JP2014062501A - Exhaust emission control system - Google Patents

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幸宏 野口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control system having a reduced size without lowering exhaust gas purifying efficiency.SOLUTION: In an exhaust pipe 2 into which exhaust gas from a diesel engine 1 distributes, there are provided an oxidation catalyst device 3, a DPF 4 having a SCR catalyst supported on a wall flow type base material 11, and an ammonia slip catalyst device 5 having an ammonia slip catalyst supported on a wall flow type base material 12. Between the oxidation catalyst device 3 and the DPF 4, a urea water injection valve 7 is provided for injecting urea water. The urea water injection valve 7 is communicated with a urea water tank 9 which stores the urea water, via a pipe 8. In the pipe 8, a urea water addition system 10 is provided for supplying the urea water from the urea water tank 9 into the urea water injection valve 7. The porosity and average pore diameter of the base material 12 is not smaller than the porosity and average pore diameter of the base material 11.

Description

この発明は、排気ガス浄化装置に係り、特に、アンモニアを還元剤として用いて窒素酸化物（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 oxide (NOx) using ammonia as 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）や一酸化炭素（ＣＯ）並びに炭化水素（ＨＣ）を酸化する酸化触媒装置と、酸化触媒装置の下流側に設けられ、排気ガス中のパティキュレートマター（ＰＭ）を捕捉するディーデルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）と、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ＳＣＲ触媒装置と、ＳＣＲ触媒装置に尿素水を添加するための尿素添加システムと、ＳＣＲ触媒装置の下流側に設けられ、ＳＣＲ触媒装置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アンモニアスリップ触媒装置とから構成される。   In order to reduce NOx contained in exhaust gas of a diesel engine, a urea SCR (Selective Catalytic Reduction) system has been developed. The basic configuration of the urea SCR system includes an oxidation catalyst device that oxidizes nitrogen monoxide (NO), carbon monoxide (CO), and hydrocarbons (HC), and a downstream side of the oxidation catalyst device, and is used in the exhaust gas in the exhaust gas. Deedel particulate filter (DPF) that captures curate matter (PM), SCR catalyst device that reduces NOx to nitrogen and water by a chemical reaction between ammonia and NOx generated from urea water, urea in the SCR catalyst device A urea addition system for adding water and an ammonia slip catalyst device that is provided on the downstream side of the SCR catalyst device and oxidizes remaining ammonia that is not consumed by the chemical reaction in the SCR catalyst device.

このような従来の尿素ＳＣＲシステムは、酸化触媒装置と、ＤＰＦと、ＳＣＲ触媒装置と、アンモニアスリップ触媒装置との４つを排気管に配列して構成されているので、システム全体が大きくなってしまう。システム全体を小さくするために、ウォールフロー型の基材からなるＤＰＦにＳＣＲ触媒を担持し、このＤＰＦの下流にアンモニアスリップ触媒装置を設けたものが特許文献１に記載されている。ウォールフロー型の基材は、排気ガス流路の入口と出口とが交互に目封じされた構造になっており、出口側が目封じされた流路内に流入した排気ガスは、基材の壁内を通過して、入口側が目封じされた流路から基材の外側に流出するため、ストレートフロー型の基材に比較して圧力損失が大きい。そこで、尿素ＳＣＲシステムの圧力損失をできるだけ小さくするために、アンモニアスリップ触媒装置にはストレートフロー型の基材を用いるのが普通である。また、ウォールフロー型のＤＰＦにＳＣＲ触媒及びアンモニアスリップ触媒を担持したものが特許文献２に記載されている。   Such a conventional urea SCR system is configured by arranging an oxidation catalyst device, a DPF, an SCR catalyst device, and an ammonia slip catalyst device in an exhaust pipe, so that the entire system becomes large. End up. In order to reduce the size of the entire system, Patent Document 1 discloses that an SCR catalyst is supported on a DPF made of a wall flow type base material and an ammonia slip catalyst device is provided downstream of the DPF. The wall flow type base material has a structure in which the inlet and outlet of the exhaust gas flow path are alternately sealed, and the exhaust gas flowing into the flow path sealed at the outlet side is the wall of the base material. Since it passes through the inside and flows out of the base material from the flow path whose inlet side is sealed, the pressure loss is larger than that of the straight flow type base material. Therefore, in order to minimize the pressure loss of the urea SCR system, it is common to use a straight flow type substrate for the ammonia slip catalyst device. Patent Document 2 describes a SCR catalyst and an ammonia slip catalyst supported on a wall flow type DPF.

特開２０１１−５２６１９号公報JP 2011-52619 A 特開２０１０−１９２２１号公報JP 2010-19221 A

特許文献１に記載の尿素ＳＣＲシステムでは通常、アンモニアスリップ触媒装置にストレートフロー型の基材が用いられ、ウォールフロー型の基材に比べると、圧力損失は小さいもののアンモニアスリップ触媒装置による酸化効率は低くなるので、酸化効率を高めるためにはアンモニアスリップ触媒装置自体を大きくしなければならない。そうすると、ＤＰＦとＳＣＲ触媒装置とを一体にすることでの小型化はされているものの、アンモニアスリップ触媒装置を含めた尿素ＳＣＲシステム全体としては依然として小型化は不完全であると言える。   In the urea SCR system described in Patent Document 1, a straight flow type base material is usually used for the ammonia slip catalyst device, and although the pressure loss is small compared to the wall flow type base material, the oxidation efficiency by the ammonia slip catalyst device is Therefore, in order to increase the oxidation efficiency, the ammonia slip catalyst device itself must be enlarged. Then, although the size reduction is achieved by integrating the DPF and the SCR catalyst device, it can be said that the size reduction is still incomplete for the urea SCR system as a whole including the ammonia slip catalyst device.

特許文献２に記載の尿素ＳＣＲシステムでは、ＤＰＦとＳＣＲ触媒装置とアンモニアスリップ触媒装置とが一体化されているので、小型化が実現されていると言える。しかしながら、ＤＰＦにＳＣＲ触媒だけでなくアンモニアスリップ触媒を担持すると、排気ガス温度が高い場合（４３０℃付近）では、アンモニアスリップ触媒により、還元剤であるアンモニアが酸化されてしまい、排気ガスの浄化効率が著しく低下する現象が起きてしまうといった問題点があった。   In the urea SCR system described in Patent Document 2, since the DPF, the SCR catalyst device, and the ammonia slip catalyst device are integrated, it can be said that downsizing is realized. However, when not only the SCR catalyst but also the ammonia slip catalyst is supported on the DPF, when the exhaust gas temperature is high (around 430 ° C.), the ammonia slip catalyst oxidizes ammonia as a reducing agent, and the exhaust gas purification efficiency. There has been a problem that the phenomenon of drastically lowering occurs.

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、排気ガスの浄化効率を低下させずに小型化した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 a downsized exhaust gas purification device without reducing the exhaust gas purification efficiency.

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た排気ガスが流通する排気管に設けられたウォールフロー型の基材からなるＤＰＦと、排気管においてＤＰＦの下流側に設けられたウォールフロー型の基材からなるアンモニアスリップ触媒装置とを備え、ＤＰＦの基材には、アンモニアを還元剤としてＮＯｘを還元するＳＣＲ触媒が担持され、アンモニアスリップ触媒装置の基材には、ＤＰＦをスリップしたアンモニアを酸化するアンモニアスリップ触媒が担持され、アンモニアスリップ触媒装置の基材の気孔率はＤＰＦの基材の気孔率以上であり、アンモニアスリップ触媒装置の基材の平均細孔径はＤＰＦの基材の平均細孔径以上である。アンモニアスリップ触媒装置にウォールフロー型の基材を用いても尿素ＳＣＲシステムによる圧力損失の上昇が抑制される。
アンモニアスリップ触媒装置の基材にもＳＣＲ触媒が担持されていてもよい。アンモニアスリップ触媒装置においてもＮＯｘの浄化が可能となる。
ＳＣＲ触媒は、アンモニアスリップ触媒装置の基材の内部に担持され、アンモニアスリップ触媒は、アンモニアスリップ触媒装置の基材の排気ガス流出側の面に担持されていてもよい。また、ＳＣＲ触媒及びアンモニアスリップ触媒は、アンモニアスリップ触媒装置の基材の内部に担持され、アンモニアスリップ触媒は少なくとも部分的にＳＣＲ触媒によって覆われていてもよい。いずれの場合も、アンモニアは、アンモニアスリップ触媒の還元剤として機能した後、還元剤として使用されなかったアンモニアがアンモニアスリップ触媒で酸化されるので、アンモニアスリップ触媒装置におけるＮＯｘ浄化効率の低下が抑えられる。 An exhaust gas purification apparatus according to the present invention includes a DPF made of a wall flow type base material provided in an exhaust pipe through which exhaust gas discharged from an internal combustion engine flows, and a wall provided downstream of the DPF in the exhaust pipe. And an ammonia slip catalyst device composed of a flow type substrate. The DPF substrate carries an SCR catalyst that reduces NOx using ammonia as a reducing agent. The substrate of the ammonia slip catalyst device slips DPF. An ammonia slip catalyst that oxidizes the generated ammonia is supported, the porosity of the base material of the ammonia slip catalyst device is equal to or higher than the porosity of the base material of the DPF, and the average pore diameter of the base material of the ammonia slip catalyst device is the base material of the DPF Or more than the average pore diameter. Even if a wall flow type substrate is used for the ammonia slip catalyst device, an increase in pressure loss due to the urea SCR system is suppressed.
The SCR catalyst may be supported on the base material of the ammonia slip catalyst device. Also in the ammonia slip catalyst device, it is possible to purify NOx.
The SCR catalyst may be supported on the inside of the base material of the ammonia slip catalyst device, and the ammonia slip catalyst may be supported on the exhaust gas outflow side surface of the base material of the ammonia slip catalyst device. Further, the SCR catalyst and the ammonia slip catalyst may be carried inside the base material of the ammonia slip catalyst device, and the ammonia slip catalyst may be at least partially covered with the SCR catalyst. In any case, after ammonia functions as a reducing agent for the ammonia slip catalyst, ammonia that has not been used as a reducing agent is oxidized by the ammonia slip catalyst, so that a decrease in NOx purification efficiency in the ammonia slip catalyst device can be suppressed. .

この発明によれば、ウォールフロー型の基材からなるＤＰＦにＳＣＲ触媒を担持し、アンモニアスリップ触媒装置にウォールフロー型の基材を用いているので、排気ガスの浄化効率を低下させずに排気ガス浄化装置を小型化することができる。   According to this invention, since the SCR catalyst is supported on the DPF made of the wall flow type base material and the wall flow type base material is used for the ammonia slip catalyst device, the exhaust gas can be exhausted without reducing the purification efficiency of the exhaust gas. A gas purification apparatus can be reduced in size.

この発明の実施の形態に係る排気ガス浄化装置の構成模式図である。1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas purification device according to an embodiment of the present invention. この実施の形態に係る排気ガス浄化装置のアンモニアスリップ触媒装置の基材の変形例の部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of the modification of the base material of the ammonia slip catalyst apparatus of the exhaust gas purification apparatus which concerns on this embodiment. この実施の形態に係る排気ガス浄化装置のアンモニアスリップ触媒装置の基材の別の変形例の部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of another modification of the base material of the ammonia slip catalyst device of the exhaust gas purification device according to this embodiment.

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。
図１に示されるように、ディーゼルエンジン１から排出された排気ガスが流通する排気管２に、酸化触媒装置３と、ウォールフロー型の基材１１にＳＣＲ触媒が担持されたＤＰＦ４と、ウォールフロー型の基材１２にアンモニアスリップ触媒が担持されたアンモニアスリップ触媒装置５とが設けられている。酸化触媒装置３とＤＰＦ４との間には、尿素水を噴射する尿素水噴射弁７が設けられており、尿素水噴射弁７は、配管８を介して、尿素水を貯留する尿素水タンク９に連通している。配管８には、尿素水タンク９内の尿素水を尿素水噴射弁７に供給するための尿素水添加システム１０が設けられている。尿素水添加システム１０は、制御装置であるＥＣＵ１４に電気的に接続されている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1, in an exhaust pipe 2 through which exhaust gas discharged from a diesel engine 1 circulates, an oxidation catalyst device 3, a DPF 4 in which a SCR catalyst is supported on a wall flow type substrate 11, and a wall flow An ammonia slip catalyst device 5 having an ammonia slip catalyst supported on a mold base 12 is provided. A urea water injection valve 7 that injects urea water is provided between the oxidation catalyst device 3 and the DPF 4, and the urea water injection valve 7 stores a urea water tank 9 that stores urea water through a pipe 8. Communicating with The piping 8 is provided with a urea water addition system 10 for supplying the urea water in the urea water tank 9 to the urea water injection valve 7. The urea water addition system 10 is electrically connected to an ECU 14 that is a control device.

ＤＰＦ４は、排気ガス中のＰＭを捕捉することが主な機能であるため、基材１１の気孔率及び平均細孔径は、ＰＭを十分捕捉できると共に排気ガスの圧力損失が過度に大きくならないほどの気孔率及び平均細孔径を有することが必要とされる。ただし、ＤＰＦ４の基材１１に適した気孔率及び平均細孔径の範囲は、当業者には周知である。一方、アンモニアスリップ触媒装置５では、排気ガスの浄化反応に使用されずにＤＰＦ４をスリップしてきたアンモニアや、酸化触媒装置３で酸化されなかったＣＯやＨＣを酸化することが主な機能であるため、アンモニアスリップ触媒装置５の基材１２には、ＰＭの捕捉に適した基材１１の気孔率及び平均細孔径の範囲は要求されない。そこで、この実施の形態では、基材１２の気孔率及び平均細孔径は、基材１１の気孔率及び平均細孔径以上とする。これにより、酸化触媒装置３とＤＰＦ４とアンモニアスリップ触媒装置５で構成される尿素ＳＣＲシステムによる圧力損失をできるだけ小さくすることができる。このとき、基材の壁厚を薄くした構造や基材のセル数を少なくした構造と組み合わせてもよい。また、アンモニアスリップ触媒装置５にウォールフロー型の基材１２を使用すると、アンモニアスリップ触媒装置５に流入した排気ガスは、基材１２の内部の細孔を通過しなければアンモニアスリップ触媒装置５から流出できないので、基材１２に担持されたアンモニアスリップ触媒と排気ガスとの接触効率が向上する。このため、同じ容積を有するストレートフロー型の基材を用いた場合に比べて、アンモニアやＣＯ並びにＨＣの酸化効率が高くなる。これにより、ストレートフロー型の基材を用いた場合に比べて、アンモニアスリップ触媒装置５を小さくすることができる。   Since the DPF 4 has a main function of capturing PM in the exhaust gas, the porosity and the average pore diameter of the base material 11 can sufficiently capture PM and the pressure loss of the exhaust gas does not become excessively large. It is required to have a porosity and an average pore diameter. However, ranges of porosity and average pore diameter suitable for the base material 11 of DPF4 are well known to those skilled in the art. On the other hand, in the ammonia slip catalyst device 5, the main function is to oxidize ammonia that has slipped through the DPF 4 without being used for the exhaust gas purification reaction, and CO and HC that have not been oxidized by the oxidation catalyst device 3. The base material 12 of the ammonia slip catalyst device 5 is not required to have a range of the porosity and average pore diameter of the base material 11 suitable for capturing PM. Therefore, in this embodiment, the porosity and average pore diameter of the substrate 12 are set to be equal to or larger than the porosity and average pore diameter of the substrate 11. Thereby, the pressure loss by the urea SCR system comprised by the oxidation catalyst apparatus 3, DPF4, and the ammonia slip catalyst apparatus 5 can be made as small as possible. At this time, you may combine with the structure which made the wall thickness of the base material thin, and the structure where the number of cells of the base material decreased. Further, when the wall flow type base material 12 is used for the ammonia slip catalyst device 5, the exhaust gas flowing into the ammonia slip catalyst device 5 does not pass through the pores inside the base material 12 from the ammonia slip catalyst device 5. Since it cannot flow out, the contact efficiency between the ammonia slip catalyst supported on the substrate 12 and the exhaust gas is improved. For this reason, the oxidation efficiency of ammonia, CO, and HC is higher than when a straight flow type substrate having the same volume is used. Thereby, compared with the case where a straight flow type base material is used, the ammonia slip catalyst device 5 can be made small.

次に、この実施の形態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、排出された排気ガスは、排気管２を流通する。排気ガスが酸化触媒装置３を流通することにより、排気ガス中のＮＯの一部がＮＯ２に酸化され、ＣＯやＨＣも酸化される。続いて排気ガスがＤＰＦ４を流通することにより、排気ガス中のＰＭがＤＰＦ４に捕捉される。また、ＥＣＵ１４は適切なタイミングで尿素水添加システム１０を作動させ、尿素水タンク９内の尿素水を、配管８を介して尿素水噴射弁７に供給し、尿素水噴射弁７から尿素水が間欠的にＤＰＦ４に供給される。ＤＰＦ４に添加された尿素水は、排気ガスの熱によって加水分解されてアンモニアと二酸化炭素（ＣＯ２）となり、生成したアンモニアと排気ガス中のＮＯｘとが反応して、窒素（Ｎ２）及び水となる。ＤＰＦ４において消費されずに残ったアンモニアは、アンモニアスリップ触媒装置５において酸化される。このようにしてＮＯｘが浄化された排気ガスは、排気管２を流通して大気中へ排気される。 Next, the operation of the exhaust gas purification apparatus according to this embodiment will be described.
After the diesel engine 1 is started, the exhaust gas discharged flows through the exhaust pipe 2. By the exhaust gas flows through the oxidation catalytic converter 3, a portion of the NO in the exhaust gas is oxidized to NO 2, CO and HC are also oxidized. Subsequently, the exhaust gas flows through the DPF 4, whereby PM in the exhaust gas is captured by the DPF 4. Further, the ECU 14 operates the urea water addition system 10 at an appropriate timing, supplies the urea water in the urea water tank 9 to the urea water injection valve 7 via the pipe 8, and the urea water is supplied from the urea water injection valve 7. It is intermittently supplied to the DPF 4. The urea water added to the DPF 4 is hydrolyzed by the heat of the exhaust gas to become ammonia and carbon dioxide (CO 2 ), and the generated ammonia reacts with NOx in the exhaust gas to react with nitrogen (N 2 ) and water. It becomes. Ammonia remaining without being consumed in the DPF 4 is oxidized in the ammonia slip catalyst device 5. The exhaust gas from which NOx has been purified in this way flows through the exhaust pipe 2 and is exhausted to the atmosphere.

アンモニアスリップ触媒装置５にウォールフロー型の基材１２を用いているものの、基材１２の気孔率及び平均細孔径を、ＤＰＦ４の基材１１の気孔率及び平均細孔径以上とすることで、尿素ＳＣＲシステムによる圧力損失の上昇をできるだけ抑えながら、アンモニアスリップ触媒装置５にウォールフロー型の基材１２の使用が可能となる。アンモニアスリップ触媒装置５にウォールフロー型の基材１２を用いることにより、ストレートフロー型の基材を用いた場合に比べて、同じ容積でもアンモニアスリップ触媒装置５における酸化効率を高めることができる。その結果、ストレートフロー型の基材を用いた場合に比べて、アンモニアスリップ触媒装置５を小型化することができる。   Although the wall flow type base material 12 is used for the ammonia slip catalyst device 5, the porosity and the average pore diameter of the base material 12 are set to be equal to or larger than the porosity and the average pore diameter of the base material 11 of DPF4. The wall flow type substrate 12 can be used in the ammonia slip catalyst device 5 while suppressing the increase in pressure loss due to the SCR system as much as possible. By using the wall flow type substrate 12 for the ammonia slip catalyst device 5, the oxidation efficiency in the ammonia slip catalyst device 5 can be increased even with the same volume as compared with the case where the straight flow type substrate is used. As a result, the ammonia slip catalyst device 5 can be reduced in size compared to the case where a straight flow type substrate is used.

このように、ウォールフロー型の基材１１からなるＤＰＦ４にＳＣＲ触媒を担持し、アンモニアスリップ触媒装置５にウォールフロー型の基材１２を用いているので、排気ガスの浄化効率を低下させずに排気ガス浄化装置を小型化することができる。   Thus, since the SCR catalyst is supported on the DPF 4 made of the wall flow type base material 11 and the wall flow type base material 12 is used for the ammonia slip catalyst device 5, the exhaust gas purification efficiency is not lowered. The exhaust gas purification device can be reduced in size.

実施の形態１では、アンモニアスリップ触媒装置５の基材１２にアンモニアスリップ触媒のみを担持していたが、この形態に限定するものではない。基材１２にＳＣＲ触媒を担持してもよい。基材１２にＳＣＲ触媒を担持することにより、ＤＰＦ４をスリップするアンモニアが存在することから、アンモニアスリップ触媒装置５においても、アンモニアを還元剤とするＮＯｘの還元反応が生じ、ＮＯｘの浄化が可能となる。   In Embodiment 1, only the ammonia slip catalyst is supported on the base material 12 of the ammonia slip catalyst device 5, but the present invention is not limited to this embodiment. The base material 12 may carry an SCR catalyst. By supporting the SCR catalyst on the base material 12, there is ammonia slipping the DPF 4. Therefore, in the ammonia slip catalyst device 5, a NOx reduction reaction using ammonia as a reducing agent occurs, and NOx can be purified. Become.

しかしながら、基材１２にアンモニアスリップ触媒及びＳＣＲ触媒を担持したアンモニアスリップ触媒装置５において、アンモニアを還元剤とするＮＯｘの還元反応が生じる前にアンモニアがアンモニアスリップ触媒によって酸化されてしまうと、ＮＯｘの還元反応が生じず、ＮＯｘの浄化ができなくなる。そこで、アンモニアスリップ触媒装置５において、アンモニアの酸化反応が生じる前にＮＯｘの還元反応が生じるようにする必要がある。   However, in the ammonia slip catalyst device 5 in which the ammonia slip catalyst and the SCR catalyst are supported on the base material 12, if ammonia is oxidized by the ammonia slip catalyst before the reduction reaction of NOx using ammonia as a reducing agent occurs, A reduction reaction does not occur, and NOx cannot be purified. Therefore, in the ammonia slip catalyst device 5, it is necessary to cause the NOx reduction reaction to occur before the ammonia oxidation reaction occurs.

図２には、アンモニアの酸化反応が生じる前にＮＯｘの還元反応が生じるようにしたアンモニアスリップ触媒装置５（図１参照）の基材１２の部分拡大断面図が示されている。基材１２の内部には、排気ガスが通過可能な細孔が形成されており、全細孔の壁面にほぼ均一にＳＣＲ触媒２０が担持されている。すなわち、基材１２の内部にほぼ均一に担持されている。また、基材１２の壁面１２ｂには、アンモニアスリップ触媒３０が担持されている。壁面１２ｂへのアンモニアスリップ触媒３０への担持の際に、アンモニアスリップ触媒３０の一部が、壁面１２ｂに開口する開口部から各細孔内に流入し、各細孔の壁面１２ｂに開口する開口部付近の壁面にもアンモニアスリップ触媒３０が担持される。このような担持形態は、最初にＳＣＲ触媒２０を、基材１２の内部に担持させた後、アンモニアスリップ触媒３０を、基材１２の壁面１２ｂに担持させることにより実現できる。   FIG. 2 shows a partially enlarged cross-sectional view of the base material 12 of the ammonia slip catalyst device 5 (see FIG. 1) in which the reduction reaction of NOx occurs before the oxidation reaction of ammonia occurs. Inside the substrate 12, pores through which exhaust gas can pass are formed, and the SCR catalyst 20 is supported almost uniformly on the wall surfaces of all the pores. That is, it is carried almost uniformly inside the substrate 12. An ammonia slip catalyst 30 is supported on the wall surface 12 b of the base material 12. When the ammonia slip catalyst 30 is supported on the wall surface 12b, a part of the ammonia slip catalyst 30 flows into the pores from the opening opening on the wall surface 12b, and the opening opening on the wall surface 12b of each pore. The ammonia slip catalyst 30 is also carried on the wall surface near the section. Such a supporting form can be realized by first supporting the SCR catalyst 20 inside the base material 12 and then supporting the ammonia slip catalyst 30 on the wall surface 12 b of the base material 12.

基材１２はウォールフロー型であるため、排気ガスは、ディーゼルエンジン１側が開口し、ディーゼルエンジン１とは反対側が目封じされた流路に流入し、基材１２の壁面１２ａに開口する各細孔の開口部から細孔に流入し、細孔を通過して、基材１２の壁面１２ｂに開口する各細孔の開口部からディーゼルエンジン１側が目封じされ、ディーゼルエンジン１とは反対側が開口した流路へ流出する。このため、壁面１２ａに開口する開口部から各細孔内に流入した排気ガスが各細孔を流通する間、各細孔の壁面に担持されたＳＣＲ触媒によって、アンモニアを還元剤としてＮＯｘが還元される。この還元反応に使用されなかったアンモニアは、壁面１２ｂに開口する開口部から流出する際に、アンモニアスリップ触媒３０によって酸化される。これにより、アンモニアスリップ触媒装置５において、アンモニアの酸化反応が生じる前にＮＯｘの還元反応が生じるようにすることができる。   Since the base material 12 is a wall flow type, the exhaust gas flows into a flow path that opens on the diesel engine 1 side and is sealed on the side opposite to the diesel engine 1, and opens on the wall surface 12 a of the base material 12. The diesel engine 1 side is sealed from the opening of each pore that flows into the pore from the opening of the hole, passes through the pore, and opens on the wall surface 12b of the base material 12, and the side opposite to the diesel engine 1 is opened. Flow out to the flow path. For this reason, while the exhaust gas flowing into each pore from the opening opening on the wall surface 12a flows through each pore, NOx is reduced using ammonia as a reducing agent by the SCR catalyst supported on the wall surface of each pore. Is done. The ammonia that has not been used for the reduction reaction is oxidized by the ammonia slip catalyst 30 when it flows out of the opening that opens in the wall surface 12b. Thereby, in the ammonia slip catalyst device 5, the reduction reaction of NOx can occur before the oxidation reaction of ammonia occurs.

図３には、アンモニアの酸化反応が生じる前にＮＯｘの還元反応が生じるようにしたアンモニアスリップ触媒装置５（図１参照）の基材１２の別の形態の部分拡大断面図が示されている。この形態では、基材１２の内部の全細孔の壁面にほぼ均一にＳＣＲ触媒２０及びアンモニアスリップ触媒３０が担持されているものの、アンモニアスリップ触媒３０の少なくとも一部がＳＣＲ触媒２０によって覆われるように担持され、ＳＣＲ触媒２０によって覆われていない部分では、アンモニアスリップ触媒３０が露出されている。このような担持形態は、最初にアンモニアスリップ触媒３０を、基材１２の内部に担持させた後、ＳＣＲ触媒２０を、基材１２の内部に担持させることにより実現できる。   FIG. 3 shows a partially enlarged cross-sectional view of another form of the substrate 12 of the ammonia slip catalyst device 5 (see FIG. 1) in which the reduction reaction of NOx occurs before the oxidation reaction of ammonia occurs. . In this embodiment, although the SCR catalyst 20 and the ammonia slip catalyst 30 are supported almost uniformly on the wall surfaces of all the pores inside the substrate 12, at least a part of the ammonia slip catalyst 30 is covered with the SCR catalyst 20. The ammonia slip catalyst 30 is exposed at a portion that is supported by the SCR catalyst and is not covered with the SCR catalyst 20. Such a supporting form can be realized by first supporting the ammonia slip catalyst 30 inside the base material 12 and then supporting the SCR catalyst 20 inside the base material 12.

壁面１２ａに開口する開口部から各細孔内に流入した排気ガスが各細孔を流通する間、排気ガスは、細孔の壁面に担持されたＳＣＲ触媒２０及びアンモニアスリップ触媒３０のうち露出した部分と接触する。アンモニアスリップ触媒３０の少なくとも一部がＳＣＲ触媒２０によって覆われているので、排気ガスがＳＣＲ触媒２０に接触すると、アンモニアを還元剤としてＮＯｘが還元される。ＳＣＲ触媒２０の層を拡散して、その下のアンモニアスリップ触媒３０の層に達するまでの間に消費されなかったアンモニアは、アンモニアスリップ触媒３０によって酸化される。また、排気ガスが各細孔を流通する間、ＳＣＲ触媒２０によって覆われておらず露出したアンモニアスリップ触媒３０に排気ガスが接触すると、アンモニアはアンモニアスリップ触媒３０によって酸化される。このような形態でも、アンモニアスリップ触媒装置５において、アンモニアの酸化反応が生じる前にＮＯｘの還元反応が生じるようにすることができる。   While the exhaust gas flowing into each pore from the opening opening on the wall surface 12a flows through each pore, the exhaust gas is exposed among the SCR catalyst 20 and the ammonia slip catalyst 30 carried on the wall surface of the pore. Contact part. Since at least a part of the ammonia slip catalyst 30 is covered with the SCR catalyst 20, when the exhaust gas contacts the SCR catalyst 20, NOx is reduced using ammonia as a reducing agent. Ammonia that has not been consumed by diffusing the layer of the SCR catalyst 20 and reaching the layer of the ammonia slip catalyst 30 thereunder is oxidized by the ammonia slip catalyst 30. Further, when the exhaust gas is in contact with the ammonia slip catalyst 30 that is not covered with the SCR catalyst 20 and exposed while the exhaust gas flows through each pore, the ammonia is oxidized by the ammonia slip catalyst 30. Even in such a form, in the ammonia slip catalyst device 5, it is possible to cause the NOx reduction reaction to occur before the ammonia oxidation reaction occurs.

図２及び３に示された形態以外にも、基材１２の壁面１２ａにＳＣＲ触媒２０を担持すると共に基材１２の内部にアンモニアスリップ触媒３０をほぼ均一に担持した形態や、基材１２の壁面１２ａにＳＣＲ触媒を担持すると共に基材１２の壁面１２ｂにアンモニアスリップ触媒３０を担持した形態でも、アンモニアスリップ触媒装置５において、アンモニアの酸化反応が生じる前にＮＯｘの還元反応が生じるようにすることができる。   2 and 3, the SCR catalyst 20 is supported on the wall surface 12 a of the base 12 and the ammonia slip catalyst 30 is supported substantially uniformly inside the base 12. Even in a form in which the SCR catalyst is supported on the wall surface 12a and the ammonia slip catalyst 30 is supported on the wall surface 12b of the base material 12, the ammonia slip catalyst device 5 causes the NOx reduction reaction to occur before the ammonia oxidation reaction occurs. be able to.

この実施の形態では、排気管２内に尿素水を添加し、排気ガスの熱により尿素を加水分解することによってアンモニアを生成させていたが、この形態に限定するものではない。排気管２内に直接アンモニアを添加してもよい。   In this embodiment, urea water is added into the exhaust pipe 2 and ammonia is generated by hydrolyzing urea by the heat of the exhaust gas. However, the present invention is not limited to this embodiment. Ammonia may be added directly into the exhaust pipe 2.

１ ディーゼルエンジン（内燃機関）、２ 排気管、４ ＤＰＦ、５ アンモニアスリップ触媒装置、１１ （ＤＰＦの）基材、１２ （アンモニアスリップ触媒装置の）基材、１２ｂ （アンモニアスリップ触媒装置の基材の）壁面、２０ ＳＣＲ触媒、３０ アンモニアスリップ触媒。   1 diesel engine (internal combustion engine), 2 exhaust pipe, 4 DPF, 5 ammonia slip catalyst device, 11 (DPF) substrate, 12 (ammonia slip catalyst device) substrate, 12b (ammonia slip catalyst device substrate) ) Wall surface, 20 SCR catalyst, 30 ammonia slip catalyst.

Claims (4)

内燃機関から排出された排気ガスが流通する排気管に設けられたウォールフロー型の基材からなるＤＰＦと、
前記排気管において前記ＤＰＦの下流側に設けられたウォールフロー型の基材からなるアンモニアスリップ触媒装置と
を備え、
前記ＤＰＦの基材には、アンモニアを還元剤としてＮＯｘを還元するＳＣＲ触媒が担持され、前記アンモニアスリップ触媒装置の基材には、前記ＤＰＦをスリップしたアンモニアを酸化するアンモニアスリップ触媒が担持され、前記アンモニアスリップ触媒装置の基材の気孔率は前記ＤＰＦの基材の気孔率以上であり、前記アンモニアスリップ触媒装置の基材の平均細孔径は前記ＤＰＦの基材の平均細孔径以上である排気ガス浄化装置。 A DPF comprising a wall flow type base material provided in an exhaust pipe through which exhaust gas discharged from an internal combustion engine flows;
An ammonia slip catalyst device comprising a wall flow type base material provided downstream of the DPF in the exhaust pipe,
An SCR catalyst for reducing NOx using ammonia as a reducing agent is supported on the base material of the DPF, and an ammonia slip catalyst for oxidizing the ammonia slipped on the DPF is supported on the base material of the ammonia slip catalyst device, Exhaust gas in which the porosity of the base material of the ammonia slip catalyst device is equal to or greater than the porosity of the base material of the DPF, and the average pore size of the base material of the ammonia slip catalyst device is equal to or greater than the average pore size of the base material of the DPF. Gas purification device. 前記アンモニアスリップ触媒装置の基材にも前記ＳＣＲ触媒が担持されている、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 SCR catalyst is also supported on a base material of the ammonia slip catalyst device. 前記ＳＣＲ触媒は、前記アンモニアスリップ触媒装置の基材の内部に担持され、前記アンモニアスリップ触媒は、前記アンモニアスリップ触媒装置の基材の前記内燃機関とは反対側の面に担持されている、請求項２に記載の排気ガス浄化装置。   The SCR catalyst is supported inside a base material of the ammonia slip catalyst device, and the ammonia slip catalyst is supported on a surface of the base material of the ammonia slip catalyst device opposite to the internal combustion engine. Item 3. The exhaust gas purifying device according to Item 2. 前記ＳＣＲ触媒及び前記アンモニアスリップ触媒は、前記アンモニアスリップ触媒装置の基材の内部に担持され、前記アンモニアスリップ触媒は少なくとも部分的に前記ＳＣＲ触媒によって覆われている、請求項２に記載の排気ガス浄化装置。   The exhaust gas according to claim 2, wherein the SCR catalyst and the ammonia slip catalyst are supported inside a base material of the ammonia slip catalyst device, and the ammonia slip catalyst is at least partially covered by the SCR catalyst. Purification equipment.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106000087A (en) * 2016-05-12 2016-10-12 西安西热锅炉环保工程有限公司 High-performance SCR ultra-low emission control system based on subarea mixed adjustment
JP2021000631A (en) * 2014-07-31 2021-01-07 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーＪｏｈｎｓｏｎ Ｍａｔｔｈｅｙ Ｐｕｂｌｉｃ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ Process for producing a catalyst and catalyst article

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