JP2013142367A - Exhaust emission control device - Google Patents

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Junji Yamamoto
純司 山本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device capable of effectively restraining the generation of an ammonia slip when operated in an unsteady state of the rotating speed of an engine since a load variation in the engine is large.SOLUTION: An exhaust emission control device includes an NOx purifying means 17 arranged in an exhaust pipe 10 for exhausting exhaust gas guided from an engine 1 and reducing and purifying nitrogen oxides in the exhaust gas flowing in the exhaust pipe 10. The NOx purifying means 17 has an NHflow rate calculating means for calculating a flow rate of ammonia oxidizable by an NHslip catalyst 21, a first function generating means for calculating a flow rate of the exhaust gas including ammonia corresponding to the flow rate of the ammonia calculated by the NHflow rate calculating means by presetting a relationship between the flow rate of the ammonia oxidizable by the NHslip catalyst 21 and the flow rate of the exhaust gas including the ammonia of the flow rate, and an exhaust gas flow rate control means for controlling the flow rate of the exhaust gas guided to the NHslip catalyst 21 according to the flow rate of the exhaust gas calculated by the first function generating means.

Description

本発明は、排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元して浄化する排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust purification device that reduces and purifies nitrogen oxides contained in exhaust gas.

一般的に、エンジンを備えて動作する油圧ショベル等の作業機械は、走行体と、この走行体の上方に配置された旋回体と、この旋回体に設けられ、作業者が乗車するキャブと、旋回体の前方に取り付けられ、キャブ内の作業者の操作によって掘削等の作業を行うフロント作業機とを備えている。上述の旋回体は、キャブの後方に配置されたエンジンルームと、このエンジンルーム内に配設された上述のエンジンと、このエンジンから導かれた排気ガスを外部へ排出する排気管とを有している。   Generally, a work machine such as a hydraulic excavator that operates with an engine includes a traveling body, a swiveling body disposed above the traveling body, a cab that is provided on the swiveling body and on which an operator rides, And a front work machine that is attached to the front of the revolving structure and performs work such as excavation by the operation of an operator in the cab. The above-described swivel body includes an engine room disposed behind the cab, the above-described engine disposed in the engine room, and an exhaust pipe that discharges exhaust gas led from the engine to the outside. ing.

ここで、排気管から排出される排気ガスには一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)、及び煤等の有害な物質が含まれているので、旋回体の内部にはこれらの有害な物質を処理する排気浄化装置が設けられている。具体的には、排気浄化装置は、排気管に設けられ、排気管内を流通する排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元して浄化するNOx浄化手段を備えている。   Here, since the exhaust gas discharged from the exhaust pipe contains harmful substances such as carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NOx), and soot, these harmful substances are contained in the revolving structure. An exhaust purification device for treating various substances is provided. Specifically, the exhaust purification device includes NOx purification means that is provided in the exhaust pipe and reduces and purifies nitrogen oxides contained in the exhaust gas flowing through the exhaust pipe.

このNOx浄化手段は、排気ガス中に含まれる窒素酸化物を還元することによって水と窒素に分解し、排気ガス中の窒素酸化物の濃度を低減するものである。NOx浄化手段は、例えば排気管に設けられたNOx触媒と、排気管のうちNOx触媒よりも上流側に配設され、アンモニア(NH)を排気管内へ供給するアンモニア供給手段とを有している。そして、アンモニア供給手段によって供給されたアンモニアがNOx触媒において排気ガス中に含まれる窒素酸化物と還元反応することによって窒素酸化物を無害な水と窒素に分解して浄化している。 This NOx purifying means decomposes nitrogen oxides contained in the exhaust gas into water and nitrogen, thereby reducing the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas. The NOx purification means includes, for example, a NOx catalyst provided in the exhaust pipe, and an ammonia supply means that is disposed upstream of the NOx catalyst in the exhaust pipe and supplies ammonia (NH 3 ) into the exhaust pipe. Yes. The ammonia supplied by the ammonia supply means undergoes a reduction reaction with nitrogen oxides contained in the exhaust gas in the NOx catalyst, thereby decomposing and purifying the nitrogen oxides into harmless water and nitrogen.

このような排気ガス中に含まれる窒素酸化物等を処理して浄化する排気浄化装置の従来技術の1つとして、上述したNOx触媒及びアンモニア供給手段に加え、排気管のNOx触媒よりも上流側に配設された前段処理装置と、アンモニア供給手段によるアンモニアの供給を制御するアンモニア供給制御手段と、排気管のNOx触媒と前段処理装置との間の温度を検出する温度検出手段とを備え、アンモニア供給制御手段が、温度検出手段によって検出される温度が所定温度未満のとき、アンモニア供給手段からのアンモニアの供給を禁止する一方、アンモニアの供給の禁止に拘わらず、温度検出手段によって検出される温度の上昇速度が所定速度に達すると、禁止を解除してアンモニアの供給を開始する排気浄化装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。   As one of the prior arts of the exhaust gas purification device that processes and purifies nitrogen oxides and the like contained in the exhaust gas, in addition to the NOx catalyst and ammonia supply means described above, the upstream side of the NOx catalyst in the exhaust pipe A pre-treatment device arranged in the above, an ammonia supply control means for controlling the supply of ammonia by the ammonia supply means, and a temperature detection means for detecting the temperature between the NOx catalyst in the exhaust pipe and the pre-treatment device, When the temperature detected by the temperature detection means is lower than the predetermined temperature, the ammonia supply control means prohibits the supply of ammonia from the ammonia supply means, and detects the temperature detection means regardless of the prohibition of the ammonia supply. There is known an exhaust emission control device that releases the prohibition and starts supplying ammonia when the temperature rise rate reaches a predetermined rate (for example, See Patent Document 1).

この従来技術の排気浄化装置では、アンモニア供給手段による排気管内へのアンモニアの供給は尿素水を用いて行われている。具体的には、アンモニア供給手段は、例えば尿素水を貯蔵する尿素水タンクと、排気管のうちNOx触媒よりも上流側に配設され、尿素水タンクから供給された尿素水を排気管内へ噴射する噴射手段とを有している。そして、この噴射手段によって噴射された尿素水が排気ガスの熱で加水分解することにより、アンモニアが排気管内で生成するようになっている。   In this prior art exhaust purification device, ammonia is supplied into the exhaust pipe by the ammonia supply means using urea water. Specifically, the ammonia supply means is disposed upstream of the NOx catalyst, for example, in a urea water tank for storing urea water, and injects urea water supplied from the urea water tank into the exhaust pipe. And injection means for performing. The urea water injected by this injection means is hydrolyzed by the heat of the exhaust gas, so that ammonia is generated in the exhaust pipe.

しかしながら、生成されたアンモニアの全てがNOx触媒において必ずしも排気ガス中の窒素酸化物と反応するわけではなく、排気管内の条件によって反応せずに余剰になったアンモニアが排気ガスに流されてNOx触媒を通過し、そのまま大気中に放出される、いわゆるアンモニアスリップが発生することがある。そこで、排気浄化装置では、NOx触媒から導かれた未反応のアンモニアを酸化する酸化触媒、すなわちNHスリップ触媒がNOx触媒よりも下流側に設けられている。従って、排気浄化装置は、NOx触媒から導かれたアンモニアをNHスリップ触媒において無害な窒素(N)と水蒸気(HO)に分解し、大気中へ放出することを防止している。 However, not all of the produced ammonia necessarily reacts with the nitrogen oxides in the exhaust gas in the NOx catalyst, and the surplus ammonia that does not react depending on the conditions in the exhaust pipe is caused to flow into the exhaust gas and the NOx catalyst A so-called ammonia slip that passes through the gas and is directly released into the atmosphere may occur. Therefore, in the exhaust purification device, an oxidation catalyst that oxidizes unreacted ammonia led from the NOx catalyst, that is, an NH 3 slip catalyst is provided on the downstream side of the NOx catalyst. Therefore, the exhaust purification device prevents ammonia derived from the NOx catalyst from being decomposed into harmless nitrogen (N 2 ) and water vapor (H 2 O) in the NH 3 slip catalyst and released into the atmosphere.

また、エンジンの始動開始時のようにNOx触媒を通過する排気ガスの温度が低い場合には、NOx触媒の温度が上昇せず、NOx触媒によるアンモニアの吸着能力が低下するので、上述したアンモニアスリップが発生し易くなる。上述した従来技術の排気浄化装置では、アンモニア供給制御手段が、温度検出手段によって検出される温度に応じて尿素水の供給を制御することにより、排気ガスに含まれる窒素酸化物と反応するのに最適なアンモニアの量が生成される。従って、アンモニアがNOx触媒で排気ガス中の窒素酸化物と反応せずに余剰になったとしても、NOx触媒から過度に流出されず、NHスリップ触媒で十分に処理される。 In addition, when the temperature of the exhaust gas passing through the NOx catalyst is low, such as when the engine starts, the temperature of the NOx catalyst does not increase, and the ammonia adsorption ability by the NOx catalyst decreases, so the above-described ammonia slip Is likely to occur. In the above-described prior art exhaust purification device, the ammonia supply control means controls the supply of urea water according to the temperature detected by the temperature detection means, thereby reacting with the nitrogen oxides contained in the exhaust gas. An optimal amount of ammonia is produced. Therefore, even if ammonia does not react with the nitrogen oxides in the exhaust gas by the NOx catalyst and becomes surplus, it is not excessively discharged from the NOx catalyst and is sufficiently treated by the NH 3 slip catalyst.

特開2008−128066号公報JP 2008-128066 A

ここで、油圧ショベル等の建設機械は、アイドル状態で運転するときには、エンジンの負荷変動が小さく、回転数が定常状態で動作する。一方、建設機械は、フロント作業機を操作して掘削等の作業を行うことにより、運転中にエンジンの負荷変動が大きくなり、エンジンの回転数が非定常状態で動作する。そのため、作業中に急激なエンジンの回転数の上昇が起こることにより、エンジンから排気ガスが勢いよく噴出されると共に、エンジンから排出される排気ガスの排出量が増加する。しかしながら、上述した特許文献1に開示された従来技術の排気浄化装置は、このようなエンジンの動作状態が考慮されておらず、温度検出手段によって得られた温度に基づいてアンモニア供給制御手段が尿素水の供給を制御しても、排気管内で生成されるアンモニアの供給がエンジンから排出される排気ガスの排出量の増減に直ちに対応することができない虞がある。   Here, when the construction machine such as a hydraulic excavator is operated in an idle state, the load fluctuation of the engine is small and the rotational speed operates in a steady state. On the other hand, the construction machine operates the front working machine to perform work such as excavation, so that the load fluctuation of the engine increases during operation, and the engine speed operates in an unsteady state. For this reason, a sudden increase in the engine speed during operation causes the exhaust gas to be ejected vigorously from the engine, and the amount of exhaust gas discharged from the engine increases. However, the above-described prior art exhaust purification device disclosed in Patent Document 1 does not consider such an engine operating state, and the ammonia supply control means is based on the temperature obtained by the temperature detection means. Even if the supply of water is controlled, there is a possibility that the supply of ammonia generated in the exhaust pipe cannot immediately cope with the increase or decrease in the exhaust gas emission amount exhausted from the engine.

このように、特許文献1に開示された従来技術の排気浄化装置は、建設機械が掘削等の作業を行うときのように、負荷変動が大きく、回転数が非定常状態で動作する場合に、尿素水の加水分解によって生成されるアンモニアの供給量と、排気ガスに含まれる窒素酸化物の排出量とのバランスが悪くなるので、NOx触媒で反応せずに余剰になったアンモニアをNHスリップ触媒で十分に酸化して処理することができず、アンモニアスリップの発生を効果的に抑制できないことが懸念されている。 Thus, the prior art exhaust gas purification device disclosed in Patent Document 1 has a large load variation and operates in an unsteady state as when the construction machine performs work such as excavation. Since the balance between the supply amount of ammonia generated by hydrolysis of urea water and the discharge amount of nitrogen oxides contained in the exhaust gas is deteriorated, the excess ammonia without reacting with the NOx catalyst is slipped by NH 3 There is a concern that the catalyst cannot be sufficiently oxidized and treated, and the occurrence of ammonia slip cannot be effectively suppressed.

本発明は、このような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、エンジンの負荷変動が大きく、回転数が非定常状態で動作する場合に、アンモニアスリップの発生を効果的に抑制することができる排気浄化装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the actual situation of the prior art as described above, and its object is to effectively suppress the occurrence of ammonia slip when the engine load is large and the engine operates in an unsteady state. An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device that can perform the above-described process.

上記の目的を達成するために、本発明の排気浄化装置は、エンジンから導かれた排気ガスを排出する排気管と、この排気管に設けられ、前記排気管内を流通する排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元して浄化するNOx浄化手段とを備え、このNOx浄化手段は、前記排気管内にアンモニアを供給するNH供給手段と、このNH供給手段によって供給されたアンモニアと排気ガス中の窒素酸化物との反応を促進するNOx触媒と、このNOx触媒よりも下流側に設けられ、前記NOx触媒から導かれた排気ガス中のアンモニアを酸化するNHスリップ触媒とから少なくとも構成される排気浄化装置において、前記NOx浄化手段は、前記NHスリップ触媒で酸化可能なアンモニアの流量を算出するNH流量算出手段と、前記NHスリップ触媒で酸化可能なアンモニアの流量とこの流量のアンモニアを含む排気ガスの流量との関係が予め設定され、前記NH流量算出手段によって算出されたアンモニアの流量に応じたアンモニアを含む排気ガスの流量を算出する排気ガス流量算出手段と、この排気ガス流量算出手段によって算出された排気ガスの流量に応じて前記NHスリップ触媒へ導かれる排気ガスの流量を制御する排気ガス流量制御手段とを有することを特徴としている。 In order to achieve the above object, an exhaust purification apparatus of the present invention includes an exhaust pipe that exhausts exhaust gas led from an engine, and nitrogen included in the exhaust gas that is provided in the exhaust pipe and circulates in the exhaust pipe. and a NOx purifying means for purifying by reducing oxides, the NOx purifying means, and NH 3 supply means for supplying ammonia to the exhaust pipe, ammonia and exhaust gas supplied by the NH 3 supply means Exhaust gas comprising at least a NOx catalyst that promotes a reaction with nitrogen oxides and an NH 3 slip catalyst that is provided downstream of the NOx catalyst and oxidizes ammonia in the exhaust gas led from the NOx catalyst. in purifier, said NOx purifying means, and NH 3 flow rate calculating means for calculating the flow rate of the oxidizable ammonia by the NH 3 slip catalyst, the N 3 the relationship between the flow rate of the oxidizable ammonia slip catalyst and the flow rate of the exhaust gas including ammonia in this flow is set in advance, the exhaust gas containing ammonia in accordance with the flow rate of ammonia calculated by the NH 3 flow rate calculating means Exhaust gas flow rate calculation means for calculating the flow rate of the exhaust gas, and exhaust gas flow rate control means for controlling the flow rate of the exhaust gas guided to the NH 3 slip catalyst according to the exhaust gas flow rate calculated by the exhaust gas flow rate calculation means, It is characterized by having.

このように構成した排気浄化装置は、NOx触媒で反応せずに余剰になり、NHスリップ触媒へ導かれたアンモニアに対して、NH流量算出手段がこのNHスリップ触媒で酸化可能なアンモニアの流量を算出する。また、排気ガス流量算出手段は、NH流量算出手段で算出されたアンモニアの流量、及び予め設定されたNHスリップ触媒で酸化可能なアンモニアの流量とこの流量のアンモニアを含む排気ガスの流量との関係に基づいて、NHスリップ触媒で酸化可能な流量のアンモニアを含む排気ガスの流量を算出する。そして、排気ガス流量制御手段は、このようにして算出された排気ガスの流量に応じてNHスリップ触媒へ導かれる排気ガスの流量を制御しているので、急激なエンジンの回転数の上昇が起こってエンジンから排出される排気ガスの排出量が増加したとしても、NHスリップ触媒へ導かれる排気ガス中のアンモニアの量が過剰にならず、アンモニアをNHスリップ触媒で十分に酸化して処理することができる。 Thus constituted exhaust gas purification device becomes surplus without reacting with NOx catalyst, NH 3 relative to ammonia guided to slip catalyst, NH 3 flow rate calculating means oxidizable ammonia in this NH 3 slip catalyst The flow rate is calculated. Further, the exhaust gas flow rate calculation means includes a flow rate of ammonia calculated by the NH 3 flow rate calculation means, a flow rate of ammonia that can be oxidized by a preset NH 3 slip catalyst, and a flow rate of exhaust gas containing ammonia at this flow rate. Based on this relationship, the flow rate of the exhaust gas containing ammonia at a flow rate that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst is calculated. Since the exhaust gas flow rate control means controls the flow rate of the exhaust gas guided to the NH 3 slip catalyst according to the exhaust gas flow rate calculated in this way, a sudden increase in the engine speed is prevented. even emissions of exhaust gas discharged from the engine increases going, the amount of ammonia in the exhaust gas guided to the NH 3 slip catalyst does not become excessive, sufficiently oxidizing ammonia in NH 3 slip catalyst Can be processed.

特に、本発明の排気浄化装置は、NH供給手段から供給されるアンモニアの供給量の調整を行わなくても、排気ガス流量制御手段によってNHスリップ触媒へ導かれる排気ガスの流量を直接調整することにより、エンジンの負荷変動が大きく、回転数が非定常状態で動作してエンジンの排気ガスの排出量が増減しても、NHスリップ触媒へ導かれるアンモニアの量をNHスリップ触媒における処理能力の範囲内に迅速に対応させることができる。このように、エンジンの負荷変動が大きく、回転数が非定常状態で動作するときでも、アンモニアスリップの発生を効果的に抑制することができる。 In particular, the exhaust emission control device of the present invention directly adjusts the flow rate of exhaust gas led to the NH 3 slip catalyst by the exhaust gas flow rate control means without adjusting the supply amount of ammonia supplied from the NH 3 supply means. by large load fluctuation of the engine rotational speed even if the discharge amount of exhaust gas by operating the engine increases and decreases in a non-steady state, in NH 3 slip catalyst the amount of ammonia introduced to the NH 3 slip catalyst It is possible to quickly respond within the range of processing capacity. As described above, even when the engine load is large and the engine operates in an unsteady state, the occurrence of ammonia slip can be effectively suppressed.

また、本発明に係る排気浄化装置は、前記発明において、前記NH流量算出手段は、前記NHスリップ触媒を通過する排気ガスの温度を計測する温度計測手段と、この温度計測手段によって計測された温度と前記NHスリップ触媒で酸化可能なアンモニアの流量との関係が予め設定され、前記温度計測手段によって計測された温度に応じたアンモニアの流量を算出するアンモニア温度流量算出手段とを含むことを特徴としている。 In the exhaust emission control device according to the present invention, the NH 3 flow rate calculation means is measured by the temperature measurement means for measuring the temperature of the exhaust gas passing through the NH 3 slip catalyst, and the temperature measurement means. And a temperature flow rate calculating means for calculating a flow rate of ammonia in accordance with the temperature measured by the temperature measuring means, wherein a relationship between the measured temperature and the flow rate of ammonia that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst is preset. It is characterized by.

このように構成した本発明は、アンモニア温度流量算出手段は、温度計測手段によって計測された温度、及び予め設定された温度計測手段によって計測された温度とNHスリップ触媒で酸化可能なアンモニアの流量との関係に基づいて、NHスリップ触媒で酸化可能なアンモニアの流量を算出する。従って、NH流量算出手段は、実際の温度条件を考慮したNHスリップ触媒における酸化可能なアンモニアの流量を算出できるので、排気ガス流量制御手段がNHスリップ触媒へ導かれる排気ガスの流量を適切に調整することができる。 In the present invention configured as described above, the ammonia temperature flow rate calculation means is configured such that the temperature measured by the temperature measurement means, the temperature measured by the preset temperature measurement means, and the flow rate of ammonia that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst. Based on the relationship, the flow rate of ammonia that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst is calculated. Therefore, the NH 3 flow rate calculation means can calculate the flow rate of oxidizable ammonia in the NH 3 slip catalyst in consideration of the actual temperature condition, so that the exhaust gas flow rate control means determines the flow rate of the exhaust gas guided to the NH 3 slip catalyst. It can be adjusted appropriately.

また、本発明に係る排気浄化装置は、前記発明において、前記NOx浄化手段は、前記排気管内を流通するアンモニアの流量を計測するNH流量計測手段を有し、前記排気ガス流量制御手段は、前記NH流量計測手段によって計測されたアンモニアの流量が、前記NH流量算出手段によって算出された前記NHスリップ触媒で酸化可能なアンモニアの流量を超えている場合に、前記NHスリップ触媒へ導かれる排気ガスの流量を制御し、前記NH流量計測手段によって計測されたアンモニアの流量が、前記NH流量算出手段によって算出された前記NHスリップ触媒で酸化可能なアンモニアの流量を超えていない場合に、前記NHスリップ触媒へ導かれる排気ガスの流量を制御しないことを特徴としている。 Further, in the exhaust purification apparatus according to the present invention, in the above invention, the NOx purification means has NH 3 flow rate measurement means for measuring a flow rate of ammonia flowing in the exhaust pipe, and the exhaust gas flow rate control means includes: When the flow rate of ammonia measured by the NH 3 flow rate measurement means exceeds the flow rate of ammonia that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst calculated by the NH 3 flow rate calculation means, the NH 3 slip catalyst is transferred to the NH 3 slip catalyst. The flow rate of the exhaust gas to be led is controlled, and the flow rate of ammonia measured by the NH 3 flow rate measurement unit exceeds the flow rate of ammonia that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst calculated by the NH 3 flow rate calculation unit. If not, the flow rate of the exhaust gas led to the NH 3 slip catalyst is not controlled.

このように構成した本発明は、NH流量計測手段によって計測されたアンモニアの流量が、NH流量算出手段によって算出されたNHスリップ触媒で酸化可能なアンモニアの流量を超えると、排気ガス流量制御手段による排気ガスの流量の制御が開始され、NH流量計測手段によって計測されたアンモニアの流量が、NH流量算出手段によって算出されたNHスリップ触媒で酸化可能なアンモニアの流量を超えなくなるまで排気ガス流量制御手段による制御が継続されるので、NHスリップ触媒へ導かれるアンモニアの流量をNHスリップ触媒で酸化可能なアンモニアの流量以下に確実に抑えることができる。 According to the present invention configured as described above, when the flow rate of ammonia measured by the NH 3 flow rate measurement unit exceeds the flow rate of ammonia that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst calculated by the NH 3 flow rate calculation unit, the exhaust gas flow rate The control of the exhaust gas flow rate by the control unit is started, and the ammonia flow rate measured by the NH 3 flow rate measurement unit does not exceed the ammonia flow rate that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst calculated by the NH 3 flow rate calculation unit. since the control by the exhaust gas flow rate control means is continued until it is possible to suppress the flow rate of ammonia introduced into NH 3 slip catalyst NH 3 reliably below the flow rate of the oxidizable ammonia slip catalyst.

また、本発明に係る排気浄化装置は、前記発明において、前記排気ガス流量制御手段は、前記NOx触媒から導かれた排気ガスをこのNOx触媒よりも上流側へ分流して戻す分流手段を含むことを特徴としている。このように構成すると、エンジンから導かれた排気ガスに含まれる窒素酸化物をNOx触媒において還元して処理した後、反応せずに余剰になったアンモニアのうちNHスリップ触媒で酸化できない余分なアンモニアを含む排気ガスを分流手段によってNOx触媒よりも上流側へ分流して戻すことにより、この余分なアンモニアを利用してNOx触媒において再び排気ガス中の窒素酸化物を処理することができる。 In the exhaust emission control device according to the present invention, the exhaust gas flow rate control means in the invention includes a diversion means for diverting the exhaust gas led from the NOx catalyst to the upstream side of the NOx catalyst and returning it. It is characterized by. With this configuration, after the nitrogen oxides contained in the exhaust gas introduced from the engine are reduced and processed in the NOx catalyst, excess ammonia that has not reacted and cannot be oxidized by the NH 3 slip catalyst. By exhausting the exhaust gas containing ammonia to the upstream side of the NOx catalyst by the diversion means, the NOx catalyst can again process the nitrogen oxides in the exhaust gas using this excess ammonia.

また、本発明に係る排気浄化装置は、前記発明において、前記分流手段は、一端が前記排気管のうち前記NOx触媒と前記NHスリップ触媒との間に接続され、他端が前記排気管のうち前記NOx触媒よりも上流側に接続された分岐管と、この分岐管の前記一端に開閉可能に設けられ、前記分岐管及び前記NHスリップ触媒へ分配する排気ガスの流量を調整する流れ調整板とを有することを特徴としている。このように構成すると、排気ガス流量算出手段によって算出された排気ガスの流量に応じて流れ調整板で分岐管の一端の開閉度合いを変化させることにより、NOx触媒を通過した排気ガスのうちNOx触媒よりも上流側へ戻す排気ガスの流量、及びNHスリップ触媒へ導く排気ガスの流量の双方を同時に調整することができる。 Further, in the exhaust purification apparatus according to the present invention, in the above invention, the flow dividing means has one end connected between the NOx catalyst and the NH 3 slip catalyst in the exhaust pipe, and the other end of the exhaust pipe. Among them, a branch pipe connected to the upstream side of the NOx catalyst, and a flow adjustment that is provided at the one end of the branch pipe so as to be openable and closable and adjusts the flow rate of the exhaust gas distributed to the branch pipe and the NH 3 slip catalyst. And a board. With this configuration, the NOx catalyst among the exhaust gas that has passed through the NOx catalyst is changed by changing the degree of opening and closing of one end of the branch pipe by the flow adjustment plate according to the flow rate of the exhaust gas calculated by the exhaust gas flow rate calculation means. It is possible to simultaneously adjust both the flow rate of the exhaust gas returned to the upstream side and the flow rate of the exhaust gas led to the NH 3 slip catalyst.

本発明の排気浄化装置は、エンジンから排出された排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元して浄化するNOx浄化手段を備え、このNOx浄化手段は、NHスリップ触媒で酸化可能なアンモニアの流量を算出するNH流量算出手段と、NHスリップ触媒で酸化可能なアンモニアの流量とこの流量のアンモニアを含む排気ガスの流量との関係が予め設定され、NH流量算出手段によって算出されたアンモニアの流量に応じたアンモニアを含む排気ガスの流量を算出する排気ガス流量算出手段と、この排気ガス流量算出手段によって算出された排気ガスの流量に応じてNHスリップ触媒へ導かれる排気ガスの流量を制御する排気ガス流量制御手段とを有している。従って、NH流量算出手段及び排気ガス流量算出手段によって算出された排気ガスの流量に応じて排気ガス流量制御手段がNHスリップ触媒へ導かれる排気ガスの流量を制御しているので、エンジンの負荷変動が大きく、回転数が非定常状態で動作することによってエンジンの排気ガスの排出量が急激に変化したとしても、NHスリップ触媒へ導かれるアンモニアの量をNHスリップ触媒における処理能力の範囲内に迅速に対応させることができる。このように、エンジンの負荷変動が大きく、回転数が非定常状態で動作するときでも、アンモニアスリップの発生を効果的に抑制することができ、従来よりも適応能力が高く、環境性に優れた排気浄化装置を提供することができる。 The exhaust purification apparatus of the present invention includes NOx purification means that reduces and purifies nitrogen oxides contained in exhaust gas discharged from the engine, and this NOx purification means has a flow rate of ammonia that can be oxidized by an NH 3 slip catalyst. The NH 3 flow rate calculation means for calculating the flow rate of ammonia, the relationship between the flow rate of ammonia that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst and the flow rate of exhaust gas containing ammonia at this flow rate is preset, and the ammonia calculated by the NH 3 flow rate calculation means The exhaust gas flow rate calculating means for calculating the flow rate of the exhaust gas containing ammonia according to the flow rate of the exhaust gas, and the flow rate of the exhaust gas guided to the NH 3 slip catalyst according to the exhaust gas flow rate calculated by the exhaust gas flow rate calculating means And an exhaust gas flow rate control means for controlling. Therefore, the exhaust gas flow rate control means controls the flow rate of the exhaust gas guided to the NH 3 slip catalyst in accordance with the exhaust gas flow rate calculated by the NH 3 flow rate calculation means and the exhaust gas flow rate calculation means. load fluctuation is large, the rotational speed is as emissions of exhaust gas of the engine is rapidly changed by operating in a non-steady state, the processing capacity in the NH 3 slip catalyst the amount of ammonia introduced to the NH 3 slip catalyst It is possible to quickly respond within the range. In this way, even when the engine load fluctuation is large and the engine speed is operating in an unsteady state, the occurrence of ammonia slip can be effectively suppressed, the adaptive capacity is higher than before, and the environment is excellent. An exhaust emission control device can be provided.

本発明に係る排気浄化装置が備えられる油圧ショベルを示す側面図である。1 is a side view showing a hydraulic excavator provided with an exhaust purification apparatus according to the present invention. 本発明に係る排気浄化装置の一実施形態の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of one Embodiment of the exhaust gas purification apparatus which concerns on this invention. 図2に示す本実施形態の要部を説明する図であり、(a)図は流れ調整板が分岐管を閉じた状態を示す図、(b)図は流れ調整板が分岐管を開いた状態を示す図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a main part of the present embodiment shown in FIG. 2, (a) a diagram showing a state in which a flow adjusting plate closes a branch pipe, and (b) a diagram in which the flow regulating plate opens the branch pipe. It is a figure which shows a state. 本実施形態の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of this embodiment. NHスリップ触媒で酸化可能なアンモニアの流量と排気ガスの流量との関係を示す図である。NH 3 is a diagram showing the relationship between the flow rate of the oxidizable ammonia slip catalyst and the flow rate of the exhaust gas. 排気ガスの温度とNHスリップ触媒で酸化可能なアンモニアの流量との関係を示す図である。It is a diagram showing the relationship between the flow rate of the oxidizable ammonia at a temperature and NH 3 slip catalyst in the exhaust gas.

以下、本発明に係る排気浄化装置を実施するための形態を図に基づいて説明する。   EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing the exhaust gas purification apparatus which concerns on this invention is demonstrated based on figures.

本発明に係る排気浄化装置の一実施形態は、例えば図1に示すように油圧ショベル41に備えられる。この油圧ショベル41は、走行体42と、この走行体42の上側に配置され、旋回フレーム43aを有する旋回体43と、この旋回体43の前方に取り付けられて上下方向に回動するフロント作業機44とから構成されている。また、旋回体43は、前方に配置されたキャブ47と、後方に配置されたカウンタウェイト46と、これらキャブ47及びカウンタウェイト46の間に配置されたエンジンルーム45と、このエンジンルーム45の上側に設けられ、エンジンルーム45を開閉可能に閉塞する車体カバー48とを備えている。   One embodiment of an exhaust emission control device according to the present invention is provided in a hydraulic excavator 41 as shown in FIG. 1, for example. This hydraulic excavator 41 is disposed on the traveling body 42, on the upper side of the traveling body 42, and has a revolving body 43 having a revolving frame 43a, and a front work machine that is attached to the front of the revolving body 43 and rotates in the vertical direction. 44. The revolving structure 43 includes a cab 47 disposed at the front, a counterweight 46 disposed at the rear, an engine room 45 disposed between the cab 47 and the counterweight 46, and an upper side of the engine room 45. And a vehicle body cover 48 that closes the engine room 45 so as to be openable and closable.

さらに、旋回体43は、図1、図2に示すようにエンジンルーム45内に収納されたエンジン1と、このエンジン1から導かれた排気ガスを排出する排気管10とを備えており、本実施形態は、この排気管10を流通する排気ガス中の一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)、及び煤等の有害な物質を処理するものである。なお、上述した車体カバー48には、旋回体43の内部で排気管10に接続され、排気管10内を流通する排気ガスを外部へ放出する尾管50が設けられている。   Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the revolving structure 43 includes an engine 1 housed in an engine room 45, and an exhaust pipe 10 for exhausting exhaust gas guided from the engine 1. In the embodiment, harmful substances such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NOx), and soot in the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 10 are treated. The body cover 48 described above is provided with a tail pipe 50 that is connected to the exhaust pipe 10 inside the revolving structure 43 and discharges the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 10 to the outside.

旋回体43は、燃料を噴射する図示しない燃料噴射ポンプと、エンジン1に接続され、燃料噴射ポンプから供給された燃料を高圧で蓄える不図示のコモンレールと、エンジン1の各気筒に設けられ、コモンレールから高圧の燃料が供給される図示しないインジェクタとを備え、このインジェクタからエンジン1の各気筒内へ燃料を噴射するようになっている。また、旋回体43は、一端が外部の空気を内部へ吸気し、他端がエンジン1に接続された吸気管2,3と、この吸気管3の途中に設けられ、吸気管3から吸気した空気を清浄するエアクリーナ5と、吸気管2と吸気管3との間に設けられるとともに、このエアクリーナ5の下流側に配置され、エンジン1の熱効率を高めるターボチャージャ4とを備えている。   The revolving structure 43 is provided in a fuel injection pump (not shown) for injecting fuel, a common rail (not shown) that is connected to the engine 1 and stores fuel supplied from the fuel injection pump at a high pressure, and each cylinder of the engine 1. And an injector (not shown) to which high-pressure fuel is supplied, and fuel is injected from the injector into each cylinder of the engine 1. The revolving structure 43 has one end that sucks outside air into the inside and the other end that is connected to the engine 1 and is provided in the middle of the intake pipe 3. An air cleaner 5 that cleans the air and a turbocharger 4 that is provided between the intake pipe 2 and the intake pipe 3 and that is disposed on the downstream side of the air cleaner 5 and increases the thermal efficiency of the engine 1 are provided.

このターボチャージャ4は、例えばエアクリーナ5を通過した空気を過給するコンプレッサ4aと、吸気管3の他端に接続されると共に、排気管10の上流側に設けられたタービン4bとから構成されている。従って、タービン4bの回転軸は、コンプレッサ4aの回転軸と連結されており、タービン4bが排気管10内を流通する排気ガスを受けて回転し、この回転力でコンプレッサ4aを駆動するようになっている。   The turbocharger 4 is composed of, for example, a compressor 4 a that supercharges air that has passed through an air cleaner 5, and a turbine 4 b that is connected to the other end of the intake pipe 3 and provided upstream of the exhaust pipe 10. Yes. Therefore, the rotating shaft of the turbine 4b is connected to the rotating shaft of the compressor 4a, and the turbine 4b rotates by receiving the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 10, and the compressor 4a is driven by this rotational force. ing.

一方、吸気管2は、一端がターボチャージャ4のコンプレッサ4aに接続されると共に、他端がエンジン1に接続されている。また、吸気管2には、コンプレッサ4aによって過給された空気を冷却するインタクーラ6と、このインタクーラ6とエンジン1との間に設けられ、インタクーラ6によって冷却された空気のうちエンジン1へ送出する空気の流量を制御する吸気制御弁7とを有している。   On the other hand, the intake pipe 2 has one end connected to the compressor 4 a of the turbocharger 4 and the other end connected to the engine 1. The intake pipe 2 is provided with an intercooler 6 that cools the air supercharged by the compressor 4 a and between the intercooler 6 and the engine 1. The air cooled by the intercooler 6 is sent to the engine 1. And an intake control valve 7 for controlling the flow rate of air.

ここで、エンジン1は、吸気管2に接続され、吸気管2から送出された空気を各気筒に均等に分配する吸気マニホールド8と、排気管10に接続され、排出される排気ガスを一つの管路に合流させる排気マニホールド9と、これらの吸気マニホールド8と排気マニホールド9とを接続し、燃料を燃焼した後に排出された排気ガスの一部を取り出して排気側から吸気側へ再度吸気させるEGR通路12と、このEGR通路12に設けられたEGR弁11とを有している。   Here, the engine 1 is connected to an intake pipe 2 and is connected to an intake manifold 8 that evenly distributes air sent from the intake pipe 2 to each cylinder, and an exhaust pipe 10, and exhaust gas discharged from the engine 1 An exhaust manifold 9 to be joined to the pipe line, and the intake manifold 8 and the exhaust manifold 9 are connected to each other, and a part of the exhaust gas discharged after combustion of the fuel is taken out and re-intaked from the exhaust side to the intake side. A passage 12 and an EGR valve 11 provided in the EGR passage 12 are provided.

本実施形態では、旋回体43は、上述した吸気制御弁7の開閉動作を制御したり、後述する各種の手段の動作を制御するエレクトロニックコントロールユニット(ECU)30と、エンジン1から排出される排気ガスに含まれる有害なパティキュレートマター(PM)を処理するPM浄化手段15と、このPM浄化手段15内における後述の触媒の活性を確保するように排気ガスの温度を上昇させる排気絞り弁13と、排気管10内を流通する排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元して浄化するNOx浄化手段17とを備えている。   In the present embodiment, the swing body 43 controls the opening / closing operation of the intake control valve 7 described above, and controls an electronic control unit (ECU) 30 that controls the operation of various means described later, and the exhaust discharged from the engine 1. PM purification means 15 for processing harmful particulate matter (PM) contained in the gas, and an exhaust throttle valve 13 for raising the temperature of the exhaust gas so as to ensure the activity of a catalyst described later in the PM purification means 15; And NOx purification means 17 for reducing and purifying nitrogen oxides contained in the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 10.

そして、これらの排気絞り弁13、PM浄化手段15、及びNOx浄化手段17は、排気管10の上流側から下流側へ向かって排気管10にこの順序で設けられている。すなわち、排気管10は、一端がエンジン1に接続されると共に、ターボチャージャ4のタービン4b、排気絞り弁13、PM浄化手段15、及びNOx浄化手段17を経由して他端が尾管50に接続されている。   The exhaust throttle valve 13, the PM purification unit 15, and the NOx purification unit 17 are provided in this order in the exhaust pipe 10 from the upstream side to the downstream side of the exhaust pipe 10. That is, one end of the exhaust pipe 10 is connected to the engine 1, and the other end is connected to the tail pipe 50 via the turbine 4 b of the turbocharger 4, the exhaust throttle valve 13, the PM purification means 15, and the NOx purification means 17. It is connected.

PM浄化手段15は、例えば排気ガス中に含まれる粒子状のパティキュレートマター(PM)を捕集するパティキュレートフィルタ(PF)19と、このパティキュレートフィルタ19よりも上流側に設けられた前段酸化触媒18とから構成されている。上述したパティキュレートフィルタ19は、例えば白金等の酸化触媒付きの多孔質体から成るものであり、パティキュレートマターの成分は、主に固体炭素等の煤から成っているものである。   The PM purification means 15 includes, for example, a particulate filter (PF) 19 that collects particulate particulate matter (PM) contained in exhaust gas, and a pre-stage oxidation provided upstream of the particulate filter 19. And a catalyst 18. The particulate filter 19 described above is composed of a porous body with an oxidation catalyst such as platinum, for example, and the particulate matter component is mainly composed of soot such as solid carbon.

従って、エンジン1から排出された排気ガスは、排気管10内を流通してタービン4b、排気絞り弁13、PM浄化手段15の順に導かれ、PM浄化手段15のパティキュレートフィルタ19を通過した際に、排気ガス中に含まれるパティキュレートマターが上述の多孔質体の壁中に捕捉されるようになっている。   Accordingly, when the exhaust gas discharged from the engine 1 flows through the exhaust pipe 10 and is guided in the order of the turbine 4b, the exhaust throttle valve 13, and the PM purification means 15, and passes through the particulate filter 19 of the PM purification means 15. In addition, particulate matter contained in the exhaust gas is trapped in the wall of the porous body.

そして、パティキュレートマターが長期に渡ってパティキュレートフィルタ19に捕捉され続けると、パティキュレートマターが多孔質体の壁中に堆積してパティキュレートフィルタ19が次第に目詰まりを起こし、エンジン1の排気ガスの背圧が上昇するので、パティキュレートフィルタ19によって捕集されたパティキュレートマターを適宜取り除く必要がある。そのため、PM浄化手段15には、パティキュレートフィルタ19によって捕集されたパティキュレートマターを燃焼して除去する再生処理を行う図示しない再生処理手段が設けられている。   When the particulate matter continues to be trapped by the particulate filter 19 for a long period of time, the particulate matter accumulates in the walls of the porous body and the particulate filter 19 gradually becomes clogged, and the exhaust gas of the engine 1 Therefore, it is necessary to remove particulate matter collected by the particulate filter 19 as appropriate. For this reason, the PM purification means 15 is provided with a regeneration processing means (not shown) for performing a regeneration process for burning and removing the particulate matter collected by the particulate filter 19.

この再生処理手段による再生処理は、例えばエンジン1の主噴射に対し進角又は遅角させてエンジン1の燃焼室内へ燃料を噴射する副噴射(パイロット噴射、ポスト噴射)を行って、排気ガス中に炭化水素や一酸化炭素を含ませる方式が採られており、これら未燃成分が前段酸化触媒18において燃焼することで排気温度が上昇し、前段酸化触媒18の下流側に位置するパティキュレートフィルタ19において600℃ほどの燃焼温度が得られ、この燃焼温度により煤等を燃焼させることで行われるようになっている。   The regeneration processing by the regeneration processing means is performed by, for example, performing sub-injection (pilot injection, post-injection) in which fuel is injected into the combustion chamber of the engine 1 while being advanced or retarded with respect to the main injection of the engine 1 to The particulate filter contains a hydrocarbon or carbon monoxide, and the unburned components are burned in the pre-stage oxidation catalyst 18 so that the exhaust temperature rises, and the particulate filter located downstream of the pre-stage oxidation catalyst 18. In 19, a combustion temperature of about 600 ° C. is obtained, and soot is burned by this combustion temperature.

一方、NOx浄化手段17は、例えば排気管10内にアンモニアを供給する後述のNH供給手段と、このNH供給手段によって供給されたアンモニアと排気ガス中の窒素酸化物との反応を促進するNOx触媒20と、このNOx触媒20よりも下流側に設けられ、NOx触媒20から導かれた排気ガス中のアンモニアを酸化するNHスリップ触媒(後段酸化触媒)21とから少なくとも構成されている。 On the other hand, the NOx purification means 17 promotes the reaction between NH 3 supply means, which will be described later, for supplying ammonia into the exhaust pipe 10, for example, and ammonia supplied by the NH 3 supply means and nitrogen oxides in the exhaust gas. The NOx catalyst 20 and at least a downstream side of the NOx catalyst 20 and an NH 3 slip catalyst (second-stage oxidation catalyst) 21 that oxidizes ammonia in the exhaust gas led from the NOx catalyst 20 are configured.

上述したNH供給手段は、例えば尿素水を貯蔵する図示しない尿素水タンクと、排気管10のうちPM浄化手段15とNOx触媒20との間に配設され、尿素水タンクから供給された尿素水を排気管10内へ噴射する噴射手段23とを有している。そして、この噴射手段23によって噴射された尿素水が排気ガスの熱で加水分解することにより、アンモニアが排気管10内で生成するようになっている。 The NH 3 supply means described above is disposed between, for example, a urea water tank (not shown) that stores urea water, and the PM purification means 15 and the NOx catalyst 20 in the exhaust pipe 10, and urea supplied from the urea water tank. And an injection means 23 for injecting water into the exhaust pipe 10. The urea water injected by the injection means 23 is hydrolyzed by the heat of the exhaust gas, so that ammonia is generated in the exhaust pipe 10.

本実施形態では、排気管10のうちNOx触媒20の上流及び下流側、すなわちPM浄化手段15とNOx触媒20との間、及びNHスリップ触媒21とNOx触媒20との間に、排気ガス中の窒素酸化物の濃度を計測するNOx濃度計測手段22,24がそれぞれ設けられている。これらのNOx濃度計測手段22,24はエレクトロニックコントロールユニット30に接続されており、計測された濃度の情報がエレクトロニックコントロールユニット30へ送信されるようになっている。 In the present embodiment, the exhaust pipe 10 is located upstream and downstream of the NOx catalyst 20, that is, between the PM purification means 15 and the NOx catalyst 20, and between the NH 3 slip catalyst 21 and the NOx catalyst 20. NOx concentration measuring means 22 and 24 for measuring the concentration of nitrogen oxides are respectively provided. These NOx concentration measuring means 22, 24 are connected to the electronic control unit 30, and information on the measured concentration is transmitted to the electronic control unit 30.

そして、エレクトロニックコントロールユニット30は、NOx濃度計測手段22によって計測された窒素酸化物の濃度に基づいて窒素酸化物を処理するのに必要な尿素水の量を計算し、計算した尿素水が排気管10内へ供給されるように噴射手段23の噴射を制御する。また、エレクトロニックコントロールユニット30は、NOx濃度計測手段24によって計測された窒素酸化物の濃度に基づいて実際に窒素酸化物を処理するのに不足した尿素水の量を計算し、噴射手段23から噴射される尿素水の供給量を補正するようになっている。なお、NOx濃度計測手段22は、噴射装置23よりも上流側に配置されている。   Then, the electronic control unit 30 calculates the amount of urea water necessary for treating nitrogen oxides based on the concentration of nitrogen oxides measured by the NOx concentration measuring means 22, and the calculated urea water is exhausted from the exhaust pipe. The injection of the injection means 23 is controlled so as to be supplied into the inside 10. Further, the electronic control unit 30 calculates the amount of urea water that is insufficient to actually treat nitrogen oxides based on the concentration of nitrogen oxides measured by the NOx concentration measuring unit 24, and injects from the injection unit 23. The supplied amount of urea water is corrected. Note that the NOx concentration measuring means 22 is arranged on the upstream side of the injection device 23.

本実施形態では、NOx浄化手段17は、NHスリップ触媒21で酸化可能なアンモニアの流量を算出するNH流量算出手段と、NHスリップ触媒21で酸化可能なアンモニアの流量とこの流量のアンモニアを含む排気ガスの流量との関係が予め設定され、NH流量算出手段によって算出されたアンモニアの流量に応じたアンモニアを含む排気ガスの流量を算出する第1関数発生手段(排気ガス流量算出手段)と、この第1関数発生手段によって算出された排気ガスの流量に応じてNHスリップ触媒21へ導かれる排気ガスの流量を制御する排気ガス流量制御手段とを有し、これらのNH流量算出手段、第1関数発生手段、及び排気ガス流量制御手段はエレクトロニックコントロールユニット30に格納されている。 In the present embodiment, the NOx purification means 17 includes an NH 3 flow rate calculating means for calculating the flow rate of ammonia that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst 21, an ammonia flow rate that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst 21, and ammonia at this flow rate. The first function generating means (exhaust gas flow rate calculating means) for calculating the flow rate of exhaust gas containing ammonia corresponding to the ammonia flow rate calculated by the NH 3 flow rate calculating means is preset. ) And an exhaust gas flow rate control means for controlling the flow rate of the exhaust gas guided to the NH 3 slip catalyst 21 in accordance with the flow rate of the exhaust gas calculated by the first function generating means, and these NH 3 flow rates The calculation means, the first function generation means, and the exhaust gas flow rate control means are stored in the electronic control unit 30.

また、排気ガス流量制御手段は、例えば図2、図3に示すようにNOx触媒20から導かれた排気ガスをこのNOx触媒20よりも上流側へ分流して戻す分流手段26を含んでおり、この分流手段26は、一端が排気管10のうちNOx触媒20とNHスリップ触媒21との間に接続され、他端が排気管10のうちNOx触媒20よりも上流側に接続された分岐管31と、この分岐管31の一端に開閉可能に設けられ、分岐管31及びNHスリップ触媒21へ分配する排気ガスの流量を角度に応じて調整する流れ調整板33とを有している。 Further, the exhaust gas flow rate control means includes a diversion means 26 for diverting the exhaust gas guided from the NOx catalyst 20 to the upstream side of the NOx catalyst 20 and returning it, for example, as shown in FIGS. The branching means 26 has one end connected between the NOx catalyst 20 and the NH 3 slip catalyst 21 in the exhaust pipe 10 and the other end connected to the upstream side of the NOx catalyst 20 in the exhaust pipe 10. 31 and a flow adjusting plate 33 that is provided at one end of the branch pipe 31 so as to be openable and closable and adjusts the flow rate of the exhaust gas distributed to the branch pipe 31 and the NH 3 slip catalyst 21 according to the angle.

本実施形態では、分岐管31の他端は、吸気管3のうちエアクリーナ5とターボチャージャ4のコンプレッサ4aとの間に接続されている。また、分流手段26は、流れ調整板33の開閉角度が調整されるように回動可能に支持する支持部材32と、この支持部材32を駆動して流れ調整板33の開閉角度を制御する駆動装置34と、流れ調整板33が閉じた際に流れ調整板33が受ける衝撃を緩和すると共に、流れ調整板33が閉じたときに排気ガスが分岐管31へ漏れないように密閉するストッパ35と、分岐管31へ流れ込んだ排気ガスの流量を計測する排気ガス流量計測手段27とを有している。   In the present embodiment, the other end of the branch pipe 31 is connected between the air cleaner 5 of the intake pipe 3 and the compressor 4 a of the turbocharger 4. Further, the diverting means 26 is a support member 32 that is rotatably supported so that the opening / closing angle of the flow adjusting plate 33 is adjusted, and a drive that drives the supporting member 32 to control the opening / closing angle of the flow adjusting plate 33. A device 35, and a stopper 35 that seals the exhaust gas so as not to leak into the branch pipe 31 when the flow adjusting plate 33 is closed, while mitigating the impact received by the flow adjusting plate 33 when the flow adjusting plate 33 is closed. And an exhaust gas flow rate measuring means 27 for measuring the flow rate of the exhaust gas flowing into the branch pipe 31.

これらの駆動装置34及び排気ガス流量計測手段27はエレクトロニックコントロールユニット30にそれぞれ接続され、排気ガス流量計測手段27によって計測された排気ガスの流量の情報はエレクトロニックコントロールユニット30に送信されるようになっている。そして、排気ガス流量制御手段は、駆動装置34を駆動して流れ調整板33を回動させると共に、排気ガス流量計測手段27によって計測された排気ガスの流量に応じてフィードバックして流れ調整板33を回動させる角度を補正するようになっている。   The driving device 34 and the exhaust gas flow rate measuring means 27 are connected to the electronic control unit 30, respectively, and the information on the exhaust gas flow rate measured by the exhaust gas flow rate measuring means 27 is transmitted to the electronic control unit 30. ing. The exhaust gas flow rate control means drives the drive device 34 to rotate the flow adjustment plate 33 and feeds back the flow adjustment plate 33 according to the exhaust gas flow rate measured by the exhaust gas flow rate measurement means 27. The angle for rotating the lens is corrected.

ここで、第1関数発生手段によって予め設定された関係は、例えば図5に示すようにNHスリップ触媒21で酸化可能なアンモニアの流量に対してこの流量のアンモニアを含む排気ガスの流量が比例するようになっている。さらに、上述したNH流量算出手段は、NHスリップ触媒21を通過する排気ガスの温度を計測する温度計測手段と、この温度計測手段によって計測された温度とNHスリップ触媒21で酸化可能なアンモニアの流量との関係が予め設定され、温度計測手段によって計測された温度に応じたアンモニアの流量を算出する第2関数発生手段(アンモニア温度流量算出手段)とを含んでいる。 Here, the relationship preset by the first function generating means is such that, for example, as shown in FIG. 5, the flow rate of exhaust gas containing ammonia at this flow rate is proportional to the flow rate of ammonia that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst 21. It is supposed to be. Further, the NH 3 flow rate calculating means described above can be oxidized by the temperature measuring means for measuring the temperature of the exhaust gas passing through the NH 3 slip catalyst 21, and the temperature measured by the temperature measuring means and the NH 3 slip catalyst 21. A relationship with the flow rate of ammonia is set in advance, and second function generating means (ammonia temperature flow rate calculating means) for calculating the flow rate of ammonia according to the temperature measured by the temperature measuring means is included.

温度計測手段は、例えば排気管10のうちNOx触媒20とNHスリップ触媒21との間に設けられ、このNHスリップ触媒21の近傍に配置された温度センサ28と、この温度センサ28によって検出された温度からNHスリップ触媒21内部の温度を予測する温度予測手段とから成っている。なお、温度センサ28は、エレクトロニックコントロールユニット30に接続され、温度センサ28によって検出された温度の情報はエレクトロニックコントロールユニット30に送信されるようになっている。また、第2関数発生手段によって予め設定された関係は、例えば図6に示すように排気ガスの温度が上昇するに連れてNHスリップ触媒21で酸化可能なアンモニアの流量が増加し、このアンモニアの流量の増加率が排気ガスの温度が高温になる程鈍化するようになっている。 The temperature measuring means is provided between the NOx catalyst 20 and the NH 3 slip catalyst 21 in the exhaust pipe 10, for example, and is detected by the temperature sensor 28 disposed in the vicinity of the NH 3 slip catalyst 21. Temperature prediction means for predicting the temperature inside the NH 3 slip catalyst 21 from the measured temperature. The temperature sensor 28 is connected to the electronic control unit 30, and temperature information detected by the temperature sensor 28 is transmitted to the electronic control unit 30. Further, the relationship preset by the second function generating means is that, for example, as shown in FIG. 6, the flow rate of ammonia that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst 21 increases as the temperature of the exhaust gas rises. The rate of increase in the flow rate of the exhaust gas becomes slower as the temperature of the exhaust gas becomes higher.

また、NOx浄化手段17は、例えば排気管10のうちNOx触媒20と分流手段26との間に設けられ、排気管10内を流通するアンモニアの流量を計測するNH流量計測手段25を有している。このNH流量計測手段25はエレクトロニックコントロールユニット30に接続され、NH流量計測手段25によって計測されたアンモニアの流量の情報はエレクトロニックコントロールユニット30に送信されるようになっている。 Further, the NOx purification unit 17 includes, for example, an NH 3 flow rate measuring unit 25 that is provided between the NOx catalyst 20 and the diversion unit 26 in the exhaust pipe 10 and measures the flow rate of ammonia flowing through the exhaust pipe 10. ing. The NH 3 flow rate measuring means 25 is connected to the electronic control unit 30, and information on the ammonia flow rate measured by the NH 3 flow rate measuring means 25 is transmitted to the electronic control unit 30.

そして、排気ガス流量制御手段は、NH流量計測手段25によって計測されたアンモニアの流量が、NH流量算出手段によって算出されたNHスリップ触媒21で酸化可能なアンモニアの流量を超えている場合に、図3(b)に示すようにNHスリップ触媒21へ導かれる排気ガスの流量を制御し、NH流量計測手段25によって計測されたアンモニアの流量が、NH流量算出手段によって算出されたNHスリップ触媒21で酸化可能なアンモニアの流量を超えていない場合に、図3(a)に示すようにNHスリップ触媒21へ導かれる排気ガスの流量を制御しないようにしている。 The exhaust gas flow rate control means is configured such that the ammonia flow rate measured by the NH 3 flow rate measurement means 25 exceeds the ammonia flow rate that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst 21 calculated by the NH 3 flow rate calculation means. Further, as shown in FIG. 3B, the flow rate of the exhaust gas guided to the NH 3 slip catalyst 21 is controlled, and the ammonia flow rate measured by the NH 3 flow rate measuring means 25 is calculated by the NH 3 flow rate calculating means. In addition, when the flow rate of ammonia that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst 21 is not exceeded, the flow rate of the exhaust gas guided to the NH 3 slip catalyst 21 is not controlled as shown in FIG.

次に、本実施形態の動作を図4のフローチャートに基づいて説明する。   Next, the operation of the present embodiment will be described based on the flowchart of FIG.

図4は本実施形態の動作を説明するフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of this embodiment.

本実施形態は、図4に示すように油圧ショベル41のエンジン1が始動すると(ステップ(以下、Sと記す)1)、エンジン1から排気管10内へ排気ガスが排出される。このとき、排気ガスはPM浄化手段15、NOx浄化手段17の順に通過するので、NOx濃度計測手段22がPM浄化手段15とNOx触媒20との間を流通する排気ガス中の窒素酸化物の濃度を計測し(S2)、エレクトロニックコントロールユニット30は、計測された窒素酸化物の濃度に基づいて窒素酸化物を処理するのに必要な尿素水の量を計算する(S3)。   In the present embodiment, as shown in FIG. 4, when the engine 1 of the excavator 41 is started (step (hereinafter referred to as S) 1), exhaust gas is discharged from the engine 1 into the exhaust pipe 10. At this time, since the exhaust gas passes through the PM purification means 15 and the NOx purification means 17 in this order, the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas in which the NOx concentration measurement means 22 circulates between the PM purification means 15 and the NOx catalyst 20. (S2), and the electronic control unit 30 calculates the amount of urea water necessary to treat the nitrogen oxides based on the measured nitrogen oxide concentration (S3).

次に、エレクトロニックコントロールユニット30は、手順S3において計算した尿素水が排気管10内へ供給されるように噴射手段23を制御し、噴射手段23から尿素水が噴射される(S4)。そして、NOx濃度計測手段24が分流手段26とNOx触媒20との間を流通する排気ガス中の窒素酸化物の濃度を計測し(S5)、エレクトロニックコントロールユニット30は、計測された窒素酸化物の濃度に基づいて実際に窒素酸化物を処理するのに不足した尿素水の量を計算する。   Next, the electronic control unit 30 controls the injection means 23 so that the urea water calculated in step S3 is supplied into the exhaust pipe 10, and the urea water is injected from the injection means 23 (S4). Then, the NOx concentration measuring means 24 measures the concentration of nitrogen oxide in the exhaust gas flowing between the diverting means 26 and the NOx catalyst 20 (S5), and the electronic control unit 30 determines the measured nitrogen oxide concentration. Based on the concentration, the amount of urea water that is insufficient to actually treat nitrogen oxides is calculated.

このとき、エレクトロニックコントロールユニット30は、NOx濃度計測手段24によって計測された窒素酸化物の濃度が、例えば所定の値a(ppm)よりも大きいかどうかを判断する(S6)。エレクトロニックコントロールユニット30は、NOx濃度計測手段24によって計測された窒素酸化物の濃度が所定の値a(ppm)よりも大きいと判断した場合、噴射手段23から噴射される尿素水の供給量を補正する(S7)。   At this time, the electronic control unit 30 determines whether or not the concentration of nitrogen oxides measured by the NOx concentration measuring means 24 is larger than, for example, a predetermined value a (ppm) (S6). When the electronic control unit 30 determines that the concentration of nitrogen oxides measured by the NOx concentration measuring unit 24 is larger than the predetermined value a (ppm), the supply amount of urea water injected from the injection unit 23 is corrected. (S7).

一方、手順S6においてエレクトロニックコントロールユニット30は、NOx濃度計測手段24によって計測された窒素酸化物の濃度が所定の値a(ppm)よりも大きくないと判断した場合、及び手順S7において噴射手段23から噴射される尿素水の供給量が補正された後、NH流量計測手段25は、排気管10のうちNOx触媒20と分流手段26との間を流通するアンモニアの流量を計測し(S8)、エレクトロニックコントロールユニット30は、計測されたアンモニアの流量が、例えば所定の値bよりも大きいかどうかを判断する(S9)。 On the other hand, when the electronic control unit 30 determines in step S6 that the concentration of nitrogen oxides measured by the NOx concentration measuring unit 24 is not larger than the predetermined value a (ppm), and from the injection unit 23 in step S7. After the supply amount of injected urea water is corrected, the NH 3 flow rate measuring means 25 measures the flow rate of ammonia flowing between the NOx catalyst 20 and the diversion means 26 in the exhaust pipe 10 (S8), The electronic control unit 30 determines whether or not the measured ammonia flow rate is larger than, for example, a predetermined value b (S9).

エレクトロニックコントロールユニット30は、NH流量計測手段25によって計測されたアンモニアの流量が所定の値bよりも大きくないと判断した場合、手順S2の動作に戻る。一方、手順S9においてエレクトロニックコントロールユニット30は、NH流量計測手段25によって計測されたアンモニアの流量が所定の値bよりも大きいと判断した場合、温度センサ28が排気管10のうちNOx触媒20とNHスリップ触媒21との間を流通する排気ガスの温度を検出し、温度予測手段が検出された温度からNHスリップ触媒21内部の温度を予測する(S10)。 When the electronic control unit 30 determines that the ammonia flow rate measured by the NH 3 flow rate measuring means 25 is not greater than the predetermined value b, the electronic control unit 30 returns to the operation of step S2. On the other hand, when the electronic control unit 30 determines in step S9 that the ammonia flow rate measured by the NH 3 flow rate measuring means 25 is larger than the predetermined value b, the temperature sensor 28 is connected to the NOx catalyst 20 in the exhaust pipe 10. The temperature of the exhaust gas flowing between the NH 3 slip catalyst 21 is detected, and the temperature inside the NH 3 slip catalyst 21 is predicted from the temperature detected by the temperature prediction means (S10).

次に、NH流量算出手段の第2関数発生手段が、手順S10において予測された温度に応じてNHスリップ触媒21で酸化可能なアンモニアの流量を算出する(S11)。そして、排気ガス流量制御手段は、手順S8において計測されたアンモニアの流量が手順S11において算出されたアンモニアの流量よりも大きいかどうかを判断する(S12)。 Next, the second function generating means of the NH 3 flow rate calculating means calculates the flow rate of ammonia that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst 21 according to the temperature predicted in step S10 (S11). Then, the exhaust gas flow rate control means determines whether or not the ammonia flow rate measured in step S8 is larger than the ammonia flow rate calculated in step S11 (S12).

このとき、排気ガス流量制御手段は、手順S8において計測されたアンモニアの流量が手順S11において算出されたアンモニアの流量よりも大きくないと判断した場合、駆動装置34を駆動して流れ調整板33を回動させる制御を行わない。一方、手順S12において排気ガス流量制御手段は、手順S8において計測されたアンモニアの流量が手順S11において算出されたアンモニアの流量よりも大きいと判断した場合、第1関数発生手段は、手順S11において算出されたアンモニアの流量に応じてこの流量のアンモニアを含む排気ガスの流量を算出する(S13)。   At this time, if the exhaust gas flow rate control means determines that the ammonia flow rate measured in step S8 is not larger than the ammonia flow rate calculated in step S11, the exhaust gas flow rate control means drives the drive device 34 to move the flow adjustment plate 33. Do not control to rotate. On the other hand, when the exhaust gas flow rate control unit determines in step S12 that the ammonia flow rate measured in step S8 is larger than the ammonia flow rate calculated in step S11, the first function generation unit calculates in step S11. The flow rate of the exhaust gas containing ammonia at this flow rate is calculated according to the flow rate of the ammonia (S13).

その後、排気ガス流量制御手段は、手順S13において算出された排気ガスの流量に基づいて流れ調整板33を回動させる角度を算出する(S14)。すなわち、この角度は、手順S13において算出された流量の排気ガスがNHスリップ触媒21へ分流するように求められる。そして、排気ガス流量制御手段は、駆動装置34を駆動して流れ調整板33を算出した角度だけ回動させる(S15)。 Thereafter, the exhaust gas flow rate control means calculates an angle for rotating the flow adjusting plate 33 based on the exhaust gas flow rate calculated in step S13 (S14). That is, this angle is determined so that the exhaust gas having the flow rate calculated in step S13 is diverted to the NH 3 slip catalyst 21. Then, the exhaust gas flow rate control means drives the drive device 34 to rotate the flow adjustment plate 33 by the calculated angle (S15).

本実施形態は、エンジン1がアイドル状態、例えばエンジン1の回転数が1000(rpm)の状態が600秒継続するまで(S16)、すなわち油圧ショベル41が作業している間、上述した手順S2〜S15の一連の動作を繰り返す。また、エンジン1の回転数が1000(rpm)の状態が600秒継続した場合でも(S16)、エンジン1が停止していなければ(S17)、手順S2〜S15の一連の動作を繰り返す。一方、エンジン1の回転数が1000(rpm)の状態が600秒継続し(S16)、エンジン1が停止した場合(S17)、本実施形態の動作を終了する。   In the present embodiment, the above-described steps S2 to S2 are performed until the engine 1 is in an idle state, for example, until the state where the rotation speed of the engine 1 is 1000 (rpm) continues for 600 seconds (S16), that is, while the excavator 41 is working. The series of operations in S15 is repeated. Further, even when the state where the rotation speed of the engine 1 is 1000 (rpm) continues for 600 seconds (S16), if the engine 1 is not stopped (S17), a series of operations of steps S2 to S15 are repeated. On the other hand, when the rotation speed of the engine 1 is 1000 (rpm) continues for 600 seconds (S16) and the engine 1 is stopped (S17), the operation of the present embodiment is terminated.

このように構成した本実施形態によれば、油圧ショベル41の作業中に仮に急激なエンジン1の回転数の上昇が起こってエンジン1から排出される排気ガスの排出量が増加したとしても、手順S11及び手順S13においてNH流量算出手段と第1関数発生手段によってNHスリップ触媒21で酸化可能な流量のアンモニアを含む排気ガスの流量が算出され、排気ガス流量制御手段が算出された排気ガスの流量に応じて流れ調整板33を回動させることにより、NOx触媒20を通過した排気ガスを分岐管31とNHスリップ触媒21へ分配してNHスリップ触媒21へ導かれるアンモニアの量を抑えることができる。これにより、NHスリップ触媒21へ導かれる排気ガス中のアンモニアの量が過剰にならず、アンモニアをNHスリップ触媒21で十分に酸化して処理することができる。 According to the present embodiment configured as described above, even if the exhaust speed of the engine 1 suddenly increases during the operation of the excavator 41 and the exhaust gas discharged from the engine 1 increases, the procedure is continued. In step S11 and step S13, the flow rate of exhaust gas containing ammonia at a flow rate that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst 21 is calculated by the NH 3 flow rate calculation unit and the first function generation unit, and the exhaust gas flow rate control unit calculates the exhaust gas. By rotating the flow adjusting plate 33 in accordance with the flow rate of the exhaust gas, the exhaust gas that has passed through the NOx catalyst 20 is distributed to the branch pipe 31 and the NH 3 slip catalyst 21, and the amount of ammonia that is guided to the NH 3 slip catalyst 21 is reduced. Can be suppressed. Thereby, the amount of ammonia in the exhaust gas guided to the NH 3 slip catalyst 21 does not become excessive, and the ammonia can be sufficiently oxidized by the NH 3 slip catalyst 21 and processed.

従って、本実施形態は、排気ガス流量制御手段によってNHスリップ触媒21へ導かれる排気ガスの流量を流れ調整板33で直接調整することにより、エンジン1の負荷変動が大きく、回転数が非定常状態で動作してエンジン1の排気ガスの排出量が増減しても、NHスリップ触媒21へ導かれるアンモニアの量をNHスリップ触媒21における処理能力の範囲内に迅速に対応させることができる。このように、エンジン1の負荷変動が大きく、回転数が非定常状態で動作するときでも、アンモニアスリップの発生を効果的に抑制することができる。これにより、適応能力が高く、環境性に優れた排気浄化装置を提供することができる。なお、本実施形態では、手順S7においてNOx濃度計測手段24によって計測された窒素酸化物の濃度に応じて噴射手段23から噴射される尿素水の供給量の補正も行っているので、アンモニアスリップの発生をより一層抑制することができる。 Therefore, in the present embodiment, by directly adjusting the flow rate of the exhaust gas guided to the NH 3 slip catalyst 21 by the exhaust gas flow rate control means by the flow adjustment plate 33, the load fluctuation of the engine 1 is large and the rotational speed is unsteady. also emissions of exhaust gas of the engine 1 is operating in a state is increased or decreased, can quickly be made to correspond to a range of processing capacity the amount of ammonia introduced to the NH 3 slip catalyst 21 in NH 3 slip catalyst 21 . Thus, even when the load fluctuation of the engine 1 is large and the rotational speed operates in an unsteady state, the occurrence of ammonia slip can be effectively suppressed. As a result, it is possible to provide an exhaust purification device having high adaptability and excellent environmental performance. In this embodiment, since the supply amount of urea water injected from the injection unit 23 is also corrected according to the concentration of nitrogen oxides measured by the NOx concentration measurement unit 24 in step S7, the ammonia slip Generation | occurrence | production can be suppressed further.

また、本実施形態は、手順S10において温度センサ28と温度予測手段によってNHスリップ触媒21内部の温度を予測し、第2関数発生手段がこの予測された温度と図6に示す予め設定された関係に基づいて、NHスリップ触媒21で酸化可能なアンモニアの流量を算出することにより、このアンモニアの流量の算出に実際のNHスリップ触媒21の温度を反映できるので、排気ガス流量制御手段がNHスリップ触媒21へ導かれる排気ガスの流量を適切に調整することができる。これにより、分岐管31とNHスリップ触媒21への排気ガスの分配に対する排気ガス流量制御手段の精度を向上させることができる。特に、図6に示すように排気ガスの温度が低い程、排気ガスの温度に対するNHスリップ触媒21で酸化可能なアンモニアの流量の変化率が大きくなるので、エンジン1の始動時のようなNHスリップ触媒21が十分に温められていないときに、排気ガス流量制御手段が排気ガスの流量を有効に制御することができる。 In this embodiment, the temperature inside the NH 3 slip catalyst 21 is predicted by the temperature sensor 28 and the temperature predicting unit in step S10, and the second function generating unit sets the predicted temperature and the preset temperature shown in FIG. By calculating the flow rate of ammonia that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst 21 based on the relationship, the actual temperature of the NH 3 slip catalyst 21 can be reflected in the calculation of the ammonia flow rate. The flow rate of the exhaust gas guided to the NH 3 slip catalyst 21 can be adjusted appropriately. Thereby, the accuracy of the exhaust gas flow rate control means for the distribution of the exhaust gas to the branch pipe 31 and the NH 3 slip catalyst 21 can be improved. In particular, as shown in FIG. 6, the lower the exhaust gas temperature, the larger the rate of change of the flow rate of ammonia that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst 21 with respect to the exhaust gas temperature. When the three- slip catalyst 21 is not sufficiently warmed, the exhaust gas flow rate control means can effectively control the exhaust gas flow rate.

また、本実施形態は、手順S8においてNH流量計測手段25で計測されたアンモニアの流量が、手順S11においてNH流量算出手段で算出されたNHスリップ触媒21で酸化可能なアンモニアの流量を超えると、手順S13〜S15において駆動装置34を駆動して流れ調整板33を回動させる制御が開始され、手順S8においてNH流量計測手段25で計測されたアンモニアの流量が、手順S11においてNH流量算出手段で算出されたNHスリップ触媒21で酸化可能なアンモニアの流量を超えなくなるまで流れ調整板33を回動させる制御が継続されるので、NHスリップ触媒21へ導かれるアンモニアの流量をNHスリップ触媒21で酸化可能なアンモニアの流量以下に確実に抑えることができる。また、手順S1におけるエンジン1の始動後、手順S8においてNH流量計測手段25で計測されたアンモニアの流量が、手順S11においてNH流量算出手段で算出されたNHスリップ触媒21で酸化可能なアンモニアの流量を超えなければ、流れ調整板33によって分岐管31の一端が塞がれた状態で維持されるので、例えば油圧ショベル41の振動によってNHスリップ触媒21へ導かれる排気ガスの流量が不必要に制限されることを防止することができる。 Further, in the present embodiment, the ammonia flow rate measured by the NH 3 flow rate measurement unit 25 in step S8 is the ammonia flow rate that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst 21 calculated by the NH 3 flow rate calculation unit in step S11. If exceeded, control for driving the drive device 34 to rotate the flow adjusting plate 33 in steps S13 to S15 is started, and the flow rate of ammonia measured by the NH 3 flow rate measuring means 25 in step S8 is changed to NH in step S11. Since the control of rotating the flow adjusting plate 33 is continued until the flow rate of ammonia that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst 21 calculated by the 3 flow rate calculation means is not exceeded, the flow rate of ammonia guided to the NH 3 slip catalyst 21 Can be reliably suppressed below the flow rate of ammonia that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst 21. After the engine 1 is started in step S1, the ammonia flow rate measured by the NH 3 flow rate measuring means 25 in step S8 can be oxidized by the NH 3 slip catalyst 21 calculated by the NH 3 flow rate calculating means in step S11. does not exceed the flow rate of ammonia, since one end of the branch pipe 31 is maintained in a state of being closed by a flow control plate 33, for example, the flow rate of the exhaust gas guided to the NH 3 slip catalyst 21 by the vibration of the hydraulic excavator 41 Unnecessary restrictions can be prevented.

また、本実施形態は、排気ガス流量制御手段は、エンジン1から導かれた排気ガスに含まれる窒素酸化物をNOx触媒20において還元して処理した後、反応せずに余剰になったアンモニアのうちNHスリップ触媒21で酸化できない余分なアンモニアを含む排気ガスを、分流手段26の分岐管31からNOx触媒20よりも上流側の吸気管3へ分流して戻すことにより、この余分なアンモニアでNOx触媒20において再び排気ガスに含まれる窒素酸化物と反応させることができる。これにより、排気ガス中の窒素酸化物を効率良く処理すると共に、NOx触媒20において反応せずに余剰になったアンモニアを有効に活用することができる。 Further, in the present embodiment, the exhaust gas flow rate control means reduces the nitrogen oxide contained in the exhaust gas led from the engine 1 by the NOx catalyst 20 and then treats the excess ammonia without reacting. Of this, the exhaust gas containing excess ammonia that cannot be oxidized by the NH 3 slip catalyst 21 is diverted from the branch pipe 31 of the diverting means 26 to the intake pipe 3 upstream of the NOx catalyst 20 and returned to the exhaust gas. The NOx catalyst 20 can react with nitrogen oxides contained in the exhaust gas again. As a result, nitrogen oxides in the exhaust gas can be efficiently processed, and surplus ammonia that has not reacted in the NOx catalyst 20 can be effectively utilized.

また、本実施形態は、分岐管31の一端に設けられた流れ調整板33が支持部材32によって回動可能に支持されているので、排気ガス流量制御手段は、駆動装置34を駆動して流れ調整板33を手順S14において算出された角度だけ回動させることにより、NOx触媒20を通過した排気ガスのうち分岐管31へ流す排気ガスの流量、及びNHスリップ触媒21へ導く排気ガスの流量の双方を同時に調整することができる。また、支持部材32は、分岐管31と排気管10とが接続された部分のうち下流側に設けられているので、流れ調整板33が支持部材32を支点にして回動したときに、NOx触媒20を通過した排気ガスを分岐管31内へ容易に誘導することができる。 Further, in this embodiment, since the flow adjusting plate 33 provided at one end of the branch pipe 31 is rotatably supported by the support member 32, the exhaust gas flow rate control means drives the drive device 34 to flow. By rotating the adjustment plate 33 by the angle calculated in step S <b> 14, the flow rate of the exhaust gas that flows to the branch pipe 31 among the exhaust gas that has passed through the NOx catalyst 20 and the flow rate of the exhaust gas that leads to the NH 3 slip catalyst 21. Both of them can be adjusted simultaneously. In addition, since the support member 32 is provided on the downstream side of the portion where the branch pipe 31 and the exhaust pipe 10 are connected, when the flow adjusting plate 33 rotates around the support member 32, NOx The exhaust gas that has passed through the catalyst 20 can be easily guided into the branch pipe 31.

なお、上述した本実施形態は、分流手段26が分岐管31と排気管10とが接続された部分のうち下流側に設けられ、流れ調整板33を回動可能に支持する支持部材32を備え、流れ調整板33を駆動装置34で回動させることによって分岐管31の一端を開閉した場合について説明したが、この場合に限らず、例えば分岐管31の一端に設けられ、流れ調整板33をスライド可能に支持するスライド支持手段を備え、流れ調整板33を駆動装置34でスライドさせることによって分岐管31の一端を開閉しても良い。   In the present embodiment described above, the diverting means 26 is provided on the downstream side of the portion where the branch pipe 31 and the exhaust pipe 10 are connected, and includes a support member 32 that rotatably supports the flow adjusting plate 33. The case where one end of the branch pipe 31 is opened and closed by rotating the flow adjustment plate 33 with the drive device 34 has been described. However, the present invention is not limited to this case. For example, the flow adjustment plate 33 is provided at one end of the branch pipe 31. A slide support means for slidably supporting may be provided, and one end of the branch pipe 31 may be opened and closed by sliding the flow adjusting plate 33 with the driving device 34.

1 エンジン
2,3 吸気管
4 ターボチャージャ
4a コンプレッサ
4b タービン
5 エアクリーナ
6 インタクーラ
7 吸気制御弁
8 吸気マニホールド
9 排気マニホールド
10 排気管
11 EGR弁
12 EGR通路
13 排気絞り弁
15 PM浄化手段
17 NOx浄化手段
18 前段酸化触媒
19 パティキュレートフィルタ
20 NOx触媒
21 NHスリップ触媒(後段酸化触媒)
22,24 NOx濃度計測手段
23 噴射手段
25 NH流量計測手段
26 分流手段
27 排気ガス流量計測手段
28 温度センサ
30 エレクトロニックコントロールユニット
31 分岐管
32 支持部材
33 流れ調整板
34 駆動装置
35 ストッパ
41 油圧ショベル
42 走行体
43 旋回体
44 フロント作業機
50 尾管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2, 3 Intake pipe 4 Turbocharger 4a Compressor 4b Turbine 5 Air cleaner 6 Intercooler 7 Intake control valve 8 Intake manifold 9 Exhaust manifold 10 Exhaust pipe 11 EGR valve 12 EGR passage 13 Exhaust throttle valve 15 PM purification means 17 NOx purification means 18 Pre-stage oxidation catalyst 19 Particulate filter 20 NOx catalyst 21 NH 3 slip catalyst (post-stage oxidation catalyst)
22, 24 NOx concentration measuring means 23 Injection means 25 NH 3 flow rate measuring means 26 Splitting means 27 Exhaust gas flow rate measuring means 28 Temperature sensor 30 Electronic control unit 31 Branch pipe 32 Support member 33 Flow adjusting plate 34 Drive device 35 Stopper 41 Hydraulic excavator 42 traveling body 43 revolving body 44 front work machine 50 tail pipe

Claims (5)

エンジンから導かれた排気ガスを排出する排気管と、この排気管に設けられ、前記排気管内を流通する排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元して浄化するNOx浄化手段とを備え、このNOx浄化手段は、前記排気管内にアンモニアを供給するNH供給手段と、このNH供給手段によって供給されたアンモニアと排気ガス中の窒素酸化物との反応を促進するNOx触媒と、このNOx触媒よりも下流側に設けられ、前記NOx触媒から導かれた排気ガス中のアンモニアを酸化するNHスリップ触媒とから少なくとも構成される排気浄化装置において、
前記NOx浄化手段は、
前記NHスリップ触媒で酸化可能なアンモニアの流量を算出するNH流量算出手段と、
前記NHスリップ触媒で酸化可能なアンモニアの流量とこの流量のアンモニアを含む排気ガスの流量との関係が予め設定され、前記NH流量算出手段によって算出されたアンモニアの流量に応じたアンモニアを含む排気ガスの流量を算出する排気ガス流量算出手段と、
この排気ガス流量算出手段によって算出された排気ガスの流量に応じて前記NHスリップ触媒へ導かれる排気ガスの流量を制御する排気ガス流量制御手段とを有することを特徴とする排気浄化装置。
An exhaust pipe for exhausting exhaust gas led from the engine, and NOx purification means provided in the exhaust pipe for reducing and purifying nitrogen oxides contained in the exhaust gas flowing through the exhaust pipe. The purifying means includes NH 3 supply means for supplying ammonia into the exhaust pipe, a NOx catalyst for promoting the reaction between ammonia supplied by the NH 3 supply means and nitrogen oxides in the exhaust gas, and the NOx catalyst. Is also provided on the downstream side, and an exhaust gas purification apparatus comprising at least an NH 3 slip catalyst that oxidizes ammonia in the exhaust gas led from the NOx catalyst,
The NOx purification means includes
NH 3 flow rate calculating means for calculating a flow rate of ammonia that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst;
The relationship between the flow rate of ammonia that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst and the flow rate of exhaust gas containing ammonia at this flow rate is set in advance, and includes ammonia corresponding to the flow rate of ammonia calculated by the NH 3 flow rate calculation means. Exhaust gas flow rate calculating means for calculating the flow rate of exhaust gas;
An exhaust gas purification apparatus comprising exhaust gas flow rate control means for controlling the flow rate of exhaust gas guided to the NH 3 slip catalyst in accordance with the exhaust gas flow rate calculated by the exhaust gas flow rate calculation means.
請求項1に記載の排気浄化装置において、
前記NH流量算出手段は、
前記NHスリップ触媒を通過する排気ガスの温度を計測する温度計測手段と、
この温度計測手段によって計測された温度と前記NHスリップ触媒で酸化可能なアンモニアの流量との関係が予め設定され、前記温度計測手段によって計測された温度に応じたアンモニアの流量を算出するアンモニア温度流量算出手段とを含むことを特徴とする排気浄化装置。
The exhaust emission control device according to claim 1,
The NH 3 flow rate calculating means includes:
Temperature measuring means for measuring the temperature of the exhaust gas passing through the NH 3 slip catalyst;
An ammonia temperature at which the relationship between the temperature measured by the temperature measuring means and the flow rate of ammonia that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst is preset, and the ammonia flow rate is calculated according to the temperature measured by the temperature measuring means. An exhaust gas purification apparatus comprising: a flow rate calculating means.
請求項1又は2に記載の排気浄化装置において、
前記NOx浄化手段は、
前記排気管内を流通するアンモニアの流量を計測するNH流量計測手段を有し、
前記排気ガス流量制御手段は、
前記NH流量計測手段によって計測されたアンモニアの流量が、前記NH流量算出手段によって算出された前記NHスリップ触媒で酸化可能なアンモニアの流量を超えている場合に、前記NHスリップ触媒へ導かれる排気ガスの流量を制御し、前記NH流量計測手段によって計測されたアンモニアの流量が、前記NH流量算出手段によって算出された前記NHスリップ触媒で酸化可能なアンモニアの流量を超えていない場合に、前記NHスリップ触媒へ導かれる排気ガスの流量を制御しないことを特徴とする排気浄化装置。
The exhaust emission control device according to claim 1 or 2,
The NOx purification means includes
NH 3 flow rate measuring means for measuring the flow rate of ammonia flowing in the exhaust pipe,
The exhaust gas flow rate control means includes
When the flow rate of ammonia measured by the NH 3 flow rate measurement means exceeds the flow rate of ammonia that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst calculated by the NH 3 flow rate calculation means, the NH 3 slip catalyst is transferred to the NH 3 slip catalyst. The flow rate of the exhaust gas to be led is controlled, and the flow rate of ammonia measured by the NH 3 flow rate measurement unit exceeds the flow rate of ammonia that can be oxidized by the NH 3 slip catalyst calculated by the NH 3 flow rate calculation unit. If not, the exhaust gas purification apparatus is characterized in that the flow rate of the exhaust gas led to the NH 3 slip catalyst is not controlled.
請求項1ないし3のいずれか1項に記載の排気浄化装置において、
前記排気ガス流量制御手段は、前記NOx触媒から導かれた排気ガスをこのNOx触媒よりも上流側へ分流して戻す分流手段を含むことを特徴とする排気浄化装置。
The exhaust emission control device according to any one of claims 1 to 3,
The exhaust gas flow control means includes a diversion means for diverting the exhaust gas guided from the NOx catalyst to an upstream side of the NOx catalyst and returning it.
請求項4に記載の排気浄化装置において、
前記分流手段は、
一端が前記排気管のうち前記NOx触媒と前記NHスリップ触媒との間に接続され、他端が前記排気管のうち前記NOx触媒よりも上流側に接続された分岐管と、
この分岐管の前記一端に開閉可能に設けられ、前記分岐管及び前記NHスリップ触媒へ分配する排気ガスの流量を調整する流れ調整板とを有することを特徴とする排気浄化装置。
The exhaust emission control device according to claim 4,
The diversion means is
One end of the exhaust pipe is connected between the NOx catalyst and the NH 3 slip catalyst, and the other end of the exhaust pipe is connected to the upstream side of the NOx catalyst;
An exhaust purification apparatus comprising: a flow adjusting plate that is provided at the one end of the branch pipe so as to be openable and closable and adjusts the flow rate of the exhaust gas distributed to the branch pipe and the NH 3 slip catalyst.
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