JP2013124651A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
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、SCR(Selective Catalytic Reduction)触媒を利用して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, and more particularly, to an exhaust gas purification device that purifies nitrogen oxide (NOx) contained in exhaust gas of a diesel engine using an SCR (Selective Catalytic Reduction) catalyst.
ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるNOxをSCR触媒を利用して浄化する排気ガス浄化装置が開発されている。このような排気ガス浄化装置では、エンジンからの排気経路の途中にSCR触媒を設け、当該SCR触媒の上流から尿素水を添加する。SCR触媒の内部には尿素水の加水分解によって発生したアンモニアが吸着し、アンモニアとNOxとの還元反応によってNOxが窒素および水に浄化される。 An exhaust gas purification device that purifies NOx contained in exhaust gas of a diesel engine using an SCR catalyst has been developed. In such an exhaust gas purification device, an SCR catalyst is provided in the middle of an exhaust path from the engine, and urea water is added from the upstream of the SCR catalyst. Ammonia generated by hydrolysis of urea water is adsorbed inside the SCR catalyst, and NOx is purified into nitrogen and water by a reduction reaction between ammonia and NOx.
上記のような排気ガス浄化装置では、SCR触媒に吸着していたアンモニアが脱離してNOxと還元反応を起こすこと無く下流に流れてしまう場合があり、このような現象は「アンモニアスリップ」と呼ばれている。アンモニアはそれ自体が有害な物質であるため、NOxの浄化に寄与しないアンモニアがSCR触媒の下流に流れて大気中に放出されてしまうことは、極力避けなければならない。 In the exhaust gas purification apparatus as described above, ammonia adsorbed on the SCR catalyst may desorb and flow downstream without causing a reduction reaction with NOx. Such a phenomenon is called “ammonia slip”. It is. Since ammonia itself is a harmful substance, it must be avoided as much as possible that ammonia that does not contribute to NOx purification flows downstream of the SCR catalyst and is released into the atmosphere.
従来から、スリップによってSCR触媒の下流に流出したアンモニアを無害化するために、SCR触媒の下流に酸化触媒を設けることが行われている。
また、特許文献1には、SCR触媒の上流の排気経路を屈曲させると共に当該SCR触媒の入口部分に流路変更板を設け、排気ガスがSCR触媒の各部に均一に供給されるようにすることにより、アンモニアスリップを未然に回避する事項が記載されている。
Conventionally, an oxidation catalyst has been provided downstream of the SCR catalyst in order to render ammonia that has flowed downstream of the SCR catalyst due to slippage harmless.
In
しかしながら、従来のようにSCR触媒の下流にアンモニア浄化のための酸化触媒を設ける方法では、排気ガス浄化装置のサイズが増加してしまう。また、特許文献1に記載されているように排気経路の特定部分を屈曲させる方法では、排気経路の引き回しを自由に行うことができず、排気ガス浄化装置の配置の自由度が制限されてしまう。これらの制約は、特に排気ガス浄化装置を車両に搭載するような場合には、大きな問題となりえる。
However, the conventional method of providing an oxidation catalyst for ammonia purification downstream of the SCR catalyst increases the size of the exhaust gas purification device. Further, in the method of bending a specific portion of the exhaust path as described in
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、省スペースであると共に配置の自由度を有しながら、NOxの浄化に寄与しないアンモニアがそのまま大気中に放出されることを防止することができる排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve such problems. It is considered that ammonia that does not contribute to the purification of NOx while being space-saving and has a degree of freedom in arrangement is directly released into the atmosphere. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purification device that can be prevented.
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、エンジンからの排気経路の途中にSCR触媒を設け、当該SCR触媒の上流から還元剤を添加する排気ガス浄化装置において、一端がSCR触媒の出口端面の一部分に向けて開口すると共に、他端がSCR触媒の入口端面の一部分に向けて開口するように設けられる還流路を備え、還流路の一端と他端とは、SCR触媒の出口端面と入口端面とを結ぶ中心軸の方向から見て異なる位置に設けられることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, an exhaust gas purification apparatus according to the present invention is an exhaust gas purification apparatus in which an SCR catalyst is provided in the middle of an exhaust path from an engine, and a reducing agent is added from upstream of the SCR catalyst. Is opened to a part of the outlet end face of the SCR catalyst, and the other end of the reflux path is provided to open to a part of the inlet end face of the SCR catalyst. It is provided at different positions when viewed from the direction of the central axis connecting the outlet end face and the inlet end face of the catalyst.
好適には、還流路の一端と他端とは、SCR触媒の中心軸の方向から見て当該中心軸を対称点として点対称な位置に設けられる。 Preferably, one end and the other end of the reflux path are provided at point-symmetric positions with respect to the center axis as viewed from the direction of the center axis of the SCR catalyst.
還流路の一端は、SCR触媒の出口端面におけるアンモニア流出量が所定値よりも多い部分に向けて開口するように設けられてもよい。 One end of the reflux path may be provided so as to open toward a portion where the ammonia outflow amount at the outlet end face of the SCR catalyst is larger than a predetermined value.
還流路の一端は、SCR触媒の出口端面における窒素酸化物流出量が所定値よりも多い部分に向けて開口するように設けられてもよい。 One end of the reflux path may be provided so as to open toward a portion where the nitrogen oxide outflow amount at the outlet end face of the SCR catalyst is larger than a predetermined value.
この発明に係る排気ガス浄化装置は、省スペースであると共に配置の自由度を有しながら、NOxの浄化に寄与しないアンモニアがそのまま大気中に放出されることを防止することができる。 The exhaust gas purifying apparatus according to the present invention can prevent the ammonia that does not contribute to the purification of NOx from being released into the atmosphere as it is while saving space and having a degree of freedom in arrangement.
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。
実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係る排気ガス浄化装置の構成を図1に示す。
排気ガス浄化装置1は、ディーゼルエンジン2の排気ガスが流通する排気経路3の途中に、酸化触媒4と、DPフィルタ5と、SCR触媒6とを備えている。また、DPフィルタ5とSCR触媒6との間には、図示しない尿素水タンクに連通してSCR触媒6の上流から還元剤としての尿素水を添加する添加ノズル7が設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows the configuration of an exhaust gas purification apparatus according to
The exhaust
酸化触媒4は、排気ガス中に含まれる一酸化窒素(NO)の一部を酸化して二酸化窒素(NO2)にする。DPフィルタ5は、排気ガス中に含まれるパティキュレートマター(PM)を除去する。SCR触媒6には、添加ノズル7から添加された尿素水の加水分解によって生成されたアンモニアが吸着し、アンモニアとNOxとの還元反応によってNOxが窒素および水に浄化される。
The oxidation catalyst 4 oxidizes a part of nitrogen monoxide (NO) contained in the exhaust gas to form nitrogen dioxide (NO 2 ). The
次に、この実施の形態1に係る排気ガス浄化装置におけるSCR触媒6の周辺構造とその作用について、図2を参照して説明する。尚、図2において、(A)は、排気ガス浄化装置におけるSCR触媒6の周辺構造を示す透視図であり、(B)は、(A)の図を矢印X方向から見た透視図である。
Next, the peripheral structure of the
SCR触媒6は、ハニカム構造によって形成された円柱形状を有しており、ハウジング7内に収容されている。ハウジング7の出口側7aには、SCR触媒6の出口端面6aの一部分に向けて開口する還流路8の一端8aが接続されており、ハウジング7の入口側7bには、SCR触媒6の入口端面6bの一部分に向けて開口する還流路8の他端8bが接続されている。なお、SCR触媒6の外周とハウジング7の内周との間は図示しない支持手段および隔壁が設けられ、SCR触媒6をハウジング7に固定すると共に排気ガスがSCR触媒6とハウジング7との間を通過しないようにしている。
The
SCR触媒6におけるアンモニアスリップは、SCR触媒6の内部において均一に発生するのではなく、排気経路3の形状や重力の作用する方向等によって決まる特定の領域において多く発生する。つまり曲がり配管により排気流内で遠心力により偏ったり、重力により下側に偏ったりする。例えば、この図2に示される例では、SCR触媒6内の領域Vにおいてアンモニアスリップが多く発生し、SCR触媒6の出口端面6aにおける部分Rから多量のアンモニアが流出する。
Ammonia slip in the
この実施の形態1に係る排気ガス浄化装置では、SCR触媒6の出口端面6aにおけるアンモニア流出量が所定値よりも多い部分Rを予め実験によって特定しておき、還流路8の一端8aは、この部分Rに向けて開口するように設けられている。アンモニアスリップによってSCR触媒6の出口端面6aの部分Rから流出したアンモニアは、還流路8内を流通してSCR触媒6の入口端面6bに還流される。これにより、NOxの浄化に寄与しないアンモニアがそのままハウジング7の出口を流れて大気中に放出されることが防止される。
In the exhaust gas purifying apparatus according to the first embodiment, a portion R in which the ammonia outflow amount at the
また、図2の(B)に示されるように、還流路8の一端8aと他端8bとは、SCR触媒6の出口端面6aと入口端面6bとを結ぶ中心軸Oの方向(矢印のX方向)から見て異なる位置に設けられている。より詳細には、還流路8の一端8aと他端8bとは、SCR触媒6の中心軸Oの方向から見た際に、当該中心軸Oを対称点として点対称な位置に設けられている。図2の(A)において、SCR触媒6の領域Vにおいてアンモニアスリップが多く発生する場合、領域Vと中心軸Oを対称点として点対称な領域V’では、逆にアンモニアが不足してNOxの浄化が十分に行えなくなる可能性があるが、この実施の形態1に係る排気ガス浄化装置では、スリップによってSCR触媒6の出口端面6aの部分Rから流出したアンモニアは、SCR触媒6の入口端面6bの部分R’に還流される。これにより、領域V’におけるアンモニアの不足が解消され、この領域V’においてもNOxの浄化が十分に行えるようになる。
Further, as shown in FIG. 2B, the one
以上説明したように、この発明の実施の形態1に係る排気ガス浄化装置は、一端8aがSCR触媒6の出口端面6aの一部分Rに向けて開口すると共に、他端8bがSCR触媒6の入口端面6bの一部分R’に向けて開口するように設けられる還流路8を備え、この還流路8の一端8aと他端8bとは、SCR触媒6の出口端面6aと入口端面6bとを結ぶ中心軸Oの方向から見て異なる位置に設けられており、還流路8の一端8aは、SCR触媒6の出口端面6aにおけるアンモニア流出量が所定値よりも多い部分Rに向けて開口している。スリップによってSCR触媒6の出口端面6aから流出したアンモニアは、還流路8内を流通してSCR触媒6の入口端面6bに還流される。これにより、NOxの浄化に寄与しないアンモニアがそのまま大気中に放出されることを防止することができると共に、従来のようにSCR触媒6の下流にアンモニア浄化のための酸化触媒を設けたり、特許文献1に記載されているように排気経路の特定部分を屈曲させたりする必要がないため、従来技術に比べて省スペースであると共に配置の自由度を有することができる。
As described above, in the exhaust gas purifying apparatus according to
また、還流路8の一端8aと他端8bとは、SCR触媒6の中心軸Oの方向から見た際に、当該中心軸Oを対称点として点対称な位置に設けられており、SCR触媒6の出口端面6aの部分Rから流出したアンモニアは、入力端面6bにおいて部分Rと中心軸Oを対称点として点対称な位置にある部分R’に還流される。その結果、アンモニアスリップが多く発生する領域Vと中心軸Oを対称点として点対称な位置にある領域V’におけるアンモニアの不足が解消され、この領域V’においてもNOxの浄化が十分に行えるようになる。これにより、NOxの浄化に寄与しないまま大気中に放出されるアンモニア量を抑えるために尿素水の添加量を減らしたり、反対にNOxの浄化率を上げるために尿素水を過剰に添加したりする必要がなくなり、NOxの浄化を効率よく行うことができる。
The one
実施の形態2.
この発明の実施の形態2に係る排気ガス浄化装置について、図3を参照して説明する。尚、実施の形態1と2の違いは、SCR触媒6の周辺構造とその作用だけであるので、その部分のみを取り上げて説明する。また、以降の説明において、図2の参照符号と同一の符号は同一又は同様の構成要素である。
Embodiment 2. FIG.
An exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. Since the difference between the first and second embodiments is only the peripheral structure of the
実施の形態1で説明したように、SCR触媒6の領域Vにおいてアンモニアスリップが多く発生する場合、領域Vと中心軸Oを対称点として点対称な領域V’では、逆にアンモニアが不足してNOxの浄化が十分に行えなくなる。その結果、SCR触媒6の出口端面6aにおける部分Pから多量のNOxが流出する。
As described in the first embodiment, when a large amount of ammonia slip occurs in the region V of the
この実施の形態2に係る排気ガス浄化装置では、SCR触媒6の出口端面6aにおけるNOx流出量が所定値よりも多い部分Pを予め実験によって特定しておき、還流路208の一端208aは、この部分Pに向けて開口するように設けられている。SCR触媒6の出口端面6aの部分Pから流出したNOxは、還流路208内を流通してSCR触媒6の入口端面6bの部分P’に還流される。その結果、アンモニアスリップが多く発生する領域Vに多量のNOxが送り込まれることになり、この領域VにおけるアンモニアとNOxとの還元反応が十分に行われるようになる。これにより、NOxの浄化に寄与しないアンモアがそのままハウジング7の出口を流れて大気中に放出されることが防止される。
In the exhaust gas purifying apparatus according to the second embodiment, a portion P where the NOx outflow amount at the
以上説明したように、この発明の実施の形態2に係る排気ガス浄化装置では、還流路208の一端208aは、SCR触媒6の出口端面6aにおけるNOx流出量が所定値よりも多い部分Pに向けて開口するように設けられている。このよう構成しても、NOxの浄化に寄与しないアンモニアがそのまま大気中に放出されることを防止することができる。
As described above, in the exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 2 of the present invention, the one
その他の実施の形態.
実施の形態1,2において、還流路8,208はハウジング7の外部に設けられていたが、還流路はハウジング7の内部に設けてもよい。図4に示される例は、実施の形態1に係る排気ガス浄化装置において、ハウジング7の内部に還流路308を設けたものである。
また、実施の形態1,2において、還元剤として尿素水を用いたが、その他の還元剤を用いてもよい。
Other embodiments.
In the first and second embodiments, the
In the first and second embodiments, urea water is used as the reducing agent, but other reducing agents may be used.
1 排気ガス浄化装置、 2 排気経路、6 SCR触媒、6a SCR触媒の出口端面、6b SCR触媒の入口端面、8,208,308 還流路、8a,208a,308a 還流路の一端、8b,208b,308b 還流路の他端、O SCR触媒の出口端面と入口端面とを結ぶ中心軸、P 窒素酸化物流出量の多い部分、R アンモニア流出量の多い部分。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
一端が前記SCR触媒の出口端面の一部分に向けて開口すると共に、他端が前記SCR触媒の入口端面の一部分に向けて開口するように設けられる還流路を備え、
前記還流路の前記一端と前記他端とは、前記SCR触媒の前記出口端面と前記入口端面とを結ぶ中心軸の方向から見て異なる位置に設けられることを特徴とする、排気ガス浄化装置。 In an exhaust gas purification apparatus in which an SCR catalyst is provided in the middle of an exhaust path from an engine, and a reducing agent is added from upstream of the SCR catalyst,
A reflux path provided such that one end opens toward a part of the outlet end face of the SCR catalyst and the other end opens toward a part of the inlet end face of the SCR catalyst;
The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the one end and the other end of the reflux path are provided at different positions when viewed from a direction of a central axis connecting the outlet end face and the inlet end face of the SCR catalyst.
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DE102016120928A1 (en) | 2016-11-03 | 2018-05-03 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | SCR catalyst and method of operating an SCR catalyst |
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- 2011-12-16 JP JP2011275619A patent/JP2013124651A/en active Pending
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DE102016120928A1 (en) | 2016-11-03 | 2018-05-03 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | SCR catalyst and method of operating an SCR catalyst |
DE102016120928B4 (en) | 2016-11-03 | 2022-09-29 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | SCR catalytic converter and method for operating an SCR catalytic converter |
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