JP2014152661A - ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置 - Google Patents

ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2014152661A
JP2014152661A JP2013021680A JP2013021680A JP2014152661A JP 2014152661 A JP2014152661 A JP 2014152661A JP 2013021680 A JP2013021680 A JP 2013021680A JP 2013021680 A JP2013021680 A JP 2013021680A JP 2014152661 A JP2014152661 A JP 2014152661A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst layer
exhaust gas
nox
diesel engine
nox adsorption
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.)
Pending
Application number
JP2013021680A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuya Fujita
哲也 藤田
Kenji Shiotani
健二 塩谷
Kazunari Yamamoto
和成 山本
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.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu 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 Isuzu Motors Ltd filed Critical Isuzu Motors Ltd
Priority to JP2013021680A priority Critical patent/JP2014152661A/ja
Publication of JP2014152661A publication Critical patent/JP2014152661A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

【課題】容量の大型化や圧力損失の増加を招くことなく、広い温度範囲でＮＯｘの浄化性能を向上することができるディーゼルエンジンの排ガス浄化装置を提供する。
【解決手段】尿素水の噴射ノズル３の下流側の排気管１に介設した触媒コンバータ２の担体４に形成された排ガス通路６の壁面５に、ＮＯｘ吸着触媒層９とＳＣＲ触媒層１０とを形成するとともに、入口７側におけるＮＯｘ吸着触媒層９のコート量をＳＣＲ触媒層１０のコート量よりも多くし、かつ出口８側におけるＳＣＲ触媒層１０のコート量をＮＯｘ吸着触媒層９のコート量よりも多くする。
【選択図】図４

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置に関し、更に詳しくは、容量の大型化や圧力損失の増加を招くことなく、広い温度範囲でＮＯｘの浄化性能を向上することができるディーゼルエンジンの排ガス浄化装置に関する。
ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の大気中への放出を低減することを目的として、尿素水と選択還元型触媒（ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction）とを用いた尿素ＳＣＲシステムが開発されている。
尿素ＳＣＲシステムは、尿素水が加水分解して生じたアンモニア（ＮＨ3）を、ＳＣＲ触媒の存在下で還元剤として作用させるＳＣＲ反応により、排ガス中のＮＯｘを浄化するものである。ＳＣＲ触媒には、鉄イオン交換アルミノシリケートなどのゼオライト触媒が広く用いられており、このゼオライト触媒を含むスラリーがコートされたセラミックハニカム等の担体を触媒コンバータ内に格納して排気管に装着して使用する。
しかし、この尿素ＳＣＲシステムにおいては、尿素水が約１７５℃近くの温度にならないとＮＨ3に分解しないため、ディーゼルエンジンの始動直後等の低温の排ガス温度条件では、ＳＣＲ触媒においてＮＯｘの浄化性能を十分に得ることができないという問題があった。
そのような問題を解決するために、担体にＮＯｘ吸着材コート層とＳＣＲ触媒コート層とを積層することで、排ガスの低温時にはＮＯｘ吸着材コート層でＮＯｘを吸着する一方で、尿素水が分解するような高温時にはＮＯｘ吸着材コート層から放出されたＮＯｘをＳＣＲ触媒コート層で浄化するようにした排気浄化装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
しかしながら、上記の排気浄化装置では、ＮＯｘ吸着材コート層からＮＯｘが放出され始める排ガスの温度域では、ＳＣＲ触媒コート層の活性が十分に高くなっていないため、ＮＯｘを浄化しきれずに外部へ排出してしまうという問題がある。また、排ガスの低温時におけるＮＯｘの排出を抑制するためには、ＮＯｘ吸着材コート層のコート量を増加させる必要があるが、そうすると排気浄化装置の容量の大型化や圧力損失の増加を招くことになってしまうという問題もある。
特開２０１１−３８４０５号公報
本発明の目的は、容量の大型化や圧力損失の増加を招くことなく、広い温度範囲でＮＯｘの浄化性能を向上することができるディーゼルエンジンの排ガス浄化装置を提供することにある。
上記の目的を達成する本発明のディーゼルエンジンの排ガス浄化装置は、ディーゼルエンジンの排気管への還元剤の供給手段と、前記供給手段の下流側の排気管に介設された触媒コンバータとを備えたディーゼルエンジンの排ガス浄化装置において、前記触媒コンバータの担体に形成された排ガス通路の壁面にＮＯｘ吸着触媒層とＳＣＲ触媒層とを形成するとともに、前記排ガス通路の上流側における前記ＮＯｘ吸着触媒層のコート量を前記ＳＣＲ触媒層のコート量よりも多くし、かつ下流側における前記ＳＣＲ触媒層のコート量を前記ＮＯｘ吸着触媒層のコート量よりも多くしたことを特徴とするものである。
上記のディーゼルエンジンの排ガス浄化装置においては、排ガス通路の壁面にＮＯｘ吸着触媒層とＳＣＲ触媒層とを積層して形成するとともに、排ガス通路の上流側から下流側へ向けて、ＮＯｘ吸着触媒層のコート量を次第に減少させ、かつＳＣＲ触媒層のコート量を次第に増加させる。
または、排ガス通路の上流側の壁面にＮＯｘ吸着触媒層のみを形成するとともに、下流側の壁面にＳＣＲ触媒層のみを形成する。
ＮＯｘ吸着触媒層を形成するＮＯｘ吸着触媒は、ＳＣＲ触媒層におけるＳＣＲ反応を妨げないように、酸点を有しない触媒を用いることが望ましい。
本発明のディーゼルエンジンの排ガス浄化装置によれば、触媒コンバータの担体に形成された排ガス通路の壁面にＮＯｘ吸着触媒層とＳＣＲ触媒層とを形成するとともに、その排ガス通路の上流側におけるＮＯｘ吸着触媒層のコート量をＳＣＲ触媒層のコート量よりも多くし、かつ下流側におけるＳＣＲ触媒層のコート量をＮＯｘ吸着触媒層のコート量よりも多くなるようにしたので、排ガスの低温時において排ガス中のＮＯｘの大部分がＮＯｘ吸着触媒層の上流側で吸着される一方で、高温時にはＮＯｘ吸着触媒層から放出されたＮＯｘが下流側に多く存在するＳＣＲ触媒層と十分にＳＣＲ反応を起こして浄化されるので、広い温度範囲でＮＯｘの浄化性能を向上することができる。
また、従来よりもＮＯｘ吸着触媒層のコート量を多くすることなく、排ガスの低温時において多量のＮＯｘを上流側で吸着して排ガス浄化装置からの排出を抑制できるので、排ガス浄化装置の容量の大型化や圧力損失の増加を招くことはない。
本発明の実施形態からなるディーゼルエンジンの排ガス浄化装置における触媒コンバータの外観図である。 担体の外観図である。 図２におけるＸ部の拡大図である。 図３においてＡ−Ａ矢視で示す断面図である。 図４に示した積層状態の別の例を示す断面図である。 本発明の別の実施形態からなるディーゼルエンジンの排ガス浄化装置における図４に相当する断面図である。
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態からなるディーゼルエンジンの排ガス浄化装置における触媒コンバータを示す。
ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置は、車両や船舶のディーゼルエンジン（図示せず）からの排ガスＧが流れる排気管１の途中に介設された太径の略円筒形状の触媒コンバータ２と、その触媒コンバータ２の上流側の排気管１に設置された尿素水の噴射ノズル３とを備えている。なお、通常は、ディーゼルエンジンと噴射ノズル３との間に、酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）及び／又はＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）を設けるようにする。また、触媒コンバータ２の下流にＤＯＣを接続する場合もある。
触媒コンバータ２には、図２に示すようなコージェライト、酸化アルミニウムや酸化チタン等で形成されるハニカム構造の円筒形の担体４が格納されている。この担体４の内部には、図３に示すように、壁面５で区画された断面矩形の排気ガス通路６が入口７側（上流側）から出口８側（下流側）へ向けて多数形成されている。
尿素水の噴射ノズル３は、先端部が排気管１内に位置するように外部から挿入され、尿素タンク（図示せず）から供給される尿素水を、排気管１内を通過して触媒コンバータ２へ流入する排ガスＧに向けて噴射するようになっている。
このようなディーゼルエンジンの排ガス浄化装置において、図４に示すように、担体４の排気ガス通路６の壁面５には、ＮＯｘ吸着触媒層９及びＳＣＲ触媒層１０が、入口７側（上流側）から出口８側（下流側）へ向けてＮＯｘ吸着触媒層９の厚さ（コート量）が次第に減少するとともに、ＳＣＲ触媒層１０の厚さ（コート量）が次第に増加するように積層されている。
ＮＯｘ吸着触媒層９は、排ガスＧの温度が低温時には排ガスＧ中のＮＯｘを吸着する一方で、高温時（例えば、約１７５℃以上）には吸着したＮＯｘを脱離させ放出する機能を有している。ＮＯｘ吸着触媒層９を形成するＮＯｘ吸着触媒の種類は特に限定するものではないが、酸点を有しないものが望ましい。酸点は塩基性ガスであるＮＨ3を吸着してしまうため、後述するＳＣＲ触媒層１０におけるＳＣＲ反応の妨げになるからである。酸点を有しないＮＯｘ吸着触媒としては、塩基性酸化物の担体にＡｇを担持した触媒などを挙げることができる。
ＳＣＲ触媒層１０は、噴射ノズル３から噴射された尿素水が加水分解して生じたＮＨ3を還元剤とするＳＣＲ反応によりＮＯｘを浄化する機能を有している。ＳＣＲ触媒層１０を形成するＳＣＲ触媒としては、Ｆｅ、Ｃｕ又はＣｅ等を含有するゼオライト系の触媒が好ましく用いられる。
なお、図４では、排ガス通路６の壁面５にＳＣＲ触媒層１０及びＮＯｘ吸着触媒層９の順で積層しているが、これらの上下を逆にして積層するようにしてもよい。
このように触媒コンバータ２の担体４を構成することにより、排ガスＧの低温時において排ガスＧ中のＮＯｘの大部分がＮＯｘ吸着触媒層９の上流側で吸着される一方で、高温時にはＮＯｘ吸着触媒層９から放出されたＮＯｘが下流側に多く存在するＳＣＲ触媒層１０と十分にＳＣＲ反応を起こして浄化されるので、広い温度範囲でＮＯｘの浄化性能を向上することができるのである。
また、従来よりもＮＯｘ吸着触媒層９のコート量を多くすることなく、排ガスＧの低温時において多量のＮＯｘを上流側で吸着して排ガス浄化装置からの排出を抑制できるので、排ガス浄化装置の容量の大型化や圧力損失の増加を招くことはない。
ＮＯｘ吸着触媒層９及びＳＣＲ触媒層１０は、図４に示すように、排ガス通路６の全長に渡って形成する必要はなく、例えば図５に示すように、ＳＣＲ触媒層１０を入口７側へ延長するとともに、ＮＯｘ吸着触媒層９を出口８側から後退させるようにしてもよい。このようにすることで、高温時においてＮＯｘ吸着触媒層９から放出されたＮＯｘがＳＣＲ触媒層１０に接触しやすくなるので、ＮＯｘの浄化性能をより向上することができる。
図６は、本発明の別の実施形態からなるディーゼルエンジンの排ガス浄化装置における触媒コンバータの排ガス通路の壁面を示す。
この実施形態では、担体４の排ガス通路６の壁面５の入口７側にはＮＯｘ吸着触媒層９のみが形成されている一方で、出口８側にはＳＣＲ触媒層１０のみが形成されている。
なお、図６では、ＮＯｘ吸着触媒層９とＳＣＲ触媒層１０との境を、排ガス通路６の長手方向の中央にしているが、両層９、８の境の位置はこれに限られるものではなく、排ガスＧの状態や排ガス通路６のサイズなどにより適宜設定される。
このように触媒コンバータ２の担体４を構成することにより、排ガスＧの低温時におけるＮＯｘの吸着性能と高温時におけるＮＯｘの浄化性能とを向上することができるので、広い温度範囲でＮＯｘの浄化性能を更に向上することができる。
１ 排気管
２ 触媒コンバータ
３ 噴射ノズル
４ 担体
５ 壁面
６ 排ガス通路
７ 入口
８ 出口
９ ＮＯｘ吸着触媒層
１０ ＳＣＲ触媒層

Claims (4)

  1. ディーゼルエンジンの排気管への還元剤の供給手段と、前記供給手段の下流側の排気管に介設された触媒コンバータとを備えたディーゼルエンジンの排ガス浄化装置において、
    前記触媒コンバータの担体に形成された排ガス通路の壁面にＮＯｘ吸着触媒層とＳＣＲ触媒層とを形成するとともに、前記排ガス通路の上流側における前記ＮＯｘ吸着触媒層のコート量を前記ＳＣＲ触媒層のコート量よりも多くし、かつ下流側における前記ＳＣＲ触媒層のコート量を前記ＮＯｘ吸着触媒層のコート量よりも多くしたディーゼルエンジンの排ガス浄化装置。
  2. 前記排ガス通路の壁面に前記ＮＯｘ吸着触媒層と前記ＳＣＲ触媒層とを積層して形成するとともに、前記排ガス通路の上流側から下流側へ向けて、前記ＮＯｘ吸着触媒層のコート量を次第に減少させ、かつ前記ＳＣＲ触媒層のコート量を次第に増加させた請求項１に記載のディーゼルエンジンの排ガス浄化装置。
  3. 前記排ガス通路の上流側の壁面に前記ＮＯｘ吸着触媒層のみを形成するとともに、下流側の壁面に前記ＳＣＲ触媒層のみを形成した請求項１に記載のディーゼルエンジンの排ガス浄化装置。
  4. 前記ＮＯｘ吸着触媒層を形成するＮＯｘ吸着触媒が酸点を有しない触媒である請求項１〜３のいずれか１項に記載のディーゼルエンジンの排ガス浄化装置。
JP2013021680A 2013-02-06 2013-02-06 ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置 Pending JP2014152661A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013021680A JP2014152661A (ja) 2013-02-06 2013-02-06 ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013021680A JP2014152661A (ja) 2013-02-06 2013-02-06 ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014152661A true JP2014152661A (ja) 2014-08-25

Family

ID=51574771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013021680A Pending JP2014152661A (ja) 2013-02-06 2013-02-06 ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014152661A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106762041A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 中船动力研究院有限公司 具有NOx捕集功能的船舶柴油机催化还原装置
JP2017155643A (ja) * 2016-03-01 2017-09-07 株式会社Ｓｏｋｅｎ ＮＯｘ浄化装置、およびＮＯｘ浄化装置の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017155643A (ja) * 2016-03-01 2017-09-07 株式会社Ｓｏｋｅｎ ＮＯｘ浄化装置、およびＮＯｘ浄化装置の製造方法
CN106762041A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 中船动力研究院有限公司 具有NOx捕集功能的船舶柴油机催化还原装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8679412B2 (en) Exhaust gas-purifying system
JP2010519038A5 (ja)
JP2015514010A5 (ja)
US20170276053A1 (en) After-Treatment System
BR112013021254B1 (pt) sistema de escapamento para um motor de combustão interna de veículo de queima pobre, e, motor de combustão interna de queima pobre
JP2011052679A (ja) ディーゼルエンジンの排気ガス後処理装置
JP2012237282A (ja) 触媒装置
JP4390000B2 (ja) ＮＯｘ吸着装置
KR20120095747A (ko) 다기능성 배기가스 정화필터 및 이를 이용한 배기가스 정화장치
JP2015206274A (ja) 内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関の排気ガス浄化方法
JP2020045860A (ja) 排ガス浄化装置
JP2014152661A (ja) ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置
EP2444611B1 (en) Exhaust purification system of an internal combustion engine
JP2011231672A (ja) 排気ガス浄化装置
JP5003042B2 (ja) 排気ガス浄化システム
JP2014084850A (ja) ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置
US10041391B2 (en) Apparatus for purifying exhaust gas
KR101488198B1 (ko) 다기능성 배기가스 정화필터 및 이를 이용한 배기가스 정화장치
US9205378B2 (en) NO2 slip catalyst
JP2020045862A (ja) 排ガス浄化装置
KR101776762B1 (ko) 차량의 배기 가스 정화장치
JP2020045861A (ja) 排ガス浄化装置
JP6326580B2 (ja) ＮＯｘ還元触媒手段を備えた排気ガス浄化装置
JP5966263B2 (ja) ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置及び浄化方法
JP2014062501A (ja) 排気ガス浄化装置