JP6500422B2 - Exhaust gas purification device - Google Patents
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Description
本発明は排ガス浄化装置に関し、更に詳しくは、酸化触媒、PM捕集フィルター及び選択還元型触媒を備えるとともに、ディーゼルエンジンに対する近接配置を可能にした排ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus, and more particularly, to an exhaust gas purification apparatus that includes an oxidation catalyst, a PM collection filter, and a selective reduction catalyst, and enables close arrangement to a diesel engine.
大型車のディーゼルエンジンに係るポスト新長期規制(PNLT)を達成するために、酸化触媒(DOC)、酸化機能を有するPM捕集フィルター(CSF)、選択還元型触媒(SCR)及びアンモニアスリップDOCを備えた排ガス浄化装置が採用されている(例えば、特許文献1を参照)。しかし、次期PNLTやEuro6排出ガス規制では、排ガス規制が強化されるとともに、重量車排出ガス試験法(WHDC)が採用されるため、排ガス浄化装置の更なる改良が必要となっている。 Oxidation Catalyst (DOC), PM Collection Filter with Oxidation Function (CSF), Selective Reduction Catalyst (SCR) and Ammonia Slip DOC to achieve post new long-term regulation (PNLT) for diesel engine of large vehicle An exhaust gas purification device provided is adopted (see, for example, Patent Document 1). However, in the next PNLT and Euro 6 exhaust gas regulations, the exhaust gas regulations will be tightened, and the Heavy Duty Vehicle Exhaust Gas Test Method (WHDC) will be adopted, so further improvement of the exhaust gas purification system is required.
小型車のディーゼルエンジンでは、排ガス浄化装置をエンジンに近接させることで、触媒反応温度のより高い条件での排ガスの浄化が可能である。これに対して大型車では、前輪が2軸であるなどのレイアウトの制約があるので、排ガス浄化装置をエンジンに近接させることは困難であった。そのため、排ガス浄化装置の各触媒を大型化せざるを得ず、製造コストの増加を招いてしまうという問題があった。 With a diesel engine of a small car, by bringing the exhaust gas purification device close to the engine, it is possible to purify the exhaust gas under conditions of higher catalytic reaction temperature. On the other hand, in the case of a large vehicle, it is difficult to bring the exhaust gas purification device close to the engine, since there are layout restrictions such as two front wheels. Therefore, the size of each catalyst of the exhaust gas purification device has to be increased, and there is a problem that the manufacturing cost is increased.
本発明の目的は、酸化触媒、PM捕集フィルター及び選択還元型触媒を備えるとともに、ディーゼルエンジンに近接して配置することを可能にした排ガス浄化装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus which is provided with an oxidation catalyst, a PM collection filter and a selective reduction catalyst and can be disposed close to a diesel engine.
上記の目的を達成する本発明の排ガス浄化装置は、ディーゼルエンジンの排ガスが流れる排気通路に介設された排ガス浄化装置であって、前記排気通路に、格納容器及びケーシングを上流側から順に介設し、前記格納容器内に、第1酸化触媒又はNOx吸蔵還元触媒と、選択還元型触媒が塗布されたPM捕集フィルタとを、上流側から順に離間して配設するとともに、前記第1酸化触媒又はNOx吸蔵還元触媒の出口と前記選択還元型触媒が塗布されたPM捕集フィルタの入口とを接続する排ガスの流路に尿素水インジェクタを設置し、前記ケーシング内に、選択還元型触媒及び第2酸化触媒を上流側から順に配置し、前記第1酸化触媒又はNOx吸蔵還元触媒、前記排ガスの流路、及び前記選択還元型触媒が塗布されたPM捕集フィルタと、前記格納容器の内壁面と、の間に形成される空間に前記選択還元型触媒が塗布されたPM捕集フィルタの出口を面する構成としたことを特徴とするものである。 An exhaust gas purification apparatus according to the present invention for achieving the above object is an exhaust gas purification apparatus interposed in an exhaust passage through which exhaust gas of a diesel engine flows, and a containment vessel and a casing are sequentially provided from the upstream side in the exhaust passage. The first oxidation catalyst or the NOx storage reduction catalyst and the PM collection filter to which the selective reduction catalyst is applied are arranged in order from the upstream side in the storage container, and the first oxidation A urea water injector is installed in the flow path of the exhaust gas connecting the outlet of the catalyst or NOx storage reduction catalyst and the inlet of the PM collection filter to which the selective reduction catalyst is applied, and the selective reduction catalyst in the casing a second oxidation catalyst disposed in order from the upstream side, a first oxidation catalyst or NOx occlusion reduction catalyst, the flow path of the exhaust gas, and the PM collection filter to the selective reduction catalyst has been applied Is characterized in that it has a configuration facing the inner wall surface of the containment vessel, the outlet of the PM collection filter to the selective reduction catalyst has been applied to the space formed between the.
本発明の排ガス浄化装置によれば、従来の排ガス浄化装置におけるDOC、CSF及びSCRによる浄化機能を、格納容器内にコンパクトに集約できるので、排ガス浄化装置を小型化してディーゼルエンジンに近接して配置することができる。 According to the exhaust gas purification apparatus of the present invention, since the purification functions by DOC, CSF and SCR in the conventional exhaust gas purification apparatus can be compactly integrated in the containment vessel, the exhaust gas purification apparatus can be miniaturized and disposed close to the diesel engine. can do.
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態からなる排ガス浄化装置を示す。なお、図中の矢印は、気体の流れる方向を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an exhaust gas purification apparatus according to an embodiment of the present invention. In addition, the arrow in a figure shows the flow direction of gas.
この排ガス浄化装置は、車両に搭載されたディーゼルエンジン(図示せず)の排ガスGが流れる排気通路1に、上流側から順に介設された箱形の格納容器2及び円筒形のケーシング3とを備えている。なお、排ガス浄化装置は、ターボチャージャー4の下流側に介設されている。 This exhaust gas purification apparatus includes a box-shaped containment vessel 2 and a cylindrical casing 3 sequentially interposed from the upstream side in an exhaust passage 1 through which exhaust gas G of a diesel engine (not shown) mounted on a vehicle flows. Have. The exhaust gas purification device is interposed downstream of the turbocharger 4.
格納容器2は断熱材5に覆われており、その内部には、第1酸化触媒(第1DOC)6と、選択還元型触媒である物質が塗布されたPM捕集フィルタ(以下、「SCRフィルタ」という。)7とが、上流側から順に離間して配設されている。具体的には、第1DOC6とSCRフィルタ7とは、平行に又はL字に配置されるとともに、接続通路8により接続されている。
The storage container 2 is covered with a
また、格納容器2の出口の向きは、SCRフィルタ7の出口の向きと逆方向になっている。更に、格納容器2には、接続通路8内に尿素水を供給する尿素水インジェクタ9が設置されている。
Further, the direction of the outlet of the storage container 2 is opposite to the direction of the outlet of the
ケーシング3内には、選択還元型触媒(SCR)10及び第2酸化触媒(第2DOC)11が、上流側から順に直列に配置されている。 In the casing 3, a selective reduction catalyst (SCR) 10 and a second oxidation catalyst (second DOC) 11 are arranged in series in order from the upstream side.
上記の第1DOC6及び第2DOC11は、排ガスGの混合機能を有する構造に成形した金属製の担持体に、ロジウム、酸化セリウム、白金、酸化アルミニウム等を担持して形成される。SCRフィルタ7は、多孔質セラミック製のハニカムのチャンネル(セル)の入口と出口を交互に目封じしたモノリスハニカム型のウオールフローフィルタに、ゼオライト触媒などを塗布して形成される。SCR10は、コージェライトや酸化アルミニウムや酸化チタン等で形成されるハニカム構造等の担体に、ゼオライト触媒などを担持して形成される。
The first DOC 6 and the
この排ガス浄化装置においては、ターボチャージャー4から排気通路1を通じて格納容器2内に流入した排ガスGは、第1DOC6において一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)及び粒子状物質(PM)に含まれる未燃焼物質(SOF)が酸化除去された後に、尿素水インジェクタ9から噴射された尿素水が加水分解して生成したアンモニア(NH3)とともにSCRフィルタ7へ流入する。そして、SCRフィルタ7においてNH3による還元反応によりNOxが浄化されるとともにPMが除去された後に格納容器2から放出される。
In this exhaust gas purification apparatus, the exhaust gas G which has flowed from the turbocharger 4 into the storage container 2 through the exhaust passage 1 is contained in carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC) and particulate matter (PM) in the first DOC 6 After the unburned matter (SOF) to be removed is oxidized and removed, the urea water injected from the urea water injector 9 flows into the
ディーゼルエンジンが、エンジン回転数が高くかつ高負荷となる運転領域にあるときは、格納容器2から放出された排ガスG中にNOxが残存するおそれがあるが、その残存するNOxは、SCR10においてNH3による還元反応により浄化される。なお、還元反応において消費されなかったNH3は、第2DOC11において酸化・分解される。
When the diesel engine is in the operating range where the engine speed is high and the load is high, there is a possibility that NOx will remain in the exhaust gas G released from the containment vessel 2, but the remaining NOx is NH in
このように排ガス浄化装置を構成することで、従来の排ガス浄化装置におけるDOC、CSF及びSCRによる浄化機能を、格納容器2内にコンパクトに集約できるので、排ガス浄化装置を小型化してディーゼルエンジンに近接して配置することができるのである。 By thus configuring the exhaust gas purification apparatus, the purification functions by DOC, CSF and SCR in the conventional exhaust gas purification apparatus can be compactly integrated in the containment vessel 2, so the exhaust gas purification apparatus can be miniaturized and be close to a diesel engine. Can be arranged.
また、選択還元型触媒である物質の総容量の削減が可能となるため、排ガス浄化装置の製造コストを低減することができる。 In addition, since the total volume of the substance that is the selective reduction catalyst can be reduced, the manufacturing cost of the exhaust gas purification apparatus can be reduced.
更には、SCRフィルタ7から排出された排ガスGの一部が、断熱材5に覆われている格納容器2の内壁面12と接続通路8との間に滞留して、自身の有する熱(廃熱)により第1DOC6及びSCRフィルタ7を加温するので、触媒反応温度を高温に維持して浄化性能を向上することができる。
Furthermore, a part of the exhaust gas G discharged from the
上記の排ガス浄化装置においては、第1DOC6とSCRフィルタ7との間の接続通路8内であって尿素水インジェクタ9の下流側に、排ガスGの攪拌手段13を設置することが望ましい。この攪拌手段13としては、金属プレート14に切り込み15を互い違いに入れて軸方向へ折り曲げたミキサー板16(図2を参照)や、金属プレート14に適当な間隔で貫通孔17を形成したバッフル板18(図3を参照)などが好ましく例示される。
In the above exhaust gas purification apparatus, it is desirable to install the
このように撹拌手段13を設置することで、尿素水インジェクタ9から噴射された尿素水を高温の排ガスGと撹拌させて十分に気化させることができる。 By installing the stirring means 13 in this way, the urea water injected from the urea water injector 9 can be stirred with the high temperature exhaust gas G to be sufficiently vaporized.
また、上記の排ガス浄化装置においては、格納容器2内の第1DOC6をNOx吸蔵還元触媒(LNT)に置き換えるようにしても良い。そのようにすることで、ディーゼルエンジンが、排ガスGの温度が低くかつ高負荷となる運転領域において、車両からのNOxの排出を効果的に低減することができる。 In the above-described exhaust gas purification apparatus, the first DOC 6 in the storage container 2 may be replaced with a NOx storage reduction catalyst (LNT). By doing so, the diesel engine can effectively reduce the emission of NOx from the vehicle in the operating region where the temperature of the exhaust gas G is low and the load is high.
1 排気通路
2 格納容器
3 ケーシング
6 第1DOC
7 SCRフィルタ
8 接続通路
9 尿素水インジェクタ
10 SCR
11 第2DOC
13 撹拌手段
1 exhaust passage 2 containment 3 casing 6 first DOC
7 SCR filter 8 connection passage 9
11 Second DOC
13 Stirring means
Claims (4)
前記排気通路に、格納容器及びケーシングを上流側から順に介設し、
前記格納容器内に、第1酸化触媒又はNOx吸蔵還元触媒と、選択還元型触媒が塗布されたPM捕集フィルタとを、上流側から順に離間して配設するとともに、前記第1酸化触媒又はNOx吸蔵還元触媒の出口と前記選択還元型触媒が塗布されたPM捕集フィルタの入口とを接続する排ガスの流路に尿素水インジェクタを設置し、
前記ケーシング内に、選択還元型触媒及び第2酸化触媒を上流側から順に配置し、
前記第1酸化触媒又はNOx吸蔵還元触媒、前記排ガスの流路、及び前記選択還元型触媒が塗布されたPM捕集フィルタと、前記格納容器の内壁面と、の間に形成される空間に前記選択還元型触媒が塗布されたPM捕集フィルタの出口を面する構成としたことを特徴とする排ガス浄化装置。 An exhaust gas purification apparatus interposed in an exhaust passage through which exhaust gas of a diesel engine flows,
In the exhaust passage, a containment vessel and a casing are sequentially interposed from the upstream side,
The first oxidation catalyst or the NOx storage reduction catalyst and the PM collection filter to which the selective reduction catalyst is applied are arranged in order from the upstream side in the storage container, and the first oxidation catalyst or Install a urea water injector in the exhaust gas flow path connecting the outlet of the NOx storage reduction catalyst and the inlet of the PM collection filter on which the selective reduction catalyst is applied,
In the casing, the selective reduction catalyst and the second oxidation catalyst are arranged in order from the upstream side ,
In the space formed between the first oxidation catalyst or NOx storage reduction catalyst, the flow path of the exhaust gas, the PM collection filter on which the selective reduction catalyst is applied, and the inner wall surface of the storage container An exhaust gas purification apparatus characterized in that the outlet of a PM collection filter coated with a selective reduction catalyst is faced .
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