JP2013174203A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディーゼルエンジンの排ガスに含まれる窒素酸化物(以下、NOxという)を低減して排ガスを浄化する装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for purifying exhaust gas by reducing nitrogen oxide (hereinafter referred to as NOx) contained in exhaust gas of a diesel engine.
従来、内燃機関の排気通路に、内燃機関側(排ガス上流側)から順に、第1添加弁、酸化触媒を担持したフィルタ、第2添加弁、アンモニア生成触媒、及びNOx触媒が設けられた内燃機関の排気浄化装置が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。この排気浄化装置では、アンモニア生成触媒が、HCを過剰に添加することによりアンモニアを生成する触媒であり、例えば三元触媒である。またNOx触媒は、下層の吸蔵還元型NOx触媒の上層に、例えばゼオライトといった吸着層を一体的に備えるNOx触媒である。第2添加弁からHCが添加されると、アンモニア生成触媒でアンモニアが生成され、このアンモニアはNOx触媒の吸着層に吸着される。このアンモニアが排ガス中のNOxに選択的に作用してNOxが還元されるようになっている。更にNOx触媒の下層では、NOxが吸蔵されるので、第2添加弁からのHC添加により、NOx触媒の下層に吸蔵されているNOxが還元されるように構成される。 2. Description of the Related Art Conventionally, an internal combustion engine in which an exhaust passage of an internal combustion engine is provided with a first addition valve, a filter carrying an oxidation catalyst, a second addition valve, an ammonia generation catalyst, and a NOx catalyst in order from the internal combustion engine side (exhaust gas upstream side). (For example, refer to Patent Document 1). In this exhaust purification apparatus, the ammonia generation catalyst is a catalyst that generates ammonia by adding HC excessively, and is, for example, a three-way catalyst. The NOx catalyst is a NOx catalyst provided integrally with an adsorption layer such as zeolite on the upper layer of the lower storage-reduction type NOx catalyst. When HC is added from the second addition valve, ammonia is produced by the ammonia production catalyst, and this ammonia is adsorbed on the adsorption layer of the NOx catalyst. This ammonia selectively acts on NOx in the exhaust gas to reduce NOx. Furthermore, since NOx is occluded in the lower layer of the NOx catalyst, NOx occluded in the lower layer of the NOx catalyst is reduced by addition of HC from the second addition valve.
このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、アンモニア生成触媒にてアンモニアを生成する場合と、吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されているNOxを還元する場合において、第2添加弁からHCを添加する必要がある。ここで、第2添加弁からHCを添加させる要求があるにも拘らず、第2添加弁からHCを添加しなければ、排ガスの浄化機能の低下の度合いが大きくなる。即ち、第2添加弁からHCを添加しないと、NOxを浄化することが困難となる。一方、第1添加弁から燃料を添加しなくても、フィルタからパティキュレートが流出することは殆どない。このため、NOx触媒又はアンモニア生成触媒へのHC添加が、フィルタへのHC添加よりも優先度が高いとして、NOx触媒又はアンモニア生成触媒へのHC添加を優先的に行なう。即ち、フィルタの再生要求とNOxの還元要求とが重なった場合には、NOx触媒又はアンモニア生成触媒へのHC添加を優先して行うようになっている。 In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine configured as described above, when ammonia is generated by the ammonia generation catalyst and when NOx stored in the NOx storage reduction catalyst is reduced, HC is supplied from the second addition valve. It is necessary to add. Here, although there is a request to add HC from the second addition valve, the degree of reduction in the exhaust gas purification function increases unless HC is added from the second addition valve. In other words, it is difficult to purify NOx unless HC is added from the second addition valve. On the other hand, the particulates hardly flow out from the filter without adding fuel from the first addition valve. For this reason, HC addition to the NOx catalyst or ammonia generation catalyst is preferentially performed, assuming that HC addition to the NOx catalyst or ammonia generation catalyst has a higher priority than the HC addition to the filter. That is, when the filter regeneration request and the NOx reduction request overlap, priority is given to adding HC to the NOx catalyst or the ammonia generation catalyst.
また、排ガス中の炭化水素を酸化して浄化する酸化触媒が内燃機関の排気通路に設けられ、この酸化触媒における炭化水素以外の特定成分の吸着能に関する指標値が計測手段により計測され、この計測手段によって計測された指標値に基づいて劣化判定手段が酸化触媒の劣化を判定するように構成された酸化触媒の劣化診断装置が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。この酸化触媒の劣化診断装置では、排気通路に、排ガス上流側から順に、排ガス中の未燃成分である炭化水素(HC)及び一酸化炭素(CO)を酸化して浄化する酸化触媒と、排ガス中のNOxを還元して浄化するNOx触媒とが直列に設けられる。またNOx触媒は選択還元型NOx触媒であり、触媒温度が活性温度域にありかつ還元剤が添加されたときに、NOxを連続的に還元し得るように構成される。一方、酸化触媒とNOx触媒との間の排気通路には、NOx触媒に還元剤としての尿素を添加するための尿素添加弁が設けられる。尿素は尿素水溶液の形で使用され、尿素添加弁から排ガス下流側のNOx触媒に向って排気通路内に噴射供給される。尿素添加弁には、これに尿素水溶液を供給するための供給装置が接続され、供給装置には尿素水溶液を貯留するタンクが接続される。また酸化触媒より排ガス上流側に燃料添加弁が設けられ、酸化触媒に対して燃料、特に燃料中のHCが添加される。 An oxidation catalyst that oxidizes and purifies hydrocarbons in the exhaust gas is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, and an index value relating to the adsorption ability of specific components other than hydrocarbons in the oxidation catalyst is measured by the measuring means. An oxidation catalyst deterioration diagnosis device is disclosed in which the deterioration determination means is configured to determine the deterioration of the oxidation catalyst based on the index value measured by the means (see, for example, Patent Document 2). In this oxidation catalyst deterioration diagnosis apparatus, an oxidation catalyst that oxidizes and purifies hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO), which are unburned components in exhaust gas, in order from the upstream side of exhaust gas, and exhaust gas in an exhaust passage. A NOx catalyst for reducing and purifying NOx therein is provided in series. The NOx catalyst is a selective reduction type NOx catalyst, and is configured such that NOx can be continuously reduced when the catalyst temperature is in the active temperature range and the reducing agent is added. On the other hand, a urea addition valve for adding urea as a reducing agent to the NOx catalyst is provided in the exhaust passage between the oxidation catalyst and the NOx catalyst. Urea is used in the form of an aqueous urea solution, and is injected and supplied into the exhaust passage from the urea addition valve toward the NOx catalyst on the exhaust gas downstream side. A supply device for supplying a urea aqueous solution is connected to the urea addition valve, and a tank for storing the urea aqueous solution is connected to the supply device. Also, a fuel addition valve is provided upstream of the oxidation catalyst from the exhaust gas, and fuel, particularly HC in the fuel, is added to the oxidation catalyst.
上記酸化触媒は、排ガス中のHC、COといった未燃成分を酸素(O2)と反応させて浄化する触媒であり、コージェライト等からなる担体の表面にコート材を形成し、このコート材に活性点をなすPt等の貴金属微粒子を多数分散配置させて構成される。特にコート材は、HC以外の特定成分の吸着能を有する材料を含み、その材料はゼオライトであり、HC以外の特定成分はNOxである。このように酸化触媒での発熱を主目的としてHCを酸化触媒に供給すること、即ち、酸化触媒に流入する排ガスに含まれるHC量を増量することを、リッチスパイクという。このリッチスパイクによって排ガスの空燃比は通常、理論空燃比若しくはそれよりリッチ側となる。酸化触媒の温度が所定の活性温度域(例えば250℃以上)にあるときであって、NOx触媒の温度が所定の活性温度域(例えば200〜600℃)より低いときにリッチスパイクが実行される。このリッチスパイクにより排ガスが加熱され、NOx触媒の温度が活性温度域に到達する。こうしてNOx触媒の温度が活性温度域に維持され、尿素の供給によりNOxを連続的に還元浄化できる。 The oxidation catalyst is a catalyst that purifies by reacting unburned components such as HC and CO in exhaust gas with oxygen (O 2 ), and forms a coating material on the surface of a carrier made of cordierite or the like. A large number of noble metal fine particles such as Pt forming active points are dispersedly arranged. In particular, the coating material includes a material having an adsorption ability for a specific component other than HC, and the material is zeolite, and the specific component other than HC is NOx. Supplying HC to the oxidation catalyst mainly for heat generation in the oxidation catalyst, that is, increasing the amount of HC contained in the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst is called rich spike. Due to this rich spike, the air-fuel ratio of the exhaust gas is usually the stoichiometric air-fuel ratio or richer than that. A rich spike is executed when the temperature of the oxidation catalyst is in a predetermined activation temperature range (for example, 250 ° C. or higher) and the temperature of the NOx catalyst is lower than the predetermined activation temperature range (for example, 200 to 600 ° C.). . The exhaust gas is heated by the rich spike, and the temperature of the NOx catalyst reaches the activation temperature range. Thus, the temperature of the NOx catalyst is maintained in the activation temperature range, and NOx can be continuously reduced and purified by supplying urea.
一方、酸化触媒は、そのコート材に、NOx吸着能を有するゼオライトを含むので、特定成分としてNOxを用い、このNOx吸着能の変化を見て酸化触媒の劣化を判断する。ここで、上記酸化触媒によるNOx吸着の原理は、ゼオライトが分子オーダの寸法を有する細孔を含み、この細孔内にNOx分子を主に物理的に吸着することによると考えられる。酸化触媒が経時的に劣化(主に熱劣化)すると、活性点をなす貴金属微粒子が焼結状態となってHC浄化能が低下するけれども、これと同時に、ゼオライトのNOx吸着能も低下する。即ち、酸化触媒の劣化度とNOx吸着能とに相関関係にあるため、酸化触媒のNOx吸着能に関する指標値が計測されるとともに、この計測された指標値が所定の劣化判定値と比較されて、酸化触媒の劣化の有無が判定される。 On the other hand, since the oxidation catalyst contains zeolite having NOx adsorption capacity in its coating material, NOx is used as a specific component, and deterioration of the oxidation catalyst is judged by looking at the change in this NOx adsorption capacity. Here, the principle of NOx adsorption by the oxidation catalyst is considered to be due to the fact that the zeolite includes pores having dimensions of molecular order, and NOx molecules are mainly physically adsorbed in the pores. When the oxidation catalyst deteriorates with time (mainly heat deterioration), the noble metal fine particles forming the active site are in a sintered state and the HC purification ability is reduced. At the same time, the NOx adsorption ability of the zeolite is also reduced. That is, since there is a correlation between the deterioration degree of the oxidation catalyst and the NOx adsorption capacity, an index value related to the NOx adsorption capacity of the oxidation catalyst is measured, and the measured index value is compared with a predetermined deterioration determination value. The presence or absence of deterioration of the oxidation catalyst is determined.
具体的には、次のように酸化触媒の劣化の有無が判定される。酸化触媒は、通常のエンジン運転時にNOxを徐々に吸着していく。この吸着NOxは、燃料添加弁による燃料の添加、即ちリッチスパイクが実行されたときに脱離される。これは、リッチスパイクにより酸化触媒においてHCの酸化反応が生じ、この反応熱で触媒温度が上昇し、吸着NOxが脱離されるからである。この脱離NOx量は、酸化触媒のNOx吸着能に関する指標値をなす。一方、約1秒という短時間のリッチスパイクによって吸着NOxが脱離される。これは従来技術よりも遙かに短い時間であり、かつ少ないHC量である。よって燃費及び排気エミッションの悪化が最小限に抑制される。そして、結果的に診断時間が短縮されることに加え、診断可能な触媒の温度域も広く(例えば250℃以上)、比較的高温でも診断可能なので、診断機会もより多く確保できる。この結果、添加したHCが触媒で反応しかつ吸着NOxが脱離するような触媒温度であれば、基本的に高温域であっても診断できる。 Specifically, the presence or absence of deterioration of the oxidation catalyst is determined as follows. The oxidation catalyst gradually adsorbs NOx during normal engine operation. This adsorbed NOx is desorbed when fuel is added by the fuel addition valve, that is, when rich spike is executed. This is because the rich spike causes an oxidation reaction of HC in the oxidation catalyst, the reaction heat increases the catalyst temperature, and the adsorbed NOx is desorbed. This amount of desorbed NOx serves as an index value regarding the NOx adsorption ability of the oxidation catalyst. On the other hand, the adsorbed NOx is desorbed by a short rich spike of about 1 second. This is a much shorter time than the prior art, and the amount of HC is small. Therefore, deterioration of fuel consumption and exhaust emission is suppressed to a minimum. As a result, in addition to shortening the diagnosis time, the temperature range of the catalyst that can be diagnosed is wide (for example, 250 ° C. or higher), and diagnosis is possible even at a relatively high temperature, so that more diagnosis opportunities can be secured. As a result, if the catalyst temperature is such that the added HC reacts with the catalyst and the adsorbed NOx is desorbed, the diagnosis can be made basically even in the high temperature range.
しかし、上記従来の特許文献1に示された内燃機関の排気浄化装置では、NOx触媒が吸蔵還元型のNOx触媒であり、この触媒には通常バリウム等の塩基性の強い金属が担持されているため、上記NOx触媒が排ガス中のNOxより排ガス中の硫黄を吸蔵する現象、即ち担持金属の硫黄被毒現象が発生し、排ガス中のNOxの浄化率が低下してしまう不具合があった。この担持金属の硫黄被毒現象を解消するために、NOx触媒を650℃以上という高温で連続的にリッチ雰囲気に曝してNOx触媒を再生する必要があり、この場合、比較的多くの燃料を消費する問題点があった。また、上記従来の特許文献2に示された酸化触媒の劣化診断装置では、酸化触媒のコート材に、NOx吸着能を有するゼオライトを含み、この酸化触媒に吸着されたNOxが燃料添加(リッチスパイク)により酸化触媒から脱離するけれども、ゼオライトによるNOx吸着量は比較的少なく、またリッチスパイク時にNOxが酸化触媒から離脱しても、このNOxはアンモニアに改質されずに、酸化触媒の劣化の診断に利用されるだけであるので、NOx触媒でNOxを浄化するために、NOx触媒に還元剤として尿素を添加する必要があり、燃料タンクとは別に尿素水タンクを搭載しなければならず、利便性が低い問題点があった。
However, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine disclosed in
本発明の第1の目的は、選択還元型触媒を用いることにより、硫黄被毒現象を発生させず、これにより排ガス中のNOxの浄化率を低下させず、またNOx触媒を650℃以上という高温で連続的に燃料リッチの雰囲気に曝してNOx触媒を再生する必要がない、排ガス浄化装置を提供することにある。本発明の第2の目的は、尿素水を用いずに燃料のみを用いてアンモニアガスを生成でき、これにより尿素水タンクを搭載する必要がなく、利便性を向上できる、排ガス浄化装置を提供することにある。本発明の第3の目的は、排ガスの高温域における排ガス中のNOxの低減効率を向上できる、排ガス浄化装置を提供することにある。 The first object of the present invention is to prevent the occurrence of sulfur poisoning by using a selective catalytic reduction catalyst, thereby reducing the NOx purification rate in the exhaust gas, and increasing the NOx catalyst to a high temperature of 650 ° C. or higher. It is therefore an object of the present invention to provide an exhaust gas purifying apparatus that does not need to regenerate the NOx catalyst by continuously exposing it to a fuel-rich atmosphere. A second object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus that can generate ammonia gas using only fuel without using urea water, thereby eliminating the need to mount a urea water tank and improving convenience. There is. The third object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus capable of improving the NOx reduction efficiency in the exhaust gas in the high temperature range of the exhaust gas.
本発明の第1の観点は、図1及び図2に示すように、エンジン11の排ガスを浄化する排ガス浄化装置において、排気管16に設けられ排ガス中のNOxをN2に還元可能な選択還元型触媒19と、選択還元型触媒19より排ガス上流側の排気管16に設けられ排ガスの通過可能な多孔質に形成されかつ排ガスの通過を阻止しないようにセリア含有の酸化触媒層22hが形成され更に排ガス中のパティキュレートを捕集可能なパティキュレートフィルタ22と、パティキュレートフィルタ22より排ガス上流側の排気管16に設けられパティキュレートフィルタ22に向けて炭化水素系液体24を噴射可能な液体噴射ノズル26と、液体噴射ノズル26に上記液体24を供給する液体供給手段28と、パティキュレートフィルタ22に関係する排ガスの温度を検出する温度センサ38と、温度センサ38の検出出力に基づいて液体供給手段28を制御するコントローラ43とを備えたことを特徴とする。
As shown in FIGS. 1 and 2, the first aspect of the present invention is a selective reduction that is provided in the
本発明の第2の観点は、図5に示すように、エンジン11の排ガスを浄化する排ガス浄化装置において、排気管16に設けられ排ガス中のNOxをN2に還元可能な選択還元型触媒19と、選択還元型触媒19より排ガス上流側の排気管16に設けられセリアを含有し排ガス中の少なくとも未燃燃料を酸化して排ガス温度を上昇させる酸化触媒61と、酸化触媒61より排ガス上流側の排気管16に設けられ酸化触媒61に向けて炭化水素系液体24を噴射可能な液体噴射ノズル26と、液体噴射ノズル26に上記液体24を供給する液体供給手段28と、酸化触媒61に関係する排ガスの温度を検出する温度センサ38と、温度センサ38の検出出力に基づいて液体供給手段28を制御するコントローラ43とを備えたことを特徴とする。
As shown in FIG. 5, the second aspect of the present invention is a
本発明の第3の観点は、第1の観点に基づく発明であって、更に図6に示すように、パティキュレートフィルタ22より排ガス上流側であって液体噴射ノズル26より排ガス下流側の排気管16に設けられセリアを含有し排ガス中の少なくとも未燃燃料を酸化して排ガス温度を上昇させる酸化触媒61を更に備え、温度センサ38が酸化触媒61及びパティキュレートフィルタ22に関係する温度を検出するように構成されたことを特徴とする。
A third aspect of the present invention is an invention based on the first aspect, and further, as shown in FIG. 6, an exhaust pipe on the exhaust gas upstream side of the
本発明の第4の観点は、第1又は第3の観点に基づく発明であって、更に図1又は図6に示すように、パティキュレートフィルタ22と選択還元型触媒19の間の排気管16に設けられ選択還元型触媒19に向けて炭化水素系液体24を噴射可能な補助液体噴射ノズル27と、選択還元型触媒19に関係する排ガスの温度を検出する補助温度センサ39とを更に備え、液体供給手段28が液体噴射ノズル26及び補助液体噴射ノズル27に炭化水素系液体24を供給するように構成され、コントローラ43が温度センサ38及び補助温度センサ39の各検出出力に基づいて液体供給手段28を制御するように構成されたことを特徴とする。
A fourth aspect of the present invention is an invention based on the first or third aspect, and further, as shown in FIG. 1 or FIG. 6, the
本発明の第5の観点は、第2の観点に基づく発明であって、更に図5に示すように、酸化触媒61と選択還元型触媒19の間の排気管16に設けられ選択還元型触媒19に向けて炭化水素系液体24を噴射可能な補助液体噴射ノズル27と、選択還元型触媒19に関係する排ガスの温度を検出する補助温度センサ39とを更に備え、液体供給手段28が液体噴射ノズル26及び補助液体噴射ノズル27に炭化水素系液体24を供給するように構成され、コントローラ43が温度センサ38及び補助温度センサ39の各検出出力に基づいて液体供給手段28を制御するように構成されたことを特徴とする。
The fifth aspect of the present invention is an invention based on the second aspect, and is further provided as shown in FIG. 5 in the selective reduction catalyst provided in the
本発明の第6の観点は、第1又は第3の観点に基づく発明であって、更に図2に示すように、パティキュレートフィルタ22が多孔質の隔壁22aで仕切られた貫通孔22bを互いに平行に複数形成した担体22cを有し、複数の貫通孔22bの相隣接する出口部及び入口部を交互に封止することにより流入穴22d及び流出穴22eがそれぞれ形成され、貫通孔22bの一部に白金、パラジウム及びロジウムからなる群より選ばれた1種又は2種以上の貴金属を担持しかつセリアを含有した酸化触媒層22hが排ガスの通過を阻止しないように形成されたことを特徴とする。
A sixth aspect of the present invention is an invention based on the first or third aspect, and further, as shown in FIG. 2, the
本発明の第7の観点は、第2又は第3の観点に基づく発明であって、更に酸化触媒61が、多孔質の隔壁で仕切られた貫通孔を互いに平行に複数形成しかつ両端を開放した担体に、白金、パラジウム及びロジウムからなる群より選ばれた1種又は2種以上の貴金属を担持しかつセリアを含有して構成されたことを特徴とする。
A seventh aspect of the present invention is the invention based on the second or third aspect, wherein the
本発明の第8の観点は、第1ないし第3の観点のいずれかに基づく発明であって、更に図1又は図5に示すように、コントローラ43は、液体噴射ノズル26が上記液体24の噴射間隔を100〜500ミリ秒の範囲内の所定の噴射間隔で噴射するとともに、パティキュレートフィルタ22又は酸化触媒61に流入する前の排ガスの空気過剰率λが1未満になるように液体噴射ノズル26からの1回の液体噴射量を制御し、これによりパティキュレートフィルタ22又は酸化触媒61に流入する前の排気管16内が間欠的に燃料リッチの雰囲気になるように構成されたことを特徴とする。
An eighth aspect of the present invention is an invention based on any one of the first to third aspects, and as shown in FIG. 1 or FIG. 5, the
本発明の第1の観点の排ガス浄化装置では、パティキュレートフィルタに関係する温度が所定温度以上になったことを温度センサが検出すると、コントローラは、この温度センサの検出出力に基づいて、液体噴射ノズルから炭化水素系液体を所定の間隔をあけて噴射する。液体噴射ノズルからの炭化水素系液体の噴射直後から所定の間隔をあけた次の液体の噴射直前までの間に、パティキュレートフィルタの酸化触媒層に排ガス中のNOxの一部が吸着される。この状態で液体噴射ノズルから炭化水素系液体が噴射されると、酸化触媒層に吸着したNOxが霧状の炭化水素系液体と反応してアンモニアガスが生成される。このアンモニアガスは選択還元型触媒上で排ガス中のNOxと反応してNOxをN2に還元する選択還元機能を発揮する。この結果、排ガスの高温域における排ガス中のNOxの低減効率を向上できる。 In the exhaust gas purifying apparatus according to the first aspect of the present invention, when the temperature sensor detects that the temperature related to the particulate filter has become equal to or higher than a predetermined temperature, the controller performs liquid ejection based on the detection output of the temperature sensor. A hydrocarbon-based liquid is injected from the nozzle at a predetermined interval. Part of the NOx in the exhaust gas is adsorbed by the oxidation catalyst layer of the particulate filter immediately after the injection of the hydrocarbon-based liquid from the liquid injection nozzle and immediately before the injection of the next liquid at a predetermined interval. When the hydrocarbon-based liquid is injected from the liquid injection nozzle in this state, the NOx adsorbed on the oxidation catalyst layer reacts with the mist-like hydrocarbon-based liquid to generate ammonia gas. This ammonia gas exhibits a selective reduction function of reacting with NOx in the exhaust gas and reducing NOx to N 2 on the selective catalytic reduction catalyst. As a result, the NOx reduction efficiency in the exhaust gas in the high temperature range of the exhaust gas can be improved.
また吸蔵還元型NOx触媒の担持金属の硫黄被毒現象が発生し、排ガス中のNOxの浄化率が低下してしまい、この硫黄被毒現象を解消するために、NOx触媒を650℃以上という高温で連続的に燃料リッチの雰囲気に曝してNOx触媒を再生する必要があり、比較的多くの燃料を消費する問題点があった従来の内燃機関の排気浄化装置と比較して、本発明では、選択還元型触媒を用いており、硫黄被毒現象が発生しないため、排ガス中のNOxの浄化率が低下せず、またNOx触媒を650℃以上という高温で連続的に燃料リッチの雰囲気に曝してNOx触媒を再生する必要がない。更にゼオライトによるNOx吸着量は比較的少なく、またリッチスパイク時にNOxが酸化触媒から離脱しても、このNOxはアンモニアに改質されずに、酸化触媒の劣化の診断に利用されるだけであるので、NOx触媒でNOxを浄化するために、NOx触媒に還元剤として尿素を添加する必要があり、燃料タンクとは別に尿素水タンクを搭載しなければならず、利便性が低い問題点があった従来の酸化触媒の劣化診断装置と比較して、本発明では、尿素水を用いずに炭化水素系液体(燃料)のみを用いてアンモニアガスを生成でき、これにより尿素水タンクを搭載する必要がなく、利便性を向上できる。 Further, the sulfur poisoning phenomenon of the metal supported on the NOx storage reduction catalyst occurs, and the purification rate of NOx in the exhaust gas is lowered. In order to eliminate this sulfur poisoning phenomenon, the NOx catalyst is heated to a high temperature of 650 ° C. or more. In comparison with the conventional exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, which has a problem that a NOx catalyst needs to be regenerated by continuously exposing it to a fuel-rich atmosphere and consumes a relatively large amount of fuel, Since selective reduction catalyst is used and sulfur poisoning phenomenon does not occur, the NOx purification rate in exhaust gas does not decrease, and the NOx catalyst is continuously exposed to a fuel-rich atmosphere at a high temperature of 650 ° C. or higher. There is no need to regenerate the NOx catalyst. Furthermore, the amount of NOx adsorbed by zeolite is relatively small, and even if NOx is released from the oxidation catalyst during a rich spike, this NOx is not reformed into ammonia but only used for diagnosing deterioration of the oxidation catalyst. In order to purify NOx with a NOx catalyst, it is necessary to add urea as a reducing agent to the NOx catalyst, and a urea water tank must be mounted separately from the fuel tank, which has a problem of low convenience. Compared with the conventional oxidation catalyst deterioration diagnosis device, in the present invention, ammonia gas can be generated using only a hydrocarbon-based liquid (fuel) without using urea water, and thus it is necessary to mount a urea water tank. And convenience can be improved.
本発明の第2の観点の排ガス浄化装置では、酸化触媒に関係する温度が所定温度以上になったことを温度センサが検出すると、コントローラは、この温度センサの検出出力に基づいて、液体噴射ノズルから炭化水素系液体を所定の間隔をあけて噴射する。液体噴射ノズルからの炭化水素系液体の噴射直後から所定の間隔をあけた次の液体の噴射直前までの間に、酸化触媒に排ガス中のNOxの一部が吸着される。この状態で液体噴射ノズルから炭化水素系液体が噴射されると、酸化触媒に吸着したNOxが霧状の炭化水素系液体と反応して比較的多くのアンモニアガスが生成される。このアンモニアガスは選択還元型触媒上で排ガス中のNOxと反応してNOxをN2に還元する選択還元機能を発揮する。この結果、排ガスの高温域における排ガス中のNOxの低減効率をより向上できる。 In the exhaust gas purifying apparatus according to the second aspect of the present invention, when the temperature sensor detects that the temperature related to the oxidation catalyst has become equal to or higher than the predetermined temperature, the controller uses the liquid injection nozzle based on the detection output of the temperature sensor. The hydrocarbon-based liquid is jetted at a predetermined interval. Part of the NOx in the exhaust gas is adsorbed by the oxidation catalyst immediately after the injection of the hydrocarbon-based liquid from the liquid injection nozzle to immediately before the injection of the next liquid at a predetermined interval. When the hydrocarbon-based liquid is injected from the liquid injection nozzle in this state, NOx adsorbed on the oxidation catalyst reacts with the mist-like hydrocarbon-based liquid to generate a relatively large amount of ammonia gas. This ammonia gas exhibits a selective reduction function of reacting with NOx in the exhaust gas and reducing NOx to N 2 on the selective catalytic reduction catalyst. As a result, the NOx reduction efficiency in the exhaust gas in the high temperature range of the exhaust gas can be further improved.
本発明の第3の観点の排ガス浄化装置では、酸化触媒及びパティキュレートフィルタに関係する温度が所定温度以上になったことを温度センサが検出すると、コントローラは、この温度センサの検出出力に基づいて、液体噴射ノズルから炭化水素系液体を所定の間隔をあけて噴射する。液体噴射ノズルからの炭化水素系液体の噴射直後から所定の間隔をあけた次の液体の噴射直前までの間に、酸化触媒及び酸化触媒層に排ガス中のNOxの一部が吸着される。この状態で液体噴射ノズルから炭化水素系液体が噴射されると、酸化触媒及び酸化触媒層に吸着したNOxが霧状の炭化水素系液体と反応して比較的多くのアンモニアガスが生成される。このアンモニアガスは選択還元型触媒上で排ガス中のNOxと反応してNOxをN2に還元する選択還元機能を発揮する。この結果、排ガスの高温域における排ガス中のNOxの低減効率をより向上できる。 In the exhaust gas purifying apparatus according to the third aspect of the present invention, when the temperature sensor detects that the temperature related to the oxidation catalyst and the particulate filter has become equal to or higher than a predetermined temperature, the controller is based on the detection output of the temperature sensor. The hydrocarbon-based liquid is ejected from the liquid ejection nozzle at a predetermined interval. Part of the NOx in the exhaust gas is adsorbed by the oxidation catalyst and the oxidation catalyst layer immediately after the injection of the hydrocarbon-based liquid from the liquid injection nozzle and immediately before the injection of the next liquid at a predetermined interval. When the hydrocarbon-based liquid is injected from the liquid injection nozzle in this state, the NOx adsorbed on the oxidation catalyst and the oxidation catalyst layer reacts with the atomized hydrocarbon-based liquid to generate a relatively large amount of ammonia gas. This ammonia gas exhibits a selective reduction function of reacting with NOx in the exhaust gas and reducing NOx to N 2 on the selective catalytic reduction catalyst. As a result, the NOx reduction efficiency in the exhaust gas in the high temperature range of the exhaust gas can be further improved.
本発明の第4の観点の排ガス浄化装置では、酸化触媒を有しないけれども酸化触媒層付きパティキュレートフィルタを有する場合、パティキュレートフィルタに関係する温度が所定温度以上になったことを温度センサが検出し、選択還元型触媒に関係する温度が所定温度以上になったことを補助温度センサが検出すると、コントローラは、これらの温度センサの各検出出力に基づいて、液体噴射ノズル及び補助液体噴射ノズルから炭化水素系液体を所定の間隔をあけてそれぞれ噴射する。液体噴射ノズルからの炭化水素系液体の噴射直後から所定の間隔をあけた次の液体の噴射直前までの間に、パティキュレートフィルタの酸化触媒層に排ガス中のNOxの一部が吸着される。この状態で液体噴射ノズルから炭化水素系液体が噴射されると、酸化触媒層に吸着したNOxが霧状の炭化水素系液体と反応してアンモニアガスが生成される。一方、補助液体噴射ノズルから噴射された炭化水素系液体は選択還元型触媒上で排ガス中のNOxと反応してNOxをN2に還元する選択還元機能を発揮するとともに、上記アンモニアガスは選択還元型触媒上で排ガス中のNOxと反応してNOxをN2に還元する選択還元機能を発揮する。この結果、排ガスの高温域における排ガス中のNOxの低減効率を更に向上できる。 In the exhaust gas purifying apparatus according to the fourth aspect of the present invention, the temperature sensor detects that the temperature related to the particulate filter has become equal to or higher than the predetermined temperature when the particulate filter having the oxidation catalyst layer is provided although the oxidation catalyst is not provided. When the auxiliary temperature sensor detects that the temperature related to the selective catalytic reduction catalyst has become equal to or higher than the predetermined temperature, the controller detects whether the temperature of the liquid injection nozzle and the auxiliary liquid injection nozzle is on the basis of the detection outputs of these temperature sensors. The hydrocarbon-based liquid is injected at predetermined intervals. Part of the NOx in the exhaust gas is adsorbed by the oxidation catalyst layer of the particulate filter immediately after the injection of the hydrocarbon-based liquid from the liquid injection nozzle and immediately before the injection of the next liquid at a predetermined interval. When the hydrocarbon-based liquid is injected from the liquid injection nozzle in this state, the NOx adsorbed on the oxidation catalyst layer reacts with the mist-like hydrocarbon-based liquid to generate ammonia gas. On the other hand, the hydrocarbon-based liquid injected from the auxiliary liquid injection nozzle reacts with NOx in the exhaust gas on the selective reduction catalyst to exhibit a selective reduction function of reducing NOx to N 2, and the ammonia gas is selectively reduced. reacts with NOx in the exhaust gas on the type catalysts exert selective reduction function of reducing NOx in N 2. As a result, the NOx reduction efficiency in the exhaust gas in the high temperature region of the exhaust gas can be further improved.
また、酸化触媒を有しかつ酸化触媒層付きパティキュレートフィルタを有する場合、酸化触媒及びパティキュレートフィルタに関係する温度が所定温度以上になったことを温度センサが検出し、選択還元型触媒に関係する温度が所定温度以上になったことを補助温度センサが検出すると、コントローラは、これらの温度センサの各検出出力に基づいて、液体噴射ノズル及び補助液体噴射ノズルから炭化水素系液体を所定の間隔をあけてそれぞれ噴射する。液体噴射ノズルからの炭化水素系液体の噴射直後から所定の間隔をあけた次の液体の噴射直前までの間に、酸化触媒及び酸化触媒層に排ガス中のNOxの一部が吸着される。この状態で液体噴射ノズルから炭化水素系液体が噴射されると、酸化触媒及び酸化触媒層に吸着したNOxが霧状の炭化水素系液体と反応してアンモニアガスが生成される。一方、補助液体噴射ノズルから噴射された炭化水素系液体は選択還元型触媒上で排ガス中のNOxと反応してNOxをN2に還元する選択還元機能を発揮するとともに、上記アンモニアガスは選択還元型触媒上で排ガス中のNOxと反応してNOxをN2に還元する選択還元機能を発揮する。この結果、排ガスの高温域における排ガス中のNOxの低減効率を更に向上できる。 In addition, in the case of having an oxidation catalyst and a particulate filter with an oxidation catalyst layer, the temperature sensor detects that the temperature related to the oxidation catalyst and the particulate filter has exceeded a predetermined temperature, and is related to the selective reduction catalyst. When the auxiliary temperature sensor detects that the temperature to be discharged is equal to or higher than the predetermined temperature, the controller, based on the detection outputs of these temperature sensors, distributes the hydrocarbon-based liquid from the liquid injection nozzle and the auxiliary liquid injection nozzle at a predetermined interval. Open each and inject each. Part of the NOx in the exhaust gas is adsorbed by the oxidation catalyst and the oxidation catalyst layer immediately after the injection of the hydrocarbon-based liquid from the liquid injection nozzle and immediately before the injection of the next liquid at a predetermined interval. When the hydrocarbon-based liquid is injected from the liquid injection nozzle in this state, the NOx adsorbed on the oxidation catalyst and the oxidation catalyst layer reacts with the atomized hydrocarbon-based liquid to generate ammonia gas. On the other hand, the hydrocarbon-based liquid injected from the auxiliary liquid injection nozzle reacts with NOx in the exhaust gas on the selective reduction catalyst to exhibit a selective reduction function of reducing NOx to N 2, and the ammonia gas is selectively reduced. reacts with NOx in the exhaust gas on the type catalysts exert selective reduction function of reducing NOx in N 2. As a result, the NOx reduction efficiency in the exhaust gas in the high temperature region of the exhaust gas can be further improved.
本発明の第5の観点の排ガス浄化装置では、酸化触媒に関係する温度が所定温度以上になったことを温度センサが検出し、選択還元型触媒に関係する温度が所定温度以上になったことを補助温度センサが検出すると、コントローラは、これらの温度センサの各検出出力に基づいて、液体噴射ノズル及び補助液体噴射ノズルから炭化水素系液体を所定の間隔をあけてそれぞれ噴射する。液体噴射ノズルからの炭化水素系液体の噴射直後から所定の間隔をあけた次の液体の噴射直前までの間に、酸化触媒に排ガス中のNOxの一部が吸着される。この状態で液体噴射ノズルから炭化水素系液体が噴射されると、酸化触媒に吸着したNOxが霧状の炭化水素系液体と反応してアンモニアガスが生成される。一方、補助液体噴射ノズルから噴射された炭化水素系液体は選択還元型触媒上で排ガス中のNOxと反応してNOxをN2に還元する選択還元機能を発揮するとともに、上記アンモニアガスは選択還元型触媒上で排ガス中のNOxと反応してNOxをN2に還元する選択還元機能を発揮する。この結果、上記と同様に、排ガスの高温域における排ガス中のNOxの低減効率を更に向上できる。 In the exhaust gas purifying apparatus according to the fifth aspect of the present invention, the temperature sensor detects that the temperature related to the oxidation catalyst is equal to or higher than the predetermined temperature, and the temperature related to the selective catalytic reduction catalyst is equal to or higher than the predetermined temperature. Is detected by the auxiliary temperature sensor, the controller injects the hydrocarbon-based liquid from the liquid injection nozzle and the auxiliary liquid injection nozzle at predetermined intervals based on the detection outputs of these temperature sensors. Part of the NOx in the exhaust gas is adsorbed by the oxidation catalyst immediately after the injection of the hydrocarbon-based liquid from the liquid injection nozzle to immediately before the injection of the next liquid at a predetermined interval. When the hydrocarbon-based liquid is injected from the liquid injection nozzle in this state, NOx adsorbed on the oxidation catalyst reacts with the mist-like hydrocarbon-based liquid to generate ammonia gas. On the other hand, the hydrocarbon-based liquid injected from the auxiliary liquid injection nozzle reacts with NOx in the exhaust gas on the selective reduction catalyst to exhibit a selective reduction function of reducing NOx to N 2, and the ammonia gas is selectively reduced. reacts with NOx in the exhaust gas on the type catalysts exert selective reduction function of reducing NOx in N 2. As a result, similarly to the above, the NOx reduction efficiency in the exhaust gas in the high temperature region of the exhaust gas can be further improved.
本発明の第8の観点の排ガス浄化装置では、コントローラは、液体噴射ノズルが液体の噴射間隔を100〜500ミリ秒の範囲内の所定の噴射間隔で噴射するとともに、パティキュレートフィルタ又は酸化触媒に流入する前の排ガスの空気過剰率λが1未満になるように液体噴射ノズルからの1回の液体噴射量を制御するので、パティキュレートフィルタ又は酸化触媒に流入する前の排気管内が間欠的に燃料リッチの雰囲気になる。この結果、液体噴射ノズルからの炭化水素系液体の噴射直後から所定の間隔をあけた次の液体の噴射直前までの間に、酸化触媒又は酸化触媒層に吸着されたNOxが液体噴射ノズルから噴射された霧状の炭化水素系液体と速やかに反応して比較的多くのアンモニアガスを生成できる。 In the exhaust gas purifying apparatus according to the eighth aspect of the present invention, the controller causes the liquid injection nozzle to inject the liquid injection interval at a predetermined injection interval within a range of 100 to 500 milliseconds, and to the particulate filter or the oxidation catalyst. Since the amount of one liquid injection from the liquid injection nozzle is controlled so that the excess air ratio λ of the exhaust gas before flowing becomes less than 1, the inside of the exhaust pipe before flowing into the particulate filter or the oxidation catalyst is intermittently A fuel rich atmosphere. As a result, the NOx adsorbed on the oxidation catalyst or the oxidation catalyst layer is injected from the liquid injection nozzle immediately after the injection of the hydrocarbon-based liquid from the liquid injection nozzle to immediately before the injection of the next liquid at a predetermined interval. It reacts quickly with the produced mist-like hydrocarbon liquid and can produce a relatively large amount of ammonia gas.
次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。 Next, an embodiment for carrying out the present invention will be described based on the drawings.
<第1の実施の形態>
図1に示すように、ディーゼルエンジン11の吸気ポートには吸気マニホルド12を介して吸気管13が接続され、排気ポートには排気マニホルド14を介して排気管16が接続される。吸気管13には、ターボ過給機17のコンプレッサハウジング17aと、ターボ過給機17により圧縮された吸気を冷却するインタクーラ18とがそれぞれ設けられ、排気管16にはターボ過給機17のタービンハウジング17bが設けられる。コンプレッサハウジング17aにはコンプレッサ回転翼(図示せず)が回転可能に収容され、タービンハウジング17bにはタービン回転翼(図示せず)が回転可能に収容される。コンプレッサ回転翼とタービン回転翼とはシャフト(図示せず)により連結され、エンジン11から排出される排ガスのエネルギによりタービン回転翼及びシャフトを介してコンプレッサ回転翼が回転し、このコンプレッサ回転翼の回転により吸気管13内の吸入空気が圧縮されるように構成される。
<First Embodiment>
As shown in FIG. 1, an
排気管16の途中には排ガス中のNOxをN2に還元可能な選択還元型触媒19が設けられる。選択還元型触媒19は排気管16より大径の下流側ケース21に収容される。選択還元型触媒19はモノリス触媒であって、コージェライト製のハニカム担体に銅ゼオライト又は鉄ゼオライトをコーティングした後に乾燥・焼成して構成される。具体的には、銅ゼオライトからなる選択還元型触媒19は、銅をイオン交換したゼオライト粉末を含むスラリーをハニカム担体にコーティングして構成される。また鉄ゼオライトからなる選択還元型触媒19は、鉄をイオン交換したゼオライト粉末を含むスラリーをハニカム担体にコーティングした後に乾燥・焼成して構成される。なお、図示しないが、ハニカム担体の両端(貫通孔の両端)は開放されている。
A
一方、選択還元型触媒19より排ガス上流側の排気管16には、排ガス中のパティキュレートを捕集可能なパティキュレートフィルタ22が設けられる(図1)。このパティキュレートフィルタ22は排気管16より大径の上流側ケース23に収容される。またパティキュレートフィルタ22は、図2に示すように、例えばコージェライト、炭化ケイ素のようなセラミックからなる多孔質の隔壁22aで仕切られた貫通孔22bが互いに平行に複数形成されたハニカム状の担体22cにより構成される。複数の貫通孔22bの相隣接する出口部及び入口部を交互に封止することにより流入穴22d及び流出穴22eがそれぞれ形成される。即ち、複数の貫通孔22bのうち出口側を封止部材22fにより封止しかつ入口側を開放することにより流入穴22dが形成され、複数の貫通孔22bのうち入口側を封止部材22fにより封止しかつ出口側を開放することにより流出穴22eが形成される。更に多孔質の隔壁22aには、流入穴22dと流出穴22eとを連通接続する複数の細孔22gが形成される。このパティキュレートフィルタ22では、流入穴22dから導入されたエンジン11の排ガスが隔壁22aの細孔22gを通過する際に、この排ガスに含まれるパティキュレートが捕集されて流出穴22eから排出されるようになっている。
On the other hand, a
更にパティキュレートフィルタ22の流入穴22d及び流出穴22eの内面の一部や、複数の細孔22gの内面の一部には、酸化触媒層22hが排ガスの通過を阻害しないように形成される。この酸化触媒層22hは、セリア(CeO2)を含有しかつ所定の貴金属を担持したアルミナ(Al2O3)により構成される。ここで、所定の貴金属とは、白金、パラジウム及びロジウムからなる群より選ばれた1種又は2種以上の貴金属をいう。また酸化触媒層22hは次のような方法で形成される。アルミナ粉末を上記貴金属の溶液に含浸して、アルミナ粉末に貴金属を担持させた後に、この貴金属が担持したアルミナ粉末にセリア粉末を混合して混合粉末を調製し、この混合粉末のスラリーをフィルタ22の担体22cにコーティングし乾燥・焼成することにより、上記酸化触媒層22hをフィルタ22に形成できる。またセリア粉末とアルミナ粉末の混合粉末のスラリーを調製し、このスラリーをフィルタ22の担体22cにコーティングした後に、この混合粉末をコーティングしたフィルタ22の担体22cを上記貴金属の溶液に浸漬して乾燥・焼成することにより、酸化触媒層22hをフィルタ22に形成してもよい。
Furthermore, an
図1に戻って、パティキュレートフィルタ22より排ガス上流側の排気管16には、パティキュレートフィルタ22に向けて炭化水素系液体24を噴射可能な液体噴射ノズル26が設けられ、パティキュレートフィルタ22と選択還元型触媒19との間の排気管16には、選択還元型触媒19に向けて炭化水素系液体24を噴射可能な補助液体噴射ノズル27が設けられる。これらの液体噴射ノズル26及び補助液体噴射ノズル27には液体供給手段28が接続される。液体供給手段28は、炭化水素系液体24を貯留するタンク29と、液体噴射ノズル26の基端に設けられこのノズル26を開閉可能な開閉弁31と、補助液体噴射ノズル27の基端に設けられこのノズル27を開閉可能な補助開閉弁32と、タンク29と開閉弁31及び補助開閉弁32とを連通接続する液体供給管33と、液体供給管33に設けられタンク29内の炭化水素系液体24を液体噴射ノズル26及び補助液体噴射ノズル27に供給可能なポンプ34とを有する。
Returning to FIG. 1, the
液体供給管33は、一端がタンク29に接続された主管路33aと、一端が主管路33aの他端に接続され他端が開閉弁31に接続された第1枝管路33bと、一端が主管路33aの他端に接続され他端が補助開閉弁32に接続された第2枝管路33cとからなる。上記炭化水素系液体24は、この実施の形態では、軽油等の燃料であり、ポンプ34は、図示しないポンプ駆動モータにより駆動され、タンク29はエンジン11の燃料タンクと兼用できる。またポンプ34より液体下流側の主管路33aには戻り管36の一端が接続され、戻り管36の他端はタンク29に接続され、これにより戻り管36がポンプ34をバイパスするように構成される。更にこの戻り管36には流量調整弁37が設けられる。上記ポンプ駆動モータの回転速度を連続的又は段階的に変化させるか、或いは流量調整弁37の開度を調整することによりポンプ34から吐出される炭化水素系液体24の流量及び圧力を調整できるようになっている。
The
液体噴射ノズル26とパティキュレートフィルタ22との間の排気管16には、パティキュレートフィルタ22に関係する排ガスの温度、この実施の形態では、パティキュレートフィルタ22を流れる直前の排ガスの温度を検出する温度センサ38が設けられる。また補助液体噴射ノズル27と選択還元型触媒19との間の排気管16には、選択還元型触媒19に関係する排ガスの温度、この実施の形態では、選択還元型触媒19を流れる直前の排ガスの温度を検出する補助温度センサ39が設けられる。更にエンジン11の回転速度は回転センサ41により検出され、エンジン11の負荷は負荷センサ42により検出される。温度センサ38、補助温度センサ39、回転センサ41及び負荷センサ42の各検出出力はコントローラ43の制御入力に接続され、コントローラ43の制御出力は開閉弁31、補助開閉弁32、ポンプ駆動モータ及び流量調整弁37にそれぞれ接続される。
In the
コントローラ43にはメモリ44が設けられる。このメモリ44には、エンジン回転速度及びエンジン負荷の変化に応じた、排ガス中のNOx流量の変化が予めマップとして記憶される。またメモリ44には、パティキュレートフィルタ22入口(パティキュレートフィルタ22を流れる直前)の排ガス温度、選択還元型触媒19入口(選択還元型触媒19を流れる直前)の排ガス温度、エンジン回転速度、エンジン負荷等に応じた開閉弁31の開閉間隔、補助開閉弁32の開閉間隔、ポンプ駆動モータの回転速度、流量調整弁37の開度が予めマップとして記憶される。例えば、パティキュレートフィルタ22の再生時、即ち液体噴射ノズル26から噴射された炭化水素系液体24を酸化触媒層22hで酸化させて排ガス温度を上昇させることによりパティキュレートフィルタ22に堆積したパティキュレートを焼却してフィルタ22を再生するときには、液体噴射ノズル26からの液体24の噴射間隔T1は10〜30ミリ秒の範囲内に設定される(例えば、図3にT1=10ミリ秒の場合を示す。)。またアンモニアガスの生成時、即ち液体噴射ノズル26から噴射された炭化水素系液体24と酸化触媒層22hに吸着したNOxとを反応させてアンモニアガスを生成するときには、液体噴射ノズル26からの液体24の噴射間隔T2は100〜500ミリ秒、好ましくは100〜200ミリ秒の範囲内に設定される(例えば、図4にT2=100ミリ秒の場合を示す。)。更に選択還元型触媒19でのNOxのN2への還元時、即ち補助液体噴射ノズル27から噴射された炭化水素系液体24と上記アンモニアガスと排ガス中のNOxを選択還元型触媒19上で反応させてNOxをN2に還元するときには、補助液体噴射ノズル27からの液体24の噴射間隔T3は10〜30ミリ秒の範囲内に設定される(例えば、図3にT1=10ミリ秒の場合を示す。)。
The
そしてフィルタ22の再生時における1回の液体噴射量Q1に対するアンモニアガスの生成時における1回の液体噴射量Q2は、フィルタ22の再生時における液体24の噴射間隔T1に対するアンモニアガスの生成時における液体24の噴射間隔T2に比例して多くなるように設定される。具体的には、アンモニアガスの生成時における液体噴射ノズル26からの1回の液体噴射量は、フィルタ22に流入する前の排ガスの空気過剰率λが1未満、好ましくは0.9未満になるように設定される。ここで、アンモニアガスの生成時における液体噴射ノズル26からの液体24の噴射間隔を100〜500ミリ秒の範囲内に限定したのは、100ミリ秒未満では液体噴射と次の液体噴射との間に排ガス中のNOxを十分に吸着できず、また1回の液体噴射量が少なく排気管16内が燃料リッチの雰囲気にならないためアンモニアガスを生成できず、500ミリ秒を越えるとアンモニアガスを生成できるけれども余剰の炭化水素系液体24が大気中に排出されてしまうからである。また、液体噴射ノズル26からの1回の液体噴射量を、フィルタ22に流入する前の排ガスの空気過剰率λが1未満になるように限定したのは、空気過剰率λが1以上では排気管16内が燃料リッチの雰囲気にならないためアンモニアガスを生成できないからである。なお、図1中の符号46は、排気マニホルド14及び吸気管13をエンジン11をバイパスして連通接続するEGR管である。このEGR管46は排気マニホルド14の枝管部から分岐し、インタクーラ18より吸気下流側の吸気管13に合流する。また、図1中の符号47は、EGR管46に設けられこのEGR管46から吸気管13に還流される排ガス(EGRガス)の流量を調整するEGRバルブである。更に、図1中の符号48は、EGR管46を通る排ガス(EGRガス)を冷却するEGRクーラである。
A single liquid injection amount Q 2 at the time of generation of ammonia gas for one liquid injection amount Q 1 at the time of regeneration of the
このように構成された排ガス浄化装置の動作を説明する。パティキュレートフィルタ22に関係する温度が高温域(例えば、250〜500℃)にあることを温度センサ38が検出し、選択還元型触媒19に関係する温度が高温域(例えば、250〜500℃)にあることを補助温度センサ39が検出すると、コントローラ43は温度センサ38、補助温度センサ39、回転センサ41及び負荷センサ42の各検出出力に基づいてポンプ駆動モータを作動させ、流量調整弁37を所定の開度で開き、開閉弁31を所定の間隔(例えば、100ミリ秒毎)で開閉し、補助開閉弁32を所定の間隔(例えば、10ミリ秒毎)に開閉する。このとき液体噴射ノズル26から炭化水素系液体24を噴射した直後から所定の間隔をあけて次の液体24が噴射される直前までの間に、パティキュレートフィルタ22の酸化触媒層22hに排ガス中のNOxの一部が吸着される。またコントローラ43は、フィルタ22に流入する前の排ガスの空気過剰率λが1未満になるように液体噴射ノズル26からの1回の液体噴射量を制御する。これにより液体噴射ノズル26から比較的多くの液体24が噴射されて、排ガスが燃料リッチの雰囲気になるので、酸化触媒層22hに吸着したNOx(NO2、NO等)が霧状の炭化水素系液体24と反応してアンモニアガス及び二酸化炭素が生成される。このアンモニアガスに、補助液体噴射ノズル27から噴射された霧状の炭化水素系液体24と混合された後に、選択還元型触媒19に流入する。そして、補助液体噴射ノズル27から噴射された霧状の炭化水素系液体24は、選択還元型触媒19上で排ガス中のNOxと反応することにより、排ガス中のNOxがN2に還元されて浄化される。また上記アンモニアガスは、選択還元型触媒19上で排ガス中のNOxと反応してNOxをN2に還元する選択還元機能を発揮する。この結果、排ガスの高温域における排ガス中のNOxの低減効率を向上できる。
The operation of the exhaust gas purification apparatus configured as described above will be described. The
<第2の実施の形態>
図5は本発明の第2の実施の形態を示す。図5において図1と同一符号は同一部品を示す。この実施の形態では、上流側ケース23内に、排ガス上流側から順に、酸化触媒61と、酸化触媒層が形成されていないパティキュレートフィルタ62とが収容される。酸化触媒61はモノリス触媒であって、コージェライト製のハニカム担体に、セリア(CeO2)を含有しかつ所定の貴金属を担持したアルミナ(Al2O3)をコーティングした後に乾燥・焼成して構成される。ここで、所定の貴金属とは、白金、パラジウム及びロジウムからなる群より選ばれた1種又は2種以上の貴金属をいう。また酸化触媒は次のような方法で形成される。アルミナ粉末を上記貴金属の溶液に含浸して、アルミナ粉末に貴金属を担持させた後に、この貴金属が担持したアルミナ粉末にセリア粉末を混合して混合粉末を調製し、この混合粉末のスラリーをハニカム担体にコーティングし乾燥・焼成することにより、酸化触媒61を形成できる。またセリア粉末とアルミナ粉末の混合粉末のスラリーを調製し、このスラリーをハニカム担体にコーティングした後に、この混合粉末をコーティングしたハニカム担体を上記貴金属の溶液に浸漬して乾燥・焼成することにより、酸化触媒61を形成してもよい。なお、図示しないが、ハニカム担体の両端(貫通孔の両端)は開放される。更に温度センサ38は、液体噴射ノズル26及び酸化触媒61間の上流側ケース23に設けられ、酸化触媒61に関係する温度を検出する。具体的には、温度センサ38により酸化触媒61を流れる直前の排ガスの温度が検出される。上記以外は第1の実施の形態と同一に構成される。
<Second Embodiment>
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention. 5, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components. In this embodiment, an
このように構成された排ガス浄化装置の動作を説明する。酸化触媒61に関係する温度が高温域(例えば、250〜500℃)にあることを温度センサ38が検出し、選択還元型触媒19に関係する温度が高温域(例えば、250〜500℃)にあることを補助温度センサ39が検出すると、コントローラ43は温度センサ38、補助温度センサ39、回転センサ41及び負荷センサ42の各検出出力に基づいてポンプ駆動モータを作動させ、流量調整弁37を所定の開度で開き、開閉弁31を所定の間隔(例えば、100ミリ秒毎)で開閉し、補助開閉弁32を所定の間隔(例えば、10ミリ秒毎)に開閉する。このとき液体噴射ノズル26から炭化水素系液体24を噴射した直後から所定の間隔をあけて次の液体24が噴射される直前までの間に、酸化触媒61に排ガス中のNOxの一部が吸着される。またコントローラ43は、酸化触媒61に流入する前の排ガスの空気過剰率λが1未満になるように液体噴射ノズル26からの1回の液体噴射量を制御する。これにより液体噴射ノズル26から比較的多くの液体24が噴射されて、排ガスが燃料リッチの雰囲気になるので、酸化触媒61に吸着したNOx(NO2、NO等)が霧状の炭化水素系液体24と反応してアンモニアガス及び二酸化炭素が生成される。上記酸化触媒61によるNOx吸着量は、第1の実施の形態における酸化触媒層によるNOx吸着量より多いため、上記アンモニアガスは第1の実施の形態より多く発生する。このアンモニアガスに、補助液体噴射ノズル27から噴射された霧状の炭化水素系液体24と混合された後に、選択還元型触媒19に流入する。そして、補助液体噴射ノズル27から噴射された霧状の炭化水素系液体24は、選択還元型触媒19上で排ガス中のNOxと反応することにより、排ガス中のNOxがN2に還元されて浄化される。また上記アンモニアガスは、選択還元型触媒19上で排ガス中のNOxと反応してNOxをN2に還元する選択還元機能を発揮する。この結果、排ガスの高温域における排ガス中のNOxの低減効率は第1の実施の形態より向上する。
The operation of the exhaust gas purification apparatus configured as described above will be described. The
<第3の実施の形態>
図6は本発明の第3の実施の形態を示す。図6において図1及び図5と同一符号は同一部品を示す。この実施の形態では、上流側ケース23内に、排ガス上流側から順に、酸化触媒61と、酸化触媒層が形成されたパティキュレートフィルタ22とが収容される。酸化触媒61は、第2の実施の形態と同様に、モノリス触媒であって、コージェライト製のハニカム担体に、セリア(CeO2)を含有しかつ所定の貴金属を担持したアルミナ(Al2O3)をコーティングした後に乾燥・焼成して構成される。またフィルタ22に形成された酸化触媒層は、第1の実施の形態と同様に、セリア(CeO2)を含有しかつ所定の貴金属を担持したアルミナ(Al2O3)により構成される。更に温度センサ38は、液体噴射ノズル26及び酸化触媒間61の上流側ケース23に設けられ、酸化触媒61及びフィルタ22に関係する温度を検出する。具体的には、温度センサ38により酸化触媒61を流れる直前の排ガスの温度が検出される。上記以外は第1の実施の形態と同一に構成される。
<Third Embodiment>
FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention. 6, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 5 denote the same components. In this embodiment, an
このように構成された排ガス浄化装置の動作を説明する。酸化触媒61に関係する温度が高温域(例えば、250〜500℃)にあることを温度センサ38が検出し、選択還元型触媒19に関係する温度が高温域(例えば、250〜500℃)にあることを補助温度センサ27が検出すると、コントローラ43は温度センサ38、補助温度センサ39、回転センサ41及び負荷センサ42の各検出出力に基づいてポンプ駆動モータを作動させ、流量調整弁37を所定の開度で開き、開閉弁31を所定の間隔(例えば、100ミリ秒毎)で開閉し、補助開閉弁32を所定の間隔(例えば、10ミリ秒毎)に開閉する。このとき液体噴射ノズル26から炭化水素系液体24を噴射した直後から所定の間隔をあけて次の液体24が噴射される直前までの間に、酸化触媒61及び酸化触媒層に排ガス中のNOxの一部が吸着される。またコントローラ43は、酸化触媒61に流入する前の排ガスの空気過剰率λが1未満になるように液体噴射ノズル26からの1回の液体噴射量を制御する。これにより液体噴射ノズル26から比較的多くの液体24が噴射されて、排ガスが燃料リッチの雰囲気になるので、酸化触媒61及び酸化触媒層に吸着したNOx(NO2、NO等)が霧状の炭化水素系液体24と反応してアンモニアガス及び二酸化炭素が生成される。上記酸化触媒61及び酸化触媒層によるNOx吸着量は、第2の実施の形態における酸化触媒61によるNOx吸着量より多いため、上記アンモニアガスは第2の実施の形態より多く発生する。このアンモニアガスに、補助液体噴射ノズル27から噴射された霧状の炭化水素系液体24と混合された後に、選択還元型触媒19に流入する。そして、補助液体噴射ノズル27から噴射された霧状の炭化水素系液体24は、選択還元型触媒19上で排ガス中のNOxと反応することにより、排ガス中のNOxがN2に還元されて浄化される。また上記アンモニアガスは、選択還元型触媒19上で排ガス中のNOxと反応してNOxをN2に還元する選択還元機能を発揮する。この結果、排ガスの高温域における排ガス中のNOxの低減効率は第2の実施の形態より向上する。
The operation of the exhaust gas purification apparatus configured as described above will be described. The
なお、上記第1〜第3の実施の形態では、本発明の排ガス浄化装置をディーゼルエンジンに適用したが、本発明の排ガス浄化装置をガソリンエンジンに適用してもよい。また、上記第1〜第3の実施の形態では、本発明の排ガス浄化装置をターボ過給機付ディーゼルエンジンに適用したが、本発明の排ガス浄化装置を自然吸気型ディーゼルエンジン又は自然吸気型ガソリンエンジンに適用してもよい。また、上記第1〜第3の実施の形態では、補助液体噴射ノズルから炭化水素系液体を噴射せずに、酸化触媒又は酸化触媒層で生成されたアンモニアガスのみを用いて選択還元型触媒上で排ガス中のNOxをN2に還元して浄化できれば、補助液体噴射ノズルは不要となり、また選択還元型触媒に関係する温度が酸化触媒又はパティキュレートフィルタに関係する温度と略同一である場合には、補助温度センサは不要となる。 In the first to third embodiments, the exhaust gas purifying apparatus of the present invention is applied to a diesel engine. However, the exhaust gas purifying apparatus of the present invention may be applied to a gasoline engine. In the first to third embodiments, the exhaust gas purifying apparatus of the present invention is applied to a turbocharged diesel engine. However, the exhaust gas purifying apparatus of the present invention is a naturally aspirated diesel engine or a naturally aspirated gasoline. It may be applied to the engine. In the first to third embodiments, the hydrocarbon-based liquid is not injected from the auxiliary liquid injection nozzle, and only the ammonia gas generated in the oxidation catalyst or the oxidation catalyst layer is used for the selective reduction catalyst. If the NOx in the exhaust gas can be reduced to N 2 and purified, the auxiliary liquid injection nozzle becomes unnecessary, and the temperature related to the selective reduction catalyst is substantially the same as the temperature related to the oxidation catalyst or particulate filter. This eliminates the need for an auxiliary temperature sensor.
また、上記第1の実施の形態では、温度センサを液体噴射ノズル及びパティキュレートフィルタ間の上流側ケースに設けたが、フィルタに関係する温度を検出できれば、温度センサをフィルタ及び補助液体噴射ノズル間の上流側ケースに設けたり、或いは液体噴射ノズル及びフィルタ間の上流側ケースとフィルタ及び補助液体噴射ノズル間の上流側ケースの2箇所に設けてもよい。ここで、温度センサを上流側ケースの上記2箇所に設けた場合、2個の温度センサの検出温度の平均値をフィルタに関係する温度とする。また、上記第2の実施の形態では、温度センサを液体噴射ノズル及び酸化触媒間の上流側ケースに設けたが、酸化触媒に関係する温度を検出できれば、温度センサを酸化触媒及び補助液体噴射ノズル間の上流側ケースに設けたり、或いは液体噴射ノズル及び酸化触媒間の上流側ケースと酸化触媒及び補助液体噴射ノズル間の上流側ケースの2箇所に設けてもよい。ここで、温度センサを上流側ケースの上記2箇所に設けた場合、2個の温度センサの検出温度の平均値を酸化触媒に関係する温度とする。 In the first embodiment, the temperature sensor is provided in the upstream case between the liquid jet nozzle and the particulate filter. However, if the temperature related to the filter can be detected, the temperature sensor is provided between the filter and the auxiliary liquid jet nozzle. Or the upstream case between the liquid jet nozzle and the filter and the upstream case between the filter and the auxiliary liquid jet nozzle. Here, when the temperature sensors are provided at the two locations on the upstream case, the average value of the detected temperatures of the two temperature sensors is set as a temperature related to the filter. In the second embodiment, the temperature sensor is provided in the upstream case between the liquid injection nozzle and the oxidation catalyst. However, if the temperature related to the oxidation catalyst can be detected, the temperature sensor is used as the oxidation catalyst and the auxiliary liquid injection nozzle. It may be provided in the upstream case between the two, or the upstream case between the liquid injection nozzle and the oxidation catalyst and the upstream case between the oxidation catalyst and the auxiliary liquid injection nozzle. Here, when the temperature sensors are provided at the two locations on the upstream case, the average value of the detected temperatures of the two temperature sensors is set as the temperature related to the oxidation catalyst.
また、上記第3の実施の形態では、温度センサを液体噴射ノズル及び酸化触媒間の上流側ケースに設けたが、酸化触媒及びフィルタに関係する温度を検出できれば、温度センサを酸化触媒及びフィルタ間の上流側ケースに設けたり、若しくはフィルタ及び補助液体噴射ノズル間の上流側ケースに設けたり、又は液体噴射ノズル及び酸化触媒間の上流側ケースとフィルタ及び補助液体噴射ノズル間の上流側ケースの2箇所に設けたり、或いは液体噴射ノズル及び酸化触媒間の上流側ケースと酸化触媒及びフィルタ間の上流側ケースとフィルタ及び補助液体噴射ノズル間の上流側ケースの3箇所に設けてもよい。ここで、温度センサを上流側ケースの上記2箇所に設けた場合、2個の温度センサの検出温度の平均値を酸化触媒及びフィルタに関係する温度とし、温度センサを上流側ケースの上記3箇所に設けた場合、3個の温度センサの検出温度の平均値を酸化触媒及びフィルタに関係する温度とする。更に、上記第1〜第3の実施の形態では、補助温度センサを補助液体噴射ノズル及び選択還元型触媒間の下流側ケースに設けたが、選択還元型触媒に関係する温度を検出できれば、補助温度センサを選択還元型触媒より排ガス下流側の下流側ケースに設けたり、或いは補助液体噴射ノズル及び選択還元型触媒間の下流側ケースと選択還元型触媒より排ガス下流側の下流側ケースの2箇所に設けてもよい。ここで、補助温度センサを下流側ケースの上記2箇所に設けた場合、これらの補助温度センサの検出温度の平均値を選択還元型触媒に関係する温度とする。 In the third embodiment, the temperature sensor is provided in the upstream case between the liquid jet nozzle and the oxidation catalyst. However, if the temperature related to the oxidation catalyst and the filter can be detected, the temperature sensor is provided between the oxidation catalyst and the filter. Of the upstream case between the filter and the auxiliary liquid jet nozzle, or the upstream case between the liquid jet nozzle and the oxidation catalyst and the upstream case between the filter and the auxiliary liquid jet nozzle. Alternatively, it may be provided at three locations, that is, an upstream case between the liquid injection nozzle and the oxidation catalyst, an upstream case between the oxidation catalyst and the filter, and an upstream case between the filter and the auxiliary liquid injection nozzle. Here, when the temperature sensors are provided in the two places on the upstream case, the average value of the detected temperatures of the two temperature sensors is set as the temperature related to the oxidation catalyst and the filter, and the temperature sensors are arranged in the three places on the upstream case. In this case, the average value of the detected temperatures of the three temperature sensors is set as the temperature related to the oxidation catalyst and the filter. Furthermore, in the first to third embodiments, the auxiliary temperature sensor is provided in the downstream case between the auxiliary liquid injection nozzle and the selective catalytic reduction catalyst. However, if the temperature related to the selective catalytic reduction catalyst can be detected, the auxiliary temperature sensor is provided. Two temperature sensors are installed in the downstream case downstream of the selective reduction catalyst or in the downstream case between the auxiliary liquid injection nozzle and the selective reduction catalyst and the downstream case downstream of the selective reduction catalyst. May be provided. Here, when the auxiliary temperature sensors are provided in the two places on the downstream case, the average value of the detected temperatures of these auxiliary temperature sensors is set as the temperature related to the selective catalytic reduction catalyst.
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。 Next, examples of the present invention will be described in detail together with comparative examples.
<実施例1>
図6に示すように、排気量が8000ccである直列6気筒のターボ過給機付ディーゼルエンジン11の排気管16に選択還元型触媒19を設けた。この選択還元型触媒19は、銅をイオン交換したゼオライト粉末を含むスラリーをハニカム担体にコーティングした後に乾燥・焼成して作製した触媒であった。また選択還元型触媒19より排ガス上流側の排気管16に、排ガス上流側から順に、酸化触媒61と、酸化触媒層が形成されたパティキュレートフィルタ22とを設けた。酸化触媒61は、ハニカム担体に、セリア(CeO2)を含有しかつ白金を担持したアルミナ(Al2O3)をコーティングした後に乾燥・焼成して作製した触媒であった。また酸化触媒層は、パティキュレートフィルタ22の流入穴及び流出穴の内面の一部や、複数の細孔の内面の一部に、排ガスの通過を阻害しないように形成するとともに、セリア(CeO2)を含有しかつ白金を担持したアルミナ(Al2O3)により構成した。
<Example 1>
As shown in FIG. 6, the
一方、酸化触媒61より排ガス上流側の排気管16には、酸化触媒61に向けて炭化水素系液体(軽油)24を噴射可能な液体噴射ノズル26を設けた。そして液体噴射ノズル26の基端に開閉弁31を設け、この開閉弁31を第1枝管路33b及び主管路33aを介してタンク29に接続した。また主管路33aにはポンプ駆動モータにより駆動されるポンプ34を設けた。更にポンプ34をバイパスするように主管路33aとタンク29とを戻り管36により接続し、戻り管36にはこの戻り管36の開度を調整する流量調整弁37を設けた。なお、図6中の補助液体噴射ノズル27と補助温度センサ39は用いなかった。この排ガス浄化装置を実施例1とした。
On the other hand, a
<比較例1>
図6において、液体噴射ノズル26を用いなかったけれども、選択還元型触媒19に向かって軽油を噴射する補助液体噴射ノズル27を用いたこと以外は実施例1と同一に構成した。この排ガス浄化装置を比較例1とした。
<Comparative Example 1>
In FIG. 6, although the
<比較試験1及び評価>
エンジンの回転速度及び負荷を変化させて、エンジンの排気管から排出される排ガスの温度を100℃から500℃まで徐々に上昇させたときの実施例1及び比較例1の排ガス浄化装置によるNOx低減率をそれぞれ測定するとともに、実施例1及び比較例1のパティキュレートフィルタ出口における排ガス中のアンモニアガス量をそれぞれ測定した。その結果を図7及び図8に示す。なお、実施例1の排ガス浄化装置では、選択還元型触媒入口の排ガス温度が170〜420℃の範囲で、液体噴射ノズルから炭化水素系液体を100ミリ秒毎に噴射した。また、比較例1の排ガス浄化装置では、選択還元型触媒入口の排ガス温度が170〜420℃の範囲で、補助液体噴射ノズルから炭化水素系液体を10ミリ秒毎に噴射した。更に、比較例1の補助液体噴射ノズルからの1回の液体噴射量に対する実施例1の液体噴射ノズルからの1回の液体噴射量を、実施例1の液体噴射ノズルからの液体の噴射間隔に対する補助液体噴射ノズルからの液体の噴射間隔に比例して多くなるように設定した。即ち、実施例1の液体噴射ノズルからの1回の液体噴射量を、酸化触媒に流入する前の排ガスの空気過剰率λが1未満になるように設定した。
<
NOx reduction by the exhaust gas purification apparatuses of Example 1 and Comparative Example 1 when the engine speed and load are changed to gradually increase the temperature of exhaust gas discharged from the exhaust pipe of the engine from 100 ° C. to 500 ° C. While measuring each rate, the amount of ammonia gas in the exhaust gas at the particulate filter outlet of Example 1 and Comparative Example 1 was measured. The results are shown in FIGS. In the exhaust gas purification apparatus of Example 1, the hydrocarbon-based liquid was injected from the liquid injection nozzle every 100 milliseconds when the exhaust gas temperature at the selective catalytic reduction catalyst inlet was in the range of 170 to 420 ° C. In the exhaust gas purifying apparatus of Comparative Example 1, the hydrocarbon-based liquid was injected from the auxiliary liquid injection nozzle every 10 milliseconds in the range where the exhaust gas temperature at the selective catalytic reduction catalyst inlet was 170 to 420 ° C. Further, the single liquid injection amount from the liquid injection nozzle of Example 1 with respect to the single liquid injection amount from the auxiliary liquid injection nozzle of Comparative Example 1 is set to the liquid injection interval from the liquid injection nozzle of Example 1. It was set so as to increase in proportion to the liquid ejection interval from the auxiliary liquid ejection nozzle. That is, the amount of one liquid injection from the liquid injection nozzle of Example 1 was set so that the excess air ratio λ of the exhaust gas before flowing into the oxidation catalyst was less than 1.
図7から明らかなように、比較例1の排ガス浄化装置では、排ガス温度が約350℃を越えてからNOx低減率が上昇し始めたのに対し、実施例1の排ガス浄化装置では、排ガス温度が約250℃を越えてからNOx低減率が上昇し始めた。また、比較例1の排ガス浄化装置では、最大NOx低減率が約18%と低かったのに対し、実施例1の排ガス浄化装置では、最大NOx低減率が約42%と高くなった。これらのことから実施例1の排ガス浄化装置は、比較例1の排ガス浄化装置より、排ガスの高温域でも比較的低い温度からNOxの低減性能を発揮できるとともに、排ガス中のNOxの低減率を大幅に向上できることが分かった。 As is clear from FIG. 7, in the exhaust gas purification apparatus of Comparative Example 1, the NOx reduction rate began to increase after the exhaust gas temperature exceeded about 350 ° C., whereas in the exhaust gas purification apparatus of Example 1, the exhaust gas temperature The NOx reduction rate began to rise after the temperature exceeded about 250 ° C. In the exhaust gas purification apparatus of Comparative Example 1, the maximum NOx reduction rate was as low as about 18%, whereas in the exhaust gas purification apparatus of Example 1, the maximum NOx reduction rate was as high as about 42%. Thus, the exhaust gas purification apparatus of Example 1 can exhibit NOx reduction performance from a relatively low temperature even in a high temperature range of the exhaust gas, and greatly reduces the NOx reduction rate in the exhaust gas, as compared with the exhaust gas purification apparatus of Comparative Example 1. It was found that it can be improved.
一方、図8から明らかなように、比較例1の排ガス浄化装置では、排ガス温度が上昇しても、排ガス中にアンモニアガスは殆ど含まれなかったに対し、実施例1の排ガス浄化装置では、排ガス温度が約250℃になると排ガス中にアンモニアガスが含まれ始め、排ガス温度が上昇するに従って排ガス中のアンモニアガスが次第に増大し、排ガス温度が400℃を越えると、アンモニアガス量が80ppmを越えた。 On the other hand, as is clear from FIG. 8, in the exhaust gas purification apparatus of Comparative Example 1, even when the exhaust gas temperature rose, ammonia gas was hardly contained in the exhaust gas, whereas in the exhaust gas purification apparatus of Example 1, When the exhaust gas temperature reaches about 250 ° C., ammonia gas begins to be contained in the exhaust gas, and as the exhaust gas temperature rises, the ammonia gas in the exhaust gas gradually increases. When the exhaust gas temperature exceeds 400 ° C., the ammonia gas amount exceeds 80 ppm. It was.
11 ディーゼルエンジン
16 排気管
19 選択還元型触媒
22 パティキュレートフィルタ
22a 隔壁
22b 貫通孔
22c 担体
22d 流入穴
22e 流出穴
22h 酸化触媒層
24 炭化水素系液体
26 液体噴射ノズル
27 補助液体噴射ノズル
28 液体供給手段
38 温度センサ
39 補助温度センサ
43 コントローラ
61 酸化触媒
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記排気管(16)に設けられ前記排ガス中のNOxをN2に還元可能な選択還元型触媒(19)と、
前記選択還元型触媒(19)より排ガス上流側の前記排気管(16)に設けられ前記排ガスの通過可能な多孔質に形成されかつ前記排ガスの通過を阻止しないようにセリア含有の酸化触媒層(22h)が形成され更に前記排ガス中のパティキュレートを捕集可能なパティキュレートフィルタ(22)と、
前記パティキュレートフィルタ(22)より排ガス上流側の前記排気管(16)に設けられ前記パティキュレートフィルタ(22)に向けて炭化水素系液体(24)を噴射可能な液体噴射ノズル(26)と、
前記液体噴射ノズル(26)に前記液体(24)を供給する液体供給手段(28)と、
前記パティキュレートフィルタ(22)に関係する排ガスの温度を検出する温度センサ(38)と、
前記温度センサ(38)の検出出力に基づいて前記液体供給手段(28)を制御するコントローラ(43)と
を備えた排ガス浄化装置。 In the exhaust gas purification device that purifies the exhaust gas of the engine (11),
A selective reduction catalyst (19) provided in the exhaust pipe (16) and capable of reducing NOx in the exhaust gas to N 2 ;
A ceria-containing oxidation catalyst layer provided in the exhaust pipe (16) on the exhaust gas upstream side of the selective catalytic reduction catalyst (19) and formed in a porous material through which the exhaust gas can pass and so as not to block the passage of the exhaust gas ( And a particulate filter (22) capable of collecting particulates in the exhaust gas,
A liquid injection nozzle (26) provided in the exhaust pipe (16) on the exhaust gas upstream side of the particulate filter (22) and capable of injecting a hydrocarbon-based liquid (24) toward the particulate filter (22);
Liquid supply means (28) for supplying the liquid (24) to the liquid jet nozzle (26);
A temperature sensor (38) for detecting the temperature of the exhaust gas related to the particulate filter (22);
An exhaust gas purification apparatus comprising: a controller (43) that controls the liquid supply means (28) based on a detection output of the temperature sensor (38).
前記排気管(16)に設けられ前記排ガス中のNOxをN2に還元可能な選択還元型触媒(19)と、
前記選択還元型触媒(19)より排ガス上流側の前記排気管(16)に設けられセリアを含有し前記排ガス中の少なくとも未燃燃料を酸化して排ガス温度を上昇させる酸化触媒(61)と、
前記酸化触媒(61)より排ガス上流側の前記排気管(16)に設けられ前記酸化触媒(61)に向けて炭化水素系液体(24)を噴射可能な液体噴射ノズル(26)と、
前記液体噴射ノズル(26)に前記液体(24)を供給する液体供給手段(28)と、
前記酸化触媒(61)に関係する排ガスの温度を検出する温度センサ(38)と、
前記温度センサ(38)の検出出力に基づいて前記液体供給手段(28)を制御するコントローラ(43)と
を備えた排ガス浄化装置。 In the exhaust gas purification device that purifies the exhaust gas of the engine (11),
A selective reduction catalyst (19) provided in the exhaust pipe (16) and capable of reducing NOx in the exhaust gas to N 2 ;
An oxidation catalyst (61) that is provided in the exhaust pipe (16) upstream of the exhaust gas from the selective catalytic reduction catalyst (19) and contains ceria and oxidizes at least unburned fuel in the exhaust gas to raise the exhaust gas temperature;
A liquid injection nozzle (26) provided in the exhaust pipe (16) on the exhaust gas upstream side of the oxidation catalyst (61) and capable of injecting a hydrocarbon-based liquid (24) toward the oxidation catalyst (61);
Liquid supply means (28) for supplying the liquid (24) to the liquid jet nozzle (26);
A temperature sensor (38) for detecting the temperature of the exhaust gas related to the oxidation catalyst (61);
An exhaust gas purification apparatus comprising: a controller (43) that controls the liquid supply means (28) based on a detection output of the temperature sensor (38).
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