JP2014077371A - Exhaust gas emission control device - Google Patents

Exhaust gas emission control device Download PDF

Info

Publication number
JP2014077371A
JP2014077371A JP2012224207A JP2012224207A JP2014077371A JP 2014077371 A JP2014077371 A JP 2014077371A JP 2012224207 A JP2012224207 A JP 2012224207A JP 2012224207 A JP2012224207 A JP 2012224207A JP 2014077371 A JP2014077371 A JP 2014077371A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
air
gas
oxygen
nitrogen
enriched
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012224207A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5993698B2 (en
Inventor
Yoshihiro Kawada
吉弘 川田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hino Motors Ltd filed Critical Hino Motors Ltd
Priority to JP2012224207A priority Critical patent/JP5993698B2/en
Publication of JP2014077371A publication Critical patent/JP2014077371A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5993698B2 publication Critical patent/JP5993698B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently reduce NOx in an exhaust gas of an engine and prevent corrosion or the like in the engine by supplying a nitrogen-enriched gas dried in a dryer and separated in an air separator to an EGR pipe.SOLUTION: An EGR pipe 19 for allowing part of an exhaust gas of an engine 11 as an EGR gas to flow back from an exhaust passage 13 to an intake passage 12 connects the exhaust passage and the intake passage of an engine by bypassing the engine, and an EGR valve 20 provided in the EGR pipe adjusts an airflow of EGR gas flowing in the EGR pipe. In addition, an air compressor 23 compresses air, and a drier 24 collects moisture contained in the air compressed by the air compressor to dry the air. Furthermore, an air separator 26 separates the air dried in the dryer into an oxygen-enriched gas having high oxygen concentration and a nitrogen-enriched gas having high nitrogen concentration, and a nitrogen-enriched gas supply means 36 supplies the nitrogen-enriched gas separated in the air separator to the EGR pipe.

Description

本発明は、エンジンの排ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)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 (NOx) contained in the exhaust gas of the engine.

従来、燃料と燃焼空気の混合物の内燃により作動するエンジンに富化空気を供給する装置が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。この富化空気の供給装置は、ケーシング、ケーシングに収容された非多孔質膜、ケーシング内の膜の一方の側にある未透過物用空洞室、及びケーシング内の膜の他方の側にある透過物空洞室を含む選択的ガス透過性膜ユニットと、膜間に未透過空洞室圧力から透過物空洞室圧力へ負の圧力勾配を生成するための圧力変化手段と、酸素富化空気又は窒素富化空気のいずれかをエンジンに導く供給選択バルブとからなる。そして、この装置の操作により大気からの空気を含まない混合物を提供する。なお、上記非多孔質膜は、酸素/窒素の選択性が重量比で少なくとも1.4であり、酸素透過率が50バーレルであり、パーフルオロ−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソールの非晶質共重合体により形成され、非晶質共重合体のガラス遷移温度以下の温度にある。また未透過物用空洞室は、ケーシング内の膜の一方の側に入る大気の供給流から酸素をこの膜を通して選択的に透過させ、そこで生成した窒素富化空気流の未透過物用流源になる。更に透過物空洞室は、酸素富化空気の透過物流源であり、この透過物流原供給流れ比率が段カットを決定する。   Conventionally, an apparatus for supplying enriched air to an engine that operates by internal combustion of a mixture of fuel and combustion air has been disclosed (see, for example, Patent Document 1). The enriched air supply device comprises a casing, a non-porous membrane contained in the casing, a non-permeate cavity on one side of the membrane in the casing, and a permeation on the other side of the membrane in the casing. A selective gas permeable membrane unit including a material cavity, a pressure change means for generating a negative pressure gradient from the non-permeate cavity pressure to the permeate cavity pressure between the membranes, oxygen enriched air or nitrogen rich And a supply selection valve for guiding either of the converted air to the engine. And the mixture which does not contain the air from air | atmosphere is provided by operation of this apparatus. The non-porous membrane has an oxygen / nitrogen selectivity of at least 1.4 by weight, an oxygen permeability of 50 barrels, and perfluoro-2,2-dimethyl-1,3-dioxole. It is formed of an amorphous copolymer and is at a temperature below the glass transition temperature of the amorphous copolymer. The impermeate cavity also selectively allows permeation of oxygen from the atmospheric feed stream entering one side of the membrane in the casing through the membrane, and the nitrogen-enriched air stream generated there is a source for the impermeate. become. Further, the permeate cavity is a permeate stream source of oxygen-enriched air, and the permeate stream feed flow ratio determines the step cut.

このように構成された富化空気の供給装置の動作を説明する。富化空気をエンジンに供給するプロセスは、様々なエンジン性能パラメータの向上に使える。向上するのは、エンジン排ガス中の種々の窒素酸化物濃度の低減、エンジンパワーの増加、エンジンのリーンバーン限界の拡大、そしてコールドスタート排出の低減である。NOx排出低減は、窒素富化空気をエンジンに供給することに起因して起こり得る。またコールドスタート排出を低減させ、リーンバーン限界及びエンジン動力を向上させるには、エンジンへ供給する空気は、富化酸素であるべきである。この場合、単にバルブの位置を切り替えるだけで酸素富化空気供給に容易に変換できる。このように、バルブを操作するだけで簡単に、窒素富化未透過物成分の供給と酸素富化透過物成分の供給間で容易に切り替えられる。従って、この装置は、中央プロセッサユニットにプログラムされた判定基準に応じて富化酸素空気又は窒素富化空気のいずれかを必要とする最適のエンジン性能を得るのに使える。   The operation of the enriched air supply apparatus configured as described above will be described. The process of supplying enriched air to the engine can be used to improve various engine performance parameters. Improvements include reducing various nitrogen oxide concentrations in engine exhaust, increasing engine power, increasing engine lean burn limits, and reducing cold start emissions. NOx emissions reduction can occur due to supplying nitrogen-enriched air to the engine. Also, to reduce cold start emissions and improve lean burn limits and engine power, the air supplied to the engine should be enriched oxygen. In this case, it can be easily converted into an oxygen-enriched air supply by simply switching the position of the valve. Thus, the operation can be easily switched between the supply of the nitrogen-enriched non-permeate component and the supply of the oxygen-enriched permeate component simply by operating the valve. Thus, this apparatus can be used to obtain optimal engine performance that requires either enriched oxygen air or nitrogen enriched air depending on the criteria programmed into the central processor unit.

例えば、エンジンが冷たい条件から始動する場合、酸素富化空気を供給してコールドスタート排出を最小限にすることが望ましい。中央プロセッサユニットは、低いエンジン温度を(例えば感知手段から)検出する。プログラムされたアルゴリズムは、スイッチ3方切替ベントバルブを廻し、未透過物成分をベント(発散、放出)し、3方切替供給バルブを廻して透過物成分を供給するように、プロセッサに指示する。プログラムは、シグナルをフローコントロールバルブに送り、最適のコールドスタート排出を達成するよう段カットを行う。感知手段によって検出されて、エンジンが安定状態の運転温度条件を達成したときに、NOx排出の低減が望ましくなることがある。プロセッサは、透過物成分がベント(発散、放出)されている間、未透過物成分をエンジンに供給するように、バルブの位置を切り替えるように装置に命令し得る。それ以降、プロセッサは、プログラムされたアルゴリズムに従って、NOx排出低減のための最適の段カットに到達するために、出力をフローコントロールバルブに送る。透過物と未透過物供給モードの間の切替に使う多くの基準は、プロセッサアルゴリズム中にプログラムできるようになっている。   For example, when the engine starts from cold conditions, it is desirable to supply oxygen-enriched air to minimize cold start emissions. The central processor unit detects a low engine temperature (eg from sensing means). The programmed algorithm instructs the processor to turn the switch three-way switching vent valve to vent the unpermeate component (divergence, release) and to turn the three-way switching supply valve to supply the permeate component. The program sends a signal to the flow control valve to make a step cut to achieve optimal cold start emissions. A reduction in NOx emissions may be desirable when the engine achieves a steady operating temperature condition as detected by the sensing means. The processor may instruct the device to switch the position of the valve to supply the non-permeate component to the engine while the permeate component is vented. Thereafter, the processor sends the output to the flow control valve to reach the optimum stage cut for NOx emission reduction according to the programmed algorithm. Many criteria used to switch between permeate and non-permeate feed modes can be programmed into the processor algorithm.

特表2002−504643号公報(請求項17、段落[0043]、[0043]、[0054]、[0055]、図4)JP-T-2002-504643 (Claim 17, paragraphs [0043], [0043], [0054], [0055], FIG. 4)

しかし、上記従来の特許文献1に示された富化空気の供給装置では、選択的ガス透過性膜ユニットで分離された窒素富化空気に比較的多くの水分が含まれていると、この窒素富化空気をNOxの排出を低減するためにエンジンに供給したときに、エンジン内部に上記水分による腐食等が発生するおそれがあった。   However, in the conventional apparatus for supplying enriched air shown in Patent Document 1, when nitrogen-enriched air separated by the selective gas permeable membrane unit contains a relatively large amount of water, When the enriched air is supplied to the engine in order to reduce NOx emissions, there is a possibility that corrosion due to the moisture or the like may occur inside the engine.

本発明の第1の目的は、ドライヤで乾燥した空気を空気分離器で分離して得られた窒素富化ガスをEGR管に供給することにより、エンジンから排出される排ガス中のNOxを効率良く低減できるとともに、エンジン内部の腐食等を防止できる、排ガス浄化装置を提供することにある。本発明の第2の目的は、排ガス中のNOの一部をオゾンと反応させて反応性の高いNO2にすることにより、排ガス温度が低いときであってもNOxを効率良く低減できる、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、空気分離器で分離された酸素富化ガス又は窒素富化ガスの一部を、パージ手段によりドライヤに供給し、このドライヤで分離された水蒸気(水分)とともに排出することにより、ドライヤを効率良く再生できる、排ガス浄化装置を提供することにある。 A first object of the present invention is to efficiently supply NOx in exhaust gas discharged from an engine by supplying nitrogen-enriched gas obtained by separating air dried by a dryer with an air separator to an EGR pipe. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device that can reduce the corrosion and prevent corrosion inside the engine. The second object of the present invention is to make it possible to efficiently reduce NOx even when the exhaust gas temperature is low by reacting part of NO in the exhaust gas with ozone to make it highly reactive NO 2. It is to provide a purification device. The third object of the present invention is to supply a part of the oxygen-enriched gas or nitrogen-enriched gas separated by the air separator to the dryer by the purge means, and discharge it together with the water vapor (moisture) separated by this dryer. Thus, an object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus capable of efficiently regenerating a dryer.

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の排気通路13と吸気通路12をエンジン11をバイパスして接続しエンジン11の排ガスの一部をEGRガスとして排気通路13から吸気通路12に還流するEGR管19と、EGR管19に設けられEGR管19を流れるEGRガスの流量を調整するEGRバルブ20とを備えた排ガス浄化装置において、空気を圧縮する空気用コンプレッサ23と、空気用コンプレッサ23により圧縮された空気に含まれる水分を捕集してこの空気を乾燥させるドライヤ24と、ドライヤ24により乾燥された空気を酸素濃度の高い酸素富化ガスと窒素濃度の高い窒素富化ガスとに分離する空気分離器26と、空気分離器26で分離された窒素富化ガスをEGR管19に供給する窒素富化ガス供給手段36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 connects the exhaust passage 13 and the intake passage 12 of the engine 11 by bypassing the engine 11, and exhausts a part of the exhaust gas of the engine 11 as EGR gas. In an exhaust gas purifying apparatus comprising an EGR pipe 19 that recirculates from the passage 13 to the intake passage 12 and an EGR valve 20 that is provided in the EGR pipe 19 and adjusts the flow rate of the EGR gas that flows through the EGR pipe 19. The compressor 23, a dryer 24 that collects moisture contained in the air compressed by the air compressor 23 and dries the air, and the air dried by the dryer 24 is converted into an oxygen-enriched gas and a nitrogen concentration with a high oxygen concentration. Air separator 26 that separates into high nitrogen enriched gas, and nitrogen enriched gas that supplies the nitrogen enriched gas separated by air separator 26 to EGR pipe 19 Characterized in that a gas supply means 36.

本発明の第2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、EGR管19の排気通路13への接続部より排ガス下流側の排気通路13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43と、空気分離器26で分離された酸素富化ガス中の酸素をオゾン90に変換するオゾン発生器86と、EGR管19の排気通路13への接続部と選択還元型触媒43との間の排気通路13に臨んで設けられオゾン発生器86で発生されたオゾン90を排気通路13に噴射するオゾン噴射ノズル81と、オゾン発生器86で発生されたオゾン90をオゾン噴射ノズル81に供給するオゾン供給手段87と、EGR管19の排気通路13への接続部と選択還元型触媒43との間の排気通路13に臨んで設けられ還元剤45を排気通路13に噴射する還元剤噴射ノズル47と、還元剤45を還元剤噴射ノズル47に供給する還元剤供給手段46とを更に備えたことを特徴とする。 The second aspect of the present invention is an invention based on the first aspect, and is further provided in the exhaust passage 13 downstream of the exhaust gas from the connection portion of the EGR pipe 19 to the exhaust passage 13 as shown in FIG. A selective reduction catalyst 43 capable of reducing NOx in the exhaust gas to N 2 , an ozone generator 86 for converting oxygen in the oxygen-enriched gas separated by the air separator 26 into ozone 90, and exhaust gas from the EGR pipe 19 An ozone injection nozzle 81 that is provided facing the exhaust passage 13 between the connection portion to the passage 13 and the selective catalytic reduction catalyst 43 and injects ozone 90 generated by the ozone generator 86 into the exhaust passage 13, and an ozone generator The ozone supply means 87 for supplying the ozone 90 generated at 86 to the ozone injection nozzle 81 and the exhaust passage 13 between the connection portion of the EGR pipe 19 to the exhaust passage 13 and the selective reduction catalyst 43 are provided. Reducing agent 4 The reducing agent injection nozzle 47 for injecting into the exhaust passage 13, and further comprising a reducing agent 45 further a reducing agent supply means 46 for supplying the reducing agent injection nozzle 47.

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4に示すように、空気分離器26が酸素富化膜26aを有し、酸素富化ガスはドライヤ24により乾燥された空気が酸素富化膜26aを通過することにより生成され、窒素富化ガスはドライヤ24により乾燥された空気が酸素富化膜26aを通過せずに素通りすることにより生成されることを特徴とする。   A third aspect of the present invention is an invention based on the first aspect, and further, as shown in FIG. 4, the air separator 26 has an oxygen-enriched film 26 a, and the oxygen-enriched gas is supplied by a dryer 24. The dried air is generated by passing through the oxygen-enriched film 26a, and the nitrogen-enriched gas is generated by passing the air dried by the dryer 24 without passing through the oxygen-enriched film 26a. Features.

本発明の第4の観点は、第1又は第2の観点に基づく発明であって、更に図1に示すように、空気分離器26で分離された酸素富化ガス又は窒素富化ガスの一部を用いてドライヤ24内の水分を除去するパージ手段40を更に備えたことを特徴とする。   A fourth aspect of the present invention is an invention based on the first or second aspect, and further, as shown in FIG. 1, is an oxygen-enriched gas or a nitrogen-enriched gas separated by an air separator 26. The apparatus further includes a purge means 40 for removing moisture in the dryer 24 using the unit.

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1に示すように、還元剤45が、燃料又は尿素水であることを特徴とする。   A fifth aspect of the present invention is an invention based on the second aspect, and is further characterized in that the reducing agent 45 is fuel or urea water as shown in FIG.

本発明の第1の観点の排ガス浄化装置では、空気用コンプレッサで圧縮した空気をドライヤで乾燥した後に、空気分離器で窒素富化ガス及び酸素富化ガスに分離し、この分離した窒素富化ガスをEGR管に供給するので、エンジンから排出される排ガス中のNOxを効率良く低減できる。また選択的ガス透過性膜ユニットで分離された窒素富化空気に比較的多くの水分が含まれていると、この窒素富化空気をNOxの排出を低減するためにエンジンに供給したときに、エンジン内部に上記水分による腐食等が発生するおそれがあった従来の富化空気の供給装置と比較して、本発明では、上述のように、空気用コンプレッサで圧縮した空気をドライヤで乾燥した後に、空気分離器で窒素富化ガス及び酸素富化ガスに分離し、この分離した窒素富化ガスをEGR管に供給するので、エンジン内部の腐食等を防止できる。   In the exhaust gas purifying apparatus according to the first aspect of the present invention, after the air compressed by the air compressor is dried by a dryer, it is separated into nitrogen-enriched gas and oxygen-enriched gas by an air separator. Since gas is supplied to the EGR pipe, NOx in the exhaust gas discharged from the engine can be efficiently reduced. Also, if the nitrogen-enriched air separated by the selective gas permeable membrane unit contains a relatively large amount of water, when the nitrogen-enriched air is supplied to the engine to reduce NOx emissions, Compared with the conventional enriched air supply device that may cause corrosion due to moisture inside the engine, in the present invention, as described above, after the air compressed by the air compressor is dried by the dryer The air separator separates the nitrogen-enriched gas and the oxygen-enriched gas, and the separated nitrogen-enriched gas is supplied to the EGR pipe, so that corrosion inside the engine can be prevented.

本発明の第2の観点の排ガス浄化装置では、オゾン発生器で発生したオゾンをオゾン噴射ノズルから排気管に噴射すると、排ガス中のNOの一部がオゾンと反応して反応性の高いNO2になり、この反応性の高いNO2が、還元剤噴射ノズルから排気管に噴射された還元剤とともに選択還元型触媒に流入すると、排ガス温度が低いときであっても、反応性の高いNO2が選択還元型触媒における還元剤との選択還元反応の進行によりN2に還元される。この結果、排ガス温度が低いときであってもNOxを効率良く低減できる。 In the exhaust gas purifying apparatus of the second aspect of the present invention, the ozone generated by the ozone generator is injected into the exhaust pipe from the ozone injection nozzle, a high portion of the NO in the exhaust gas is reactive reacts with ozone NO 2 When this highly reactive NO 2 flows into the selective catalytic reduction catalyst together with the reducing agent injected into the exhaust pipe from the reducing agent injection nozzle, even when the exhaust gas temperature is low, the highly reactive NO 2 Is reduced to N 2 by the progress of the selective reduction reaction with the reducing agent in the selective reduction catalyst. As a result, NOx can be efficiently reduced even when the exhaust gas temperature is low.

本発明の第3の観点の排ガス浄化装置では、空気分離器を酸素富化膜により構成し、ドライヤにより乾燥された空気が酸素富化膜を通過することにより酸素富化ガスを生成し、ドライヤにより乾燥された空気が酸素富化膜を通過せずに素通りすることにより窒素富化ガスを生成するので、酸素富化膜により酸素富化ガス及び窒素富化ガスが確実に分離される。この結果、比較的簡易な構造の空気分離器で、この空気分離器の酸素富化膜により酸素富化ガス及び窒素富化ガスを効率良く生成できる。   In the exhaust gas purifying apparatus according to the third aspect of the present invention, the air separator is constituted by an oxygen-enriched membrane, and air dried by the dryer passes through the oxygen-enriched membrane to generate an oxygen-enriched gas. Since the air dried by (1) passes through the oxygen-enriched membrane without passing through it, a nitrogen-enriched gas is generated, so that the oxygen-enriched gas and the nitrogen-enriched gas are reliably separated by the oxygen-enriched membrane. As a result, with an air separator having a relatively simple structure, an oxygen-enriched gas and a nitrogen-enriched gas can be efficiently generated by the oxygen-enriched membrane of the air separator.

本発明の第4の観点の排ガス浄化装置では、空気分離器で分離された酸素富化ガス又は窒素富化ガスの一部が、パージ手段によりドライヤに供給され、このドライヤで分離された水蒸気(水分)とともに排出される。オゾン発生器を用いない場合、空気分離器で分離された不要な酸素富化ガスによりドライヤが再生される。一方、オゾン発生器を用いる場合、窒素富化ガスのうちEGR管に供給されない一部によりドライヤが再生される。この結果、ドライヤを効率良く再生できる。   In the exhaust gas purifying apparatus of the fourth aspect of the present invention, a part of the oxygen-enriched gas or nitrogen-enriched gas separated by the air separator is supplied to the dryer by the purge means, and the water vapor ( It is discharged together with moisture. When the ozone generator is not used, the dryer is regenerated by unnecessary oxygen-enriched gas separated by the air separator. On the other hand, when the ozone generator is used, the dryer is regenerated by a part of the nitrogen-enriched gas that is not supplied to the EGR pipe. As a result, the dryer can be efficiently regenerated.

本発明の第5の観点の排ガス浄化装置では、還元剤が燃料又は尿素水であるとき、オゾンをオゾン噴射ノズルから排気管に噴射すると、排ガス中のNOの一部がオゾンと反応して反応性の高いNO2になり、この反応性の高いNO2が、還元剤噴射ノズルから排気管に噴射された燃料又は尿素水とともに選択還元型触媒に流入すると、排ガス温度が低いときであっても、反応性の高いNO2が選択還元型触媒における燃料又は尿素水との選択還元反応の進行によりN2に還元される。一方、還元剤が燃料であるとき、燃料がオゾンによりアルデヒド等の含酸素系炭化水素からなる活性還元剤に部分酸化されて、選択還元型触媒に供給される。上記アルデヒド等の含酸素系炭化水素からなる活性還元剤は選択還元型触媒におけるNOx還元剤としての反応性がガス化した燃料よりも高いので、比較的広い排ガス温度範囲内で、排ガス中のNOxを効率良く低減できる。 In the exhaust gas purification apparatus of the fifth aspect of the present invention, when ozone is injected from the ozone injection nozzle into the exhaust pipe when the reducing agent is fuel or urea water, a part of NO in the exhaust gas reacts with ozone and reacts. sex of becomes higher NO 2, high NO 2 of this reactivity, when flowing into the selective reduction catalyst with the fuel or urea water is injected into the exhaust pipe from the reducing agent injection nozzle, even when the exhaust gas temperature is low The highly reactive NO 2 is reduced to N 2 by the progress of the selective reduction reaction with the fuel or urea water in the selective reduction catalyst. On the other hand, when the reducing agent is a fuel, the fuel is partially oxidized by ozone into an active reducing agent made of an oxygen-containing hydrocarbon such as an aldehyde and supplied to the selective catalytic reduction catalyst. Since the active reducing agent comprising oxygen-containing hydrocarbons such as aldehyde is higher in reactivity than the gasified fuel as the NOx reducing agent in the selective catalytic reduction catalyst, NOx in the exhaust gas within a relatively wide exhaust gas temperature range. Can be efficiently reduced.

本発明第1実施形態の排ガス浄化装置の構成図である。It is a lineblock diagram of an exhaust gas purification device of a 1st embodiment of the present invention. その排ガス浄化装置に用いられる空気用コンプレッサ、ドライヤ、空気分離器等を収容したケースを破断した状態であって各部材の配管による接続状態を示す図である。It is a figure which is the state which fractured | ruptured the case which accommodated the air compressor, dryer, air separator, etc. which are used for the exhaust gas purification apparatus, and shows the connection state by piping of each member. そのドライヤの水蒸気分離膜を構成する中空糸の要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of the hollow fiber which comprises the water vapor separation membrane of the dryer. その空気分離器の酸素富化膜を構成する中空糸の要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of the hollow fiber which comprises the oxygen enrichment film | membrane of the air separator. その空気分離器で分離された窒素富化ガスの流量の変化に対するEGRガス流量の低減率と水分量の低下率のそれぞれの変化を示す図である。It is a figure which shows each change of the reduction rate of the EGR gas flow rate with respect to the change of the flow rate of the nitrogen enriched gas isolate | separated with the air separator, and the fall rate of a moisture content. 本発明第2実施形態の排ガス浄化装置の構成図である。It is a block diagram of the exhaust gas purification apparatus of 2nd Embodiment of this invention. その排ガス浄化装置に用いられる空気用コンプレッサ、ドライヤ、空気分離器、オゾン発生器等を収容したケースを破断した状態であって各部材の配管による接続状態を示す図である。It is a figure which is the state which fractured | ruptured the case which accommodated the air compressor, dryer, air separator, ozone generator etc. which are used for the exhaust gas purification apparatus, and shows the connection state by piping of each member.

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 with reference to 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12aを介して吸気管12bが接続され、排気ポートには排気マニホルド13aを介して排気管13bが接続される。上記吸気マニホルド12a及び吸気管12bにより吸気通路12が構成され、排気マニホルド13a及び排気管13bにより排気通路13が構成される。吸気管12b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13b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内の吸入空気が圧縮されるように構成される。また排気マニホルド13aと吸気管12bとは、EGR管19によりエンジン11をバイパスして接続される。このEGR管19は排気マニホルド13aから分岐し、インタクーラ18より吸気下流側の吸気管12bに合流する。これによりEGR管19には、エンジン11の排ガスの一部をEGRガスとして排気マニホルド13aから吸気管12bに向って流れるようになっている。更にEGR管19には、排気マニホルド13aから吸気管12bに還流されるEGRガスの流量を調整するEGRバルブ20が設けられる。なお、図1中の符号21は、EGR管19を通るEGRガスを冷却するEGRクーラである。
<First Embodiment>
As shown in FIG. 1, an intake pipe 12b is connected to an intake port of a diesel engine 11 via an intake manifold 12a, and an exhaust pipe 13b is connected to an exhaust port via an exhaust manifold 13a. The intake manifold 12a and the intake pipe 12b constitute an intake passage 12, and the exhaust manifold 13a and the exhaust pipe 13b constitute an exhaust passage 13. The intake pipe 12b is provided with a compressor housing 17a of the turbocharger 17 and an intercooler 18 for cooling the intake air compressed by the turbocharger 17, and the exhaust pipe 13b is provided with a turbine of the turbocharger 17. A housing 17b is provided. Compressor rotor blades (not shown) are rotatably accommodated in the compressor housing 17a, and turbine rotor blades (not shown) are rotatably accommodated in the turbine housing 17b. The compressor rotor blades and the turbine rotor blades are connected by a shaft (not shown), and the compressor rotor blades are rotated via the turbine rotor blades and the shaft by the energy of the exhaust gas discharged from the engine 11, and the compressor rotor blades are rotated. Thus, the intake air in the intake pipe is compressed. Further, the exhaust manifold 13a and the intake pipe 12b are connected by bypassing the engine 11 by the EGR pipe 19. The EGR pipe 19 branches from the exhaust manifold 13 a and joins to the intake pipe 12 b on the intake downstream side of the intercooler 18. As a result, part of the exhaust gas from the engine 11 flows through the EGR pipe 19 as EGR gas from the exhaust manifold 13a toward the intake pipe 12b. Further, the EGR pipe 19 is provided with an EGR valve 20 that adjusts the flow rate of EGR gas recirculated from the exhaust manifold 13a to the intake pipe 12b. In addition, the code | symbol 21 in FIG. 1 is an EGR cooler which cools the EGR gas which passes the EGR pipe | tube 19. As shown in FIG.

上記EGR管19には、上記EGRガスに加えて、富化ガス生成装置22により生成された窒素濃度の高い窒素富化ガスが供給される。この富化ガス生成装置22は、大気中の空気を圧縮する空気用コンプレッサ23と、空気用コンプレッサ23により圧縮された空気に含まれる水分を捕集して空気を乾燥させるドライヤ24と、ドライヤ24により乾燥された空気を酸素濃度の高い酸素富化ガスと窒素濃度の高い窒素富化ガスとに分離する空気分離器26とを有する。上記空気用コンプレッサ41は、この実施の形態では、直流電圧24Vのバッテリで駆動されるように構成される。なお、この実施の形態では、空気用コンプレッサを直流電圧24Vのバッテリで駆動したが、空気用コンプレッサを、エンジンのクランク軸で駆動したり、或いはハイブリッド車であれば直流電圧200〜300Vのバッテリで駆動してもよい。   In addition to the EGR gas, the EGR pipe 19 is supplied with a nitrogen-enriched gas having a high nitrogen concentration generated by the enriched gas generator 22. The enriched gas generator 22 includes an air compressor 23 that compresses air in the atmosphere, a dryer 24 that collects moisture contained in the air compressed by the air compressor 23 and dries the air, and a dryer 24. The air separator 26 separates the air dried by the above step into an oxygen-enriched gas having a high oxygen concentration and a nitrogen-enriched gas having a high nitrogen concentration. In this embodiment, the air compressor 41 is configured to be driven by a battery having a DC voltage of 24V. In this embodiment, the air compressor is driven by a battery having a DC voltage of 24V. However, the air compressor is driven by a crankshaft of an engine, or in the case of a hybrid vehicle, a battery having a DC voltage of 200 to 300V. It may be driven.

上記ドライヤ24は、水蒸気(水分)を透過し易くかつ空気を透過し難い水蒸気分離膜24a(図3)と、この水蒸気分離膜24aを収容する筒状のハウジング24d(図2)とを有する。この水蒸気分離膜24aは、例えば膜厚100μm、外径500μm及び長さ450mmの芳香族ポリイミドの非対称性の中空糸24bを束ねて形成され、ハウジング24dにその長手方向に延びて収容される(図2)。上記中空糸24bは、中央に通孔24cが形成され、膜厚方向に非対称の粗密構造を有する。上記通孔24cの内径は例えば300μmに形成される。またハウジング24dの下面には、空気用コンプレッサ23により圧縮された空気を導入する空気導入口24eが形成され、ハウジング24dの上面には、ドライヤ24により乾燥された空気を排出する空気排出口24fが形成される。空気導入口24eは水蒸気分離膜24aの各中空糸24bの下端に接続され、空気排出口24fは水蒸気分離膜24aの各中空糸24bの上端に接続され、これにより空気導入口24e及び空気排出口24fは各中空糸24bの通孔24cに連通接続される(図2及び図3)。更にハウジング24dの側壁上部には、後述する窒素富化ガスをパージガスとして導入するパージガス導入口24gが形成され、ハウジング24dの側壁下部には、パージガスである窒素富化ガスを水蒸気(水分)とともに排出するパージガス排出口24hが形成される(図2)。そしてパージガス導入口24gから導入された窒素富化ガスは水蒸気分離膜24aの中空糸24bの外周面を通過してパージガス排出口24hから排出されるように構成される。   The dryer 24 includes a water vapor separation membrane 24a (FIG. 3) that is easily permeable to water vapor (water) and hardly permeable to air, and a cylindrical housing 24d (FIG. 2) that accommodates the water vapor separation membrane 24a. The water vapor separation membrane 24a is formed by bundling, for example, an aromatic polyimide asymmetric hollow fiber 24b having a film thickness of 100 μm, an outer diameter of 500 μm, and a length of 450 mm, and is housed in a housing 24d extending in the longitudinal direction thereof (see FIG. 2). The hollow fiber 24b has a through hole 24c at the center and has an asymmetrical dense structure in the film thickness direction. The inner diameter of the through hole 24c is, for example, 300 μm. An air inlet 24e for introducing air compressed by the air compressor 23 is formed on the lower surface of the housing 24d, and an air outlet 24f for discharging air dried by the dryer 24 is formed on the upper surface of the housing 24d. It is formed. The air introduction port 24e is connected to the lower end of each hollow fiber 24b of the water vapor separation membrane 24a, and the air discharge port 24f is connected to the upper end of each hollow fiber 24b of the water vapor separation membrane 24a, whereby the air introduction port 24e and the air discharge port 24f is connected in communication with the through hole 24c of each hollow fiber 24b (FIGS. 2 and 3). Further, a purge gas introduction port 24g for introducing a nitrogen-enriched gas, which will be described later, as a purge gas is formed in the upper portion of the side wall of the housing 24d. A purge gas discharge port 24h is formed (FIG. 2). The nitrogen-enriched gas introduced from the purge gas inlet 24g passes through the outer peripheral surface of the hollow fiber 24b of the water vapor separation membrane 24a and is discharged from the purge gas outlet 24h.

ここで、水蒸気分離膜24aの各中空糸24bの通孔24cを、水蒸気(水分)の含まれる空気が流れると、中空糸24bの膜の内面側及び外面側に存在する水蒸気分圧の差を駆動力として、通孔24cを流れる空気中の水蒸気が、水蒸気分圧の高い中空糸24bの膜の内面側から水蒸気分圧の低い中空糸24bの膜の外面側へ透過するため、中空糸24bの通孔24cを流れる空気中の水蒸気が減少し、乾燥した空気が空気排出口24fから排出されるようになっている(図3)。   Here, when air containing water vapor (water) flows through the through holes 24c of the hollow fibers 24b of the water vapor separation membrane 24a, the difference in water vapor partial pressure existing on the inner surface side and the outer surface side of the hollow fiber 24b membrane is determined. As driving force, water vapor in the air flowing through the through-hole 24c permeates from the inner surface side of the membrane of the hollow fiber 24b having a high water vapor partial pressure to the outer surface side of the membrane of the hollow fiber 24b having a low water vapor partial pressure. The water vapor in the air flowing through the through hole 24c is reduced, and the dried air is discharged from the air discharge port 24f (FIG. 3).

一方、空気分離器26は、大気中の窒素ガスより酸素ガスを透過し易い性質を有する酸素富化膜26a(図4)と、この酸素富化膜26aを収容する筒状のハウジング26d(図2)とを有する。酸素富化膜26aは、ドライヤ24により乾燥された空気を酸素濃度の高い酸素富化ガスと窒素濃度の高い窒素富化ガスとに分離するように構成される。具体的には、酸素富化膜26aは、窒素ガスと比較して酸素ガスを選択的に透過する高分子からなり中央に通孔26cが形成された中空糸26bを束ねて形成され(図4)、ハウジング26dにその長手方向に延びて収容される(図2)。また酸素富化膜26aを構成する中空糸26bは、酸素ガスと窒素ガスの分離度が大きいガラス状高分子により形成されることが好ましく、酸素ガスと窒素ガスの分離度が特に大きく、機械的強度、耐熱性及び耐久性などに優れるポリイミドにより形成されることが更に好ましい。また酸素富化膜26aを構成する中空糸26bの膜は、膜厚方向に密度が均一な均質膜であってもよく、或いは内径、外径及び密度の異なる複数の中空糸を嵌挿することにより膜厚方向に密度が不均一に形成された複合膜を用いてもよいが、膜厚方向に非対称の粗密構造を有することにより透過速度が大きい非対称膜を用いることが好ましい。更に中空糸26bの膜厚は10μm〜500μmの範囲に設定され、中空糸26bの外径は50μm〜2000μmの範囲に設定されることが好ましい。   On the other hand, the air separator 26 includes an oxygen-enriched film 26a (FIG. 4) having a property of allowing oxygen gas to permeate more easily than nitrogen gas in the atmosphere, and a cylindrical housing 26d (FIG. 4) that accommodates the oxygen-enriched film 26a. 2). The oxygen-enriched film 26a is configured to separate the air dried by the dryer 24 into an oxygen-enriched gas having a high oxygen concentration and a nitrogen-enriched gas having a high nitrogen concentration. Specifically, the oxygen-enriched membrane 26a is formed by bundling hollow fibers 26b made of a polymer that selectively transmits oxygen gas compared to nitrogen gas and having a through hole 26c formed in the center (FIG. 4). ), And is accommodated in the housing 26d extending in the longitudinal direction thereof (FIG. 2). Further, the hollow fiber 26b constituting the oxygen-enriched membrane 26a is preferably formed of a glassy polymer having a high degree of separation between oxygen gas and nitrogen gas, and the degree of separation between oxygen gas and nitrogen gas is particularly large and mechanical. More preferably, it is formed of polyimide having excellent strength, heat resistance and durability. The membrane of the hollow fiber 26b constituting the oxygen-enriched membrane 26a may be a homogeneous membrane having a uniform density in the film thickness direction, or a plurality of hollow fibers having different inner diameters, outer diameters, and densities are inserted. A composite film having a non-uniform density in the film thickness direction may be used, but it is preferable to use an asymmetric film having a high transmission rate by having an asymmetrical dense structure in the film thickness direction. Furthermore, it is preferable that the film thickness of the hollow fiber 26b is set in a range of 10 μm to 500 μm, and the outer diameter of the hollow fiber 26b is set in a range of 50 μm to 2000 μm.

酸素富化膜26aを収容するハウジング26dの上面には、ドライヤ24により乾燥された空気を導入する乾燥空気導入口26eが形成され、ハウジング26dの下面には、空気分離器26により分離された窒素富化ガスを排出する窒素富化ガス排出口26fが形成される(図2)。乾燥空気導入口26eは酸素富化膜26aの各中空糸26bの上端に接続され、窒素富化ガス排出口26fは酸素富化膜26aの各中空糸26bの下端に接続され、これにより乾燥空気導入口26e及び窒素富化ガス排出口26fは各中空糸26bの通孔26cに連通接続される。また酸素富化膜26aを収容するハウジング26dの側壁下部には、酸素富化ガスを排出する酸素富化ガス排出口26gが形成される。酸素富化膜26aの中空糸26bの膜を通過することにより、酸素濃度が高くなった酸素富化ガスは酸素富化ガス排出口26gから排出されるように構成される。   A dry air inlet 26e for introducing air dried by the dryer 24 is formed on the upper surface of the housing 26d that accommodates the oxygen-enriched film 26a, and nitrogen separated by the air separator 26 is formed on the lower surface of the housing 26d. A nitrogen-enriched gas discharge port 26f for discharging the enriched gas is formed (FIG. 2). The dry air inlet 26e is connected to the upper end of each hollow fiber 26b of the oxygen-enriched membrane 26a, and the nitrogen-enriched gas outlet 26f is connected to the lower end of each hollow fiber 26b of the oxygen-enriched membrane 26a. The inlet 26e and the nitrogen-enriched gas outlet 26f are connected in communication with the through hole 26c of each hollow fiber 26b. An oxygen-enriched gas discharge port 26g for discharging oxygen-enriched gas is formed in the lower portion of the side wall of the housing 26d that accommodates the oxygen-enriched film 26a. By passing through the membrane of the hollow fiber 26b of the oxygen-enriched membrane 26a, the oxygen-enriched gas having an increased oxygen concentration is discharged from the oxygen-enriched gas discharge port 26g.

ここで、酸素富化膜26aにより酸素濃度の高い酸素富化ガスと窒素濃度の高い窒素富化ガスとに分離される原理を説明する。酸素富化膜26aの各中空糸26bの通孔26cを、乾燥した空気が流れると、中空糸26bの膜が熱振動して気体が通過する隙間が形成されるため、上記乾燥した空気中の酸素分子や窒素分子が上記隙間に取込まれる。このとき酸素富化膜26aの厚さは比較的薄く形成され、酸素分子が中空糸26bの膜を透過する速度は窒素分子が中空糸26bの膜を透過する速度より約2.5倍大きいため、酸素分子が分圧の高い中空糸26bの膜の内面側から分圧の低い中空糸26bの外面側に速やかに透過する。これにより中空糸26bの膜の外面側の酸素濃度が高くなり、中空糸26bの膜の内面側の酸素濃度が低くなる。この結果、酸素富化ガスは空気が酸素富化膜26aを通過することにより生成され、窒素富化ガスは空気が酸素富化膜26aを通過せずに素通りすることにより生成される。なお、上記熱振動により中空糸26bの膜に形成される隙間は5nm程度である。   Here, the principle of separation into an oxygen-enriched gas having a high oxygen concentration and a nitrogen-enriched gas having a high nitrogen concentration by the oxygen-enriched film 26a will be described. When dry air flows through the through holes 26c of the hollow fibers 26b of the oxygen-enriched membrane 26a, the membrane of the hollow fibers 26b is thermally vibrated to form a gap through which gas passes. Oxygen molecules and nitrogen molecules are taken into the gaps. At this time, the oxygen-enriched membrane 26a is formed to be relatively thin, and the rate at which oxygen molecules permeate through the hollow fiber 26b membrane is about 2.5 times greater than the rate at which nitrogen molecules permeate through the hollow fiber 26b membrane. Oxygen molecules quickly permeate from the inner surface side of the membrane of the hollow fiber 26b having a high partial pressure to the outer surface side of the hollow fiber 26b having a low partial pressure. Thereby, the oxygen concentration on the outer surface side of the membrane of the hollow fiber 26b is increased, and the oxygen concentration on the inner surface side of the membrane of the hollow fiber 26b is decreased. As a result, the oxygen-enriched gas is generated when air passes through the oxygen-enriched film 26a, and the nitrogen-enriched gas is generated when air passes through the oxygen-enriched film 26a without passing through it. The gap formed in the membrane of the hollow fiber 26b by the thermal vibration is about 5 nm.

一方、空気用コンプレッサ23の吐出口は第1供給管31によりドライヤ24の空気導入口24eに接続され、ドライヤ24の空気排出口24fは第2供給管32により空気分離器26の乾燥空気導入口26eに接続される(図1及び図2)。また空気分離器26の窒素富化ガス排出口26fは、第3供給管33により、EGRバルブ20と吸気管12bへの接続部との間のEGR管19に接続される。この第3供給管33には、窒素富化ガスを吸気管12bに供給する窒素富化ガス用コンプレッサ34と、吸気管12bへの窒素富化ガスの供給量を調整する窒素富化ガス流量調整弁35が設けられる。上記窒素富化ガス用コンプレッサ34は、この実施の形態では、直流電圧24Vのバッテリで駆動されるように構成される。上記第3供給管33、窒素富化ガス用コンプレッサ34及び及び窒素富化ガス流量調整弁35により窒素富化ガス供給手段36が構成される。また空気分離器26の酸素富化ガス排出口26gはパージ管37によりドライヤ24のパージガス導入口24gに接続され、ドライヤ24のパージガス排出口24hにはドレン管38の一端が接続され、パージ管37にはこのパージ管37を通過する酸素富化ガスの流量を調整するパージ流量調整弁39が設けられる。上記パージ管37、ドレン管38及びパージ流量調整弁39によりパージ手段40が構成される。上記ドレン管38の他端は、後述する選択還元型触媒43より排ガス下流側の排気管16bに接続される。更に第1供給管31には空気用コンプレッサ23で圧縮された空気を貯留するエアタンク41が設けられる。上記エアタンク41は、酸素富化ガス及び窒素富化ガスの流量を急激に変化させても、空気分離器26に十分な量の空気を供給するとともに、空気の圧力変動を緩和するために設けられる。なお、図2中の符号42は富化ガス生成装置22の各部材を収容する筐体である。   On the other hand, the discharge port of the air compressor 23 is connected to the air introduction port 24e of the dryer 24 by the first supply pipe 31, and the air discharge port 24f of the dryer 24 is connected to the dry air introduction port of the air separator 26 by the second supply pipe 32. 26e (FIGS. 1 and 2). Further, the nitrogen-enriched gas discharge port 26f of the air separator 26 is connected to the EGR pipe 19 between the EGR valve 20 and the connection part to the intake pipe 12b by the third supply pipe 33. The third supply pipe 33 includes a nitrogen-enriched gas compressor 34 that supplies nitrogen-enriched gas to the intake pipe 12b, and a nitrogen-enriched gas flow rate adjustment that adjusts the supply amount of the nitrogen-enriched gas to the intake pipe 12b. A valve 35 is provided. In this embodiment, the nitrogen-enriched gas compressor 34 is configured to be driven by a battery having a DC voltage of 24V. The third supply pipe 33, the nitrogen-enriched gas compressor 34, and the nitrogen-enriched gas flow rate adjusting valve 35 constitute a nitrogen-enriched gas supply means 36. The oxygen-enriched gas outlet 26g of the air separator 26 is connected to the purge gas inlet 24g of the dryer 24 by a purge pipe 37, and one end of a drain pipe 38 is connected to the purge gas outlet 24h of the dryer 24. Is provided with a purge flow rate adjusting valve 39 for adjusting the flow rate of the oxygen-enriched gas passing through the purge pipe 37. The purge means 37 is constituted by the purge pipe 37, the drain pipe 38 and the purge flow rate adjusting valve 39. The other end of the drain pipe 38 is connected to the exhaust pipe 16b on the exhaust gas downstream side of the selective reduction catalyst 43 described later. Further, the first supply pipe 31 is provided with an air tank 41 for storing the air compressed by the air compressor 23. The air tank 41 is provided to supply a sufficient amount of air to the air separator 26 and relieve air pressure fluctuations even when the flow rates of the oxygen-enriched gas and the nitrogen-enriched gas are suddenly changed. . In addition, the code | symbol 42 in FIG. 2 is a housing | casing which accommodates each member of the enriched gas production | generation apparatus 22. FIG.

一方、排気管16bの途中には銀系触媒からなる選択還元型触媒43が設けられる(図1)。選択還元型触媒43は排気管16bより大径のケース44に収容される。選択還元型触媒43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銀ゼオライト又は銀アルミナをコーティングして構成される。具体的には、銀ゼオライトからなる選択還元型触媒43は、銀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。また銀アルミナからなる選択還元型触媒43は、銀を担持させたγ−アルミナ粉末又はθ−アルミナ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。なお、この実施の形態では、選択還元型触媒として銀系触媒を用いたが、パラジウムを添加した銀系触媒を用いてもよい。即ち、パラジウム添加の銀系触媒からなる選択還元型触媒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、パラジウムを添加した銀ゼオライト又は銀アルミナをコーティングして構成される。具体的には、パラジウムを添加した銀ゼオライトからなる選択還元型触媒は、銀及びパラジウム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。またパラジウムを添加した銀アルミナからなる選択還元型触媒は、銀及びパラジウムを担持させたγ−アルミナ粉末又はθ−アルミナ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。選択還元型触媒としてパラジウムを添加した銀系触媒を用いることにより、パラジウムを添加しない銀系触媒を用いた場合より、排ガス温度の比較的低温時における排ガス中のNOxの低減性能を向上できる。   On the other hand, a selective reduction catalyst 43 made of a silver catalyst is provided in the middle of the exhaust pipe 16b (FIG. 1). The selective reduction catalyst 43 is accommodated in a case 44 having a larger diameter than the exhaust pipe 16b. The selective reduction catalyst 43 is a monolithic catalyst, and is configured by coating a cordierite honeycomb carrier with silver zeolite or silver alumina. Specifically, the selective reduction catalyst 43 made of silver zeolite is configured by coating a honeycomb carrier with a slurry containing zeolite powder obtained by ion exchange of silver. The selective reduction catalyst 43 made of silver alumina is configured by coating a honeycomb carrier with a slurry containing γ-alumina powder or θ-alumina powder supporting silver. In this embodiment, a silver-based catalyst is used as the selective reduction catalyst, but a silver-based catalyst to which palladium is added may be used. That is, the selective catalytic reduction catalyst composed of a palladium-added silver-based catalyst is a monolithic catalyst, and is configured by coating a honeycomb carrier made of cordierite with silver zeolite or silver alumina added with palladium. Specifically, the selective catalytic reduction catalyst made of silver zeolite to which palladium is added is configured by coating a honeycomb carrier with a slurry containing zeolite powder obtained by ion exchange of silver and palladium. The selective reduction catalyst made of silver alumina to which palladium is added is configured by coating a honeycomb carrier with a slurry containing γ-alumina powder or θ-alumina powder supporting silver and palladium. By using a silver-based catalyst to which palladium is added as the selective reduction catalyst, the NOx reduction performance in the exhaust gas at a relatively low exhaust gas temperature can be improved as compared with the case where a silver-based catalyst to which palladium is not added is used.

一方、選択還元型触媒43より排ガス上流側の排気管16bには、この排気管16bに還元剤45を噴射(供給)する還元剤供給手段46が接続される(図1)。還元剤供給手段46は、選択還元型触媒43より排ガス上流側の排気管16b内に臨む還元剤噴射ノズル47と、還元剤噴射ノズル47に先端が接続された還元剤供給管48と、この還元剤供給管48の基端に接続され還元剤45が貯留された還元剤タンク49と、この還元剤タンク49内の還元剤45を還元剤噴射ノズル47に圧送する還元剤ポンプ51と、還元剤噴射ノズル47から噴射される還元剤45の供給量(噴射量)を調整する還元剤供給量調整弁52とを有する。上記還元剤45としては、この実施の形態では、ディーゼルエンジン11の燃料である軽油が用いられる。これにより還元剤45を貯留する還元剤タンク49をエンジン11の燃料タンクと兼用できる。また上記還元剤ポンプ51は還元剤噴射ノズル47と還元剤タンク49との間の還元剤供給管46に設けられ、還元剤供給量調整弁52は還元剤噴射ノズル47と還元剤ポンプ51との間の還元剤供給管48に設けられる。更に還元剤供給量調整弁52は、還元剤供給管48に設けられ還元剤噴射ノズル47への還元剤45の供給圧力を調整する還元剤圧力調整弁53と、還元剤噴射ノズル47の基端に設けられ還元剤噴射ノズル47の基端を開閉する還元剤用開閉弁54とからなる。   On the other hand, a reducing agent supply means 46 for injecting (supplying) the reducing agent 45 to the exhaust pipe 16b is connected to the exhaust pipe 16b upstream of the selective reduction catalyst 43 (FIG. 1). The reducing agent supply means 46 includes a reducing agent injection nozzle 47 that faces the exhaust pipe 16b upstream of the selective reduction catalyst 43, a reducing agent supply pipe 48 having a tip connected to the reducing agent injection nozzle 47, and the reduction agent. A reducing agent tank 49 connected to the proximal end of the reducing agent supply pipe 48 and storing the reducing agent 45; a reducing agent pump 51 that pumps the reducing agent 45 in the reducing agent tank 49 to the reducing agent injection nozzle 47; and a reducing agent. And a reducing agent supply amount adjusting valve 52 that adjusts the supply amount (injection amount) of the reducing agent 45 injected from the injection nozzle 47. As the reducing agent 45, in this embodiment, diesel oil that is the fuel of the diesel engine 11 is used. Accordingly, the reducing agent tank 49 that stores the reducing agent 45 can also be used as the fuel tank of the engine 11. The reducing agent pump 51 is provided in the reducing agent supply pipe 46 between the reducing agent injection nozzle 47 and the reducing agent tank 49, and the reducing agent supply amount adjusting valve 52 is connected between the reducing agent injection nozzle 47 and the reducing agent pump 51. It is provided in the reducing agent supply pipe 48 in between. Further, the reducing agent supply amount adjusting valve 52 is provided in the reducing agent supply pipe 48 and adjusts the supply pressure of the reducing agent 45 to the reducing agent injection nozzle 47, and the base end of the reducing agent injection nozzle 47. And a reducing agent on-off valve 54 that opens and closes the base end of the reducing agent injection nozzle 47.

還元剤圧力調整弁53は第1〜第3ポート53a〜53cを有する三方弁であり、第1ポート53aは還元剤ポンプ51の吐出口に接続され、第2ポート53bは還元剤用開閉弁54に接続され、第3ポート53cは戻り管56を介して還元剤タンク49に接続される(図1)。還元剤圧力調整弁53をオンすると、還元剤ポンプ51により圧送された還元剤45が第1ポート53aから還元剤圧力調整弁53に流入し、この還元剤圧力調整弁53で所定の圧力に調整された後、第2ポート53bから還元剤用開閉弁54に圧送される。また還元剤圧力調整弁53をオフすると、還元剤ポンプ51により圧送された還元剤45が第1ポート53aから還元剤圧力調整弁53に流入した後、第3ポート53cから戻り管56を通って還元剤タンク49に戻される。   The reducing agent pressure regulating valve 53 is a three-way valve having first to third ports 53a to 53c, the first port 53a is connected to the discharge port of the reducing agent pump 51, and the second port 53b is a reducing agent opening / closing valve 54. The third port 53c is connected to the reducing agent tank 49 via the return pipe 56 (FIG. 1). When the reducing agent pressure adjusting valve 53 is turned on, the reducing agent 45 pumped by the reducing agent pump 51 flows into the reducing agent pressure adjusting valve 53 from the first port 53a, and is adjusted to a predetermined pressure by the reducing agent pressure adjusting valve 53. After that, the pressure is fed from the second port 53b to the reducing agent on-off valve 54. When the reducing agent pressure adjusting valve 53 is turned off, the reducing agent 45 pumped by the reducing agent pump 51 flows from the first port 53a into the reducing agent pressure adjusting valve 53 and then passes through the return pipe 56 from the third port 53c. It is returned to the reducing agent tank 49.

一方、還元剤噴射ノズル47と選択還元型触媒43との間の排気管16bには、具体的には選択還元型触媒43より排ガス上流側のケース44には、選択還元型触媒43に流入する直前の排ガスの温度を検出する温度センサ57が設けられる(図1)。またターボ過給機17のタービンハウジング17bと還元剤噴射ノズル47との間の排気管16bには、排ガス中のNOxの濃度を検出するNOxセンサ58が設けられる。またインタクーラ18と吸気マニホルド12aへの接続部との間の吸気管12bには、吸気のターボ過給機17によるブースト圧を検出するブースト圧センサ59が設けられる。更に吸気管12bの空気取入口近傍には設けられたエアクリーナ61には、吸気管12bに流入する空気量(吸入空気量)を検出する吸入空気量センサ62が設けられる。温度センサ57、NOxセンサ58、ブースト圧センサ59及び吸入空気量センサ62の各検出出力はコントローラ63の制御入力に接続され、コントローラ63の制御出力はEGRバルブ20、空気用コンプレッサ23、窒素富化ガス用コンプレッサ34、窒素富化ガス流量調整弁35、パージ流量調整弁39、還元剤ポンプ51、還元剤圧力調整弁53及び還元剤開閉弁54にそれぞれ接続される。コントローラ63にはメモリ64が設けられる。このメモリ64には、選択還元型触媒43入口の排ガス温度、排ガス中のNOx濃度及び吸気管12bに流入する空気量に応じた、EGRバルブ20の開度、窒素富化ガス用コンプレッサ34の作動の有無、窒素富化ガス流量調整弁35の開度、還元剤ポンプ51の作動の有無、還元剤圧力調整弁53の作動の有無、還元剤用開閉弁54の単位時間当たりの開閉回数が予めマップとして記憶される。またメモリ64には、ターボ過給機17により過給された吸気のブースト圧に応じた、窒素富化ガス用コンプレッサ34の回転速度が予めマップとして記憶される。   On the other hand, the exhaust pipe 16b between the reducing agent injection nozzle 47 and the selective reduction catalyst 43 flows into the selective reduction catalyst 43, specifically, into the case 44 on the exhaust gas upstream side of the selective reduction catalyst 43. A temperature sensor 57 for detecting the temperature of the immediately preceding exhaust gas is provided (FIG. 1). An NOx sensor 58 that detects the concentration of NOx in the exhaust gas is provided in the exhaust pipe 16b between the turbine housing 17b of the turbocharger 17 and the reducing agent injection nozzle 47. Further, a boost pressure sensor 59 for detecting the boost pressure of the intake turbocharger 17 is provided in the intake pipe 12b between the intercooler 18 and the connection portion to the intake manifold 12a. Furthermore, an air cleaner 61 provided in the vicinity of the air intake of the intake pipe 12b is provided with an intake air amount sensor 62 for detecting the amount of air flowing into the intake pipe 12b (intake air amount). The detection outputs of the temperature sensor 57, the NOx sensor 58, the boost pressure sensor 59, and the intake air amount sensor 62 are connected to the control input of the controller 63. The control output of the controller 63 is the EGR valve 20, the air compressor 23, and the nitrogen enrichment. The gas compressor 34, the nitrogen-enriched gas flow rate adjustment valve 35, the purge flow rate adjustment valve 39, the reducing agent pump 51, the reducing agent pressure adjusting valve 53, and the reducing agent opening / closing valve 54 are connected to each other. The controller 63 is provided with a memory 64. The memory 64 stores the opening of the EGR valve 20 and the operation of the nitrogen-enriched gas compressor 34 according to the exhaust gas temperature at the inlet of the selective catalytic reduction catalyst 43, the NOx concentration in the exhaust gas, and the amount of air flowing into the intake pipe 12b. Presence / absence of the nitrogen-enriched gas flow rate adjustment valve 35, presence / absence of the operation of the reducing agent pump 51, presence / absence of the operation of the reducing agent pressure adjustment valve 53, Stored as a map. Further, the rotational speed of the nitrogen-enriched gas compressor 34 corresponding to the boost pressure of the intake air supercharged by the turbocharger 17 is stored in advance in the memory 64 as a map.

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。エンジン11を始動すると、コントローラ63は、温度センサ57、NOxセンサ58、ブースト圧センサ59及び吸入空気量センサ62の各検出出力を取込み、これらの検出出力をメモリ64に記憶されたマップと比較して、EGRバルブ20を所定の開度で開き、富化ガス生成装置22の空気用コンプレッサ23を作動させ、パージ流量調製弁39を所定の開度で開き、窒素富化ガス用コンプレッサ34を所定の回転速度で作動させるとともに、窒素富化ガス流量調整弁35を所定の開度で開く。空気用コンプレッサ23が作動すると、大気中の空気が圧縮されてエアタンク41に貯留される。この空気はドライヤ24で水蒸気(水分)が除去されて乾燥し、この乾燥した空気は空気分離器26で酸素濃度の高い酸素富化ガスと窒素濃度の高い窒素富化ガスに分離される。空気分離器26で分離された窒素富化ガスは窒素富化ガス用コンプレッサ34により第3供給管33を通ってEGR管19に供給される。そして上記窒素富化ガスはEGR管19を流れる排ガスと混合されてEGRガスとなる。このEGRガスに含まれる酸素濃度及び水分量は極めて低いため、このEGRガスがエンジン11に供給されると、このエンジン11から排出される排ガス中のNOxを効率良く低減できる。また上記EGRガスに含まれる酸素濃度及び水分量は極めて低いため、EGRクーラ21の小型化を図ることができるとともに、エンジン11内部の腐食等を防止できる。例えば、EGR管19に排ガスの一部(EGRガス)を1200リットル/分(20リットル/秒)を流しているときに、窒素濃度99%の窒素富化ガスを第3供給管33からEGR管19に供給した場合における、EGRガス流量の低減率及び水分量の低下率の計算結果を図5に示す。図5から明らかなように、例えば100リットル/分の窒素富化ガスをEGR管19に供給すると、EGRガス流量を約13%低減でき、水分量が約21%低下する。このようにEGRガス流量の低減はEGRクーラ21の小型化に繋がり、水分量の低下は結露水の低下に繋がる。   The operation of the exhaust gas purification apparatus configured as described above will be described. When the engine 11 is started, the controller 63 takes in the detection outputs of the temperature sensor 57, the NOx sensor 58, the boost pressure sensor 59, and the intake air amount sensor 62, and compares these detection outputs with the map stored in the memory 64. The EGR valve 20 is opened at a predetermined opening, the air compressor 23 of the enriched gas generator 22 is operated, the purge flow rate adjusting valve 39 is opened at a predetermined opening, and the nitrogen-enriched gas compressor 34 is opened. And the nitrogen-enriched gas flow rate adjustment valve 35 is opened at a predetermined opening degree. When the air compressor 23 is operated, air in the atmosphere is compressed and stored in the air tank 41. The air is dried after removing water vapor (water) by the dryer 24, and the dried air is separated by the air separator 26 into an oxygen-enriched gas having a high oxygen concentration and a nitrogen-enriched gas having a high nitrogen concentration. The nitrogen-enriched gas separated by the air separator 26 is supplied to the EGR pipe 19 through the third supply pipe 33 by the nitrogen-enriched gas compressor 34. The nitrogen-enriched gas is mixed with the exhaust gas flowing through the EGR pipe 19 to become EGR gas. Since the oxygen concentration and the amount of water contained in the EGR gas are extremely low, when the EGR gas is supplied to the engine 11, NOx in the exhaust gas discharged from the engine 11 can be efficiently reduced. Further, since the oxygen concentration and the amount of water contained in the EGR gas are extremely low, the EGR cooler 21 can be miniaturized and corrosion inside the engine 11 can be prevented. For example, when a part of exhaust gas (EGR gas) is flowing through the EGR pipe 19 at 1200 liters / minute (20 liters / second), a nitrogen-enriched gas having a nitrogen concentration of 99% is supplied from the third supply pipe 33 to the EGR pipe. FIG. 5 shows the calculation results of the rate of reduction of the EGR gas flow rate and the rate of reduction of the moisture content when supplied to 19. As is clear from FIG. 5, for example, when a nitrogen-enriched gas of 100 liters / min is supplied to the EGR pipe 19, the EGR gas flow rate can be reduced by about 13%, and the water content is reduced by about 21%. Thus, the reduction of the EGR gas flow rate leads to the miniaturization of the EGR cooler 21, and the reduction of the moisture content leads to the reduction of the dew condensation water.

一方、空気分離器26で分離された酸素富化ガスはパージ管37を通ってパージガス導入口24gからドライヤ24に供給される。この酸素富化ガスをドライヤ24に供給することにより、ドライヤ24で分離された水分であるドレン水が押出され、ドレン管38を通って選択還元型触媒43より排ガス下流側の排気管13b内に排出される。このようにEGRガスとして必要な窒素富化ガスを用いずに、EGRガスとして不要な酸素富化ガスを用いて、ドライヤ24が再生されるので、ドライヤ24を効率良く再生できる。また空気用コンプレッサ23により圧縮された空気を、ドライヤ24を再生するために直接用いずに済むので、空気用コンプレッサ23により圧縮された空気の消費量を抑制できる。この結果、空気用コンプレッサ23の吐出容量を低減できるので、空気用コンプレッサ23の小型化を図ることができる。なお、ドレン管38を通って選択還元型触媒43より排ガス下流側の排気管13b内に排出された酸素富化ガスは、比較的高温の排ガスにより酸化(燃焼)されるため、可燃性ガスではなくなる。   On the other hand, the oxygen-enriched gas separated by the air separator 26 is supplied to the dryer 24 from the purge gas inlet 24g through the purge pipe 37. By supplying this oxygen-enriched gas to the dryer 24, drain water that is water separated by the dryer 24 is extruded and passes through the drain pipe 38 into the exhaust pipe 13 b on the exhaust gas downstream side from the selective reduction catalyst 43. Discharged. Thus, since the dryer 24 is regenerated using an unnecessary oxygen-enriched gas as the EGR gas without using the nitrogen-enriched gas necessary as the EGR gas, the dryer 24 can be efficiently regenerated. Further, since it is not necessary to directly use the air compressed by the air compressor 23 to regenerate the dryer 24, the consumption of the air compressed by the air compressor 23 can be suppressed. As a result, since the discharge capacity of the air compressor 23 can be reduced, the size of the air compressor 23 can be reduced. Note that the oxygen-enriched gas discharged through the drain pipe 38 into the exhaust pipe 13b on the downstream side of the exhaust gas from the selective reduction catalyst 43 is oxidized (combusted) by the relatively high temperature exhaust gas. Disappear.

排ガス温度が比較的高くなると(例えば、180℃以上)になると、コントローラ63は、温度センサ57の検出出力に基づいて、還元剤供給手段46の還元剤ポンプ51を作動させ、還元剤圧力調整弁53をオンし、還元剤用開閉弁54を開閉させる。還元剤用開閉弁54を開閉させることにより、還元剤噴射ノズル47から還元剤45(燃料)が間欠的に噴射される。この還元剤噴射ノズル47から噴射されたミスト状の還元剤45が比較的高温の排ガスにより速やかにガス化して排ガスとともに選択還元型触媒43に流入すると、この選択還元型触媒43上で還元剤45により排ガス中のNOxが還元される、即ち選択還元型触媒43上で還元剤45が排ガス中のNOxと反応して、NOxが速やかに無害化される。この結果、排ガス中のNOxを更に低減できる。   When the exhaust gas temperature becomes relatively high (for example, 180 ° C. or more), the controller 63 operates the reducing agent pump 51 of the reducing agent supply means 46 based on the detection output of the temperature sensor 57 to reduce the reducing agent pressure adjustment valve. 53 is turned on, and the reducing agent on-off valve 54 is opened and closed. The reducing agent 45 (fuel) is intermittently injected from the reducing agent injection nozzle 47 by opening and closing the reducing agent opening / closing valve 54. When the mist-like reducing agent 45 injected from the reducing agent injection nozzle 47 is quickly gasified by the relatively high temperature exhaust gas and flows into the selective reduction catalyst 43 together with the exhaust gas, the reducing agent 45 is placed on the selective reduction catalyst 43. As a result, NOx in the exhaust gas is reduced, that is, the reducing agent 45 reacts with NOx in the exhaust gas on the selective catalytic reduction catalyst 43, so that NOx is quickly rendered harmless. As a result, NOx in the exhaust gas can be further reduced.

<第2の実施の形態>
図6及び図7は本発明の第2の実施の形態を示す。図6及び図7において図1及び図2と同一符号は同一部品を示す。この実施の形態では、NOxセンサ58と還元剤噴射ノズル47との間の排気管16bに、オゾン噴射ノズル81が設けられる。このオゾン噴射ノズル81は、富化ガス生成及びオゾン発生装置82に接続される。上記富化ガス生成及びオゾン発生装置82は、大気中の空気を圧縮する空気用コンプレッサ23と、この空気用コンプレッサ23により圧縮された空気を乾燥させるドライヤ24と、このドライヤ24により乾燥された空気を酸素濃度の高い酸素富化ガスと窒素濃度の高い窒素富化ガスとに分離する空気分離器26と、この空気分離器26で分離された窒素富化ガスの一部をEGR管19に供給する窒素富化ガス供給手段36と、上記空気分離器26で分離された窒素富化ガスの残部を用いてドライヤ内の水分を除去するパージ手段83と、上記空気分離器26で分離された酸素富化ガス中の酸素をオゾン90に変換するオゾン発生器86と、このオゾン発生器86で発生したオゾン90をオゾン噴射ノズル81に供給するオゾン供給手段87とを有する。上記空気用コンプレッサ23、ドライヤ24、空気分離器26及び窒素富化ガス供給手段36は、第1の実施の形態の空気用コンプレッサ、ドライヤ、空気分離器及び窒素富化ガス供給手段とそれぞれ同一に構成される。
<Second Embodiment>
6 and 7 show a second embodiment of the present invention. 6 and 7, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 denote the same components. In this embodiment, an ozone injection nozzle 81 is provided in the exhaust pipe 16 b between the NOx sensor 58 and the reducing agent injection nozzle 47. The ozone injection nozzle 81 is connected to the enriched gas generator and ozone generator 82. The enriched gas generation and ozone generator 82 includes an air compressor 23 that compresses air in the atmosphere, a dryer 24 that dries the air compressed by the air compressor 23, and air that is dried by the dryer 24. Is separated into an oxygen-enriched gas having a high oxygen concentration and a nitrogen-enriched gas having a high nitrogen concentration, and a part of the nitrogen-enriched gas separated by the air separator 26 is supplied to the EGR pipe 19. A nitrogen-enriched gas supply means 36, a purge means 83 for removing moisture in the dryer using the remainder of the nitrogen-enriched gas separated by the air separator 26, and an oxygen separated by the air separator 26. An ozone generator 86 that converts oxygen in the enriched gas into ozone 90, and ozone supply means 8 that supplies the ozone 90 generated by the ozone generator 86 to the ozone injection nozzle 81. With the door. The air compressor 23, dryer 24, air separator 26 and nitrogen-enriched gas supply means 36 are the same as the air compressor, dryer, air separator and nitrogen-enriched gas supply means of the first embodiment. Composed.

上記パージ手段83は、後述する第3供給管33から分岐してドライヤ24のパージガス導入口24gに接続されたパージ管84と、一端がドライヤ24のパージガス排出口24hに接続され他端が大気中に開放されたドレン管85と、パージ管84に設けられこのパージ管84を通過する窒素富化ガスの流量を調整するパージ流量調整弁39とからなる。またオゾン発生器86は、この実施の形態では、無声放電型のものが用いられる。具体的には、オゾン発生器86は、図示しないが所定の間隔をあけて互いに平行に配設されかつ一方若しくは双方が誘電体で覆われた一対の電極間に高周波高電圧を印加してプラズマ放電を発生させ、このプラズマ放電によりエアに含まれる酸素の一部をオゾン90に変換するように構成される。更にオゾン供給手段87は、基端がオゾン発生器86のオゾン排出口に接続され先端がオゾン噴射ノズル81に接続されたオゾン供給管88と、このオゾン供給管88に設けられた逆止弁89とからなる。この逆止弁89は、オゾン発生器86からオゾン噴射ノズル81にオゾン90が流れるのを許容し、オゾン噴射ノズル81からオゾン発生器86にオゾン90又は排ガスが流れるのを阻止するように構成される。   The purge means 83 is branched from a third supply pipe 33 (to be described later) and connected to a purge gas inlet 24g of the dryer 24, one end connected to the purge gas outlet 24h of the dryer 24, and the other end in the atmosphere. And a purge flow rate adjusting valve 39 which is provided in the purge pipe 84 and adjusts the flow rate of the nitrogen-enriched gas passing through the purge pipe 84. The ozone generator 86 is a silent discharge type in this embodiment. Specifically, although not shown, the ozone generator 86 applies a high-frequency high voltage between a pair of electrodes that are arranged in parallel to each other at a predetermined interval and one or both of which are covered with a dielectric material. A discharge is generated, and a part of oxygen contained in the air is converted into ozone 90 by the plasma discharge. Further, the ozone supply means 87 includes an ozone supply pipe 88 having a base end connected to the ozone discharge port of the ozone generator 86 and a tip connected to the ozone injection nozzle 81, and a check valve 89 provided on the ozone supply pipe 88. It consists of. The check valve 89 is configured to allow the ozone 90 to flow from the ozone generator 86 to the ozone injection nozzle 81 and prevent the ozone 90 or the exhaust gas from flowing from the ozone injection nozzle 81 to the ozone generator 86. The

一方、空気用コンプレッサ23の吐出口は第1供給管31によりドライヤ24の空気導入口24eに接続され、ドライヤ24の空気排出口24fは第2供給管32により空気分離器26の乾燥空気導入口26eに接続される(図7)。また空気分離器26の窒素富化ガス排出口26fは、第3供給管33により、EGRバルブ20と吸気管12bへの接続部との間のEGR管19に接続される。また空気分離器26の酸素富化ガス排出口26gは第4供給管94によりオゾン発生器86の酸素富化ガス導入口86aに接続され、オゾン発生器86のオゾン排出口86bにはオゾン供給管88の基端が接続される。更に基端が第3供給管33の途中から分岐するパージ管84の先端がドライヤ24のパージガス導入口24gに接続され、ドライヤ24のパージガス排出口24hにはドレン管85の一端が接続される。なお、図7中の符号96は富化ガス生成及びオゾン発生装置82を収容する筐体であり、図7中の符号97,98はオゾン発生器86を冷却するファンである。また、空気用コンプレッサ23とドライヤ24との間の第1供給管31には、第1の実施の形態と同様に、エアタンク41が設けられる。   On the other hand, the discharge port of the air compressor 23 is connected to the air introduction port 24e of the dryer 24 by the first supply pipe 31, and the air discharge port 24f of the dryer 24 is connected to the dry air introduction port of the air separator 26 by the second supply pipe 32. 26e (FIG. 7). Further, the nitrogen-enriched gas discharge port 26f of the air separator 26 is connected to the EGR pipe 19 between the EGR valve 20 and the connection part to the intake pipe 12b by the third supply pipe 33. The oxygen-enriched gas outlet 26g of the air separator 26 is connected to the oxygen-enriched gas inlet 86a of the ozone generator 86 by a fourth supply pipe 94, and an ozone supply pipe is connected to the ozone outlet 86b of the ozone generator 86. The base ends of 88 are connected. Further, the distal end of the purge pipe 84 whose proximal end branches off from the middle of the third supply pipe 33 is connected to the purge gas inlet 24g of the dryer 24, and one end of the drain pipe 85 is connected to the purge gas outlet 24h of the dryer 24. Reference numeral 96 in FIG. 7 is a housing that houses the enriched gas generation and ozone generator 82, and reference numerals 97 and 98 in FIG. 7 are fans that cool the ozone generator 86. Further, an air tank 41 is provided in the first supply pipe 31 between the air compressor 23 and the dryer 24 as in the first embodiment.

図6に戻って、温度センサ57、NOxセンサ58、ブースト圧センサ59及び吸入空気量センサ62の各検出出力はコントローラ63の制御入力に接続され、コントローラ63の制御出力はEGRバルブ20、空気用コンプレッサ23、窒素富化ガス用コンプレッサ34、窒素富化ガス流量調整弁35、パージ流量調整弁39、還元剤ポンプ51、還元剤圧力調整弁53、還元剤開閉弁54及びオゾン発生器86にそれぞれ接続される。コントローラ63にはメモリ64が設けられる。このメモリ64には、選択還元型触媒43入口の排ガス温度、排ガス中のNOx濃度及び吸気管に流入する空気量に応じた、EGRバルブ20の開度、窒素富化ガス用コンプレッサ34の作動の有無、窒素富化ガス流量調整弁35の開度、還元剤ポンプ51の作動の有無、還元剤圧力調整弁53の作動の有無、還元剤用開閉弁54の単位時間当たりの開閉回数、オゾン発生器86の作動の有無が予めマップとして記憶される。またメモリ64には、ターボ過給機17により過給された吸気のブースト圧に応じた、窒素富化ガス用コンプレッサ34の回転速度が予めマップとして記憶される。上記以外は第1の実施の形態と同一に構成される。   Returning to FIG. 6, the detection outputs of the temperature sensor 57, NOx sensor 58, boost pressure sensor 59 and intake air amount sensor 62 are connected to the control input of the controller 63, and the control output of the controller 63 is the EGR valve 20, for air Compressor 23, nitrogen enriched gas compressor 34, nitrogen enriched gas flow rate adjustment valve 35, purge flow rate adjustment valve 39, reducing agent pump 51, reducing agent pressure adjustment valve 53, reducing agent opening / closing valve 54, and ozone generator 86, respectively. Connected. The controller 63 is provided with a memory 64. The memory 64 stores the opening degree of the EGR valve 20 and the operation of the nitrogen-enriched gas compressor 34 according to the exhaust gas temperature at the inlet of the selective catalytic reduction catalyst 43, the NOx concentration in the exhaust gas, and the amount of air flowing into the intake pipe. Presence / absence, opening degree of the nitrogen-enriched gas flow rate adjustment valve 35, presence / absence of operation of the reducing agent pump 51, presence / absence of operation of the reducing agent pressure adjustment valve 53, number of opening / closing of the reducing agent on / off valve 54 per unit time The presence or absence of operation of the device 86 is stored in advance as a map. Further, the rotational speed of the nitrogen-enriched gas compressor 34 corresponding to the boost pressure of the intake air supercharged by the turbocharger 17 is stored in advance in the memory 64 as a map. The configuration other than the above is the same as that of the first embodiment.

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。エンジン11を始動すると、コントローラ63は、温度センサ57、NOxセンサ58、ブースト圧センサ59及び吸入空気量センサ62の各検出出力を取込み、これらの検出出力をメモリ64に記憶されたマップと比較して、EGRバルブ20を所定の開度で開き、富化ガス生成装置22の空気用コンプレッサ23を作動させ、パージ流量調製弁39を所定の開度で開き、窒素富化ガス用コンプレッサ34を所定の回転速度で作動させ、窒素富化ガス流量調整弁35を所定の開度で開くとともに、オゾン発生器を作動させる。空気用コンプレッサ23が作動すると、大気中の空気が圧縮されてエアタンク41に貯留される。この空気はドライヤ24で水蒸気(水分)が除去されて乾燥し、この乾燥した空気は空気分離器26で酸素濃度の高い酸素富化ガスと窒素濃度の高い窒素富化ガスに分離される。空気分離器26で分離された窒素富化ガスの一部は窒素富化ガス用コンプレッサ34により第3供給管33を通ってEGR管19に供給される。そして上記窒素富化ガスの一部はEGR管19を流れる排ガスと混合されてEGRガスとなる。このEGRガスに含まれる酸素濃度及び水分量は極めて低いため、このEGRガスがエンジン11に供給されると、このエンジン11から排出される排ガス中のNOxを効率良く低減できる。また上記EGRガスに含まれる酸素濃度及び水分量は極めて低いため、エンジン11内部の腐食等を防止できるとともに、EGRクーラ21の小型化を図ることができる。   The operation of the exhaust gas purification apparatus configured as described above will be described. When the engine 11 is started, the controller 63 takes in the detection outputs of the temperature sensor 57, the NOx sensor 58, the boost pressure sensor 59, and the intake air amount sensor 62, and compares these detection outputs with the map stored in the memory 64. The EGR valve 20 is opened at a predetermined opening, the air compressor 23 of the enriched gas generator 22 is operated, the purge flow rate adjusting valve 39 is opened at a predetermined opening, and the nitrogen-enriched gas compressor 34 is opened. The nitrogen-enriched gas flow rate adjustment valve 35 is opened at a predetermined opening and the ozone generator is operated. When the air compressor 23 is operated, air in the atmosphere is compressed and stored in the air tank 41. The air is dried after removing water vapor (water) by the dryer 24, and the dried air is separated by the air separator 26 into an oxygen-enriched gas having a high oxygen concentration and a nitrogen-enriched gas having a high nitrogen concentration. A part of the nitrogen-enriched gas separated by the air separator 26 is supplied to the EGR pipe 19 through the third supply pipe 33 by the nitrogen-enriched gas compressor 34. A part of the nitrogen-enriched gas is mixed with the exhaust gas flowing through the EGR pipe 19 to become EGR gas. Since the oxygen concentration and the amount of water contained in the EGR gas are extremely low, when the EGR gas is supplied to the engine 11, NOx in the exhaust gas discharged from the engine 11 can be efficiently reduced. Further, since the oxygen concentration and the amount of water contained in the EGR gas are extremely low, corrosion inside the engine 11 and the like can be prevented, and the EGR cooler 21 can be downsized.

空気分離器26で分離された窒素富化ガスの残部はパージ管84を通ってパージガス導入口24gからドライヤ24に供給される。この窒素富化ガスの残部をドライヤ24に供給することにより、ドライヤ24で分離された水分であるドレン水が押出され、ドレン管85を通って大気に排出される。このように窒素富化ガスのうちEGRガスとして用いられずに余った窒素富化ガスを用いて、ドライヤ24が再生されるので、ドライヤ24を効率良く再生できる。また空気用コンプレッサ23により圧縮された空気を、ドライヤ24を再生するために直接用いずに済むので、空気用コンプレッサ23により圧縮された空気の消費量を抑制できる。この結果、空気用コンプレッサ23の吐出容量を低減できるので、空気用コンプレッサ23の小型化を図ることができる。なお、ドレン管85を通った窒素富化ガスを直接大気に排出したのは、この窒素富化ガスは可燃性を有しないからである。   The remainder of the nitrogen-enriched gas separated by the air separator 26 is supplied to the dryer 24 from the purge gas inlet 24g through the purge pipe 84. By supplying the remainder of the nitrogen-enriched gas to the dryer 24, drain water that is water separated by the dryer 24 is extruded and discharged to the atmosphere through the drain pipe 85. As described above, since the dryer 24 is regenerated using the excess nitrogen-enriched gas that is not used as the EGR gas among the nitrogen-enriched gas, the dryer 24 can be efficiently regenerated. Further, since it is not necessary to directly use the air compressed by the air compressor 23 to regenerate the dryer 24, the consumption of the air compressed by the air compressor 23 can be suppressed. As a result, since the discharge capacity of the air compressor 23 can be reduced, the size of the air compressor 23 can be reduced. The reason why the nitrogen-enriched gas that has passed through the drain pipe 85 is directly discharged to the atmosphere is that the nitrogen-enriched gas is not flammable.

一方、空気分離器26で分離された酸素富化ガスはオゾン発生器86に供給され、酸素富化ガス中の酸素の一部がオゾン発生器86でオゾンに変換され、このオゾンはオゾン供給手段87のオゾン供給管88を通ってオゾン噴射ノズル81に供給される。このオゾン噴射ノズル81に供給されたオゾンはオゾン噴射ノズル81から排気管13bに噴射される。そして、このオゾンにより、排ガス中のNOの一部がNO2に次の式(1)に示すように酸化される。このNO2は、排ガス温度が200〜250℃の範囲内にあるとき、選択還元型触媒43において還元剤45(ガス化した燃料や、後述するアルデヒド又はアルコールのいずれか一方又は双方を含む含酸素系炭化水素からなる活性還元剤)との反応性が高くなる性質を有する。
3+NO → O2+NO2 ……(1)
On the other hand, the oxygen-enriched gas separated by the air separator 26 is supplied to the ozone generator 86, and a part of the oxygen in the oxygen-enriched gas is converted to ozone by the ozone generator 86, and this ozone is supplied to the ozone supply means. The ozone is supplied to the ozone injection nozzle 81 through the ozone supply pipe 88 of 87. The ozone supplied to the ozone injection nozzle 81 is injected from the ozone injection nozzle 81 into the exhaust pipe 13b. And by this ozone, a part of NO in the exhaust gas is oxidized to NO 2 as shown in the following formula (1). When the exhaust gas temperature is in the range of 200 to 250 ° C., the NO 2 contains a reducing agent 45 (gas containing fuel, oxygenated containing either or both of aldehyde and alcohol described later) in the selective catalytic reduction catalyst 43. And an active reducing agent made of a hydrocarbon-based hydrocarbon).
O 3 + NO → O 2 + NO 2 (1)

また、還元剤ポンプ51が駆動され、還元剤圧力調整弁53がオンし、還元剤用開閉弁54が開閉されると、還元剤45が還元剤供給管48を通って排気管13bに間欠的に噴射される。この排気管13bに供給された還元剤45は、オゾン発生器86で発生しオゾン供給手段87により排気管13bに供給されたオゾンにより、アルデヒド又はアルコールのいずれか一方又は双方を含む含酸素系炭化水素からなる活性還元剤に部分酸化される。この活性還元剤は、排ガス温度が250〜500℃の範囲内にあるとき、選択還元型触媒43において排ガス中のNOx(NO及びNO2)をN2に還元するNOx還元剤としての反応性を高める機能を有する。ここで、アルデヒドとしては、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド等が挙げられ、アルコールとしては、メチルアルコール、エチルアルコール等が挙げられる。なお、オゾン中の酸素原子は、反応性が高いため、軽油等の燃料と反応した場合に、炭化水素の部分酸化物(アルデヒド、アルコール等)等の含酸素系炭化水素を生成する。 Further, when the reducing agent pump 51 is driven, the reducing agent pressure adjusting valve 53 is turned on, and the reducing agent opening / closing valve 54 is opened / closed, the reducing agent 45 intermittently passes through the reducing agent supply pipe 48 to the exhaust pipe 13b. Is injected into. The reducing agent 45 supplied to the exhaust pipe 13b is generated by an ozone generator 86 and supplied to the exhaust pipe 13b by an ozone supply means 87, so that an oxygen-containing carbonization containing either one or both of aldehyde and alcohol is used. Partially oxidized to an active reducing agent consisting of hydrogen. This active reducing agent has reactivity as a NOx reducing agent that reduces NOx (NO and NO 2 ) in the exhaust gas to N 2 in the selective catalytic reduction catalyst 43 when the exhaust gas temperature is in the range of 250 to 500 ° C. Has a function to enhance. Here, examples of the aldehyde include acetaldehyde and formaldehyde, and examples of the alcohol include methyl alcohol and ethyl alcohol. Oxygen atoms in ozone are highly reactive, and thus generate oxygen-containing hydrocarbons such as hydrocarbon partial oxides (aldehyde, alcohol, etc.) when reacted with fuels such as light oil.

排ガス温度が200〜250℃の範囲内にあるとき、コントローラ63は、空気用コンプレッサ23及びオゾン発生器86をそれぞれ制御して、比較的少量のオゾンを排気管13bに供給する。またコントローラ63は、還元剤用開閉弁54の開閉間隔又は開閉時間等を制御して、比較的少量の還元剤45を排気管13bに供給する。オゾンによりNOの一部がNO2に酸化されたNOxと、比較的少量のガス化した燃料と、オゾンにより部分酸化された比較的少量のアルデヒド等の含酸素系炭化水素からなる活性還元剤とが、選択還元型触媒43に供給されると、NOx中のNO2が還元剤45(ガス化した燃料や、アルデヒド等の含酸素系炭化水素からなる活性還元剤)と比較的活発に反応してN2に還元される。 When the exhaust gas temperature is in the range of 200 to 250 ° C., the controller 63 controls the air compressor 23 and the ozone generator 86 to supply a relatively small amount of ozone to the exhaust pipe 13b. The controller 63 controls the opening / closing interval or opening / closing time of the reducing agent on / off valve 54 and supplies a relatively small amount of the reducing agent 45 to the exhaust pipe 13b. NOx in which part of NO is oxidized to NO 2 by ozone, a relatively small amount of gasified fuel, and an active reducing agent comprising a relatively small amount of oxygen-containing hydrocarbon such as aldehyde partially oxidized by ozone; However, when supplied to the selective catalytic reduction catalyst 43, NO 2 in NOx reacts relatively actively with the reducing agent 45 (active reducing agent comprising gasified fuel or oxygen-containing hydrocarbon such as aldehyde). Reduced to N 2 .

排ガス温度が200〜250℃の範囲内において上昇すると、コントローラ63は、空気用コンプレッサ23及びオゾン発生器86をそれぞれ制御して、オゾンの排気管13bへの供給量を増大させる。またコントローラ63は、還元剤用開閉弁54の開閉間隔又は開閉時間等を制御して、還元剤45の排気管13bへの供給量を増大させる。オゾン供給量の増加により増量されたNO2を含むNOxと、比較的少量のガス化した燃料と、オゾン供給量の増加により増量されたアルデヒド等の含酸素系炭化水素からなる活性還元剤とが、選択還元型触媒43に供給されると、NOx中のNO2が還元剤45(ガス化した燃料や、アルデヒド等の含酸素系炭化水素からなる活性還元剤)と活発に反応してN2に還元され、排ガス温度の上昇に伴って、排ガス中のNOxの低減率が急激に向上する。 When the exhaust gas temperature rises within a range of 200 to 250 ° C., the controller 63 controls the air compressor 23 and the ozone generator 86 to increase the supply amount of ozone to the exhaust pipe 13b. Further, the controller 63 controls the opening / closing interval or opening / closing time of the reducing agent opening / closing valve 54 to increase the supply amount of the reducing agent 45 to the exhaust pipe 13b. NOx containing NO 2 increased by an increase in the ozone supply amount, a relatively small amount of gasified fuel, and an active reducing agent comprising an oxygen-containing hydrocarbon such as an aldehyde increased by an increase in the ozone supply amount When supplied to the selective catalytic reduction catalyst 43, NO 2 in NOx reacts actively with the reducing agent 45 (active reducing agent comprising gasified fuel or oxygen-containing hydrocarbon such as aldehyde) and N 2. As the exhaust gas temperature rises, the NOx reduction rate in the exhaust gas rapidly increases.

排ガス温度が250〜500℃の範囲内になると、コントローラ63は、空気用コンプレッサ23及びオゾン発生器86をそれぞれ制御して、オゾンの排気管13bへの供給量を排ガス温度200〜250℃の場合より若干減少させる。またコントローラ63は、還元剤用開閉弁54の開閉間隔又は開閉時間を制御して、還元剤45の排気管13bへの供給量を排ガス温度200〜250℃の場合と同程度とする(但し、排ガス流量に応じて変化させる。)。ここで、オゾンの排気管13bへの供給量を若干減少させるのは、排ガス温度が250〜500℃と高くなると、オゾンが熱分解し易くなるため、高温の排気管13bにオゾンを供給しても、オゾンにより排ガス中のNOの一部がNO2に酸化され難くなるとともに、オゾンにより還元剤45がアルデヒド等の含酸素系炭化水素からなる活性還元剤に部分酸化され難くなるからである。オゾンによるNOの一部の酸化により得られるNO2を僅かに含むNOxと、僅かなアルデヒド等の含酸素系炭化水素からなる活性還元剤と、オゾンによりアルデヒド等の含酸素系炭化水素からなる活性還元剤に部分酸化されずにガス化した比較的多量の燃料とが、選択還元型触媒43に供給されると、NOx中のNO2が還元剤45(ガス化した燃料や、アルデヒド等の含酸素系炭化水素からなる活性還元剤)と反応してN2に還元されるけれども、排ガス温度の上昇に伴って、排ガス中のNOxの低減率が徐々に減少する。この結果、排ガス温度が200〜500℃の広い温度範囲にわたって排ガス中のNOxを比較的効率良く低減できる。 When the exhaust gas temperature falls within the range of 250 to 500 ° C., the controller 63 controls the air compressor 23 and the ozone generator 86 to control the supply amount of ozone to the exhaust pipe 13b when the exhaust gas temperature is 200 to 250 ° C. Decrease slightly more. Further, the controller 63 controls the opening / closing interval or opening / closing time of the reducing agent on / off valve 54 so that the supply amount of the reducing agent 45 to the exhaust pipe 13b is approximately the same as when the exhaust gas temperature is 200 to 250 ° C. (however, Change according to the exhaust gas flow rate.) Here, the amount of ozone supplied to the exhaust pipe 13b is slightly reduced because ozone is easily decomposed when the exhaust gas temperature is increased to 250 to 500 ° C., so that ozone is supplied to the high temperature exhaust pipe 13b. This is because part of NO in the exhaust gas is hardly oxidized to NO 2 by ozone, and the reducing agent 45 is hardly partially oxidized by ozone to an active reducing agent made of an oxygen-containing hydrocarbon such as aldehyde. NOx slightly containing NO 2 obtained by partial oxidation of NO by ozone, an active reducing agent consisting of oxygen-containing hydrocarbons such as aldehydes, and activity consisting of oxygen-containing hydrocarbons such as aldehydes by ozone When a relatively large amount of fuel gasified without being partially oxidized by the reducing agent is supplied to the selective catalytic reduction catalyst 43, NO 2 in the NOx is reduced to contain the reducing agent 45 (gasified fuel, aldehyde, etc.). Although it is reduced to N 2 by reacting with an active reducing agent comprising an oxygen-based hydrocarbon), the NOx reduction rate in the exhaust gas gradually decreases as the exhaust gas temperature rises. As a result, the NOx in the exhaust gas can be reduced relatively efficiently over a wide temperature range where the exhaust gas temperature is 200 to 500 ° C.

なお、上記第1及び第2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及び第2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及び第2の実施の形態では、EGR管により排気マニホルドと吸気管とを接続したが、EGR管により排気管と吸気管又は吸気マニホルドとを接続したり、或いはEGR管により排気マニホルドと吸気マニホルドとを接続してもよい。また、上記第1及び第2の実施の形態では、コンプレッサとドライヤとの間にエアタンクを設けたが、酸素富化ガス及び窒素富化ガスの流量が急激に変化しない場合には、エアタンクを設けなくてもよい。また、上記第1及び第2の実施の形態において、エアタンクとドライヤとの間にミストセパレータを設けてもよい。このミストセパレータにより空気に含まれる塵埃や水滴等が捕集される。また、上記第1及び第2の実施の形態では、還元剤圧力の調整を三方弁である還元剤圧力調整弁により行ったが、還元剤圧力調整弁を用いずに、還元剤用開閉弁の開閉時間の調整と還元剤ポンプの作動の有無により行ってもよい。また、上記第2の実施の形態では、オゾン噴射ノズルをNOxセンサと還元剤噴射ノズルとの間の排気管に設けたが、オゾン噴射ノズルを還元剤噴射ノズルと選択還元型触媒との間の排気管に設けてもよい。更に、上記第2の実施の形態では、オゾン発生器として無声放電型のものを用いたが、オゾン発生器として沿面放電型のもの、空気に紫外線を放射してオゾンを発生する方式のもの、水を電気分解してオゾンを発生する方式のもの等を用いてもよい。   In the first and second 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 and second embodiments, the exhaust gas purification apparatus of the present invention is applied to a turbocharged diesel engine. However, the exhaust gas purification apparatus of the present invention is applied to a naturally aspirated diesel engine or a naturally aspirated gasoline. It may be applied to the engine. In the first and second embodiments, the exhaust manifold and the intake pipe are connected by the EGR pipe. However, the exhaust pipe and the intake pipe or the intake manifold are connected by the EGR pipe, or the exhaust pipe is exhausted by the EGR pipe. A manifold and an intake manifold may be connected. In the first and second embodiments, the air tank is provided between the compressor and the dryer. However, when the flow rates of the oxygen-enriched gas and the nitrogen-enriched gas do not change suddenly, the air tank is provided. It does not have to be. In the first and second embodiments, a mist separator may be provided between the air tank and the dryer. The mist separator collects dust and water droplets contained in the air. In the first and second embodiments, the reducing agent pressure is adjusted by the reducing agent pressure adjusting valve which is a three-way valve. However, the reducing agent on / off valve is not used without using the reducing agent pressure adjusting valve. You may carry out by adjustment of opening / closing time and the presence or absence of the action | operation of a reducing agent pump. In the second embodiment, the ozone injection nozzle is provided in the exhaust pipe between the NOx sensor and the reducing agent injection nozzle. However, the ozone injection nozzle is provided between the reducing agent injection nozzle and the selective reduction catalyst. You may provide in an exhaust pipe. Furthermore, in the second embodiment, the silent discharge type is used as the ozone generator, but the creeping discharge type is used as the ozone generator, the ozone generator is generated by emitting ultraviolet rays to the air, A system that generates ozone by electrolyzing water may be used.

更に、上記第1及び第2の実施の形態では、還元剤として軽油(燃料)を用いたが、還元剤として尿素水を用いてもよい。この場合、選択還元型触媒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、ゼオライト又はジルコニアをコーティングして構成される。ゼオライトとしては、銅ゼオライト、鉄ゼオライト、亜鉛ゼオライト、コバルトゼオライト等が挙げられる。銅ゼオライトからなる選択還元型触媒は、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、亜鉛ゼオライト又はコバルトゼオライトからなる選択還元型触媒は、鉄、亜鉛又はコバルト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それぞれコーティングして構成される。更にジルコニアからなる選択還元型触媒は、ジルコニアを担持させたγ−アルミナ粉末又はθ−アルミナ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。   Furthermore, in the first and second embodiments, light oil (fuel) is used as the reducing agent, but urea water may be used as the reducing agent. In this case, the selective catalytic reduction catalyst is a monolith catalyst, and is configured by coating a cordierite honeycomb carrier with zeolite or zirconia. Examples of zeolite include copper zeolite, iron zeolite, zinc zeolite, and cobalt zeolite. The selective reduction catalyst made of copper zeolite is configured by coating a honeycomb carrier with a slurry containing zeolite powder obtained by ion-exchange of copper. In addition, the selective reduction catalyst made of iron zeolite, zinc zeolite or cobalt zeolite is configured by coating a honeycomb carrier with a slurry containing zeolite powder obtained by ion exchange of iron, zinc or cobalt. Further, the selective reduction catalyst made of zirconia is configured by coating a honeycomb carrier with a slurry containing γ-alumina powder or θ-alumina powder supporting zirconia.

11 ディーゼルエンジン(エンジン)
12 吸気通路
13 排気通路
19 EGR管
20 EGRバルブ
23 空気用コンプレッサ
24 ドライヤ
26 空気分離器
26a 酸素富化膜
36 窒素富化ガス供給手段
40,83 パージ手段
43 選択還元型触媒
45 還元剤
46 還元剤供給手段
47 還元剤噴射ノズル
81 オゾン噴射ノズル
86 オゾン発生器
87 オゾン供給手段
90 オゾン
11 Diesel engine (engine)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Intake passage 13 Exhaust passage 19 EGR pipe 20 EGR valve 23 Air compressor 24 Dryer 26 Air separator 26a Oxygen-enriched film 36 Nitrogen-enriched gas supply means 40, 83 Purge means 43 Selective reduction catalyst 45 Reductant 46 Reductant Supply means 47 Reducing agent injection nozzle 81 Ozone injection nozzle 86 Ozone generator 87 Ozone supply means 90 Ozone

Claims (5)

エンジン(11)の排気通路(13)と吸気通路(12)を前記エンジン(11)をバイパスして接続し前記エンジン(11)の排ガスの一部をEGRガスとして前記排気通路(13)から前記吸気通路(12)に還流するEGR管(19)と、前記EGR管(19)に設けられ前記EGR管(19)を流れる前記EGRガスの流量を調整するEGRバルブ(20)とを備えた排ガス浄化装置において、
空気を圧縮する空気用コンプレッサ(23)と、
前記空気用コンプレッサ(23)により圧縮された空気に含まれる水分を捕集してこの空気を乾燥させるドライヤ(24)と、
前記ドライヤ(24)により乾燥された空気を酸素濃度の高い酸素富化ガスと窒素濃度の高い窒素富化ガスとに分離する空気分離器(26)と、
前記空気分離器(26)で分離された窒素富化ガスを前記EGR管(19)に供給する窒素富化ガス供給手段(36)と
を備えたことを特徴とする排ガス浄化装置。
An exhaust passage (13) of the engine (11) and an intake passage (12) are connected by bypassing the engine (11), and a part of the exhaust gas of the engine (11) is taken as EGR gas from the exhaust passage (13). An exhaust gas comprising an EGR pipe (19) that recirculates to the intake passage (12), and an EGR valve (20) that is provided in the EGR pipe (19) and adjusts the flow rate of the EGR gas that flows through the EGR pipe (19). In the purification device,
An air compressor (23) for compressing air;
A dryer (24) for collecting moisture contained in the air compressed by the air compressor (23) and drying the air;
An air separator (26) for separating the air dried by the dryer (24) into an oxygen-enriched gas having a high oxygen concentration and a nitrogen-enriched gas having a high nitrogen concentration;
An exhaust gas purification apparatus comprising: a nitrogen-enriched gas supply means (36) for supplying the nitrogen-enriched gas separated by the air separator (26) to the EGR pipe (19).
前記EGR管(19)の前記排気通路(13)への接続部より排ガス下流側の排気通路(13)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(43)と、
前記空気分離器(26)で分離された酸素富化ガス中の酸素をオゾン(90)に変換するオゾン発生器(86)と、
前記EGR管(19)の前記排気通路(13)への接続部と前記選択還元型触媒(43)との間の排気通路(13)に臨んで設けられ前記オゾン発生器(86)で発生されたオゾンを前記排気通路(13)に噴射するオゾン噴射ノズル(81)と、
前記オゾン発生器(86)で発生されたオゾンを前記オゾン噴射ノズル(81)に供給するオゾン供給手段(87)と、
前記前記EGR管(19)の前記排気通路(13)への接続部と前記選択還元型触媒(43)との間の排気通路(13)に臨んで設けられ還元剤(45)を前記排気通路(13)に噴射する還元剤噴射ノズル(47)と、
前記還元剤(45)を前記還元剤噴射ノズル(47)に供給する還元剤供給手段(46)と
を更に備えた請求項1記載の排ガス浄化装置。
A selective reduction catalyst (43) provided in the exhaust passage (13) downstream of the exhaust gas from the connection portion of the EGR pipe (19) to the exhaust passage (13) and capable of reducing NOx in the exhaust gas to N 2 ;
An ozone generator (86) for converting oxygen in the oxygen-enriched gas separated by the air separator (26) into ozone (90);
It is provided facing the exhaust passage (13) between the connection portion of the EGR pipe (19) to the exhaust passage (13) and the selective catalytic reduction catalyst (43) and is generated by the ozone generator (86). Ozone injection nozzle (81) for injecting ozone into the exhaust passage (13),
Ozone supply means (87) for supplying ozone generated by the ozone generator (86) to the ozone injection nozzle (81);
A reducing agent (45) provided facing the exhaust passage (13) between the connection portion of the EGR pipe (19) to the exhaust passage (13) and the selective catalytic reduction catalyst (43) is disposed in the exhaust passage. A reducing agent injection nozzle (47) for injecting into (13);
The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, further comprising a reducing agent supply means (46) for supplying the reducing agent (45) to the reducing agent injection nozzle (47).
前記空気分離器(26)が酸素富化膜(26a)を有し、前記酸素富化ガスは前記ドライヤ(24)により乾燥された空気が前記酸素富化膜(26a)を通過することにより生成され、前記窒素富化ガスは前記ドライヤ(24)により乾燥された空気が前記酸素富化膜(26a)を通過せずに素通りすることにより生成される請求項1記載の排ガス浄化装置。   The air separator (26) has an oxygen-enriched membrane (26a), and the oxygen-enriched gas is generated when the air dried by the dryer (24) passes through the oxygen-enriched membrane (26a). The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the nitrogen-enriched gas is generated by passing air dried by the dryer (24) without passing through the oxygen-enriched membrane (26a). 前記空気分離器(26)で分離された前記酸素富化ガス又は前記窒素富化ガスの一部を用いて前記ドライヤ(24)内の水分を除去するパージ手段(40,83)を更に備えた請求項1又は2記載の排ガス浄化装置。   The apparatus further comprises purge means (40, 83) for removing moisture in the dryer (24) using a part of the oxygen-enriched gas or the nitrogen-enriched gas separated by the air separator (26). The exhaust gas purification apparatus according to claim 1 or 2. 前記還元剤(45)が、燃料又は尿素水である請求項2記載の排ガス浄化装置。   The exhaust gas purifying apparatus according to claim 2, wherein the reducing agent (45) is fuel or urea water.
JP2012224207A 2012-10-09 2012-10-09 Exhaust gas purification device Active JP5993698B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012224207A JP5993698B2 (en) 2012-10-09 2012-10-09 Exhaust gas purification device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012224207A JP5993698B2 (en) 2012-10-09 2012-10-09 Exhaust gas purification device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014077371A true JP2014077371A (en) 2014-05-01
JP5993698B2 JP5993698B2 (en) 2016-09-14

Family

ID=50782877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012224207A Active JP5993698B2 (en) 2012-10-09 2012-10-09 Exhaust gas purification device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5993698B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016065512A (en) * 2014-09-25 2016-04-28 株式会社デンソー Ozone supply device
JP2017193999A (en) * 2016-04-20 2017-10-26 トヨタ自動車株式会社 Internal combustion engine
JP2017214833A (en) * 2016-05-30 2017-12-07 トヨタ自動車株式会社 Internal combustion engine

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5332895A (en) * 1976-09-09 1978-03-28 Toshiba Corp Production of ozone
JPS63124857A (en) * 1986-11-12 1988-05-28 Mazda Motor Corp Suction device for engine
JP2002504643A (en) * 1998-02-20 2002-02-12 コンパクト・メンブレン・システムズ・インコーポレイテッド Combustion engine air supply system
JP2005089238A (en) * 2003-09-17 2005-04-07 Yamato:Kk Ozone water forming device
JP2010168927A (en) * 2009-01-20 2010-08-05 Isuzu Motors Ltd Exhaust emission control method and exhaust emission control system
JP2011012653A (en) * 2009-07-06 2011-01-20 Denso Corp Nitrogen enrichment gas supply device and nitrogen enrichment gas supply method of internal combustion engine
JP2011185098A (en) * 2010-03-04 2011-09-22 Isuzu Motors Ltd Internal combustion engine
WO2012124531A1 (en) * 2011-03-15 2012-09-20 日野自動車株式会社 Exhaust gas purification device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5332895A (en) * 1976-09-09 1978-03-28 Toshiba Corp Production of ozone
JPS63124857A (en) * 1986-11-12 1988-05-28 Mazda Motor Corp Suction device for engine
JP2002504643A (en) * 1998-02-20 2002-02-12 コンパクト・メンブレン・システムズ・インコーポレイテッド Combustion engine air supply system
JP2005089238A (en) * 2003-09-17 2005-04-07 Yamato:Kk Ozone water forming device
JP2010168927A (en) * 2009-01-20 2010-08-05 Isuzu Motors Ltd Exhaust emission control method and exhaust emission control system
JP2011012653A (en) * 2009-07-06 2011-01-20 Denso Corp Nitrogen enrichment gas supply device and nitrogen enrichment gas supply method of internal combustion engine
JP2011185098A (en) * 2010-03-04 2011-09-22 Isuzu Motors Ltd Internal combustion engine
WO2012124531A1 (en) * 2011-03-15 2012-09-20 日野自動車株式会社 Exhaust gas purification device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016065512A (en) * 2014-09-25 2016-04-28 株式会社デンソー Ozone supply device
JP2017193999A (en) * 2016-04-20 2017-10-26 トヨタ自動車株式会社 Internal combustion engine
US10132275B2 (en) 2016-04-20 2018-11-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine
JP2017214833A (en) * 2016-05-30 2017-12-07 トヨタ自動車株式会社 Internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP5993698B2 (en) 2016-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5465361B2 (en) Exhaust gas purification device
WO2012124531A1 (en) Exhaust gas purification device
JP5456943B2 (en) Exhaust gas purification device
JP5719857B2 (en) Exhaust purification system and ozone generator
JP4710924B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP6325516B2 (en) Apparatus and method for oxyfuel combustion of fuel in an internal combustion engine
JP2002504643A (en) Combustion engine air supply system
JP5993698B2 (en) Exhaust gas purification device
US20060130819A1 (en) Method for operating an internal combustion engine of a vehicle, especially a motor vehicle, and device for implementing said method
JP7431405B2 (en) Internal combustion engine and its method of operation
JP2012193620A (en) Exhaust gas purification device
JP2013010647A (en) Ozonizer
JP2006266192A (en) Exhaust emission control device for engine
US11207637B2 (en) Gas separating system
JP5952533B2 (en) Exhaust gas purification device
JP4655873B2 (en) Control method for internal combustion engine
JP2006233938A (en) Exhaust emission control device
JP2007077980A (en) Exhaust emission control device and its method
JP2002349249A (en) Exhaust emission control device
JP2007144341A (en) Exhaust gas cleaning device for internal combustion engine
KR20170127544A (en) Exhaust gas purification system with power generation function
KR20110035353A (en) Apparatus for reducing nitrogen oxide of exhaust from lean-burn engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150918

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160629

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160705

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160728

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160816

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160822

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5993698

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250