JP3780268B2

JP3780268B2 - Diesel engine exhaust gas purification system

Info

Publication number: JP3780268B2
Application number: JP2003207341A
Authority: JP
Inventors: 敏子櫻; 康男中村; 紀子中村
Original assignee: 株式会社櫻商会
Priority date: 2003-08-12
Filing date: 2003-08-12
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2023-08-12
Also published as: JP2005061235A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンから排気される排気ガスの浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排気されるガス中には、未燃焼浮遊粒子（以下ＰＭという）に含まれる有機溶媒に溶ける成分（ＳＯＦ），ＣＯ，ＴＨＣが排出されると共に、ＮＯｘも排出される。
【０００３】
従来のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は図２に示すように、円筒状の本体１内に排気ガスの流れに沿って酸化触媒２とＮＯｘ還元触媒３を設け、酸化触媒２のガス入口側にフィルタ４を設けている。そしてガス入口管５から流入した排気ガス中のＰＭは、フィルタ４で除去され、酸化触媒２でＳＯＦ，ＣＯ，ＴＨＣが酸化して除去されると共に、ＮＯｘ還元触媒３でＮＯｘを除去して排気管６より排気するようにしている。
【０００４】
しかしながら、この浄化装置において、ＮＯｘ還元触媒３は直接分解触媒を使用しており、高い浄化率が得られず、実用化にはなっていないのが実情である。又、現在において、アンモニアや尿素を還元剤として使用した触媒（ＳＣＲ）で、還元率を向上するようにした技術が開発されつつある。例えば、軽油からアンモニアを合成してＳＣＲ触媒によりＮＯｘを還元するシステムが開発されているが、ディーゼルエンジンの過渡運転への対応及びアンモニアのリークの点で実用化されていない。
【０００５】
又、この浄化装置では、エンジンの高負荷時で排気ガス温度が高い時には酸化触媒２及びＮＯｘ還元触媒３の所定の浄化率が得られるが、エンジンの低負荷時には満足する結果が得られないという課題がある。この現象は、酸化触媒２及びＮＯｘ還元触媒３の温度が所定の温度に維持されないからだと考える。又、エンジンの低負荷時で、排気ガス温度が低い状態ではＰＭが燃焼せず、フィルタ４が目詰まりを起こすという課題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、ディーゼルエンジンの過渡運転に対応し、かつ、アンモニアのリークがないＳＣＲ触媒を実現すると共に、フィルタの温度を調整して排気ガスの温度を制御し、ヒータ及びフィルタでＰＭを燃焼させてフィルタの再生を可能にすると共に、ＰＭの排出を少なくし、かつ、酸化触媒及びＮＯｘ還元触媒の温度も制御して各触媒の還元率を向上したディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、筒状の本体内に酸化触媒とＮＯｘ還元触媒を備えたディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置において、筒状であって、前記本体の内周面との間に環状の隙間を有すると共に、内周面に排気ガスに旋回流を発生させる案内羽根が設けられた第１フィルタを有し、該第１フィルタの内部から第１フィルタを通過し前記環状の隙間に流れる排気ガス流路を形成可能に構成され、ＰＭを除去する遠心フィルタを前記酸化触媒の排気ガス入口側に設け、前記ＮＯｘ還元触媒の排気ガス入口側には燃料噴射ノズルを設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明によるディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、前記酸化触媒と前記ＮＯｘ還元触媒との間、及びＮＯｘ還元触媒の排気ガス出口側に、多孔板を設けたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明によるディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、前記遠心フィルタの排気ガス入口側に、ヒータと該ヒータに密着する第２フィルタとを設けたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明によるディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、前記第２フィルタの排気ガス入口側に多孔板を設けたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】
次に、各請求項に係る本発明のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置によって、課題がどのように解決されるかについて説明する。まず、請求項１に係る本発明のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置によれば、筒状の本体内に酸化触媒とＮＯｘ還元触媒を備え、このＮＯｘ還元触媒の排気ガス入口側に燃料噴射ノズルを設けたので、ディーゼルエンジンの過渡運転にあわせて燃料噴射ノズルから噴射する燃料の量を制御することにより還元剤の量を制御することができる。そして、還元剤は噴射された燃料から本体内で合成されるので、還元剤が漏れることはない。
また、酸化触媒の排気ガス入口側にＰＭを除去するための遠心フィルタを設けたことにより、排気ガスの温度条件に関係なくＰＭを除去することができる。
また、このＰＭを除去する遠心フィルタは、筒状であって、本体の内周面との間に環状の隙間を有すると共に、内周面に排気ガスに旋回流を発生させる案内羽根が設けられた第１フィルタを有し、第１フィルタの内部から第１フィルタを通過し環状の隙間に流れる排気ガス流路を形成可能に構成されて、酸化触媒の排気ガス入口側に設けられていることにより、排気ガスの温度条件に関係なくＰＭを除去すると共に、遠心力と第１フィルタとの相乗効果により、ＰＭを効率良く除去することができる。
【００１２】
次に、請求項２に係る本発明のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置によれば、前記酸化触媒と前記ＮＯｘ還元触媒との間、及びＮＯｘ還元触媒の排気ガス出口側に、多孔板を設けたことにより、酸化触媒及びＮＯｘ還元触媒のそれぞれに対する排気ガスの流通分布を均一にし、この酸化触媒及びＮＯｘ還元触媒のそれぞれについてデッドスペースをなくし利用効率を向上させることができる。
【００１３】
次に、請求項３に係る本発明のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置によれば、前記遠心フィルタの排気ガス入口側に、ヒータと該ヒータに密着する第２フィルタとを設けたことにより、所定の温度に昇温された第２フィルタを排気ガスが通過する間に、この排気ガス中に含まれるＰＭを燃焼させることができると共に、排気ガスを酸化触媒及びＮＯｘ還元触媒に適した温度にすることができる。
【００１４】
次に、請求項４に係る本発明のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置によれば、前記第２フィルタの排気ガス入口側に多孔板を設けたことにより、排気ガスは偏流することなく第２フィルタの全面に対して均一に通過するので、第２フィルタの全面を効率良く利用することができ、ＰＭを効率良く燃焼させて第２フィルタの再生を行うと共にＰＭを除去し、かつ、排気ガス温度の制御性を向上することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。まず、請求項１の記載から把握される本発明の実施の形態は、図１において、筒状の本体１内に酸化触媒２とＮＯｘ還元触媒３を設け、筒状であって、本体１の内周面との間に環状の隙間９を有すると共に、内周面に排気ガスに旋回流を発生させる案内羽根１１が設けられた第１フィルタ１０を備え、第１フィルタ１０の内部から第１フィルタ１０を通過し前記環状の隙間９に流れる排気ガス流路を形成して構成され、ＰＭを除去する遠心フィルタ８を酸化触媒２の排気ガス入口側に設け、ＮＯｘ還元触媒３の排気ガス入口側に燃料噴射ノズル７を設ける。
【００１６】
次に、請求項２の記載から把握される本発明の実施の形態は、酸化触媒２とＮＯｘ還元触媒３との間、及びＮＯｘ還元触媒３の排気ガス出口側に、多孔板２６，２７を設ける。
【００１７】
次に、請求項３の記載から把握される本発明の実施の形態は、遠心フィルタ８の排気ガス入口側に、ヒータ１２と該ヒータ１２に密着する第２フィルタ１３とを設ける。
【００１８】
次に、請求項４の記載から把握される本発明の実施の形態は、第２フィルタ１３の排気ガス入口側に多孔板１４を設ける。
【００１９】
【実施例】
以下本発明の一実施例について説明する。図１において、筒状の本体１の内部に、排気ガスの流れに沿ってヒータ１２、遠心フィルタ８、酸化触媒２及びＮＯｘ還元触媒３を配設している。本体１の排気ガス入口側には、多孔板１４を設けて膨張室１５を形成している。そして、この膨張室１５内に開口するように、通気孔１７を開けた入口管１６が設けられている。
【００２０】
遠心フィルタ８と多孔板１４との間に、ヒータ１２を配設し、このヒータ１２に密着するように、フィルタ１３を設ける。この実施例では、ヒータは渦巻状のヒータであり、この渦巻状のヒータ１２にフィルタを密着させて、フィルタ１３を所定の温度に、かつ、均一に昇温するようにしている。遠心フィルタ８を構成するフィルタ１０は円筒状であり、メッシュの異なるフィルタを二層にしている。そして、このフィルタ１０の内周面に、排気ガスに矢印で示すような旋回流を発生させるための案内羽１１が設けられている。このフィルタ１０は、外筒１８により本体１内に同心円状に支持されている。外筒１８には多数の通気孔１９が開けられている。そして、この外筒１８の外周面と本体１の内周面との間に環状の隙間９を形成している。
【００２１】
外筒１８の出口側と、区画板２３との間には案内羽２０が形成されており、仕切り板２１に通気管２４を支持した状態で、区画板２３と仕切り板２１とで、滞留室２５を形成している。又、仕切り板２１と酸化触媒２との間に膨張室２２を形成している。酸化触媒２とＮＯｘ還元触媒３との間には、多孔板２６が設けられている。又、ＮＯｘ還元触媒３の排気ガス出口側にも多孔板２７が設けられ、つづいて膨張室２８が形成されている。出口管２９は、この膨張室１８内に開口しており、その開口部には通気孔３０が開けられている。
【００２２】
７は燃料噴射ノズルであり、多孔板２６とＮＯｘ還元触媒３との間の空間部に設けられており、コントローラ３１によって、エンジン負荷又はヒータ１２によって制御される排気ガス温度に対応して燃料タンク３２からの燃料の量を制御するようにしている。燃料としてはディーゼルエンジンの燃料である軽油を使用し、燃料タンク３２は、ディーゼルエンジン用の燃料タンクを共用するようにしてもよい。３３はヒータセンサ、３４は温度計、３５はサーモスタット、３６はスタータスイッチである。
【００２３】
このように構成した本実施例の作用について、図１を参照しながら説明する。本体１の排気ガス入口側には、多孔板１４が設けられて膨張室１５を形成し、この膨張室１５に開口するように入口管１６を設け、この入口管１５に多数の通気孔１７を形成したので、入口管１６から流入した排気ガスは、通気孔１７及び入口管１６の開口部から矢印のように流出し、膨張室１５内に一定の内圧で滞留する。従って、滞留した排気ガスは、多孔板１４の孔を通過し、偏流することなく、矢印で示すように多孔板１４の全面に対しほぼ均一に通過する。これにより、排気ガスは、次のフィルタ１３の全面に対しても均一に通過させることができる。又、多孔板１４に開けた孔の径を、ＰＭ粒子の大きさよりも十分に大きくすることにより、ＰＭによる多孔板１４の目詰まりを無くすことができる。
【００２４】
フィルタ１３は、ヒータ１２に密着しているので、フィルタ１３はヒータ１２により効率良く昇温される。特に、ヒータ１２を渦巻き形にすることにより、フィルタ１３との密着面積を大きくし、より効果的にフィルタ１３の温度を均一に昇温し、フィルタ１３を通過する排気ガス温度の制御応答性を向上することができる。そして、フィルタ１３の全面に対して均一に流入した排気ガスは、所定の温度に昇温されているフィルタ１３を通過する間に、排気ガス中に含まれているＰＭを燃焼すると共に、ヒータセンサ３３により排気ガス温度を所定の温度（酸化触媒２及びＮＯｘ還元触媒３に適した温度）に制御される。
【００２５】
そして、排気ガスは偏流することなくフィルタ１３の全面に対して均一に通過するので、フィルタ１３の全面を効率良く利用することができ、ＰＭを効率良く燃焼させてフィルタ１３の再生を行うと共にＰＭを除去し、かつ、排気ガス温度の制御性を向上することができる。本実施例の場合、間隔をあけてヒータ１２及びフィルタ１３を二段に設けているので、フィルタ１３及びヒータ１２を小型化し、ＰＭをより確実に燃焼させて除去することができると共に、排気ガス温度制御をより確実に行うことができる。又、フィルタ１３の再生及び多孔板１４の目詰まりの解消により、排気ガスの通気抵抗を少なくし、長期間の使用を実現することができる。
【００２６】
このようにして、昇温されたフィルタ１３を排気ガスが通過するときに、ＰＭが燃焼しＰＭがほぼ除去された排気ガスは、遠心フィルタ８に流入し、案内羽根１１により旋回流となる。そして、この旋回流のエネルギーにより、フィルタ１３で燃焼し切れなかった微粒のＰＭは遠心力によりフィルタ１０側へと集められ、フィルタ１０を通過する際に捕獲され、ＰＭが少ないほぼクリーンな排気ガスとして環状の隙間９へと流出する。又、ＰＭは微粒であり、かつ、フィルタ１０も排気ガスにより昇温されているので、微粒のＰＭを燃焼させることができ、フィルタ１０の再生を行うことができる。又、フィルタ１０は二層であるので、微粒のＰＭとの接触を大きくすると共に、フィルタ１０の保熱を大きくし、ＰＭを効率良く捕集し、燃焼させることができる。
【００２７】
そして、環状の隙間９及び遠心フィルタ８の出口から案内羽２０を経由して排出された排気ガスは合流し、膨張室２５に流出し、膨張室２５内で乱流が発生する。この乱流により（一種の吹き溜まり）微粒のＰＭは最終的に捕獲され、捕獲されたＰＭは定期的に排出口３７から外部に排出される。又、万が一フィルタ１０が目詰まりをしたとしても、遠心フィルタ８であるので、目詰まりすることはなく、かつ、排気ガスは案内羽根１１にて旋回させられるので、通気管２４から直接流出することなく、膨張室２５に流出し、微粒のＰＭを最終的に捕獲することができる。
【００２８】
このようにして、フィルタ１３、遠心フィルタ８、フィルタ１０及び膨張室２５の四段階（フィルタ１３を二段にした場合は五段階）でＰＭをほぼ確実に捕獲し、ＰＭがほとんどないクリーンな排気ガスとして通気管２４より流出させることができる。従って、酸化触媒２及びＮＯｘ還元触媒３の目詰まりを防止することができ、これら触媒の機能を充分に発揮させることができると共に、長期間の使用を可能にすることができる。
【００２９】
このようにして、通気管２４から流出したＰＭが除去されたクリーンな排気ガスは、膨張室２２に所定の圧力で滞留し、酸化触媒２に対して均一に流入させることができ、酸化触媒２の利用率を向上させることができる。又、酸化触媒２の排気ガス出口側にも多孔板２６を設けて酸化触媒２の出口側圧力を均一にすることにより、さらに酸化触媒２に対する排気ガスの流通分布をより均一にし、デッドスペースをなくして酸化触媒２の利用率を向上することができる。このようにして、酸化触媒２の利用率を向上し、かつ、ヒータ１２及びフィルタ１３にて排気ガス温度が制御されているので、ディーゼルエンジンの負荷変動に関係なく、酸化触媒２にて排気ガス中のＳＯＦ，ＣＯ，ＴＨＣを除去することができる。
【００３０】
このようにして、ＰＭ及びＳＯＦ，ＣＯ，ＴＨＣが除去された排気ガスは、ＮＯｘ還元触媒３へと流入する。この流入においても、多孔板２６及び多孔板２７にて、ＮＯｘ還元触媒３内を流れる排気ガスの流通分布を均一にし、ＮＯｘ還元触媒３のデッドスペースをなくして利用率を向上することができる。そして、このＮＯｘ還元触媒３の排気ガス入口側に燃料噴射ノズル７を設け、コントローラ３１によりディーゼルエンジンの過渡運転にあわせて燃料噴射ノズル７から噴射する燃料の量を制御することにより、還元剤の量を制御し、ＮＯｘを還元することができる。そして、還元剤は噴射された燃料から本体１内で合成されるので、還元剤がリークすることはない。又、この燃料噴射ノズル７から噴射される燃料は、軽油であるので、燃料タンク３２としてはディーゼルエンジンの燃料タンクを共用することができ、構造を簡略化することができる。ＮＯｘ還元触媒３を出た排気ガスは、膨張室２８に流出して所定の圧力で滞留し、出口管２９の開口部及び通気孔３０を介して外部に放出される。このように、排気ガスが膨張室２８で滞留し、通気孔３０を通過する過程で、残余のＰＭを捕獲することができる。
【００３１】
以上の通り、本実施例では、酸化触媒２及びＮＯｘ還元触媒３の前段階でＰＭを除去し、酸化触媒２とＮＯｘ還元触媒３とで排気ガス中のＳＯＦ，ＣＯ，ＴＨＣとＮＯｘをそれぞれ分担して除去するようにしたので、排気ガスを確実に清浄化することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によるディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置によれば、筒状の本体内に酸化触媒とＮＯｘ還元触媒を設け、このＮＯｘ還元触媒の排気ガス入口側に燃料噴射ノズルを設け、ディーゼルエンジンの過渡運転にあわせて燃料噴射ノズルから噴射する燃料の量を制御することにより、ディーゼルエンジンの過渡運転に対応させることができ、そして、還元剤は噴射された燃料から本体内で合成されるので、還元剤が漏れることはなく、ＳＣＲ触媒を実現することができる。
【００３３】
また、本発明によるディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置によれば、酸化触媒の排気ガス入口側にＰＭを除去するための遠心フィルタを設け、排気ガスの温度条件に関係なくＰＭを除去することができるので、ディーゼルエンジンの過渡運転に対応してＰＭを除去することができると共に、遠心フィルタには目詰まりが無いので、長期に渡り運転を維持することができる。
【００３４】
また、本発明によるディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置によれば、本体の内周面との間に環状の隙間を形成するように筒状のフィルタを設け、このフィルタの内面に排気ガスに旋回流を発生させるための案内羽根を設け、フィルタの内部からフィルタを通過し前記環状の隙間に流れる排気ガス流路を形成して遠心フィルタを構成し、排気ガスの温度条件に関係なくＰＭを除去すると共に、遠心力とフィルタとの相乗効果により、ＰＭを効率良く除去することができるので、排気ガス中のＰＭを効率良く除去することができ、ＰＭの排出量を少なくし、酸化触媒及びＮＯｘ還元触媒の目詰まりを無くして、これら触媒の機能を維持し、排気ガスの清浄化を向上すると共に、長期に亘る運転を可能にすることができる。
【００３５】
また、本発明によるディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置によれば、遠心フィルタの排気ガス入口側にヒータを設け、このヒータに密着するようにフィルタを設け、フィルタの温度を調整して、フィルタを通過する排気ガスの温度を制御し、酸化触媒及びＮＯｘ還元触媒の温度を制御することができると共に、フィルタを通過するときにＰＭを燃焼させることができるので、フィルタの再生を可能にすると共に、ＰＭの排出を少なくし、かつ、酸化触媒及びＮＯｘ還元触媒の還元率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置の縦断面図である。
【図２】従来例の縦断面図である。
【符号の説明】
１本体
２酸化触媒
３ＮＯｘ還元触媒
４フィルタ
５ガス入口管
６排気管
７燃料噴射ノズル
８遠心フィルタ
９環状の隙間
１０フィルタ
１１案内羽根
１２ヒータ
１３フィルタ
１４多孔板
１５膨張室
１６入口管
１７通気孔
１８外筒
１９通気孔
２０案内羽根
２１仕切り版
２２膨張室
２３区画板
２４通気管
２５滞留室
２６多孔板
２７多孔板
２８膨張室
２９出口管
３０通気孔
３１コントローラ
３２燃料タンク
３３ヒータセンサ
３４温度計
３５サーモスタット
３６スタータスイッチ
３７排出口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a purification device for exhaust gas exhausted from a diesel engine.
[0002]
[Prior art]
In the gas exhausted from the diesel engine, components (SOF), CO, and THC that are soluble in an organic solvent contained in unburned suspended particles (hereinafter referred to as PM) are discharged, and NOx is also discharged.
[0003]
As shown in FIG. 2, a conventional diesel engine exhaust gas purification device is provided with an oxidation catalyst 2 and a NOx reduction catalyst 3 along a flow of exhaust gas in a cylindrical body 1, and on the gas inlet side of the oxidation catalyst 2. A filter 4 is provided. The PM in the exhaust gas flowing in from the gas inlet pipe 5 is removed by the filter 4, SOF, CO, and THC are oxidized and removed by the oxidation catalyst 2, and NOx is removed by the NOx reduction catalyst 3 and exhausted. It exhausts from the pipe 6.
[0004]
However, in this purification apparatus, the NOx reduction catalyst 3 directly uses a cracking catalyst, so that a high purification rate cannot be obtained and the actual situation is that it has not been put into practical use. At present, a technology for improving the reduction rate with a catalyst (SCR) using ammonia or urea as a reducing agent is being developed. For example, a system for synthesizing ammonia from light oil and reducing NOx by an SCR catalyst has been developed, but it has not been put into practical use in terms of dealing with a transient operation of a diesel engine and leakage of ammonia.
[0005]
Further, in this purification device, a predetermined purification rate of the oxidation catalyst 2 and the NOx reduction catalyst 3 can be obtained when the exhaust gas temperature is high at a high engine load, but a satisfactory result cannot be obtained at a low engine load. There are challenges. This phenomenon is considered to be because the temperature of the oxidation catalyst 2 and the NOx reduction catalyst 3 is not maintained at a predetermined temperature. In addition, when the engine is under a low load and the exhaust gas temperature is low, PM does not burn and the filter 4 is clogged.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the present invention realizes an SCR catalyst that can cope with a transient operation of a diesel engine and that does not leak ammonia, controls the temperature of the exhaust gas by adjusting the temperature of the filter, and burns PM with the heater and the filter. A diesel engine exhaust gas purification device that enables regeneration of the filter, reduces PM emissions, and controls the temperature of the oxidation catalyst and NOx reduction catalyst to improve the reduction rate of each catalyst. Is.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems , the present invention provides a diesel engine exhaust gas purification apparatus having an oxidation catalyst and a NOx reduction catalyst in a cylindrical main body, which is cylindrical and between the inner peripheral surface of the main body. And a first filter provided with guide vanes for generating a swirling flow in the exhaust gas on the inner peripheral surface, and passes through the first filter from the inside of the first filter and passes through the first filter. A centrifugal filter for removing PM is provided on the exhaust gas inlet side of the oxidation catalyst, and a fuel injection nozzle is provided on the exhaust gas inlet side of the NOx reduction catalyst. Features.
[0008]
The diesel engine exhaust gas purification apparatus according to the present invention is characterized in that a porous plate is provided between the oxidation catalyst and the NOx reduction catalyst and on the exhaust gas outlet side of the NOx reduction catalyst .
[0009]
In the exhaust gas purification apparatus for a diesel engine according to the present invention, a heater and a second filter that is in close contact with the heater are provided on the exhaust gas inlet side of the centrifugal filter .
[0010]
The diesel engine exhaust gas purifying apparatus according to the present invention is characterized in that a porous plate is provided on the exhaust gas inlet side of the second filter .
[0011]
[Action]
Next, how the problem is solved by the exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine of the present invention according to each claim will be described. First, according to the exhaust gas purification apparatus for a diesel engine of the present invention according to claim 1 , an oxidation catalyst and a NOx reduction catalyst are provided in a cylindrical main body, and a fuel injection nozzle is provided on the exhaust gas inlet side of the NOx reduction catalyst. Since it is provided, the amount of reducing agent can be controlled by controlling the amount of fuel injected from the fuel injection nozzle in accordance with the transient operation of the diesel engine. And since a reducing agent is synthesize | combined within the main body from the injected fuel, a reducing agent does not leak.
Further, by providing a centrifugal filter for removing PM on the exhaust gas inlet side of the oxidation catalyst, PM can be removed regardless of the temperature condition of the exhaust gas.
The centrifugal filter for removing PM is cylindrical and has an annular gap with the inner peripheral surface of the main body, and is provided with guide vanes for generating a swirling flow in the exhaust gas on the inner peripheral surface. And an exhaust gas passage that passes through the first filter from the inside of the first filter and flows into the annular gap, and is provided on the exhaust gas inlet side of the oxidation catalyst. Thus, PM can be removed regardless of the temperature condition of the exhaust gas, and PM can be efficiently removed by the synergistic effect of the centrifugal force and the first filter.
[0012]
Next, according to the exhaust gas purification apparatus for a diesel engine of the present invention according to claim 2 , a porous plate is provided between the oxidation catalyst and the NOx reduction catalyst and on the exhaust gas outlet side of the NOx reduction catalyst. Thus, it is possible to make the distribution of exhaust gas distribution to each of the oxidation catalyst and the NOx reduction catalyst uniform, to eliminate dead space and to improve the utilization efficiency of each of the oxidation catalyst and the NOx reduction catalyst.
[0013]
Next, according to the exhaust gas purification apparatus for a diesel engine of the present invention according to claim 3 , a predetermined filter is provided by providing a heater and a second filter in close contact with the heater on the exhaust gas inlet side of the centrifugal filter. While the exhaust gas passes through the second filter whose temperature has been raised to the temperature, PM contained in the exhaust gas can be combusted, and the exhaust gas is set to a temperature suitable for the oxidation catalyst and the NOx reduction catalyst. be able to.
[0014]
Next, according to the exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine of the present invention according to claim 4 , the second filter is provided without the exhaust gas drifting by providing a porous plate on the exhaust gas inlet side of the second filter. So that the entire surface of the second filter can be used efficiently, the PM is efficiently burned to regenerate the second filter, remove the PM, and the exhaust gas temperature. Controllability can be improved.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below. First, the embodiment of the present invention ascertained from the description of claim 1 is provided in FIG. 1 in which a cylindrical main body 1 is provided with an oxidation catalyst 2 and a NOx reduction catalyst 3, and is cylindrical. A first filter 10 having an annular gap 9 between the inner peripheral surface and a guide vane 11 for generating a swirling flow in the exhaust gas is provided on the inner peripheral surface. An exhaust gas passage that passes through the filter 10 and flows into the annular gap 9 is formed, and a centrifugal filter 8 that removes PM is provided on the exhaust gas inlet side of the oxidation catalyst 2, and the exhaust gas inlet of the NOx reduction catalyst 3 A fuel injection nozzle 7 is provided on the side.
[0016]
Next, in the embodiment of the present invention ascertained from the description of claim 2 , porous plates 26 and 27 are provided between the oxidation catalyst 2 and the NOx reduction catalyst 3 and on the exhaust gas outlet side of the NOx reduction catalyst 3. Provide.
[0017]
Next, in the embodiment of the present invention ascertained from the description of claim 3 , the heater 12 and the second filter 13 that is in close contact with the heater 12 are provided on the exhaust gas inlet side of the centrifugal filter 8.
[0018]
Next, in the embodiment of the present invention ascertained from the description of claim 4 , the porous plate 14 is provided on the exhaust gas inlet side of the second filter 13.
[0019]
【Example】
An embodiment of the present invention will be described below. In FIG. 1, a heater 12, a centrifugal filter 8, an oxidation catalyst 2, and a NOx reduction catalyst 3 are disposed along a flow of exhaust gas inside a cylindrical main body 1. A porous plate 14 is provided on the exhaust gas inlet side of the main body 1 to form an expansion chamber 15. An inlet pipe 16 having a vent hole 17 is provided so as to open into the expansion chamber 15.
[0020]
A heater 12 is disposed between the centrifugal filter 8 and the porous plate 14, and a filter 13 is provided so as to be in close contact with the heater 12. In this embodiment, the heater is a spiral heater, and a filter is brought into close contact with the spiral heater 12 so that the temperature of the filter 13 is raised to a predetermined temperature and uniformly. The filter 10 constituting the centrifugal filter 8 is cylindrical and has two layers of filters with different meshes. Guide vanes 11 are provided on the inner peripheral surface of the filter 10 for generating a swirling flow as indicated by arrows in the exhaust gas. The filter 10 is concentrically supported in the main body 1 by an outer cylinder 18. A large number of vent holes 19 are formed in the outer cylinder 18. An annular gap 9 is formed between the outer peripheral surface of the outer cylinder 18 and the inner peripheral surface of the main body 1.
[0021]
A guide vane 20 is formed between the outlet side of the outer cylinder 18 and the partition plate 23, and the partition plate 23 and the partition plate 21 hold the residence chamber in a state where the ventilation pipe 24 is supported by the partition plate 21. 25 is formed. An expansion chamber 22 is formed between the partition plate 21 and the oxidation catalyst 2. A perforated plate 26 is provided between the oxidation catalyst 2 and the NOx reduction catalyst 3. A porous plate 27 is also provided on the exhaust gas outlet side of the NOx reduction catalyst 3, and an expansion chamber 28 is formed. The outlet pipe 29 opens into the expansion chamber 18, and a vent hole 30 is opened in the opening.
[0022]
A fuel injection nozzle 7 is provided in a space between the perforated plate 26 and the NOx reduction catalyst 3 and corresponds to the exhaust gas temperature controlled by the engine load or the heater 12 by the controller 31. The amount of fuel from 32 is controlled. As the fuel, light oil that is a fuel of a diesel engine may be used, and the fuel tank 32 may share a fuel tank for a diesel engine. 33 is a heater sensor, 34 is a thermometer, 35 is a thermostat, and 36 is a starter switch.
[0023]
The operation of this embodiment configured as described above will be described with reference to FIG. On the exhaust gas inlet side of the main body 1, a porous plate 14 is provided to form an expansion chamber 15, an inlet pipe 16 is provided so as to open to the expansion chamber 15, and a number of vent holes 17 are provided in the inlet pipe 15. Since it is formed, the exhaust gas flowing in from the inlet pipe 16 flows out from the vent hole 17 and the opening of the inlet pipe 16 as indicated by the arrow, and stays in the expansion chamber 15 at a constant internal pressure. Therefore, the accumulated exhaust gas passes through the holes of the porous plate 14 and passes almost uniformly over the entire surface of the porous plate 14 as indicated by the arrows without drifting. As a result, the exhaust gas can be uniformly passed through the entire surface of the next filter 13. Moreover, clogging of the porous plate 14 due to PM can be eliminated by making the diameter of the hole formed in the porous plate 14 sufficiently larger than the size of the PM particles.
[0024]
Since the filter 13 is in close contact with the heater 12, the temperature of the filter 13 is efficiently raised by the heater 12. In particular, by making the heater 12 spiral, the contact area with the filter 13 is increased, the temperature of the filter 13 is more effectively increased uniformly, and the control response of the exhaust gas temperature passing through the filter 13 is improved. Can be improved. The exhaust gas that uniformly flows into the entire surface of the filter 13 burns PM contained in the exhaust gas while passing through the filter 13 that has been heated to a predetermined temperature, and a heater sensor. 33 controls the exhaust gas temperature to a predetermined temperature (a temperature suitable for the oxidation catalyst 2 and the NOx reduction catalyst 3).
[0025]
And since exhaust gas passes uniformly with respect to the whole surface of the filter 13 without drifting, the whole surface of the filter 13 can be used efficiently, PM is efficiently burned, the filter 13 is regenerated, and PM And the controllability of the exhaust gas temperature can be improved. In the case of the present embodiment, the heater 12 and the filter 13 are provided in two stages at intervals, so that the filter 13 and the heater 12 can be downsized and PM can be burned and removed more reliably, and the exhaust gas can be removed. Temperature control can be performed more reliably. Further, by regenerating the filter 13 and eliminating the clogging of the perforated plate 14, the exhaust gas ventilation resistance can be reduced, and long-term use can be realized.
[0026]
In this way, when the exhaust gas passes through the filter 13 whose temperature has been raised, the exhaust gas from which PM has burned and PM has been substantially removed flows into the centrifugal filter 8 and is swirled by the guide vanes 11. Due to the energy of the swirling flow, fine particulate PM that could not be burned out by the filter 13 is collected by the centrifugal force toward the filter 10, captured when passing through the filter 10, and substantially clean exhaust gas with less PM. To the annular gap 9. Further, since PM is fine and the temperature of the filter 10 is also raised by the exhaust gas, the fine PM can be burned and the filter 10 can be regenerated. Further, since the filter 10 has two layers, the contact with the fine PM can be increased, the heat retention of the filter 10 can be increased, and PM can be efficiently collected and burned.
[0027]
The exhaust gas discharged from the annular gap 9 and the outlet of the centrifugal filter 8 through the guide vanes 20 merges and flows out into the expansion chamber 25, and turbulence is generated in the expansion chamber 25. Due to this turbulent flow (a kind of puddle), particulate PM is finally captured, and the captured PM is periodically discharged from the discharge port 37 to the outside. Even if the filter 10 is clogged, it is the centrifugal filter 8 so that it is not clogged, and the exhaust gas is swirled by the guide vanes 11 so that it directly flows out from the vent pipe 24. The particulate PM flows out into the expansion chamber 25 and can finally capture the particulate PM.
[0028]
In this way, PM is almost certainly captured in four stages of the filter 13, the centrifugal filter 8, the filter 10, and the expansion chamber 25 (or five stages if the filter 13 is two stages), and clean exhaust with almost no PM. The gas can be discharged from the vent pipe 24. Therefore, clogging of the oxidation catalyst 2 and the NOx reduction catalyst 3 can be prevented, the functions of these catalysts can be fully exhibited, and long-term use can be enabled.
[0029]
In this way, the clean exhaust gas from which the PM that has flowed out of the vent pipe 24 is removed can stay in the expansion chamber 22 at a predetermined pressure, and can flow uniformly into the oxidation catalyst 2. The utilization rate of can be improved. Further, by providing a porous plate 26 on the exhaust gas outlet side of the oxidation catalyst 2 to make the pressure on the outlet side of the oxidation catalyst 2 uniform, the distribution of exhaust gas flow to the oxidation catalyst 2 can be made more uniform and dead space can be reduced. The utilization of the oxidation catalyst 2 can be improved without it. Thus, since the utilization rate of the oxidation catalyst 2 is improved and the exhaust gas temperature is controlled by the heater 12 and the filter 13, the exhaust gas is discharged by the oxidation catalyst 2 regardless of the load fluctuation of the diesel engine. The SOF, CO, and THC contained therein can be removed.
[0030]
Thus, the exhaust gas from which PM and SOF, CO, and THC are removed flows into the NOx reduction catalyst 3. Even in this inflow, the distribution distribution of the exhaust gas flowing through the NOx reduction catalyst 3 can be made uniform by the porous plate 26 and the porous plate 27, and the dead space of the NOx reduction catalyst 3 can be eliminated to improve the utilization rate. A fuel injection nozzle 7 is provided on the exhaust gas inlet side of the NOx reduction catalyst 3, and the amount of fuel injected from the fuel injection nozzle 7 is controlled by the controller 31 in accordance with the transient operation of the diesel engine. The amount can be controlled and NOx can be reduced. And since a reducing agent is synthesize | combined in the main body 1 from the injected fuel, a reducing agent does not leak. Further, since the fuel injected from the fuel injection nozzle 7 is light oil, the fuel tank of the diesel engine can be shared as the fuel tank 32, and the structure can be simplified. The exhaust gas exiting the NOx reduction catalyst 3 flows into the expansion chamber 28 and stays at a predetermined pressure, and is discharged to the outside through the opening of the outlet pipe 29 and the vent hole 30. In this way, the remaining PM can be captured in the process in which the exhaust gas stays in the expansion chamber 28 and passes through the vent hole 30.
[0031]
As described above, in this embodiment, PM is removed before the oxidation catalyst 2 and the NOx reduction catalyst 3, and the oxidation catalyst 2 and the NOx reduction catalyst 3 respectively share SOF, CO, THC, and NOx in the exhaust gas. Therefore, the exhaust gas can be reliably cleaned.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the exhaust gas purification apparatus for a diesel engine according to the present invention , the oxidation catalyst and the NOx reduction catalyst are provided in the cylindrical main body, and the fuel injection nozzle is provided on the exhaust gas inlet side of the NOx reduction catalyst. By installing and controlling the amount of fuel injected from the fuel injection nozzle in accordance with the transient operation of the diesel engine, it is possible to cope with the transient operation of the diesel engine, and the reducing agent is injected into the main body from the injected fuel. Since it is synthesized, the reducing agent does not leak and an SCR catalyst can be realized.
[0033]
Moreover, according to the exhaust gas purification apparatus for a diesel engine according to the present invention, a centrifugal filter for removing PM is provided on the exhaust gas inlet side of the oxidation catalyst, and PM can be removed regardless of the temperature condition of the exhaust gas. Therefore, PM can be removed corresponding to the transient operation of the diesel engine, and the centrifugal filter is not clogged, so that the operation can be maintained for a long time.
[0034]
Further, according to the exhaust gas purification apparatus for a diesel engine according to the present invention , a cylindrical filter is provided so as to form an annular gap with the inner peripheral surface of the main body, and the exhaust gas is swirled on the inner surface of the filter. A guide vane for generating the exhaust gas is provided, an exhaust gas passage that passes through the filter from the inside of the filter and flows into the annular gap is formed to constitute a centrifugal filter, and PM is removed regardless of the temperature condition of the exhaust gas. At the same time, the synergistic effect of the centrifugal force and the filter allows the PM to be efficiently removed, so that the PM in the exhaust gas can be efficiently removed, the amount of PM emission is reduced, and the oxidation catalyst and NOx reduction. It is possible to eliminate the clogging of the catalyst, maintain the functions of these catalysts, improve the purification of exhaust gas, and enable the operation for a long time.
[0035]
Further, according to the exhaust gas purification apparatus for a diesel engine according to the present invention , a heater is provided on the exhaust gas inlet side of the centrifugal filter, a filter is provided so as to be in close contact with the heater, the temperature of the filter is adjusted, and the filter passes through the filter. The temperature of the exhaust gas to be controlled can be controlled, the temperatures of the oxidation catalyst and the NOx reduction catalyst can be controlled, and the PM can be burned when passing through the filter. Emission and the reduction rate of the oxidation catalyst and the NOx reduction catalyst can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an exhaust gas purification apparatus for a diesel engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main body 2 Oxidation catalyst 3 NOx reduction catalyst 4 Filter 5 Gas inlet pipe 6 Exhaust pipe 7 Fuel injection nozzle 8 Centrifugal filter 9 Annular gap 10 Filter 11 Guide vane 12 Heater 13 Filter 14 Porous plate 15 Expansion chamber 16 Inlet pipe 17 Ventilation hole 18 Outer cylinder 19 Ventilation hole 20 Guide vane 21 Partition plate 22 Expansion chamber 23 Partition plate 24 Vent pipe 25 Retention chamber 26 Porous plate 27 Porous plate 28 Expansion chamber 29 Outlet pipe 30 Vent 31 Controller 32 Fuel tank 33 Heater sensor 34 Thermometer 35 Thermostat 36 Starter switch 37 Discharge port

Claims

In a diesel engine exhaust gas purification apparatus provided with an oxidation catalyst and a NOx reduction catalyst in a cylindrical main body ,
A first filter that is cylindrical and has an annular gap between the inner peripheral surface of the main body and a guide vane that generates a swirling flow in the exhaust gas on the inner peripheral surface; An exhaust gas passage that passes through the first filter from the inside of one filter and flows into the annular gap can be formed, and a centrifugal filter for removing PM is provided on the exhaust gas inlet side of the oxidation catalyst,
An exhaust gas purification apparatus for a diesel engine, wherein a fuel injection nozzle is provided on an exhaust gas inlet side of the NOx reduction catalyst.

The exhaust gas purification device for a diesel engine according to claim 1, wherein a perforated plate is provided between the oxidation catalyst and the NOx reduction catalyst and on the exhaust gas outlet side of the NOx reduction catalyst.

The exhaust gas purification device for a diesel engine according to claim 1 or 2, wherein a heater and a second filter that is in close contact with the heater are provided on the exhaust gas inlet side of the centrifugal filter.

The exhaust gas purification apparatus for a diesel engine according to claim 3, wherein a perforated plate is provided on the exhaust gas inlet side of the second filter.