urea is injected from a urea supply device to a diesel particulate filter device at a short distance. Thus, the purification performance of the downstream selective reduction catalyst device can be improved, and the diesel particulate filter device can be used as a buffer material for supplying ammonia, and the temperature of the exhaust gas passing through the exhaust gas purification device is low. It is another object of the present invention to provide an exhaust gas purification device that can improve the purification rate of the selective catalytic reduction device, reduce and purify NOx, and can be made compact.
上記のような目的を達成するための本発明の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に配置され、上流側から順に、尿素供給装置、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置、選択還元型触媒装置を配置した排気ガス浄化装置において、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の排気ガス入口側のろ過壁表面に加水分解触媒層を設けると共に、排気ガス出口側のろ過壁表面にアンモニア吸着層を設けて構成される。 An exhaust emission control device of the present invention for achieving the above object is arranged in an exhaust passage of an internal combustion engine, and a urea supply device, a diesel particulate filter device, and a selective catalytic reduction device are arranged in this order from the upstream side. In the exhaust gas purifying apparatus, a hydrolysis catalyst layer is provided on the filtration wall surface on the exhaust gas inlet side of the diesel particulate filter device, and an ammonia adsorption layer is provided on the filtration wall surface on the exhaust gas outlet side.
この構成によれば、近距離で尿素供給装置からディーゼルパティキュレートフィルタ装置(DPF)に尿素を噴射しても、入口側の加水分解触媒層により、尿素からアンモニアを高い変換率で生成できる。そのため、下流側の選択還元型触媒装置の浄化性能を向上できる。 According to this configuration, even when urea is injected from the urea supply device to the diesel particulate filter device (DPF) at a short distance, ammonia can be generated from urea at a high conversion rate by the hydrolysis catalyst layer on the inlet side. Therefore, the purification performance of the downstream selective reduction catalyst device can be improved.
また、出口側にアンモニア吸着層を形成したディーゼルパティキュレートフィルタ装置をアンモニア供給の緩衝材として使用できるため、この排気ガス浄化装置を通過する排気ガスの温度が低い場合も選択還元型触媒の浄化率を向上でき、NOxを還元浄化できる。 In addition, since a diesel particulate filter device having an ammonia adsorption layer formed on the outlet side can be used as a buffer material for supplying ammonia, the purification rate of the selective catalytic reduction catalyst can be obtained even when the temperature of the exhaust gas passing through the exhaust gas purification device is low. And NOx can be reduced and purified.
更に、前記尿素加水分解層をナノオーダーの粒子で形成した多孔層で形成すると、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置で粒子状物質(PM)を捕集する時の圧損の低減や捕集ばらつきの低減を図ることができる。 Furthermore, when the urea hydrolysis layer is formed of a porous layer formed of nano-order particles, the pressure loss when collecting particulate matter (PM) with a diesel particulate filter device and the variation in collection are reduced. be able to.
本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置によれば、近距離で尿素供給装置からディーゼルパティキュレートフィルタ装置に尿素を噴射しても、入口側の加水分解触媒層により、尿素からアンモニアを高い変換率で生成できる。そのため、下流側の選択還元型触媒装置の浄化性能を向上できる。 According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, even when urea is injected from the urea supply device to the diesel particulate filter device at a short distance, the hydrolysis catalyst layer on the inlet side converts the ammonia from urea to a high level. Can be generated at a rate. Therefore, the purification performance of the downstream selective reduction catalyst device can be improved.
また、出口側にアンモニア吸着層を形成したディーゼルパティキュレートフィルタ装置をアンモニア供給の緩衝材として使用できるため、この排気ガス浄化装置を通過する排気ガスの温度が低い場合も選択還元型触媒の浄化率を向上でき、NOxを還元浄化できる。 In addition, since a diesel particulate filter device having an ammonia adsorption layer formed on the outlet side can be used as a buffer material for supplying ammonia, the purification rate of the selective catalytic reduction catalyst can be obtained even when the temperature of the exhaust gas passing through the exhaust gas purification device is low. And NOx can be reduced and purified.
以下、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化装置について、図面を参照しながら説明する。この内燃機関の排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気通路に配置される装置であり、上流側から順に、尿素供給装置、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)装置、選択還元型触媒(SCR触媒)装置を配置して構成される。この排気ガス浄化装置において、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の排気ガス入口側のろ過壁表面に加水分解触媒層を設けると共に、排気ガス出口側のろ過壁表面にアンモニア吸着層を設けて構成される。 Hereinafter, an exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This exhaust gas purification device for an internal combustion engine is a device that is disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine, and in that order from the upstream side, a urea supply device, a diesel particulate filter (DPF) device, a selective reduction catalyst (SCR catalyst) device. Arranged. In this exhaust gas purification device, a hydrolysis catalyst layer is provided on the filtration wall surface on the exhaust gas inlet side of the diesel particulate filter device, and an ammonia adsorption layer is provided on the filtration wall surface on the exhaust gas outlet side.
ろ過壁10は、炭化ケイ素(SiC)やコージェライト等のナノオーダーのDPF構成粒子11で形成して、このDPF構成粒子11の集合体で多孔層を形成する。加水分解層には、二酸化チタン(TiO2)や二酸化ジルコニウム(ZrO2)等の塩基性の大きい希土類酸化物などを使用する。また、アンモニア吸着層には、ゼオライト等の酸点を有する材料を使用する。
The
このろ過壁の断面を図1に示す。ろ過壁10は、DPF構成粒子11の集合体で多孔層が形成されており、排気ガスGの入口側のろ過壁表面には加水分解触媒層12が、排気ガス出口側のろ過壁表面にはアンモニア吸着層13が設けられている。
A cross section of this filtration wall is shown in FIG. The
このろ過壁10の表面のナノオーダーのDPF構成粒子11の多孔層により、PM捕集時の圧損低減と捕集ばらつきの低減を図ることができる。
By the porous layer of the nano-order
また、排気ガスG中に噴霧された尿素は、主に尿素の熱分解((NH2)2CO→NH3+HNCO)と熱分解で生成したイソシアン酸の加水分解(HNCO+H2O→NH3+CO2)を経てアンモニア(NH3)を発生する。この加水分解は熱分解に比べて反応速度が遅く、レイアウトに制限がある車載用の選択還元型触媒装置においては、単に尿素水の拡散を均一化するだけでは、アンモニアへの変換率は十分なものとはならない。 Urea sprayed in the exhaust gas G is mainly decomposed by thermal decomposition of urea ((NH 2 ) 2 CO → NH 3 + HNCO) and hydrolysis of isocyanic acid generated by thermal decomposition (HNCO + H 2 O → NH 3+). Ammonia (NH 3) is generated via CO 2 ). This hydrolysis has a slower reaction rate than thermal decomposition, and in a vehicle selective reduction catalyst device with limited layout, conversion to ammonia is sufficient by simply uniforming the diffusion of urea water. It will not be a thing.
しかしながら、本発明では、入口側の加水分解触媒層12により、近距離で尿素供給装置からディーゼルパティキュレートフィルタ装置に尿素を噴射しても、尿素からアンモニアを高い変換率で生成できる。そのため、下流側の選択還元型触媒の浄化性能を向上できる。
However, in the present invention, even when urea is injected from the urea supply device to the diesel particulate filter device at a short distance by the
また、出口側にアンモニア吸着層を形成したディーゼルパティキュレートフィルタ装置をアンモニア供給の緩衝材として使用できるため、この排気ガス浄化装置を通過する排気ガスの温度が低い場合も選択還元型触媒装置の浄化率を向上でき、NOxを還元浄化できる。 In addition, since a diesel particulate filter device having an ammonia adsorption layer formed on the outlet side can be used as a buffer material for supplying ammonia, purification of the selective catalytic reduction catalyst device is possible even when the temperature of the exhaust gas passing through the exhaust gas purification device is low. The rate can be improved and NOx can be reduced and purified.
更に、出口側にアンモニア吸着層13をアンモニア供給の緩衝材として使用できるため、この排気ガス浄化装置を通過する排気ガスの温度が低い場合も選択還元型触媒装置の浄化率を向上でき、NOxを還元浄化できる。
Furthermore, since the
図2〜図4に、本発明の実施例と、これに関連する比較例1、2、3におけるアンモニア変換率とJE05モードでのNOx平均浄化率を示す。実施例は、上記の本発明の排気ガス浄化装置を使用した場合である。比較例1は、ろ過壁状面に白金(Pt)、白金−パラジウム(Pt−Pd)等を担持したセラミックス担体をコーティングしたディーゼルパティキュレートフィルタ装置である。比較例3は、実施例において、排気ガス出口側のろ過壁表面にアンモニア吸着層13を設けない場合である。
2 to 4 show the ammonia conversion rate and the NOx average purification rate in the JE05 mode in Examples of the present invention and Comparative Examples 1, 2, and 3 related thereto. The embodiment is a case where the above-described exhaust gas purifying apparatus of the present invention is used. Comparative Example 1 is a diesel particulate filter device in which a ceramic carrier carrying platinum (Pt), platinum-palladium (Pt-Pd), etc. is coated on the filtration wall surface. The comparative example 3 is a case where the
この実施例、比較例1、比較例3は、酸化触媒装置、尿素供給装置、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置、選択還元型触媒装置の順で各装置を配置しているが、比較例2では、比較例1のディーゼルパティキュレートフィルタ装置を用いて、酸化触媒装置、尿素供給装置、選択還元型触媒装置、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の順で各装置を配置している。 In this example, comparative example 1, and comparative example 3, each device is arranged in the order of an oxidation catalyst device, a urea supply device, a diesel particulate filter device, and a selective reduction catalyst device. Using the diesel particulate filter device of Example 1, each device is arranged in the order of an oxidation catalyst device, a urea supply device, a selective reduction catalyst device, and a diesel particulate filter device.
図2は、実施例、比較例1、比較例3の選択還元型触媒装置の入口におけるアンモニア変化率(%)を示す。図2によれば、実施例と比較例3は、200℃においても高いアンモニア変換率を示す。一方、比較例1は、熱分解で生成したアンモニアを貴金属表面で酸化するため、高温になるほどアンモニア変換率は低下している。 FIG. 2 shows the ammonia change rate (%) at the inlets of the selective catalytic reduction devices of Examples, Comparative Examples 1 and 3. According to FIG. 2, Example and Comparative Example 3 show a high ammonia conversion rate even at 200 ° C. On the other hand, in Comparative Example 1, ammonia generated by thermal decomposition is oxidized on the surface of the noble metal, so the ammonia conversion rate decreases as the temperature increases.
図3及び図4はJE05モード試験を実施したときのNOxの平均浄化率を示す。図3は、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の入口のモード平均温度を200℃にした場合を示し、図4は、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の入口のモード平均温度を250℃にした場合を示す。このJE05モードの試験の結果、平均温度が200℃の場合は、実施例>比較例3>比較例2>>比較例1となり、平均温度が250℃の場合は、実施例≒比較例3>比較例2>>比較例1となった。 3 and 4 show the average purification rate of NOx when the JE05 mode test is performed. FIG. 3 shows a case where the mode average temperature of the inlet of the diesel particulate filter device is 200 ° C., and FIG. 4 shows a case where the mode average temperature of the inlet of the diesel particulate filter device is 250 ° C. As a result of this JE05 mode test, when the average temperature is 200 ° C., Example> Comparative Example 3> Comparative Example 2 >> Comparative Example 1; when the average temperature is 250 ° C., Example≈Comparative Example 3> Comparative Example 2 >> Comparative Example 1 was obtained.
本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、近距離で尿素供給装置からディーゼルパティキュレートフィルタ装置に尿素を噴射しても、尿素からアンモニアを高い変換率で生成できて、下流側の選択還元型触媒の浄化性能を向上でき、また、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置をアンモニア供給の緩衝材として使用できて、通過する排気ガスの温度が低い場合も選択還元型触媒の浄化率を向上でき、NOxを還元浄化できる。従って、自動車等に搭載した内燃機関の排気ガス浄装置として利用できる。 According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, even when urea is injected from a urea supply device to a diesel particulate filter device at a short distance, ammonia can be generated from urea with a high conversion rate, and downstream selective reduction The purification performance of the selective catalyst can be improved, and the diesel particulate filter device can be used as a buffer material for supplying ammonia, so that the purification rate of the selective catalytic reduction catalyst can be improved even when the temperature of the exhaust gas passing therethrough is low. Reduce and purify. Therefore, it can be used as an exhaust gas purification device for an internal combustion engine mounted on an automobile or the like.
10 ろ過壁
11 DPF構成粒子
12 加水分解触媒層
13 アンモニア吸着層
G 排気ガス
DESCRIPTION OF
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011020491A JP2012159053A (en) | 2011-02-02 | 2011-02-02 | Exhaust gas purification apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011020491A JP2012159053A (en) | 2011-02-02 | 2011-02-02 | Exhaust gas purification apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012159053A true JP2012159053A (en) | 2012-08-23 |
Family
ID=46839783
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011020491A Withdrawn JP2012159053A (en) | 2011-02-02 | 2011-02-02 | Exhaust gas purification apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012159053A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113745561A (en) * | 2021-08-13 | 2021-12-03 | 煤炭科学研究总院 | Device and method for removing hydrogen from mine hydrogen fuel cell automobile exhaust |
-
2011
- 2011-02-02 JP JP2011020491A patent/JP2012159053A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113745561A (en) * | 2021-08-13 | 2021-12-03 | 煤炭科学研究总院 | Device and method for removing hydrogen from mine hydrogen fuel cell automobile exhaust |
CN113745561B (en) * | 2021-08-13 | 2022-09-16 | 煤炭科学研究总院有限公司 | Device and method for removing hydrogen from tail gas of mine hydrogen fuel cell automobile |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5630024B2 (en) | Diesel engine exhaust purification device and exhaust purification method | |
KR101631149B1 (en) | Diesel engine exhaust gas purification device having ammonia decomposition module | |
JP5630025B2 (en) | Diesel engine exhaust purification device and exhaust purification method | |
RU2011132163A (en) | SYNERGIC SCR / DOC CONFIGURATIONS TO REDUCE DIESEL ENGINE EMISSIONS | |
JP2009293431A (en) | Exhaust emission control device and exhaust emission control system | |
JP2013234639A (en) | System and method of cleaning exhaust gas | |
JP2011052611A (en) | Device for controlling exhaust emission | |
US20170276053A1 (en) | After-Treatment System | |
JP2010242515A (en) | Exhaust emission control system and exhaust emission control method | |
KR20120095747A (en) | Multi-functional particulate filter and exhaust gas filtering device using this | |
JP2020045860A (en) | Exhaust emission control device | |
KR101022018B1 (en) | Exhaust gas purification system of engine and marine engine with the same | |
KR101289262B1 (en) | Unification catalytic converter apparatus | |
KR20110101277A (en) | An emission apparatus for diesel engine exhaust gas | |
US9109492B2 (en) | Exhaust purification system of internal combustion engine | |
JP6500422B2 (en) | Exhaust gas purification device | |
JP2014084850A (en) | Exhaust gas cleaning device for diesel engine | |
JP2011033001A (en) | Exhaust emission control device | |
JP2012159054A (en) | Exhaust gas purification system for internal combustion engine | |
JP2012159053A (en) | Exhaust gas purification apparatus | |
KR20110065985A (en) | Unification catalytic converter apparatus to remove particulate matter and nitrogen oxide | |
KR101011758B1 (en) | After-treatment apparatus for treating exhaust gases from diesel engines | |
JP2020045862A (en) | Exhaust emission control device | |
JP5476770B2 (en) | Exhaust gas purification system and control method of exhaust gas purification system | |
JP2020045861A (en) | Exhaust emission control device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20120817 |
|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20140513 |