KR101288784B1 - 배기 가스 정화 장치 - Google Patents

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유코 우지하라
다이시 우에노
다카시 후지나가
에이지 가토
신이치로 아사미
다다시 아오키
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Abstract

암모니아가 새기 어렵게 하고, 또한, 배기 가스 중의 질소 산화물을 효율적으로 저감할 수 있는 배기 가스 정화 장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 배기 배관과, 배기 배관 내에 요소수를 분사하는 요소수 분사 수단과, 암모니아와 질소 산화물의 반응을 촉진시키는 요소 SCR 촉매 및 요소 SCR 촉매를 배기 배관의 내부에 지지하는 지지 기구를 구비하여, 요소수가 분사되는 위치보다도 하류측에 배치되어 있는 촉매 수단과, 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 촉매 수단보다도 하류측에 배치되어, 요소 SCR 촉매를 통과한 배기 가스의 암모니아 농도를 계측하는 농도 계측 수단과, 농도 계측 수단에 의해 계측된 암모니아 농도에 근거하여, 요소수 분사 수단에 의한 요소수의 분사를 제어하는 제어 수단을 갖는 것으로 상기 과제를 해결한다.

Description

배기 가스 정화 장치{FLUE GAS PURIFYING DEVICE}
본 발명은, 내연 기관으로부터 배출되는 질소 산화물을 환원시키는 배기 가스 정화 장치에 관한 것이다.
디젤 엔진이나, 가솔린 엔진이나, 가스 터빈 등의 내연 기관으로부터 배출되는 가스, 즉 배기 가스에는, 질소 산화물(NOx)이나, 입자상 물질(PM)이 포함되어 있다. 특히 디젤 엔진은, 산소가 과잉인 상태로 연료를 연소시키기 때문에, 질소 산화물(NOx)이나, 입자상 물질(PM)이 배기 가스에 많이 포함되어 있다. 그 때문에, 내연 기관의 배기관에는 입자상 물질을 저감하는 장치나, 질소 산화물을 저감하는 장치가 설치되어 있다. 이 질소 산화물을 저감하는 장치로서는, 배기 가스를 안내하는 배기관 내에 요소를 분사하여, 배기관 내에서 요소로부터 암모니아를 생성시키고, 생성시킨 암모니아와 배기 가스 중의 질소 산화물을 반응시켜, 질소 산화물로부터 산소를 제거하여 질소로 되돌리는 것에 의해, 배기 가스로부터 질소 산화물을 저감하는 장치가 있다.
예컨대, 특허문헌 1에는, 내연 기관의 배기 통로에 있어서, 상류로부터 순서대로, DPF 장치, 선택적 접촉 환원형 촉매 장치를 배치한 배기 가스 정화 시스템이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 1에는, 통상 운전시에는, 통상 운전시용의 NOx 배출 맵으로부터 NOx 배출량을 산출하고, DPF 장치의 강제 재생시에는, 강제 재생시용의 NOx 배출량 맵으로부터 NOx 배출량을 산출하여, 상기 산출된 NOx 배출량에 대응하는 암모니아계 수용액의 공급량을 산출하고, 상기 산출된 공급량이 되도록 암모니아계 수용액을 선택적 접촉 환원형 촉매 장치의 상류측의 배기 가스 중에 공급하는 장치가 기재되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는, 내연 기관의 배기 가스의 처리가 아니라, 쓰레기 소각로 등의 연소 플랜트로부터 배출되는 배기 가스의 탈질(denitration) 장치이지만, 처리 전 가스의 NOx 농도와, 처리 후의 배기 가스 중의 암모니아 농도와, 배기 가스의 NOx 농도와, 배기 가스의 유량을 측정하고, 측정 결과로부터 처리 전의 NOx 유량과, 처치 후의 NOx 농도와, 탈질 설비에서의 탈질률의 실적과, 처리 후의 배기 가스 중의 암모니아 농도를 산출하고, 산출한 각 값과 목표치의 편차를 산출하여, 그 편차로부터 보정량을 산출하고, 산출한 보정량 중 적어도 하나에 근거하여 보정 NOx 유량을 산출하고, 산출한 보정 NOx 유량에 근거하여 처리 전 배기 가스에 주입하는 암모니아 유량을 제어하는 탈질 제어 방법이 기재되어 있다.
일본 특허공개 2007-154849호 공보 일본 특허공개 2005-169331호 공보
특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 미리 작성한 맵에 근거하여 요소의 분사량을 제어함으로써 질소 산화물을 저감할 수는 있고, 암모니아의 양도 조정할 수는 있다. 또한, 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 질소 산화물의 농도, 탈질률 및 처리 후의 배기 가스의 암모니아 농도 중 적어도 하나를 이용하여, 질소 산화물의 유량의 편차를 보정하는 것으로도, 질소 산화물을 저감할 수는 있고, 암모니아의 양도 조정할 수는 있다.
그러나 특허문헌 1과 같이, 미리 작성한 맵으로 요소의 분사량을 조정한 경우에도, 운전 상태에 따라서는, 질소 산화물이 누출되거나, 암모니아가 누출되는 경우가 있다고 하는 문제가 있다. 또한, 특허문헌 2와 같이 NOx 유량을 산출하기 위해서는, 배기 가스의 유량과 NOx(질소 산화물)의 농도를 검출하여 연산할 필요가 있어, 시간이 걸린다고 하는 문제가 있다. 또한, 내연 기관은, 배기량의 변화가 심하기 때문에, NOx 유량을 산출하기 어렵다고 하는 문제도 있다. 또한, NOx 유량을 기준으로 하여 암모니아의 분사량을 제어하더라도, 질소 산화물 및 누출되는 암모니아의 양을 충분히 저감할 수 없다고 하는 문제도 있다.
본 발명은, 상기에 비추어 이루어진 것으로, 배기관에 분사하는 요소의 적절한 양을 산출하고, 하류측에서 암모니아가 새기 어렵게 하며, 또한, 배기 가스 중의 질소 산화물을 효율적으로 저감할 수 있는 배기 가스 정화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하여, 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스에 포함되는 질소 산화물을 환원시키는 배기 가스 정화 장치로서, 상기 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스를 안내하는 배기 배관과, 상기 배기 배관 내에 요소수를 분사하는 요소수 분사 수단과, 분사된 상기 요소수로부터 생성되는 암모니아와 상기 질소 산화물과의 반응을 촉진시키는 요소 SCR 촉매 및 상기 배기 배관의 내부에 배치되어 상기 요소 SCR 촉매를 상기 배기 배관의 내부에 지지하는 지지 기구를 구비하여, 상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 요소수가 분사되는 위치보다도 하류측에 배치되어 있는 촉매 수단과, 상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 촉매 수단보다도 하류측에 배치되어, 상기 요소 SCR 촉매를 통과한 상기 배기 가스의 암모니아 농도를 계측하는 암모니아 농도 계측 수단과, 상기 암모니아 농도 계측 수단에 의해 계측된 암모니아 농도에 근거하여, 상기 요소수 분사 수단에 의한 상기 요소수의 분사를 제어하는 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 암모니아 농도 계측 수단에 의해 검출한 요소 SCR 촉매를 통과한 배기 가스 중에 포함되는 암모니아 농도에 근거하여, 상기 제어 수단에 의해 상기 요소수 분사 수단에 의한 요소수의 분사를 제어함으로써, 배기 가스 정화 장치로부터 배출되는 배기 가스 중의 암모니아를 보다 저감시키면서, 배기 가스 중의 질소 산화물도 저감할 수 있다. 또한, 암모니아의 검출치만에 근거하여 요소수의 분사량을 제어함으로써, 연산량을 적게 할 수 있어, 장치 구성도 간단히 할 수 있다.
여기서, 배기 가스 정화 장치는, 추가로, 상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 촉매 수단보다도 하류측에 배치되어, 상기 요소 SCR 촉매를 통과한 배기 가스의 질소 산화물 농도를 계측하는 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단을 갖고, 상기 제어 수단은, 상기 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단에 의해 계측된 질소 산화물 농도에도 근거하여 요소수 분사 수단에 의한 요소수의 분사를 제어하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단에 의해 계측한 요소 SCR 촉매를 통과한 배기 가스의 질소 산화물 농도도 이용하여 요소수의 분사를 제어함으로써, 배기 가스 중에 포함되는 질소 산화물을 보다 저감할 수 있다.
또한, 상기 암모니아 농도 계측 수단에 의해 검출된 암모니아 농도와, 상기 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단에 의해 계측된 질소 산화물 농도의 양방이 기준 농도를 넘어 있는 경우는, 상기 요소 SCR 촉매의 회복을 행하는 회복 수단을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 회복 수단은, 상기 요소 SCR 촉매를 소정 온도로 가열하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 회복 수단에 의해 요소 SCR 촉매를 회복시킴으로써 암모니아 및 질소 산화물이 누출되는 것을 보다 억제할 수 있다. 또한, 암모니아 농도와 질소 산화물 농도의 양방에 근거하여 요소 SCR 촉매의 능력을 판정함으로써, 보다 정확히 요소 SCR 촉매의 상태를 파악할 수 있어, 불필요한 회복 처리를 행하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 회복 처리로서, 요소 SCR 촉매를 가열함으로써, 요소 SCR 촉매의 능력을 간단히 회복시킬 수 있다.
또한, 상기 암모니아 농도 계측 수단에 의해 검출된 암모니아 농도와, 상기 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단에 의해 계측된 질소 산화물 농도의 양방이 기준 농도를 넘어 있는 경우는, 상기 요소 SCR 촉매를 교환할 필요가 있음을 통지하는 통지 수단을 갖는 것도 바람직하다.
이와 같이, 통지 수단에 의해 요소 SCR 촉매의 능력이 저하되어 있는 것을 통지하여, 요소 SCR 촉매의 교환을 조작자에게 요구함으로써, 능력이 저하된 요소 SCR 촉매를 계속 사용하는 것을 억제할 수 있어, 암모니아 및 질소 산화물의 누출을 보다 억제할 수 있다. 또한, 암모니아 농도와 질소 산화물 농도의 양방에 근거하여 요소 SCR 촉매의 능력을 판정함으로써, 보다 정확히 요소 SCR 촉매의 상태를 파악할 수 있어, 불필요한 교환을 행하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 요소수 분사 수단과 상기 촉매 수단 사이에 배치되어, 배기 가스의 질소 산화물 농도를 계측하는 처리전 질소 산화물 농도 계측 수단을 갖고, 상기 제어 수단은, 상기 처리전 질소 산화물 농도 계측 수단에 의해 계측된 질소 산화물 농도에도 근거하여 요소수 분사 수단에 의한 요소수의 분사를 제어하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 처리전 질소 산화물 농도 계측 수단에 의해 계측된 질소 산화물 농도에도 근거하여 요소수 분사 수단에 의한 요소수의 분사를 제어함으로써, 질소 산화물의 환원에 필요한 암모니아의 양도 파악하여, 요소수의 분사를 제어할 수 있어, 배기 가스 정화 장치로부터 배출되는 배기 가스 중의 암모니아를 보다 저감시키면서, 배기 가스 중의 질소 산화물도 보다 저감할 수 있다.
또한, 상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 요소수 분사 수단과 상기 촉매 수단의 사이에 배치되어, 배기 가스의 아이소사이안산 농도를 계측하는 아이소사이안산 농도 계측 수단과, 상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 요소수 분사 수단과 상기 촉매 수단 사이의 배기 가스 유로의 온도를 조정하는 온도 조정 수단을 갖고, 상기 아이소사이안산 농도 계측 수단으로 계측한 아이소사이안산 농도에 근거하여, 상기 온도 조정 수단에 의해 상기 배기 가스 유로의 온도를 조정하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 배기 가스 중의 아이소사이안산 농도에 근거하여 배기 가스 유로의 온도를 조정함으로써, 분사된 요소수를 보다 확실히 암모니아로 할 수 있어, 배기 가스 중의 암모니아 농도를 보다 용이하게 제어할 수 있다.
또한, 상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 요소수 분사 수단과 상기 촉매 수단 사이에 배치되어, 배기 가스의 암모니아 농도를 계측하는 처리전 암모니아 농도 계측 수단과, 상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 요소수 분사 수단과 상기 촉매 수단 사이의 배기 가스 유로의 온도를 조정하는 온도 조정 수단을 갖고, 상기 처리전 암모니아 농도 계측 수단으로 계측한 암모니아 농도에 근거하여, 상기 온도 조정 수단에 의해 상기 배기 가스 유로의 온도를 조정하는 것도 바람직하다.
이와 같이, 처리 전의 배기 가스 중의 암모니아 농도에 근거하여 배기 가스 유로의 온도를 조정함으로써, 분사된 요소수를 보다 확실히 암모니아로 할 수 있어, 배기 가스 중의 암모니아 농도를 보다 용이하게 제어할 수 있다.
상술한 과제를 해결하여, 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스에 포함되는 질소 산화물을 환원시키는 배기 가스 정화 장치로서, 상기 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스를 안내하는 배기 배관과, 상기 배기 배관 내에 요소수를 분사하는 요소수 분사 수단과, 분사된 요소수로부터 생성되는 암모니아와 상기 질소 산화물의 반응을 촉진시키는 요소 SCR 촉매 및 상기 배기 배관의 내부에 배치되어 상기 요소 SCR 촉매를 상기 배기 배관의 내부에 지지하는 지지 기구를 구비하고, 상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 요소수가 분사되는 위치보다도 하류측에 배치되어 있는 촉매 수단과, 상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 요소수 분사 수단과 상기 촉매 수단 사이에 배치되어, 배기 가스의 질소 산화물 농도를 계측하는 처리전 질소 산화물 농도 계측 수단과, 상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 촉매 수단보다도 하류측에 배치되어, 상기 요소 SCR 촉매를 통과한 배기 가스의 질소 산화물 농도를 계측하는 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단과, 상기 처리전 질소 산화물 농도 계측 수단으로 계측한 질소 산화물 농도와, 상기 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단으로 계측한 질소 산화물 농도의 차분에 근거하여, 상기 촉매 수단을 통과한 배기 가스 중의 암모니아 농도를 산출하고, 산출한 암모니아 농도에 근거하여, 요소수 분사 수단에 의한 요소수의 분사를 제어하는 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 처리전 질소 산화물 농도 및 처치후 질소 산화물 농도를 이용하여 배기 가스 중의 암모니아 농도를 산출하고, 산출한 암모니아 농도에 근거하여 요소수의 분사량을 제어함으로써, 배기 가스 정화 장치로부터 배출되는 배기 가스 중의 암모니아를 보다 저감시키면서, 배기 가스 중의 질소 산화물도 저감할 수 있다. 또한, 암모니아의 산출치만에 근거하여 요소수의 분사량을 제어함으로써, 장치 구성도 간단히 할 수 있다.
본 발명에 따른 배기 가스 정화 장치는, 요소 SCR 촉매를 통과한 배기 가스 중에 포함되는 암모니아 농도에 근거하여 요소수의 분사를 제어함으로써, 배기 가스 정화 장치로부터 배출되는 배기 가스 중의 암모니아를 보다 저감시키면서, 배기 가스 중의 질소 산화물도 저감할 수 있다. 또한, 암모니아의 검출치만에 근거하여 요소수의 분사량을 제어함으로써, 연산량을 적게 할 수 있어, 장치 구성도 간단히 할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 배기 가스 정화 장치가 부착된 디젤 엔진을 갖는 차량의 1실시형태의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는, 도 1에 나타내는 디젤 엔진용 배기 가스 정화 장치의 농도 계측 수단의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 제어 수단에 의한 요소수 분사량의 제어 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 4a는 질소 산화물(NOx) 농도와 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4b는 계측된 암모니아 농도와 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4c는 요소 SCR 촉매의 온도와 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4d는 요소 SCR에 주입되는 암모니아의 유량과 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 배기 가스 정화 장치를 갖는 차량의 다른 실시형태의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 제어 수단에 의한 요소수 분사량의 제어 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 7은 배기 가스 정화 장치를 갖는 차량의 다른 실시형태의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
이하에, 본 발명에 따른 배기 가스 정화 장치의 1실시형태를 도면에 근거하여 상세히 설명한다. 한편, 이 실시형태에 의해 이 발명이 한정되는 것이 아니다. 한편, 하기 실시형태에서는, 배기 가스 정화 장치를 부착하는 내연 기관을 디젤 엔진으로 하여, 디젤 엔진을 이용한 차량으로서 설명하지만, 내연 기관은 이것에 한정되지 않고, 가솔린 엔진이나, 가스 터빈 등 여러 가지 내연 기관에 이용할 수 있다. 또한, 내연 기관을 갖는 장치도 차량에 한정되지 않고, 선박, 발전기 등 여러 가지 장치의 내연 기관으로서 이용할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 배기 가스 정화 장치가 부착된 디젤 엔진을 갖는 차량의 1실시형태의 개략 구성을 나타내는 블록도이고, 도 2는, 도 1에 나타내는 디젤 엔진용 배기 가스 정화 장치의 농도 계측 수단의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이 차량(10)은, 디젤 엔진(12)와, 디젤 엔진(12)로부터 배출되는 배기 가스를 안내하는 배기 배관(14)과, 배기 배관(14) 내를 흐르는 배기 가스를 정화하는 배기 가스 정화 장치(16)를 갖는다. 한편, 차량(10)은, 도시한 구성 이외로도, 차륜, 차체, 조작부, 변속기 등, 차량에 필요한 여러 가지 요소를 갖는다.
디젤 엔진(12)은, 경유나 중유 등을 연료로 하여, 연료를 연소시켜 동력을 뽑아내는 내연 기관이다. 배기 배관(14)은, 한쪽의 단부가 디젤 엔진(12)과 접속되어 있어, 디젤 엔진(12)으로부터 배출되는 배기 가스를 안내한다.
배기 가스 정화 장치(16)는, 산화 촉매(18)와, DPF(20)와, 요소수 분사 수단(22)과, 요소수 탱크(24)와, 요소 SCR 수단(26)과, 농도 계측 수단(28)과, 제어 수단(30)을 갖고, 배기 가스의 배기 경로 중, 즉, 배기 배관(14)의 내부 또는 배기 배관(14)에 접하여 배치되어 있다.
산화 촉매(18)는, 배기 가스의 배기 경로 중, 구체적으로는, 배기 배관(14)의, 디젤 엔진(12)의 배기구보다도 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 하류측 부분의 내부에 설치된 백금 등의 촉매이다. 배기 배관(14)의 내부를 통하여, 산화 촉매(18)를 통과한 배기 가스는, 산화 촉매(18)에 의해 PM(Particulate Matter, 입자상 물질)의 일부 성분이 제거된다. 여기서 PM은, 디젤 엔진으로부터 배출되는 대기 오염 물질이며, 고형의 탄소 입자, 고분자로 이루어지는 미연소 탄화수소(가용성 탄화수소: SOF, Soluble Organic Fraction), 연료 중에 포함되는 황이 산화되어 생성되는 설페이트 등의 혼합물이다. 또한, 산화 촉매(18)는, 배기 배관(14)을 흐르는 배기 가스 중에 포함되는 일산화질소를 이산화질소로 산화시킨다.
DPF(Diesel Particulate Filter)(20)는, 배기 가스의 배기 경로 중, 구체적으로는, 배기 배관(14)의, 산화 촉매(18)보다도 하류측 부분의 내부에 설치되고, 산화 촉매(18)를 통과한 배기 가스 중에 포함되는 입자상 물질을 포집(捕集)하는 필터이다. DPF(20)로서는, 포집한 PM을 연소 등으로 제거하는 것에 의해 재생되어, 포집 성능을 유지할 수 있는 연속 재생식 DPF를 이용하는 것이 바람직하다.
요소 SCR(Selective Catalytic Reduction) 시스템(21)은, 배기 가스에 포함되는 질소 산화물(NO, NO2)을 저감하는 탈질 시스템이며, 상술한 요소수 분사 수단(22)(이하 간단히 「분사 수단(22))이라고 함)과, 요소수 탱크(24)와, 요소 SCR 촉매 수단(26)으로 구성된다. 분사 수단(22)은, 배기 배관(14) 내에 요소수를 분사하는 분사 장치로서, 배기 배관(14)의, DPF(20)보다도 하류측의 부분에 분사구가 설치되어 있다. 분사 수단(22)은, 분사구로부터 배기 배관(14)의 내부에 요소수를 분사한다. 요소수 탱크(24)는, 요소수를 저장해 놓은 탱크이며, 분사 수단(22)에 요소를 공급한다. 요소수 탱크(24)에는, 외부의 요소수를 공급하는 장치로부터 요소수를 보충하기 위한 보급구가 설치되어 있고, 이 보급구로부터 필요에 따라 요소수가 보급된다. 요소 SCR 촉매 수단(26)은, 요소로부터 생성된 암모니아와 질소 산화물의 반응을 촉진시키는 요소 선택적 환원 촉매인 요소 SCR 촉매와, 배기 배관(14)의, 분사 수단(22)보다도 하류측 부분의 내부에 설치되어 상기 요소 SCR 촉매를 지지하는 지지 기구를 구비한다. 요소 SCR 촉매로는 제올라이트계 촉매를 이용할 수 있다. 또한, 지지 기구는, 배기 배관(14)의 내부에 배치되고, 배기 가스를 통기시키는 구멍이 형성되어, 그 표면에 요소 SCR 촉매를 지지하고 있다.
요소 SCR 시스템(21)은 이상과 같은 구성이며, 분사 수단(22)에 의해 배기 배관(14)의 내부에 요소수를 분사한다. 분사된 요소수는, 배기 배관(14) 내의 열에 의해 암모니아(NH3)로 된다. 구체적으로는, 이하의 화학 반응에 의해, 요소수로부터 암모니아가 생성된다.
(NH2)2CO + H2O → 2NH3 + CO2
그 후, 생성된 암모니아는, 배기 가스와 함께 배기 배관(14) 내를 흘러, 요소 SCR 촉매 수단(26)에 도달한다. 한편, 요소수의 일부는, 암모니아가 되지 않고서, 요소수인 채로 요소 SCR 촉매 수단(26)에 도달한다. 그 때문에, 요소 SCR 촉매 수단(26) 내라도, 상기 반응에 의해, 요소수로부터 암모니아가 생성된다. 요소 SCR 촉매 수단(26)에 도달한 암모니아는, 배기 가스에 포함되는 질소 산화물과 반응하여, 질소 산화물로부터 산소를 제거하여 질소로 환원시킨다. 구체적으로는, 이하의 화학 반응에 의해 질소 산화물이 환원된다.
4NH3 + 4NO + O2 → 4N2 + 6H2O
4NH3 + 2NO2 + O2 → 3N2 + 6H2O
농도 계측 수단(28)은, 배기 가스의 배기 경로에 있어서 요소 SCR 촉매 수단(26)의 하류측의 배기 배관(14)에 배치되어 있고, 요소 SCR 촉매 수단(26)을 통과한 배기 가스 중의 암모니아의 농도를 계측한다. 농도 계측 수단(28)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 계측 수단 본체(40)와, 광섬유(42)와, 계측 셀(44)과, 수광부(46)를 갖는다.
계측 수단 본체(계측 장치 본체)(40)는, 암모니아가 흡수하는 파장역의 레이저광을 발광시키는 발광 수단과, 신호로부터 암모니아의 농도를 산출하는 연산 수단을 갖고, 광섬유(42)에 레이저광을 출력하여, 수광부(46)가 수광한 신호를 받는다.
광섬유(42)는, 계측 수단 본체(40)로부터 출력된 레이저광을 안내하여, 계측 셀(44)에 입사시킨다.
계측 셀(44)은, 배기 배관(14)의 일부에 배치되어 있고, 광섬유(42)로부터 사출된 빛을 계측 셀(44)의 내부에 입사시키는 입사부와, 계측 셀(44)의 소정 경로를 통과한 레이저광을 출력하는 출력부를 갖는다.
수광부(46)는, 계측 셀(44)의 내부를 통과하여, 출력부에서 출력된 레이저광을 수광하고, 수광한 레이저광의 강도를 수광 신호로서 계측 수단 본체(40)에 출력한다.
농도 계측 수단(28)은 이상과 같은 구성이며, 계측 수단 본체(40)로부터 출력된 레이저광은, 광섬유(42)로부터 계측 셀(44) 내의 소정 경로를 통과한 후, 출력부로부터 출력된다. 이 때, 계측 셀(44) 내의 배기 가스 중에 암모니아가 포함되어 있으면, 계측 셀(44)을 통과하는 레이저광이 흡수된다. 그 때문에, 레이저광은, 배기 가스 중의 암모니아 농도에 의해서, 출력부에 도달하는 레이저광의 출력이 변화된다. 수광부(46)는, 출력부에서 출력되는 레이저광을 수광 신호로 변환하여, 계측 수단 본체(40)에 출력한다. 계측 수단 본체(40)는, 출력한 레이저광의 강도와, 수광 신호로부터 산출되는 강도를 비교하여, 그 감소 비율로부터 계측 셀(44) 내를 흐르는 배기 가스의 암모니아 농도를 산출한다. 이와 같이, 농도 계측 수단(28)은, TDLAS 방식(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy: 가변 파장 다이오드 레이저 분광법)을 이용하여, 출력한 레이저광의 강도와, 수광부(46)로 검출한 수광 신호에 근거하여 계측 셀(44) 내의 소정 위치, 즉, 측정 위치를 통과하는 배기 가스 중의 암모니아 농도를 산출 및/또는 계측한다. 또한, 본 실시형태의 농도 계측 수단(28)은, 연속적으로 암모니아 농도를 산출 및/또는 계측할 수 있다.
한편, 계측 셀(44)은, 입사부와 출력부만을 빛을 투과하는 재료로 형성할 수도 있고, 계측 셀(44) 전체를 빛을 투과하는 재료로 형성할 수도 있다. 또한, 계측 셀(44) 내에 적어도 2장의 광학 미러를 설치하여, 입사부에서 입사된 레이저광을 광학 미러로 다중 반사시킨 후, 출력부에서 출력시키도록 하여도 좋다. 이와 같이 레이저광을 다중 반사시킴으로써 계측 셀(44) 내의 보다 많은 영역을 통과시킬 수 있다. 이것에 의해, 계측 셀(44) 내를 흐르는 배기 가스의 농도의 분포의 영향을 작게 할 수 있어, 정확히 농도를 검출할 수 있다.
제어 수단(30)은, 농도 계측 수단(28)의 검출 결과에 근거하여, 분사 수단(22)으로부터 분사하는 요소수의 양 및 분사하는 타이밍을 PID 제어에 의해 제어한다. 구체적으로는, 암모니아 농도가 소정치보다도 낮은 경우는, 한번에 분사하는 요소수의 양을 많게 하거나, 요소수를 분사하는 간격을 짧게 하거나 한다. 또한, 암모니아 농도가 소정치보다도 높은 경우는, 한번에 분사하는 요소수의 양을 적게 하거나, 요소수를 분사하는 간격을 길게 하거나 한다.
도 3은, 제어 수단(30)에 의한 요소수 분사량의 제어 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다. 한편, 도 3에 나타내는 흐름도는, 분사 수단(22)으로부터 분사하는 요소수의 양에 의해 암모니아 농도를 조정하는 경우이다. 우선, 농도 계측 수단(28)으로 계측된 암모니아 농도가 제어 수단(30)에 입력되면, 제어 수단(30)은, 스텝 S12로서, 계측된 암모니아 농도가 목표치보다도 큰 가를 판정한다. 제어 수단(30)은, 스텝 S12에서 계측된 암모니아 농도가 목표치보다도 크다(YES)라고 판정하면, 스텝 S14로 진행하여, 현상 설정되어 있는 요소수 분사량을 일정량 저감한다. 즉, 분사 수단(22)으로부터 분사되는 요소수의 양을 일정량 적게 한다. 그 후, 제어 수단(30)은, 스텝 S20으로 진행한다.
또한, 스텝 S12에서, 제어 수단(30)이 계측된 암모니아 농도가 목표치 이하이다(NO)라고 판정하면, 스텝 S16으로 진행하여, 계측된 암모니아 농도가 목표치보다도 작은가를 판정한다. 제어 수단(30)은, 스텝 S16에서 계측된 암모니아 농도가 목표치보다도 작다(YES)라고 판정하면, 스텝 S18로 진행하여, 현상 설정되어 있는 요소수 분사량을 일정량 증가시킨다. 즉, 분사 수단(22)으로부터 분사되는 요소수의 양을 일정량 많게 한다. 그 후, 제어 수단(30)은, 스텝 S20으로 진행한다. 또한, 제어 수단(30)은, 스텝 S16에서 계측된 암모니아 농도가 목표치 이상이다(NO)라고 판정하면, 스텝 S20으로 진행한다. 제어 수단(30)은, 스텝 S20에서, 엔진(디젤 엔진(12))이 정지하고 있는가를 판정한다. 제어 수단(30)은, 엔진이 정지하지 않고 있다, 즉 엔진이 가동 중에 있다(NO)라고 판정하면 스텝 S12로 진행하여, 상술한 처리를 반복한다. 다른 한편, 제어 수단(30)은, 스텝 S20에서, 엔진이 정지하고 있다(YES)라고 판정하면 처리를 종료한다. 이상과 같이 제어 수단(30)은, 분사 수단(22)의 요소수 분사량을 제어한다. 한편, 상기 제어에서는, 요소수 분사량을 일정량 증가, 감소시켰지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 암모니아 농도가 목표치 이하인 경우는, 요소수 분사량을 미리 설정한 기준치로 해도 좋고, 암모니아 농도가 목표치 이상인 경우는, 요소수 분사량을 0으로 하도록 해도 좋다. 또한, 요소수 분자량은, 분사 회수로 조정하더라도, 1회의 분사량으로 조정하더라도 좋다. 또한, 암모니아 농도의 상한의 목표치와 하한의 목표치는 다른 값으로 해도 좋다. 즉, 스텝 S12에서 사용되는 목표치와 스텝 S16에서 사용되는 목표치를 다른 목표치로 해도 좋다. 암모니아 농도의 상한의 목표치와 하한의 목표치를 다른 값으로 함으로써 요소수 분자량을 변화시키지 않는 암모니아 농도의 범위를 일정한 농도 범위로 할 수 있다.
차량(10) 및 배기 가스 정화 장치(16)는, 기본적으로 이상과 같은 구성이다. 배기 가스 정화 장치(16)는, 디젤 엔진(12)으로부터 배출된 배기 가스를, 산화 촉매(18) 및 DPF(20)를 통과시킴으로써, 배기 가스 중에 포함되는 PM을 포집하여, 배기 가스 중의 PM을 저감시킨다. 또한, DPF(20)를 통과한 배기 가스는, 배기 배관(14)을 흘러, 분사 수단(22)으로부터 요소수가 분사된 후, 요소수 및 요소수로부터 생성된 암모니아와 함께 요소 SCR 촉매 수단(26)을 통과한다. 배기 가스는, 암모니아와 함께 요소 SCR 촉매 수단(26)을 통과함으로써, 배기 가스에 포함되는 질소 산화물이 요소 SCR 시스템(21)으로 저감된다. 그 후, 배기 가스는, 배기 배관(14)으로부터 대기 중에 배출된다. 여기서, 배기 가스 정화 장치(16)는, 상술한 바와 같이, 요소 SCR 촉매 수단(26)을 통과한 배기 가스의 암모니아 농도를 농도 계측 수단(28)에 의해 계측하고, 그 계측 결과에 근거하여, 분사 수단(22)이 분사하는 요소수의 양, 분사 타이밍을 제어하고 있다.
이와 같이, 차량(10)은, 배기 가스 정화 장치(16)에 의해, 디젤 엔진(12)으로부터 배출하는 배기 가스의 PM을 저감하고, 또한, 질소 산화물을 환원시킬 수 있어, 유해 물질을 저감시킨 상태로 배출할 수 있다.
또한, 배기 가스 정화 장치(16)는, 요소 SCR 촉매 수단(26)을 통과한 암모니아 농도를 계측하여, 그 결과에 따라 요소수의 분사량을 제어하고 있다. 이와 같이, 요소 SCR 촉매 수단(26)을 통과한 암모니아 농도에 근거하여 요소수의 분사량을 제어함으로써, 암모니아와 질소 산화물의 반응 상태에 의거하여 요소수의 분사량을 제어할 수 있다.
이하, 구체적으로 측정예를 이용하여 상세히 설명한다. 본 측정예에서는, 요소 SCR 촉매의 온도를 변화시켜 배기 가스의 처리 능력을 변화시켰다. 이 경우에, 암모니아 농도에 근거하여 암모니아의 주입량을 제어하여, 암모니아 농도의 측정치가 목표치가 될 때까지, 즉 정상 상태가 되기까지의, 암모니아 농도의 변화, 질소 산화물 농도의 변화, 암모니아 주입량의 변화를 계측했다. 한편, 암모니아 주입량은, 요소수의 분사량에 대응하고 있다. 또한, 비교를 위해, 암모니아 농도에 응한 제어를 하지 않고, 암모니아의 주입량을 일정하게 한 경우의, 암모니아 농도의 변화, 질소 산화물 농도의 변화, 암모니아 주입량의 변화도 계측했다. 측정 결과를 도 4a 내지 도 4d에 나타낸다. 여기서, 도 4a는 질소 산화물(NOx) 농도와 시간의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 4b는 계측된 암모니아 농도와 시간의 관계를 나타내는 그래프이며, 도 4c는 요소 SCR 촉매의 온도와 시간의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 4d는 요소 SCR에 주입되는 암모니아의 양과 시간의 관계를 나타내는 그래프이다. 여기서, 도 4a 내지 도 4d의 그래프의 시간축은 동일 시간축이다. 또한, 암모니아 농도의 목표치는 125ppm으로 설정하고 있다.
도 4a 내지 도 4d에 나타낸 바와 같이, 암모니아 농도가 목표치보다도 높아지는 경우는 암모니아 주입량을 저감시키고, 암모니아 농도가 목표치보다도 낮은 경우는 암모니아 주입량을 증가시키고 있음을 알 수 있다. 암모니아 농도에 따라서 암모니아 주입량을 제어함으로써, 암모니아 주입량을 일정하게 한 경우보다도, 배기 가스에 포함되는 암모니아의 양이 급격히 변화되는 것을 방지할 수 있고, 암모니아의 누출량을 적게 할 수 있음을 알 수 있다. 구체적으로는, 암모니아 주입량을 일정하게 한 경우보다도 암모니아 슬립(slip) 적산치를 50%∼67% 저감할 수 있음을 알 수 있다. 이상으로부터, 본 발명의 효과는 분명하다.
또한, 요소 SCR 촉매 수단(26)은, 온도나 농도 등의 복수의 요인에 따라, 질소 산화물과 암모니아의 반응량이나, 암모니아의 흡착율이 변화되기 때문에, 미리 작성한 맵에 근거하여 요소수의 분사량을 제어하더라도, 암모니아가 많아져 암모니아가 누출되거나, 암모니아가 적어 질소 산화물을 다 환원시키지 못해 질소 산화물이 누출될 가능성이 있지만, 요소 SCR 촉매를 통과한 배기 가스의 암모니아 농도를 계측함으로써, 보다 적절히 요소수의 분사량을 제어할 수 있다. 또한, 암모니아 농도만으로부터 요소수 분자량을 제어할 수 있는, 하나의 센서만을 설치하면 되기 때문에 장치 구성을 간단하게 할 수 있다.
여기서, 배기 가스 정화 장치(16)는, 상술한 바와 같이 암모니아가 누출되는 것을 억제할 수 있지만, 대기 중에 누출되는 암모니아를 보다 저감하기 위해서, 요소 SCR 촉매 수단(26)보다도 하류측에 암모니아를 산화시키는 산화 촉매를 설치하는 것이 바람직하다. 한편, 산화 촉매를 설치하더라도, 배기 가스 정화 장치(16)는, 상술한 바와 같이, 암모니아가 누출되는 양을 저감할 수 있기 때문에, 종래보다도 산화 촉매를 보다 소형화할 수 있다. 이것에 의해, 배기 가스 정화 장치의 장치 구성을 보다 간단하게 할 수 있고, 중량도 가볍게 할 수 있다. 또한, 암모니아를 산화시킴으로써 발생하는 질소 산화물을 저감할 수 있다.
또한, 제어 수단(30)은, 측정 위치에 있어서의 암모니아 농도의 목표치를, 액셀 개도(開度), 속도, 엔진 회전수 등의 운전 조건에 따라 변화시키더라도, 운전 조건에 관계없이 일정하게 해도 좋다. 운전 조건에 따라 목표치를 변화시킨 경우는, 배기 가스 중에 포함되는 질소 산화물의 양의 증감에 대응하여 요소수의 분사량을 제어할 수 있어, 질소 산화물을 보다 적절히 저감할 수 있어 측정 위치의 암모니아 농도를 목표치에 가까운 값으로 유지할 수 있다. 한편, 목표치를 일정하게 하여, 목표치와 운전 조건의 관계로부터 요소수의 분사량, 분사 타이밍을 제어하는 경우도 마찬가지이다. 또한, 암모니아 농도의 목표치를 운전 조건에 관계없이 일정하게 한 경우는, 운전 조건을 검출할 필요가 없어져, 측정 수단을 적게 할 수 있어 배기 가스 정화 장치의 장치 구성을 간단하게 할 수 있다. 또한 조건에 따라 목표치를 산출할 필요가 없게 되기 때문에, 제어가 간단하게 된다.
또한, 요소 SCR 촉매로서 제올라이트계의 금속을 이용함으로써 내연 기관 등으로부터 배출되는 고온 조건하에서도 촉매로서 적절히 기능시킬 수 있다. 또한, 제올라이트계는, 암모니아의 흡착량이 많고, 또한 온도에 의해서 변화되기 때문에 맵 등에 의한 제어는 곤란하지만, 본 발명과 같이, 요소 SCR 촉매 수단(26)을 통과한 배기 가스의 암모니아 농도를 계측하고, 그 계측 결과에 근거하여 요소수 분자량을 제어함으로써, 요소 SCR 촉매로서 제올라이트계의 금속을 이용한 경우에도 암모니아가 누출되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 배기 가스 정화 장치(16)에서는, 산화 촉매(18) 및 DPF(20)에 의해 PM을 포집하여 배기 가스중의 PM을 저감시켰지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 배기 가스 정화 장치에는, PM을 저감시키는 여러 가지 방식의 입자상 물질 저감 장치를 이용할 수 있고, 예컨대 산화 촉매를 설치하지 않고, PM을 포집하는 필터만을 배치할 수도 있다.
한편, 배기 가스 정화 장치(16)에서는, 농도 계측 수단(28)으로서, 연속적으로 또한 질소 산화물을 검출하는 일 없이 암모니아를 계측할 수 있기 때문에, 암모니아가 흡수하는 파장역의 레이저광을 출력하여 레이저광의 흡수 비율을 검출하는 TDLAS 방식에 의해 암모니아 농도를 측정했지만, 이것에 한정되지 않는다. 본 발명에는 배기 가스 중의 암모니아 농도를 계측할 수 있는 여러 가지 계측 수단을 이용할 수 있고, 예컨대 측정 위치에 분기관을 설치하여, 배기 가스의 일부가 분기관에도 흐르도록 하여, 분기관을 흐르는 배기 가스의 암모니아 농도를 측정하도록 할 수도 있다.
또한, 배기 가스 정화 장치(16)에서는, 농도 계측 수단(28)만을 설치하여, 요소 SCR 촉매 수단(26)을 통과한 배기 가스의 암모니아 농도만으로부터 요소수 분자량을 제어했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 이하에 도 5와 함께 본 발명의 배기 가스 정화 장치의 다른 실시형태에 대하여 설명한다.
도 5는, 배기 가스 정화 장치를 갖는 차량의 다른 실시형태의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 한편, 도 5에 나타내는 차량(49)은, 배기 가스 정화 장치(50)의 일부의 구성을 제외하고 다른 구성은, 차량(10)과 마찬가지이기 때문에, 같은 구성 요소의 설명은 생략하고, 이하에서는 차량(49)에 특유한 점을 중점적으로 설명한다. 도 5에 나타내는 차량(49)은, 디젤 엔진(12)과, 배기 배관(14)과, 배기 가스 정화 장치(50)를 갖는다. 배기 가스 정화 장치(50)는, 산화 촉매(18)와, DPF(20)와, 분사 수단(22)과, 요소수 탱크(24)와, 요소 SCR 촉매 수단(26)과, 농도 계측 수단(28)과, 처리전 암모니아 농도 계측 수단(54)과, 아이소사이안산 농도 계측 수단(56)과, 처리전 질소 산화물 농도 계측 수단(58)과, 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단(60)과, 온도 조정 수단(62)과, 제어 수단(64)을 갖는다. 산화 촉매(18)와, DPF(20)와, 분사 수단(22)과, 요소수 탱크(24)와, 요소 SCR 촉매 수단(26)과, 농도 계측 수단(28)은 상술한 배기 가스 정화 장치(16)의 각부와 같은 구성이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
처리전 암모니아 농도 계측 수단(54)은, 배기 가스의 배기 경로에 있어서, 요소 SCR 촉매 수단(26)의 상류측, 구체적으로는, DPF(20) 및 분사 수단(22)보다도 하류측이고 요소 SCR 촉매 수단(26)보다도 상류측의 배기 배관(14)에 배치되어 있고, 요소 SCR 촉매 수단(26)에 공급되는 배기 가스 중의 암모니아의 농도를 계측한다. 처리전 암모니아 농도 계측 수단(54)은, 농도 계측 수단(28)과 마찬가지로, 계측 수단 본체(40)와, 광섬유와, 계측 셀과, 수광부를 갖는다. 처리전 암모니아 농도 계측 수단(54)에 의한 암모니아 농도의 계측 방법은 농도 계측 수단(28)과 마찬가지이기 때문에, 그 설명은 생략한다. 처리전 암모니아 농도 계측 수단(54)은, 요소 SCR 촉매 수단(26)을 통과하기 전의 배기 가스 중에 포함되는 암모니아 농도를 연속적으로 계측하여, 계측 결과를 제어 수단(64)에 보낸다.
아이소사이안산 농도 계측 수단(56)은, 배기 가스의 배기 경로에 있어서, 요소 SCR 촉매 수단(26)의 상류측에 배치되어 있고, 요소 SCR 촉매 수단(26)에 공급되는 배기 가스 중의 아이소사이안산의 농도를 계측한다. 아이소사이안산 농도 계측 수단(56)으로서는, 농도 계측 수단(28)과 같은 구성의 센서를 이용할 수 있다. 구체적으로는, 아이소사이안산이 흡수하는 파장역의 레이저광을 발광부에서 발광시키고, 발광부에서 발광되어 배기 가스 중을 통과한 광을 수광부에서 수광하고, 그 수광한 광의 강도로부터 배기 가스 중의 아이소사이안산의 농도를 검출할 수 있다. 아이소사이안산 농도 계측 수단(56)은, 요소 SCR 촉매 수단(26)을 통과하기 전의 배기 가스 중에 포함되는 아이소사이안산 농도를 연속적으로 계측하여, 계측 결과를 제어 수단(64)에 보낸다. 한편, 아이소사이안산 농도 계측 수단으로서는, 배기 가스 중의 질소 산화물과 암모니아를 검출하는 일 없이, 아이소사이안산만을 검출하여 계측하는 센서이면 여러 가지 센서를 이용할 수 있다.
처리전 질소 산화물 농도 계측 수단(58)은, 배기 가스의 배기 경로에 있어서, 요소 SCR 촉매 수단(26)의 상류측에 배치되어 있고, 요소 SCR 촉매 수단(26)에 공급되는 배기 가스 중의 질소 산화물의 농도를 계측한다. 처리전 질소 산화물 농도 계측 수단(58)도, 아이소사이안산 농도 계측 수단(56)과 마찬가지로, 농도 계측 수단(28)과 같은 구성의 센서를 이용할 수 있다. 구체적으로는, 질소 산화물이 흡수하는 파장역의 레이저광을 발광부에서 발광시키고, 발광부에서 발광된 후 배기 가스 중을 통과한 빛을 수광부에서 수광하고, 그 수광한 빛의 강도로부터 배기 가스 중의 질소 산화물의 농도를 검출할 수 있다. 처리전 질소 산화물 농도 계측 수단(58)은, 요소 SCR 촉매 수단(26)을 통과하기 전의 배기 가스 중에 포함되는 질소 산화물 농도를 연속적으로 계측하여, 계측 결과를 제어 수단(64)에 보낸다. 한편, 질소 산화물 농도 계측 수단으로서는, 배기 가스중의 아이소사이안산과 암모니아를 검출하는 일 없이 질소 산화물만을 검출하여 계측하는 센서이면 여러 가지 센서를 이용할 수 있다.
처리후 질소 산화물 농도 계측 수단(60)은, 배기 가스의 배기 경로에 있어서 요소 SCR 촉매 수단(26)의 하류측의 배기 배관(14)에 배치되어 있고, 요소 SCR 촉매 수단(26)을 통과한 배기 가스중의 질소 산화물의 농도를 계측한다. 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단(60)은, 처리전 질소 산화물 농도 계측 수단(58)과 같은 구성의 센서를 이용할 수 있다. 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단(60)은, 요소 SCR 촉매 수단(26)을 통과한 배기 가스 중에 포함되는 질소 산화물 농도를 연속적으로 계측하여, 계측 결과를 제어 수단(64)에 보낸다.
온도 조정 수단(62)은, 배기 가스의 배기 경로에 있어서 요소 SCR 촉매 수단(26)의 상류측의 배기 배관(14), 구체적으로는, 분사 수단(22)과 요소 SCR 촉매 수단(26) 사이의 배기 배관(14)에 설치되어 있고, 배기 배관(14)을 흐르는 배기 가스의 온도를 조정한다. 온도 조정 수단(62)으로는, 배기 배관(14)을 가열, 냉각함으로써, 배기 배관(14)을 흐르는 배기 가스를 따뜻하게 하거나, 식히거나 함으로써 배기 가스의 온도를 조정한다. 온도 조정 수단(62)으로서는, 히터나, 펠티에(Peltier) 소자, 공냉 장치 등 여러 가지 가열 기구, 냉각 기구를 이용할 수 있다.
제어 수단(64)은, 농도 계측 수단(28), 처리전 질소 산화물 농도 계측 수단(58) 및 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단(60)으로부터 보내어지는 계측 결과에 근거하여, 분사 수단(22)에 의한 요소수 분자량을 조정하고, 처리전 암모니아 농도 계측 수단(54), 아이소사이안산 농도 계측 수단(56)으로부터 보내어지는 계측 결과에 근거하여, 온도 조정 수단(62)에 의한 배기 가스 온도를 조정한다.
우선, 제어 수단(64)에 의한 요소수 분자량의 조정에 대하여 설명한다. 제어 수단(64)은, 농도 계측 수단(28)으로부터 보내어지는 요소 SCR 촉매 수단(26)을 통과한 배기 가스의 암모니아 농도가 목표치 이하로 되고, 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단(60)으로부터 보내어지는 요소 SCR 촉매 수단(26)을 통과한 배기 가스의 질소 산화물 농도가 목표치 이하가 되도록 요소수 분자량을 설정한다. 또한, 제어 수단(64)은, 처리전 질소 산화물 농도 계측 수단(58)으로부터 보내어지는 요소 SCR 촉매 수단(26)을 통과하기 전의 배기 가스의 질소 산화물 농도에 근거하여, 배기 가스 중에 포함되는 질소 산화물을 정화하기 위해서 필요한 암모니아의 양을 산출한다. 이하에, 도 6을 이용하여, 제어 방법의 일례에 대하여 상세히 설명한다. 도 6은, 제어 수단(64)에 의한 요소수 분자량의 제어 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다. 한편, 도 6에 나타내는 흐름도에서는, 요소 SCR 촉매 수단(26)을 통과한 배기 가스 중의 암모니아 농도와 질소 산화물 농도가 최적이 되도록 요소수 분자량을 제어하는 제어 방법으로, 요소 SCR 촉매 수단(26)을 통과하기 전의 배기 가스의 질소 산화물 농도에 근거하여 요소수 분자량을 제어하는 것은 고려하지 않고 있는 제어 방법이다.
우선, 농도 계측 수단(28)으로 계측된 암모니아 농도 및 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단(60)으로 계측된 질소 산화물(NOx) 농도가 제어 수단(64)에 입력되면, 제어 수단(64)은, 스텝 S30으로서, 계측된 암모니아 농도가 목표치보다도 큰 가를 판정한다. 제어 수단(64)은, 스텝 S30에서 계측된 암모니아 농도가 목표치보다도 크다(YES)라고 판정하면, 스텝 S32로 진행하여, 계측된 질소 산화물(NOx) 농도는 목표치보다도 작은 가를 판정한다.
제어 수단(64)은, 스텝 S32에서, 계측된 질소 산화물(NOx) 농도는 목표치보다도 작다(YES)라고 판정하면, 스텝 S38로서, 현상 설정되어 있는 요소수 분자량을 일정량 저감한다. 즉, 분사 수단(22)으로부터 분사되는 요소수의 양을 일정량 적게 한다. 그 후, 제어 수단(64)은 스텝 S44로 진행한다. 다른 한편, 제어 수단(64)은, 스텝 S32에서, 계측된 질소 산화물(NOx) 농도는 목표치 이상이다(NO)라고 판정하면, 스텝 S36으로서, 회복 처리를 행하여, 스텝 S44로 진행한다. 여기서, 회복 처리란, 요소 SCR 촉매 수단(26)의 촉매 능력을 회복시키는 처리이며, 예컨대, 요소 SCR 촉매 수단(26)의 요소 SCR 촉매를 가열하는 처리이다. 한편, 요소 SCR 촉매를 가열하는 수단으로서는, 예컨대 히터를 이용할 수 있다. 또한, 제어 수단에 의해 디젤 엔진(12)의 연소 조건을 변화시켜 배기 가스의 온도를 고온으로 하도록 할 수도 있다. 이와 같이, 암모니아 농도와 질소 산화물 농도의 양방이 목표치 이상인 경우는, 요소 SCR 촉매 수단(26)의 촉매로서의 능력이 저하하고 있어, 암모니아와 질소 산화물의 반응이 적절히 일어나고 있지 않다고 판정하여 회복 처리를 행함으로써, 요소 SCR 촉매 수단(26)에서 암모니아와 질소 산화물의 반응이 적합하게 발생하도록 할 수 있다.
다음으로 제어 수단(64)은, 스텝 S30에서 계측된 암모니아 농도가 목표치 이하이다(NO)라고 판정하면, 스텝 S34로서, 질소 산화물(NOx) 농도가 목표치보다도 큰 가를 판정한다. 제어 수단(64)은, 스텝 S34에서, 질소 산화물 농도가 목표치보다도 크다(YES)라고 판정하면, 스텝 S40으로 진행하여, 암모니아 농도가 목표치보다도 작은 가를 판정한다. 다른 한편, 제어 수단(64)은, 스텝 S34에서, 질소 산화물 농도가 목표치 이하이다(NO)라고 판정하면, 질소 산화물 농도 및 암모니아 농도가 함께 목표치 이하로 되기 때문에, 요소수 분자량을 조정하는 일 없이, 스텝 S44로 진행한다. 다음으로 제어 수단(64)은, 스텝 S40에서, 암모니아 농도가 목표치보다도 작다(YES)라고 판정하면, 스텝 S42로 진행하여, 현상 설정되어 있는 요소수 분자량을 일정량 증가시킨다. 즉, 분사 수단(22)으로부터 분사되는 요소수의 양을 일정량 많게 한다. 그 후, 제어 수단(64)은, 스텝 S44로 진행한다. 다른 한편, 제어 수단(64)은, 스텝 S40에서, 암모니아 농도가 목표치 이상이다(NO)라고 판정하면, 스텝 S44로 진행한다. 이와 같이 스텝 S40에서 암모니아 농도가 목표치 이상인 경우는, 질소 산화물 농도가 목표치 이상인 경우이더라도 암모니아의 양을 증가시키지 않으므로, 배기 배관(14)으로부터 배출되는 배기 가스 중의 암모니아를 적게 할 수 있다.
제어 수단(64)은, 스텝 S44에서, 엔진(디젤 엔진(12))이 정지하고 있는가를 판정한다. 제어 수단(64)은, 엔진이 정지하지 않고 있다, 즉 엔진이 가동 중에 있다(NO)라고 판정하면 스텝 S30으로 진행하여, 상술한 처리를 반복한다. 다른 한편, 제어 수단(64)은, 스텝 S44에서, 엔진이 정지하고 있다(YES)라고 판정하면 처리를 종료한다. 이상과 같이 하여, 제어 수단(64)은 분사 수단(22)의 요소수 분자량을 제어한다. 한편, 상기 제어도, 요소수 분자량을 일정량 증가, 감소시켰지만, 상술한 제어와 마찬가지로 이것에는 한정되지 않는다. 또한, 암모니아 농도의 상한의 목표치와 하한의 목표치도 다른 값으로 해도 좋다. 또한, 상기 제어에서는, 스텝 S36에서 회복 처리를 행했지만, 통지(通知) 수단에 의해, 유저에게 요소 SCR 촉매 수단(26)의 요소 SCR 촉매를 교환할 필요가 있음을 통지하도록 할 수도 있다. 여기서, 통지 수단으로서는, 메시지를 표시하는 디스플레이나, 음성으로 알려주는 음성 출력 장치를 이용할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 처리전 질소 산화물 농도 계측 수단(58)으로 계측되는 질소 산화물 농도를 이용하고 있지 않지만, 요소 SCR 촉매 수단(26)을 통과하기 전의 배기 가스의 질소 산화물 농도로부터 배기 가스 중의 질소 산화물의 정화(중화)에 필요한 암모니아량을 산출하여, 제어 수단(64)으로, 요소 SCR 촉매 수단(26) 통과 후의 배기 가스 중의 암모니아 농도와 질소 산화물 농도로부터 산출된 요소수 분자량을 보정하도록 할 수도 있다. 또한, 요소 SCR 촉매 수단(26) 통과 후의 배기 가스 중의 질소 산화물 농도를 이용하지 않고서, 요소 SCR 촉매 수단(26) 통과 후의 배기 가스중의 암모니아 농도로부터 요소수 분자량을 산출하고, 산출한 요소수 분자량을, 요소 SCR 촉매 수단(26)을 통과하기 전의 배기 가스의 질소 산화물 농도로부터 산출한 배기 가스 중의 질소 산화물의 정화(중화)에 필요한 암모니아량에 따라서 보정할 수도 있다.
다음으로 제어 수단(64)이, 처리전 암모니아 농도 계측 수단(54), 아이소사이안산 농도 계측 수단(56)으로부터 보내어지는 계측 결과에 근거하여, 온도 조정 수단(62)에 의한 배기 가스 온도를 조정하는 방법에 대하여 설명한다. 분사 수단(22)으로부터 분사된 요소수는, 배기 배관(14)의 열, 배기 가스의 열에 의해, 요소로부터 아이소사이안산이 생성되고, 아이소사이안산으로부터 암모니아가 생성된다. 그러나 반응이 불충분한 경우는, 요소수의 일부가 요소 그대로, 또는 아이소사이안산의 상태로 유지되어, 암모니아가 되지 않는 경우가 있다. 이 점을 해결하기 위해서, 제어 수단(64)은, 처리전 암모니아 농도 계측 수단(54), 아이소사이안산 농도 계측 수단(56)으로부터 보내어지는 요소 SCR 촉매 수단(26)의 통과 전의 배기 가스의 암모니아 농도 및/또는 아이소사이안산 농도로부터, 분사된 요소수가 적절히 암모니아로 되어 있는가 판정한다. 구체적으로는, 아이소사이안산 농도가 일정이상인 경우, 반응이 적절히 일어나 있지 않는다고 판정한다. 또한, 요소수 분자량으로부터 이론상의 암모니아 농도를 산출하여, 그 산출치보다도 처리전 암모니아 농도 계측 수단(54)으로 계측된 계측치가 일정 농도 이상 낮은 경우도, 반응이 적절하게 일어나고 있지 않다고 판정한다. 제어 수단(64)은, 반응이 적절히 일어나지 않고, 요소수, 아이소사이안산이 남아 있다고 판정한 경우는, 온도 조정 수단(62)에 의해 배기 가스 온도를 상승시켜, 요소수, 아이소사이안산의 암모니아화를 촉진하여, 요소 SCR 촉매 수단(26)에 도착시에 암모니아로 되어 있도록 한다.
배기 가스 정화 장치(50)는 이상과 같은 구성이며, 디젤 엔진(12)으로부터 배출된 배기 가스는, 배기 배관(14)을 흘러, 산화 촉매(18) 및 DPF(20)을 통과하여 PM이 저감된다. 그 후, 배기 가스는, 추가로 배기 배관(14)을 흘러, 분사 수단(22)으로 요소수가 분사된 후, 배기 배관(14)의 온도 조정 수단(62)이 배치된 영역을 흐른다. 그 후, 배기 가스는, 배기 배관(14)의 처리전 암모니아 농도 계측 수단(54), 아이소사이안산 농도 계측 수단(56), 처리전 질소 산화물 농도 계측 수단(58)이 배치된 영역을 흐른다. 그 때, 각 농도 검출 수단은, 배기 가스의 측정 대상의 물질의 농도를 계측한다. 그 후, 배기 가스는, 요소 SCR 촉매 수단(26)을 통과하여, 배기 배관(14)의 농도 계측 수단(28), 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단(60)이 배치된 영역을 흘러, 외부에 배출된다. 여기서, 배기 가스는, 요소 SCR 촉매를 통과할 때에, 배기 가스 중에 포함되는 질소 산화물과 요소수로부터 생성된 암모니아가 반응하여, 질소 산화물이 환원된다. 각 농도 검출 수단은, 배기 가스의 측정 대상의 물질의 농도를 계측한다.
배기 가스 정화 장치(50)는, 농도 계측 수단(28)에서의 계측 결과에 더하여, 처리전 질소 산화물 농도 계측 수단(58) 및 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단(60)에서의 계측 결과에 근거하여, 분사 수단(22)에 의한 요소수 분자량을 조정함으로써, 암모니아가 새어 나가는 것을 억제하면서, 배기 가스 중의 질소 산화물을 보다 저감할 수 있다. 또한, 처리전 암모니아 농도 계측 수단(54), 아이소사이안산 농도 계측 수단(56)에서의 계측 결과에 근거하여, 온도 조정 수단(62)에 의한 배기 가스 온도를 조정함으로써, 요소수를 보다 적절히 암모니아로 할 수 있어, 암모니아와 질소 산화물을 적절히 반응시킬 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 농도 계측 수단(28), 처리전 질소 산화물 농도 계측 수단(58), 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단(60), 처리전 암모니아 농도 계측 수단(54) 및 아이소사이안산 농도 계측 수단(56)을 이용했지만, 적어도 농도 계측 수단(28)을 이용하면 되고, 그 밖의 센서는 적절히 조합하여 이용하면 된다. 농도 계측 수단(28)과 각 센서의 각각으로부터 계측되는 계측 결과에 근거하여, 요소수 분자량, 또는 요소수 분자량 및 배기 가스 온도를 조정함으로써, 상기 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 별도 온도 조정 수단을 설치했지만, 이것에 한정되지 않고, 디젤 엔진 등의 내연 기관에 의해 배기 가스의 온도가 조정할 수 있는 경우는, 내연 기관을 온도 조정 수단으로서 이용하여, 배기 가스의 온도를 조정하면 된다.
또한, 배기 가스 정화 장치는, 추가로, 요소 SCR 촉매의 온도를 검출하는 온도 검출 수단을 가져, 요소 SCR 촉매의 온도와, 각 계측 수단에서 계측한 계측 결과의 이력을 저장하여, 요소 SCR 촉매에 흡착되어 있는 암모니아량을 산출하고, 산출한 암모니아량에 근거하여, 배기 가스 중의 질소 산화물의 정화에 필요한 암모니아량을 산출하고, 산출한 암모니아량에 근거하는 요소수를 분사시키도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 요소 SCR 촉매에 흡착되어 있는 암모니아량을 가미하여 요소수 분자량을 제어함으로써, 요소 SCR 촉매에 흡착되어 있는 암모니아량을, 요소 SCR 촉매로 암모니아와 질소 산화물을 고효율로 반응시킬 수 있는 양으로 할 수 있다. 이것에 의해, 배기 배관으로부터 누출되는 암모니아량을 보다 저감할 수 있다. 또한, 요소 SCR 촉매로 효율적으로 암모니아와 질소 산화물을 반응시킬 수 있음으로써 요소 SCR 촉매를 보다 적고, 작게 할 수 있다.
한편, 상술한 배기 가스 정화 장치에서는, 농도 계측 수단(28)에 의해 요소 SCR 촉매 수단을 통과한 배기 가스의 암모니아 농도를 검출했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 처리전 질소 산화물 농도 검출 수단과 처리후 질소 산화물 농도 검출 수단으로 검출된 질소 산화물 농도로부터 암모니아 농도를 산출할 수도 있다. 이하, 도 7을 이용하여 구체적으로 설명한다. 도 7은, 배기 가스 정화 장치를 갖는 차량의 다른 실시형태의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 한편, 도 5에 나타내는 차량(49)은, 배기 가스 정화 장치(50)의 일부의 구성을 제외하고 다른 구성은, 차량(10)과 마찬가지이기 때문에, 같은 구성요소의 설명은 생략하고, 이하, 차량(49)에 특유한 점을 중점적으로 설명한다.
도 7에 나타내는 차량(70)은, 디젤 엔진(12)과, 배기 배관(14)과, 배기 가스 정화 장치(72)를 갖는다. 배기 가스 정화 장치(72)는, 산화 촉매(18)와, DPF(20)와, 분사 수단(22)과, 요소수 탱크(24)와, 요소 SCR 촉매 수단(26)과, 처리전 질소 산화물 농도 계측 수단(76)과, 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단(78)과, 제어 수단(80)을 갖는다. 산화 촉매(18)와, DPF(20)와, 분사 수단(22)과, 요소수 탱크(24)와, 요소 SCR 촉매 수단(26)은, 상술한 배기 가스 정화 장치(16)의 각부와 같은 구성이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
처리전 질소 산화물 농도 계측 수단(76)은, 배기 가스의 배기 경로에 있어서, 요소 SCR 촉매 수단(26)의 상류측에 배치되어 있고, 요소 SCR 촉매 수단(26)에 공급되는 배기 가스 중의 질소 산화물의 농도를 계측한다. 처리전 질소 산화물 농도 계측 수단(76)은, 도 5에 나타내는 처리전 질소 산화물 농도 계측 수단(58)과 같은 계측 수단이다.
처리후 질소 산화물 농도 계측 수단(78)은, 배기 가스의 배기 경로에 있어서 요소 SCR 촉매 수단(26)의 하류측의 배기 배관(14)에 배치되어 있고, 요소 SCR 촉매 수단(26)을 통과한 배기 가스 중의 질소 산화물의 농도를 계측한다. 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단(78)은, 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단(60)과 같은 계측 수단이다.
제어 수단(80)은, 처리전 질소 산화물 농도 계측 수단(76)으로 검출한 요소 SCR 촉매 수단(26) 통과 전의 배기 가스 중의 질소 산화물 농도와, 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단(78)으로 검출한 요소 SCR 촉매 수단(26) 통과 후의 배기 가스중의 질소 산화물 농도에 근거하여, 반응한 암모니아의 양을 산출하여, 요소 SCR 촉매 수단(26)을 통과한 배기 가스 중에 포함되는 암모니아 농도를 산출한다. 제어 수단(80)은, 이 산출한 암모니아 농도에 근거하여, 배기 가스 정화 장치(16)의 제어 수단(30)과 같은 방법으로, 요소수 분자량을 제어한다. 이와 같이, 배기 가스 정화 장치(72)와 같이, 배기 가스 중의 질소 산화물 농도로부터 요소 SCR 촉매 수단(26)을 통과한 배기 가스 중의 암모니아 농도를 산출함으로써, 암모니아 농도를 직접 계측하지 않더라도, 요소수 분자량을 제어할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 요소 SCR 촉매는, 온도 등에 따라 흡착시키는 암모니아의 양이 변화되기 때문에, 직접 암모니아 농도를 계측하는 경우보다도 계측의 정밀도는 저하된다. 그 때문에, 상술한 각 배기 가스 정화 장치보다도 배기 배관으로부터 누출되는 암모니아의 억제 효과는 낮게 된다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 배기 가스 정화 장치는, 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스의 정화에 유용하며, 특히, 차량에 탑재된 디젤 엔진으로부터 배출되는 배기 가스의 정화에 적합하다.
10, 49, 70: 차량
12: 디젤 엔진
14: 배기 배관
16, 50, 72: 배기 가스 정화 장치
18: 산화 촉매
20: DPF
21: 요소 SCR 시스템
22: 요소수 분사 수단
24: 요소수 탱크
26: 요소 SCR 촉매 수단
28: 농도 계측 수단
30, 64: 제어 수단
40: 계측 수단 본체
42: 광섬유
44: 계측 셀
46: 수광부
54: 처리전 암모니아 농도 계측 수단
56: 아이소사이안산 농도 계측 수단
58, 76: 처리전 질소 산화물 농도 계측 수단
60, 78: 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단
62: 온도 조정 수단

Claims (9)

  1. 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스에 포함되는 질소 산화물을 환원시키는 배기 가스 정화 장치로서,
    상기 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스를 안내하는 배기 배관과,
    상기 배기 배관 내에 요소수를 분사하는 요소수 분사 수단과,
    분사된 상기 요소수로부터 생성되는 암모니아와 상기 질소 산화물의 반응을 촉진시키는 요소 SCR 촉매 및 상기 배기 배관의 내부에 배치되어 상기 요소 SCR 촉매를 상기 배기 배관의 내부에 지지하는 지지 기구를 구비하고, 상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 요소수가 분사되는 위치보다도 하류측에 배치되어 있는 촉매 수단과,
    상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 촉매 수단보다도 하류측에 배치되어, 상기 요소 SCR 촉매를 통과한 상기 배기 가스의 암모니아 농도를 계측하는 암모니아 농도 계측 수단과,
    상기 암모니아 농도 계측 수단에 의해 계측된 암모니아 농도에 근거하여, 상기 요소수 분사 수단에 의한 상기 요소수의 분사를 제어하는 제어 수단과,
    상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 요소수 분사 수단과 상기 촉매 수단 사이에 배치되어, 배기 가스의 아이소사이안산 농도를 계측하는 아이소사이안산 농도 계측 수단과,
    상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 요소수 분사 수단과 상기 촉매 수단 사이의 배기 가스 유로의 온도를 조정하는 온도 조정 수단을 갖고,
    상기 아이소사이안산 농도 계측 수단으로 계측한 아이소사이안산 농도에 근거하여, 상기 온도 조정 수단에 의해 상기 배기 가스 유로의 온도를 조정하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    추가로, 상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 촉매 수단보다도 하류측에 배치되어, 상기 요소 SCR 촉매를 통과한 배기 가스의 질소 산화물 농도를 계측하는 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단을 갖고,
    상기 제어 수단은, 상기 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단에 의해 계측된 질소 산화물 농도에도 근거하여 요소수 분사 수단에 의한 요소수의 분사를 제어하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 암모니아 농도 계측 수단에 의해 검출된 암모니아 농도와, 상기 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단에 의해 계측된 질소 산화물 농도의 양방이 기준 농도를 넘어 있는 경우는, 상기 요소 SCR 촉매의 회복을 행하는 회복 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 회복 수단은, 상기 요소 SCR 촉매를 소정 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 암모니아 농도 계측 수단에 의해 검출된 암모니아 농도와, 상기 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단에 의해 계측된 질소 산화물 농도의 양방이 기준 농도를 넘어 있는 경우는, 상기 요소 SCR 촉매를 교환할 필요가 있음을 통지하는 통지수단을 갖는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    추가로, 상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 요소수 분사 수단과 상기 촉매 수단 사이에 배치되어, 배기 가스의 질소 산화물 농도를 계측하는 처리전 질소 산화물 농도 계측 수단을 갖고,
    상기 제어 수단은, 상기 처리전 질소 산화물 농도 계측 수단에 의해 계측된 질소 산화물 농도에도 근거하여 요소수 분사 수단에 의한 요소수의 분사를 제어하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    추가로, 상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 요소수 분사 수단과 상기 촉매 수단 사이에 배치되어, 배기 가스의 암모니아 농도를 계측하는 처리전 암모니아 농도 계측 수단과,
    상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 요소수 분사 수단과 상기 촉매 수단 사이의 배기 가스 유로의 온도를 조정하는 온도 조정 수단을 갖고,
    상기 처리전 암모니아 농도 계측 수단으로 계측한 암모니아 농도에 근거하여, 상기 온도 조정 수단에 의해 상기 배기 가스 유로의 온도를 조정하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  9. 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스에 포함되는 질소 산화물을 환원시키는 배기 가스 정화 장치로서,
    상기 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스를 안내하는 배기 배관과,
    상기 배기 배관 내에 요소수를 분사하는 요소수 분사 수단과,
    분사된 요소수로부터 생성되는 암모니아와 상기 질소 산화물의 반응을 촉진시키는 요소 SCR 촉매 및 상기 배기 배관의 내부에 배치되어 상기 요소 SCR 촉매를 상기 배기 배관의 내부에 지지하는 지지 기구를 구비하여, 상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 요소수가 분사되는 위치보다도 하류측에 배치되어 있는 촉매 수단과,
    상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 요소수 분사 수단과 상기 촉매 수단 사이에 배치되어, 배기 가스의 질소 산화물 농도를 계측하는 처리전 질소 산화물 농도 계측 수단과,
    상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 촉매 수단보다도 하류측에 배치되어, 상기 요소 SCR 촉매를 통과한 상기 배기 가스의 질소 산화물 농도를 계측하는 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단과,
    상기 처리전 질소 산화물 농도 계측 수단으로 계측한 질소 산화물 농도와, 상기 처리후 질소 산화물 농도 계측 수단으로 계측한 질소 산화물 농도의 차분에 따라서, 상기 촉매 수단을 통과한 배기 가스 중의 암모니아 농도를 산출하고, 산출한 암모니아 농도에 근거하여, 요소수 분사 수단에 의한 요소수의 분사를 제어하는 제어 수단과,
    상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 요소수 분사 수단과 상기 촉매 수단 사이에 배치되어, 배기 가스의 아이소사이안산 농도를 계측하는 아이소사이안산 농도 계측 수단과,
    상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 요소수 분사 수단과 상기 촉매 수단 사이의 배기 가스 유로의 온도를 조정하는 온도 조정 수단을 갖고,
    상기 아이소사이안산 농도 계측 수단으로 계측한 아이소사이안산 농도에 근거하여, 상기 온도 조정 수단에 의해 상기 배기 가스 유로의 온도를 조정하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
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