JP2017155695A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気管に直列に設けられた複数の触媒を有する内燃機関の排ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine having a plurality of catalysts provided in series with an exhaust pipe.
一般に、内燃機関を搭載した車両には排ガス浄化装置が備えられている。排ガス浄化装置は、排気管に直列に設けられ、排ガス中の有害物質を浄化するための複数の触媒を有する。 Generally, a vehicle equipped with an internal combustion engine is provided with an exhaust gas purification device. The exhaust gas purification device is provided in series with the exhaust pipe and has a plurality of catalysts for purifying harmful substances in the exhaust gas.
触媒は、排ガスに含まれるS(硫黄)、HC(炭化水素)、P(リン)といった被毒成分により被毒する。これら被毒成分は、ともに燃料やエンジンオイルに由来するものである。SとHCについては、排ガス温度が所定温度以上という高温条件下で被毒解消することが知られている。つまりSとHCによる被毒は回復可能な一時的なものである。 The catalyst is poisoned by poisoning components such as S (sulfur), HC (hydrocarbon), and P (phosphorus) contained in the exhaust gas. Both of these poisoning components are derived from fuel and engine oil. S and HC are known to eliminate poisoning under high temperature conditions where the exhaust gas temperature is a predetermined temperature or higher. In other words, poisoning by S and HC is a temporary that can be recovered.
しかしながら、Pによる被毒は、排ガス温度が高温となっても解消しない。つまり触媒に付着したPは、排ガス温度が高温となっても触媒から脱離されない。従ってPによる被毒は、回復不能な恒久的なものである。これは触媒の恒久的劣化につながる。P被毒が生じると必然的に触媒浄化能力が低下してしまう。 However, poisoning by P is not eliminated even if the exhaust gas temperature becomes high. That is, P adhering to the catalyst is not desorbed from the catalyst even when the exhaust gas temperature becomes high. Therefore, poisoning by P is permanent and cannot be recovered. This leads to permanent deterioration of the catalyst. When P poisoning occurs, the catalyst purification ability inevitably decreases.
通常、Pはエンジンオイルに含まれ、このエンジンオイルが燃焼してPが排ガスに含まれると、Pが触媒に付着してP被毒を生じさせる。特に、メーカー推奨でない、Pを比較的多く含むエンジンオイルが使用されてしまうと、P被毒による触媒劣化が進行し易い。 Normally, P is contained in engine oil. When this engine oil burns and P is contained in exhaust gas, P adheres to the catalyst and causes P poisoning. In particular, when engine oil containing a relatively large amount of P, which is not recommended by the manufacturer, is used, catalyst deterioration due to P poisoning tends to proceed.
他方、本発明者は鋭意研究の結果、複数の触媒のうち最上流側に位置する触媒、特にその上流端付近にPが多く付着することを見出した。よってこの特性を活かし、たとえP被毒が生じたとしても、触媒全体の性能低下を最小限に抑制する手法が望まれる。 On the other hand, as a result of intensive studies, the present inventor has found that a large amount of P adheres to a catalyst located on the most upstream side among a plurality of catalysts, particularly in the vicinity of the upstream end thereof. Therefore, a technique is desired that takes advantage of this characteristic and suppresses the performance degradation of the entire catalyst even if P poisoning occurs.
そこで、本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、P被毒が生じた場合でも触媒全体の性能低下を抑制することができる内燃機関の排ガス浄化装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine that can suppress a decrease in the performance of the entire catalyst even when P poisoning occurs.
本発明の一の態様によれば、
排気管と、前記排気管に直列に設けられた複数の触媒とを有する内燃機関の排ガス浄化装置であって、
前記内燃機関には、リンを含むエンジンオイルが循環され、
前記複数の触媒のうち最上流側に位置する触媒は、上流端から所定距離下流側までの上流側部分と、前記上流側部分より下流側に位置する下流側部分とを有し、
前記上流側部分と前記下流側部分は、触媒金属を含み
前記上流側部分は前記下流側部分より、触媒単位長さ当たりにおける触媒金属の担持量が少ない
ことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置が提供される。
According to one aspect of the invention,
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine having an exhaust pipe and a plurality of catalysts provided in series with the exhaust pipe,
In the internal combustion engine, engine oil containing phosphorus is circulated,
The catalyst located on the most upstream side of the plurality of catalysts has an upstream part from an upstream end to a downstream side by a predetermined distance, and a downstream part located downstream from the upstream part,
The exhaust gas purifying device for an internal combustion engine, wherein the upstream portion and the downstream portion include a catalyst metal, and the upstream portion has a smaller amount of catalyst metal supported per catalyst unit length than the downstream portion. Is provided.
本発明の他の態様によれば、
排気管と、前記排気管に直列に設けられた複数の触媒とを有する内燃機関の排ガス浄化装置であって、
前記内燃機関には、リンを含むエンジンオイルが循環され、
前記複数の触媒のうち最上流側に位置する触媒は、上流端から所定距離下流側までの上流側部分と、前記上流側部分より下流側に位置する下流側部分とを有し、
前記上流側部分と前記下流側部分は、触媒金属を含み
前記上流側部分はバリウムをさらに含む
ことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置が提供される。
According to another aspect of the invention,
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine having an exhaust pipe and a plurality of catalysts provided in series with the exhaust pipe,
In the internal combustion engine, engine oil containing phosphorus is circulated,
The catalyst located on the most upstream side of the plurality of catalysts has an upstream part from an upstream end to a downstream side by a predetermined distance, and a downstream part located downstream from the upstream part,
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine is provided, wherein the upstream portion and the downstream portion include a catalytic metal, and the upstream portion further includes barium.
好ましくは、前記最上流側に位置する触媒は、酸化触媒である。 Preferably, the catalyst located on the most upstream side is an oxidation catalyst.
好ましくは、前記複数の触媒は、前記排気管の途中に設けられた後処理ユニットに設けられ、
前記後処理ユニットは、
少なくとも一つの触媒を内設する管状の第1触媒ケーシングと、
前記第1触媒ケーシングに並列してかつその下流側に配置され、少なくとも一つの触媒を内設する管状の第2触媒ケーシングと、
前記第1触媒ケーシングと前記第2触媒ケーシングとの間の位置に配置され、前記第1触媒ケーシングの下流端と前記第2触媒ケーシングの上流端とを連結する連結管であって、排気流れ方向に沿って後方から前方に向かって延び、U字状に折り返されて後方に延びる折り返し部分を有する連結管と、
前記折り返し部分の上流側から前記折り返し部分に向かって、後方から前方に尿素水を添加するように配置された添加弁と、
を備え、
前記最上流側に位置する触媒は、前記第1触媒ケーシング内において最上流側に位置する触媒である。
Preferably, the plurality of catalysts are provided in an aftertreatment unit provided in the middle of the exhaust pipe,
The post-processing unit is
A tubular first catalyst casing containing at least one catalyst;
A tubular second catalyst casing disposed in parallel to and downstream of the first catalyst casing and having at least one catalyst disposed therein;
A connecting pipe disposed at a position between the first catalyst casing and the second catalyst casing and connecting a downstream end of the first catalyst casing and an upstream end of the second catalyst casing; A connecting pipe having a folded portion that extends from the rear to the front along the U, and is folded back into a U shape and extends rearward.
An addition valve arranged to add urea water from the rear to the front from the upstream side of the folded portion toward the folded portion;
With
The catalyst located on the most upstream side is a catalyst located on the most upstream side in the first catalyst casing.
本発明によれば、P被毒が生じた場合でも触媒全体の性能低下を抑制することができるという、優れた効果が発揮される。 According to the present invention, even when P poisoning occurs, an excellent effect is exhibited in that a decrease in performance of the entire catalyst can be suppressed.
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明の実施形態に係る内燃機関の排ガス浄化装置を示す概略構成図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、排ガス浄化装置100は、内燃機関(エンジン)1の排ガスを通過させる排気管2と、排気管2の途中に設けられ、排ガスを浄化するための複数の触媒10を有する後処理ユニット3と、後処理ユニット3を収容するケーシング4と、を含む。
As shown in FIG. 1, the exhaust
内燃機関1は、図示しない車両に搭載された多気筒の圧縮着火式内燃機関、すなわちディーゼルエンジンである。内燃機関1には、各気筒11から排出された排ガスを集合させる排気マニホールド12が設けられる。
The internal combustion engine 1 is a multi-cylinder compression ignition internal combustion engine mounted on a vehicle (not shown), that is, a diesel engine. The internal combustion engine 1 is provided with an
排気管2は、排気マニホールド12に接続され、排気マニホールド12からの排ガスを下流方向(矢印Gで示す方向)に流して大気に放出する管である。
The
より詳しくは、この排気管2は、後処理ユニット3の上流側に位置する上流側排気管21と、後処理ユニット3の下流側に位置する下流側排気管22とからなる。上流側排気管21は、その下流側端部にフランジ21aを有し、下流側排気管22は、その上流側端部にフランジ22aを有する。
More specifically, the
次に、後処理ユニット3について説明する。後処理ユニット3の前後左右方向を図1に示す。なお、図示する後処理ユニット3の前後左右方向は、車両の前後左右方向とは無関係であり、説明の便宜上定められたものに過ぎない。本実施形態では、内燃機関1が車両に縦置きされており、後処理ユニット3の左方向が車両の前方向に一致する。 Next, the post-processing unit 3 will be described. The front-rear and left-right directions of the post-processing unit 3 are shown in FIG. In addition, the front-rear and left-right directions of the illustrated post-processing unit 3 are irrelevant to the front-rear, left-right directions of the vehicle, and are merely determined for convenience of explanation. In the present embodiment, the internal combustion engine 1 is placed vertically on the vehicle, and the left direction of the post-processing unit 3 coincides with the front direction of the vehicle.
後処理ユニット3は、排ガス入口管31と、排ガス出口管32と、少なくとも一つの触媒10を内設する第1触媒ケーシング33と、少なくとも一つの触媒10を内設する第2触媒ケーシング34と、第1触媒ケーシング33と第2触媒ケーシング34とを連結する連結管35と、尿素水を添加する添加弁36とを備える。また、後処理ユニット3は、概ね左右対称の構造を有する。
The aftertreatment unit 3 includes an exhaust gas inlet pipe 31, an exhaust
排ガス入口管31は、後処理ユニット3の前端部且つ左側に配置され、前方から後方に延び、その前端は、上流側排気管21の下流端に接続される。また、排ガス出口管32は、後処理ユニット3の前端部且つ右側に配置され、前方から後方に延び、その前端は、下流側排気管22の上流端に接続される。
The exhaust gas inlet pipe 31 is disposed at the front end and the left side of the post-processing unit 3, extends from the front to the rear, and the front end is connected to the downstream end of the
より詳しくは、排ガス入口管31の上流側端部には、フランジ31aが設けられ、このフランジ31aに上流側排気管21のフランジ21aが接続される。また同様に、排ガス出口管32の下流側端部には、フランジ32aが設けられ、このフランジ32aに下流側排気管22のフランジ22aが接続される。互いに接続されるフランジ同士は、ボルト(不図示)等の締結手段で取り外し可能に固定される。
More specifically, a
第1触媒ケーシング33は、管状に形成され、排ガス入口管31から後方に向けて延在すると共に、後端部に位置する下流側端部33aの右側面に第1側孔33bを有する。また、第1触媒ケーシング33には、上流側に位置する排ガス入口管31および下流側に位置する連結管35よりも拡径された第1拡径部33cが形成される。
The first catalyst casing 33 is formed in a tubular shape, extends rearward from the exhaust gas inlet pipe 31, and has a
第1触媒ケーシング33は、第1拡径部33cの位置にて、第1断熱緩衝部材(マット)37を介して、上流側から酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst)10aおよびパティキュレートフィルタ(以下「DPF」という)10bを内設する。
The first catalyst casing 33 has an oxidation catalyst (DOC: Diesel Oxidation Catalyst) 10a and a particulate filter (hereinafter, referred to as “Diesel Oxidation Catalyst”) from the upstream side through a first heat insulating buffer member (mat) 37 at the position of the first enlarged
酸化触媒10aは、排ガス中の未燃成分(炭化水素HCおよび一酸化炭素CO)を酸化して浄化する。酸化触媒10aは、HC,COの酸化時に生じた熱で排ガスを加熱、昇温する機能を有する。また酸化触媒10aは、排ガス中のNOをNO2に酸化し、排ガス中のNO2濃度を高める機能をも有する。
The
DPF10bは、排ガス中に含まれる粒子状物質(PM:Particulate Matter)を捕集して除去するものである。DPF10bは、本実施形態では、ハニカム形状の耐熱性基材の両端開口を互い違いに市松状に閉塞した所謂ウォールフロータイプのものが用いられている。しかしながら、網の目構造のフォーム形状のもの等、PMを物理的に捕集するあらゆるタイプのフィルタを用いることができる。 The DPF 10b collects and removes particulate matter (PM) contained in the exhaust gas. In the present embodiment, a so-called wall flow type DPF 10b is used in which openings at both ends of a honeycomb-shaped heat-resistant substrate are alternately closed in a checkered pattern. However, any type of filter that physically captures PM can be used, such as a mesh-shaped foam shape.
DPF10bは、その内壁にPt等の貴金属(触媒金属)を担持させた所謂連続再生式の触媒付きDPFからなる。この場合、エンジンの通常運転中、DPF10bに供給された排ガス中のHCが触媒作用で酸化、燃焼し、このとき同時にDPF10b内部に堆積しているPMが燃焼除去される。なお、DPF10bが触媒を有するため、ここではDPF10bも本発明にいう触媒に含まれるものとする。 The DPF 10b is a so-called continuous regeneration type DPF with a catalyst in which a noble metal (catalyst metal) such as Pt is supported on the inner wall thereof. In this case, during normal operation of the engine, HC in the exhaust gas supplied to the DPF 10b is oxidized and burned by the catalytic action, and at this time, PM accumulated in the DPF 10b is simultaneously burned and removed. In addition, since DPF10b has a catalyst, DPF10b shall also be contained in the catalyst said to this invention here.
第2触媒ケーシング34は、管状に形成され、排ガス出口管32から後方に向けて延在すると共に、後端部に位置する上流側端部34aの左側面に第2側孔34bを有する。また、第2触媒ケーシング34には、上流側に位置する連結管35および下流側に位置する排ガス出口管32よりも拡径された第2拡径部34cが形成される。
The second catalyst casing 34 is formed in a tubular shape, extends rearward from the exhaust
第2触媒ケーシング34は、第2拡径部34cの位置にて、第2断熱緩衝部材(マット)38を介して、上流側からNOx触媒10cおよびアンモニア酸化触媒10dを内設する。
In the second catalyst casing 34, the
NOx触媒10cは、排ガス中の窒素酸化物NOxを浄化するための触媒である。NOx触媒10cは、選択還元型NOx触媒(SCR:Selective Catalytic Reduction)からなり、尿素水から加水分解されて生成されたアンモニア(NH3)によって、NOxを連続的に還元し得る。
The
アンモニア酸化触媒10dは、NOx触媒10cでNOxの還元に消費されなかった余剰のアンモニア(NH3)を酸化して、N2を生成する触媒である。
The
本実施形態において、第1触媒ケーシング33と第2触媒ケーシング34は、互いに並列して左右に配置される。また、第1側孔33bと第2側孔34dとは、互いに対向する位置に配置される。
In the present embodiment, the first catalyst casing 33 and the second catalyst casing 34 are arranged on the left and right in parallel with each other. Further, the
連結管35は、左右方向における第1触媒ケーシング33と第2触媒ケーシング34との間の位置に配置され、第1側孔33bと第2側孔34bとを連結する。
The connecting
より詳しくは、連結管35は、第1側孔33bから第2側孔34b側(図示右側)に向かって延び、前方に折れ曲がる第1部分35aと、第2側孔34bから第1側孔33b側(図示左側)に向かって延び、前方に折れ曲がる第2部分35bとを有する。具体的には、第1部分35aは、図中のX1からX2までの部分に該当し、第2部分35bは、図中のY1からY2までの部分に該当する。
More specifically, the connecting
また、連結管35は、第1部分35aの下流端X2から前方に延びると共に、U字状に折り返されて後方に延び、第2部分35bの上流端Y2に接続される第3部分35cを有する。連結管35がこのようにU字状に折り返されて形成されることで、第1側孔33bと第2側孔34dを直線的に結ぶよりも、連結管35の管長が長くなる。
The connecting
添加弁36は、第1部分35aの折れ曲がり部分Lから第3部分35cの折り返し部分Uに向かって、後方から前方に尿素水を添加するように配置される。
The
ケーシング4は、ステンレス等の耐熱材料を用いた箱型ケーシングからなり、後処理ユニット3全体を気密に覆う。ケーシング4の内面上ほぼ全体には、後処理ユニット3の保温のため、グラスウール等の断熱材5が敷設される。
The casing 4 is made of a box-type casing using a heat resistant material such as stainless steel, and covers the entire post-processing unit 3 in an airtight manner. A
ケーシング4の後面41には、後処理ユニット3の折れ曲がり部分Lの後方に位置する部分に、添加弁36を取り付ける取付部42が形成される。取付部42は、前方に凹んで形成され、その前端には外側挿通孔43が形成される。また、後処理ユニット3の折れ曲がり部分Lの後端面には、外側挿通孔43と同軸に内側挿通孔35dが形成されている。添加弁36は、ケーシング4の外部(後方)から外側挿通孔43と内側挿通孔35dの両方に挿通され、取付部42に設けられたボス部44によって、ケーシング4に固定される。
On the
ケーシング4の前面45には、左右の位置に、後処理ユニット3の排ガス入口管31が挿通される入口孔42aと、排ガス出口管32が挿通される出口孔42bとが形成される。
In the front surface 45 of the casing 4, an
このように、本実施形態に係る排ガス浄化装置100においては、排気管2に複数の触媒10(上流側から順に酸化触媒10a、DPF10b、NOx触媒10cおよびアンモニア酸化触媒10d)が直列に設けられている。そして最上流側に酸化触媒10aが位置されている。
Thus, in the exhaust
本実施形態のエンジン1には、P(リン)を含むエンジンオイルが循環される。従って、シリンダ11内で燃料と同時にエンジンオイルも燃焼され、これによってできた排ガスにはPが含まれる。このPを含む排ガスが、最初に最上流側の酸化触媒10aに供給される。このときPが酸化触媒10aに付着し、酸化触媒10aの貴金属(触媒金属)を覆い、酸化触媒10aをP被毒させる。なおP被毒度合いは、酸化触媒10aの使用時間、具体的には車両の走行距離が増加するにつれて、増加するものである。
Engine oil containing P (phosphorus) is circulated in the engine 1 of the present embodiment. Therefore, the engine oil is burned simultaneously with the fuel in the
他方、本発明者は鋭意研究の結果、酸化触媒10aの上流端付近にPが多く付着することを見出した。よってこの特性を活かし、本実施形態は下記の構成を採用することにより、たとえP被毒が生じた場合でも、触媒全体の性能低下を最小限に抑制することとしている。
On the other hand, as a result of intensive studies, the present inventor has found that a large amount of P adheres near the upstream end of the
図1に示すように、酸化触媒10aは、前側に位置する上流端51と、後側に位置する下流端52と、前後方向に延びる中心軸Cとを有する。また酸化触媒10aは、上流端51から所定距離L1下流側までの上流側部分53と、上流側部分53より下流側に位置する下流側部分54とを有する。酸化触媒10aの全長はL、上流側部分53の長さはL1、下流側部分54の長さはL2である(L=L1+L2)。
As shown in FIG. 1, the
上流側部分53の長さL1は、実験等を通じ、Pの付着量が比較的多くなる領域を含むように設定される。例えば、所定の走行距離の時点においてPの付着量が所定値以上となる領域を含むように設定される。好ましくは長さL1は、全長Lの5〜38%に設定される。なおPは上流側ほど多く付着することが判明している。
The length L1 of the
酸化触媒10aは、コーディエライト等の耐熱性セラミックまたは金属から形成されたハニカム状の担体と、担体の表面にコートされたコート層とを有する。コート層には、主触媒成分であるPt(白金)等の貴金属(触媒金属という)の微粒子が多数分散配置されている。
The
ここで、上流側部分53と下流側部分54の両方のコート層に触媒金属が含まれる。しかしながら、触媒単位長さ当たりにおける触媒金属の担持量は、上流側部分53の方が下流側部分54より少ない。なお当該担持量は担持密度と言い換えることもできる。
Here, the catalyst metal is contained in the coat layers of both the
酸化触媒10aの製作に関し、触媒金属の微粒子が分散され且つセリア(CeO2)等の助触媒成分を含むスラリー(水溶液)に、担体を浸漬し、その後担体を乾燥、焼成することで担体表面上にコート層を形成する(所謂ウォッシュコート法)。このとき、触媒金属の濃度が異なる二つのスラリーを用意し、下流側部分54に相当する担体部分を高濃度のスラリーに浸漬し、上流側部分53に相当する担体部分を低濃度のスラリーに浸漬する。こうすることにより、担持密度の低い上流側部分53と担持密度の高い下流側部分54とを容易に形成することができる。なお代替的に、触媒金属濃度が一定の一つのスラリーに、下流側部分54に相当する担体部分を2回浸漬し、上流側部分53に相当する担体部分を1回浸漬するといったように、後者の浸漬回数を前者の浸漬回数より減らすことでも、上流側部分53と下流側部分54とを容易に形成できる。
Regarding the production of the
次に、図1に基づいて、本実施形態に係る排ガス浄化装置100の作用効果を説明する。
Next, based on FIG. 1, the effect of the exhaust
内燃機関1の排ガスは、排気マニホールド12から上流側排気管21を通過し、排ガス入口管31を通じて、第1触媒ケーシング33内へ流入する。
The exhaust gas of the internal combustion engine 1 passes from the
第1触媒ケーシング33内へ流入した排ガスは、酸化触媒10aを通過し、これにより、排ガス中の未燃成分(炭化水素HCおよび一酸化炭素CO)が酸化して浄化される。
The exhaust gas flowing into the first catalyst casing 33 passes through the
次に、酸化触媒10aを通過した排ガスは、DPF10bに流入し、DPF10bによって排ガス中に含まれる粒子状物質(PM)が捕集除去される。
Next, the exhaust gas that has passed through the
DPF10bを通過した排ガスは、第1触媒ケーシング33の後端部に位置する第1側孔33bから連結管35の第1部分35aに流れ、第1部分35aの折れ曲がり形状に沿って前方へ90°方向転換して、第3部分35cへ流れる。
The exhaust gas that has passed through the DPF 10b flows from the
第3部分35cへ流れた排ガスは、折り返し部分Uにて後方へ180°方向転換し、後方の第2部分35bへ流れ、第2部分35bの折れ曲がり形状に沿って90°方向転換し、第2側孔34bを通じて第2触媒ケーシング34内へ流入する。
The exhaust gas that has flowed to the
添加弁36は、折れ曲がり部分Lから折り返し部分Uに向かって、後方から前方に尿素水を添加する。この尿素水が混入された排ガスは、折り返し部分Uにて後方へ180°方向転換し、後方の第2部分35bへ流れ、第2部分の折れ曲がり形状に沿って90°方向転換し、第2側孔34bを通じて第2触媒ケーシング34内へ流入する。この過程で尿素水は、排ガスと混合して蒸発しつつ、加水分解されてアンモニアを生成する。
The
次に、第2触媒ケーシング34内において、尿素水とアンモニアの少なくとも一方を含む排ガスは、NOx触媒10cを通過する。このとき、NOx触媒10cは、尿素水が加水分解されて生成されたアンモニアによって、NOxを還元する。
Next, in the second catalyst casing 34, the exhaust gas containing at least one of urea water and ammonia passes through the
NOx触媒10cでNOxの還元に消費されなかった余剰のアンモニアは、アンモニア酸化触媒10dと接触して酸化され、大気への放出が抑制される。
Excess ammonia that has not been consumed in the reduction of NOx by the
アンモニア酸化触媒10dを通過した排ガスは、排ガス出口管32を通じて下流側排気管22へ排出されて、下流側排気管22から大気に放出される。
The exhaust gas that has passed through the
ところで、酸化触媒10aには、エンジンオイルに含まれるPに由来して、Pを含む排ガスが最初に供給される。この排ガス中に含まれるPは、酸化触媒10aの上流端51付近に多く付着し、特に上流側部分53において下流側部分54よりも多く付着する。Pが付着すると、Pはコート層ひいては触媒金属を覆い、触媒金属による触媒作用を低下させ、触媒をP被毒させる。
By the way, the
しかし、上流側部分53の方が下流側部分54より触媒単位長さ当たりにおける触媒金属の担持量(担持密度)が少ないので、酸化触媒10a全体で見たときの酸化触媒10aのP被毒度合いを、両方の担持量を同じとした場合よりも低減することができる。
However, since the
すなわち、酸化触媒10aにおける新品時の元々の性能(HCまたはCOの浄化率)が、上流側部分53において下流側部分54よりも低いので、この性能の低い上流側部分53にP被毒が生じても、その酸化触媒10a全体への影響(ダメージ)を少なくすることができる。よって結果的に、P被毒が生じた場合でも、触媒全体の性能低下を最小限に抑制することができる。
That is, since the original performance (HC or CO purification rate) of the
なお、本実施形態の後処理ユニット3の他の利点に関して、連結管35がU字状に折り返されて形成されているため、第1側孔33bと第2側孔34dを直線的に結ぶよりも、連結管35の管長を長くし、その一方で、後処理ユニット3をコンパクトに構成することが可能となるので、車載に有利である。
In addition, regarding the other advantage of the post-processing unit 3 of this embodiment, since the
本実施形態の後処理ユニット3においては、添加弁36から添加された尿素水が、この長く且つ折り返されて形成された連結管35を通過する。これにより、尿素水が排ガスとの間で十分に攪拌混合されることが可能になり、尿素水の加水分解が更に促進される。この結果、アンモニアが効率よく生成されて、NOx触媒10cにおけるNOx浄化率の向上に有利となる。
In the post-processing unit 3 of this embodiment, the urea water added from the
以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明は次のような他の実施形態も可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, the following other embodiment is also possible for this invention.
(1)上記実施形態では、触媒単位長さ当たりにおける触媒金属担持量(担持密度)を、下流側部分54よりも上流側部分53において少なくした。一方、追加的または代替的に、上流側部分53にBa(バリウム)を含めてもよい。本発明者の研究結果によると、Baが含まれている場合、Pの付着量が低減し、触媒のP被毒の進行が遅れることが判明した。従って上流側部分53にBaを含めることによっても、上流側部分53のP被毒度合いを少なくし、酸化触媒10a全体での性能低下を最小限に抑制することができる。
(1) In the above embodiment, the amount of supported catalyst metal (supported density) per unit length of the catalyst is less in the
なお、Baを含める場合、上流側部分53に触媒金属が含まれていれば、その担持密度は任意であり、例えば下流側部分54の担持密度と同じであってもよい。こうしても上流側部分53のP被毒度合いを低減できるからである。製作に関し、Baは、上流側部分53に相当する担体部分を浸漬するスラリーに予め混入される。
In addition, when Ba is included, as long as the catalyst metal is contained in the
(2)上記以外の後処理ユニットを備えた実施形態が可能である。また、特に後処理ユニットといったものを備えない実施形態も可能である。 (2) Embodiments including post-processing units other than those described above are possible. In addition, an embodiment without a post-processing unit is also possible.
前述の各実施形態の構成は、特に矛盾が無い限り、部分的にまたは全体的に組み合わせることが可能である。本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 The configurations of the above-described embodiments can be combined partially or wholly unless there is a particular contradiction. The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.
1 内燃機関
2 排気管
3 後処理ユニット
10 触媒
10a 酸化触媒
33 第1触媒ケーシング
34 第2触媒ケーシング
35 連結管
36 添加弁
51 上流端
53 上流側部分
54 下流側部分
100 排ガス浄化装置
L1 所定距離(長さ)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記内燃機関には、リンを含むエンジンオイルが循環され、
前記複数の触媒のうち最上流側に位置する触媒は、上流端から所定距離下流側までの上流側部分と、前記上流側部分より下流側に位置する下流側部分とを有し、
前記上流側部分と前記下流側部分は、触媒金属を含み
前記上流側部分は前記下流側部分より、触媒単位長さ当たりにおける触媒金属の担持量が少ない
ことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。 An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine having an exhaust pipe and a plurality of catalysts provided in series with the exhaust pipe,
In the internal combustion engine, engine oil containing phosphorus is circulated,
The catalyst located on the most upstream side of the plurality of catalysts has an upstream part from an upstream end to a downstream side by a predetermined distance, and a downstream part located downstream from the upstream part,
The exhaust gas purifying device for an internal combustion engine, wherein the upstream portion and the downstream portion include a catalyst metal, and the upstream portion has a smaller amount of catalyst metal supported per catalyst unit length than the downstream portion. .
前記内燃機関には、リンを含むエンジンオイルが循環され、
前記複数の触媒のうち最上流側に位置する触媒は、上流端から所定距離下流側までの上流側部分と、前記上流側部分より下流側に位置する下流側部分とを有し、
前記上流側部分と前記下流側部分は、触媒金属を含み
前記上流側部分はバリウムをさらに含む
ことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。 An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine having an exhaust pipe and a plurality of catalysts provided in series with the exhaust pipe,
In the internal combustion engine, engine oil containing phosphorus is circulated,
The catalyst located on the most upstream side of the plurality of catalysts has an upstream part from an upstream end to a downstream side by a predetermined distance, and a downstream part located downstream from the upstream part,
The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, wherein the upstream portion and the downstream portion include a catalytic metal, and the upstream portion further includes barium.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。 The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the catalyst located on the most upstream side is an oxidation catalyst.
前記後処理ユニットは、
少なくとも一つの触媒を内設する管状の第1触媒ケーシングと、
前記第1触媒ケーシングに並列してかつその下流側に配置され、少なくとも一つの触媒を内設する管状の第2触媒ケーシングと、
前記第1触媒ケーシングと前記第2触媒ケーシングとの間の位置に配置され、前記第1触媒ケーシングの下流端と前記第2触媒ケーシングの上流端とを連結する連結管であって、排気流れ方向に沿って後方から前方に向かって延び、U字状に折り返されて後方に延びる折り返し部分を有する連結管と、
前記折り返し部分の上流側から前記折り返し部分に向かって、後方から前方に尿素水を添加するように配置された添加弁と、
を備え、
前記最上流側に位置する触媒は、前記第1触媒ケーシング内において最上流側に位置する触媒である
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。 The plurality of catalysts are provided in an aftertreatment unit provided in the middle of the exhaust pipe,
The post-processing unit is
A tubular first catalyst casing containing at least one catalyst;
A tubular second catalyst casing disposed in parallel to and downstream of the first catalyst casing and having at least one catalyst disposed therein;
A connecting pipe disposed at a position between the first catalyst casing and the second catalyst casing and connecting a downstream end of the first catalyst casing and an upstream end of the second catalyst casing; A connecting pipe having a folded portion that extends from the rear to the front along the U, and is folded back into a U shape and extends rearward.
An addition valve arranged to add urea water from the rear to the front from the upstream side of the folded portion toward the folded portion;
With
The exhaust gas purifying device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the catalyst located on the most upstream side is a catalyst located on the most upstream side in the first catalyst casing. .
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