JP2014047721A - Exhaust purifying device - Google Patents

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孝則 村崎
Hiroyasu Kawachi
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust purifying device capable of recovering ammonia which gets out of an SCR catalyst.SOLUTION: An ammonia occlusion part 7 is disposed on the downstream of a muffler 6 and an upstream side exhaust valve 8 and a downstream side exhaust valve 9 are disposed respectively on the upstream and the downstream of the ammonia occlusion part. The ammonia occlusion part 7 and an ammonia occlusion tank 12 are communicated by a reductant recirculation pipe line 15 and a reductant recirculation valve 16 is disposed on the reductant recirculation pipe line 15. A reductant introduction pipe line 13 which communicates an exhaust pipe 2 and the ammonia occlusion tank 12 and a flow rate regulation valve 14 which is disposed on the reductant introduction pipe line 13 and regulates the flow rate of ammonia are provided. A heater 10 is disposed on the ammonia occlusion part 7 for heating the ammonia occlusion part 7.

Description

この発明は、排気ガス浄化装置に係り、特に、還元剤を用いて窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択的に還元する排気ガス浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification device, and more particularly to an exhaust gas purification device that selectively reduces nitrogen oxides (NOx) using a reducing agent.

ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれるＮＯｘを低減するために尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムが開発されている。尿素ＳＣＲシステムの基本構成は、一酸化窒素（ＮＯ）を酸化して二酸化窒素（ＮＯ２）にするための酸化触媒と、酸化触媒の下流側に設けられ、尿素水から生成したアンモニアとＮＯｘとの化学反応により、ＮＯｘを窒素及び水に還元するためのＳＣＲ触媒と、ＳＣＲ触媒に尿素水を添加するための尿素添加システムと、ＳＣＲ触媒の下流側に設けられ、ＳＣＲ触媒における化学反応で消費されずに残ったアンモニアを酸化するためのＡＳＣ（Ammonia Slip Catalyst）触媒とから構成される。このような尿素ＳＣＲシステムが例えば特許文献１に記載されている。 A urea SCR (Selective Catalytic Reduction) system has been developed to reduce NOx contained in exhaust gas of a diesel engine. The basic configuration of the urea SCR system includes an oxidation catalyst for oxidizing nitrogen monoxide (NO) to nitrogen dioxide (NO 2 ), and ammonia and NOx generated from urea water provided downstream of the oxidation catalyst. The SCR catalyst for reducing NOx to nitrogen and water, the urea addition system for adding urea water to the SCR catalyst, and the downstream of the SCR catalyst are consumed by the chemical reaction in the SCR catalyst. And ASC (Ammonia Slip Catalyst) catalyst for oxidizing the remaining ammonia. Such a urea SCR system is described in Patent Document 1, for example.

特開２０１０−２４８９５５号公報JP 2010-248955 A

しかしながら、従来の尿素ＳＣＲシステムでは、ＳＣＲ触媒における化学反応で消費されなかった（ＳＣＲ触媒をスリップした）アンモニアはＡＳＣ触媒によって酸化され除去されるだけであるため、その分のアンモニアが無駄になってしまうといった問題点があった。   However, in the conventional urea SCR system, the ammonia that was not consumed by the chemical reaction in the SCR catalyst (slipped from the SCR catalyst) is only oxidized and removed by the ASC catalyst, so that ammonia is wasted. There was a problem such as.

この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、ＳＣＲ触媒をスリップしたアンモニアを回収することのできる排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus capable of recovering ammonia slipped on the SCR catalyst.

この発明に係る排気ガス浄化装置は、内燃機関から排出されて排気管を流通する排気ガス中のＮＯｘをアンモニアを還元剤として還元するＳＣＲ触媒と、前記ＳＣＲ触媒を流通した排気ガス中のアンモニアを吸蔵するアンモニア吸蔵部と、前記アンモニア吸蔵部を加熱する加熱手段と、前記アンモニア吸蔵部から放出されたアンモニアを回収するアンモニア回収部とを備える。
前記アンモニア回収部は、前記ＳＣＲ触媒に供給されるアンモニアを貯蔵するアンモニア吸蔵タンクであってもよい。
前記ＳＣＲ触媒に流入する排気ガスに、前記アンモニア回収部からアンモニアを供給する供給手段を備えていてもよい。
前記内燃機関停止時に前記加熱手段を稼動して前記アンモニア吸蔵部を加熱し、前記アンモニア吸蔵部から放出されたアンモニアを前記アンモニア回収部に回収できるものであってもよい。
前記アンモニア吸蔵部をバイパスする少なくとも一つのバイパス流路と、該バイパス流路に設けられた第二アンモニア吸蔵部とを備えていてもよい。
前期アンモニア吸蔵部をバイパスする少なくとも一つの排気ガスの流路と、該バイパス流路に設けられたＡＳＣ触媒とを備えていてもよい。 An exhaust gas purification apparatus according to the present invention includes an SCR catalyst that reduces NOx in exhaust gas that is discharged from an internal combustion engine and circulates through an exhaust pipe using ammonia as a reducing agent, and ammonia in the exhaust gas that circulates through the SCR catalyst. An ammonia occlusion unit for occlusion; heating means for heating the ammonia occlusion unit; and an ammonia recovery unit for recovering ammonia released from the ammonia occlusion unit.
The ammonia recovery unit may be an ammonia storage tank that stores ammonia supplied to the SCR catalyst.
You may provide the supply means which supplies ammonia to the exhaust gas which flows in into the said SCR catalyst from the said ammonia collection | recovery part.
The heating means may be operated when the internal combustion engine is stopped to heat the ammonia storage unit, and the ammonia released from the ammonia storage unit may be recovered by the ammonia recovery unit.
You may provide the at least 1 bypass flow path which bypasses the said ammonia storage part, and the 2nd ammonia storage part provided in this bypass flow path.
You may provide the flow path of the at least 1 exhaust gas which bypasses an ammonia storage part in the previous period, and the ASC catalyst provided in this bypass flow path.

この発明によれば、ＳＣＲ触媒を備えた排気ガス浄化装置において、内燃機関の運転中にＳＣＲ触媒をスリップしたアンモニアをアンモニア吸蔵部で吸蔵し、その後加熱手段を稼動させてアンモニア吸蔵部を加熱することでアンモニアを放出し、放出されたアンモニアを回収部に回収することにより、ＳＣＲ触媒をスリップしたアンモニアを回収することができる。   According to the present invention, in the exhaust gas purifying apparatus provided with the SCR catalyst, the ammonia slipped by the SCR catalyst during operation of the internal combustion engine is occluded in the ammonia occlusion unit, and then the heating means is operated to heat the ammonia occlusion unit Thus, ammonia that has slipped the SCR catalyst can be recovered by releasing ammonia and recovering the released ammonia in the recovery unit.

この発明の実施の形態１に係る排気ガス浄化装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the exhaust gas purification apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態２に係る排気ガス浄化装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the exhaust-gas purification apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態３に係る排気ガス浄化装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the exhaust-gas purification apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention.

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、この発明の実施の形態１に係る排気ガス浄化装置の構成を示す。内燃機関であるディーゼルエンジン１には排気管２が接続されており、ディーゼルエンジン１から排出された排気ガスが、ディーゼルエンジン１側を上流側として矢印Ａで示される方向へ流通する。排気管２には、排気ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等を酸化する酸化触媒３が設けられている。酸化触媒３の下流側には、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕捉するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）４が設けられている。また、ＤＰＦ４の下流側には、排気ガスに含まれるＮＯｘを還元するためのＳＣＲ触媒５が設けられている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows the configuration of an exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. An exhaust pipe 2 is connected to a diesel engine 1 that is an internal combustion engine, and exhaust gas discharged from the diesel engine 1 flows in a direction indicated by an arrow A with the diesel engine 1 side as an upstream side. The exhaust pipe 2 is provided with an oxidation catalyst 3 that oxidizes hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and the like contained in the exhaust gas. A diesel particulate filter (DPF) 4 that captures particulate matter (PM) contained in the exhaust gas is provided on the downstream side of the oxidation catalyst 3. An SCR catalyst 5 for reducing NOx contained in the exhaust gas is provided on the downstream side of the DPF 4.

ＳＣＲ触媒５の下流にはマフラー６が設けられている。マフラー６の下流に、塩化マグネシウムや塩化カルシウム等の吸蔵材を充填したアンモニア吸蔵部７が設けられている。マフラー６とアンモニア吸蔵部７との間の排気管２に、排気ガスの流通を遮断する上流側排気バルブ８が設けられ、アンモニア吸蔵部７の下流の排気管２に、下流側排気バルブ９が設けられている。アンモニア吸蔵部７には、アンモニア吸蔵部７を加熱するための加熱手段であって図示しないバッテリに接続されたヒーター１０が設けられている。ヒーター１０には、バッテリからの電力供給のＯＮ／ＯＦＦ切り換えのためリレー１８が設けられている。   A muffler 6 is provided downstream of the SCR catalyst 5. An ammonia storage part 7 filled with a storage material such as magnesium chloride or calcium chloride is provided downstream of the muffler 6. The exhaust pipe 2 between the muffler 6 and the ammonia storage unit 7 is provided with an upstream exhaust valve 8 that blocks the flow of exhaust gas, and the downstream exhaust valve 9 is provided in the exhaust pipe 2 downstream of the ammonia storage unit 7. Is provided. The ammonia storage unit 7 is provided with a heater 10 that is a heating means for heating the ammonia storage unit 7 and is connected to a battery (not shown). The heater 10 is provided with a relay 18 for switching ON / OFF the power supply from the battery.

ＤＰＦ４から流出しＳＣＲ触媒５へ流入する排気ガスに、還元剤であるアンモニアを供給するために、還元剤供給装置１１が設けられている。還元剤供給装置１１は、アンモニアを吸蔵した塩化マグネシウムや塩化カルシウム等の吸蔵材を充填したアンモニア吸蔵タンク１２と、ＤＰＦ４とＳＣＲ触媒５との間の排気管２とアンモニア吸蔵タンク１２とを連通する還元剤導入配管１３と、還元剤導入配管１３に設けられアンモニアの流量を調整する流量調整弁１４とを備えている。また、アンモニア吸蔵タンク１２には、一端がアンモニア吸蔵部７に接続する還元剤還流配管１５の他端が接続されている。還元剤還流配管１５には、アンモニア吸蔵部７とアンモニア吸蔵タンク１２との間の気体の流れを遮断する還元剤還流バルブ１６が設けられている。後述する動作によって、アンモニア吸蔵部７に吸蔵されたアンモニアはアンモニア吸蔵タンク１２に回収されるので、アンモニア吸蔵タンク１２は回収部を構成する。また、還元剤導入配管１３と流量調整弁１４とは、回収部からアンモニアを供給する供給手段を構成する。   A reducing agent supply device 11 is provided to supply ammonia, which is a reducing agent, to the exhaust gas flowing out from the DPF 4 and flowing into the SCR catalyst 5. The reducing agent supply device 11 communicates the ammonia storage tank 12 filled with a storage material such as magnesium chloride or calcium chloride that has stored ammonia, the exhaust pipe 2 between the DPF 4 and the SCR catalyst 5, and the ammonia storage tank 12. A reducing agent introduction pipe 13 and a flow rate adjusting valve 14 provided in the reducing agent introduction pipe 13 for adjusting the flow rate of ammonia are provided. The ammonia storage tank 12 is connected to the other end of a reducing agent recirculation pipe 15 having one end connected to the ammonia storage unit 7. The reducing agent recirculation pipe 15 is provided with a reducing agent recirculation valve 16 that blocks the flow of gas between the ammonia storage unit 7 and the ammonia storage tank 12. The ammonia occluded in the ammonia occlusion unit 7 is recovered in the ammonia occlusion tank 12 by the operation described later, and thus the ammonia occlusion tank 12 constitutes a recovery unit. The reducing agent introduction pipe 13 and the flow rate adjusting valve 14 constitute supply means for supplying ammonia from the recovery unit.

上流側排気バルブ８と下流側排気バルブ９とリレー１８と流量調整弁１４と還元剤還流バルブ１６は、制御装置であるＥＣＵ１７に電気的に接続されている。   The upstream side exhaust valve 8, the downstream side exhaust valve 9, the relay 18, the flow rate adjustment valve 14, and the reducing agent recirculation valve 16 are electrically connected to an ECU 17 that is a control device.

次に、実施の形態１に係る排気ガス浄化装置の動作について説明する。
図１に示されるように、ディーゼルエンジン１の運転開始時、ＥＣＵ１７は、上流側排気バルブ８と下流側排気バルブ９とを開放し、還元剤還流バルブ１６を閉鎖する。ディーゼルエンジン１の運転開始後、排気ガスは、排気管２を流通し、酸化触媒３と、ＤＰＦ４とを順次通過する。排気ガスに含まれるＨＣやＣＯ等は酸化触媒３を通過するときに酸化され、排気ガスに含まれるＰＭはＤＰＦ４を通過するときに捕捉される。続いて排気ガスはＳＣＲ触媒５を通過するが、その前にアンモニア吸蔵タンク１２から放出されたアンモニアが、流量調整弁１４を流通し還元剤導入配管１３から排気ガスに導入される。流量調整弁１４は、ＥＣＵ１７により排気ガスに対してアンモニアが適切な流量になるように制御される。ＳＣＲ触媒５において排気ガス中のＮＯｘがアンモニアを還元剤として還元される。このとき、導入されたアンモニアのうちの一部は、ＮＯｘの還元反応に使用されずに排気ガス中に残留し、ＳＣＲ触媒５をスリップする。アンモニアが残留した排気ガスはマフラー６を通過し、アンモニア吸蔵部７へ流入する。 Next, the operation of the exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 1 will be described.
As shown in FIG. 1, at the start of operation of the diesel engine 1, the ECU 17 opens the upstream exhaust valve 8 and the downstream exhaust valve 9 and closes the reducing agent recirculation valve 16. After starting operation of the diesel engine 1, the exhaust gas flows through the exhaust pipe 2 and sequentially passes through the oxidation catalyst 3 and the DPF 4. HC, CO, etc. contained in the exhaust gas are oxidized when passing through the oxidation catalyst 3, and PM contained in the exhaust gas is captured when passing through the DPF 4. Subsequently, the exhaust gas passes through the SCR catalyst 5. Before that, the ammonia released from the ammonia storage tank 12 flows through the flow rate adjustment valve 14 and is introduced into the exhaust gas from the reducing agent introduction pipe 13. The flow rate adjusting valve 14 is controlled by the ECU 17 so that ammonia has an appropriate flow rate with respect to the exhaust gas. In the SCR catalyst 5, NOx in the exhaust gas is reduced using ammonia as a reducing agent. At this time, a part of the introduced ammonia remains in the exhaust gas without being used for the NOx reduction reaction, and slips the SCR catalyst 5. The exhaust gas in which ammonia remains passes through the muffler 6 and flows into the ammonia storage unit 7.

排気ガスがアンモニア吸蔵部７に流入すると、排気ガス中に残留したアンモニアがアンモニア吸蔵部７に吸蔵される。これにより排気ガスに残留したアンモニアのほとんどが除去され、アンモニアを含まない排気ガスが下流側排気バルブ９を通過し、大気中に排気される。   When the exhaust gas flows into the ammonia storage unit 7, the ammonia remaining in the exhaust gas is stored in the ammonia storage unit 7. As a result, most of the ammonia remaining in the exhaust gas is removed, and the exhaust gas not containing ammonia passes through the downstream exhaust valve 9 and is exhausted into the atmosphere.

ディーゼルエンジン１が停止すると、ＥＣＵ１７は、上流側排気バルブ８及び下流側排気バルブ９を閉鎖し、還元剤還流バルブ１６を開放する。ＥＣＵ１７によってリレー１８がＯＮの状態になり、図示しないバッテリから給電されたヒーター１０が稼動しアンモニア吸蔵部７を加熱すると、アンモニア吸蔵部７に吸蔵されていたアンモニアが放出され、還元剤還流配管１５を通過してアンモニア吸蔵タンク１２に流入し、アンモニア吸蔵タンク１２内の吸蔵材に吸蔵されて回収される。これにより、ＳＣＲ触媒５にて還元反応に使用されずにスリップしたアンモニアが回収される。アンモニア吸蔵タンク１２に回収されたアンモニアは、前記のように還元剤導入配管１３から排気ガスに導入され、還元剤としてＮＯｘの還元反応に使用される。   When the diesel engine 1 stops, the ECU 17 closes the upstream exhaust valve 8 and the downstream exhaust valve 9 and opens the reducing agent recirculation valve 16. When the relay 18 is turned on by the ECU 17 and the heater 10 fed from a battery (not shown) is operated to heat the ammonia storage unit 7, the ammonia stored in the ammonia storage unit 7 is released, and the reducing agent recirculation pipe 15. And then flows into the ammonia storage tank 12 and is stored and collected by the storage material in the ammonia storage tank 12. Thereby, the ammonia which slipped without being used for the reduction reaction in the SCR catalyst 5 is recovered. As described above, the ammonia recovered in the ammonia storage tank 12 is introduced into the exhaust gas from the reducing agent introduction pipe 13 and used as a reducing agent for the reduction reaction of NOx.

このように、ＳＣＲ触媒５を備えた排気ガス浄化装置において、ディーゼルエンジン１の運転中にＳＣＲ触媒５をスリップしたアンモニアをアンモニア吸蔵部７で吸蔵し、その後ヒーター１０を稼動させてアンモニア吸蔵部７を加熱することでアンモニアを放出し、放出されたアンモニアをアンモニア吸蔵タンク１２に回収することにより、ＳＣＲ触媒５をスリップしたアンモニアを回収することができる。   As described above, in the exhaust gas purifying apparatus provided with the SCR catalyst 5, the ammonia that has slipped the SCR catalyst 5 during operation of the diesel engine 1 is stored in the ammonia storage unit 7, and then the heater 10 is operated to operate the ammonia storage unit 7. The ammonia that has slipped the SCR catalyst 5 can be recovered by releasing the ammonia by heating and recovering the released ammonia in the ammonia storage tank 12.

実施の形態１では、アンモニア吸蔵部７はマフラー６の下流に設けられていたが、この形態に限定するものではない。アンモニア吸蔵部７はできるだけ排気ガスの温度が低いところに設けられるのがよく、ディーゼルエンジン１からできるだけ離れていれば、マフラー６の上流でもよい。   In the first embodiment, the ammonia storage part 7 is provided downstream of the muffler 6, but is not limited to this form. The ammonia occlusion unit 7 is preferably provided where the temperature of the exhaust gas is as low as possible, and may be upstream of the muffler 6 as long as it is as far as possible from the diesel engine 1.

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る排気ガス浄化装置の構成を示す。尚、以下の実施の形態において、図１の参照符号と同一の符号は、同一又は同一な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この発明の実施の形態２に係る排気ガス浄化装置は、実施の形態１に対して、アンモニア吸蔵部を並列に二つ設けたものである。 Embodiment 2. FIG.
Next, the configuration of an exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described. Note that, in the following embodiments, the same reference numerals as those in FIG. 1 are the same or the same constituent elements, and the detailed description thereof will be omitted.
The exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 2 of the present invention is provided with two ammonia storage parts in parallel to Embodiment 1.

図２に、この発明の実施の形態２に係る排気ガス浄化装置の構成を示す。マフラー６の下流で、排気管２にはアンモニア吸蔵部７をバイパスするバイパス流路２ａが設けられている。バイパス流路２ａには、塩化マグネシウムや塩化カルシウム等の吸蔵材を充填した第二アンモニア吸蔵部２１と、第二アンモニア吸蔵部２１の上流に配置された上流側排気バルブ２２と、第二アンモニア吸蔵部２１の下流に配置された下流側排気バルブ２３とが設けられている。   FIG. 2 shows the configuration of an exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. Downstream of the muffler 6, the exhaust pipe 2 is provided with a bypass channel 2 a that bypasses the ammonia storage unit 7. The bypass passage 2a includes a second ammonia storage unit 21 filled with a storage material such as magnesium chloride or calcium chloride, an upstream exhaust valve 22 disposed upstream of the second ammonia storage unit 21, and a second ammonia storage unit. A downstream exhaust valve 23 disposed downstream of the portion 21 is provided.

第二アンモニア吸蔵部２１には、第二アンモニア吸蔵部２１を加熱するために、図示しないバッテリに接続されたヒーター２４が設けられている。ヒーター２４のバッテリからの電力供給のＯＮ／ＯＦＦ切り換えのためリレー２６が設けられている。また、一端が第二アンモニア吸蔵部２１に接続する還元剤還流配管１５ａの他端が、アンモニア吸蔵タンク１２と還元剤還流バルブ１６との間で、還元剤還流配管１５に接続されている。還元剤還流配管１５ａには、第二アンモニア吸蔵部２１とアンモニア吸蔵タンク１２との間の気体の流れを遮断する還元剤還流バルブ２５が設けられている。上流側排気バルブ２２と、下流側排気バルブ２３と、還元剤還流バルブ２５と、リレー２６とは、ＥＣＵ１７と電気的に接続されている。その他の構成は実施の形態１と同じである。   The second ammonia storage unit 21 is provided with a heater 24 connected to a battery (not shown) in order to heat the second ammonia storage unit 21. A relay 26 is provided for ON / OFF switching of power supply from the battery of the heater 24. The other end of the reducing agent recirculation pipe 15 a having one end connected to the second ammonia storage unit 21 is connected to the reducing agent recirculation pipe 15 between the ammonia storage tank 12 and the reducing agent recirculation valve 16. The reducing agent reflux pipe 15 a is provided with a reducing agent reflux valve 25 that blocks a gas flow between the second ammonia storage unit 21 and the ammonia storage tank 12. The upstream exhaust valve 22, the downstream exhaust valve 23, the reducing agent recirculation valve 25, and the relay 26 are electrically connected to the ECU 17. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

次に、実施の形態２に係る排気ガス浄化装置の動作について説明する。
ディーゼルエンジン１の運転時、ＥＣＵ１７は、上流側排気バルブ８と、下流側排気バルブ９とを開放し、還元剤還流バルブ１６を閉鎖する。また、上流側排気バルブ２２と、下流側排気バルブ２３と、還元剤還流バルブ２５とを閉鎖する。この状態では、排気管２に設けられているアンモニア吸蔵部７を、ＳＣＲ触媒５をスリップしたアンモニアを含む排気ガスが通過するため、実施の形態１と同じように、アンモニア吸蔵部７で排気ガス中のアンモニアの吸蔵が行われる。アンモニア吸蔵部７に吸蔵されたアンモニアの量が飽和状態になったら、ＥＣＵ１７は、バイパス流路２ａの上流側排気バルブ２２及び下流側排気バルブ２３を開放する。ただし、飽和状態になったことを正確に検知することは難しいため、実施の形態２においてはディーゼルエンジン１の稼働時間が、予め設定された時間に達したことでアンモニア吸蔵部７が飽和状態になったと判断する。その他の方法でアンモニア吸蔵部７が飽和状態になったことを判断してもよい。さらにＥＣＵ１７は、上流側排気バルブ８及び下流側排気バルブ９を閉鎖し、還元剤還流バルブ１６を開放する。この状態では、バイパス流路２ａに設けられている第二アンモニア吸蔵部２１を、ＳＣＲ触媒５をスリップしたアンモニアを含む排気ガスが通過するため、第二アンモニア吸蔵部２１で排気ガス中のアンモニアの吸蔵が行われる。 Next, the operation of the exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 2 will be described.
During operation of the diesel engine 1, the ECU 17 opens the upstream side exhaust valve 8 and the downstream side exhaust valve 9 and closes the reducing agent recirculation valve 16. Further, the upstream exhaust valve 22, the downstream exhaust valve 23, and the reducing agent recirculation valve 25 are closed. In this state, since the exhaust gas containing ammonia slipped through the SCR catalyst 5 passes through the ammonia storage unit 7 provided in the exhaust pipe 2, the exhaust gas in the ammonia storage unit 7 is the same as in the first embodiment. The ammonia inside is stored. When the amount of ammonia stored in the ammonia storage unit 7 becomes saturated, the ECU 17 opens the upstream side exhaust valve 22 and the downstream side exhaust valve 23 of the bypass passage 2a. However, since it is difficult to accurately detect that the saturated state has been reached, in the second embodiment, the operating time of the diesel engine 1 has reached a preset time, so that the ammonia storage unit 7 is saturated. Judge that it became. You may judge that the ammonia occlusion part 7 was saturated by the other method. Further, the ECU 17 closes the upstream exhaust valve 8 and the downstream exhaust valve 9 and opens the reducing agent recirculation valve 16. In this state, since the exhaust gas containing ammonia slipped through the SCR catalyst 5 passes through the second ammonia storage unit 21 provided in the bypass flow path 2a, the second ammonia storage unit 21 uses the ammonia in the exhaust gas. Occlusion is performed.

ＥＣＵ１７によりリレー１８がＯＮの状態になり、ヒーター１０が稼動してアンモニア吸蔵部７を加熱すると、実施の形態１と同じように、アンモニア吸蔵部７に吸蔵されていたアンモニアが放出され、還元剤還流配管１５を通過してアンモニア吸蔵タンク１２に流入しアンモニア吸蔵タンク１２内の吸蔵材に吸蔵されて回収される。第二アンモニア吸蔵部２１に吸蔵されたアンモニアの量が飽和状態になったら、ＥＣＵ１７は、上流側排気バルブ８と、下流側排気バルブ９とを開放し、還元剤還流バルブ１６を閉鎖し、リレー１８をＯＦＦの状態にしてヒーター１０が停止することにより、アンモニア吸蔵部７では排気ガス中のアンモニアの吸蔵が行われる。ただし、第二アンモニア吸蔵部２１が飽和状態になったか否かの判断は、アンモニア吸蔵部７の場合と同様ディーゼルエンジン１の稼働時間で判断する。また、ＥＣＵ１７は、上流側排気バルブ２２と、下流側排気バルブ２３とを閉鎖し、還元剤還流バルブ２５を開放し、リレー２６をＯＮの状態にしてヒーター２４が稼動し第二アンモニア吸蔵部２１を加熱することにより、第二アンモニア吸蔵部２１からはアンモニアの回収が行われる。以上の動作を繰り返す。   When the relay 18 is turned on by the ECU 17 and the heater 10 is operated to heat the ammonia storage unit 7, the ammonia stored in the ammonia storage unit 7 is released as in the first embodiment, and the reducing agent is released. It passes through the reflux pipe 15, flows into the ammonia storage tank 12, is stored in the storage material in the ammonia storage tank 12, and is collected. When the amount of ammonia stored in the second ammonia storage unit 21 becomes saturated, the ECU 17 opens the upstream side exhaust valve 8 and the downstream side exhaust valve 9, closes the reducing agent recirculation valve 16, and relays When the heater 10 is stopped with the state 18 turned OFF, the ammonia storage unit 7 stores the ammonia in the exhaust gas. However, whether the second ammonia storage unit 21 is saturated is determined based on the operation time of the diesel engine 1 as in the case of the ammonia storage unit 7. Further, the ECU 17 closes the upstream side exhaust valve 22 and the downstream side exhaust valve 23, opens the reducing agent recirculation valve 25, turns on the relay 26, the heater 24 operates, and the second ammonia storage unit 21. The ammonia is recovered from the second ammonia storage unit 21 by heating the. The above operation is repeated.

このように、ディーゼルエンジン１の運転中にアンモニア吸蔵部７と第二アンモニア吸蔵部２１とに交互に排気ガスを流通させてアンモニア吸蔵を行い、第二アンモニア吸蔵部２１とアンモニア吸蔵部７とを交互にヒーター２４とヒーター１０とで加熱してアンモニアを回収することで、ディーゼルエンジン１の運転中にアンモニアを回収することが可能になる。   As described above, during the operation of the diesel engine 1, the exhaust gas is alternately passed through the ammonia storage unit 7 and the second ammonia storage unit 21 to perform ammonia storage, and the second ammonia storage unit 21 and the ammonia storage unit 7 are connected. By alternately heating the heater 24 and the heater 10 and recovering ammonia, it is possible to recover ammonia during operation of the diesel engine 1.

実施の形態２ではアンモニア吸蔵部を並列に二つ設けているが、並列に三つ以上のアンモニア吸蔵部を設けてもよい。また、アンモニア吸蔵部を並列に二つ設けるのではなく、バイパス流路２ａにＡＳＣ触媒を設け、アンモニアの回収中のみＡＳＣ触媒でアンモニアを酸化除去するようにしてもよい。   In the second embodiment, two ammonia storage parts are provided in parallel, but three or more ammonia storage parts may be provided in parallel. Instead of providing two ammonia storage units in parallel, an ASC catalyst may be provided in the bypass flow path 2a, and ammonia may be oxidized and removed by the ASC catalyst only during the recovery of ammonia.

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係る排気ガス浄化装置の構成を示す。
この発明の実施の形態３に係る排気ガス浄化装置は、実施の形態１に対して、尿素水を供給する供給用の尿素水タンクを、アンモニアを回収する容器とは別に設け、ＳＣＲ触媒５には尿素水を供給する形態としたものである。 Embodiment 3 FIG.
Next, the configuration of an exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 3 of the present invention will be shown.
The exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 3 of the present invention is different from Embodiment 1 in that a urea water tank for supplying urea water is provided separately from a container for collecting ammonia, and the SCR catalyst 5 is provided. Is configured to supply urea water.

図３に、この発明の実施の形態３に係る排気ガス浄化装置の構成を示す。ＤＰＦ４から流出しＳＣＲ触媒５へ流入する排気ガスに尿素水を供給するために、尿素水供給装置３１が設けられている。尿素水供給装置３１は、尿素水タンク３２と、ＤＰＦ４とＳＣＲ触媒５との間の排気管２と尿素水タンク３２とを連通する尿素水導入配管３３と、尿素水導入配管３３に設けられ尿素水の流量を調整する尿素水流量調整弁３４とを備えている。排気管２には、尿素水導入配管３３の開口部の近くに温度センサ３５が設けられている。尿素水流量調整弁３４と温度センサ３５とは、ＥＣＵ１７と電気的に接続されている。ＥＣＵ１７には、温度センサ３５の排気ガス温度の下限値Ｔが記憶されている。アンモニア吸蔵部７に吸蔵したアンモニアを回収するために、塩化マグネシウムや塩化カルシウム等の吸蔵材を充填したアンモニア回収タンク３６が、還元剤導入配管１３の一端と、還元剤還流配管１５の一端とにそれぞれ接続されるように設けられている。その他の構成は実施の形態１と同じである。   FIG. 3 shows the configuration of an exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In order to supply urea water to the exhaust gas flowing out from the DPF 4 and flowing into the SCR catalyst 5, a urea water supply device 31 is provided. The urea water supply device 31 is provided in a urea water tank 32, a urea water introduction pipe 33 that communicates the urea water tank 32 with the exhaust pipe 2 between the DPF 4 and the SCR catalyst 5, and a urea water introduction pipe 33. A urea water flow rate adjustment valve 34 for adjusting the flow rate of water is provided. A temperature sensor 35 is provided in the exhaust pipe 2 near the opening of the urea water introduction pipe 33. The urea water flow rate adjustment valve 34 and the temperature sensor 35 are electrically connected to the ECU 17. The ECU 17 stores a lower limit value T of the exhaust gas temperature of the temperature sensor 35. In order to recover the ammonia stored in the ammonia storage unit 7, an ammonia recovery tank 36 filled with a storage material such as magnesium chloride or calcium chloride is provided at one end of the reducing agent introduction pipe 13 and one end of the reducing agent recirculation pipe 15. Each is provided to be connected. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

次に、実施の形態３に係る排気ガス浄化装置の動作について説明する。ディーゼルエンジン１の始動後、排気管２を流通する排気ガスに、尿素水タンク３２内の尿素水が尿素水導入配管３３を介して供給される。尿素水流量調整弁３４は、ＥＣＵ１７により排気ガスに対して尿素水が適切な流量になるように制御される。尿素水に含まれる尿素が排気ガスの熱によって加水分解され、アンモニアが生成する。ＳＣＲ触媒５にて排気ガス中のＮＯｘが、アンモニアを還元剤として還元される。その後、実施の形態１と同様にして、ＳＣＲ触媒５をスリップしたアンモニアがアンモニア吸蔵部７に吸蔵され、ディーゼルエンジン１の停止後、アンモニア吸蔵部７に吸蔵されたアンモニアがアンモニア回収タンク３６に回収される。   Next, the operation of the exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 3 will be described. After the diesel engine 1 is started, urea water in the urea water tank 32 is supplied to the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 2 via the urea water introduction pipe 33. The urea water flow rate adjusting valve 34 is controlled by the ECU 17 so that the urea water has an appropriate flow rate with respect to the exhaust gas. Urea contained in the urea water is hydrolyzed by the heat of the exhaust gas, and ammonia is generated. NOx in the exhaust gas is reduced by the SCR catalyst 5 using ammonia as a reducing agent. Thereafter, in the same manner as in the first embodiment, the ammonia slipped on the SCR catalyst 5 is stored in the ammonia storage unit 7, and after the diesel engine 1 is stopped, the ammonia stored in the ammonia storage unit 7 is recovered in the ammonia recovery tank 36. Is done.

再びディーゼルエンジン１を始動するとき、温度センサ３５にて排気ガス温度を検知し、ＥＣＵ１７は電気的にその情報を受け取る。ディーゼルエンジン１の始動直後のように、排気ガス温度が低い状態のときには、尿素の加水分解が生じにくいため、ＥＣＵ１７は尿素水流量調整弁３４を閉鎖し、排気ガスに対してアンモニアが適切な流量になるように流量調整弁１４を制御して、尿素水の代わりにアンモニア回収タンク３６中の回収されたアンモニアを排気ガスに供給する。ディーゼルエンジン１がある程度の時間稼動し、排気ガス温度が下限値Ｔ以上の温度に上昇したことを温度センサ３５で検知したら、ＥＣＵ１７は流量調整弁１４を閉鎖し排気ガスに対して尿素水が適切な流量になるように尿素水流量調整弁３４を制御し、排気ガスへの供給をアンモニアから尿素水に切り替える。以上のようにして、排気ガス温度が低く尿素の加水分解が起こりづらい場合には、ＳＣＲ触媒５には回収されたアンモニアを供給することにより、ＮＯｘの浄化効率の低下を阻止することができる。   When starting the diesel engine 1 again, the temperature sensor 35 detects the exhaust gas temperature, and the ECU 17 electrically receives the information. When the exhaust gas temperature is low, such as immediately after the start of the diesel engine 1, urea hydrolysis is unlikely to occur, so the ECU 17 closes the urea water flow rate adjustment valve 34, and ammonia has an appropriate flow rate for the exhaust gas. The flow rate adjustment valve 14 is controlled so that the ammonia recovered in the ammonia recovery tank 36 is supplied to the exhaust gas instead of the urea water. If the temperature sensor 35 detects that the diesel engine 1 has been operating for a certain period of time and the exhaust gas temperature has risen to a temperature equal to or higher than the lower limit value T, the ECU 17 closes the flow control valve 14 and the urea water is appropriate for the exhaust gas. The urea water flow rate adjustment valve 34 is controlled so that the flow rate becomes stable, and the supply to the exhaust gas is switched from ammonia to urea water. As described above, when the exhaust gas temperature is low and it is difficult for urea to be hydrolyzed, the recovered ammonia can be supplied to the SCR catalyst 5 to prevent the NOx purification efficiency from decreasing.

このように、ＳＣＲ触媒５を備える排気ガス浄化装置で尿素水を用いる場合において、ＳＣＲ触媒５をスリップしたアンモニアを回収し、排気ガスの温度が低いことを温度センサ３５で検知した場合には、回収されたアンモニアを使用することで還元剤を効率的に使用することが可能になる。   As described above, when urea water is used in the exhaust gas purifying apparatus including the SCR catalyst 5, when the ammonia slipped from the SCR catalyst 5 is recovered and the temperature sensor 35 detects that the temperature of the exhaust gas is low, By using the recovered ammonia, the reducing agent can be used efficiently.

実施の形態３ではＳＣＲ触媒５に尿素水を供給しているが、尿素水を供給するのではなく、アンモニアガスを充填したタンクからアンモニアを供給する形態でもよい。   In the third embodiment, urea water is supplied to the SCR catalyst 5, but instead of supplying urea water, ammonia may be supplied from a tank filled with ammonia gas.

１ ディーゼルエンジン(内燃機関)、２ 排気管、２ａ バイパス流路、５ ＳＣＲ触媒、７ アンモニア吸蔵部、１０、２４ ヒーター（加熱手段）、１２ アンモニア吸蔵タンク（回収部）、１３ 還元剤導入配管（供給手段）、１４ 流量調整弁（供給手段）、２１ 第二アンモニア吸蔵部、３６ アンモニア回収タンク（回収部）。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Diesel engine (internal combustion engine), 2 exhaust pipe, 2a bypass flow path, 5 SCR catalyst, 7 ammonia storage part, 10, 24 heater (heating means), 12 ammonia storage tank (recovery part), 13 reducing agent introduction piping ( Supply means), 14 flow rate adjusting valve (supply means), 21 second ammonia storage part, 36 ammonia recovery tank (recovery part).

Claims (6)

内燃機関から排出されて排気管を流通する排気ガス中のＮＯｘをアンモニアを還元剤として還元するＳＣＲ触媒と、
前記ＳＣＲ触媒を流通した排気ガス中のアンモニアを吸蔵するアンモニア吸蔵部と、
前記アンモニア吸蔵部を加熱する加熱手段と、
前記アンモニア吸蔵部から放出されたアンモニアを回収する回収部と
を備える排気ガス浄化装置。 An SCR catalyst that reduces NOx in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine and flowing through the exhaust pipe using ammonia as a reducing agent;
An ammonia storage part for storing ammonia in the exhaust gas flowing through the SCR catalyst;
Heating means for heating the ammonia storage part;
An exhaust gas purification apparatus comprising: a recovery unit that recovers ammonia released from the ammonia storage unit. 前記回収部は、前記ＳＣＲ触媒に供給されるアンモニアを貯蔵するアンモニア吸蔵タンクである、請求項１に記載の排気ガス浄化装置。   The exhaust gas purification device according to claim 1, wherein the recovery unit is an ammonia storage tank that stores ammonia supplied to the SCR catalyst. 前記ＳＣＲ触媒に流入する前記排気ガスに、前記回収部からアンモニアを供給する供給手段を備える、請求項１に記載の排気ガス浄化装置。   The exhaust gas purification apparatus according to claim 1, further comprising supply means for supplying ammonia from the recovery unit to the exhaust gas flowing into the SCR catalyst. 前記内燃機関の停止時に前記加熱手段を稼動して前記アンモニア吸蔵部を加熱し、前記アンモニア吸蔵部から放出されたアンモニアを前記回収部に回収する請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。   The said heating means is operated when the said internal combustion engine stops, the said ammonia storage part is heated, The ammonia discharge | released from the said ammonia storage part is collect | recovered to the said collection | recovery part. Exhaust gas purification device. 前記アンモニア吸蔵部をバイパスする少なくとも一つのバイパス流路と、該バイパス流路に設けられた第二アンモニア吸蔵部とを備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。   The exhaust gas purification apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising at least one bypass flow path that bypasses the ammonia storage section and a second ammonia storage section provided in the bypass flow path. 前記アンモニア吸蔵部をバイパスする少なくとも一つの排気ガスの流路と、該バイパス流路に設けられたＡＳＣ触媒とを備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。   The exhaust gas purification apparatus according to any one of claims 1 to 3, comprising at least one exhaust gas flow path that bypasses the ammonia storage section and an ASC catalyst provided in the bypass flow path.
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