JP5846487B2 - 排ガス浄化装置 - Google Patents
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Catalytic Reduction)する選択還元触媒(以下、SCR触媒とも称する)を備え、SCR触媒には、窒素酸化物を還元するための還元剤が供給される。
具体的には、アンモニア吸収塩としてMg(NH3)6Cl2が開示されており、Mg(NH3)6Cl2はアンモニアガスを放出すると、残存化合物としてのMgCl2に変化する。MgCl2はアンモニアガスに曝されると、アンモニアガスを吸収してMg(NH3)6Cl2に戻ることができる。
しかしながら、固体還元剤としてアンモニア吸収塩を用いた場合、アンモニアガス放出後に、残存化合物が分解されずに残る。そして、アンモニア吸収塩は、発熱部に接触している側から加熱されるので、発熱部に近い側からアンモニアガスを放出して残存化合物に変化する。
また、加熱装置が、圧縮装置の圧縮方向とは交差する方向にて固体還元剤を加熱しており、固体還元剤が全体的に加熱される。これによっても、固体還元剤が効率良く加熱される。
このため、固体還元剤が効率良く加熱され、還元ガスの放出に伴う固体還元剤の昇温性の低下が抑制される。この結果として、固体還元剤を圧縮した場合、熱のみを加える場合に比べて、固体還元剤からの還元ガスの放出速度を速くすることができる。放出速度の増大は、充分な量の還元ガスの安定供給を可能にし、供給量の制御性の向上をもたらす。そして、制御性向上によって、窒素酸化物の還元効率が向上するとともに、余剰の還元ガスが排ガス浄化装置から外部へ放出されることが抑制される。
この構成によれば、胴部を介して固体還元剤を加熱することで、胴部の一端側から加熱する場合に比べて、固体還元剤が全体的に加熱される。このため、固体還元剤からの還元ガスの放出が進行しても、還元ガスを吸蔵している固体還元剤の部分が効率的に加熱される。この結果として、還元ガスの放出に伴う放出速度の減少が抑制される。
この構成によれば、電動シリンダを用いて固体還元剤を圧縮することで、固体還元剤の圧縮量が高精度にて制御される。この結果として、還元ガスの放出速度を高精度にて制御することができる。
この構成によれば、収容室から放出された還元ガスを還元ガス貯蔵室に蓄えることで、還元ガス貯蔵室から外部に、還元ガスを必要な量だけ安定して供給することができ、余剰な還元ガスが外部に供給されることを防止できる。また、余剰に発生させた還元ガスを還元ガス貯蔵室に蓄えておくことで、有効に活用することができる。
この構成によれば、収容室の圧力及び温度に基づいて、収容室内の還元ガスの量が検出される。そして、検出した還元ガスの量に基づいて第1制御弁の開閉又は弁開度の調整を行うことにより、収容室から流出する還元ガスの流出量を高精度にて制御することができる。
還元ガス供給装置では、収容室内の温度がある程度の温度に到達すると、固体還元剤からの還元ガスの放出が進行し、固体還元剤の密度が低下し始める。そこで、この還元ガス供給装置では、収容室内の温度が所定値に到達した後は、圧縮装置に固体還元剤を圧縮させ、固体還元剤の密度の低下を抑制する。これにより、固体還元剤からの還元ガスの放出が進行しても、固体還元剤の熱伝導率の低下が的確に抑制され、還元ガスの放出速度の低下が抑制される。
この構成によれば、還元ガス貯蔵室の圧力及び温度に基づいて、還元ガス貯蔵室内の還元ガスの量が検出される。そして、検出した還元ガスの量に基づいて第2制御弁の開閉又は弁開度の調整を行うことにより、還元ガス貯蔵室から供給する還元ガスの供給量を高精度にて制御することができる。
この構成によれば、固体還元剤が流出口から外部へと流出することが防止される。
また、シリンダヘッド14には、吸気ポート22及び排気ポート24が設けられ、吸気ポート22及び排気ポート24は、吸気弁26及び排気弁28によってそれぞれ開閉される。
Oxidation Catalyst:ディーゼル酸化触媒)34、DPF(Diesel Particulate Filter:ディーゼルパティキュレートフィルタ)36、及び、選択還元触媒38が、排気ガスの流動方向でみてこの順序で介挿されている。
また、DPF36と選択還元触媒38の間を延びる排気通路30の部分には、圧縮機能付きの還元ガス供給装置40が接続されている。なお、排気通路30は排気管によって構成されている。
DOC34は、例えば、多孔質セラミックからなる担体と、担体に保持された貴金属等の触媒成分とを有する。DOC34は、排ガスに含まれるCOやHCを酸化して分解するとともに窒素酸化物(NOx)を酸化する。
Matter:粒子状物質)を捕集しており、捕集されたPMは再生処理によって酸化分解される。再生処理では、例えば、未燃焼の燃料がDOC34に供給されて高温の雰囲気が作り出され、高温雰囲気下でPMが酸化分解される。
還元ガス供給装置40は容器42を有し、容器42は、例えば円筒形状等の筒状をなす金属製の胴部44と、胴部44の端をそれぞれ気密に閉塞する金属製の蓋46,48とからなる。
容器42の内側には圧縮装置50が配置されている。圧縮装置50は、金属製の押圧部材52とアクチュエータ54とを有する。押圧部材52は、容器42の内部を収容室56と機械室58とに気密に仕切り、且つ、容器42の軸線方向則ち胴部44の軸線方向にて往復動可能である。
具体的には、アンモニア吸蔵塩としてMg(NH3)6Cl2を用いることができる。この場合、固体還元剤66から還元ガスとして放出されるのは、アンモニアガスである。
なお、収容室56には、粉末状のアンモニア吸蔵塩が充填されていてもよい。
内燃機関10の始動にあわせて、制御装置60は、収容室56及び還元ガス貯蔵室76の温度及び圧力を検出する。そして、制御装置60は、収容室56の還元ガスの量が所定量になるように、加熱装置68を作動させ、固体還元剤66を加熱する。この間、制御装置60は、収容室56の圧力及び温度の上昇速度をモニターし、上昇速度が所定値よりも低い場合には、還元ガス圧縮材66からの還元ガスの放出速度を速めるために圧縮装置50を作動させ、固体還元剤66を圧縮する。
あるいは制御装置60は、収容室56内の温度が所定値以上になると、還元ガス圧縮材66からの還元ガスの放出速度を速めるために圧縮装置50を作動させ、固体還元剤66を圧縮してもよい。
そして、還元ガス貯蔵室76内の還元ガスの量が所定量以上に保たれているときに、排ガス浄化装置12の運転側から要求を受けると、制御装置60は、第2制御弁82を開いて、選択還元触媒38に還元ガスを供給する。供給された還元ガスは、選択還元触媒38において、吸着している窒素酸化物を還元して分解する。
また、加熱装置68が、圧縮装置50の圧縮方向とは交差する方向にて固体還元剤66を加熱しており、固体還元剤66が全体的に加熱される。これによっても、固体還元剤66が効率良く加熱される。
なお、固体還元剤66に対し圧縮によって圧力が加えられることによって、還元ガスを放出させるのに必要な熱が少なくなり、この結果としても放出速度が速くなると考えられる。
例えば、圧縮装置50は、好ましくは電動シリンダであるが、油圧装置等によって構成されていてもよい。また、加熱装置68は、好ましくは通電によって発熱する抵抗発熱式ヒータであるが、温水やオイル等の熱媒体を用いた熱交換器を用いてもよい。
そして、還元ガス供給装置40は、加熱装置68の外に、蓋46を介して固体還元剤66を加熱する他の加熱装置を含んでいてもよい。
また、固体還元剤66は、固体尿素等であってもよい。この場合でも、圧縮方向とは交差する方向から加熱することで、固体還元剤66全体を効率的に加熱し、還元ガスを効率的に発生させることができる。
12 排ガス浄化装置
40 還元ガス供給装置
42 容器
50 圧縮装置
52 押圧部材
54 アクチュエータ
56 収容室
66 固体還元剤
68 加熱装置
70 流出口
74 バッファ容器
76 還元ガス貯蔵室
Claims (8)
- 内燃機関の排ガスを浄化する排ガス浄化装置において、
前記排ガス中の窒素酸化物を還元する還元触媒と、
窒素酸化物の還元に要する還元ガスを前記還元触媒に供給する還元ガス供給装置と
を備え、
前記還元ガス供給装置は、
前記還元ガスを放出可能な固体還元剤を収容する収容室、及び、前記収容室に連通し、前記収容室から前記還元ガスを流出させる流出口を有する容器と、
前記収容室内に収容された前記固体還元剤を圧縮可能な圧縮装置と、
前記収容室内に収容された前記固体還元剤を圧縮する圧縮方向と交差する方向より前記固体還元剤を加熱する加熱装置と、
前記収容室内に設けられた第1圧力センサ及び第1温度センサと、
前記加熱装置及び圧縮装置の作動を制御する制御装置と、を備え、
前記固体還元剤はアンモニア吸蔵塩によって構成され、
前記制御装置は、前記加熱装置の作動中に前記第1圧力センサ及び前記第1温度センサにより検出された前記収容室内の圧力及び温度の上昇速度が所定値よりも低い場合に前記圧縮装置を作動させて前記固体還元剤を圧縮させる
ことを特徴とする排ガス浄化装置。 - 内燃機関の排ガスを浄化する排ガス浄化装置において、
前記排ガス中の窒素酸化物を還元する還元触媒と、
窒素酸化物の還元に要する還元ガスを前記還元触媒に供給する還元ガス供給装置と
を備え、
前記還元ガス供給装置は、
前記還元ガスを放出可能な固体還元剤を収容する収容室、及び、前記収容室に連通し、前記収容室から前記還元ガスを流出させる流出口を有する容器と、
前記収容室内に収容された前記固体還元剤を圧縮可能な圧縮装置と、
前記収容室内に収容された前記固体還元剤を圧縮する圧縮方向と交差する方向より前記固体還元剤を加熱する加熱装置と、
前記収容室内に設けられた第1圧力センサ及び第1温度センサと、
前記加熱装置及び圧縮装置の作動を制御する制御装置と、を備え、
前記固体還元剤はアンモニア吸蔵塩によって構成され、
前記制御装置は、前記第1圧力センサ及び前記第1温度センサによって前記収容室内の圧力及び温度をモニターしながら前記収容室の還元ガスの量が所定量になるように前記加熱装置を作動させているときに前記収容室内の温度が所定値以上になると前記圧縮装置を作動させて前記固体還元剤を圧縮させる
ことを特徴とする排ガス浄化装置。 - 前記容器は筒状の胴部を有し、前記圧縮装置は、前記胴部の軸線方向にて前記固体還元剤を圧縮し、前記加熱装置は、前記胴部の外周を囲み、前記胴部を介して前記固体還元剤を加熱することを特徴とする請求項1又は2に記載の排ガス浄化装置。
- 前記圧縮装置は、前記容器の前記胴部内に配置され、前記胴部の軸線方向に往復動可能な押圧部材と、前記収容室に収容された前記固体還元剤に対し、前記胴部の軸線方向にて前記押圧部材を押圧する電動シリンダとを有することを特徴とする請求項3に記載の排ガス浄化装置。
- 前記還元ガス供給装置は、前記流出口を通じて前記収容室に連通する還元ガス貯蔵室を有するバッファ容器を更に備えることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の排ガス浄化装置。
- 前記還元ガス供給装置は、前記収容室と前記還元ガス貯蔵室との間に設けられた第1制御弁を更に備えたことを特徴とする請求項5に記載の排ガス浄化装置。
- 前記還元ガス供給装置は、前記還元ガス貯蔵室から前記還元触媒に前記還元ガスを供給するための還元ガス供給管に設けられた第2制御弁と、前記還元ガス貯蔵室内に設けられた第2圧力センサ及び第2温度センサとを更に備えたことを特徴とする請求項6に記載の排ガス浄化装置。
- 前記還元ガス供給装置は、前記流出口に接続された還元ガス流出管の前記流出口側に設けられたろ過装置を更に備えることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の排ガス浄化装置。
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