JP7063016B2 - Post-processing equipment - Google Patents

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Description

本開示は、排ガスの後処理装置に関する。 The present disclosure relates to an exhaust gas aftertreatment device.

従来、内燃機関から排出される排ガス中の窒素酸化物（Nitrogen Oxides：ＮＯｘ）を低減する選択還元型触媒を備えた後処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, an aftertreatment device including a selective reduction catalyst that reduces nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas discharged from an internal combustion engine is known (see, for example, Patent Document 1).

特開２０１０－５３８４７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-53847

しかしながら、例えば内燃機関の始動時では、排ガスの温度が低いため、選択還元型触媒が活性する温度にならず、ＮＯｘ浄化率が低下することがある。 However, for example, when the internal combustion engine is started, the temperature of the exhaust gas is low, so that the temperature does not reach the temperature at which the selective reduction catalyst is activated, and the NOx purification rate may decrease.

本開示の目的は、排ガスの温度が低い場合でも、選択還元型触媒のＮＯｘ浄化率を向上させることができる後処理装置を提供することである。 An object of the present disclosure is to provide an aftertreatment apparatus capable of improving the NOx purification rate of a selective reduction catalyst even when the temperature of the exhaust gas is low.

本開示の一態様に係る後処理装置は、内燃機関から排出された排ガスが流れる排気管に選択還元型触媒が設けられた、排ガスの後処理装置であって、前記排気管の外周を螺旋状に巻回して設けられ、前記内燃機関よりも下流側かつ前記選択還元型触媒よりも上流側を流れる前記排ガスと、液体との熱交換を行う熱交換部と、前記熱交換により生成された気体が流れる気体配管と、前記選択還元型触媒よりも上流側に設けられた酸化触媒と、前記選択還元型触媒よりも上流側かつ前記酸化触媒よりも下流側に設けられた微粒子捕集フィルタと、前記選択還元型触媒よりも上流側かつ前記微粒子捕集フィルタよりも下流側に設けられ、前記排気管中に尿素水を噴射する尿素水噴射装置と、前記液体を貯留する貯留部から前記液体を汲み上げて前記熱交換部へ送出するポンプと、前記ポンプの駆動を制御する駆動制御装置と、を有し、前記熱交換部は、前記酸化触媒よりも上流側に設けられており、前記気体配管の下流端は、前記微粒子捕集フィルタよりも下流側かつ前記尿素水噴射装置よりも上流側の前記排気管に連通しており、前記駆動制御装置は、前記内燃機関の始動後、前記酸化触媒よりも上流側を流れる前記排ガスの温度が、前記液体が気化する下限値を超えた場合、前記ポンプの駆動を開始させ、前記ポンプの駆動の開始後、前記微粒子捕集フィルタよりも下流側かつ前記選択還元型触媒よりも上流側を流れる前記排ガスの温度が、前記選択還元型触媒が活性する下限値を超えた場合、前記ポンプの駆動を停止させる。 The aftertreatment device according to one aspect of the present disclosure is an exhaust gas aftertreatment device in which a selective reduction catalyst is provided in an exhaust pipe through which an exhaust gas discharged from an internal combustion engine flows, and the outer periphery of the exhaust pipe is spirally formed. A heat exchange unit that exchanges heat between the exhaust gas flowing downstream of the internal combustion engine and upstream of the selective reduction catalyst and a liquid, and a gas generated by the heat exchange. A gas pipe through which the pump flows , an oxidation catalyst provided on the upstream side of the selective reduction type catalyst, and a fine particle collection filter provided on the upstream side of the selective reduction type catalyst and on the downstream side of the oxidation catalyst. A urea water injection device provided on the upstream side of the selective reduction type catalyst and downstream of the fine particle collection filter and injecting urea water into the exhaust pipe, and a storage unit for storing the liquid allow the liquid to be pumped. It has a pump that pumps up and sends it to the heat exchange unit, and a drive control device that controls the drive of the pump. The heat exchange unit is provided on the upstream side of the oxidation catalyst, and the gas pipe. The downstream end communicates with the exhaust pipe on the downstream side of the fine particle collection filter and on the upstream side of the urea water injection device, and the drive control device is the oxidation catalyst after the start of the internal combustion engine. When the temperature of the exhaust gas flowing on the upstream side exceeds the lower limit value at which the liquid vaporizes, the driving of the pump is started, and after the driving of the pump is started, it is on the downstream side of the fine particle collection filter. When the temperature of the exhaust gas flowing upstream of the selective reduction type catalyst exceeds the lower limit value at which the selective reduction type catalyst is activated, the driving of the pump is stopped .

本開示によれば、選択還元型触媒のＮＯｘ浄化率を向上させることができる。 According to the present disclosure, the NOx purification rate of the selective reduction catalyst can be improved.

本開示の実施の形態に係る後処理装置の構成の一例を示す模式図Schematic diagram showing an example of the configuration of the aftertreatment device according to the embodiment of the present disclosure. 本開示の実施の形態に係る駆動制御装置の動作の一例を示すフローチャートA flowchart showing an example of the operation of the drive control device according to the embodiment of the present disclosure.

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.

まず、本開示の実施の形態に係る後処理装置１の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態の後処理装置１の構成の一例を模式的に示す図である。 First, the configuration of the aftertreatment device 1 according to the embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the aftertreatment device 1 of the present embodiment.

後処理装置１は、車両に搭載され、内燃機関（図示略）から排出される排ガスを浄化する装置である。本実施の形態では、内燃機関がディーゼルエンジンである場合を例に挙げて説明するが、これに限定されず、内燃機関は例えばガソリンエンジンであってもよい。また、後処理装置１は、車両の内燃機関に限らず、船舶や定置式の内燃機関に適用することも可能である。 The aftertreatment device 1 is a device mounted on a vehicle to purify exhaust gas discharged from an internal combustion engine (not shown). In the present embodiment, the case where the internal combustion engine is a diesel engine will be described as an example, but the present invention is not limited to this, and the internal combustion engine may be, for example, a gasoline engine. Further, the aftertreatment device 1 can be applied not only to the internal combustion engine of a vehicle but also to a ship or a stationary internal combustion engine.

図１に示すように、後処理装置１は、排気管２、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）３、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）４、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）５、ＡＳＣ（Ammonia Slip Catalyst）６、尿素水噴射装置７、温度センサ８、９、貯留部１０、ポンプ１１、液体配管１２ａ、熱交換部１２ｂ、気体配管１２ｃ、および駆動制御装置１００を有する。 As shown in FIG. 1, the aftertreatment device 1 includes an exhaust pipe 2, a DOC (Diesel Oxidation Catalyst) 3, a DPF (Diesel Particulate Filter) 4, an SCR (Selective Catalytic Reduction) 5, an ASC (Ammonia Slip Catalyst) 6, and a urea. It has a water injection device 7, temperature sensors 8 and 9, a storage unit 10, a pump 11, a liquid pipe 12a, a heat exchange unit 12b, a gas pipe 12c, and a drive control device 100.

排気管２の上流側（図中の左側）の端部は、ディーゼルエンジンの排気マニホールド１３の下流端に接続されている。排気マニホールド１３から排出された排ガスは、排気管２を、図中の左側から右側へ流れる。図１において、排気管２中に示す実線の矢印は、排ガスの流れを示している。 The upstream end (left side in the drawing) of the exhaust pipe 2 is connected to the downstream end of the exhaust manifold 13 of the diesel engine. The exhaust gas discharged from the exhaust manifold 13 flows through the exhaust pipe 2 from the left side to the right side in the figure. In FIG. 1, the solid arrow shown in the exhaust pipe 2 indicates the flow of exhaust gas.

排気管２には、その上流側から順に、ＤＯＣ３、ＤＰＦ４、ＳＣＲ５、ＡＳＣ６が設けられている。 The exhaust pipe 2 is provided with DOC3, DPF4, SCR5, and ASC6 in order from the upstream side thereof.

ＤＯＣ３は、排ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）や炭化水素（ＨＣ）を酸化させる触媒である。これにより、二酸化窒素（ＮＯ２）と水が生成される。ＤＯＣ３は、「酸化触媒」の一例に相当する。 DOC3 is a catalyst that oxidizes nitric oxide (NO) and hydrocarbons (HC) in exhaust gas. This produces nitrogen dioxide (NO 2 ) and water. DOC3 corresponds to an example of an "oxidation catalyst".

ＤＰＦ４は、排ガス中の粒子状物質（Particulate Matter:ＰＭ）を捕集して取り除くフィルタである。ＤＰＦ４は、「微粒子捕集フィルタ」の一例に相当する。 DPF4 is a filter that collects and removes particulate matter (PM) in exhaust gas. DPF4 corresponds to an example of a "fine particle collection filter".

ＳＣＲ５は、尿素水（詳細は後述）から発生したアンモニアにより、排ガス中のＮＯｘを窒素に還元する触媒である。ＳＣＲ５は、「選択還元型触媒」の一例に相当する。なお、本実施の形態では、ＳＣＲを用いる場合について説明するが、これに限定されず、他の選択還元型触媒を用いてもよい。 SCR5 is a catalyst that reduces NOx in exhaust gas to nitrogen by ammonia generated from urea water (details will be described later). SCR5 corresponds to an example of a "selective reduction catalyst". In this embodiment, the case where SCR is used will be described, but the present invention is not limited to this, and other selective reduction catalysts may be used.

ＡＳＣ６は、ＳＣＲ５で消費しきれなかったアンモニアを酸化、分解する触媒である。これにより、アンモニアが大気中に排出されることを防止できる。 ASC6 is a catalyst that oxidizes and decomposes ammonia that cannot be consumed by SCR5. This can prevent ammonia from being discharged into the atmosphere.

ＳＣＲ５およびＡＳＣ６を通過した排ガスは、排出口（図示略）から車外へ排出される。 The exhaust gas that has passed through the SCR5 and ASC6 is discharged to the outside of the vehicle from the discharge port (not shown).

なお、ＤＯＣ３、ＤＰＦ４、およびＡＳＣ６は、設けられてなくてもよい。また、ＤＯＣ３の代わりに、例えば、ＬＮＴ（Lean NOx Trap）触媒など他の触媒が設けられてもよい。 Note that DOC3, DPF4, and ASC6 may not be provided. Further, instead of the DOC3, another catalyst such as an LNT (Lean NOx Trap) catalyst may be provided.

尿素水噴射装置７は、ＳＣＲ５よりも上流側に設けられ、排気管２内に尿素水を噴射するドージングモジュールである。噴射された尿素水からはアンモニアが発生し、このアンモニアは、ＳＣＲ５へ供給される。なお、尿素水の噴射量や噴射タイミングは、図示しない尿素水噴射制御装置によって制御される。 The urea water injection device 7 is a dosing module provided on the upstream side of the SCR 5 and injects urea water into the exhaust pipe 2. Ammonia is generated from the injected urea water, and this ammonia is supplied to SCR5. The urea water injection amount and the injection timing are controlled by a urea water injection control device (not shown).

温度センサ８は、ＤＯＣ３よりも上流側を流れる排ガスの温度（以下、ＤＯＣ上流側温度という）を随時検出する。そして、温度センサ８は、検出されたＤＯＣ上流側温度を示す信号（図中の一点鎖線の矢印参照）を、駆動制御装置１００の判定部１１０へ出力する。 The temperature sensor 8 detects the temperature of the exhaust gas flowing upstream of the DOC 3 (hereinafter referred to as the DOC upstream temperature) at any time. Then, the temperature sensor 8 outputs a signal indicating the detected upstream temperature of the DOC (see the arrow of the alternate long and short dash line in the figure) to the determination unit 110 of the drive control device 100.

温度センサ９は、ＤＰＦ４よりも下流側かつＳＣＲ５よりも上流側を流れる排ガスの温度（以下、ＳＣＲ上流側温度という）を随時検出する。そして、温度センサ９は、検出されたＳＣＲ上流側温度を示す信号（図中の一点鎖線の矢印参照）を、後述する駆動制御装置１００の判定部１１０へ出力する。 The temperature sensor 9 detects the temperature of the exhaust gas flowing downstream of the DPF 4 and upstream of the SCR 5 (hereinafter referred to as the SCR upstream temperature) at any time. Then, the temperature sensor 9 outputs a signal indicating the detected upstream temperature of the SCR (see the arrow of the alternate long and short dash line in the figure) to the determination unit 110 of the drive control device 100 described later.

貯留部１０は、液体を貯留している。本実施の形態では、液体が水である場合を例に挙げて説明するが、これに限定されない。例えば、液体は、尿素水であってもよい。 The storage unit 10 stores the liquid. In the present embodiment, the case where the liquid is water will be described as an example, but the present embodiment is not limited thereto. For example, the liquid may be urea water.

ポンプ１１は、後述する駆動制御装置１００の制御部１２０から駆動開始指示信号（図中の一点鎖線の矢印参照）を受け取った場合、駆動を開始する。これにより、貯留部１０に貯留されている水が汲み上げられ、液体配管１２ａ（詳細は後述）を介して、熱交換部１２ｂ（詳細は後述）に向けて送出される。 When the pump 11 receives a drive start instruction signal (see the arrow of the alternate long and short dash line in the figure) from the control unit 120 of the drive control device 100 described later, the pump 11 starts driving. As a result, the water stored in the storage unit 10 is pumped up and sent out to the heat exchange unit 12b (details will be described later) via the liquid pipe 12a (details will be described later).

また、ポンプ１１は、後述する駆動制御装置１００の制御部１２０から駆動停止指示信号（図中の一点鎖線の矢印参照）を受け取った場合、駆動を停止する。これにより、貯留部１０に貯留されている水の汲み上げが停止される。 Further, when the pump 11 receives a drive stop instruction signal (see the arrow of the alternate long and short dash line in the figure) from the control unit 120 of the drive control device 100 described later, the pump 11 stops the drive. As a result, the pumping of the water stored in the storage unit 10 is stopped.

液体配管１２ａは、ポンプ１１により汲み上げられた水が流れる流路である。図１において、液体配管１２ａ中に示す点線の矢印は、水の流れを示している。 The liquid pipe 12a is a flow path through which water pumped by the pump 11 flows. In FIG. 1, the dotted arrow shown in the liquid pipe 12a indicates the flow of water.

液体配管１２ａの上流端は、貯留部１０に接続されており、液体配管１２ａの下流端は、後述する熱交換部１２ｂの上流端に接続されている。また、液体配管１２ａにおいて、貯留部１０と熱交換部１２ｂとの間には、上述したポンプ１１が設けられている。 The upstream end of the liquid pipe 12a is connected to the storage unit 10, and the downstream end of the liquid pipe 12a is connected to the upstream end of the heat exchange unit 12b described later. Further, in the liquid pipe 12a, the pump 11 described above is provided between the storage unit 10 and the heat exchange unit 12b.

熱交換部１２ｂは、排気マニホールド１３よりも下流側かつＤＯＣ３よりも上流側に設けられている。熱交換部１２ｂの上流端は、液体配管１２ａの下流端に接続されており、熱交換部１２ｂの下流端は、後述する気体配管１２ｃの上流端に接続されている。 The heat exchange portion 12b is provided on the downstream side of the exhaust manifold 13 and on the upstream side of the DOC3. The upstream end of the heat exchange unit 12b is connected to the downstream end of the liquid pipe 12a, and the downstream end of the heat exchange unit 12b is connected to the upstream end of the gas pipe 12c described later.

熱交換部１２ｂは、排気マニホールド１３から排出された排ガスと、液体配管１２ａから流入した水との間で熱交換を行い、水を気化させる。 The heat exchange unit 12b exchanges heat between the exhaust gas discharged from the exhaust manifold 13 and the water flowing in from the liquid pipe 12a to vaporize the water.

熱交換部１２ｂは、排気管２の外表面に接するように設けられている。また、熱交換部１２ｂは、排気管２の外周に螺旋状に巻回されたコイル型熱交換器である。 The heat exchange portion 12b is provided so as to be in contact with the outer surface of the exhaust pipe 2. Further, the heat exchange unit 12b is a coil type heat exchanger spirally wound around the outer periphery of the exhaust pipe 2.

気体配管１２ｃは、熱交換部１２ｂにおける熱交換によって発生した水蒸気が流れる流路である。図１において、気体配管１２ｃ中に示す点線の矢印は、水蒸気の流れを示している。 The gas pipe 12c is a flow path through which water vapor generated by heat exchange in the heat exchange unit 12b flows. In FIG. 1, the dotted arrow shown in the gas pipe 12c indicates the flow of water vapor.

気体配管１２ｃの上流端は、熱交換部１２ｂの下流端に接続されている。気体配管１２ｃの下流端は、ＤＰＦ４よりも下流側かつ尿素水噴射装置７よりも上流側の排気管２に接続されている。よって、気体配管１２ｃは、排気管２と連通している。したがって、気体配管１２ｃを流れる水蒸気は、排気管２を流れる排ガスと混ざることになる。 The upstream end of the gas pipe 12c is connected to the downstream end of the heat exchange portion 12b. The downstream end of the gas pipe 12c is connected to the exhaust pipe 2 on the downstream side of the DPF 4 and on the upstream side of the urea water injection device 7. Therefore, the gas pipe 12c communicates with the exhaust pipe 2. Therefore, the water vapor flowing through the gas pipe 12c is mixed with the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 2.

なお、液体配管１２ａ、熱交換部１２ｂ、および気体配管１２ｃは、別体で構成されてもよいし、一体的に構成されてもよい。 The liquid pipe 12a, the heat exchange unit 12b, and the gas pipe 12c may be configured separately or integrally.

駆動制御装置１００は、ポンプ１１の駆動（換言すれば、水の供給の開始／停止）を制御する装置である。 The drive control device 100 is a device that controls the drive of the pump 11 (in other words, the start / stop of water supply).

駆動制御装置１００は、判定部１１０および制御部１２０を有する。図示は省略するが、駆動制御装置１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリ、および通信回路などを有する。判定部１１０および制御部１２０の各機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。 The drive control device 100 has a determination unit 110 and a control unit 120. Although not shown, the drive control device 100 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a storage medium such as a ROM (Read Only Memory) containing a control program, a working memory such as a RAM (Random Access Memory), and a working memory. It has a communication circuit and the like. Each function of the determination unit 110 and the control unit 120 is realized by the CPU executing the control program.

判定部１１０は、温度センサ８により検出されたＤＯＣ上流側温度が、予め定められた第１閾値を超えたか否かを判定する。 The determination unit 110 determines whether or not the DOC upstream temperature detected by the temperature sensor 8 exceeds a predetermined first threshold value.

第１閾値は、熱交換部１２ｂに供給される液体が気化する温度の下限値である。本実施の形態では、熱交換部１２ｂに供給される液体は水であるので、例えば、第１閾値は、１００℃である。 The first threshold value is the lower limit of the temperature at which the liquid supplied to the heat exchange unit 12b is vaporized. In the present embodiment, the liquid supplied to the heat exchange unit 12b is water, so for example, the first threshold value is 100 ° C.

また、判定部１１０は、温度センサ９により検出されたＳＣＲ上流側温度が、予め定められた第２閾値を超えたか否かを判定する。 Further, the determination unit 110 determines whether or not the SCR upstream temperature detected by the temperature sensor 9 exceeds a predetermined second threshold value.

第２閾値は、ＳＣＲ５が活性する温度域の下限値である。例えば、第２閾値は、２００℃である。 The second threshold is the lower limit of the temperature range in which SCR5 is active. For example, the second threshold is 200 ° C.

制御部１２０は、例えばディーゼルエンジンの始動後、判定部１１０によりＤＯＣ上流側温度が第１閾値を超えたと判定された場合、ポンプ１１の駆動を開始させる。具体的には、制御部１２０は、ポンプ１１の駆動の開始を指示する駆動開始指示信号をポンプ１１へ出力する。上述したとおり、駆動開始指示信号を受け取ったポンプ１１は、駆動を開始する。 For example, after the diesel engine is started, the control unit 120 starts driving the pump 11 when the determination unit 110 determines that the DOC upstream temperature exceeds the first threshold value. Specifically, the control unit 120 outputs a drive start instruction signal for instructing the start of driving of the pump 11 to the pump 11. As described above, the pump 11 that has received the drive start instruction signal starts driving.

また、制御部１２０は、ポンプ１１の駆動の開始後、判定部１１０によりＳＣＲ上流側温度が第２閾値を超えたと判定された場合、ポンプ１１の駆動を停止させる。具体的には、制御部１２０は、ポンプ１１の駆動の停止を指示する駆動停止指示信号をポンプ１１へ出力する。上述したとおり、駆動停止指示信号を受け取ったポンプ１１は、駆動を停止する。 Further, the control unit 120 stops the drive of the pump 11 when the determination unit 110 determines that the SCR upstream temperature exceeds the second threshold value after the start of the drive of the pump 11. Specifically, the control unit 120 outputs a drive stop instruction signal for instructing the stop of the drive of the pump 11 to the pump 11. As described above, the pump 11 that has received the drive stop instruction signal stops driving.

以上、本実施の形態の後処理装置１の構成について説明した。 The configuration of the aftertreatment device 1 of the present embodiment has been described above.

次に、本実施の形態の駆動制御装置１００の動作について、図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態の駆動制御装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。図２に示す動作は、例えば、ディーゼルエンジンの始動とともに開始される。 Next, the operation of the drive control device 100 of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing an example of the operation of the drive control device 100 of the present embodiment. The operation shown in FIG. 2 is started, for example, when the diesel engine is started.

まず、判定部１１０は、ＤＯＣ上流側温度が第１閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。 First, the determination unit 110 determines whether or not the temperature on the upstream side of the DOC exceeds the first threshold value (step S101).

ＤＯＣ上流側温度が第１閾値を超えていない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、フローは、ステップＳ１０１へ戻る。 If the DOC upstream temperature does not exceed the first threshold (step S101: NO), the flow returns to step S101.

一方、ＤＯＣ上流側温度が第１閾値を超えた場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、制御部１２０は、ポンプ１１の駆動を開始させる（ステップＳ１０２）。 On the other hand, when the DOC upstream temperature exceeds the first threshold value (step S101: YES), the control unit 120 starts driving the pump 11 (step S102).

これにより、貯留部１０に貯留されている水が汲み上げられる。その水は、液体配管１２ａから熱交換部１２ｂへ流入し、排気管２を流れる排ガスとの熱交換により、水蒸気となる。水蒸気は、熱交換部１２ｂから気体配管１２ｃへ流入し、排気管２中に排出され、排ガスと混ざる。 As a result, the water stored in the storage unit 10 is pumped up. The water flows from the liquid pipe 12a into the heat exchange section 12b and becomes water vapor by heat exchange with the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 2. The water vapor flows from the heat exchange unit 12b into the gas pipe 12c, is discharged into the exhaust pipe 2, and mixes with the exhaust gas.

ポンプ１１の駆動が開始された後、判定部１１０は、ＳＣＲ上流側温度が第２閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。 After the driving of the pump 11 is started, the determination unit 110 determines whether or not the SCR upstream temperature exceeds the second threshold value (step S103).

ＳＣＲ上流側温度が第２閾値を超えていない場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、フローは、ステップＳ１０３へ戻る。この場合、ポンプ１１の駆動は、継続される。 If the SCR upstream temperature does not exceed the second threshold (step S103: NO), the flow returns to step S103. In this case, the driving of the pump 11 is continued.

一方、ＳＣＲ上流側温度が第２閾値を超えた場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、制御部１２０は、ポンプ１１の駆動を停止させる（ステップＳ１０４）。 On the other hand, when the SCR upstream temperature exceeds the second threshold value (step S103: YES), the control unit 120 stops driving the pump 11 (step S104).

これにより、貯留部１０からの水の汲み上げが停止され、熱交換部１２ｂへの水の供給が停止される。 As a result, the pumping of water from the storage unit 10 is stopped, and the supply of water to the heat exchange unit 12b is stopped.

以上、本実施の形態の駆動制御装置１００の動作について説明した。 The operation of the drive control device 100 of the present embodiment has been described above.

ここまで詳述したように、本実施の形態の後処理装置１は、排気管２を流れる排ガスと水との間で熱交換を行い、水蒸気を生成する熱交換部１２ｂと、その水蒸気をＳＣＲ５よりも上流側の排気管２に排出する気体配管１２ｃとを有する。これにより、水蒸気と排ガスとが混ざり合い、その排ガスの温度は、水蒸気の熱により上昇する。したがって、ディーゼルエンジンの始動時でも、ＳＣＲ５が活性化し、ＳＣＲ５のＮＯｘ浄化率を向上させることができる。 As described in detail so far, the post-treatment device 1 of the present embodiment exchanges heat between the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 2 and water, and the heat exchange unit 12b that generates water vapor and the water vapor are SCR5. It has a gas pipe 12c for discharging to the exhaust pipe 2 on the upstream side. As a result, the steam and the exhaust gas are mixed, and the temperature of the exhaust gas rises due to the heat of the steam. Therefore, even when the diesel engine is started, the SCR5 is activated and the NOx purification rate of the SCR5 can be improved.

なお、本開示は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。以下、各変形例について説明する。 It should be noted that the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present disclosure. Hereinafter, each modification will be described.

［変形例１］
熱交換部１２ｂの設置位置は、図１に示した位置に限定されない。熱交換部１２ｂは、内燃機関よりも下流側かつＳＣＲ５よりも上流側に設けられればよい。ただし、図１に示したように熱交換部１２ｂが内燃機関の直下に設けられた場合では、熱交換部１２ｂに供給された水は高温の排ガスと熱交換できるので、より高温の水蒸気を発生させることができる。よって、熱交換部１２ｂは、例えば排気マニホールド１３に設けられてもよい。 [Modification 1]
The installation position of the heat exchange unit 12b is not limited to the position shown in FIG. The heat exchange unit 12b may be provided on the downstream side of the internal combustion engine and on the upstream side of the SCR5. However, as shown in FIG. 1, when the heat exchange unit 12b is provided directly under the internal combustion engine, the water supplied to the heat exchange unit 12b can exchange heat with the high temperature exhaust gas, so that higher temperature steam is generated. Can be made to. Therefore, the heat exchange unit 12b may be provided on, for example, the exhaust manifold 13.

また、熱交換部１２ｂの形状は、図１に示したコイル型に限定されず、その他の形状であってもよい。 Further, the shape of the heat exchange portion 12b is not limited to the coil type shown in FIG. 1, and may be any other shape.

［変形例２］
気体配管１２ｃの下流端と排気管２との連結位置は、図１に示した位置に限定されず、ＳＣＲ５よりも上流側であればよい。ただし、図１に示したように、連結位置が尿素水噴射装置７よりも上流側である場合では、尿素水が噴射される位置よりも上流側において排ガスを昇温させることができるので、尿素の加水分解を早めることができる。 [Modification 2]
The connection position between the downstream end of the gas pipe 12c and the exhaust pipe 2 is not limited to the position shown in FIG. 1, and may be on the upstream side of the SCR 5. However, as shown in FIG. 1, when the connection position is on the upstream side of the urea water injection device 7, the temperature of the exhaust gas can be raised on the upstream side of the position where the urea water is injected, so that urea can be raised. Can accelerate the hydrolysis of urea.

［変形例３］
気体配管１２ｃの外周を被覆するように断熱材を設けてもよい。これにより、気体配管１２ｃを流れる水蒸気の温度の低下を抑制することができる。 [Modification 3]
A heat insulating material may be provided so as to cover the outer periphery of the gas pipe 12c. As a result, it is possible to suppress a decrease in the temperature of the water vapor flowing through the gas pipe 12c.

［変形例４］
実施の形態では、ポンプ１１の駆動の停止条件が、ＳＣＲ上流側温度が第２閾値を超えた場合としたが、さらに、ポンプ１１の駆動の停止条件を加えてもよい。 [Modification 4]
In the embodiment, the drive stop condition of the pump 11 is the case where the SCR upstream temperature exceeds the second threshold value, but the drive stop condition of the pump 11 may be further added.

例えば、図１に示した後処理装置１において、気体配管１２ｃを流れる水蒸気の温度（以下、水蒸気温度という）を検出するセンサと、ＤＰＦ４よりも下流側かつ気体配管１２ｃの下流端よりも上流側の排ガスの温度（以下、ＤＰＦ直下温度という）を検出するセンサとを設ける。これらのセンサの検出結果は、判定部１１０へ出力される。 For example, in the aftertreatment device 1 shown in FIG. 1, a sensor that detects the temperature of water vapor flowing through the gas pipe 12c (hereinafter referred to as water vapor temperature) and a side downstream of DPF4 and upstream side of the downstream end of the gas pipe 12c. A sensor for detecting the temperature of the exhaust gas (hereinafter referred to as the temperature directly under the DPF) is provided. The detection results of these sensors are output to the determination unit 110.

判定部１１０は、ポンプ１１の駆動が開始された後、ＤＰＦ直下温度が水蒸気温度よりも高いか否かを判定する。 After the driving of the pump 11 is started, the determination unit 110 determines whether or not the temperature directly below the DPF is higher than the steam temperature.

ＤＰＦ直下温度が水蒸気温度よりも高くない場合、制御部１２０は、ポンプ１１の駆動を継続させる。一方、ＤＰＦ直下温度が水蒸気温度よりも高い場合、制御部１２０は、ポンプ１１の駆動を停止させる。 When the temperature directly below the DPF is not higher than the steam temperature, the control unit 120 continues to drive the pump 11. On the other hand, when the temperature directly below the DPF is higher than the steam temperature, the control unit 120 stops the driving of the pump 11.

本変形例によれば、排ガスがそれよりも温度が低い水蒸気によって冷やされることを防止できる。 According to this modification, it is possible to prevent the exhaust gas from being cooled by steam having a lower temperature than that.

以上、各変形例について説明した。なお、各変形例は、適宜組み合わせて実施されてもよい。 Each modification example has been described above. In addition, each modification may be carried out in combination as appropriate.

本開示の後処理装置は、ＳＣＲ触媒を用いて排ガスを浄化する技術全般に有用である。 The post-treatment apparatus of the present disclosure is useful in all techniques for purifying exhaust gas using an SCR catalyst.

１ 後処理装置
２ 排気管
３ ＤＯＣ
４ ＤＰＦ
５ ＳＣＲ
６ ＡＳＣ
７ 尿素水噴射装置
８、９ 温度センサ
１０ 貯留部
１１ ポンプ
１２ａ 液体配管
１２ｂ 熱交換部
１２ｃ 気体配管
１３ 排気マニホールド
１００ 駆動制御装置
１１０ 判定部
１２０ 制御部 1 Post-treatment device 2 Exhaust pipe 3 DOC
4 DPF
5 SCR
6 ASC
7 Urea water injection device 8, 9 Temperature sensor 10 Storage section 11 Pump 12a Liquid piping 12b Heat exchange section 12c Gas piping 13 Exhaust manifold 100 Drive control device 110 Judgment section 120 Control section

Claims (3)

内燃機関から排出された排ガスが流れる排気管に選択還元型触媒が設けられた、排ガスの後処理装置であって、
前記排気管の外周を螺旋状に巻回して設けられ、前記内燃機関よりも下流側かつ前記選択還元型触媒よりも上流側を流れる前記排ガスと、液体との熱交換を行う熱交換部と、
前記熱交換により生成された気体が流れる気体配管と、
前記選択還元型触媒よりも上流側に設けられた酸化触媒と、
前記選択還元型触媒よりも上流側かつ前記酸化触媒よりも下流側に設けられた微粒子捕集フィルタと、
前記選択還元型触媒よりも上流側かつ前記微粒子捕集フィルタよりも下流側に設けられ、前記排気管中に尿素水を噴射する尿素水噴射装置と、
前記液体を貯留する貯留部から前記液体を汲み上げて前記熱交換部へ送出するポンプと、
前記ポンプの駆動を制御する駆動制御装置と、を有し、
前記熱交換部は、
前記酸化触媒よりも上流側に設けられており、
前記気体配管の下流端は、
前記微粒子捕集フィルタよりも下流側かつ前記尿素水噴射装置よりも上流側の前記排気管に連通しており、
前記駆動制御装置は、
前記内燃機関の始動後、前記酸化触媒よりも上流側を流れる前記排ガスの温度が、前記液体が気化する下限値を超えた場合、前記ポンプの駆動を開始させ、
前記ポンプの駆動の開始後、前記微粒子捕集フィルタよりも下流側かつ前記選択還元型触媒よりも上流側を流れる前記排ガスの温度が、前記選択還元型触媒が活性する下限値を超えた場合、前記ポンプの駆動を停止させる、
後処理装置。 An exhaust gas aftertreatment device in which a selective reduction catalyst is provided in the exhaust pipe through which the exhaust gas discharged from the internal combustion engine flows.
A heat exchange unit that is provided by spirally winding the outer periphery of the exhaust pipe and flows on the downstream side of the internal combustion engine and upstream of the selective reduction type catalyst to exchange heat between the exhaust gas and the liquid.
The gas pipe through which the gas generated by the heat exchange flows, and
An oxidation catalyst provided on the upstream side of the selective reduction catalyst and
A fine particle collection filter provided on the upstream side of the selective reduction catalyst and on the downstream side of the oxidation catalyst.
A urea water injection device provided on the upstream side of the selective reduction catalyst and on the downstream side of the fine particle collection filter and injecting urea water into the exhaust pipe.
A pump that pumps the liquid from the storage unit that stores the liquid and sends it to the heat exchange unit.
It has a drive control device that controls the drive of the pump, and has.
The heat exchange unit is
It is provided on the upstream side of the oxidation catalyst and is provided.
The downstream end of the gas pipe
It communicates with the exhaust pipe on the downstream side of the fine particle collection filter and on the upstream side of the urea water injection device.
The drive control device is
After the internal combustion engine is started, when the temperature of the exhaust gas flowing upstream of the oxidation catalyst exceeds the lower limit for vaporization of the liquid, the pump is started to be driven.
When the temperature of the exhaust gas flowing downstream of the fine particle collection filter and upstream of the selective reduction catalyst after the start of driving the pump exceeds the lower limit of activation of the selective reduction catalyst. Stop driving the pump,
Post-processing device. 前記駆動制御装置は、
前記微粒子捕集フィルタよりも下流側かつ前記気体配管の下流端よりも上流側を流れる前記排ガスの温度が、前記気体配管を流れる前記気体の温度よりも高い場合、前記ポンプの駆動を停止させる、
請求項１に記載の後処理装置。 The drive control device is
When the temperature of the exhaust gas flowing downstream of the fine particle collection filter and upstream of the downstream end of the gas pipe is higher than the temperature of the gas flowing through the gas pipe, the driving of the pump is stopped.
The post-processing device according to claim 1 . 前記気体配管の外周には、断熱材が設けられている、
請求項１または２に記載の後処理装置。 A heat insulating material is provided on the outer periphery of the gas pipe.
The post-processing apparatus according to claim 1 or 2 .
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