JP2013130109A - Exhaust emission control device and method of internal combustion engine - Google Patents
Exhaust emission control device and method of internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013130109A JP2013130109A JP2011279604A JP2011279604A JP2013130109A JP 2013130109 A JP2013130109 A JP 2013130109A JP 2011279604 A JP2011279604 A JP 2011279604A JP 2011279604 A JP2011279604 A JP 2011279604A JP 2013130109 A JP2013130109 A JP 2013130109A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- reducing agent
- temperature
- solid reducing
- temperature sensor
- 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.)
- Granted
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
Abstract
Description
本発明は、内燃機関から排出された排ガスに含まれるNOx(窒素酸化物)を還元触媒により浄化する排ガス浄化装置及び浄化方法に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device and a purification method for purifying NOx (nitrogen oxides) contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine with a reduction catalyst.
内燃機関、特にディーゼルエンジンから排出されるNOxを還元する排ガス浄化装置として、例えば、特許文献1には、ディーゼルエンジンの排ガス通路に設けられた還元触媒と、ディーゼルエンジンと還元触媒との間に設けられ、排ガス通路を迂回する迂回流路と、当該迂回流路に設けられた固体還元剤と、を備えた排ガス浄化装置が開示されている。ディーゼルエンジンから排出された排ガスの一部は、迂回流路に流入して当該迂回流路に設けられた固体還元剤を昇華させてアンモニアを発生させた後、当該アンモニアを含み還元触媒内へ流入する。その後、排ガスに含まれるNOxは、還元触媒内でアンモニアによって還元され、窒素及び水となり浄化される。
この排ガス浄化装置は、固体還元剤を加熱して昇華させるヒータ等の固体還元剤加熱手段を備えていないため、排ガスの温度を利用して固体還元剤を昇華させている。したがって、始動時等の排ガスの温度が低い場合に排ガスを通過させても固体還元剤が昇華しないため、NOxを還元できない場合があった。
そこで、特許文献2には、ディーゼルエンジンの排ガス通路に設けられた還元触媒と、ディーゼルエンジンと還元触媒との間に設けられ、排ガス通路を迂回する迂回流路と、当該迂回流路に設けられた固体還元剤と、当該固体還元剤を加熱して昇華させる固体還元剤加熱手段と、を備えた排ガス浄化装置が開示されている。この排ガス浄化装置は、固体還元剤加熱手段で固体還元剤を常時加熱して昇華させてアンモニアを発生させるものである。即ち排ガスの温度に関わらず、常時アンモニアを発生させることができる。迂回流路を通過した排ガスは、アンモニアを含み還元触媒へ流入する。その後、排ガスに含まれるNOxは、還元触媒内でアンモニアによって還元され、窒素及び水となり浄化される。
As an exhaust gas purification device that reduces NOx discharged from an internal combustion engine, particularly a diesel engine, for example, Patent Document 1 discloses a reduction catalyst provided in an exhaust gas passage of a diesel engine, and a diesel engine and a reduction catalyst. In addition, an exhaust gas purification apparatus including a bypass channel that bypasses the exhaust gas channel and a solid reducing agent provided in the bypass channel is disclosed. Part of the exhaust gas discharged from the diesel engine flows into the bypass flow path, sublimates the solid reducing agent provided in the bypass flow path to generate ammonia, and then flows into the reduction catalyst containing the ammonia To do. Thereafter, NOx contained in the exhaust gas is reduced by ammonia in the reduction catalyst, and purified as nitrogen and water.
Since this exhaust gas purifying apparatus does not include a solid reducing agent heating means such as a heater for heating and sublimating the solid reducing agent, the exhaust gas temperature is used to sublimate the solid reducing agent. Therefore, when the temperature of the exhaust gas at the time of starting or the like is low, the NOx may not be reduced because the solid reducing agent does not sublime even if the exhaust gas is allowed to pass through.
Therefore, in
しかしながら、特許文献2に記載の排ガス浄化装置では、固体還元剤加熱手段で固体還元剤を常時加熱するため、固体還元剤加熱手段を稼働させるための燃料の消費量が多くなってしまう。一般的に、固体還元剤加熱手段を稼働させるための燃料は、内燃機関に供給される燃料としても用いられているため、固体還元剤加熱手段で燃料を消費すると、燃費が低下してしまうという問題点があった。
また、内燃機関の高負荷時等には、排ガスの量が増加するため、必要となる還元剤の量も増加する。したがって、固体還元剤の加熱温度を高くして大量の還元剤を昇華させる必要がある。そこで、固体還元剤加熱手段の加熱出力を増加させると、燃料の消費量も増加するために、燃費が大幅に低下してしまうという問題点があった。
However, in the exhaust gas purifying apparatus described in
In addition, when the internal combustion engine is under a high load, the amount of exhaust gas increases, so that the amount of reducing agent required also increases. Therefore, it is necessary to sublimate a large amount of reducing agent by increasing the heating temperature of the solid reducing agent. Therefore, when the heating output of the solid reducing agent heating means is increased, the amount of fuel consumed is also increased, so that there is a problem that the fuel consumption is greatly reduced.
そこで、本発明は、このような問題を解決するものであって、排ガスの温度を利用して固体還元剤を加熱することにより、固体還元剤加熱手段による燃料の消費を低減可能な内燃機関の排ガス浄化装置及び浄化方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves such a problem, and an internal combustion engine that can reduce the consumption of fuel by the solid reductant heating means by heating the solid reductant using the temperature of the exhaust gas. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device and a purification method.
上述した課題を解決する本発明に係る内燃機関の排ガス浄化装置は、内燃機関に接続された排ガス通路に設けられ、排ガスに含まれるNOxを還元する還元触媒と、
一端が前記内燃機関の直下流の前記排ガス通路に接続され、且つ他端が前記一端と前記還元触媒との間の前記排ガス通路に接続されて、前記排ガス通路を流れる前記排ガスの一部を分岐可能な迂回流路と、
前記排ガス通路に接続され、前記迂回流路に流入する前記排ガスの温度を計測する第1温度センサと、
前記迂回流路に流入する排ガスの流れを調整する排ガス調整手段と、
前記迂回流路に設けられ、固体還元剤を貯蔵する固体還元剤貯蔵手段と、
前記固体還元剤を加熱して流体還元剤を放出させる固体還元剤加熱手段と、
前記迂回流路の前記他端よりも下流で、且つ前記還元触媒よりも上流の前記排ガス通路を流れる排ガスの温度を計測する第2温度センサと、
前記第2温度センサよりも下流で、且つ前記還元触媒よりも上流の前記排ガス通路内に液体還元剤を供給する液体還元剤供給手段と、
前記第1温度センサによる計測結果に応じて、前記排ガス調整手段及び前記固体還元剤加熱手段を制御して前記迂回流路に排ガスを流すとともに、前記第2温度センサによる計測結果に応じて前記液体還元剤供給手段から前記排ガス中への液体還元剤の供給を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention that solves the above-mentioned problems is provided in an exhaust gas passage connected to the internal combustion engine, and a reduction catalyst that reduces NOx contained in the exhaust gas,
One end is connected to the exhaust gas passage immediately downstream of the internal combustion engine, and the other end is connected to the exhaust gas passage between the one end and the reduction catalyst to branch a part of the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage. Possible detour channels,
A first temperature sensor connected to the exhaust gas passage and measuring a temperature of the exhaust gas flowing into the bypass passage;
An exhaust gas adjusting means for adjusting the flow of the exhaust gas flowing into the bypass channel;
A solid reducing agent storage means for storing the solid reducing agent provided in the bypass channel;
A solid reducing agent heating means for heating the solid reducing agent to release a fluid reducing agent;
A second temperature sensor for measuring the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage downstream from the other end of the bypass flow path and upstream from the reduction catalyst;
A liquid reducing agent supply means for supplying a liquid reducing agent into the exhaust gas passage downstream from the second temperature sensor and upstream from the reduction catalyst;
According to the measurement result by the first temperature sensor, the exhaust gas adjusting means and the solid reductant heating means are controlled to flow the exhaust gas through the bypass flow path, and the liquid according to the measurement result by the second temperature sensor. Control means for controlling the supply of the liquid reducing agent from the reducing agent supply means into the exhaust gas.
上記内燃機関の排ガス浄化装置によれば、迂回流路に排ガスを流入させて当該排ガスの温度を利用して固体還元剤から流体還元剤を放出させるため、固体還元剤加熱手段の加熱出力を低減又は固体還元剤加熱手段による加熱を停止することができる。これにより、固体還元剤加熱手段を加熱させるために必要な燃料の消費量を低減することができる。特に、固体還元剤加熱手段を加熱させるための燃料が、内燃機関に供給される燃料としても用いられている場合に、固体還元剤加熱手段の燃料の消費量を低減させることで、燃費への影響を低減することができる。
また、迂回流路を内燃機関の直下流に設けたため、高温の排ガスを固体還元剤に供給することができる。例えば、内燃機関から離れた位置に固体還元剤を設けた場合、排ガスの温度が低下するため、固体還元剤を十分に加熱することが出来ないときがあるが、本発明によれば、固体還元剤を効率良く加熱することができる。
また、固体還元剤加熱手段を備えているため、排ガスの温度が低い場合でも固体還元剤から流体還元剤を放出させることができる。これにより、排ガスの温度が低い場合でも流体還元剤を排ガス中に供給できるため、NOxを確実に浄化することができる。
さらに、液体還元剤供給手段を備えているため、固体還元剤を加熱して放出させた流体還元剤だけではNOxを還元するための還元剤の量が不足する場合、例えば高負荷時等でも、液体還元剤の供給を行うことで還元剤を補給することができる。これにより、内燃機関の高負荷時等でも排ガス中に含まれるNOxを確実に還元することができる。
そして、排ガス調整手段で排ガスの流れを調整することで、固体還元剤から流体還元剤を取り出す必要の無いとき等に迂回流路への排ガスの流入を防止できるため、排圧低減が可能となる。
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, since the exhaust gas flows into the bypass flow path and the fluid reducing agent is released from the solid reducing agent using the temperature of the exhaust gas, the heating output of the solid reducing agent heating means is reduced. Or the heating by a solid reducing agent heating means can be stopped. Thereby, the fuel consumption required in order to heat a solid reducing agent heating means can be reduced. In particular, when the fuel for heating the solid reducing agent heating means is also used as the fuel supplied to the internal combustion engine, the fuel consumption of the solid reducing agent heating means is reduced, thereby reducing the fuel consumption. The influence can be reduced.
Moreover, since the bypass flow path is provided immediately downstream of the internal combustion engine, high-temperature exhaust gas can be supplied to the solid reducing agent. For example, when the solid reducing agent is provided at a position away from the internal combustion engine, the temperature of the exhaust gas is lowered, so the solid reducing agent may not be heated sufficiently. The agent can be efficiently heated.
Moreover, since the solid reducing agent heating means is provided, the fluid reducing agent can be released from the solid reducing agent even when the temperature of the exhaust gas is low. Thereby, even when the temperature of the exhaust gas is low, the fluid reducing agent can be supplied into the exhaust gas, so that NOx can be reliably purified.
Furthermore, since the liquid reducing agent supply means is provided, when the amount of reducing agent for reducing NOx is insufficient with only the fluid reducing agent that is released by heating the solid reducing agent, for example, at high load, The reducing agent can be replenished by supplying the liquid reducing agent. Thereby, NOx contained in the exhaust gas can be reliably reduced even when the internal combustion engine is under a high load.
And by adjusting the flow of the exhaust gas with the exhaust gas adjusting means, it is possible to prevent the exhaust gas from flowing into the detour channel when there is no need to take out the fluid reducing agent from the solid reducing agent, so that the exhaust pressure can be reduced. .
また、前記制御手段は、
前記第2温度センサによる計測結果が、前記液体還元剤が加水分解する加水分解温度未満の場合に、前記固体還元剤加熱手段を制御して前記固体還元剤を加熱して前記流体還元剤を放出させて、
前記第2温度センサによる計測結果が、前記加水分解温度以上の場合に、前記液体還元剤供給手段を制御して前記液体還元剤を排ガス中に供給してもよい。
The control means includes
When the measurement result by the second temperature sensor is lower than the hydrolysis temperature at which the liquid reducing agent is hydrolyzed, the solid reducing agent heating means is controlled to heat the solid reducing agent and release the fluid reducing agent. Let me
When the measurement result by the second temperature sensor is equal to or higher than the hydrolysis temperature, the liquid reducing agent supply means may be controlled to supply the liquid reducing agent into the exhaust gas.
このように、液体還元剤が加水分解する加水分解温度以上の場合に、排ガス中に液体還元剤を供給するため、排ガスの温度を利用して液体還元剤を気体にすることができる。これにより、液体還元剤が気化せずに液体のまま還元触媒に流入してしまい、還元剤としての役割を果たさずに液体のまま大気に排出されることを防止できる。 Thus, when the liquid reducing agent is at or above the hydrolysis temperature at which it is hydrolyzed, the liquid reducing agent is supplied into the exhaust gas, so that the temperature of the exhaust gas can be used to turn the liquid reducing agent into a gas. As a result, it is possible to prevent the liquid reducing agent from flowing into the reduction catalyst as a liquid without being vaporized and being discharged into the atmosphere as a liquid without serving as a reducing agent.
また、前記制御手段は、
前記第1温度センサによる計測結果が、前記固体還元剤から前記流体還元剤が放出される放出温度以上の場合に、前記排ガス調整手段を制御して前記排ガスを前記迂回流路へ流入させてもよい。
The control means includes
If the measurement result by the first temperature sensor is equal to or higher than the release temperature at which the fluid reducing agent is released from the solid reducing agent, the exhaust gas adjusting means may be controlled to cause the exhaust gas to flow into the bypass channel. Good.
このように、温度センサによる計測結果が、固体還元剤の加熱により流体還元剤が放出される放出温度以上の場合に、排ガスを迂回流路へ流入させるため、排ガスの温度を利用して固体還元剤から流体還元剤を放出させることができる。また、流体還元剤の放出温度以上の排ガスを固体還元剤に供給するため、固体還元剤加熱手段により加熱されていた固体還元剤を、流入する排ガスにより冷却することがない。 In this way, when the measurement result of the temperature sensor is equal to or higher than the release temperature at which the fluid reducing agent is released by heating the solid reducing agent, the exhaust gas is caused to flow into the bypass flow path, so that the solid reduction is performed using the temperature of the exhaust gas. The fluid reducing agent can be released from the agent. Moreover, since the exhaust gas having a temperature equal to or higher than the discharge temperature of the fluid reducing agent is supplied to the solid reducing agent, the solid reducing agent heated by the solid reducing agent heating means is not cooled by the inflowing exhaust gas.
また、前記制御手段は、
前記第1温度センサによる計測結果が、前記固体還元剤から前記流体還元剤が放出される放出温度以上で、且つ所定温度値未満の場合に、前記固体還元剤加熱手段の加熱出力を低下させることしてもよい。
The control means includes
When the measurement result by the first temperature sensor is equal to or higher than the release temperature at which the fluid reducing agent is released from the solid reducing agent and less than a predetermined temperature value, the heating output of the solid reducing agent heating means is reduced. It is good.
このように、温度センサによる計測結果が流体還元剤の放出温度以上で、且つ予め設定された所定温度値未満の場合に、固体還元剤に排ガスを接触させることにより、排ガスの温度を利用して固体還元剤から流体還元剤を放出させることができる。これにより、固体還元剤加熱手段の加熱出力を低下させることが可能となるため、燃料の消費量を低減することができる。したがって、燃費への影響を低減することができる。なお、排ガスの所定温度とは、当該所定温度の排ガスを固体還元剤に接触させた際に、還元触媒に流入する単位時間当たりのNOxを全て還元できる量の流体の還元剤を単位時間当たりに発生させることができる温度をいい、予め設計等により決定されるものである。 In this way, when the measurement result by the temperature sensor is equal to or higher than the release temperature of the fluid reducing agent and less than a predetermined temperature value set in advance, the exhaust gas temperature is utilized by bringing the exhaust gas into contact with the solid reducing agent. The fluid reducing agent can be released from the solid reducing agent. Thereby, since it becomes possible to reduce the heating output of a solid reducing agent heating means, the fuel consumption can be reduced. Therefore, the influence on fuel consumption can be reduced. The predetermined temperature of the exhaust gas means that when the exhaust gas at the predetermined temperature is brought into contact with the solid reducing agent, the amount of fluid reducing agent that can reduce all NOx per unit time flowing into the reduction catalyst per unit time. The temperature that can be generated is determined in advance by design or the like.
また、前記制御手段は、前記第1温度センサによる計測結果が所定温度値以上の場合に、前記固体還元剤加熱手段による加熱を停止してもよい。 Further, the control means may stop the heating by the solid reducing agent heating means when the measurement result by the first temperature sensor is equal to or higher than a predetermined temperature value.
このように、温度センサによる計測結果が予め設定された所定温度値以上の場合に、固体還元剤に排ガスを接触させることにより、排ガスの温度を利用して固体還元剤から流体還元剤を放出させることができる。さらに、所定温度以上の排ガスを接触させることにより、排ガスに含まれるNOxを全て還元できる量の流体還元剤を放出させることができる。これにより、固体還元剤加熱手段による加熱を停止することができる。即ち、固体還元剤加熱手段を加熱するための燃料を大幅に低減することができる。したがって、燃費への影響を大幅に低減することができる。 As described above, when the measurement result by the temperature sensor is equal to or higher than a predetermined temperature value set in advance, the exhaust gas is brought into contact with the solid reducing agent to release the fluid reducing agent from the solid reducing agent using the temperature of the exhaust gas. be able to. Furthermore, by contacting exhaust gas having a predetermined temperature or higher, an amount of fluid reducing agent capable of reducing all NOx contained in the exhaust gas can be released. Thereby, the heating by the solid reducing agent heating means can be stopped. That is, the fuel for heating the solid reducing agent heating means can be greatly reduced. Therefore, the influence on fuel consumption can be greatly reduced.
また、前記内燃機関は、当該内燃機関からの排ガスにより駆動する過給機のタービンを有しており、
前記迂回流路は、前記タービンの直下流の前記排ガス通路に配設されていてもよい。
Further, the internal combustion engine has a turbocharger turbine driven by exhaust gas from the internal combustion engine,
The bypass flow path may be disposed in the exhaust gas passage immediately downstream of the turbine.
このように、迂回流路を過給機のタービンの直下流に設けたため、高温の排ガスを固体還元剤に供給することができる。例えば、タービンから離れた位置に固体還元剤を設けた場合、排ガスの温度が低下するため、固体還元剤を十分に加熱することが出来ないときがあるが、本発明によれば、固体還元剤を効率良く加熱することができる。 Thus, since the bypass flow path is provided immediately downstream of the turbocharger turbine, high-temperature exhaust gas can be supplied to the solid reducing agent. For example, when a solid reducing agent is provided at a position away from the turbine, the temperature of the exhaust gas is lowered, and thus the solid reducing agent may not be heated sufficiently. Can be efficiently heated.
また、本発明の浄化方法は、内燃機関に接続された排ガス通路に設けられ、排ガスに含まれるNOxを還元する還元触媒と、一端が前記内燃機関の直下流の前記排ガス通路に接続され、且つ他端が前記一端と前記還元触媒との間の前記排ガス通路に接続されて、前記排ガス通路を流れる前記排ガスの一部を分岐可能な迂回流路と、前記排ガス通路に接続され、前記迂回流路に流入する前記排ガスの温度を計測する第1温度センサと、前記迂回流路に流入する排ガスの流れを調整する排ガス調整手段と、前記迂回流路に設けられ、固体還元剤を貯蔵する固体還元剤貯蔵手段と、前記固体還元剤を加熱して流体還元剤を放出させる固体還元剤加熱手段と、前記迂回流路の前記他端よりも下流で、且つ前記還元触媒よりも上流の前記排ガス通路を流れる排ガスの温度を計測する第2温度センサと、前記第2温度センサよりも下流で、且つ前記還元触媒よりも上流の前記排ガス通路内に液体還元剤を供給する液体還元剤供給手段と、前記第1温度センサによる計測結果に応じて、前記排ガス調整手段及び前記固体還元剤加熱手段を制御して前記迂回流路に排ガスを流すとともに、前記第2温度センサによる計測結果に応じて前記液体還元剤供給手段から前記排ガス中への液体還元剤の供給を制御する制御手段と、を備える内燃機関の排ガス浄化装置を用いた浄化方法であって、
前記第1温度センサによる計測結果に応じて前記排ガス調整手段及び前記固体還元剤加熱手段を制御して前記迂回流路に排ガスを流すとともに、前記第2温度センサによる計測結果に応じて前記液体還元剤供給手段から液体還元剤を前記排ガス中に供給することを特徴とする。
Further, the purification method of the present invention is provided in an exhaust gas passage connected to the internal combustion engine, the reduction catalyst for reducing NOx contained in the exhaust gas, one end connected to the exhaust gas passage immediately downstream of the internal combustion engine, and The other end is connected to the exhaust gas passage between the one end and the reduction catalyst, and a detour passage capable of branching a part of the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage, and the detour flow connected to the exhaust gas passage A first temperature sensor for measuring the temperature of the exhaust gas flowing into the passage; an exhaust gas adjusting means for adjusting the flow of the exhaust gas flowing into the bypass channel; and a solid that is provided in the bypass channel and stores a solid reducing agent A reducing agent storage means; a solid reducing agent heating means for heating the solid reducing agent to release a fluid reducing agent; and the exhaust gas downstream from the other end of the bypass channel and upstream from the reduction catalyst. Flowing through the passage A second temperature sensor for measuring the temperature of the exhaust gas, a liquid reducing agent supply means for supplying a liquid reducing agent into the exhaust gas passage downstream from the second temperature sensor and upstream from the reduction catalyst, According to the measurement result by the first temperature sensor, the exhaust gas adjusting means and the solid reductant heating means are controlled to cause the exhaust gas to flow through the bypass channel, and the liquid reduction according to the measurement result by the second temperature sensor. Control means for controlling the supply of the liquid reducing agent from the agent supply means into the exhaust gas, and a purification method using an exhaust gas purification device of an internal combustion engine comprising:
The exhaust gas is caused to flow through the bypass channel by controlling the exhaust gas adjusting means and the solid reducing agent heating means according to the measurement result by the first temperature sensor, and the liquid reduction according to the measurement result by the second temperature sensor. A liquid reducing agent is supplied into the exhaust gas from the agent supply means.
上記浄化方法によれば、迂回流路に排ガスを流入させて当該排ガスの温度を利用して固体還元剤から流体還元剤を放出させるため、固体還元剤加熱手段の加熱出力を低減又は加熱を停止することができる。これにより、固体還元剤加熱手段を加熱させるために必要な燃料の消費量を低減することができる。特に、固体還元剤加熱手段を加熱させるための燃料が、内燃機関に供給される燃料としても用いられている場合に、固体還元剤加熱手段の燃料の消費量を低減させることで、燃費への影響を低減することができる。
また、迂回流路を内燃機関の直下流に設けたため、高温の排ガスを固体還元剤に供給することができる。例えば、内燃機関から離れた位置に固体還元剤を設けた場合、排ガスの温度が低下するため、固体還元剤を十分に加熱することが出来ないときがあるが、本発明によれば、固体還元剤を効率良く加熱することができる。
また、固体還元剤加熱手段を用いることで、排ガスの温度が低い場合でも固体還元剤から流体還元剤を放出させることができる。これにより、NOxを確実に浄化することができる。
さらに、液体還元剤供給手段を用いることで、固体還元剤を加熱して放出させた流体還元剤だけではNOxを還元するための還元剤の量が不足する場合、例えば高負荷時等でも、液体還元剤を供給することで還元剤を補給することができる。これにより、内燃機関の高負荷時等でも排ガス中に含まれるNOxを確実に還元することができる。
そして、排ガス調整手段で排ガスの流れを調整することで、固体還元剤から流体還元剤を取り出す必要の無いとき等に迂回流路への排ガスの流入を防止できるため、排圧低減が可能となる。
According to the purification method described above, the exhaust gas is caused to flow into the detour channel and the fluid reducing agent is released from the solid reducing agent using the temperature of the exhaust gas, so that the heating output of the solid reducing agent heating means is reduced or the heating is stopped. can do. Thereby, the fuel consumption required in order to heat a solid reducing agent heating means can be reduced. In particular, when the fuel for heating the solid reducing agent heating means is also used as the fuel supplied to the internal combustion engine, the fuel consumption of the solid reducing agent heating means is reduced, thereby reducing the fuel consumption. The influence can be reduced.
Moreover, since the bypass flow path is provided immediately downstream of the internal combustion engine, high-temperature exhaust gas can be supplied to the solid reducing agent. For example, when the solid reducing agent is provided at a position away from the internal combustion engine, the temperature of the exhaust gas is lowered, so the solid reducing agent may not be heated sufficiently. The agent can be efficiently heated.
Further, by using the solid reducing agent heating means, the fluid reducing agent can be released from the solid reducing agent even when the temperature of the exhaust gas is low. Thereby, NOx can be purified reliably.
Furthermore, by using the liquid reducing agent supply means, when the amount of reducing agent for reducing NOx is insufficient with only the fluid reducing agent that is released by heating the solid reducing agent, for example, even when the load is high, the liquid The reducing agent can be replenished by supplying the reducing agent. Thereby, NOx contained in the exhaust gas can be reliably reduced even when the internal combustion engine is under a high load.
And by adjusting the flow of the exhaust gas with the exhaust gas adjusting means, it is possible to prevent the exhaust gas from flowing into the detour channel when there is no need to take out the fluid reducing agent from the solid reducing agent, so that the exhaust pressure can be reduced. .
本発明によれば、排ガスの温度を利用して固体還元剤を加熱することにより、固体還元剤加熱手段による燃料の消費を低減可能な内燃機関の排ガス浄化装置及び浄化方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the exhaust gas purification apparatus and purification method of an internal combustion engine which can reduce the consumption of the fuel by a solid reducing agent heating means can be provided by heating a solid reducing agent using the temperature of waste gas. .
以下、本発明に係る内燃機関の排ガス浄化装置及び当該排ガス浄化装置を用いた浄化方法について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。また、内燃機関としてディーゼルエンジンを用いた場合について説明するが、これに限定されるものではなく、筒内直接噴射式のリーン・バーン・ガソリンエンジン等にも適用可能である。 Hereinafter, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine and a purification method using the exhaust gas purification apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the following examples are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative. It is just an example. Further, the case where a diesel engine is used as the internal combustion engine will be described, but the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to an in-cylinder direct injection type lean burn gasoline engine or the like.
図1は、本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置の構成を示す概略図である。また、図2は、本実施形態に係る排ガス通路に接続された機器を示す概略図である。そして、図3は、本実施形態に係る還元剤制御手段とその周辺機器との関係を示す概略図である。
図1〜図3に示すように、ディーゼルエンジン(以下、エンジン1という)の排ガス浄化装置3は、DOC(Diesel Oxidation Catalyst;酸化触媒)6と、DPF(Diesel Particulate Filter;ディーゼルパティキュレートフィルター)8と、SCR(Selective Catalyst Reduction;選択還元触媒)触媒10と、を備え、これらは排ガス通路2に配設されている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an exhaust gas purification apparatus according to the first embodiment of the present invention. Further, FIG. 2 is a schematic view showing a device connected to the exhaust gas passage according to the present embodiment. FIG. 3 is a schematic diagram showing the relationship between the reducing agent control means and its peripheral devices according to this embodiment.
As shown in FIGS. 1 to 3, an exhaust
エンジン1は、燃料の噴射時期及び噴射量がECU(Electronic Control Unit、図示しない)によって電子制御されており、かかる噴射時期及び噴射量にてシリンダ毎に設けられた燃料噴射弁5から燃焼室7内に燃料が噴射される。
ECUは、図示しないCPU、ROM及びRAMから構成されるマイクロコンピューターを備えている。ECUは、エンジン1の運転条件や運転者の要求に応じてエンジン1の運転状態を制御する。
In the engine 1, the fuel injection timing and the injection amount are electronically controlled by an ECU (Electronic Control Unit, not shown), and the
The ECU includes a microcomputer including a CPU, a ROM, and a RAM (not shown). The ECU controls the operating state of the engine 1 in accordance with the operating conditions of the engine 1 and the driver's request.
また、排ガス浄化装置3は、エンジン1とDOC6との間に設けられ、排ガス通路2を迂回する迂回流路14と、後述する固体還元剤38の加熱及び尿素水の噴射等を制御する還元剤制御手段16と、を備えている。
Further, the exhaust
迂回流路14は、その一端14aがエンジン1の直下流の排ガス通路2に接続され、他端14bがDOC6の直上流の排ガス通路2に接続されている。エンジン1から排出された排ガスの一部は迂回流路14に流入し、当該迂回流路14を通過して再び、排ガス通路2に流入する。
The
エンジン1の直下流の排ガス通路2には、迂回流路14に流入する排ガスの温度を計測する第1温度センサ20が設けられている。第1温度センサ20は、迂回流路14の一端14aが排ガス通路2に接続された位置よりも上流側に設けられている。第1温度センサ20は、計測結果を電気信号として還元剤制御手段16へ出力する。
A
また、迂回流路14には、還流制御弁32と、固体還元剤38を収容するための収納容器34と、固体還元剤38を加熱するコイルヒータ36と、が設けられている。
還流制御弁32は、迂回流路14の一端側端部に設けられており、迂回流路14に流入する排ガスの流れを調整する。還流制御弁32の開閉は、還元剤制御手段16の固体還元剤制御部18により制御される。固体還元剤制御部18は、第1温度センサ20により計測された排ガスの温度が、固体還元剤38から流体還元剤を放出可能な放出温度以上の場合に還流制御弁32を開き、放出温度未満の場合に還流制御弁32を閉じる。
The
The
収納容器34は、還流制御弁32よりも下流側の迂回流路14内に設けられている。収納容器34内には、固体還元剤38が収納されている。迂回流路14に流入した排ガスは収納容器34内の固体還元剤38と接触する。固体還元剤38として、アンモニアを吸着する吸着剤あるいはアンモニアを化学的に含有する錯体を用いることができる。例えば、アンモニアが固体還元剤38に吸着されている場合、排ガスの熱によって吸着剤からアンモニアが脱離する。また、アンモニアを含む錯体で構成されている場合、排ガスの熱によって錯体が分解または錯体からの昇華によってアンモニアが発生する。
The
固体還元剤38は、高温の排ガスと接触することによって加熱されてアンモニアを発生させる。発生するアンモニアの量は、加熱される温度によって変化する。具体的には、温度が高くなるにつれてアンモニアの量は増大する。
The solid reducing
コイルヒータ36は、収納容器34の外方の排ガス通路2を囲むように設置されており、加熱することにより収納容器34内の固体還元剤38からアンモニアを放出させることができる。これにより、排ガスを迂回流路14に通過させない場合でも、固体還元剤38からアンモニアを放出させることができる。
The
コイルヒータ36の加熱出力は、還元剤制御手段16の固体還元剤制御部18により制御される。固体還元剤制御部18は、第1温度センサ20により計測された排ガスの温度を加味して、コイルヒータ36の加熱出力を調整する。
The heating output of the
固体還元剤制御部18は、第1温度センサ20による計測結果が、予め設定された所定温度以上の場合、コイルヒータ36を停止する。排ガスの所定温度とは、排ガスを固体還元剤38に接触させた際に、SCR触媒10に流入する単位時間当たりのNOxを全て還元できる量のアンモニアを単位時間当たりに発生させることができる温度をいい、予め設計等により決定されている。なお、所定温度は放出温度よりも大きい値であり、SCR触媒10の還元能力、第1温度センサ20から収納容器34まので長さ、迂回流路14の径等に基づいて決定される。
固体還元剤制御部18は、第1温度センサ20による計測結果が、放出温度以上、且つ所定温度未満の場合、コイルヒータ36の加熱出力を低減する。これにより、コイルヒータ36を加熱するために必要な燃料の消費量を低減することができる。係る場合には、燃費への影響を低減することができる。
また、固体還元剤制御部18は、第1温度センサ20による計測結果が所定温度以上の場合にコイルヒータ36を停止する。これにより、コイルヒータ36を加熱するための燃料を消費しなくなる。コイルヒータ36を加熱させるための燃料は、エンジン1に供給される燃料としても用いられているため、燃料の消費量を低減させることで、燃費への影響を大幅に低減することができる。
The solid reducing
The solid reducing
Moreover, the solid reducing
収納容器34よりも下流側の迂回流路14の他端部側には、アンモニアを含む排ガスを下流側へ供給するアンモニア供給用ポンプ40と、逆止弁42と、が設けられている。
アンモニア供給用ポンプ40が設けられているため、発生したアンモニアを含む排ガスを排ガス通路2に確実に供給することができる。アンモニア供給用ポンプ40の稼働及び停止は、固体還元剤制御部18により制御される。固体還元剤制御部18は、還流制御弁32を開くと同時にアンモニア供給用ポンプ40を稼働させ、還流制御弁32を閉じると同時にアンモニア供給用ポンプ40を停止させる。
An
Since the
逆止弁42は、アンモニア供給用ポンプ40よりも下流側に設けられている。逆止弁42は、排ガス通路2から迂回流路14の他端側端部内へ排ガスが流入することを防止し、且つアンモニア供給用ポンプ40側から供給されたアンモニアを含む排ガスを排ガス通路2へ送給する機能を有している。
The
アンモニア供給用ポンプ40から供給されたアンモニアを含む排ガスは、逆止弁42を通過して排ガス通路2内に流入し、排ガス通路2を通過してきた排ガスと合流してDOC6に流入する。
The exhaust gas containing ammonia supplied from the
迂回流路14の他端14bと排ガス通路2との合流部と、DOC6との間の排ガス通路2には、酸素濃度センサ26が設けられている。酸素濃度センサ26は、計測結果を電気信号として還元剤制御手段16へ出力する。還元剤制御手段16の尿素水制御部45は、酸素濃度センサ26による排ガス中の酸素濃度に基づいて、排ガス中に含まれるアンモニア量を推測する。
An
DOC6では、排ガス中に含まれるNOが酸化されてNO2が生成される。DOC6を通過した後のNO2を含む排ガスは、続いてDPF8に流入する。DPF8では、排ガス中に含まれるPM(Paticulate Matter:粒子状物質)が捕捉される。DOC6とDPF8は、一つのケース9内に収納されている。これにより、DPF8に捕捉されたPM量が所定量を超えたときには、燃料の後噴射等によって排ガス温度を上昇させ、PMを燃焼することができる。
DPF8に入る排ガスの温度は、DPF8の上流側のケース9に取り付けられた第2温度センサ22にて計測される。
In Doc6, NO contained in the exhaust gas is oxidized NO 2 is generated. The exhaust gas containing NO 2 after passing through the
The temperature of the exhaust gas entering the
DPF8を通過した排ガスは、SCR触媒10内に流入する。DPF8とSCR触媒10との間の排ガス通路2には、排ガスの温度を計測する第3温度センサ24が設けられている。これにより、SCR触媒10に流入する排ガスの温度を正確に把握することができる。
第2温度センサ22及び第3温度センサ24は、それぞれ計測結果を電気信号として還元剤制御手段16へ出力する。
The exhaust gas that has passed through the
The
DPF8とSCR触媒10との間の排ガス通路2には、排ガス中に含まれるNOxの濃度を計測する第1NOx濃度センサ28が設けられている。また、SCR触媒10よりも下流側の排ガス通路2には、排ガス中に含まれるNOxの濃度を計測する第2NOx濃度センサ30が設けられている。第1NOx濃度センサ28及び第2NOx濃度センサ30は、それぞれ計測結果を電気信号として還元剤制御手段16へ出力する。
このように、SCR触媒10の上流側及び下流側にそれぞれ第1NOx濃度センサ28、第2NOx濃度センサ30が設けられているため、SCR触媒10に流入する排ガスに含まれるNOxの濃度及びSCR触媒10を通過した後の排ガスに含まれるNOxの濃度を正確に把握することができる。これにより、NOx浄化率(第1NOx濃度センサ28により計測されたNOx濃度/第2NOx濃度センサ30により計測されたNOx濃度)を算出することができる。
The
As described above, since the first
また、排ガス浄化装置3は、SCR触媒10の直上流に液体還元剤である尿素水を噴射する噴射装置44を備えている。噴射装置44は、第1NOx濃度センサ28とSCR触媒10との間に位置する排ガス通路2に設けられた噴射ノズル46と、噴射ノズル46に尿素水を供給する尿素水供給用ポンプ47と、尿素水を貯留する尿素水タンク48と、を備えている。
Further, the exhaust
尿素水供給用ポンプ47は、尿素水の供給量を調整可能な可変機構を有している。尿素水供給用ポンプ47の可変機構は、還元剤制御手段16の尿素水制御部45により制御される。
尿素水供給用ポンプ47から供給された尿素水は、噴射ノズル46から排ガス中に噴射される。
The urea
The urea water supplied from the urea
一般的に、DPF8と通過した排ガスの温度が約200℃未満の場合、噴射した尿素水の分解反応が進み難く、アンモニアスリップが生じる場合がある。したがって、尿素水制御部45は、第3温度センサ24により計測された排ガスの温度が約200℃以上の場合、尿素水供給用ポンプ47を稼働させて尿素水を噴射する。排ガスに吹き付けられた尿素水は、分解してアンモニアが生成される。
Generally, when the temperature of the exhaust gas passing through the
尿素水の分解によって生成されたアンモニア及び固体還元剤38を昇華して生成されたアンモニアを含む排ガスはSCR触媒10に流入する。SCR触媒10では、排ガス中に含まれるNOxがアンモニアによって還元される。そして、NOxを含まない排ガスは、排ガス通路2を通って大気中へ放出される。
The exhaust gas containing ammonia generated by the decomposition of urea water and ammonia generated by sublimating the solid reducing
NOxの濃度が少ない場合に大量のアンモニアを供給するとアンモニアスリップを生じるため、尿素水制御部45は、NOxの濃度にも応じて尿素水の噴射量を調整する。
具体的に、尿素水制御部45は、酸素濃度センサ26による酸素濃度から、排ガス中に含まれているアンモニア量を推定する。続いて、当該アンモニア量及び第3温度センサ24による排ガスの温度を加味して、排ガス中のNOxを還元するために必要な量(以下、所定量という)のアンモニアが排ガス中に含まれていると判断した場合には、尿素水の噴射を行わない。一方、尿素水制御部45は、排ガス中に含まれるアンモニア量及び酸素濃度センサ26による排ガスの温度を加味して、所定量のアンモニアが排ガス中に含まれておらずアンモニアが不足していると判断した場合には、その不足分のアンモニアを発生するために必要な尿素水の供給量を算出する。そして、尿素水制御部45は、尿素水供給用ポンプ47を稼働させるとともに、算出された尿素水を供給するように尿素水供給用ポンプ47を制御して、当該必要な量の尿素水を排ガス中に供給する。
When a large amount of ammonia is supplied when the concentration of NOx is low, ammonia slip occurs, so the urea
Specifically, the urea
SCR触媒10内に流入する排ガス中にはアンモニアが含まれているため、排ガス中に含まれるNOxがSCR触媒10内で還元される。そして、NOxを含まない浄化された排ガスが、排ガス通路2を通って大気中へ放出される。
Since the exhaust gas flowing into the
次に、上記の構成による排ガス浄化装置3の排ガス浄化フローについて図4を用いて説明する。
図4に示すように、まず、エンジン1を稼働させた直後等の排ガスの温度が比較的低い状態のときは、固体還元剤38を加熱してアンモニアを発生させる(ステップS1)。その後、エンジン1が温まって排ガスの温度が高い状態のときは、尿素水を供給することによりアンモニアを発生させる(ステップS20)。
Next, an exhaust gas purification flow of the exhaust
As shown in FIG. 4, first, when the temperature of the exhaust gas is relatively low, such as immediately after the engine 1 is operated, the solid reducing
固体還元剤38によってアンモニアを発生させる詳細なフローについて図5を用いて説明する。
図5に示すように、まず、還元剤制御手段16の固体還元剤制御部18は、冷態運転状態であることを検出したら(ステップS2)、コイルヒータ36で固体還元剤38を加熱する(ステップS4)。続いて、アンモニア供給用ポンプ40を稼働させる。コイルヒータ36によって固体還元剤38を加熱することにより、アンモニアが発生する。発生したアンモニアは、アンモニア供給用ポンプ40により排ガス通路2に送給され、排ガス通路2を通過してきた排ガスと合流してDOC6、DPF8、SCR触媒10に流入する。これにより、排ガス中に含まれるNOxが浄化される。
A detailed flow for generating ammonia by the solid reducing
As shown in FIG. 5, first, when the solid
次に、固体還元剤制御部18は、エンジン1が温まって冷態運転状態が終了したことを検出したら(ステップS6)、第1温度センサ20から取得した排ガスの温度T1が上記放出温度以上か否かを判定する(ステップS8)。
Then, the solid
固体還元剤制御部18は、ステップS8において、排ガスの温度T1が放出温度未満の場合、排ガスを迂回流路14に流すことは不可であると判定する(ステップS10)。係る場合には、すべての排ガスを排ガス通路2内に流す。
一方、固体還元剤制御部18は、ステップS8において、排ガスの温度T1が放出温度以上の場合、排ガスを迂回流路14に流すことが可能であると判定する(ステップS12)。係る場合に、固体還元剤制御部18は、還流制御弁32を開放する(ステップS14)。また、アンモニア供給用ポンプ40を稼働させる。これにより、迂回流路14にはエンジン1から排出された高温の排ガスの一部が流入する。高温の排ガスが迂回流路14を通過する際に、固体還元剤38を加熱することにより、アンモニアが発生する。発生したアンモニアは、アンモニア供給用ポンプ40により排ガス通路2に送給される。
Solid
On the other hand, the solid
次に、固体還元剤制御部18は、排ガスの温度T1が、予め設定された上記所定温度以上か否かを判定する(ステップS16)。
固体還元剤制御部18は、ステップS16において、排ガスの温度T1が所定温度以上であると判定すると、コイルヒータ36による加熱を停止する(ステップS18)。これにより、コイルヒータ36を稼働させるための燃料の消費量を大幅に低減することができる。
Then, the solid
Solid
ところで、ステップS16において、固体還元剤制御部18は、排ガスの温度T1が所定温度未満であると判定すると、コイルヒータ36の加熱出力を低減する(ステップS17)。これにより、コイルヒータ36を稼働させるための燃料の消費量を低減することができる。
Meanwhile, in step S16, the solid
次に、尿素水によってアンモニアを発生させる詳細なフローについて図6を用いて説明する。
図6に示すように、まず、第3温度センサにより排ガスの温度T3を計測する(ステップS21)。続いて、尿素水制御部45は、排ガスの温度T3が加水分解可能温度、例えば200℃以上か否かを判定する(ステップS22)。
Next, a detailed flow for generating ammonia with urea water will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 6, firstly, to measure the temperature T 3 of the exhaust gas by the third temperature sensor (Step S21). Subsequently, the urea
尿素水制御部45は、ステップS22において、排ガスの温度T3が200℃未満の場合、尿素水の噴射は不可能であると判定する(ステップS24)。
一方、尿素水制御部45は、ステップS22において、排ガスの温度T3が200℃以上の場合、尿素水の噴射は可能であると判定する(ステップS26)。尿素水の噴射は可能であると判定したら、尿素水制御部45は、続いて、酸素濃度センサ26から取得した酸素濃度により、排ガス通路2を流れるアンモニア量を推定する(ステップS28)。
Urea
On the other hand, urea
次に、尿素水制御部45は、ステップS28で推定したアンモニア量が、上記所定量未満か否かを判定する(ステップS30)。
尿素水制御部45は、ステップS30において、アンモニアの量が所定量未満であると判定すると、尿素水供給用ポンプ47を稼働させて、NOxを還元するために必要な量の尿素水を噴射する(ステップS32)。これにより、排ガスに含まれるNOxをSCR触媒にて効率良く還元することができる。
また、尿素水制御部45は、ステップS30において、アンモニアの量が所定量以上であると判定すると、尿素水を使用しない(ステップS34)。これにより、アンモニアスリップを防止することができる。
Next, the urea
If the urea
Moreover, if the urea
冷態運転状態が終了した後、エンジン1が稼働している間、上述したステップS8からステップS34までを繰り返し実施して、排ガス中にアンモニアを供給し続ける。 After the cold operation state ends, while the engine 1 is operating, the above-described steps S8 to S34 are repeatedly performed to continue supplying ammonia into the exhaust gas.
上述したように、本実施形態に係る排ガス浄化装置3によれば、第1温度センサ20による計測結果、即ち排ガスの温度T1が固体還元剤38の放出温度以上の場合に、排ガスを迂回流路14へ流入可能とするため、排ガスの温度を利用して固体還元剤38からアンモニアを放出させることができる。そして、排ガスの温度を利用して固体還元剤38からアンモニアを放出させるため、コイルヒータ36からの加熱出力を低減することができる。これにより、コイルヒータ36を加熱させるために必要な燃料の消費量を低減することができる。コイルヒータ36を加熱させるための燃料は、内燃機関に供給される燃料と併用されているため、コイルヒータ36用の燃料の消費量を低減させることで、燃費への影響を低減することができる。
そして、排ガスの温度T1が所定温度値以上の場合には、コイルヒータ36を停止するため、燃料の消費量を大幅に低減することができる。これにより、燃費への影響を大幅に低減することができる。
As described above, according to the exhaust
When the temperature T 1 of the exhaust gas is equal to or higher than the predetermined temperature value, to stop the
また、迂回流路14をエンジン1の直下流に設けたため、高温の排ガスを固体還元剤38に供給することができる。エンジン1から離れた位置に固体還元剤38を設けた場合、排ガスの温度が低下するため、固体還元剤38を十分に加熱することが出来ないときがあるが、本発明によれば、固体還元剤38を効率良く加熱することができる。
Further, since the
さらに、迂回流路14にアンモニア供給用ポンプ40を備えているため、アンモニアを排ガス通路2へ確実に供給することができる。排ガスの圧力損失による圧力差や排ガスの脈動では、アンモニアを排ガス通路2に供給することが出来ない場合に有効である。
Further, since the
また、固体還元剤38を加熱するためのコイルヒータ36を備えているため、排ガスの温度が放出温度未満でも固体還元剤38を加熱してアンモニアを放出させることができる。これにより、SCR触媒10によるNOx浄化効率を向上させることができる。そして、コイルヒータ36の加熱出力を調整することで、アニモニアの発生量を調整することができる。
Further, since the
また、SCR触媒10の上流側及び下流側にそれぞれ第1NOx濃度センサ28、第2NOx濃度センサ30が設けられているため、NOx浄化率を算出することができる。さらに、排ガス通路2に酸素濃度センサ26を配設しているため、排ガス中に含まれるアンモニア量を把握することができる。NOx浄化率が予め設定された値よりも低い(浄化率が悪い)場合は、コイルヒータ36の加熱出力を調整して排ガス中に含まれるアンモニアの量を調整することで、NOx浄化率を高くすることができる。
Further, since the first
還流制御弁32で排ガスの流れを調整することで、固体還元剤38からアンモニアを取り出す必要の無いとき等に迂回流路14への排ガスの流入を防止できるため、排圧低減が可能となる。
By adjusting the flow of the exhaust gas with the
そして、固体還元剤38から発生させたアンモニアだけではNOxを全て還元することができない場合に、尿素水の噴射を行うことで、アンモニアを補給することができる。これにより、エンジン1の高負荷時等でも排ガス中に含まれる全てのNOxを還元することができる。これにより、SCR触媒10によるNOx浄化効率を向上させることができる。
Then, when all of the NOx cannot be reduced only with ammonia generated from the solid reducing
次に、本発明の第二実施形態について説明する。以下の説明において、上記の実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。第二実施形態のエンジンはターボ過給機を有している。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, portions corresponding to the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and differences are mainly described. The engine of the second embodiment has a turbocharger.
図7は、本発明の第二実施形態に係る排ガス浄化装置3の配置箇所を示す概略図である。
図7に示すように、エンジン11の直下流の排ガス通路2には、ターボ過給機4のタービン4aが配設されている。また、ターボ過給機4のタービン4aとDOC6との間に、排ガス通路2を迂回する迂回流路14が設けられている。
FIG. 7 is a schematic view showing an arrangement location of the exhaust
As shown in FIG. 7, a
迂回流路14は、その一端14aがタービン4aの直下流の排ガス通路2に接続され、他端14bがDOC6の直上流の排ガス通路2に接続されている。タービン4aを通過した排ガスの一部は迂回流路14に流入し、当該迂回流路14を通過して再び、排ガス通路2に合流する。
The
タービン4aの直下流の排ガス通路2には、排ガスの温度を計測する第1温度センサ20が設けられている。第1温度センサ20は、迂回流路14の一端が接続された位置よりも上流側に設けられている。これにより、迂回流路14に流入する排ガスの温度を把握することができる。
A
また、迂回流路14には、第一実施形態と同様に、還流制御弁32と、固体還元剤38を収容するための収納容器34と、固体還元剤38を加熱して昇華させるコイルヒータ36と、が設けられている。
Similarly to the first embodiment, the
上述したように、本実施形態によれば、迂回流路14をタービン4aの直下流に設けたため、高温の排ガスを固体還元剤38に供給することができる。タービン4aから離れた位置に固体還元剤38を設けた場合、排ガスの温度が低下するため、固体還元剤38を十分に加熱することが出来ないときがあるが、本実施形態によれば、固体還元剤38を効率良く加熱することができる。また、排ガス浄化装置3によれば、第一実施形態で説明した効果も得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
1 エンジン
2 排ガス通路
3 排ガス浄化装置
4 ターボ過給機
4a タービン
5 燃料噴射弁
6 DOC
7 燃焼室
8 DPF
9 ケース
10 SCR触媒
11 エンジン
14 迂回流路
14a 一端
14b 他端
16 還元剤制御手段
18 固体還元剤制御部
20 第1温度センサ
22 第2温度センサ
23 排ガス浄化装置
24 第3温度センサ
26 酸素濃度センサ
28 第1NOx濃度センサ
30 第2NOx濃度センサ
32 還流制御弁
34 収納容器
36 コイルヒータ
38 固体還元剤
40 ポンプ
42 逆止弁
44 噴射装置
45 尿素水制御部
46 噴射ノズル
47 尿素水供給用ポンプ
48 尿素水タンク
1
7
9
Claims (7)
一端が前記内燃機関の直下流の前記排ガス通路に接続され、且つ他端が前記一端と前記還元触媒との間の前記排ガス通路に接続されて、前記排ガス通路を流れる前記排ガスの一部を分岐可能な迂回流路と、
前記排ガス通路に接続され、前記迂回流路に流入する前記排ガスの温度を計測する第1温度センサと、
前記迂回流路に流入する排ガスの流れを調整する排ガス調整手段と、
前記迂回流路に設けられ、固体還元剤を貯蔵する固体還元剤貯蔵手段と、
前記固体還元剤を加熱して流体還元剤を放出させる固体還元剤加熱手段と、
前記迂回流路の前記他端よりも下流で、且つ前記還元触媒よりも上流の前記排ガス通路を流れる排ガスの温度を計測する第2温度センサと、
前記第2温度センサよりも下流で、且つ前記還元触媒よりも上流の前記排ガス通路内に液体還元剤を供給する液体還元剤供給手段と、
前記第1温度センサによる計測結果に応じて、前記排ガス調整手段及び前記固体還元剤加熱手段を制御して前記迂回流路に排ガスを流すとともに、前記第2温度センサによる計測結果に応じて前記液体還元剤供給手段から前記排ガス中への液体還元剤の供給を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。 A reduction catalyst provided in an exhaust gas passage connected to the internal combustion engine for reducing NOx contained in the exhaust gas;
One end is connected to the exhaust gas passage immediately downstream of the internal combustion engine, and the other end is connected to the exhaust gas passage between the one end and the reduction catalyst to branch a part of the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage. Possible detour channels,
A first temperature sensor connected to the exhaust gas passage and measuring a temperature of the exhaust gas flowing into the bypass passage;
An exhaust gas adjusting means for adjusting the flow of the exhaust gas flowing into the bypass channel;
A solid reducing agent storage means for storing the solid reducing agent provided in the bypass channel;
A solid reducing agent heating means for heating the solid reducing agent to release a fluid reducing agent;
A second temperature sensor for measuring the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage downstream from the other end of the bypass flow path and upstream from the reduction catalyst;
A liquid reducing agent supply means for supplying a liquid reducing agent into the exhaust gas passage downstream from the second temperature sensor and upstream from the reduction catalyst;
According to the measurement result by the first temperature sensor, the exhaust gas adjusting means and the solid reductant heating means are controlled to flow the exhaust gas through the bypass flow path, and the liquid according to the measurement result by the second temperature sensor. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising: control means for controlling supply of the liquid reducing agent from the reducing agent supply means into the exhaust gas.
前記第2温度センサによる計測結果が、前記液体還元剤が加水分解する加水分解温度未満の場合に、前記固体還元剤加熱手段を制御して前記固体還元剤を加熱して前記流体還元剤を放出させて、
前記第2温度センサによる計測結果が、前記加水分解温度以上の場合に、前記液体還元剤供給手段を制御して前記液体還元剤を排ガス中に供給することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。 The control means includes
When the measurement result by the second temperature sensor is lower than the hydrolysis temperature at which the liquid reducing agent is hydrolyzed, the solid reducing agent heating means is controlled to heat the solid reducing agent and release the fluid reducing agent. Let me
2. The liquid reductant is supplied into the exhaust gas by controlling the liquid reductant supply means when the measurement result by the second temperature sensor is equal to or higher than the hydrolysis temperature. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine.
前記第1温度センサによる計測結果が、前記固体還元剤から前記流体還元剤が放出される放出温度以上の場合に、前記排ガス調整手段を制御して前記排ガスを前記迂回流路へ流入させることを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。 The control means includes
When the measurement result by the first temperature sensor is equal to or higher than the release temperature at which the fluid reducing agent is released from the solid reducing agent, the exhaust gas adjusting means is controlled to cause the exhaust gas to flow into the bypass flow path. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that
前記第1温度センサによる計測結果が、前記固体還元剤から前記流体還元剤が放出される放出温度以上で、且つ所定温度値未満の場合に、前記固体還元剤加熱手段の加熱出力を低下させることを特徴とする請求項1〜3のうち何れか一項に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。 The control means includes
When the measurement result by the first temperature sensor is equal to or higher than a release temperature at which the fluid reducing agent is released from the solid reducing agent and less than a predetermined temperature value, the heating output of the solid reducing agent heating means is reduced. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the exhaust gas purification device is an internal combustion engine.
前記迂回流路は、前記タービンの直下流の前記排ガス通路に配設されていることを特徴とする請求項1〜5のうち何れか一項に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。 The internal combustion engine has a turbocharger turbine driven by exhaust gas from the internal combustion engine,
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the bypass flow path is disposed in the exhaust gas passage immediately downstream of the turbine.
前記第1温度センサによる計測結果に応じて前記排ガス調整手段及び前記固体還元剤加熱手段を制御して前記迂回流路に排ガスを流すとともに、前記第2温度センサによる計測結果に応じて前記液体還元剤供給手段から液体還元剤を前記排ガス中に供給することを特徴とする浄化方法。 A reduction catalyst provided in an exhaust gas passage connected to the internal combustion engine, for reducing NOx contained in the exhaust gas, one end connected to the exhaust gas passage immediately downstream of the internal combustion engine, and the other end of the one end and the reduction catalyst Connected to the exhaust gas passage, and a bypass channel capable of branching a part of the exhaust gas flowing through the exhaust gas channel, and a temperature of the exhaust gas flowing into the bypass channel connected to the exhaust gas channel. A first temperature sensor to be measured; an exhaust gas adjusting means for adjusting a flow of exhaust gas flowing into the bypass flow path; a solid reducing agent storage means provided in the bypass flow path for storing a solid reducing agent; and the solid reduction A solid reducing agent heating means for heating the agent to release the fluid reducing agent, and measuring the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage downstream of the other end of the bypass channel and upstream of the reduction catalyst. 2 temperature sensors, liquid reducing agent supply means for supplying a liquid reducing agent into the exhaust gas passage downstream from the second temperature sensor and upstream from the reduction catalyst, and the measurement results by the first temperature sensor. Accordingly, the exhaust gas adjusting means and the solid reducing agent heating means are controlled to flow the exhaust gas through the bypass flow path, and from the liquid reducing agent supply means into the exhaust gas according to the measurement result by the second temperature sensor. A control means for controlling the supply of the liquid reducing agent, and a purification method using an exhaust gas purification device of an internal combustion engine comprising:
The exhaust gas is caused to flow through the bypass channel by controlling the exhaust gas adjusting means and the solid reducing agent heating means according to the measurement result by the first temperature sensor, and the liquid reduction according to the measurement result by the second temperature sensor. A purification method, wherein a liquid reducing agent is supplied from the agent supply means into the exhaust gas.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011279604A JP5874968B2 (en) | 2011-12-21 | 2011-12-21 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011279604A JP5874968B2 (en) | 2011-12-21 | 2011-12-21 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013130109A true JP2013130109A (en) | 2013-07-04 |
JP5874968B2 JP5874968B2 (en) | 2016-03-02 |
Family
ID=48907855
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011279604A Expired - Fee Related JP5874968B2 (en) | 2011-12-21 | 2011-12-21 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5874968B2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104179554A (en) * | 2014-08-12 | 2014-12-03 | 吉林省众鑫汽车装备有限公司 | Tail gas communication control device and tail gas communication control method for solid ammonia storage tank |
KR101497831B1 (en) * | 2013-10-07 | 2015-03-02 | 두산엔진주식회사 | Power plant with selective catalytic reuction system |
JP2015513634A (en) * | 2012-03-02 | 2015-05-14 | ハルドール・トプサー・アクチエゼルスカベット | Method and system for removing harmful compounds from engine exhaust |
JP2016530144A (en) * | 2014-03-25 | 2016-09-29 | ヒュンダイ ヘビー インダストリーズ カンパニー リミテッドHyundai Heavy Industries Co., Ltd. | System and method for reducing harmful substances in ships, and ships using the same |
CN113167156A (en) * | 2018-12-04 | 2021-07-23 | 日本碍子株式会社 | Reducing agent injection device, exhaust gas treatment device, and exhaust gas treatment method |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000220437A (en) * | 1999-02-02 | 2000-08-08 | Toyota Motor Corp | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
JP2001159308A (en) * | 1999-10-13 | 2001-06-12 | Fev Motorentechnik Gmbh & Co Kg | Device for generating gaseous reduction agent for exhaust emission control of internal combustion engine by catalyst |
DE19960976A1 (en) * | 1999-12-17 | 2001-07-05 | Karlsruhe Forschzent | Unit for catalytic reduction of nitrogen oxides in engine exhaust gases includes stacked-foil micro-reactor heat exchanger, fed with ammonia-release compound |
JP2009264148A (en) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Hino Motors Ltd | Exhaust emission control device |
JP2009264147A (en) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Hino Motors Ltd | Exhaust emission control device |
JP2010065648A (en) * | 2008-09-12 | 2010-03-25 | Denso Corp | Exhaust emission control device |
JP2010138883A (en) * | 2008-12-15 | 2010-06-24 | Denso Corp | Control device for exhaust emission control system |
WO2011108110A1 (en) * | 2010-03-05 | 2011-09-09 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust purification device for internal combustion engine |
JP2012522158A (en) * | 2009-03-27 | 2012-09-20 | エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンス テクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Method for supplying reducing agent to an exhaust gas system and corresponding exhaust gas system |
-
2011
- 2011-12-21 JP JP2011279604A patent/JP5874968B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000220437A (en) * | 1999-02-02 | 2000-08-08 | Toyota Motor Corp | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
JP2001159308A (en) * | 1999-10-13 | 2001-06-12 | Fev Motorentechnik Gmbh & Co Kg | Device for generating gaseous reduction agent for exhaust emission control of internal combustion engine by catalyst |
DE19960976A1 (en) * | 1999-12-17 | 2001-07-05 | Karlsruhe Forschzent | Unit for catalytic reduction of nitrogen oxides in engine exhaust gases includes stacked-foil micro-reactor heat exchanger, fed with ammonia-release compound |
JP2009264148A (en) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Hino Motors Ltd | Exhaust emission control device |
JP2009264147A (en) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Hino Motors Ltd | Exhaust emission control device |
JP2010065648A (en) * | 2008-09-12 | 2010-03-25 | Denso Corp | Exhaust emission control device |
JP2010138883A (en) * | 2008-12-15 | 2010-06-24 | Denso Corp | Control device for exhaust emission control system |
JP2012522158A (en) * | 2009-03-27 | 2012-09-20 | エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンス テクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Method for supplying reducing agent to an exhaust gas system and corresponding exhaust gas system |
WO2011108110A1 (en) * | 2010-03-05 | 2011-09-09 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust purification device for internal combustion engine |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015513634A (en) * | 2012-03-02 | 2015-05-14 | ハルドール・トプサー・アクチエゼルスカベット | Method and system for removing harmful compounds from engine exhaust |
KR101497831B1 (en) * | 2013-10-07 | 2015-03-02 | 두산엔진주식회사 | Power plant with selective catalytic reuction system |
JP2016530144A (en) * | 2014-03-25 | 2016-09-29 | ヒュンダイ ヘビー インダストリーズ カンパニー リミテッドHyundai Heavy Industries Co., Ltd. | System and method for reducing harmful substances in ships, and ships using the same |
US9714600B2 (en) | 2014-03-25 | 2017-07-25 | Hyundai Heavy Industries Co., Ltd. | System and method for reducing harmful substances of ship and ship using the same |
CN104179554A (en) * | 2014-08-12 | 2014-12-03 | 吉林省众鑫汽车装备有限公司 | Tail gas communication control device and tail gas communication control method for solid ammonia storage tank |
CN113167156A (en) * | 2018-12-04 | 2021-07-23 | 日本碍子株式会社 | Reducing agent injection device, exhaust gas treatment device, and exhaust gas treatment method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5874968B2 (en) | 2016-03-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2918805B1 (en) | Exhaust gas purification device for internal-combustion engine | |
US10001047B2 (en) | Multi-leg exhaust aftertreatment system and method | |
KR102309229B1 (en) | Combustion engine | |
JP4702318B2 (en) | Exhaust gas purification system for internal combustion engine | |
US11815000B2 (en) | Exhaust gas treatment system with improved low temperature performance | |
US9512760B2 (en) | Aftertreatment system implementing low-temperature SCR | |
US20130283769A1 (en) | Exhaust gas purification system and method for controlling the same | |
JP5874968B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
US11624309B2 (en) | Exhaust gas treatment system and method with reductant injection and close-coupled treatment element | |
JP5861920B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP5796777B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine and urea accumulation detection method | |
JP5854323B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
US20150330275A1 (en) | Exhaust Purification System for Internal Combustion Engine | |
EP2682579B1 (en) | Exhaust emission control system for internal combustion engine, and control method for exhaust emission control system | |
JP2008196375A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
US9464554B2 (en) | Exhaust gas purification system for internal combustion engine | |
EP2682580B1 (en) | Exhaust emission control system for internal combustion engine, and control method for exhaust emission control system | |
US8635862B2 (en) | Control system for reducing nitrous oxide (“N2O”) after selective catalytic reduction (“SCR”) device light-off | |
US20150300229A1 (en) | Exhaust emission control system for internal combustion engine (as amended) | |
JP5979469B2 (en) | Exhaust gas purification device and purification method for internal combustion engine | |
JP2016511368A (en) | Dual fuel engine exhaust system | |
JP2013092075A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
JP7314830B2 (en) | exhaust purification system | |
JP2016133007A (en) | Exhaust processing system and exhaust processing method | |
JP2013185511A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140523 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150424 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150622 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20151225 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160107 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5874968 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |