JP2019157739A - Exhaust purifying device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、内燃機関の排気ガスを浄化するための排気浄化装置に関する。 The present disclosure relates to an exhaust emission control device for purifying exhaust gas of an internal combustion engine.
この種の排気浄化装置としては、排気中の有害物質を除去もしくは低減する複数の触媒等を直列に配置して構成したものが一般的である(例えば特許文献1〜3参照)。 As this type of exhaust emission control device, a configuration in which a plurality of catalysts or the like for removing or reducing harmful substances in exhaust gas are arranged in series is generally used (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
ところで車両用内燃機関の排気浄化装置には、年々厳しくなる各国の排ガス規制に対処するという一般的課題がある。特に最近では、内燃機関の冷間始動後や排気ガス温度の低温時等、触媒活性化に不利な条件下において、有害物質の浄化を可能な限り実行できる排気浄化装置が望まれている。 By the way, an exhaust emission control device for a vehicle internal combustion engine has a general problem of dealing with exhaust gas regulations in each country that are becoming stricter year by year. In particular, recently, there has been a demand for an exhaust emission control device capable of purifying harmful substances as much as possible under conditions unfavorable for catalyst activation, such as after a cold start of an internal combustion engine or when the exhaust gas temperature is low.
そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、触媒活性化に不利な条件下において有害物質の浄化を可能な限り実行できる排気浄化装置を提供することにある。 Accordingly, the present disclosure has been created in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an exhaust purification device capable of performing as much of the purification of harmful substances as possible under conditions unfavorable for catalyst activation.
本開示の一の態様によれば、
選択還元型第1NOx触媒と、
排気流れ方向における前記第1NOx触媒の下流側に配置されたフィルタと、
前記フィルタの下流側に配置されたNOx吸着材と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置が提供される。
According to one aspect of the present disclosure,
A selective reduction type first NOx catalyst;
A filter disposed downstream of the first NOx catalyst in the exhaust flow direction;
A NOx adsorbent disposed downstream of the filter;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine is provided.
好ましくは、前記排気浄化装置は、前記第1NOx触媒の下流側かつ前記フィルタの上流側に配置された酸化触媒をさらに備える。 Preferably, the exhaust emission control device further includes an oxidation catalyst disposed on the downstream side of the first NOx catalyst and on the upstream side of the filter.
好ましくは、前記排気浄化装置は、前記第1NOx触媒の下流側かつ前記酸化触媒の上流側に配置された第1アンモニアスリップ触媒をさらに備える。 Preferably, the exhaust emission control device further includes a first ammonia slip catalyst disposed downstream of the first NOx catalyst and upstream of the oxidation catalyst.
好ましくは、前記排気浄化装置は、前記NOx吸着材の下流側に配置された選択還元型第2NOx触媒をさらに備える。 Preferably, the exhaust emission control device further includes a selective reduction type second NOx catalyst disposed on the downstream side of the NOx adsorbent.
好ましくは、前記排気浄化装置は、前記第2NOx触媒の下流側に配置された第2アンモニアスリップ触媒をさらに備える。 Preferably, the exhaust purification device further includes a second ammonia slip catalyst disposed on the downstream side of the second NOx catalyst.
好ましくは、前記NOx吸着材が電気ヒータを有する。 Preferably, the NOx adsorbent has an electric heater.
本開示によれば、触媒活性化に不利な条件下において有害物質の浄化を可能な限り実行できる。 According to the present disclosure, purification of harmful substances can be performed as much as possible under conditions unfavorable for catalyst activation.
以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings.
[第1実施形態]
図1に、本実施形態に係る内燃機関を概略的に示す。内燃機関(エンジン)1は車両用であり、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。但し本実施形態は、燃料と空気の混合比率である空気過剰率λが1より大きい、酸素過多の状態で運転されるエンジンを対象としている。よってエンジンは、所謂リーンバーン方式の火花点火式内燃機関すなわちガソリンエンジンであってもよい。エンジンの用途、シリンダ配置形式、気筒数等は任意である。
[First Embodiment]
FIG. 1 schematically shows an internal combustion engine according to this embodiment. The internal combustion engine (engine) 1 is for a vehicle and is a multi-cylinder compression ignition internal combustion engine, that is, a diesel engine. However, this embodiment is intended for an engine that is operated in an excessive oxygen state in which the excess air ratio λ, which is the mixing ratio of fuel and air, is greater than 1. Therefore, the engine may be a so-called lean burn type spark ignition internal combustion engine, that is, a gasoline engine. The use of the engine, the cylinder arrangement type, the number of cylinders, etc. are arbitrary.
エンジン1は、排気管等により画成されて排気ガスGが流される排気通路2を有する。図示例の排気通路2は単純化のため単なる直線状とされているが、適宜屈曲状あるいは蛇行状等とされてもよい。この排気通路2の途中に、排気ガスを浄化するための排気浄化装置3が設けられる。図1では単純化のため排気浄化装置3を単に破線四角で示す。
The engine 1 has an
詳しくは後述するが、排気浄化装置3は、排気中の種々の有害物質を除去もしくは低減する、複数かつ種々の触媒およびフィルタを含む。これら触媒およびフィルタを総称して後処理部材という。本開示の実施形態で使用される後処理部材には主に次のものがある。
As will be described in detail later, the
(1)選択還元型NOx触媒
選択還元型NOx触媒(以下、SCR(Selective Catalytic Reduction)という)は、排気ガス中の窒素酸化物NOxを化学反応により還元除去するための触媒である。SCRは、還元剤が添加されているときにNOxを連続的に還元し得る。そのため排気流れ方向におけるSCRの上流側には、還元剤としての尿素水を排気通路2内に添加する添加弁が設けられる。
(1) Selective reduction type NOx catalyst A selective reduction type NOx catalyst (hereinafter referred to as SCR (Selective Catalytic Reduction)) is a catalyst for reducing and removing nitrogen oxides NOx in exhaust gas by a chemical reaction. The SCR can continuously reduce NOx when a reducing agent is added. Therefore, an addition valve for adding urea water as a reducing agent into the
SCRは、ゼオライト又はアルミナなどの基材表面にPtなどの貴金属を担持したものや、その基材表面にCu等の遷移金属をイオン交換して担持させたもの、その基材表面にチタニヤ/バナジウム触媒(V2O5/WO3/TiO2)を担持させたもの等が例示できる。SCRは、その触媒温度(触媒床温)が活性開始温度以上となって活性化しており、且つ、尿素水が添加されているときにNOxを還元浄化する。尿素水が添加されると、尿素水が加水分解され、アンモニアが生成される。SCR上で、アンモニアがNOxと反応してNOxが還元される。 SCR is a material in which a noble metal such as Pt is supported on the surface of a substrate such as zeolite or alumina, a material in which a transition metal such as Cu is ion-exchanged on the surface of the substrate, and titania / vanadium on the surface of the substrate. Examples include those carrying a catalyst (V 2 O 5 / WO 3 / TiO 2 ). The SCR is activated when the catalyst temperature (catalyst bed temperature) is equal to or higher than the activation start temperature, and NOx is reduced and purified when urea water is added. When urea water is added, urea water is hydrolyzed and ammonia is generated. On the SCR, ammonia reacts with NOx to reduce NOx.
(2)NOx吸着材
NOx吸着材(以下、PNA(Passive NOx Adsorbers)という)は、排気ガス中の窒素酸化物NOxを物理的に吸着することにより除去するためのものである。PNAは、遷移元素と希土類元素の複合酸化物、または遷移元素の酸化物と希土類元素の酸化物との混合物をコージェライト製ハニカムにコーティングしたもの、あるいは多孔質のゼオライトにより形成されたフロースルー型担体等が例示できる。
(2) NOx adsorbent NOx adsorbent (hereinafter referred to as PNA (Passive NOx Adsorbers)) is for removing nitrogen oxide NOx in the exhaust gas by physically adsorbing it. PNA is a composite oxide of transition element and rare earth element, or a mixture of transition element oxide and rare earth element coated on a cordierite honeycomb, or a flow-through type formed of porous zeolite Examples include carriers.
PNAの活性開始温度、すなわちPNAが活性状態となる温度の最小値は、SCRの活性開始温度より低い。よってエンジンの冷間始動後、SCRの活性開始前に、PNAは活性を開始してNOxを吸着除去可能である。またPNAの温度が活性終了温度、すなわちPNAが活性状態となる温度の最大値よりも上昇すると、PNAはNOxの吸着を停止し、それまで吸着していたNOxを脱離放出する。このPNAの活性終了温度は一般的にはSCRの活性開始温度付近である。 The minimum value of the PNA activation start temperature, that is, the temperature at which the PNA becomes active is lower than the SCR activation start temperature. Therefore, after the cold start of the engine and before the activation of the SCR, the PNA starts to activate and can adsorb and remove NOx. When the temperature of the PNA rises above the activation end temperature, that is, the maximum value of the temperature at which the PNA enters the active state, the PNA stops the NOx adsorption and desorbs and releases the NOx that has been adsorbed until then. The activation end temperature of this PNA is generally near the activation start temperature of the SCR.
なおPNAは、その名の通り、あくまで自身の温度に依存してNOxの吸着および脱離を行うパッシブ型のNOx吸着材である。この点で、PNAは、排気ガスを強制的にリッチ雰囲気にして吸着NOxの脱離放出を行うアクティブ型のNOx吸着材、すなわち吸蔵還元型NOx触媒(LNT: Lean NOx TrapまたはNSR: NOx Storage Reduction)と異なる。 As its name suggests, PNA is a passive NOx adsorbent that adsorbs and desorbs NOx depending on its own temperature. In this respect, PNA is an active NOx adsorbent that desorbs and releases adsorbed NOx by forcing exhaust gas into a rich atmosphere, that is, an NOx storage reduction catalyst (LNT: Lean NOx Trap or NSR: NOx Storage Reduction). ) Is different.
(3)フィルタ
フィルタ(以下、DPF(Diesel Particulate Filter)という)は、排気中に含まれる粒子状物質(PM: Particulate Matter)を捕集して除去するためのものである。DPF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、あるいは網の目構造のフォーム形状のものなど、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。本実施形態ではウォールフロータイプのものを用いる。
(3) The filter filter (hereinafter referred to as DPF (Diesel Particulate Filter)) is for collecting and removing particulate matter (PM) contained in the exhaust gas. DPF is any type that physically collects PM, such as a so-called wall flow type in which both ends of a honeycomb-shaped heat-resistant substrate are alternately closed in a checkered pattern, or a mesh-shaped foam shape. These filters can be used. In this embodiment, a wall flow type is used.
またDPFは、その基材内壁にPt等の貴金属を担持した所謂連続再生式の触媒付きDPFである。この場合、DPFに供給された排気中のHCが触媒作用で酸化、燃焼し、このとき同時にDPF内部に堆積しているPMが燃焼除去される。 The DPF is a so-called continuous regeneration type DPF with a catalyst in which a noble metal such as Pt is supported on the inner wall of the base material. In this case, HC in the exhaust gas supplied to the DPF is oxidized and burned by the catalytic action, and at this time, PM accumulated in the DPF is burned and removed.
(4)酸化触媒
酸化触媒(以下、DOC(Diesel Oxidation Catalyst)という)は、排気ガス中の未燃成分(炭化水素HCおよび一酸化炭素CO)を酸化して浄化するためのものである。DOCは、基材表面上のコート材にPt等の貴金属を多数分散配置させてなる。DOCは、排気ガス中のHC,COの酸化反応時に生じた熱で排気ガスを加熱、昇温する機能を有する。またDOCは、排気中のNOをNO2に酸化する機能をも有する。DOCの下流側にDPFがある場合、NO2が持つ高い酸化能により、DPFに捕集されたPMを効率よく酸化除去できる。
(4) Oxidation catalyst An oxidation catalyst (hereinafter referred to as DOC (Diesel Oxidation Catalyst)) is for oxidizing and purifying unburned components (hydrocarbon HC and carbon monoxide CO) in exhaust gas. The DOC is formed by dispersing a large number of noble metals such as Pt in a coating material on a substrate surface. The DOC has a function of heating and raising the temperature of the exhaust gas with heat generated during the oxidation reaction of HC and CO in the exhaust gas. The DOC also has a function of oxidizing NO in the exhaust to NO 2. When DPF exists on the downstream side of the DOC, PM collected in the DPF can be efficiently oxidized and removed by the high oxidation ability of NO 2 .
(5)アンモニアスリップ触媒
アンモニアスリップ触媒(以下、ASC(Ammonia Slip Catalyst)という)は、SCR内でNOxの還元に使用されずSCRの下流側に排出された余剰のアンモニアを酸化して浄化するための触媒である。アンモニアが大気中に放出されると異臭等の原因になるので、これを防止すべく、余剰アンモニアをASCにより処理する。
(5) Ammonia slip catalyst An ammonia slip catalyst (hereinafter referred to as ASC (Ammonia Slip Catalyst)) is used to oxidize and purify excess ammonia that is not used for NOx reduction in the SCR but discharged downstream of the SCR. It is a catalyst. When ammonia is released into the atmosphere, it causes a strange odor and the like, so that excess ammonia is treated by ASC to prevent this.
図2には、第1実施形態の排気浄化装置3を示す。便宜上、第1実施形態の排気浄化装置3を符号3Aで表す。
FIG. 2 shows the
排気浄化装置3Aは、選択還元型第1NOx触媒すなわち第1SCR11と、排気流れ方向における第1SCR11の下流側に配置されたDPF13と、DPF13の下流側に配置されたPNA14とを備える。また排気浄化装置3Aは、第1SCR11の下流側かつDPF13の上流側に配置されたDOC12をさらに備える。また排気浄化装置3Aは、PNA14の下流側に配置された選択還元型第2NOx触媒すなわち第2SCR15をさらに備える。
The
これにより排気通路2には、第1SCR11、DOC12、DPF13、PNA14および第2SCR15が、上流側から順に直列に配置されている。
Thereby, in the
第1SCR11の上流側には、排気通路2内に尿素水を添加する第1添加弁16が配置される。第1添加弁16は、第1SCR11においてNOxの還元反応に使用される尿素水を添加する。従って第1添加弁16と第1SCR11は対をなし、これらの間には、如何なる後処理部材や排気ガス成分を変化させる部材も配置されない。こうした関係にある両者の配置を特に対配置という。例えば第1添加弁16は、第1SCR11に対し対配置される。
A
第2SCR15の上流側にも、排気通路2内に尿素水を添加する第2添加弁17が対配置される。
A pair of
この排気浄化装置3Aの特徴は次の通りである。まず、NOxを浄化する第1SCR11、PNA14および第2SCR15と、PMを捕集するDPF13とを備えるので、ディーゼルエンジンの主な有害物質であるNOxとPMを除去できる。
The features of this
また、第1SCR11とDPF13とPNA14を上述のように配置したので、次の利点がもたらされる。
Further, since the
本実施形態では、第1SCR11より低温で活性を開始するPNA14を設けることで、第1SCR11が活性化していない低温域においても、PNA14でNOxを吸着し、NOxを除去できる。本実施形態において、第1SCR11の活性開始温度Ts1、すなわち第1SCR11が活性となる温度の最小値は、例えば約150℃である。他方、PNA14の活性開始温度Tpsは、第1SCR11の活性開始温度Ts1より低く、例えば約120〜130℃である。従って、第1SCR11が活性開始温度Ts1未満のときであっても、PNA14が活性開始温度Tps以上であれば、PNA14によりNOxを吸着して除去できる。それ故、触媒活性化に不利な条件下においても、有害物質であるNOxの浄化を可能な限り実行することができる。
In the present embodiment, by providing the
また、PNA14の活性終了温度Tpe、すなわちPNA14が活性となる温度の最大値は、例えば約200℃であり、PNA14は、活性終了温度Tpeより高温のとき、吸着NOxの脱離放出を行う。従ってPNA14は、活性開始温度Tps以上かつ活性終了温度Tpe以下の活性温度範囲内でのみ、NOx吸着を行うことが可能である。
Further, the activation end temperature Tpe of the
ところで、DPF13の熱容量が比較的大きいため、DPF13の通過前後で排気ガス温度が低下しがちであるものの、DPF13の直後の位置の排気温度は、エンジン運転状態の変化等に拘わらず、比較的安定している。本実施形態では、DPF13の下流側、具体的には直後の位置に、PNA14を設けている。このため、PNA14の温度を可能な限り活性温度範囲内に安定的に保持でき、エンジン運転状態の変化等に拘わらず、PNA14によるNOx吸着を可能な限り持続することができる。これによっても、触媒活性化に不利な条件下においてNOxの浄化を可能な限り実行可能である。
By the way, although the exhaust gas temperature tends to decrease before and after passing through the
一方、PNA14をDPF13の下流側に設けたため、PNA14の温度が安定する背反として、PNA14の温度が活性開始温度Tps以上に上昇し難い欠点がある。排気浄化装置3Aに流入してくる元々の排気ガス温度が高いエンジン仕様の場合には、それ程問題とならない可能性があるが、元々の排気ガス温度が低いエンジン仕様の場合には問題となる可能性がある。
On the other hand, since the
そこで本実施形態では、かかる欠点を克服するため、第1SCR11をDPF13の上流側に設けている。こうすると、第1SCR11に高温の排気ガスを供給し、第1SCR11を活性開始温度Ts1以上に容易に昇温することができる。これにより、第1SCR11によってNOxを除去可能となり、仮にPNA14が失活した場合でも確実にNOxを除去することが可能となる。つまり、第1SCR11の直前からPNA14の直前までの間に、(Ts1−Tps)より大きい排気温度低下が生じるような場合には、本実施形態の構成が有効である。場合によっては、エンジン冷間始動後にPNA14より早く第1SCR11を活性化させてNOx除去を開始できる。
Therefore, in the present embodiment, the
また本実施形態では、排気浄化装置3Aに含まれる5つの後処理部材のうち、第1SCR11を排気浄化装置3Aの最も上流側に配置したので、第1SCR11が最も高温の排気ガスを受け取ることができ、第1SCR11の活性化促進に非常に有利である。
In the present embodiment, among the five post-processing members included in the
また本実施形態の第1SCR11は、一般的に使用される通常のSCRよりも低温で作動可能であってもよく、言い換えれば、第1SCR11の活性開始温度Ts1は通常のSCRの活性開始温度Tsnより低くてもよい。この場合、例えば、通常のSCRの活性開始温度Tsnが約200℃であるのに対し、第1SCR11の活性開始温度Ts1は約150℃である。従って、エンジン1の冷間始動後に通常のSCRより早く第1SCR11を活性化させ、より早いタイミングからNOxを除去可能である。また、エンジン1の運転状態がアイドルまたは低負荷運転状態となり、排気ガス温度が低温になっても、通常のSCRより長い時間、第1SCR11の活性状態を維持でき、言い換えれば、第1SCR11が活性状態から失活状態になるタイミングを通常のSCRより遅らせることができる。従って、触媒活性化に不利な条件下においてNOxの浄化を可能な限り実行可能である。
Further, the
こうした低温作動型の第1SCR11を設けた場合、通常のSCRよりも低温側で且つ早いタイミングからNOxを除去可能である。しかしながら、その活性開始温度Ts1未満では、第1SCR11によっても依然としてNOxを除去できない。そこでその温度域をカバーするため、補助的にPNA12を設けるのが好ましい。
When such a low temperature operation type
勿論、第1SCR11とPNA14の二者がいずれも活性温度範囲内にある場合には、二者を使ってNOxを除去可能なため、NOx除去効率を高めることができる。
Of course, when both of the
本実施形態では、第1SCR11の下流側かつDPF13の上流側にDOC12を設けたので、DOC12で昇温した排気ガスを下流側に送ることができ、下流側の後処理部材、特にPNA14の活性化に有利である。また周知のように、ポスト噴射または排気管噴射等により追加のHCをDOC12に供給すれば、DOC12により排気ガスを著しい高温(約500℃程度)まで昇温し、DPF13の堆積PMを強制的に燃焼除去するフィルタ再生を実行することができる。このとき、DPF13を通過した高温の排気ガスをPNA14に供給し、PNA14に吸着した硫黄(S)を脱離(パージ)することができる。よって、フィルタ再生の機会を利用してPNA14のSパージを同時に実行することができ、利便性を高められると共に、両者を個別に行う場合に比べて燃料消費量を低減できる。
In the present embodiment, since the
また本実施形態では、PNA14の下流側に第2SCR15を配置したので、PNA14から脱離放出されたNOxを第2SCR15で還元処理でき、そのNOxを大気に放出するのを抑制できる。
In the present embodiment, since the
ここで好ましくは、第1SCR11の容量は第2SCR15の容量よりも小さい。例えば、第1SCR11の容量はエンジン1の排気量と同等程度であるのに対し、第2SCR15の容量はエンジン1の排気量の2倍程度である。このように上流側の第1SCR11を小容量化すると、その熱容量が小さくなって加熱され易くなり、特にエンジン冷間始動後の第1SCR11の早期活性化に非常に有利である。他方、第2SCR15の容量が大きいため、例えばエンジン1の高負荷運転時のように、第1SCR11だけでは処理しきれない比較的多量のNOxが発生した場合であっても、そのNOxを第2SCR15で確実に浄化できる。
Here, preferably, the capacity of the
この第1実施形態の構成を便宜上、図中に枠で囲って符号100で表示する。
For the sake of convenience, the configuration of the first embodiment is surrounded by a frame in the figure and denoted by
なお、必要に応じて、DOC12および第2SCR15の少なくとも一方を省略することが可能である。
Note that at least one of the
以下、この第1実施形態を基本として他の実施形態を説明する。但し第1実施形態と同様の部分は説明を割愛し、第1実施形態との相違点を主に説明する。 Hereinafter, other embodiments will be described based on the first embodiment. However, the description of the same parts as in the first embodiment will be omitted, and differences from the first embodiment will be mainly described.
[第2実施形態]
図3に、第2実施形態の排気浄化装置3を示す。便宜上、第2実施形態の排気浄化装置3を符号3Bで表す。
[Second Embodiment]
FIG. 3 shows an exhaust
第2実施形態は、第1SCR11の下流側かつDOC12の上流側に第1ASC(第1アンモニアスリップ触媒)18を配置した点が、第1実施形態と異なる。このように第1ASC18を設けると、第1SCR11で使用されずこれをすり抜けた余剰アンモニアを第1ASC18で除去することができ、アンモニアが大気中に放出されるのを抑制できる。
The second embodiment is different from the first embodiment in that a first ASC (first ammonia slip catalyst) 18 is disposed on the downstream side of the
第1SCR11と第1ASC18は一体化されていてもよい。例えばゾーンコートにより、共通の担体の上流側(前側)部分に第1SCR11を形成し、下流側(後側)部分に第1ASC18を形成してもよい。
The
なお、後述する第3実施形態(図4)、第4実施形態(図5)および第5実施形態(図6)においても、第1SCR11の下流側かつDOC12の上流側に第1ASC18を配置することが可能である。
In the third embodiment (FIG. 4), the fourth embodiment (FIG. 5), and the fifth embodiment (FIG. 6), which will be described later, the
[第3実施形態]
図4に、第3実施形態の排気浄化装置3を示す。便宜上、第3実施形態の排気浄化装置3を符号3Cで表す。
[Third Embodiment]
FIG. 4 shows an exhaust
第3実施形態は、第2SCR15の下流側に第2ASC(第2アンモニアスリップ触媒)19を配置した点が、第1実施形態と異なる。このように第2ASC19を設けると、第2SCR15をすり抜けた余剰アンモニア、場合によっては第1SCR11をすり抜けた余剰アンモニアも、第2ASC19で除去することができ、アンモニアが大気中に放出されるのを抑制できる。
The third embodiment is different from the first embodiment in that a second ASC (second ammonia slip catalyst) 19 is disposed on the downstream side of the
なお、第2実施形態(図3)、第4実施形態(図5)および第5実施形態(図6)においても、第2SCR15の下流側に第2ASC19を配置することが可能である。また第2SCR15と第2ASC19は一体化されていてもよい。
In the second embodiment (FIG. 3), the fourth embodiment (FIG. 5), and the fifth embodiment (FIG. 6), it is possible to arrange the
[第4実施形態]
図5に、第4実施形態の排気浄化装置3を示す。便宜上、第4実施形態の排気浄化装置3を符号3Dで表す。
[Fourth Embodiment]
FIG. 5 shows an
第4実施形態は、第1実施形態のDPF13を、DPFおよびSCRを一体化させたフィルタ付き選択還元型NOx触媒すなわちSCRF(SCR-Filter)20に置換した点が、第1実施形態と異なる。
The fourth embodiment differs from the first embodiment in that the
SCRF20は、例えばウォールフロータイプのDPFの基材表面にSCR層をウォッシュコート等により形成したものである。SCRF20は実質的には、別体のDPFおよびSCRを直列に配置したものと同じである。SCRF20の上流側には、排気通路2内に尿素水を添加する第3添加弁21が対配置される。
The
なお、第2実施形態(図3)、第3実施形態(図4)および第5実施形態(図6)においても、DPF13をSCRF20に置換することが可能である。
In the second embodiment (FIG. 3), the third embodiment (FIG. 4), and the fifth embodiment (FIG. 6), it is possible to replace the
[第5実施形態]
図6に、第5実施形態の排気浄化装置3を示す。便宜上、第5実施形態の排気浄化装置3を符号3Eで表す。
[Fifth Embodiment]
FIG. 6 shows an exhaust
第5実施形態は、単なるPNA14の代わりに、電気ヒータ(EH:Electric Heater)を有するPNA(PNA+EH)22を用いた点が、第1実施形態と異なる。このPNA22を設けると、次の利点がもたらされる。
The fifth embodiment is different from the first embodiment in that a PNA (PNA + EH) 22 having an electric heater (EH: Electric Heater) is used instead of the
すなわち、PNA22の電気ヒータをオンすることによりPNA22自身の暖機を促進し、その活性化を促進できる。このため、エンジンの冷間始動後にPNA22の電気ヒータをオンすることにより、たとえ第1SCR11が活性化していなくても、PNA22を早期に活性化させ、NOx除去を迅速に開始できる。またエンジン1の運転状態がアイドルまたは低負荷運転状態となって排気ガスの温度が低くなった場合でも、PNA22の電気ヒータをオンすることにより、PNA22の活性を可能な限り維持し、あるいは一旦失活したPNA22を再度活性化させることができる。これにより、触媒活性化に不利な条件下においてもNOxの浄化を可能な限り実行することができる。
That is, by turning on the electric heater of the PNA 22, it is possible to promote the warming-up of the PNA 22 itself and the activation thereof. Therefore, by turning on the electric heater of the PNA 22 after the cold start of the engine, even if the
また、PNA22の温度を積極的に制御すること、具体的にはその温度を必要なときに上昇させることが可能となり、利便性を高めることができる。 In addition, the temperature of the PNA 22 can be positively controlled, specifically, the temperature can be raised when necessary, and convenience can be improved.
また、PNA22の電気ヒータをオンすることにより、排気ガスを昇温することも可能であり、下流側の後処理部材、具体的には第2SCR15の活性化に有利である。特にPNA22の電気ヒータをオンした状態で、ポスト噴射や排気管噴射等によりPNA22に追加のHCを供給すれば、HCを電気ヒータで直接的に着火燃焼させ、PNA22をバーナーの如く機能させることができる。これにより極めて高い排気昇温効果を得ることができる。
Further, it is possible to raise the temperature of the exhaust gas by turning on the electric heater of the PNA 22, which is advantageous for the activation of the downstream post-processing member, specifically, the
なお、第2実施形態(図3)、第3実施形態(図4)および第4実施形態(図5)においても、PNA14を電気ヒータ付きPNA22に置換することが可能である。
In the second embodiment (FIG. 3), the third embodiment (FIG. 4), and the fourth embodiment (FIG. 5), it is possible to replace the
他にも、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。本開示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開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示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。 In addition, the configurations of the respective embodiments described above can be combined partially or wholly unless there is a particular contradiction. The embodiment of the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present disclosure defined by the claims. Therefore, the present disclosure 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 disclosure.
1 内燃機関(エンジン)
2 排気通路
3,3A,3B,3C,3D,3E 排気浄化装置
11 選択還元型第1NOx触媒(第1SCR)
12 酸化触媒(DOC)
13 フィルタ(DPF)
14 NOx吸着材(PNA)
15 選択還元型第2NOx触媒(第2SCR)
18 第1アンモニアスリップ触媒(第1ASC)
19 第2アンモニアスリップ触媒(第2ASC)
20 フィルタ付き選択還元型NOx触媒(SCRF)
22 ヒータ付きNOx吸着材(PNA+EH)
1 Internal combustion engine
2
12 Oxidation catalyst (DOC)
13 Filter (DPF)
14 NOx adsorbent (PNA)
15 selective reduction type second NOx catalyst (second SCR)
18 First ammonia slip catalyst (first ASC)
19 Second ammonia slip catalyst (2nd ASC)
20 Selective reduction type NOx catalyst with filter (SCRF)
22 NOx adsorbent with heater (PNA + EH)
Claims (6)
排気流れ方向における前記第1NOx触媒の下流側に配置されたフィルタと、
前記フィルタの下流側に配置されたNOx吸着材と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A selective reduction type first NOx catalyst;
A filter disposed downstream of the first NOx catalyst in the exhaust flow direction;
A NOx adsorbent disposed downstream of the filter;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising an oxidation catalyst disposed downstream of the first NOx catalyst and upstream of the filter.
請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 2, further comprising a first ammonia slip catalyst disposed downstream of the first NOx catalyst and upstream of the oxidation catalyst.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, further comprising a selective reduction type second NOx catalyst disposed downstream of the NOx adsorbent.
請求項4に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 4, further comprising a second ammonia slip catalyst disposed downstream of the second NOx catalyst.
請求項1〜5のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust purification device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the NOx adsorbent has an electric heater.
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