JP2021088964A - Exhaust purification system and exhaust purification method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、排気浄化システム及び、排気浄化方法に関し、特に、排気中に含まれるN2O(亜酸化窒素)の浄化に好適な技術に関するものである。 The present disclosure relates to an exhaust gas purification system and an exhaust gas purification method, and more particularly to a technique suitable for purifying N2O (nitrous oxide) contained in exhaust gas.
この種の排気浄化システムの一例として、排気上流側から順に、尿素水から排気熱により加水分解されて生成されるアンモニアを還元剤として排気中のNOx(窒素酸化物)を還元浄化する選択還元型触媒(Selective Catalytic Reduction:以下、SCR触媒)及び、該SCR触媒からスリップしたアンモニアを分解するアンモニアスリップ触媒を配置した構成が広く実用化されている(例えば、特許文献1参照)。 As an example of this type of exhaust purification system, a selective reduction type that reduces and purifies NOx (nitrogen oxides) in the exhaust by using ammonia produced by hydrolysis of urea water by exhaust heat in order from the upstream side of the exhaust as a reducing agent. A configuration in which a catalyst (Selective Catalytic Reduction: hereinafter, SCR catalyst) and an ammonia slip catalyst that decomposes ammonia slipped from the SCR catalyst are arranged has been widely put into practical use (see, for example, Patent Document 1).
上記アンモニアスリップ触媒の分解対象はアンモニアであり、運転条件によっては排気中のN2Oが大気に排出される場合がある。N2Oは、例えば、アンモニアを分解する過程で排気ガス雰囲気が低NO濃度や高NO濃度の状態で発生しやすく、地球温暖化係数の高いN2Oの削減が課題となっている。N2Oを分解する手法としては、パルスコロナ放電等を用いることも考えられるが、排気中ではNラジカルと酸素が反応することで、新たなNOxを発生させるといった課題がある。 The target of decomposition of the ammonia slip catalyst is ammonia, and depending on the operating conditions, N2O in the exhaust may be discharged to the atmosphere. For example, N2O is likely to be generated in an exhaust gas atmosphere in a state of low NO concentration or high NO concentration in the process of decomposing ammonia, and reduction of N2O having a high global warming potential is an issue. As a method for decomposing N2O, it is conceivable to use pulse corona discharge or the like, but there is a problem that new NOx is generated by the reaction between N radicals and oxygen in the exhaust gas.
本開示の技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、N2Oの大気への排出を効果的に削減することができる排気浄化システム及び、排気浄化方法を提供することを目的とする。 The technique of the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification system and an exhaust gas purification method capable of effectively reducing the emission of N2O to the atmosphere.
本開示の装置は、エンジンから排出される排気を流通させる排気通路と、前記排気通路に設けられており、該排気通路を流れる排気に向けて、少なくとも亜酸化窒素を分解可能な所定波長の紫外光を照射する照射装置と、を備えることを特徴とする。 The apparatus of the present disclosure is provided in an exhaust passage through which exhaust gas discharged from the engine is circulated, and an ultraviolet ray having a predetermined wavelength capable of decomposing at least sulfite nitrogen toward the exhaust gas flowing through the exhaust passage. It is characterized by comprising an irradiation device for irradiating light.
また、前記所定波長が172nmであることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the predetermined wavelength is 172 nm.
また、前記排気通路の前記照射装置よりも排気上流側に設けられており、前記排気通路を流れる排気から水蒸気を除去可能な水蒸気除去処理部をさらに備え、前記照射装置は、前記水蒸気除去処理部により水蒸気を除去された乾燥排気に向けて前記紫外光を照射することが好ましい。 Further, a steam removal processing unit provided on the upstream side of the exhaust gas of the exhaust passage and capable of removing water vapor from the exhaust flowing through the exhaust passage is further provided, and the irradiation device is the water vapor removal processing unit. It is preferable to irradiate the ultraviolet light toward the dry exhaust from which water vapor has been removed.
また、前記排気通路内に該排気通路の軸方向に対して斜めに設けられており、前記照射装置から照射される前記紫外光を屈折させることにより、前記排気通路内における前記紫外光の光路長を長くする少なくとも一以上のミラー部材をさらに備えることが好ましい。 Further, the exhaust passage is provided obliquely with respect to the axial direction of the exhaust passage, and the optical path length of the ultraviolet light in the exhaust passage is obtained by refracting the ultraviolet light emitted from the irradiation device. It is preferable that at least one or more mirror members are further provided.
また、前記排気通路に設けられており、尿素水から排気熱により加水分解されて生成されるアンモニアを還元剤として排気中の窒素化合物を還元浄化する選択還元型触媒と、前記排気通路の前記選択還元型触媒よりも排気下流側に設けられており、前記選択還元型触媒をスリップしたアンモニアを除去するアンモニアスリップ触媒と、をさらに備え、前記照射装置は、前記排気通路の前記アンモニアスリップ触媒よりも下流側に配されていることが好ましい。 Further, a selective reduction catalyst provided in the exhaust passage and using ammonia generated by hydrolysis of urea water by exhaust heat as a reducing agent to reduce and purify the nitrogen compound in the exhaust, and the selection of the exhaust passage. The irradiation device is further provided with an ammonia slip catalyst which is provided on the downstream side of the exhaust from the reduction catalyst and removes the ammonia slipped from the selective reduction catalyst, and the irradiation device is more than the ammonia slip catalyst in the exhaust passage. It is preferably arranged on the downstream side.
また、前記排気通路の前記照射装置よりも上流側を流れる排気中の亜酸化窒素の濃度指標値を取得する上流指標値取得手段と、前記排気通路の前記照射装置よりも下流側を流れる排気中の亜酸化窒素の濃度指標値を取得する下流指標値取得手段と、をさらに備え、前記照射装置は、前記上流指標値取得手段により取得される亜酸化窒素の濃度指標値が所定の閾値を超えると前記紫外光を照射すると共に、前記下流指標値取得手段により取得される亜酸化窒素の濃度指標値が前記閾値以下に低下すると前記紫外光の照射を停止させることが好ましい。 Further, an upstream index value acquisition means for acquiring a concentration index value of nitrous oxide in the exhaust flowing upstream of the irradiation device of the exhaust passage and an exhaust flowing downstream of the irradiation device of the exhaust passage. The irradiation device further includes a downstream index value acquisition means for acquiring the nitrous oxide concentration index value of the above, and the irradiation device has a nitrous oxide concentration index value acquired by the upstream index value acquisition means exceeding a predetermined threshold value. It is preferable to irradiate the ultraviolet light and stop the irradiation of the nitrous oxide when the concentration index value of nitrous oxide acquired by the downstream index value acquisition means drops below the threshold value.
本開示の方法は、エンジンの排気通路を流れる排気に向けて、少なくとも亜酸化窒素を分解可能な所定波長の紫外光を照射することを特徴とする。 The method of the present disclosure is characterized by irradiating the exhaust gas flowing through the exhaust passage of the engine with ultraviolet light having at least a predetermined wavelength capable of decomposing nitrous oxide.
本開示の技術によれば、N2Oの大気への排出を効果的に削減することができる。 According to the technique of the present disclosure, the emission of N2O to the atmosphere can be effectively reduced.
以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係る排気浄化システム及び、排気浄化方法を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, the exhaust gas purification system and the exhaust gas purification method according to the present embodiment will be described with reference to the attached drawings. The same parts have the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, detailed explanations about them will not be repeated.
[全体構成]
図1は、本実施形態に係るエンジン10の吸排気系を示す模式的な全体構成図である。
[overall structure]
FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram showing an intake / exhaust system of the
エンジン10は、主としてシリンダヘッドCH及び、何れも不図示のシリンダブロックやクランクケース等で構成されたエンジン本体部を有する。シリンダブロックには、複数の気筒Cが設けられており、各気筒Cには、図示しないピストンが往復移動自在に収容されている。
The
なお、エンジン10は、図示例の4気筒エンジンに限定されず、単気筒、或いは、4気筒以外の多気筒エンジンであってもよい。また、エンジン10は、図示例の直列多気筒エンジンに限定されず、V型エンジン或は水平対向型エンジン等であってもよい。
The
シリンダヘッドCHの吸気側の側部には、不図示の吸気ポートに吸気を分配する吸気マニホールド20が設けられている。吸気マニホールド20には、吸気上流側から順に、エアクリーナ21、上流吸気通路22、過給機40のコンプレッサ42、下流吸気通路23等が接続されている。下流吸気通路23には、コンプレッサ42により圧送される吸気を冷却するインタークーラ24が設けられている。インタークーラ24は、水冷式又は空冷式の何れであってもよい。
An
シリンダヘッドCHの排気側の側部には、各気筒Cから排気ポートを介いて排出される排気を集合させる排気マニホールド30が設けられている。排気マニホールド30には、排気上流側から順に、上流排気通路31、過給機40のタービン41、第1接続排気通路32、前段後処理装置50、第2接続排気通路33、中段後処理装置60、下流排気通路34等が接続されている。下流排気通路34には、後段後処理装置70、何れも不図示の消音器やテールパイプ等が設けられている。なお、過給機40のタービンハウジングを排気マニホールド30に直接接続する場合には、上流排気通路31を省略してもよい。
An
過給機40は、排気により駆動するタービン41と、タービン41にターボ軸43で一体回転可能に連結されたコンプレッサ42とを備えている。なお、過給機40は、図示例のコンベンショナルタイプに限定されず、可変翼を備える可変容量型タイプであってもよい。
The
前段後処理装置50は、排気上流側から順に、酸化触媒52及び、フィルタ53を有する。
The
酸化触媒52は、例えば、コーディエライトハニカム構造体等のセラミック製担体の表面に触媒成分等を担持して形成されており、排気中に含まれるHCやCOを酸化する。酸化触媒52は、エンジン10の筒内インジェクタ(不図示)によるポスト噴射や、排気管インジェクタ(不図示)の排気管噴射によって燃料(HC)が供給されると、これを酸化して排気温度を上昇させる。
The
フィルタ53は、例えば、多孔質性の隔壁で区画された多数のセルを排気の流れ方向に沿って配置し、これらセルの上流側と下流側とを交互に目封止して形成されている。フィルタ53は、排気中の粒子状物質(Particulate Matter:以下、PM)を隔壁の細孔や表面に捕集すると共に、PM堆積量が所定量に達すると、これを燃焼除去するフィルタ再生が実施される。なお、フィルタ再生は、前回のフィルタ再生実施からの累積走行距離が所定の閾値距離に達した場合等、所定のインターバル毎に実施してもよい。
The
中段後処理装置60は、排気上流側から順に、尿素水噴射装置61、SCR触媒67及び、アンモニアスリップ触媒68を有する。
The middle
尿素水噴射装置61は、尿素水を貯留する尿素水タンク62と、尿素水タンク62内の尿素水に浸漬されて異物を除去するストレーナ63と、ストレーナ63に接続された供給配管64と、供給配管64に設けられて尿素水タンク62から尿素水を汲み上げる尿素水ポンプ65と、供給配管64から供給される尿素水を第2接続排気通路33内に噴射する尿素水インジェクタ66とを備えている。
The urea
尿素水インジェクタ66から噴射された尿素水は、排気熱や排気中の水蒸気により加水分解されてアンモニア(NH3)に生成され、下流側のSCR触媒67に還元剤として供給される。
The urea water injected from the
SCR触媒67は、例えば多孔質のセラミック製担体にゼオライト等を担持して形成されている。SCR触媒67は、尿素水インジェクタ66から還元剤として供給されるアンモニアを吸着すると共に、吸着したアンモニアで通過する排気中からNOxを選択的に還元浄化する。
The
アンモニアスリップ触媒68は、例えば、ハニカム構造体等のセラミック担体表面に酸化触媒成分等を担持して形成されており、SCR触媒67から下流側にスリップしたアンモニアを分解(酸化)する機能を有している。
The
後段後処理装置70は、下流排気通路34に設けられており、排気上流側から順に、水蒸気除去処理部71と、N2O分解処理部80とを備えて構成されている。これら水蒸気除去処理部71及び、N2O分解処理部80の詳細については後述する。
The
エンジン10の排気系には、各種センサ類が設けられている。排気温度センサ90は、酸化触媒52の直下流に設けられており、酸化触媒52を流れた排気の温度(酸化触媒出口温度)を取得する。差圧センサ91は、フィルタ53の上下流に設けられており、フィルタ53の前後差圧を取得する。NOxセンサ92は、SCR触媒67の直下流に設けられており、SCR触媒67を流れた排気のNOx値を取得する。湿度センサ93はアンモニアスリップ触媒68の直下流に設けられており、アンモニアスリップ触媒68を流れた排気の湿度を取得する。上流N2Oセンサ94(上流指標値取得手段の一例)は、N2O分解処理部80の直上流に設けられており、N2O分解処理部80に流れ込む排気のN2O濃度値を取得する。下流N2Oセンサ95(下流指標値取得手段の一例)は、N2O分解処理部80の直下流に設けられており、N2O分解処理部80を流れた排気のN2O濃度値を取得する。これら各センサ90〜95のセンサ値は、電気的に接続された制御装置100に送信される。
Various sensors are provided in the exhaust system of the
[水蒸気除去処理部]
図2は、本実施形態に係る水蒸気除去処理部71の一例を示す模式的な構成図である。
[Water vapor removal processing unit]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of the steam
図2に示すように、水蒸気除去処理部71は、下流排気通路34から水蒸気を含む排気を導出する導出通路72と、導出通路72に設けられた冷却器73と、入口ポート74Aに導出通路72の下流端が接続されたエアコンプレッサ74と、エアコンプレッサ74の出口ポート74Bと下流排気通路34とを接続するリターン通路75と、リターン通路75に設けられたタンク76とを備えている。
As shown in FIG. 2, the water vapor
冷却器73は、下流排気通路34から導出通路72に取り込まれた高温排気を冷却する。冷却器73は、空冷式又は水冷式の何れであってもよい。冷却器73が空冷式の場合は、高温排気を、走行風、或いは、ファン等により圧送される冷却風と熱交換することにより冷却すればよい。空冷式の場合は、冷却器73本体の外周に複数の熱交換用フィンを突設することが好ましい。また、冷却器73が水冷式の場合は、高温排気をエンジン冷却水(或いは、エンジンオイルやミッションオイル等)と熱交換することにより冷却すればよい。冷却器73をエンジン冷却水による水冷式とすれば、エンジン10(図1参照)の暖機を促進することができる。なお、冷却器73の配置位置は図示例に限定されず、タンク76よりも上流側であればリターン通路75に設けてもよい。
The cooler 73 cools the high-temperature exhaust taken into the
エアコンプレッサ74は、電動式又は機械式のコンプレッサであって、下流排気通路34から導出通路72を介して取り込んだ排気をリターン通路75に圧送する。エアコンプレッサ74が電動式の場合は、不図示のバッテリから供給される電力で駆動するモータを駆動源とすればよい。また、エアコンプレッサ74が機械式の場合は、エンジン10(図1参照)等から取り出した動力を駆動源とすればよい。機械式の場合は、エアコンプレッサ74と駆動源との間に、動力の伝達を断接可能なクラッチを設けることが好ましい。
The
タンク76は、リターン通路75に設けられており、冷却器73にて冷却されて排気から分離された水を貯留する。すなわち、排気から分離された水はタンク76に貯留され、水分を除去された乾燥排気がリターン通路75を介して下流排気通路34に戻されるように構成されている。なお、水蒸気除去処理部71は、図示例の構成に限定されず、排気から水蒸気を分離して除去できるセパレータとして機能するものであれば、他の構成を適用することも可能である。
The
[N2O分解処理部]
図3は、本実施形態に係るN2O分解処理部80の一例を示す模式的な構成図である。
[N2O decomposition processing unit]
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example of the N2O
図3に示すように、N2O分解処理部80は、下流排気通路34から流れ込む排気の流路を略L字状に屈曲させる第1屈曲通路部81と、第1屈曲通路部81から流れ込む排気の流路を略L字状に屈曲させる第2屈曲通路部82と、第2屈曲通路部82の下流端から略直線状に延びる直線状通路部83と、直線状通路部83から流れ込む排気の流路を略L字状に屈曲させる第3屈曲通路部84と、紫外光を照射可能な照射装置85と、紫外光を屈折させる複数のミラー部材86A,86Bとを備えている。
As shown in FIG. 3, the N2O
照射装置85は、例えば、紫外光のレーザ光をパルス照射可能なエキシマレーザ装置であって、第2屈曲通路部82に設けられている。具体的には、照射装置85は、紫外光のレーザ光を直線状通路部83内に略軸方向に向けて照射できるように、第2屈曲通路部82の屈曲外側に取り付けられている。
The
複数のミラー部材86A,86Bは、直線状通路部83内に所定間隔で配置されており、そのミラー面が直線状通路部83の軸方向に対して所定角度で傾くように設けられている。すなわち、照射装置85から照射される紫外光を、これらミラー部材86A,86Bや直線状通路部83の内周面の複数個所で屈折させることにより、直線状通路部83を必要以上に長くすることなく、紫外光の光路長を効果的に確保できるように構成されている。なお、ミラー部材86A,86Bの個数や配置位置、角度は図示例に限定されず、直線状通路部83の径や軸長等に応じて適宜に設定することができる。また、図6に示すように、照射装置85を直線状通路部83に対して、紫外光を斜めに照射するように取り付けてもよい。
The plurality of
本実施形態において、照射装置85には、少なくとも波長172nmを含む所定波長帯域(好ましくは、172nm±100nmの範囲内)の紫外光を照射可能な光源が選定されている。ここで、波長172nmの選定理由について述べると、N2Oは波長172nmの紫外光を吸収し、且つ、波長172nmの紫外光は7.2eVのエネルギを有する。また、N2−Oの結合エネルギは1.67eVであり、N−NOの結合エネルギは4.99eVであるため、排気中に波長172nmの紫外光を照射すれば、N2Oを分解することができる。さらに、N2は、波長172nmの紫外光を吸収しないため、Nラジカルを発生させない。すなわち、波長172nmの紫外光を照射すれば、SCR触媒67を通過した排気中に新たなNOxを発生させることなく、排気中に含まれるN2Oを光分解によって効果的に処理することが可能になる。
In the present embodiment, a light source capable of irradiating ultraviolet light in a predetermined wavelength band (preferably within the range of 172 nm ± 100 nm) including at least a wavelength of 172 nm is selected for the
本実施形態において、照射装置85から照射される紫外光は、ミラー部材86A,86Bや直線状通路部83の内周面によって屈折することにより、光路長を長く確保できるようになっている。また、直線状通路部83には、上流側の水蒸気除去処理部71(詳細は図2参照)によって水分を除去した乾燥排気が流れ込むようになっている。
In the present embodiment, the ultraviolet light emitted from the
すなわち、照射装置85から照射させる紫外光が、排気中の水分にエネルギを奪われることなく、且つ、長い光路長にてN2Oに効果的に吸収されるように構成されている。これにより、アンモニアスリップ触媒68にてアンモニアを分解する過程で発生しやすいN2Oを効率的に分解できるようになり、N2Oの大気への排出を効果的に削減することが可能になる。
That is, the ultraviolet light emitted from the
[制御装置]
図4は、本実施形態に係る制御装置100及び、関連する周辺構成を示す模式的な機能ブロック図である。
[Control device]
FIG. 4 is a schematic functional block diagram showing the
制御装置100は、例えば、コンピュータ等の演算を行う装置であり、互いにバス等で接続されたCPU(Central Processing Unit)やROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入力ポート、出力ポート等を備え、プログラムを実行する。
The
また、制御装置100は、プログラムの実行により、排気湿度取得部110と、入口N2O濃度値取得部120と、出口N2O濃度値取得部130と、水蒸気除去制御部140と、N2O分解制御部150とを備える装置として機能する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアである制御装置100に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
Further, the
排気湿度取得部110は、湿度センサ93のセンサ値に基づいて、アンモニアスリップ触媒68を流れた排気の湿度(以下、スリップ触媒出口湿度)を取得する。なお、スリップ触媒出口湿度は、エンジン10の運転状態や排気温度等の排気状態量に基づいて推定取得してもよい。排気湿度取得部110により取得されるスリップ触媒出口湿度は、水蒸気除去制御部140に送信される。
The exhaust
入口N2O濃度値取得部120は、上流N2Oセンサ94のセンサ値に基づいて、N2O分解処理部80に流れ込む排気のN2O濃度値(以下、入口N2O濃度値)を取得する。なお、入口N2O濃度値は、エンジン10の運転状態や排気温度等の排気状態量に基づいて推定取得してもよい。入口N2O濃度値取得部120により取得される入口N2O濃度値は、N2O分解制御部150に送信される。
The inlet N2O concentration
出口N2O濃度値取得部130は、下流N2Oセンサ95のセンサ値に基づいて、N2O分解処理部80を流れた排気のN2O濃度値(以下、出口N2O濃度値)を取得する。なお、出口N2O濃度値は、エンジン10の運転状態や排気温度等の排気状態量に基づいて推定取得してもよい。出口N2O濃度値取得部130により取得される出口N2O濃度値は、N2O分解制御部150に送信される。
The outlet N2O concentration
水蒸気除去制御部140は、水蒸気除去処理部71のエアコンプレッサ74を作動させることにより、N2O分解処理部80に流れ込む排気中の水蒸気を除去する水蒸気除去制御を実施する。具体的には、水蒸気除去制御部140は、排気湿度取得部110から送信されるスリップ触媒出口湿度が所定の閾値湿度(例えば、約10%)を超えると、水蒸気除去処理部71のエアコンプレッサ74に作動指示信号を送信することにより、水蒸気除去制御を実行する。水蒸気除去制御が実行されると、下流側のN2O分解処理部80には、水蒸気が除去された乾燥排気が送られるようになる。
The water vapor
N2O分解制御部150は、照射装置85を作動させて排気に紫外光を照射することにより、N2Oを分解するN2O分解制御を実施する。具体的には、N2O分解制御部150は、入口N2O濃度値取得部120から送信されるN2O分解処理部80の入口N2O濃度値が所定の閾値濃度値(例えば、5ppm)を超えると、照射装置85に作動指示信号を送信することにより、照射装置85から紫外光を照射させる。また、N2O分解制御部150は、出口N2O濃度値取得部130から送信されるN2O分解処理部80の出口N2O濃度値が所定の閾値濃度値(例えば、5ppm)以下に低下すると、照射装置85に停止指示信号を送信することにより、照射装置85からの紫外光の照射を停止させる。
The N2O
このように、N2O分解処理部80の入口N2O濃度値及び、出口N2O濃度値に基づいて、照射装置85からの紫外光の照射・停止を制御することにより、排気中に含まれるN2Oを乾燥雰囲気下で効率的に分解しつつ、N2Oの排出を確実に削減できるようになる。
In this way, by controlling the irradiation / stopping of the nitrous oxide from the
次に、図5に基づいて、本実施形態に係る水蒸気除去制御及び、N2O分解制御の処理フローを説明する。本ルーチンは、好ましくは、エンジン10の始動により開始する。
Next, the processing flow of the steam removal control and the N2O decomposition control according to the present embodiment will be described with reference to FIG. This routine is preferably started by starting the
ステップS100では、スリップ触媒出口湿度が所定の閾値湿度を超えているか否かを判定する。スリップ触媒出口湿度が所定の閾値湿度を超えている場合(Yes)、本制御はステップS110の処理に進む。一方、スリップ触媒出口湿度が所定の閾値湿度を超えていない場合(No)、本制御はステップS100の判定処理を繰り返す。 In step S100, it is determined whether or not the slip catalyst outlet humidity exceeds a predetermined threshold humidity. When the slip catalyst outlet humidity exceeds a predetermined threshold humidity (Yes), this control proceeds to the process of step S110. On the other hand, when the slip catalyst outlet humidity does not exceed a predetermined threshold humidity (No), this control repeats the determination process of step S100.
ステップS110では、水蒸気除去処理部71のエアコンプレッサ74を作動させることにより、水蒸気除去制御を実行する。
In step S110, the steam removal control is executed by operating the
次いで、ステップS120では、N2O分解処理部80の入口N2O濃度値が所定の閾値濃度値を超えているか否かを判定する。入口N2O濃度値が所定の閾値濃度値を超えている場合(Yes)、本制御はステップS130の処理に進む。一方、入口N2O濃度値が閾値濃度値を超えていない場合(No)、本制御はステップS100の判定処理に戻される。
Next, in step S120, it is determined whether or not the inlet N2O concentration value of the N2O
ステップS130では、照射装置85を作動させて排気に紫外光を照射することにより、N2Oを分解するN2O分解制御を実行する。
In step S130, the N2O decomposition control for decomposing N2O is executed by operating the
次いで、ステップS140では、N2O分解処理部80の出口N2O濃度値が所定の閾値濃度値以下に低下したか否かを判定する。出口N2O濃度値が所定の閾値濃度値以下に低下していない場合(No)、本制御はステップS130の処理に戻される。すなわち、出口N2O濃度値が所定の閾値濃度値以下に低下するまで、N2O分解制御を継続して実行する。一方、出口N2O濃度値が閾値濃度値以下に低下した場合(Yes)、本制御はステップS150の処理に進む。
Next, in step S140, it is determined whether or not the outlet N2O concentration value of the N2O
ステップS150では、照射装置85の作動(紫外光の照射)を停止し、その後、本制御はリターンされる。以降、エンジン10が停止するまで、上述の各ステップS100〜150を繰り返し実行する。
In step S150, the operation of the irradiation device 85 (irradiation of ultraviolet light) is stopped, and then this control is returned. After that, each of the above steps S100 to 150 is repeatedly executed until the
以上詳述した本実施形態によると、アンモニアスリップ触媒68よりも下流側の排気通路34(直線状通路部83)に、該排気通路34を流れる排気に向けて、N2Oに吸収され、且つ、7.2eVのエネルギを有する波長172nmの紫外光を照射する照射装置85が設けられている。これにより、照射装置85から紫外光を照射すれば、排気中に含まれるN2Oを効率的に分解できるようにとなり、大気に排出されるN2Oを確実に削減することが可能になる。
According to the present embodiment described in detail above, the exhaust passage 34 (linear passage portion 83) on the downstream side of the
また、照射装置85から紫外光が照射される直線状通路部83には、上流側の水蒸気除去処理部71によって水分を除去した乾燥排気が流れ込むように構成されており、照射装置85から直線状通路部83に照射させる紫外光は、ミラー部材86A,86B等によって屈折することにより、光路長を長く確保できるように構成されている。これにより、照射装置85から照射させる紫外光が、排気中の水分によってエネルギを奪われることなく、且つ、長い光路長にてN2Oに効果的に吸収されるようになり、N2Oの分解効率を確実に向上することが可能になる。
Further, the
また、水蒸気除去処理部71は、スリップ触媒出口湿度が所定の閾値湿度(例えば、約10%)を超えると作動し、照射装置85は、N2O分解処理部80の出口N2O濃度値が所定の閾値濃度値(例えば、5ppm)以下に低下すると、紫外光の照射を停止するように構成されている。これにより、無駄な電力の消費が抑えられるようになり、エンジン10の燃費性能の悪化を効果的に防止することも可能になる。
Further, the water vapor
[その他]
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜に変形して実施することが可能である。
[Other]
The present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present disclosure.
例えば、後段後処理装置70は、水蒸気除去処理部71を備えるものとして説明したが、水蒸気除去処理部71を省略して構成することもできる。また、N2O分解処理部80は、ミラー部材86A,86Bを備えるものとして説明したが、これらミラー部材86A,86Bを省略して構成することもできる。
For example, although the post-stage
また、照射装置85は、波長172nmを含む所定波長帯域の紫外光を照射すものとして説明したが、N2Oに吸収され、且つN2Oを分解可能な波長帯域であれば、他の波長帯域の紫外光を照射するように構成してもよい。また、照射装置85は、エキシマレーザ装置に限定されず、他の光源装置を広く適用することも可能である。
Further, the
10 エンジン
30 排気マニホールド
31 上流排気通路
32 第1接続排気通路
33 第2接続排気通路
34 下流排気通路
52 酸化触媒
53 フィルタ
67 SCR触媒
68 アンモニアスリップ触媒
71 水蒸気除去処理部
72 導出通路
73 冷却器
74 エアコンプレッサ
75 リターン通路
76 タンク
80 N2O分解処理部
85 照射装置
86A,86B ミラー部材
94 上流N2Oセンサ(上流指標値取得手段)
95 下流N2Oセンサ(下流指標値取得手段)
100 制御装置
110 排気湿度取得部
120 入口N2O濃度値取得部
130 出口N2O濃度値取得部
140 水蒸気除去制御部
150 N2O分解制御部
10
95 Downstream N2O sensor (downstream index value acquisition means)
100
Claims (7)
前記排気通路に設けられており、該排気通路を流れる排気に向けて、少なくとも亜酸化窒素を分解可能な所定波長の紫外光を照射する照射装置と、を備える
ことを特徴とする排気浄化システム。 An exhaust passage that circulates the exhaust discharged from the engine,
An exhaust purification system provided in the exhaust passage, comprising an irradiation device that irradiates at least ultraviolet light having a predetermined wavelength capable of decomposing nitrous oxide toward the exhaust flowing through the exhaust passage.
請求項1に記載の排気浄化システム。 The exhaust gas purification system according to claim 1, wherein the predetermined wavelength is 172 nm.
前記照射装置は、前記水蒸気除去処理部により水蒸気を除去された乾燥排気に向けて前記紫外光を照射する
請求項1又は2に記載の排気浄化システム。 It is further provided with a water vapor removal processing unit which is provided on the exhaust upstream side of the exhaust passage with respect to the irradiation device and can remove water vapor from the exhaust flowing through the exhaust passage.
The exhaust purification system according to claim 1 or 2, wherein the irradiation device irradiates the ultraviolet light toward the dry exhaust from which water vapor has been removed by the water vapor removal processing unit.
請求項1から3の何れか一項に記載の排気浄化システム。 It is provided in the exhaust passage at an angle with respect to the axial direction of the exhaust passage, and by refracting the ultraviolet light emitted from the irradiation device, the optical path length of the ultraviolet light in the exhaust passage is lengthened. The exhaust purification system according to any one of claims 1 to 3, further comprising at least one mirror member.
前記排気通路の前記選択還元型触媒よりも排気下流側に設けられており、前記選択還元型触媒をスリップしたアンモニアを除去するアンモニアスリップ触媒と、をさらに備え、
前記照射装置は、前記排気通路の前記アンモニアスリップ触媒よりも下流側に配されている
請求項1から4の何れか一項に記載の排気浄化システム。 A selective reduction catalyst provided in the exhaust passage and reducing and purifying nitrogen compounds in the exhaust using ammonia generated by hydrolysis of urea water by exhaust heat as a reducing agent.
An ammonia slip catalyst provided on the downstream side of the exhaust gas of the exhaust passage with respect to the selective reduction catalyst and for removing the ammonia slipped from the selective reduction catalyst is further provided.
The exhaust purification system according to any one of claims 1 to 4, wherein the irradiation device is arranged downstream of the ammonia slip catalyst in the exhaust passage.
前記排気通路の前記照射装置よりも下流側を流れる排気中の亜酸化窒素の濃度指標値を取得する下流指標値取得手段と、をさらに備え、
前記照射装置は、前記上流指標値取得手段により取得される亜酸化窒素の濃度指標値が所定の閾値を超えると前記紫外光を照射すると共に、前記下流指標値取得手段により取得される亜酸化窒素の濃度指標値が前記閾値以下に低下すると前記紫外光の照射を停止させる
請求項1から5の何れか一項に記載の排気浄化システム。 An upstream index value acquisition means for acquiring a concentration index value of nitrous oxide in an exhaust gas flowing upstream of the irradiation device in the exhaust passage, and an upstream index value acquisition means.
Further provided with a downstream index value acquisition means for acquiring a concentration index value of nitrous oxide in the exhaust gas flowing downstream of the irradiation device of the exhaust passage.
When the concentration index value of nitrous oxide acquired by the upstream index value acquisition means exceeds a predetermined threshold value, the irradiation device irradiates the ultraviolet light and the nitrous oxide acquired by the downstream index value acquisition means. The exhaust purification system according to any one of claims 1 to 5, wherein when the concentration index value of is lowered to the threshold value or less, the irradiation of the ultraviolet light is stopped.
ことを特徴とする排気浄化方法。 An exhaust purification method characterized by irradiating the exhaust gas flowing through the exhaust passage of an engine with ultraviolet light having a predetermined wavelength capable of decomposing at least nitrous oxide.
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