JP5780463B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられ、排気ガス中に存在するNOXを浄化するNOX選択還元触媒(SCR触媒)を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine provided with an NO X selective reduction catalyst (SCR catalyst) that is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and purifies NO X present in exhaust gas.
ディーゼルエンジンの排気浄化装置として、尿素水溶液を用いたSCR(Selective Catalytic Reduction)システムが実用化されている。このSCRシステムでは、排気ガスに還元剤として尿素水溶液を噴射し、尿素水溶液中の尿素を排気ガスの保有熱でアンモニアに分解する。そして、尿素水溶液噴射部の下流側に配設されているNOX選択還元触媒(SCR触媒)にて排気ガス中の窒素酸化物(NOX)を吸着し、吸着したNOXを前記アンモニアと反応させて窒素と水に分解することで(下記式(1)を参照)、NOXの排出濃度を低減する。
NO+NO2+2NH3 → 2N2+3H2O ・・・(1)
An SCR (Selective Catalytic Reduction) system using an aqueous urea solution has been put to practical use as an exhaust gas purification device for a diesel engine. In this SCR system, an aqueous urea solution is injected as a reducing agent into exhaust gas, and urea in the aqueous urea solution is decomposed into ammonia by the retained heat of the exhaust gas. The adsorbed nitrogen oxides in the exhaust gas at the NO X selective reducing catalyst disposed on the downstream side of the urea aqueous solution injection unit (SCR catalyst) to (NO X), reacts with the ammonia adsorbed NO X by by decomposing to nitrogen and water (see formula (1)), to reduce the emission concentration NO X.
NO + NO 2 + 2NH 3 → 2N 2 + 3H 2 O (1)
上述したSCR触媒におけるNOXの還元は、上記式(1)からも分かるように、一酸化窒素(NO)と二酸化窒素(NO2)の比率が1:1の時に最も反応が早く進むようになっている。しかしながら、通常、エンジンから排出される排気ガス中のNOとNO2との比率は9:1程度である。そこで、SCR触媒の上流に配設される酸化触媒(DOC触媒)において、排気ガス中に含まれるNOを酸化してNO2を生成し、SCR触媒に流入する排気ガス中のNOとNO2の比率を1:1に近づけることが行われている。 As can be seen from the above equation (1), the reduction of NO X in the SCR catalyst is such that the reaction proceeds most rapidly when the ratio of nitric oxide (NO) to nitrogen dioxide (NO 2 ) is 1: 1. It has become. However, normally, the ratio of NO to NO 2 in the exhaust gas discharged from the engine is about 9: 1. Therefore, in the oxidation catalyst disposed upstream of the SCR catalyst (DOC catalyst), by oxidizing NO contained in the exhaust gas to generate NO 2, the exhaust gas flowing into the SCR catalyst NO and NO 2 The ratio is made close to 1: 1.
例えば、特許文献1には、SCR触媒上流の排気通路に2つのDOC触媒を配設し、上流側DOC触媒にて炭化水素(HC)を酸化し、下流側DOC触媒にてNOを酸化することで、SCR触媒に流入する排気ガス中のNOとNO2の比率を1:1に近づける技術が開示されている。 For example, in Patent Document 1, two DOC catalysts are arranged in the exhaust passage upstream of the SCR catalyst, hydrocarbon (HC) is oxidized by the upstream DOC catalyst, and NO is oxidized by the downstream DOC catalyst. Thus, a technique for making the ratio of NO and NO 2 in the exhaust gas flowing into the SCR catalyst close to 1: 1 is disclosed.
また特許文献2には、二重管からなる円筒状反応器において、その内筒部にはDOC触媒媒を収容するとともに、その外筒部は単に通路として構成し、内筒部を通過する排気ガス量と外筒部を通過する排気ガス量を制御することによって、排気ガス中のNOとNO2の比率を1:1に近づける技術が開示されている。 Further, in Patent Document 2, in a cylindrical reactor composed of a double pipe, the inner cylinder portion accommodates a DOC catalyst medium, and the outer cylinder portion is simply configured as a passage, and the exhaust gas passes through the inner cylinder portion. A technique is disclosed in which the ratio of NO and NO 2 in the exhaust gas is made close to 1: 1 by controlling the gas amount and the amount of exhaust gas passing through the outer cylinder portion.
ところで、DOC触媒のNO2転化開始温度は、触媒貴金属の成分等によるが、一般的には200℃以上と言われており、排気ガス温度の低い冷態運転時では、DOC触媒でのNO2生成量は非常に少ないものとなる。図4は、DOC触媒温度と、DOC触媒でのNO2転化率との関係を示したグラフであるが、この図4からも分かるように、DOC触媒が活性温度(T)に達していない場合は、DOC触媒でのNO2転化率は非常に少ない。上述した特許文献1、2は、かかる冷態運転時におけるDOC触媒でのNO2生成量の減少については、何ら考慮されていない。 By the way, although the NO 2 conversion start temperature of the DOC catalyst depends on the components of the catalyst noble metal, etc., it is generally said that it is 200 ° C. or higher. During cold operation with a low exhaust gas temperature, NO 2 in the DOC catalyst The amount produced is very small. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the DOC catalyst temperature and the NO 2 conversion rate in the DOC catalyst. As can be seen from FIG. 4, the DOC catalyst does not reach the activation temperature (T). Has very little NO 2 conversion over the DOC catalyst. In Patent Documents 1 and 2 described above, no consideration is given to a decrease in the amount of NO 2 generated in the DOC catalyst during the cold operation.
排気ガスの早期昇温を図る技術として、ポスト噴射のような早期昇温方法も知られているが、ポスト噴射は、エンジン燃焼以外の目的で燃料を噴射する方法であるため、燃費および排気性状の悪化要因となってしまう。 As a technique for quickly raising the temperature of exhaust gas, an early temperature raising method such as post-injection is also known, but post-injection is a method of injecting fuel for purposes other than engine combustion. It will be a deteriorating factor.
本発明はこのような従来技術の課題に鑑みなされた発明であって、排気ガス温度が低く、DOC触媒が活性温度に達していないような冷態運転時においても、SCR触媒に流入する排気ガス中のNOとNO2の比率を1:1に近づけることができ、これにより、運転領域に関係なく、SCR触媒でのNOX還元が高効率で行われる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and the exhaust gas flowing into the SCR catalyst even during a cold operation where the exhaust gas temperature is low and the DOC catalyst has not reached the activation temperature. To provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in which the ratio of NO to NO 2 in the engine can be made close to 1: 1, so that NO X reduction with the SCR catalyst is performed with high efficiency regardless of the operation region. It is an object.
本発明は、上述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、
排気通路に設けられた酸化触媒と、該酸化触媒下流の排気通路に設けられたNOX選択還元触媒とを備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記排気通路を流れるNO2を含む排気ガスを導流して貯蔵するNO2貯蔵手段と、
前記NO2貯蔵手段に貯蔵されているNO2を前記NOX選択還元触媒上流の排気通路に供給し、前記NOX選択還元触媒に流入する排気ガス中のNOとNO2のモル比をほぼ1:1に調節するNO2供給手段と、を有し、さらに、前記NO 2 貯蔵手段は、前記酸化触媒下流の排気通路と接続された導流通路と、該導流通路から導流されたNO 2 を含む排気ガスを貯蔵する貯蔵容器と、を有し、前記貯蔵容器は、該貯蔵容器に貯蔵された排気ガス中に含まれるNOを酸化するNO酸化手段を備えることを特徴とする。
The present invention has been invented in order to achieve the problems and objects in the prior art as described above,
An internal combustion engine exhaust gas purification apparatus according to the present invention includes:
An oxidation catalyst provided in an exhaust passage, the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine having a the NO X selective reducing catalyst provided in an exhaust passage of the oxidation catalyst downstream,
NO 2 storage means for introducing and storing exhaust gas containing NO 2 flowing through the exhaust passage;
The NO 2 to NO 2 which is stored in the storage means and supplied to the exhaust passage of the the NO X selective reducing catalyst upstream, said the NO X selective reducing substantially 1 molar ratio of NO and NO 2 in the exhaust gas flowing into the catalyst NO 2 supply means that adjusts to 1: further, the NO 2 storage means includes a diversion passage connected to the exhaust passage downstream of the oxidation catalyst, and NO diverted from the diversion passage And a storage container for storing exhaust gas containing 2 , wherein the storage container includes NO oxidation means for oxidizing NO contained in the exhaust gas stored in the storage container .
本発明によれば、排気通路を流れる排気ガスを導流して貯蔵するNO2貯蔵手段を備えているため、排気ガス温度が高い時に排出されたNO2比率が高い排気ガスを、NO2貯蔵手段によって貯蔵しておくことができる。また、該NO2比率が高い排気ガスを、NO2供給手段によって排気通路に供給することで、NOX選択還元触媒(SCR触媒)に流入する排気ガス中のNOとNO2のモル比をほぼ1:1に調節することが可能となる。 According to the present invention, since the NO 2 storage means for introducing and storing the exhaust gas flowing through the exhaust passage is provided, the exhaust gas having a high NO 2 ratio discharged when the exhaust gas temperature is high is stored in the NO 2 storage. It can be stored by means. Further, the exhaust gas having a high NO 2 ratio is supplied to the exhaust passage by the NO 2 supply means, so that the molar ratio of NO and NO 2 in the exhaust gas flowing into the NO X selective reduction catalyst (SCR catalyst) is substantially reduced. It becomes possible to adjust to 1: 1.
したがって、排気ガス温度が低く、DOC触媒が活性温度に達していない冷態運転時においても、SCR触媒に流入する排気ガス中のNOとNO2の比率を1:1に近づけることができる。すなわち、運転領域に関係なく、SCR触媒のNOX還元効率を高めることが可能となる。 Therefore, even in the cold operation where the exhaust gas temperature is low and the DOC catalyst has not reached the activation temperature, the ratio of NO to NO 2 in the exhaust gas flowing into the SCR catalyst can be made close to 1: 1. That is, regardless of the operating region, it is possible to increase the NO X reduction efficiency of the SCR catalyst.
上記発明において、
前記酸化触媒と前記NOX選択還元触媒との間の排気通路にはDPF装置が設けられており、
前記NO2貯蔵手段の前記導流通路は、前記酸化触媒と前記DPF装置との間の排気通路と接続されるように構成しても良い。
In the above invention,
A DPF device is provided in an exhaust passage between the oxidation catalyst and the NO X selective reduction catalyst,
The diversion passage of the NO 2 storage means may be configured to be connected to an exhaust passage between the oxidation catalyst and the DPF device.
排気通路を流れる排気ガス中のNO2濃度は、酸化触媒(DOC触媒)とDPF装置との間が最も高濃度となる。このため、NO2貯蔵手段として、該区間と連通する導流通路と、該導流通路から導流された排気ガスを貯蔵する貯蔵容器とを設けることで、効率的にNO2を貯蔵することができる。 The concentration of NO 2 in the exhaust gas flowing through the exhaust passage is the highest between the oxidation catalyst (DOC catalyst) and the DPF device. For this reason, it is possible to efficiently store NO 2 by providing, as NO 2 storage means, a diversion passage communicating with the section and a storage container for storing exhaust gas diverted from the diversion passage. Can do.
また、本発明は、前記貯蔵容器が、該貯蔵容器に貯蔵された排気ガス中に含まれるNOを酸化するNO酸化手段を備えていることを特徴する。このため、貯蔵容器に貯蔵されている排気ガスのNO2濃度を高めることができ、貯蔵容器を小型化することができる。
Further, the present invention is characterized in that the storage container includes NO oxidation means for oxidizing NO contained in the exhaust gas stored in the storage container . Therefore, it is possible to increase the NO 2 concentration in the exhaust gas stored in the reservoir, Ru can be miniaturized storage container.
また、上記発明において、
前記NO2貯蔵手段は、酸化触媒に流入する排気ガスの温度が酸化触媒の活性温度以上の場合に、前記排気通路を流れるNO2を含む排気ガスを導流して貯蔵するように構成しても良い。
In the above invention,
The NO 2 storage means is configured to introduce and store the exhaust gas containing NO 2 flowing through the exhaust passage when the temperature of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst is equal to or higher than the activation temperature of the oxidation catalyst. Also good.
このような本発明によれば、排気ガス中のNO2濃度は酸化触媒(DOC触媒)が活性温度に達している状態の方が高いため、NO2濃度の高い排気ガスを貯蔵することができ、貯蔵容器を小型化することができる。 According to the present invention, NO 2 concentration in the exhaust gas because higher in the state of oxidation catalyst (DOC catalyst) has reached the activation temperature, it is possible to store a high NO 2 concentration exhaust gas The storage container can be miniaturized.
本発明によれば、排気ガス温度が低く、酸化触媒(DOC触媒)が活性温度に達していないような冷態運転時において、NO2貯蔵手段にて貯蔵されているNO2を含む排気ガスを排気通路に供給することで、SCR触媒に流入する排気ガス中のNOとNO2の比率を1:1に近づけることができる。よって、運転領域に関係なく、SCR触媒のNOX還元効率を高めることができる内燃機関の排気浄化装置を提供することができる。
さらに、前記貯蔵容器が、該貯蔵容器に貯蔵された排気ガス中に含まれるNOを酸化するNO酸化手段を備えているため、貯蔵容器に貯蔵されている排気ガスのNO 2 濃度を高めることができ、貯蔵容器を小型化することができる。
According to the present invention, the exhaust gas temperature is low, in cold state operation, such as an oxidation catalyst (DOC catalyst) has not reached the activation temperature, the exhaust gas containing NO 2, which is stored at NO 2 storing means By supplying it to the exhaust passage, the ratio of NO to NO 2 in the exhaust gas flowing into the SCR catalyst can be made close to 1: 1. Therefore, it is possible to provide an exhaust purification system of an internal combustion engine that can be irrespective of the operation area, increase the NO X reduction efficiency of the SCR catalyst.
Furthermore, since the storage container is provided with NO oxidation means for oxidizing NO contained in the exhaust gas stored in the storage container, it is possible to increase the NO 2 concentration of the exhaust gas stored in the storage container. And the storage container can be miniaturized.
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいてより詳細に説明する。
ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限り、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail based on the drawings.
However, the scope of the present invention is not limited to the following embodiments. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the following embodiments are merely illustrative examples and are not intended to limit the scope of the present invention only unless otherwise specified.
図1は、本発明の排気浄化装置を備えた車載用ディーゼルエンジンの全体構成図である。まず、図1を参照して、本発明の内燃機関の排気浄化装置をディーゼルエンジン10に適用した場合の全体構成について説明する。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a vehicle-mounted diesel engine equipped with an exhaust purification device of the present invention. First, referring to FIG. 1, an overall configuration when the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention is applied to a
図1に示したように、車載用ディーゼルエンジン10には、そのエンジン10aに給気通路11および排気通路12が接続されている。排気通路12は、排気ターボ過給機13の排気タービン13aに接続されており、エンジン10aから排気通路12に排出される排気ガスによって、排気タービン13aを回転駆動する。そして、排気タービン13aが回転駆動することで、排気タービン13aと同一軸上に配設されている不図示のコンプレッサが駆動し、該コンプレッサで圧縮された空気が、給気通路11を介してディーゼルエンジン10へと供給される。また、給気通路11には、不図示のエアフローメータが配置されており、エンジン10aに供給される給気流量を検出して、後述するECU40に入力する。
As shown in FIG. 1, the in-
排気タービン13a下流の排気通路12には、DOC触媒14(酸化触媒)が設けられている。DOC触媒14は、排気ガス中の炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)を酸化除去するとともに、排気ガス中の一酸化窒素(NO)を酸化して二酸化窒素(NO2)を生成する機能を有する。また、DOC触媒14の上流側には、通過する排気ガスの酸素濃度を測定する酸素濃度センサ34と、通過する排気ガスの温度を測定する温度センサ32aとが配置されている。
A DOC catalyst 14 (oxidation catalyst) is provided in the exhaust passage 12 downstream of the
また、DOC触媒14下流の排気通路12には、DPF装置16が設けられている。DPF装置16は、排気ガス中に含まれるススなどの粒子状物質をフィルタで捕集することで、排気ガスから除去する装置である。
A
また、DOC触媒14とDPF装置16との間の排気通路12には、後述するNO2貯蔵手段の一部を構成する導流通路24が接続されている。また、DPF装置16の上下流には、通過する排気ガスの温度を測定する温度センサ32b,32cが夫々配置されている。
In addition, the exhaust passage 12 between the
また、DPF装置16下流の排気通路12には、SCR触媒18が設けられており、該SCR触媒18の直上流には、排気通路12に向かって尿素水を噴射する尿素水噴射装置20が設けられている。排気通路12に尿素水が噴射されると、噴射された尿素水が排気ガスの保有熱によって分解されてアンモニアが生成される。そして、生成されたアンモニアがSCR触媒18に流入し、SCR触媒18において排気ガス中の窒素酸化物(NOX)と反応することで、NOXが還元されて窒素と水に分解される。
Further, an SCR catalyst 18 is provided in the exhaust passage 12 downstream of the
尿素水からアンモニアが生成されるためには、排気ガスが所定温度以上に加熱されている必要がある。SCR触媒18の上流には、温度センサ32dが配置されており、排気ガスの温度を測定できるようになっている。
In order to generate ammonia from urea water, the exhaust gas needs to be heated to a predetermined temperature or higher. A
DPF装置16とSCR触媒18との間の排気通路12には、後述するNO2供給手段の一部を構成する供給通路26が接続されている。そして、供給流路26との接続部の上流側、およびSCR触媒18の下流側には、排気通路12を通過する排気ガス中のNOおよびNO2濃度を測定するNOXセンサ30a,30bが夫々配置されている。また、後述する貯蔵容器22にも、貯蔵されている排気ガス中のNOおよびNO2濃度を測定するNOXセンサ30cが配置されている。
The exhaust passage 12 between the
上述した各種センサ類からの検出値は、ECU40に入力されるようになっている。ECU40は、中央処理装置(CPU)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリメモリ(ROM)、およびI/Oインターフェイスなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。上述したセンサ類からの各種信号は、I/Oインターフェイスを介してCPUに入力される。そして、CPUでは、ROMに記憶されている制御プログラムに従って、各種制御を実行するように構成されている。
Detection values from the various sensors described above are input to the
また、図1に示したように、本発明の内燃機関の排気浄化装置には、上述した導流通路24および供給通路26と接続する貯蔵容器22が設けられている。貯蔵容器22には、導流通路24との接続部に逆止弁29aが配置されており、貯蔵容器22から導流通路24へ排気ガスが逆流しないようになっている。また、逆止弁29aの上流側にはポンプ23aが設けられており、該ポンプ23aによって、導流通路24に導流された排気ガスが加圧された状態で貯蔵容器22に貯蔵されるようになっている。
As shown in FIG. 1, the exhaust purification device for an internal combustion engine of the present invention is provided with a storage container 22 connected to the above-described
この際、NO2比率が高い排気ガスを貯蔵容器22に貯蔵することで、貯蔵容器22を小型化することができるため望ましい。排気ガス中のNO2濃度は、DOC触媒14が活性温度に達している方が高いことから、後述する実施例に示したように、冷態運転時ではなく、通常運転時やDPF再生運転時などに、排気通路12を流れるNO2を含む排気ガスを導流して貯蔵するとよい。
At this time, storing the exhaust gas having a high NO 2 ratio in the storage container 22 is desirable because the storage container 22 can be reduced in size. Since the NO 2 concentration in the exhaust gas is higher when the
また、導流通路24の排気通路12との接続部には、第1制御弁25が設けられている。該第1制御弁25は、例えば、弁体の開放または閉止だけが制御されるON−OFF弁であって、ECU40からの指令信号に基づいて導流通路24を開放または閉止し、導流通路24への導流を制御する。すなわち、これら貯蔵容器22、導流通路24、および第1制御弁25、ポンプ23a等によって、本発明のNO2貯蔵手段が構成されている。
Further, a
また、貯蔵容器22直下流の供給通路26には、第2制御弁27が設けられている。該第2制御弁27は、例えば、弁体の開度を調節することで通過する流体の流量を制御する流量制御弁であって、ECU40からの指令信号に基づき、その弁体の開度を調節することで、貯蔵容器22から供給されるNO2を含む排気ガス(以下、排気通路12を流れる排気ガスと区別するために「NO2ガス」と呼ぶ場合がある)の流量を制御している。
A second control valve 27 is provided in the
また、第2制御弁27の下流にはポンプ23bが設けられている。該ポンプ23bは、ECU40からの指令信号によって駆動し、貯蔵容器22から供給される排気ガス(NO2ガス)を加圧して、排気通路12へと供給する。よって、排気通路12を流れる排気ガスの圧力が、貯蔵容器22に貯蔵されている排気ガス(NO2ガス)の圧力より高い場合であっても、ポンプ23bによって排気ガス(NO2ガス)を加圧することで、供給通路26から排気通路12に排気ガス(NO2ガス)を供給することができる。
A
貯蔵容器22から排気通路12に供給されるNO2を含む排気ガスの流量は、上述した第2制御弁27の弁体の開度を調節することで、SCR触媒18に流入する排気ガス中のNOとNO2のモル比がほぼ1:1となるように制御される。具体的には、NOXセンサ30aで検出された排気通路12を流れる排気ガス中のNOおよびNO2濃度、不図示のエアフローメータにて検出された給気流量(排気ガス量)、およびNOXセンサ30cで検出された貯蔵容器22に貯蔵されている排気ガス中のNOおよびNO2濃度により、貯蔵容器22から排気通路12に供給すべき排気ガス量がECU40(NO2供給量算出手段)において算出される。そして、該算出された排気ガス量が貯蔵容器22から供給されるように、第2制御弁27の弁体の開度が調節される。すなわち、これら供給通路26、第2制御弁27、ポンプ23b、上述したNOXセンサ30b,30c、およびECU40(NO2供給量算出手段)等によって、本発明のNO2供給手段が構成されている。
The flow rate of the exhaust gas containing NO 2 supplied from the storage container 22 to the exhaust passage 12 is adjusted in the exhaust gas flowing into the SCR catalyst 18 by adjusting the opening of the valve body of the second control valve 27 described above. The molar ratio of NO and NO 2 is controlled to be approximately 1: 1. Specifically, the NO and NO 2 concentrations in the exhaust gas flowing through the exhaust passage 12 detected by the NO X sensor 30a, the air supply flow rate (exhaust gas amount) detected by an air flow meter (not shown), and NO X Based on the NO and NO 2 concentrations in the exhaust gas stored in the storage container 22 detected by the
このように構成される本発明の排気浄化装置は、上述したように、排気通路12を流れる排気ガスを導流して貯蔵するように構成されたNO2貯蔵手段(貯蔵容器22、導流通路24等)を備えている。このため、排気ガス温度が高い時に排出されたNO2比率が高い排気ガス(NO2ガス)を、NO2貯蔵手段によって貯蔵しておくことができる。また、該NO2比率が高い排気ガス(NO2ガス)を、上述したNO2供給手段によって排気通路12に供給することで、SCR触媒18に流入する排気ガス中のNOとNO2のモル比をほぼ1:1に調節することができる。 As described above, the exhaust emission control device of the present invention configured as described above is configured to store exhaust gas flowing through the exhaust passage 12 through the NO 2 storage means (the storage container 22, the guide passage). 24 etc.). For this reason, the exhaust gas having a high NO 2 ratio (NO 2 gas) discharged when the exhaust gas temperature is high can be stored by the NO 2 storage means. Further, the exhaust gas having a high NO 2 ratio (NO 2 gas) is supplied to the exhaust passage 12 by the above-described NO 2 supply means, so that the molar ratio of NO to NO 2 in the exhaust gas flowing into the SCR catalyst 18 is increased. Can be adjusted to approximately 1: 1.
したがって、排気ガス温度が低く、DOC触媒14が活性温度に達していないような冷態運転時においても、SCR触媒18に流入する排気ガス中のNOとNO2の比率を1:1に近づけることができ、運転領域に関係なく、SCR触媒18のNOX還元効率を高めることができるようになっている。
Therefore, even in the cold operation where the exhaust gas temperature is low and the
またこの際、貯蔵容器22の内部に白金やオゾンなどの酸化触媒を収容しておき、貯蔵容器22に貯蔵された排気ガス中に含まれるNOを酸化できるように構成されていれば(NO酸化手段)、貯蔵容器22に貯蔵されている排気ガスのNO2濃度を高めることができ、貯蔵容器22を小型化することができるため、好ましい。この際、貯蔵容器22を例えばヒータ22aなどで加熱可能に構成することで、貯蔵容器22におけるNOの酸化を促進させることができるため、好ましい。また、上述したポンプ23a等によって貯蔵容器22の内部を加圧し、断熱圧縮によって加熱することで、貯蔵容器22におけるNOの酸化を促進させることもできる。
At this time, if an oxidation catalyst such as platinum or ozone is accommodated in the storage container 22 and the NO contained in the exhaust gas stored in the storage container 22 can be oxidized (NO oxidation) Means), since the NO 2 concentration of the exhaust gas stored in the storage container 22 can be increased, and the storage container 22 can be downsized. At this time, it is preferable to configure the storage container 22 so that it can be heated by, for example, a
以上、本発明の好ましい形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。 As mentioned above, although the preferable form of this invention was demonstrated, this invention is not limited to said form, A various change in the range which does not deviate from the objective of this invention is possible.
例えば、上述した実施形態において、導流通路24は、DOC触媒14とDPF装置16との間の排気通路12と接続されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明の導流通路24を、DPF装置16とSCR触媒18との間の排気通路12と接続するように構成することもできる。しかしながら、排気通路12を流れる排気ガス中のNO2濃度は、DOC触媒14とDPF装置16との間が最も高濃度であることから、効率的にNO2を貯蔵するため、DOC触媒14とDPF装置16との間の排気通路12に導流通路24が接続されているのが好ましい。
For example, in the above-described embodiment, the
以下、図2および図3に基づいて、NO2を含む排気ガス(NO2ガス)を貯蔵容器22に貯蔵する場合の制御例について説明する。図2は、通常運転時において、NO2を含む排気ガスを貯蔵容器に貯蔵する制御フローの一例である。図3は、DPF装置の再生運転時において、NO2を含む排気ガスを貯蔵容器に貯蔵する制御フローの一例である。 Hereinafter, based on FIGS. 2 and 3, the control example of storing the exhaust gas containing NO 2 to (NO 2 gas) to the storage vessel 22 will be described. FIG. 2 is an example of a control flow for storing exhaust gas containing NO 2 in a storage container during normal operation. FIG. 3 is an example of a control flow for storing the exhaust gas containing NO 2 in the storage container during the regeneration operation of the DPF device.
<実施例1:通常運転時>
通常運転時における排気ガス中のNO2を貯蔵容器22に貯蔵する制御フロ−は、例えば、図2に示すように、以下のようにして実施することができる。
すなわち、先ず、冷態運転状態が終了したことを検出(S10)した後に、制御が開始される。この際、冷態運転状態が終了したか否かは、例えば、閾値となる排気ガス温度を予めECU40のROMに記憶させておき、排気ガスの排気温度が。該閾値を上回ったか否かで判定することができる。
<Example 1: Normal operation>
The control flow for storing NO 2 in the exhaust gas in the normal operation in the storage container 22 can be performed as follows, for example, as shown in FIG.
That is, first, after detecting that the cold operation state has ended (S10), the control is started. At this time, whether or not the cold operation state has ended is determined, for example, by preliminarily storing the exhaust gas temperature serving as a threshold in the ROM of the
そして次に、DOC触媒14の入口温度(T1)が、DOC触媒の活性温度(T)を上回ったか否かを判定する(S11)。この際、DOC触媒14の入口温度は、温度センサ32aによって検出された排気ガス温度とすることができる。また、DOC触媒14の活性温度は、上述した図4などを参考にして予め設定して、ECU40のROMに記憶させておく。そして、T1≧DOC触媒の活性温度(T)の場合(S11においてYes)は、NO2が発生していると判定して(S13)、導流通路24の入口部に設けられている第1制御弁25を開放し(S14)、必要に応じてポンプ23aを稼働させて、NO2を含む排気ガスの貯蔵容器22への貯蔵を開始する。一方、T1<DOC触媒の活性温度の場合(S11においてNo)は、NO2は発生していないと判定して(S12)、スタートに戻る。
Next, it is determined whether or not the inlet temperature (T 1 ) of the
そして、貯蔵を継続している間、DOC入口温度(T1)のセンシングと閾値判定を継続して行い(S15〜S17)、T1<DOC触媒の活性温度になるまで、NO2を含む排気ガスの貯蔵容器22への貯蔵を継続する。そして、T1<DOC触媒の活性温度になった場合(S16においてNo)は、NO2を含む排気ガスの貯蔵容器22への貯蔵を終了すべく(S18)、第1制御弁25を閉止する(S19)。以下、所定期間の経過や所定距離の走行など、所定のタイミング毎に、上述した制御フローが繰り返し実施される。
And while continuing the storage, sensing of the DOC inlet temperature (T 1 ) and threshold determination are continuously performed (S15 to S17), and exhaust gas containing NO 2 until T 1 <the activation temperature of the DOC catalyst. Storage of the gas in the storage container 22 is continued. When T 1 <the activation temperature of the DOC catalyst is reached (No in S16), the
<実施例2:DPF装置の再生運転時>
DPF装置の再生運転時における排気ガス中のNO2を貯蔵容器22に貯蔵する制御フロ−は、例えば、図3に示すように、以下のようにして実施することができる。
すなわち、先ず、DPF装置16の再生運転の開始が検出(S20)された後に、制御が開始される。そして次に、DOC触媒14の入口温度(T1)が、DOC触媒の活性温度を上回ったか否かを判定する(S21)。そして、T1≧DOC触媒の活性温度の場合(S21においてYes)は、NO2が発生していると判定して(S23)、導流通路24の入口部に設けられている第1制御弁25を開放し(S24)、必要に応じてポンプ23aを稼働させて、NO2を含む排気ガスの貯蔵容器22への貯蔵を開始する。一方、T1<DOC触媒の活性温度の場合(S21においてNo)は、NO2は発生していないと判定して(S22)、スタートに戻る。
<Example 2: During regeneration operation of DPF device>
The control flow for storing NO 2 in the exhaust gas in the storage container 22 during the regeneration operation of the DPF device can be performed as follows, for example, as shown in FIG.
That is, first, after the start of the regeneration operation of the
そして、DPF装置16の再生運転の終了が検出(S25)されると、DOC入口温度(T1)のセンシングと閾値判定を継続して行い(S26〜S27)、T1<DOC触媒の活性温度になるまで、NO2を含む排気ガスの貯蔵容器22への貯蔵を継続する。T1<DOC触媒の活性温度になった場合(S26においてNo)は、NO2を含む排気ガスの貯蔵容器22への貯蔵を終了すべく(S28)、第1制御弁25を閉止する(S29)。以下、DPF装置16の再生運転が行われる毎に、上述した制御フローが繰り返し実施される。
When the end of the regeneration operation of the
このように、排気ガス温度が高く、排気ガス中のNO2ガスの濃度が高い通常運転時やDPF再生運転時などに、排気通路12を流れるNO2を含む排気ガスを導流して貯蔵することで、効率的にNO2を貯蔵することができる。 In this way, exhaust gas containing NO 2 flowing through the exhaust passage 12 is introduced and stored during normal operation or DPF regeneration operation where the exhaust gas temperature is high and the concentration of NO 2 gas in the exhaust gas is high. Thus, NO 2 can be efficiently stored.
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられ、排気ガス中に存在するNOXを浄化するNOX選択還元触媒(SCR触媒)を備えた内燃機関の排気浄化装置に利用可能である。 The present invention is applicable to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine provided with an NO X selective reduction catalyst (SCR catalyst) that is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and purifies NO X present in the exhaust gas.
10 車載用ディーゼルエンジン
11 供気通路
12 排気通路
13 排気ターボ過給機
13a 排気タービン
14 DOC触媒
16 DPF装置
18 SCR触媒
20 尿素水噴射装置
22 貯蔵容器
23a、23b ポンプ
24 導流通路
25 第1制御弁
26 供給流路
27 第2制御弁
29a、29b 逆止弁
30a、30b、30c NOXセンサ
32a、32b、32c、32d 温度センサ
34 酸素濃度センサ
40 ECU
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記酸化触媒下流の排気通路を流れるNO2を含む排気ガスを導流して貯蔵するNO2貯蔵手段と、
前記NO2貯蔵手段に貯蔵されているNO2を前記NOX選択還元触媒上流の排気通路に供給し、前記NOX選択還元触媒に流入する排気ガス中のNOとNO2のモル比をほぼ1:1に調節するNO2供給手段と、を有し、
さらに、前記NO 2 貯蔵手段は、前記酸化触媒下流の排気通路と接続された導流通路と、該導流通路から導流されたNO 2 を含む排気ガスを貯蔵する貯蔵容器と、を有し、
前記貯蔵容器は、該貯蔵容器に貯蔵された排気ガス中に含まれるNOを酸化するNO酸化手段を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 An oxidation catalyst provided in an exhaust passage, the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine having a the NO X selective reducing catalyst provided in an exhaust passage of the oxidation catalyst downstream,
NO 2 storage means for introducing and storing exhaust gas containing NO 2 flowing through the exhaust passage downstream of the oxidation catalyst;
The NO 2 to NO 2 which is stored in the storage means and supplied to the exhaust passage of the the NO X selective reducing catalyst upstream, said the NO X selective reducing substantially 1 molar ratio of NO and NO 2 in the exhaust gas flowing into the catalyst : has a NO 2 supply means for adjusting one and,
Further, the NO 2 storage means has a flow passage connected to the exhaust passage downstream of the oxidation catalyst , and a storage container for storing exhaust gas containing NO 2 flowed from the flow passage. ,
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the storage container includes NO oxidation means for oxidizing NO contained in the exhaust gas stored in the storage container .
前記NO2貯蔵手段の前記導流通路は、前記酸化触媒と前記DPF装置との間の排気通路と接続されることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 A DPF device is provided in an exhaust passage between the oxidation catalyst and the NO X selective reduction catalyst,
Wherein said electrically passage of NO 2 storing means, an exhaust purification system of an internal combustion engine according to claim 1 which is connected to an exhaust passage, characterized in Rukoto between the DPF device and the oxidation catalyst.
The NO 2 storage means is configured to introduce and store the exhaust gas containing NO 2 flowing through the exhaust passage when the temperature of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst is equal to or higher than the activation temperature of the oxidation catalyst. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein
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