JP4533832B2 - 排ガス浄化装置 - Google Patents
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Description
かかる技術においては、内燃機関からの排ガス通路にNOx吸蔵触媒装置と排ガス中の黒煙を除去する黒煙除去装置とを直列に配設し、黒煙除去装置に流入する排ガスの温度が黒煙の自己燃焼温度以上であって、黒煙除去装置の前後差圧増加率が基準値以上のときにNOx吸蔵触媒を再生するための触媒再生制御を、排ガスをリッチにする頻度を少なくする制御またはリッチを浅くする制御の少なくとも一方を行うことにより、黒煙除去装置の連続再生可能な範囲で最適なNOx浄化率を維持可能としている。
一方、NOx吸蔵触媒装置に用いられる触媒にあっては、図7に示されるように、触媒温度Tが一定温度T1を超えると触媒性能が低下する触媒が多く、排ガス温度が高温レベルで運転される発電用エンジンにかかる触媒を用いる場合には、触媒温度Tが最適触媒温度範囲ΔTを超えたT0にまで上昇することがあり、触媒性能が低下した状態でNOx吸蔵触媒装置を作動させる事態となる。
更に前記排ガス通路に排ガス中の黒煙を除去する黒煙除去装置を前記NOx吸蔵触媒装置と併設するとともに、該黒煙除去装置の前後の差圧を検出して前記コントローラに入力する差圧センサを設け、前記コントローラは、前記差圧の検出値が前記黒煙除去装置の許容差圧を超えたとき前記冷却流体調整弁を閉止して前記排ガス冷却装置への冷却流体の供給を遮断するように構成されてなることを特徴とする。
これにより、発電用エンジンのように高温の排ガス供給源からの排ガスに対しても、NOx吸蔵触媒装置に導入される排ガス温度を前記必要触媒作動温度範囲に保持できて、高効率のNOx浄化機能を発揮できる。
図1において、2は図示しないエンジンの排気口に接続される排ガス管、1は排気管2設けられた排ガス中のNOx(窒素酸化物)を吸収し除去するNOx吸蔵触媒装置である。
3は排ガス冷却装置で、前記排ガス管2の前記NOx吸蔵触媒装置1の上流部位に設けられ、内部を通流する冷却水と排ガスとを熱交換して排ガスの温度を所定温度まで降温させるものである。5は該排ガス冷却装置3への冷却水入口管、6は該排ガス冷却装置3からの冷却水出口管である。4は前記冷却水入口管5に設けられて、前記排ガス冷却装置3への冷却水の流量を調整する冷却水調整弁である。
7は前記NOx吸蔵触媒装置1入口の排ガス温度を検出する排ガス温度センサである。10は該排ガス温度センサ7からの排ガス温度の検出値が入力されて、該排ガス温度の検出値に基づき前記NOx吸蔵触媒装置1に導入される排ガス温度が該NOx吸蔵触媒装置1の必要触媒作動温度になるように前記冷却水調整弁4の開度を制御するコントローラで、詳細は後述する。
図4(A)において、前記排ガス温度センサ7からの前記NOx吸蔵触媒装置1入口の排ガス温度の検出値はコントローラ10の温度偏差算出部11に入力される。12は触媒作動温度設定部で、図7に示すように、NOx吸蔵触媒装置1の必要触媒性能を発揮する触媒作動温度範囲ΔTが、触媒毎に設定されている。
前記温度偏差算出部11においては、前記排ガス温度の検出値と当該NOx吸蔵触媒装置1に用いられている触媒の触媒作動温度範囲ΔT中の最適触媒作動温度T1との温度偏差ΔT1を算出して、冷却水量変化量算出部13に入力する。
これにより、発電用エンジンのように高温の排ガス供給源からの排ガスに対しても、NOx吸蔵触媒装置1に導入される排ガス温度を前記必要触媒作動温度範囲ΔTに保持できて、高効率のNOx浄化機能を発揮できる。
かかる第2実施例においては、前記第1実施例に加えて、排ガス管2の前記排ガス冷却装置3の上流部位に、排ガス管2内を流れる排ガス中に軽油等の還元剤を噴射する還元剤噴射装置9を設置し、また、前記第1実施例と同様な排ガス温度を検出する排ガス温度センサ7とともにNOx吸蔵触媒装置1入口の排ガス圧力を検出する排ガス圧力センサ8を設けている。
そして、かかる第2実施例においては、前記コントローラ10は詳細を後述するように、前記第1実施例と同様な冷却水弁4の開度制御に加えて、前記排ガス温度センサ7からの排ガス温度の検出値及び前記排ガス圧力センサ8からの排ガス圧力の検出値が入力されて、該排ガス温度の検出値及び排ガス圧力の検出値に基づき前記還元剤噴射装置9からの還元剤供給量及び還元剤供給圧力を制御している。
図5において、前記排ガス温度センサ7からの前記NOx吸蔵触媒装置1入口の排ガス温度の検出値はコントローラ10の温度偏差算出部11に入力される。12は触媒作動温度設定部で、図7に示すように、NOx吸蔵触媒装置1の必要触媒性能を発揮する触媒作動温度範囲ΔTが、触媒毎に設定されている。
前記温度偏差算出部11においては、前記排ガス温度の検出値と当該NOx吸蔵触媒装置1に用いられている触媒の触媒作動温度範囲ΔT中の最適触媒作動温度T1との温度偏差ΔT1を算出して、還元剤供給要否判定部15に入力する。
ΔT1(=T1−T)≧0のとき、
つまりNOx吸蔵触媒装置1入口の排ガス温度Tが前記最適触媒作動温度T1に達していない場合には、還元剤投入量算出部16を作動させる。
一方、前記最適触媒作動温度T1と排ガス温度の検出値Tとの温度偏差ΔT1が、
ΔT1(=T1−T)<0のとき、
つまりNOx吸蔵触媒装置1入口の排ガス温度Tが前記最適触媒作動温度T1を超える場合には、前記第1実施例と同様に、冷却水量変化量算出部13を作動させる。冷却水量変化量算出部13以降の作動は、前記第1実施例と同様である。
該還元剤噴射条件算出部17には、前記排ガス圧力センサ8から排ガス圧力の検出値Pが入力されており、該還元剤噴射条件算出部17においては、前記還元剤噴射装置9からの還元剤噴射圧力P1を前記排ガス圧力の検出値P以上に設定する(P1≧P)。これにより、該排ガス管2内への還元剤の円滑な噴射が可能となる。
従って、該還元剤噴射装置9においては、前記還元剤噴射圧力P1及び還元剤噴射量Qで以って、NOx吸蔵触媒装置1入口の排ガス中に還元剤を噴射して燃焼せしめる。
かかる還元剤噴射装置9からの還元剤の排ガス中への噴射及び燃焼によって、前記NOx吸蔵触媒装置1に導入される排ガスを還元雰囲気の排ガスにして該NOx吸蔵触媒装置1に送り込むとともに、排ガス温度Tを前記最適触媒作動温度T1近傍まで上昇せしめて、該NOx吸蔵触媒装置1でのNOx吸蔵作用を促進する。
即ち、排ガス管2のNOx吸蔵触媒装置1の上流部位に排ガス中に還元剤を供給する還元剤噴射装置9を設けるとともに、NOx吸蔵触媒装置1入口の排ガス温度及び排ガス圧力を検出し、コントローラ10によって、該排ガス温度の検出値T及び排ガス圧力の検出値Pに基づき、還元剤噴射装置9からの還元剤噴射量Q及び還元剤噴射圧力P1を、検出排ガス温度T及び検出排ガス圧力Pに適合するように制御するので、NOx吸蔵触媒装置1への還元剤を常時所要の温度及び圧力条件で安定供給することができて、該NOx吸蔵触媒装置1における脱硝性能が安定するとともに、最低限の還元剤供給量で以ってNOx吸蔵触媒装置1における脱硝率を高く維持できる。
かかる第3実施例においては、前記第2実施例に加えて、前記排ガス管2の前記NOx吸蔵触媒装置1の下流部位に排ガス中の黒煙を除去する黒煙フィルタ120を設置するとともに、該黒煙フィルタ120の前後の差圧を検出して前記コントローラ10に入力する差圧センサ130を設けている。
図6において、前記差圧センサ130からの前記黒煙フィルタ120出入口の差圧の検出値ΔPはコントローラ10の差圧比較部20に入力される。21は差圧設定部で、前記黒煙フィルタ120の許容差圧ΔP0、つまり該黒煙フィルタ120の再生を要する差圧の限界値が設定されている。
前記差圧比較部20においては、前記差圧の検出値ΔPと前記差圧設定部21に設定されている許容差圧ΔP0とを比較し、その比較結果をDPF再生要否判断部22に入力する。
また該DPF再生要否判断部22においては、前記比較結果が、差圧の検出値ΔPが許容差圧ΔP0以上の場合(ΔP≧ΔP0)には、還元剤噴射量増加指令部24を作動させ、還元剤噴射量増加指令部24は、還元剤噴射装置9の作動指令を前記還元剤噴射条件算出部17に入力する。
そして、該還元剤噴射条件算出部17以後の制御は、前記第2実施例と同様に行ない、
前記還元剤噴射装置9からの還元剤噴射量を増加して前記黒煙フィルタ120への排ガス温度を上昇せしめる。
図8は、かかる第3実施例における、黒煙フィルタ(DPF)12の再生と前記冷却水調整弁4の遮断のタイミング線図である。
これにより、黒煙フィルタ120の機能低下や、該黒煙フィルタ120の詰まりに伴うエンジン背圧の増加による燃料消費率の増加を回避できる。
2 排ガス管
3 排ガス冷却装置
4 冷却水調整弁
7 排ガス温度センサ
8 排ガス圧力センサ
9 還元剤噴射装置
10 コントローラ
120 黒煙フィルタ
130 差圧センサ
52 噴孔
Claims (1)
- 排ガス通路にNOx(窒素酸化物)吸蔵触媒装置をそなえた排ガス浄化装置において、前記排ガス通路の前記NOx吸蔵触媒装置の上流部位に該排ガス通路中の排ガスを冷却する排ガス冷却装置を設けるとともに、前記排ガス冷却装置への冷却流体の流量を調整する冷却流体調整弁と、前記NOx吸蔵触媒装置入口の排ガス温度を検出する排ガス温度センサと、該排ガス温度センサからの排ガス温度の検出値が入力されて、該排ガス温度の検出値に基づき前記NOx吸蔵触媒装置に導入される排ガス温度が前記NOx吸蔵触媒装置の必要触媒作動温度になるように前記冷却流体調整弁の開度を制御するコントローラとをそなえ、
更に前記排ガス通路に排ガス中の黒煙を除去する黒煙除去装置を前記NOx吸蔵触媒装置と併設するとともに、該黒煙除去装置の前後の差圧を検出して前記コントローラに入力する差圧センサを設け、前記コントローラは、前記差圧の検出値が前記黒煙除去装置の許容差圧を超えたとき前記冷却流体調整弁を閉止して前記排ガス冷却装置への冷却流体の供給を遮断するように構成されてなることを特徴とする排ガス浄化装置。
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