JP6804333B2 - Exhaust gas treatment equipment - Google Patents

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Description

本発明は、排ガス処理装置に関するものである。 The present invention relates to an exhaust gas treatment device.

ディーゼルエンジンの排ガス処理装置として、排ガス中のNOx(窒素酸化物)を除去するため、SCR(Selective Catalytic Reduction)システムが用いられている。SCRシステムは、還元剤として尿素が使用され、この場合、車両に尿素水タンクが搭載される。排気管内に尿素水が噴霧され、NOxと尿素から生じたアンモニア(NH)が混合される。そして、ディーゼルエンジンの排ガスが、排気管に設けられた触媒装置を通過するとき、NOxの還元反応が生じる。その結果、窒素、水や二酸化炭素が発生する。 As an exhaust gas treatment device for a diesel engine, an SCR (Selective Catalytic Reduction) system is used to remove NOx (nitrogen oxides) in the exhaust gas. The SCR system uses urea as the reducing agent, in which case the vehicle is equipped with a urea water tank. Urea water is sprayed into the exhaust pipe, and NOx and ammonia (NH 3 ) generated from urea are mixed. Then, when the exhaust gas of the diesel engine passes through the catalyst device provided in the exhaust pipe, a NOx reduction reaction occurs. As a result, nitrogen, water and carbon dioxide are generated.

尿素水は、触媒の上流側に設けられた噴霧ノズルによって噴霧される。従来、尿素水の噴霧量は、エンジンの運転状態に応じた必要量に調整されて、排気管内に噴霧されている。 Urea water is sprayed by a spray nozzle provided on the upstream side of the catalyst. Conventionally, the amount of urea water sprayed is adjusted to a required amount according to the operating state of the engine and sprayed into the exhaust pipe.

下記の特許文献1では、エンジン始動時から尿素の加水分解温度まで、排ガス温度を昇温する制御を行い、エンジン始動時から尿素水を添加できるまでの時間を短縮化することが記載されている。 Patent Document 1 below describes that the exhaust gas temperature is controlled to be raised from the engine start to the urea hydrolysis temperature to shorten the time from the engine start until urea water can be added. ..

特開2010−116858号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-116858

排気管内に噴霧された尿素水は、200℃以下の低温の配管内壁に衝突すると、配管内壁に尿素やその他の固形物が析出する可能性がある。尿素等が配管内壁に析出して堆積すると、噴霧された尿素水の蒸発や排ガスとの混合が不十分になるため、NOx浄化性能が低下し、また、背圧増大や配管閉塞によって、エンジン性能が低下するおそれがある。 When the urea water sprayed into the exhaust pipe collides with the inner wall of the pipe at a low temperature of 200 ° C. or lower, urea or other solid matter may be deposited on the inner wall of the pipe. When urea or the like precipitates on the inner wall of the pipe and accumulates, the evaporation of the sprayed urea water and the mixing with the exhaust gas become insufficient, so that the NOx purification performance deteriorates, and the engine performance due to the increase in back pressure and the pipe blockage. May decrease.

従来、排気管内を流れる排ガスの触媒装置の入口における温度を温度センサによって測定することが一般的であり、測定された排ガス温度に基づいて、尿素の析出を防止している。しかし、配管の内壁温度を直接測定していないため、配管内壁が尿素の析出しない温度に到達しているか否かは、排ガス温度と実験結果等に基づいて、実際のエンジン駆動時における配管温度を推測している。そのため、温度低下が生じないように、見込みで尿素水の噴霧期間を制限しており、NOxを除去できない期間が生じている。
また、排ガス温度のみを測定していることから、噴霧された尿素水の液滴が予期に反して配管表面へ付着したことを検知できない。
Conventionally, it is common to measure the temperature at the inlet of the exhaust gas catalyst device flowing in the exhaust pipe with a temperature sensor, and the precipitation of urea is prevented based on the measured exhaust gas temperature. However, since the temperature of the inner wall of the pipe is not directly measured, whether or not the inner wall of the pipe has reached the temperature at which urea does not precipitate is determined by determining the actual pipe temperature when the engine is driven, based on the exhaust gas temperature and experimental results. I'm guessing. Therefore, the spraying period of urea water is expected to be limited so that the temperature does not decrease, and there is a period during which NOx cannot be removed.
Moreover, since only the exhaust gas temperature is measured, it is not possible to detect that the sprayed urea water droplets unexpectedly adhere to the pipe surface.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、排気管内の尿素の析出を確実に防止し、脱硝性能を向上させることが可能な排ガス処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas treatment apparatus capable of reliably preventing precipitation of urea in an exhaust pipe and improving denitration performance. ..

本発明の一態様に係る排ガス処理装置は、排ガスが流通する排気管に設けられ、前記排気管内へ尿素水を噴霧するノズルと、前記排気管において前記ノズルよりも排ガス流れの下流側に設けられ、前記尿素水に含まれた尿素から生じたアンモニアによる前記排ガスに含まれる窒素酸化物の還元反応を促進する触媒を有し、前記排ガスが流通する触媒部と、前記ノズルと前記触媒部の間において、前記排気管の内壁面の温度分布を測定する温度測定部と、前記排ガスを排出するエンジンの運転条件と、前記排気管の内壁の温度分布との関係に関するデータが予め記録されている記憶部と、前記記憶部に記録されている前記データと、前記エンジンの運転時に前記温度測定部で測定された前記排気管の内壁の温度分布に基づいて、前記エンジンの運転時における前記排気管の内壁の温度の高低を判断する判断部と、前記ノズルよりも排ガス流れの下流側に設置され、前記排ガスと前記尿素水を混合する混合部と、前記判断部で判断された結果に基づいて、前記混合部を調整する噴霧制御部と、を備える。 The exhaust gas treatment device according to one aspect of the present invention is provided in an exhaust pipe through which exhaust gas flows, and is provided with a nozzle for spraying urea water into the exhaust pipe and a nozzle in the exhaust pipe on the downstream side of the exhaust gas flow. It has a catalyst that promotes the reduction reaction of the nitrogen oxide contained in the exhaust gas by ammonia generated from the urea contained in the urea water, and between the catalyst portion through which the exhaust gas flows and the nozzle and the catalyst portion. In the memory, data relating to the relationship between the temperature measuring unit that measures the temperature distribution of the inner wall surface of the exhaust pipe, the operating conditions of the engine that discharges the exhaust gas, and the temperature distribution of the inner wall surface of the exhaust gas is recorded in advance. Based on the data recorded in the storage unit and the storage unit, and the temperature distribution of the inner wall of the exhaust pipe measured by the temperature measuring unit during the operation of the engine, the exhaust pipe of the exhaust pipe during the operation of the engine. Based on the judgment unit that determines the temperature of the inner wall, the mixing unit that is installed on the downstream side of the exhaust gas flow from the nozzle and mixes the exhaust gas and the urea water, and the result determined by the determination unit. A spray control unit for adjusting the mixing unit is provided.

この構成によれば、ノズルと触媒部の間に設けられた温度測定部によって、ノズルと触媒部の間における排気管の内壁の温度分布を測定できる。
またこの構成によれば、エンジンの運転時に温度測定部で測定された排気管の内壁の温度分布が、予め記憶部に記録されたデータと比較されることによって、エンジンの運転時に、排気管の内壁において生じている温度の高低を判断できる。
またこの構成によれば、温度測定部で測定された排気管の内壁の温度分布に基づいて、混合部が調整されることから、排気管の内壁の温度分布を変更することができる。
According to this configuration, the temperature distribution of the inner wall of the exhaust pipe between the nozzle and the catalyst unit can be measured by the temperature measuring unit provided between the nozzle and the catalyst unit.
Further, according to this configuration, the temperature distribution of the inner wall of the exhaust pipe measured by the temperature measuring unit during the operation of the engine is compared with the data recorded in advance in the storage unit, so that the exhaust pipe can be operated during the operation of the engine. It is possible to judge the level of temperature occurring on the inner wall.
Further, according to this configuration, since the mixing unit is adjusted based on the temperature distribution of the inner wall of the exhaust pipe measured by the temperature measuring unit, the temperature distribution of the inner wall of the exhaust pipe can be changed.

上記態様において、前記排ガスを排出するエンジンの運転条件と、前記排気管の内壁の温度分布との関係に関するデータが予め記録されている記憶部と、前記記憶部に記録されている前記データと、前記エンジンの運転時に前記温度測定部で測定された前記排気管の内壁の温度分布に基づいて、前記エンジンの運転時における前記排気管の内壁の温度の高低を判断する判断部とを更に備えてもよい。 In the above embodiment, a storage unit in which data relating to the relationship between the operating conditions of the engine that discharges the exhaust gas and the temperature distribution of the inner wall of the exhaust pipe is recorded in advance, the data recorded in the storage unit, and the data. Further provided with a determination unit for determining the temperature of the inner wall of the exhaust pipe during operation of the engine based on the temperature distribution of the inner wall of the exhaust pipe measured by the temperature measuring unit during operation of the engine. May be good.

上記態様において、噴霧制御部は、前記判断部で判断された結果に基づいて、前記ノズルが噴霧する前記尿素水の噴霧量を調整てもよい。 In the above embodiment, the spray control unit, based on the result of the determination by the determination unit, the nozzle may be adjusted to spray amount of the urea water to be sprayed.

この構成によれば、温度測定部で測定された排気管の内壁の温度分布に基づいて、ノズルが噴霧する尿素水の噴霧量が調整されることから、尿素の析出を確実に防止しつつ、窒素酸化物の除去性能を向上させることができる。 According to this configuration, the amount of urea water sprayed by the nozzle is adjusted based on the temperature distribution of the inner wall of the exhaust pipe measured by the temperature measuring unit, so that the precipitation of urea can be reliably prevented while being prevented. The removal performance of nitrogen oxides can be improved.

上記態様において、前記判断部で判断された結果に基づいて、前記排気管の内壁における尿素析出に関する警告信号を出力してもよい。 In the above aspect, a warning signal regarding urea precipitation on the inner wall of the exhaust pipe may be output based on the result determined by the determination unit.

この構成によれば、例えば、排気管の内壁の温度分布が所定温度以下に維持されている場合において、尿素が析出されている可能性がある、又は、析出可能性が高まっていることを知らせることができる。その結果、尿素の析出に関する点検を促し、トラブル発生を未然に防止できる。 According to this configuration, for example, when the temperature distribution of the inner wall of the exhaust pipe is maintained below a predetermined temperature, it is informed that urea may be precipitated or the possibility of precipitation is increasing. be able to. As a result, it is possible to promote the inspection regarding the precipitation of urea and prevent the occurrence of troubles.

上記態様において、前記温度測定部は、光ファイバを有し、前記光ファイバが、前記排気管の内壁に沿って面状に配置されてもよい。 In the above aspect, the temperature measuring unit has an optical fiber, and the optical fiber may be arranged in a plane along the inner wall of the exhaust pipe.

この構成によれば、光ファイバの長さ方向に沿った温度分布が測定され、光ファイバが排気管の内壁に沿って面状に配置されていることから、排気管の内壁面の温度分布を測定できる。 According to this configuration, the temperature distribution along the length direction of the optical fiber is measured, and since the optical fiber is arranged in a plane along the inner wall of the exhaust pipe, the temperature distribution of the inner wall surface of the exhaust pipe can be measured. Can be measured.

本発明によれば、排気管内の尿素の析出を確実に防止し、脱硝性能を向上させることができる。 According to the present invention, precipitation of urea in the exhaust pipe can be reliably prevented, and denitration performance can be improved.

本発明の一実施形態に係るエンジン及び排ガス処理装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the engine and the exhaust gas treatment apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る温度測定部及び制御部を示す構成図である。It is a block diagram which shows the temperature measuring part and the control part which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る光ファイバの配置例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the arrangement example of the optical fiber which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る光ファイバの配置例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the arrangement example of the optical fiber which concerns on one Embodiment of this invention.

本発明の一実施形態に係る排ガス処理装置10は、図1に示すように、ディーゼルエンジン1(以下「エンジン1」という。)から排出される排ガスを浄化して大気へ放出する装置であり、排ガスが流通する排気管9に設けられる。 As shown in FIG. 1, the exhaust gas treatment device 10 according to the embodiment of the present invention is a device that purifies the exhaust gas discharged from the diesel engine 1 (hereinafter referred to as "engine 1") and releases it to the atmosphere. It is provided in the exhaust pipe 9 through which the exhaust gas flows.

エンジン1は、過給機2を備える。過給機2は、タービン3と、タービン3と同軸で接続されてタービン3によって駆動されるコンプレッサ4を備える。過給機2のコンプレッサ4から吐出された空気は、空気管5を通過して空気冷却器6に供給され、空気冷却器6で冷却される。 The engine 1 includes a supercharger 2. The supercharger 2 includes a turbine 3 and a compressor 4 coaxially connected to the turbine 3 and driven by the turbine 3. The air discharged from the compressor 4 of the supercharger 2 passes through the air pipe 5 and is supplied to the air cooler 6, and is cooled by the air cooler 6.

空気冷却器6で冷却された空気は、スロットルバルブ7で開度を制御された後、吸気管8を通過して、シリンダ毎に設けられた吸気ポートからエンジン1に吸入される。 The air cooled by the air cooler 6 passes through the intake pipe 8 after the opening degree is controlled by the throttle valve 7, and is sucked into the engine 1 from the intake port provided for each cylinder.

エンジン1では、コモンレール(蓄圧器)で蓄圧された高圧燃料が、コモンレール制御装置25によって制御された噴霧時期及び噴霧量で、シリンダ毎に設けられた燃料噴霧弁26から噴霧される。噴霧された高圧燃料は、吸気ポートから吸入された空気と混合して燃焼される。 In the engine 1, the high-pressure fuel accumulated by the common rail (accumulator) is sprayed from the fuel spray valve 26 provided for each cylinder at the spray timing and the spray amount controlled by the common rail control device 25. The sprayed high-pressure fuel mixes with the air sucked from the intake port and is burned.

エンジン1において燃料が燃焼されて生じた燃焼ガス、すなわち、排ガスは、シリンダ毎に設けられた排気ポートが集合した排気集合管11を通過して、過給機2のタービン3へ供給される。排ガスは、タービン3を駆動してコンプレッサ4の動力源となった後、排気管9を通って排ガス処理装置10へ排出される。 The combustion gas generated by burning the fuel in the engine 1, that is, the exhaust gas, passes through the exhaust collecting pipe 11 in which the exhaust ports provided for each cylinder are gathered, and is supplied to the turbine 3 of the supercharger 2. The exhaust gas is discharged to the exhaust gas treatment device 10 through the exhaust pipe 9 after driving the turbine 3 and becoming a power source for the compressor 4.

また、排気集合管11の途中から、EGR(排ガス再循環)管22が分岐されて、排ガスの一部(EGRガス)が、EGR管22を通過し、EGRクーラ23で降温され、EGRガスは、EGR弁24で流量が制御される。EGR管22を通過したEGRガスは、吸気管8においてスロットルバルブ7よりも下流側で空気と合流される。 Further, the EGR (exhaust gas recirculation) pipe 22 is branched from the middle of the exhaust gas recirculation pipe 11, and a part of the exhaust gas (EGR gas) passes through the EGR pipe 22 and is cooled by the EGR cooler 23, and the EGR gas is discharged. , The flow rate is controlled by the EGR valve 24. The EGR gas that has passed through the EGR pipe 22 joins the air in the intake pipe 8 on the downstream side of the throttle valve 7.

排ガス処理装置10は、前段酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst)14及びフィルター(DPF:Diesel particulate filter)15を有するDPFシステム12と、尿素噴霧ノズル16、ミキサー17、SCR触媒18及び後段酸化触媒19を有するSCRシステム13などを備える。 The exhaust gas treatment device 10 includes a DPF system 12 having a pre-stage oxidation catalyst (DOC: Diesel Oxidation Catalyst) 14 and a filter (DPF: Diesel particulate filter) 15, a urea spray nozzle 16, a mixer 17, an SCR catalyst 18, and a post-stage oxidation catalyst 19. The SCR system 13 and the like are provided.

排気管9を通過して排ガス処理装置10へ排出された排ガスは、前段酸化触媒14へ供給される。そして、排ガスは、前段酸化触媒14によって、炭化水素成分(HC)や一酸化炭素(CO)が浄化された後、フィルター15へ供給されて、粒子状物質(PM)がフィルター15で捕集される。 The exhaust gas that has passed through the exhaust pipe 9 and is discharged to the exhaust gas treatment device 10 is supplied to the pre-stage oxidation catalyst 14. Then, the exhaust gas is supplied to the filter 15 after the hydrocarbon component (HC) and carbon monoxide (CO) are purified by the pre-stage oxidation catalyst 14, and the particulate matter (PM) is collected by the filter 15. To.

前段酸化触媒14及びフィルター15は、それぞれ、複数の孔が集合した形状(例えばハニカム構造)を有し、排ガスが通過可能である。フィルター15は、排ガス入口側の孔と出口側の孔が互い違いに目封じされており、孔と孔の間の壁部を排ガスが通過することで粒子状物質が捕集される。 The pre-stage oxidation catalyst 14 and the filter 15 each have a shape in which a plurality of pores are aggregated (for example, a honeycomb structure), and exhaust gas can pass through. In the filter 15, the holes on the exhaust gas inlet side and the holes on the outlet side are alternately sealed, and the particulate matter is collected when the exhaust gas passes through the wall portion between the holes.

前段酸化触媒14は、触媒部の一例であり、排気管9に設けられ、触媒作用によって前段酸化触媒14を通過した排出ガス中の炭化水素成分を酸化する。前段酸化触媒14では、酸化発熱によって温度上昇が生じる。 The pre-stage oxidation catalyst 14 is an example of a catalyst unit, and is provided in an exhaust pipe 9 to oxidize a hydrocarbon component in an exhaust gas that has passed through the pre-stage oxidation catalyst 14 by catalytic action. In the pre-stage oxidation catalyst 14, the temperature rises due to the heat generated by oxidation.

フィルター15は、排気管9に設けられ、排ガス中の粒子状物質を捕集する。フィルター15は、捕集された粒子状物質を燃焼することによって再生する。再生処理は、例えば、前段酸化触媒14の入口へレイトポスト噴霧によって未燃燃料が供給され、前段酸化触媒14で炭化水素成分を酸化することで発生する反応熱(酸化発熱)によって、フィルター15に捕集された粒子状物質が燃焼されることによって行われる。粒子状物質が燃焼されて生じる水と二酸化炭素が、排気出口管21から外部に排出される。これにより、フィルター15に捕集された粒子状物質が除去されて、フィルター15が再生される。 The filter 15 is provided in the exhaust pipe 9 and collects particulate matter in the exhaust gas. The filter 15 regenerates by burning the collected particulate matter. In the regeneration treatment, for example, unburned fuel is supplied to the inlet of the pre-stage oxidation catalyst 14 by late post spraying, and the reaction heat (oxidation heat generation) generated by oxidizing the hydrocarbon component in the pre-stage oxidation catalyst 14 causes the filter 15 to receive heat. This is done by burning the collected particulate matter. Water and carbon dioxide produced by burning particulate matter are discharged to the outside from the exhaust outlet pipe 21. As a result, the particulate matter collected by the filter 15 is removed, and the filter 15 is regenerated.

フィルター15で粒子状物質が捕集された後の排ガスは、接続管30を通過して、SCRシステム13のSCR触媒18に供給される。また、接続管30には、尿素噴霧ノズル16が設けられ、尿素噴霧ノズル16は、排ガスに対して尿素水を噴霧する。ミキサー17は、混合部の一例であり、尿素水と排ガスを混合する。ミキサー17は、円周状に設けられた複数のベーン(羽根)からなり、ベーンの角度は例えば可変でもよい。 The exhaust gas after the particulate matter is collected by the filter 15 passes through the connecting pipe 30 and is supplied to the SCR catalyst 18 of the SCR system 13. Further, the connecting pipe 30 is provided with a urea spray nozzle 16, and the urea spray nozzle 16 sprays urea water on the exhaust gas. The mixer 17 is an example of a mixing unit, and mixes urea water and exhaust gas. The mixer 17 is composed of a plurality of vanes (blades) provided in a circumferential shape, and the angle of the vanes may be variable, for example.

接続管30において、尿素水中の尿素と排ガス中のNOxが混合され、SCR触媒18と後段酸化触媒19で、尿素から生じたアンモニア(NH)によるNOxの還元反応が生じ、窒素、水や二酸化炭素が発生する。SCR触媒18と後段酸化触媒19は、排ガスが流通可能な構成を有しており、尿素から生じたアンモニアによるNOxの還元反応を促進する。 In the connecting pipe 30, urea in urea water and NOx in exhaust gas are mixed, and NOx reduction reaction occurs in the SCR catalyst 18 and the post-oxidation catalyst 19 by ammonia (NH 3 ) generated from urea, and nitrogen, water and dioxide are generated. Carbon is generated. The SCR catalyst 18 and the post-stage oxidation catalyst 19 have a structure in which exhaust gas can flow, and promote the reduction reaction of NOx by ammonia generated from urea.

尿素噴霧ノズル16よって噴霧される尿素水の噴霧量は、制御部41によって制御される。 The amount of urea water sprayed by the urea spray nozzle 16 is controlled by the control unit 41.

尿素水が分解して生成されたアンモニアは、一旦SCR触媒18上に吸着した後、排ガス中のNOxと反応し、NOxが窒素へと還元される。さらに、SCR触媒18で反応できなかったアンモニアは、後段酸化触媒19でNOxと反応し、NOxが窒素へと還元される。また、SCR触媒18上に吸着したアンモニアは、温度上昇によってSCR触媒18より脱離し、後段酸化触媒19で窒素へと酸化分解される。 Ammonia produced by decomposition of urea water is once adsorbed on the SCR catalyst 18, and then reacts with NOx in the exhaust gas, and NOx is reduced to nitrogen. Further, the ammonia that could not react with the SCR catalyst 18 reacts with NOx in the subsequent oxidation catalyst 19, and NOx is reduced to nitrogen. Further, the ammonia adsorbed on the SCR catalyst 18 is desorbed from the SCR catalyst 18 as the temperature rises, and is oxidatively decomposed into nitrogen by the subsequent oxidation catalyst 19.

温度測定部31は、接続管30において、ミキサー17の下流側に設置される。温度測定部31は、図2に示すように、光ファイバ32と、光源部33と、光検出部34と、温度算出部35を有する。光ファイバ32には、光源部33からパルス光が入射される。光ファイバ32に入射した光は、光ファイバ32内部で散乱を起こしながら、進行する。散乱光のうちラマン散乱光(ストースク光とアンチストークス光)には、温度依存性がある。そこで、ラマン散乱光の強度を検出することによって、光ファイバ32の長さ方向に沿った温度分布を算出することができる。温度算出部35は、光検出部34で検出されたラマン散乱光の強度に基づいて、光ファイバ32の長さ方向に沿った温度分布を算出する。 The temperature measuring unit 31 is installed on the downstream side of the mixer 17 in the connecting pipe 30. As shown in FIG. 2, the temperature measuring unit 31 includes an optical fiber 32, a light source unit 33, a light detecting unit 34, and a temperature calculating unit 35. Pulsed light is incident on the optical fiber 32 from the light source unit 33. The light incident on the optical fiber 32 travels while being scattered inside the optical fiber 32. Of the scattered light, Raman scattered light (Stosk light and anti-Stokes light) has temperature dependence. Therefore, by detecting the intensity of the Raman scattered light, the temperature distribution along the length direction of the optical fiber 32 can be calculated. The temperature calculation unit 35 calculates the temperature distribution along the length direction of the optical fiber 32 based on the intensity of the Raman scattered light detected by the light detection unit 34.

光ファイバ32は、ミキサー17とSCR触媒18の間に設置され、接続管30の内壁面の温度、及び、接続管30の内壁面の温度分布を測定する。光ファイバ32は、接続管30の内壁面に沿って面状に配置される。 The optical fiber 32 is installed between the mixer 17 and the SCR catalyst 18, and measures the temperature of the inner wall surface of the connecting tube 30 and the temperature distribution of the inner wall surface of the connecting tube 30. The optical fiber 32 is arranged in a plane along the inner wall surface of the connecting tube 30.

光ファイバ32は、例えば、図3に示すように、光ファイバ32の配置領域の中間部では一方向、例えば接続管30の軸方向に対して平行に配置されており、配置領域の端部では、中間部で光ファイバ32が平行に配置されるように折り返して配置される。また、光ファイバ32は、図4に示すように、螺旋状に配置されてもよい。螺旋状に配置された光ファイバ32の中心軸は、接続管30と平行である。 For example, as shown in FIG. 3, the optical fiber 32 is arranged in one direction in the middle portion of the arrangement region of the optical fiber 32, for example, parallel to the axial direction of the connection tube 30, and is arranged at the end portion of the arrangement region. , The optical fiber 32 is folded back and arranged so as to be arranged in parallel at the intermediate portion. Further, the optical fiber 32 may be arranged in a spiral shape as shown in FIG. The central axis of the spirally arranged optical fiber 32 is parallel to the connecting tube 30.

光ファイバ32の配置形状は、メモリ42に予め記録されており、光ファイバ32の長さ方向の位置と、接続管30内の光ファイバ32の位置との対応関係が予め特定されている。なお、メモリ42は、記憶部の一例である。これにより、光ファイバ32の長さ方向に沿った温度分布に基づいて、接続管30の内壁の温度分布を算出できる。 The arrangement shape of the optical fiber 32 is recorded in advance in the memory 42, and the correspondence relationship between the position of the optical fiber 32 in the length direction and the position of the optical fiber 32 in the connection tube 30 is specified in advance. The memory 42 is an example of a storage unit. Thereby, the temperature distribution of the inner wall of the connecting tube 30 can be calculated based on the temperature distribution along the length direction of the optical fiber 32.

制御部41は、図2に示すように、メモリ42と、判断部43と、噴霧制御部44などを有する。制御部41の動作は、予め記録されたプログラムを実行して、CPU等のハードウェア資源によって実現される。 As shown in FIG. 2, the control unit 41 includes a memory 42, a determination unit 43, a spray control unit 44, and the like. The operation of the control unit 41 is realized by executing a pre-recorded program and using hardware resources such as a CPU.

メモリ42は、記憶部の一例であり、メモリ42には、排ガスを排出するエンジン1の運転条件と、各運転条件の通常時における接続管30の内壁の温度分布との関係に関するデータが予め記録されている。 The memory 42 is an example of a storage unit, and the memory 42 previously records data on the relationship between the operating conditions of the engine 1 that discharges exhaust gas and the temperature distribution of the inner wall of the connecting pipe 30 under normal conditions in each operating condition. Has been done.

判断部43は、メモリ42に記録されている上述したデータと、エンジン1の実際の運転時に温度測定部31で測定された接続管30の内壁の温度分布に基づいて、エンジン1の実際の運転時における接続管30の内壁の温度分布の高低を判断する。 The determination unit 43 actually operates the engine 1 based on the above-mentioned data recorded in the memory 42 and the temperature distribution of the inner wall of the connecting pipe 30 measured by the temperature measurement unit 31 during the actual operation of the engine 1. The height of the temperature distribution on the inner wall of the connecting pipe 30 at the time is determined.

噴霧制御部44は、判断部43で判断された結果に基づいて、尿素噴霧ノズル16が噴霧する尿素水の噴霧量を調整する。例えば、噴霧制御部44は、尿素噴霧ノズル16へ尿素水を供給する配管に設置された流量調整弁の開度を調整する。また、噴霧制御部44は、判断部43で判断された結果に基づいて、ミキサー17のベーンの角度を調整してもよい。 The spray control unit 44 adjusts the amount of urea water sprayed by the urea spray nozzle 16 based on the result determined by the determination unit 43. For example, the spray control unit 44 adjusts the opening degree of the flow rate adjusting valve installed in the pipe that supplies urea water to the urea spray nozzle 16. Further, the spray control unit 44 may adjust the vane angle of the mixer 17 based on the result determined by the determination unit 43.

これにより、温度測定部31で測定された接続管30の内壁の温度分布に基づいて、尿素噴霧ノズル16が噴霧する尿素水の噴霧量が調整されることから、尿素の析出を確実に防止しつつ、窒素酸化物の除去性能を向上させることができる。 As a result, the amount of urea water sprayed by the urea spray nozzle 16 is adjusted based on the temperature distribution of the inner wall of the connecting pipe 30 measured by the temperature measuring unit 31, so that the precipitation of urea is reliably prevented. At the same time, the removal performance of nitrogen oxides can be improved.

警告制御部45は、判断部43で判断された結果に基づいて、接続管30の内壁における尿素析出に関する警告信号を出力する。例えば、警告制御部45は、判断部43で判断された結果に基づいて、接続管30の内壁の温度分布が所定温度以下に維持されている場合、尿素が析出されている可能性がある、又は、析出可能性が高まっているとして、警告表示部に警告信号を出力する。これにより、接続管30について、尿素の析出に関する点検を促し、トラブル発生を未然に防止することができる。 The warning control unit 45 outputs a warning signal regarding urea precipitation on the inner wall of the connecting pipe 30 based on the result determined by the determination unit 43. For example, if the temperature distribution of the inner wall of the connecting pipe 30 is maintained below a predetermined temperature, the warning control unit 45 may have precipitated urea based on the result determined by the determination unit 43. Alternatively, a warning signal is output to the warning display unit as the possibility of precipitation is increasing. As a result, it is possible to promote an inspection regarding the precipitation of urea in the connecting pipe 30 and prevent the occurrence of troubles.

次に、本実施形態に係る排ガス処理装置10の動作及び作用効果について説明する。
温度測定部31によって、接続管30における尿素噴霧ノズル16及びミキサー17の下流側の内壁温度が測定される。
Next, the operation and the effect of the exhaust gas treatment device 10 according to the present embodiment will be described.
The temperature measuring unit 31 measures the temperature of the inner wall on the downstream side of the urea spray nozzle 16 and the mixer 17 in the connecting pipe 30.

そして、メモリ42に記録されているデータと、エンジン1の実際の運転時に温度測定部31で測定された接続管30の内壁の温度分布に基づいて、エンジン1の実際の運転時における接続管30の内壁の温度分布の高低が判断される。 Then, based on the data recorded in the memory 42 and the temperature distribution of the inner wall of the connecting pipe 30 measured by the temperature measuring unit 31 during the actual operation of the engine 1, the connecting pipe 30 during the actual operation of the engine 1 The height of the temperature distribution on the inner wall of the engine is judged.

エンジン1の実際の運転時に温度測定部31で測定された接続管30の内壁の温度分布を測定して、接続管30の内壁の温度が低下している場合、尿素噴霧ノズル16が噴霧する尿素水の噴霧量を低減又は停止する。または、エンジン1の実際の運転時に温度測定部31で測定された接続管30の内壁の温度分布を測定して、接続管30の内壁の温度分布に偏りが生じている場合、ミキサー17のベーンの角度を調整して、接続管30の内壁の温度分布が均等になるように調整する。 When the temperature distribution of the inner wall of the connecting pipe 30 measured by the temperature measuring unit 31 during the actual operation of the engine 1 is measured and the temperature of the inner wall of the connecting pipe 30 is lowered, the urea sprayed by the urea spray nozzle 16 Reduce or stop the amount of water sprayed. Alternatively, when the temperature distribution of the inner wall of the connecting pipe 30 measured by the temperature measuring unit 31 during the actual operation of the engine 1 is measured and the temperature distribution of the inner wall of the connecting pipe 30 is biased, the vane of the mixer 17 is used. The temperature of the inner wall of the connecting pipe 30 is adjusted so that the temperature distribution is even.

以上、本実施形態によれば、排ガスの温度ではなく、接続管30の内壁の温度を直接測定することから、配管内壁における尿素の析出を確実に防止できる。また、接続管30の内壁の温度によっては、配管内壁における析出物の存在や、配管内壁において尿素の析出した可能性を精度良く検出できる。さらに、排ガスの温度を検出する従来の場合、温度低下が生じないように、見込みで尿素水の噴霧量や噴霧期間を制限していたところ、接続管30の内壁の温度低下に応じて噴霧期間を調整できるため、尿素水の噴霧量や噴霧期間を増やすことができる。その結果、排ガス処理装置10における脱硝性能を向上させることが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, since the temperature of the inner wall of the connecting pipe 30 is directly measured instead of the temperature of the exhaust gas, the precipitation of urea on the inner wall of the pipe can be reliably prevented. Further, depending on the temperature of the inner wall of the connecting pipe 30, the presence of precipitates on the inner wall of the pipe and the possibility of precipitation of urea on the inner wall of the pipe can be detected with high accuracy. Further, in the conventional case of detecting the temperature of the exhaust gas, the spray amount and the spray period of urea water are expected to be limited so that the temperature does not decrease, but the spray period corresponds to the temperature decrease of the inner wall of the connecting pipe 30. Therefore, the spray amount and spray period of urea water can be increased. As a result, it is possible to improve the denitration performance of the exhaust gas treatment device 10.

1 :ディーゼルエンジン(エンジン)
2 :過給機
3 :タービン
4 :コンプレッサ
5 :空気管
6 :空気冷却器
7 :スロットルバルブ
8 :吸気管
9 :排気管
10 :排ガス処理装置
11 :排気集合管
12 :DPFシステム
13 :SCRシステム
14 :前段酸化触媒
15 :フィルター
16 :尿素噴霧ノズル
17 :ミキサー
18 :SCR触媒
19 :後段酸化触媒
21 :排気出口管
22 :EGR管
23 :EGRクーラ
24 :EGR弁
25 :コモンレール制御装置
26 :燃料噴霧弁
30 :接続管
31 :温度測定部
32 :光ファイバ
33 :光源部
34 :光検出部
35 :温度算出部
41 :制御部
42 :メモリ
43 :判断部
44 :噴霧制御部
45 :警告制御部
1: Diesel engine (engine)
2: Supercharger 3: Turbine 4: Compressor 5: Air pipe 6: Air cooler 7: Throttle valve 8: Intake pipe 9: Exhaust pipe 10: Exhaust gas treatment device 11: Exhaust gas recirculation pipe 12: DPF system 13: SCR system 14: First stage oxidation catalyst 15: Filter 16: Urea spray nozzle 17: Mixer 18: SCR catalyst 19: Second stage oxidation catalyst 21: Exhaust outlet pipe 22: EGR pipe 23: EGR cooler 24: EGR valve 25: Common rail control device 26: Fuel Spray valve 30: Connection tube 31: Temperature measurement unit 32: Optical fiber 33: Light source unit 34: Light detection unit 35: Temperature calculation unit 41: Control unit 42: Memory 43: Judgment unit 44: Spray control unit 45: Warning control unit

Claims (4)

排ガスが流通する排気管に設けられ、前記排気管内へ尿素水を噴霧するノズルと、
前記排気管において前記ノズルよりも排ガス流れの下流側に設けられ、前記尿素水に含まれた尿素から生じたアンモニアによる前記排ガスに含まれる窒素酸化物の還元反応を促進する触媒を有し、前記排ガスが流通する触媒部と、
前記ノズルと前記触媒部の間において、前記排気管の内壁面の温度分布を測定する温度測定部と、
前記排ガスを排出するエンジンの運転条件と、前記排気管の内壁の温度分布との関係に関するデータが予め記録されている記憶部と、
前記記憶部に記録されている前記データと、前記エンジンの運転時に前記温度測定部で測定された前記排気管の内壁の温度分布に基づいて、前記エンジンの運転時における前記排気管の内壁の温度の高低を判断する判断部と、
前記ノズルよりも排ガス流れの下流側に設置され、前記排ガスと前記尿素水を混合する混合部と、
前記判断部で判断された結果に基づいて、前記混合部を調整する噴霧制御部と、
を備える排ガス処理装置。
A nozzle provided in the exhaust pipe through which the exhaust gas flows and spraying urea water into the exhaust pipe,
The exhaust pipe has a catalyst provided downstream of the exhaust gas flow from the nozzle and promoting the reduction reaction of nitrogen oxides contained in the exhaust gas by ammonia generated from urea contained in the urea water. The catalyst part through which the exhaust gas flows and
A temperature measuring unit that measures the temperature distribution of the inner wall surface of the exhaust pipe between the nozzle and the catalyst unit,
A storage unit in which data relating to the relationship between the operating conditions of the engine that discharges the exhaust gas and the temperature distribution of the inner wall of the exhaust pipe is recorded in advance, and
Based on the data recorded in the storage unit and the temperature distribution of the inner wall of the exhaust pipe measured by the temperature measuring unit during the operation of the engine, the temperature of the inner wall of the exhaust pipe during the operation of the engine. Judgment part that judges the height of
A mixing section that is installed on the downstream side of the exhaust gas flow from the nozzle and mixes the exhaust gas and the urea water.
A spray control unit that adjusts the mixing unit based on the result determined by the determination unit, and
Exhaust gas treatment device equipped with.
前記噴霧制御部は、前記判断部で判断された結果に基づいて、前記ノズルが噴霧する前記尿素水の噴霧量を調整する請求項1に記載の排ガス処理装置。The exhaust gas treatment device according to claim 1, wherein the spray control unit adjusts the amount of the urea water sprayed by the nozzle based on the result determined by the determination unit. 前記判断部で判断された結果に基づいて、前記排気管の内壁における尿素析出に関する警告信号を出力する請求項に記載の排ガス処理装置。 The exhaust gas treatment apparatus according to claim 1 , which outputs a warning signal regarding urea precipitation on the inner wall of the exhaust pipe based on the result determined by the determination unit. 前記温度測定部は、光ファイバを有し、前記光ファイバが、前記排気管の内壁に沿って面状に配置される請求項1からのいずれか1項に記載の排ガス処理装置。 The exhaust gas treatment device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the temperature measuring unit has an optical fiber, and the optical fiber is arranged in a plane along an inner wall of the exhaust pipe.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH06136678A (en) * 1992-10-29 1994-05-17 Toshiba Corp Apparatus for continuously controlling distribution of temperature of digester
JPH0798254A (en) * 1993-09-30 1995-04-11 Toshiba Corp Measuring apparatus
JP4091013B2 (en) * 2004-03-25 2008-05-28 日産ディーゼル工業株式会社 Engine exhaust purification system
JP2009053159A (en) * 2007-08-29 2009-03-12 Toyota Motor Corp Temperature detecting device
JP2010112230A (en) * 2008-11-05 2010-05-20 Denso Corp Exhaust emission control device
JP5570188B2 (en) * 2009-11-16 2014-08-13 Udトラックス株式会社 Engine exhaust purification system
US20140331647A1 (en) * 2011-12-14 2014-11-13 Scania Cv Ab Method pertaining to an scr system and an scr system

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