WO2014104099A1 - 排気浄化装置 - Google Patents

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soot
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井上　剛
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ヤンマー株式会社
一般社団法人日本舶用工業会
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust purification device for an internal combustion engine.
  • NOx nitrogen oxides
  • SCR catalyst selective reduction type NOx catalyst
  • the NOx catalyst of the catalytic reactor is made of an oxide carrier such as Ti formed of a material containing an active component such as V or Cr in a honeycomb structure having a large number of through holes. It is done. By comprising in this way, a contact area increases and a reductive reaction is accelerated
  • dust contained in the exhaust gas may adhere to the NOx catalyst, block the hole, and reduce the reduction reaction. For this reason, there is one that suppresses the removal of dust attached to the NOx catalyst and the adhesion of dust by injecting pressurized air onto the NOx catalyst. For example, as described in Patent Document 1.
  • a catalytic reactor (reactor) of an exhaust purification device (smoke denitration device) as described in Patent Document 1 generally injects pressurized air evenly to all NOx catalysts. Therefore, since pressurized air is injected even to the NOx catalyst to which almost no dust is attached, there is a problem in that the amount of dust removal with respect to the amount of air consumption becomes low and efficient dust removal cannot be performed. .
  • the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an exhaust purification device capable of efficiently removing dust adhering to the NOx catalyst and suppressing the adhesion of dust.
  • the exhaust gas purification apparatus in which a soot blower for ejecting pressurized air to remove dust adhering to the catalyst is provided in a catalyst reactor in which a plurality of catalysts are arranged in the exhaust flow direction.
  • the soot blower is disposed in the soot blower, and the amount of air injected from the soot blower of the catalyst arranged on the most upstream side is maximized among the amount of air injected from each soot blower within a certain period. Is.
  • a differential pressure detection sensor for detecting a differential pressure between the upstream exhaust pressure and the downstream exhaust pressure of the catalyst reactor is provided, and when the differential pressure is a predetermined value or more, it is injected from the soot blower. is there.
  • the soot blower includes an on-off valve, and changes the amount of the injected air according to the number of times of pressurized air injected from each of the soot blowers.
  • the soot blower includes an opening / closing valve, and changes the amount of the injected air according to the injection time of the pressurized air injected from each of the soot blowers.
  • the soot blower includes a pressure control valve, and changes the amount of the injected air according to the pressure of the pressurized air injected from each of the soot blowers.
  • the soot blower includes a plurality of injection nozzles for injecting pressurized air, and changes the amount of the injection air depending on the number of injection nozzles.
  • pressurized air is preferentially injected onto the NOx catalyst at a position where dust is likely to adhere.
  • the injection amount of pressurized air is changed based on the amount of dust adhering to the NOx catalyst. Therefore, the removal of the dust adhering to the NOx catalyst and the suppression of the adhesion of the dust can be efficiently performed.
  • pressurized air is preferentially injected onto the NOx catalyst at a position where dust is likely to adhere.
  • pressurized air is preferentially injected onto the NOx catalyst at a position where dust is likely to adhere.
  • pressurized air is preferentially injected onto the NOx catalyst at a position where dust is likely to adhere.
  • the pressurized air is preferentially injected onto the NOx catalyst at a position where dust is likely to adhere by changing the number of nozzles to be injected.
  • Schematic shows the structure of the NOx catalyst and soot blower of the catalytic reactor in 1st embodiment and 2nd embodiment of the exhaust gas purification apparatus which concerns on this invention.
  • exhaust purification device 1 that is a first embodiment of the exhaust purification device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • upstream side indicates the upstream side in the fluid flow direction
  • downstream side indicates the downstream side in the fluid flow direction.
  • the exhaust device is not limited to the present embodiment, and may be an airless system that does not use pressurized air.
  • the exhaust purification device 1 purifies exhaust discharged from an engine 22 that is an internal combustion engine that drives a generator 24.
  • the exhaust purification device 1 is provided in the exhaust pipe 23 of the engine 22.
  • the exhaust purification device 1 includes a urea water injection nozzle 2, a urea supply channel 3, a first air supply channel 4, a pressurized air supply pump (compressor) 5, an air tank 6, a urea air valve 8, and a urea water supply pump 9. , A switching valve 11, a catalyst reactor 12, a soot blower group 17, a soot blower air valve group 18, a second air supply passage 19, a differential pressure sensor 20, a control device 21, and the like.
  • the exhaust purification device 1 may purify exhaust exhausted from a so-called main machine that drives a propeller or the like.
  • the urea water injection nozzle 2 supplies urea water to the inside of the exhaust pipe 23.
  • the urea water injection nozzle 2 is composed of a tubular member, and is provided so that one side (downstream side) of the urea water injection nozzle 2 is inserted from the outside to the inside of the catalyst reactor 12 or the exhaust pipe 23.
  • the urea water injection nozzle 2 is disposed on the upstream side of the first NOx catalyst 14 of the catalytic reactor 12 described later.
  • a urea supply flow path 3 that is a flow path of urea water is connected to the urea water injection nozzle 2.
  • the urea water injection nozzle 2 is connected to a first air supply channel 4 that is a channel for pressurized air.
  • the pressurized air supply pump (compressor) 5 supplies pressurized air.
  • the pressurized air supply pump 5 supplies air after being pressurized (compressed).
  • the pressurized air supply pump 5 supplies air to the air tank 6 (reservoir tank 7) when the pressure of the air tank 6 (reservoir tank 7) falls below a predetermined pressure, and the pressure of the air tank 6 (reservoir tank 7) is predetermined. Stops when the pressure is reached.
  • the pressurized air supply pump 5 is not particularly limited in the present embodiment, and may be any pump that can maintain the pressure of the air tank 6 (reservoir tank 7).
  • the urea air valve 8 communicates or blocks the flow path of the pressurized air.
  • the urea air valve 8 is provided in the first air supply flow path 4.
  • the urea air valve 8 is configured by an electromagnetic valve, and is configured to be able to block or communicate with the first air supply flow path 4 by sliding a spool (not shown). That is, the urea air valve 8 brings the first air supply passage 4 into a communicating state, so that pressurized air is supplied to the urea water injection nozzle 2.
  • the urea air valve 8 is not limited to this embodiment.
  • the urea water supply pump 9 supplies urea water.
  • the urea water supply pump 9 is provided in the urea supply flow path 3.
  • the urea water supply pump 9 supplies urea water in the urea water tank 10 to the urea water injection nozzle 2 through the urea supply flow path 3 at a predetermined flow rate.
  • the urea water supply pump 9 is not limited to this embodiment.
  • the switching valve 11 switches the urea water flow path.
  • the switching valve 11 is provided on the downstream side of the urea water supply pump 9 in the urea supply flow path 3.
  • the switching valve 11 is composed of an electromagnetic valve, and is configured to be able to block or communicate with the urea supply flow path 3 by sliding a spool (not shown). That is, the urea water is supplied to the urea water injection nozzle 2 when the switching valve 11 brings the urea supply flow path 3 into a communicating state.
  • the switching valve 11 is not limited to this embodiment.
  • the catalytic reactor 12 selectively reduces NOx in the exhaust gas with a NOx catalyst arranged inside.
  • the catalytic reactor 12 includes a housing 13, a first NOx catalyst 14, a second NOx catalyst 15, and a third NOx catalyst 16.
  • An exhaust pipe 23 connected to the engine 22 is connected to one end of the housing 13.
  • An exhaust pipe 23 that is open to the outside is connected to the other end of the housing 13. That is, the housing 13 is configured as an exhaust passage through which exhaust from the engine 22 flows from one side to the other side.
  • a first NOx catalyst 14, a second NOx catalyst 15, and a third NOx catalyst 16 are arranged in the housing 13 in order from one side (upstream side of exhaust) at a predetermined interval.
  • the housing 13 is configured so that the first NOx catalyst 14, the second NOx catalyst 15, and the third NOx catalyst 16 can be sealed and detachable therein.
  • casing 13 is not limited to this embodiment.
  • the first NOx catalyst 14, the second NOx catalyst 15 and the third NOx catalyst 16 are made of a material containing a metal such as alumina, zirconia, vanadia / titania or zeolite.
  • the 1st NOx catalyst 14, the 2nd NOx catalyst 15, and the 3rd NOx catalyst 16 are comprised from the substantially rectangular parallelepiped which has the honeycomb structure in which many through-holes were formed (refer FIG. 2).
  • the first NOx catalyst 14, the second NOx catalyst 15, and the third NOx catalyst 16 are disposed inside the casing 13 of the catalytic reactor 12 so that the axial direction of the through hole coincides with the flow direction of the exhaust gas.
  • the exhaust gas supplied from one side of the housing 13 passes through the through holes of the NOx catalysts in the order of the first NOx catalyst 14, the second NOx catalyst 15, and the third NOx catalyst 16. It is configured to be discharged from the other side.
  • the soot blower group 17 injects pressurized air to the first NOx catalyst 14, the second NOx catalyst 15, and the third NOx catalyst 16.
  • the soot blower group 17 includes a first soot blower 17a, a second soot blower 17b, and a third soot blower 17c.
  • the first soot blower 17a, the second soot blower 17b, and the third soot blower 17c are configured such that a plurality of injection nozzles 17d are disposed in the middle of the tubular member and communicate with the inside of the tubular member.
  • Each soot blower is provided in the catalyst reactor 12 so that one side (downstream side) thereof is inserted from the outside of the catalyst reactor 12 into the housing 13.
  • Each soot blower is connected to the reservoir tank 7 via a second air supply channel 19 whose other side (upstream side) is a channel for pressurized air.
  • the reservoir tank 7 is connected to an air tank 6 disposed at a separated position.
  • the first soot blower 17a is disposed on the upstream side of the first NOx catalyst 14 so that the injection port of the injection nozzle 17d faces the first NOx catalyst 14.
  • the second soot blower 17 b is disposed downstream of the first NOx catalyst 14 and upstream of the second NOx catalyst 15.
  • the third soot blower 17 c is disposed on the downstream side of the second NOx catalyst 15 and on the upstream side of the third NOx catalyst 16.
  • Each soot blower injection nozzle 17d is arranged so that pressurized air is injected over the entire exhaust passage surface of the NOx catalyst facing each other.
  • the first soot blower 17a is configured to be able to inject pressurized air over the entire exhaust passage surface of the first NOx catalyst 14.
  • the second soot blower 17b is configured to be able to inject pressurized air over the entire exhaust passage surface of the second NOx catalyst 15.
  • the third soot blower 17c is configured to be able to inject pressurized air over the entire exhaust passage surface of the third NOx catalyst 16.
  • the soot blower air valve group 18 communicates or blocks the flow path of the pressurized air.
  • the soot blower air valve group 18 includes a first soot blower air valve 18a, a second soot blower air valve 18b, and a third soot blower air valve 18c.
  • the first soot blower air valve 18a is provided in the second air supply channel 19 connected to the first soot blower 17a.
  • the second soot blower air valve 18b is provided in the second air supply passage 19 connected to the second soot blower 17b.
  • the third soot blower air valve 18c is provided in the second air supply passage 19 connected to the third soot blower 17c.
  • the first soot blower air valve 18a, the second soot blower air valve 18b, and the third soot blower air valve 18c are constituted by electromagnetic valves, and the second air supply passage 19 is cut off by sliding a spool (not shown). It is configured to communicate.
  • the first soot blower air valve 18a brings the second air supply passage 19 into communication so that pressurized air is supplied to the first soot blower 17a.
  • the second soot blower air valve 18b brings the second air supply passage 19 into a communicating state, whereby pressurized air is supplied to the second soot blower 17b.
  • the third soot blower air valve 18c brings the second air supply channel 19 into communication, whereby pressurized air is supplied to the third soot blower 17c.
  • Each soot blower air valve is not limited to this embodiment.
  • the differential pressure sensor 20 detects a differential pressure ⁇ P between the upstream side exhaust pressure and the downstream side exhaust pressure of the catalyst reactor 12.
  • the differential pressure sensor 20 includes an upstream pressure sensor 20a and a downstream pressure sensor 20b.
  • the upstream pressure sensor 20 a is disposed on the upstream side of the first NOx catalyst 14 of the catalytic reactor 12, and the downstream pressure sensor 20 b is disposed on the downstream side of the third NOx catalyst 16 of the catalytic reactor 12.
  • the control device 21 controls the urea water supply pump 9, the switching valve 11, the urea air valve 8, the soot blower air valve group 18, and the like.
  • the control device 21 stores various programs and data for controlling the urea water supply pump 9, the switching valve 11, the urea air valve 8, the soot blower air valve group 18, and the like.
  • the control device 21 may be configured such that a CPU, a ROM, a RAM, an HDD, and the like are connected by a bus, or may be configured by a one-chip LSI or the like.
  • the control device 21 can also be configured integrally with an ECU 25 that controls the engine 22.
  • the control device 21 is connected to the solenoid of the urea air valve 8 and can control the opening and closing of the urea air valve 8.
  • the control device 21 is connected to the drive motor of the urea water supply pump 9 and can control the operation state of the urea water supply pump 9. That is, the control device 21 can arbitrarily change the amount of urea water added to the exhaust gas by controlling the operation state of the urea water supply pump 9.
  • the control device 21 is connected to the solenoid of the switching valve 11 and can control the opening and closing of the switching valve 11.
  • the control device 21 is connected to the solenoid of the urea air valve 8 and can control the opening and closing of the urea air valve 8.
  • the control device 21 is connected to each solenoid of the first soot blower air valve 18a, the second soot blower air valve 18b, and the third soot blower air valve 18c, and the first soot blower air valve 18a, the second soot blower air valve 18b. It is possible to control the opening / closing of the third soot blower air valve 18c.
  • the control device 21 is connected to the differential pressure sensor 20 and can acquire a signal regarding the differential pressure ⁇ P between the upstream exhaust pressure and the downstream exhaust pressure of the catalytic reactor 12 detected by the differential pressure sensor 20. .
  • the control device 21 is connected to the ECU 25 and can acquire various types of information related to the engine 22 acquired by the ECU 25. Moreover, the control apparatus 21 may acquire each information regarding the engine 22 directly not via ECU25.
  • the control device 21 is connected to an input device (not shown), and can acquire a signal regarding the target purification rate and urea water concentration input from the input device. Alternatively, it is possible to input and define information on the target purification rate and urea water concentration in advance.
  • FIGS. 3 and 4 represent the first soot blower air valve 18a, the second soot blower air valve 18b, and the third soot blower air valve 18c, respectively.
  • the control device 21 controls the first soot blower air valve 18a, the second soot blower air valve 18b, and the third soot blower air valve 18c (see FIG. 2) for a predetermined injection time T1 (for example, 0. Open the valve only for 3 seconds.
  • T1 for example, 0. Open the valve only for 3 seconds.
  • the first soot blower 17a, the second soot blower 17b, and the third soot blower 17c are injected from the respective injection nozzles 17d to the first NOx catalyst 14, the second NOx catalyst 15, and the third NOx catalyst 16 facing each other ( Hereinafter, it is simply referred to as “soot blow”).
  • the control device 21 soot blows each NOx catalyst again by each soot blower after a predetermined time T2 (for example, 15 minutes) has elapsed.
  • the control device 21 performs soot blow to the first NOx catalyst 14 by the first soot blower 17a.
  • the control device 21 performs soot blow to the second NOx catalyst 15 by the second soot blower 17b after a predetermined time T2.
  • the control device 21 performs soot blow to the first NOx catalyst 14 by the first soot blower 17a after a predetermined time T2.
  • the control device 21 performs the soot blow to the third NOx catalyst 16 by the third soot blower 17c after a predetermined time T2.
  • the control device 21 again performs soot blow to the first NOx catalyst 14 by the first soot blower 17a.
  • the control device 21 performs soot blow in the order of the first soot blower 17a, the second soot blower 17b, the first soot blower 17a, the third soot blower 17c, the first soot blower 17a,.
  • the number of times of soot blow by the first soot blower 17a (open time of the first soot blower air valve 18a) is maximized within the fixed period T3.
  • the control device 21 sets the soot blower air valve group so that the amount of pressurized air injected from the first soot blower 17a of the first NOx catalyst 14 arranged on the most upstream side of the catalyst reactor 12 is maximized. 18 is controlled.
  • the control device 21 shortens the predetermined time T2 to reduce the predetermined time T2s (for example 10 minutes). That is, the control device 21 shortens the interval of soot blow because there is a possibility that some of the through holes of the first NOx catalyst 14, the second NOx catalyst 15, and the third NOx catalyst 16 are blocked. As a result, the number of soot blows by the soot blower group 17 increases within a certain period T3. That is, the control device 21 controls the soot blower air valve group 18 so that the amount of pressurized air injected from the soot blower group 17 increases.
  • the control aspect which increases the injection air quantity of pressurized air is not limited to this embodiment, You may shorten only the space
  • the control device 21 When the differential pressure ⁇ P detected by the differential pressure sensor 20 becomes less than the predetermined value Pt, the control device 21 extends the predetermined time T2s to the predetermined time T2, as shown in FIG. That is, the control device 21 returns the interval for performing the soot blow to the normal state on the assumption that the blocking of the through holes of the first NOx catalyst 14, the second NOx catalyst 15, and the third NOx catalyst 16 has been eliminated, and reduces the injection air amount of the pressurized air. Suppress.
  • the exhaust gas purification apparatus 1 includes a catalyst reactor 12 in which the first NOx catalyst 14, the second NOx catalyst 15, and the third NOx catalyst 16, which are a plurality of catalysts, are arranged in the exhaust flow direction.
  • an exhaust emission control device 1 provided with a first soot blower 17a, a second soot blower 17b, and a third soot blower 17c for ejecting pressurized air to remove dust adhering to the first NOx catalyst 14, the second NOx catalyst 15 and the third NOx catalyst 16.
  • a soot blower is arranged for each catalyst, and the first NOx catalyst arranged on the most upstream side among the injected air amounts injected from the first soot blower 17a, the second soot blower 17b, and the third soot blower 17c within a certain period of time 14 is configured so that the amount of air injected from the first soot blower 17a is maximized. That.
  • pressurized air is mainly injected by the 1st NOx catalyst 14 of the position where dust tends to adhere.
  • the removal of the dust adhering to the 1st NOx catalyst 14, the 2nd NOx catalyst 15, and the 3rd NOx catalyst 16 and the suppression of the adhesion of the dust can be performed efficiently.
  • a differential pressure sensor 20 that detects a differential pressure ⁇ P between the upstream side exhaust pressure and the downstream side exhaust pressure of the catalyst reactor 12 is provided.
  • the differential pressure ⁇ P is equal to or greater than a predetermined value Pt
  • the first soot blower 17a and the second soot blower are provided.
  • 17b and the third soot blower 17c increase the amount of the injected air.
  • the injection amount of the pressurized air is changed based on the amount of soot adhering to the first NOx catalyst 14, the second NOx catalyst 15, and the third NOx catalyst 16.
  • the first soot blower 17a, the second soot blower 17b, and the third soot blower 17c include a first soot blower air valve 18a, a second soot blower air valve 18b, and a third soot blower air valve 18c, which are on-off valves.
  • the injection air amount is changed according to the number of injections of pressurized air injected from the soot blower 17a, the second soot blower 17b, and the third soot blower 17c.
  • the pressurized air is preferentially injected onto the first NOx catalyst 14 at a position where dust is likely to adhere by controlling the number of injections. Thereby, the removal of the dust adhering to the 1st NOx catalyst 14, the 2nd NOx catalyst 15, and the 3rd NOx catalyst 16 and the suppression of the adhesion of the dust can be performed efficiently.
  • an exhaust purification device 1 that is a second embodiment of the exhaust purification device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the same points as those of the above-described embodiments will not be specifically described, and different portions will be mainly described.
  • the control device 21 detects the differential pressure detected by the differential pressure sensor 20.
  • ⁇ P is equal to or greater than the predetermined value Pt
  • the injection time T1 is extended to an injection time T1e (for example, 0.7 seconds) (see FIG. 4B). That is, the control device 21 lengthens the time for soot blowing because there is a possibility that some of the through holes of the first NOx catalyst 14, the second NOx catalyst 15, and the third NOx catalyst 16 are blocked.
  • the soot blow time by the soot blower group 17 increases within a certain period T3.
  • control device 21 controls the soot blower air valve group 18 so that the amount of pressurized air injected from the soot blower group 17 increases.
  • control aspect which increases the injection air quantity of pressurized air is not limited to this embodiment, You may lengthen only the time of the soot blow performed with respect to the 1st NOx catalyst 14.
  • the control device 21 when the differential pressure ⁇ P detected by the differential pressure sensor 20 is less than a predetermined value Pt, the control device 21 shortens the injection time T1e to the injection time T1. In other words, the control device 21 returns the time for soot blow to the normal state and the injection air amount of the pressurized air is reduced, assuming that the blocking of the through holes of the first NOx catalyst 14, the second NOx catalyst 15 and the third NOx catalyst 16 has been resolved. Suppress.
  • the first soot blower 17a, the second soot blower 17b, and the third soot blower 17c are the first soot blower air valve 18a, the second soot blower air valve 18b, and the on / off valves.
  • a third soot blower air valve 18c is provided, and the injection air amount is changed according to the injection time of the pressurized air injected from each of the soot blowers.
  • the pressurized air is preferentially injected onto the first NOx catalyst 14 at a position where dust is likely to adhere by controlling the injection time. Thereby, the removal of the dust adhering to the 1st NOx catalyst 14, the 2nd NOx catalyst 15, and the 3rd NOx catalyst 16 and the suppression of the adhesion of the dust can be performed efficiently.
  • the exhaust purification device 1 includes a urea water injection nozzle 2, a urea supply channel 3, a first air supply channel 4, a pressurized air supply pump (compressor) 5, a urea air valve 8, urea Water supply pump 9, switching valve 11, catalyst reactor 12, soot blower group 17, second air supply flow path 19, soot blower air valve group 18, differential pressure sensor 20 and control device 21, pressure control valve group 26, etc. It has.
  • the pressure control valve group 26 changes the pressure of the pressurized air.
  • the pressure control valve group 26 includes a first pressure control valve 26a, a second pressure control valve 26b, and a third pressure control valve 26c.
  • the first pressure control valve 26a is provided in the second air supply channel 19 upstream of the first soot blower air valve 18a.
  • the second pressure control valve 26b is provided in the second air supply channel 19 upstream of the second soot blower air valve 18b.
  • the third pressure control valve 26c is provided in the second air supply channel 19 upstream of the third soot blower air valve 18c.
  • the first pressure control valve 26a, the second pressure control valve 26b, and the third pressure control valve 26c are composed of electromagnetic proportional valves, and are configured to be able to change the pressure of the pressurized air discharged from the pressure control valve. That is, the pressure of the pressurized air supplied to the first soot blower 17a is changed by the first pressure control valve 26a. The pressure of the pressurized air supplied to the second soot blower 17b is changed by the second pressure control valve 26b. The pressure of the pressurized air supplied to the third soot blower 17c is changed by the third pressure control valve 26c.
  • Each pressure control valve is not limited to the present embodiment.
  • the control device 21 is connected to solenoids of the first pressure control valve 26a, the second pressure control valve 26b, and the third pressure control valve 26c, and the first pressure control valve 26a, the second pressure control valve 26b, and the third pressure control valve. It is possible to control the opening degree of 26c.
  • the control device 21 controls the first pressure control valve 26a, the second pressure control valve 26b, and the third pressure control valve 26c to a predetermined air pressure P1 (for example, 0.5 MPa).
  • P1 for example, 0.5 MPa
  • the soot blow is performed on each NOx catalyst by the first soot blower 17a, the second soot blower 17b, and the third soot blower 17c.
  • pressurized air is injected from the respective injection nozzles 17d to each NOx catalyst at a pressure of 0.5 MPa.
  • the control device 21 increases the predetermined air pressure P1 to a predetermined air pressure P1h (for example, 0.7 MPa). To. That is, the control device 21 increases the pressure of the pressurized air that performs the soot blow because there is a possibility that some of the through holes of the first NOx catalyst 14, the second NOx catalyst 15, and the third NOx catalyst 16 are blocked. That is, the control device 21 controls the pressure control valve group 26 so that the injection air amount of the pressurized air injected from the soot blower group 17 increases within the fixed period T3.
  • the control aspect which increases the injection air quantity of pressurized air is not limited to this embodiment, You may make only the pressure of the soot blow performed with respect to the 1st NOx catalyst 14 high.
  • the control device 21 When the differential pressure ⁇ P detected by the differential pressure sensor 20 is less than the predetermined value Pt, the control device 21 reduces the predetermined air pressure P1h to the predetermined air pressure P1. That is, the control device 21 reduces the pressure of the pressurized air that performs the soot blow, assuming that the blocking of the through holes of the first NOx catalyst 14, the second NOx catalyst 15, and the third NOx catalyst 16 has been eliminated, Suppress.
  • the first soot blower 17a, the second soot blower 17b, and the third soot blower 17c are the first pressure control valve 26a, the second pressure control valve 26b, and the second soot blower.
  • a three-pressure control valve 26c is provided, and the injection air amount is changed by the pressure of the pressurized air injected from the first soot blower 17a, the second soot blower 17b, and the third soot blower 17c.
  • the pressurized air is preferentially injected onto the first NOx catalyst 14 at a position where dust is likely to adhere by controlling the injection pressure.
  • the removal of the dust adhering to the 1st NOx catalyst 14, the 2nd NOx catalyst 15, and the 3rd NOx catalyst 16 and the suppression of the adhesion of the dust can be performed efficiently.
  • the first soot blower 17a, the second soot blower 17b, and the third soot blower 17c are provided with an additional injection nozzle 17e.
  • the additional injection nozzle 17e of the first soot blower 17a can inject the pressurized air intensively on the portion of the exhaust passage surface of the first NOx catalyst 14 where the through holes to which dust is likely to adhere gather.
  • the additional injection nozzle 17e of the second soot blower 17b is configured to be able to inject pressurized air intensively at a portion of the exhaust passage surface of the second NOx catalyst 15 where through holes to which soot easily adheres gather.
  • the additional injection nozzle 17e of the third soot blower 17c is configured to be capable of injecting pressurized air intensively at a portion of the exhaust passage surface of the third NOx catalyst 16 where through holes to which dust is likely to adhere gather.
  • the soot blower air valve group 18 communicates or blocks the flow path of the pressurized air.
  • the soot blower air valve group 18 includes a first soot blower air valve 18a, a first additional injection nozzle air valve 18d, a second soot blower air valve 18b, a second additional injection nozzle air valve 18e, and a third soot blower air valve. 18c and the third additional injection nozzle air valve 18f.
  • the first additional injection nozzle air valve 18d is provided in the second air supply flow path 19 connected to the additional injection nozzle 17e of the first soot blower 17a.
  • the second additional injection nozzle air valve 18e is provided in the second air supply flow path 19 connected to the additional injection nozzle 17e of the second soot blower 17b.
  • the third additional injection nozzle air valve 18f is provided in the second air supply flow path 19 connected to the additional injection nozzle 17e of the third soot blower 17c.
  • the first additional injection nozzle air valve 18d, the second additional injection nozzle air valve 18e, and the third additional injection nozzle air valve 18f are composed of electromagnetic valves, and are supplied with the second air by sliding a spool (not shown).
  • the flow path 19 is configured to be blocked or communicated. That is, the first additional injection nozzle air valve 18d, the second additional injection nozzle air valve 18e, and the third additional injection nozzle air valve 18f bring the second air supply flow path 19 into a communication state, whereby the additional injection nozzle 17e. Is supplied with pressurized air.
  • Each additional injection nozzle air valve is not limited to this embodiment.
  • the control device 21 is connected to solenoids of the first additional injection nozzle air valve 18d, the second additional injection nozzle air valve 18e, and the third additional injection nozzle air valve 18f, and the first additional injection nozzle air valve 18d, It is possible to control the opening / closing of the second additional injection nozzle air valve 18e and the third additional injection nozzle air valve 18f.
  • the control device 21 controls the opening / closing of the first additional injection nozzle air valve 18d according to the first soot blower air valve 18a. Similarly, the control device 21 controls the opening and closing of the second additional injection nozzle air valve 18e in accordance with the second soot blower air valve 18b. The control device 21 controls the opening and closing of the third additional injection nozzle air valve 18f in accordance with the third soot blower air valve 18c. That is, the control device 21 injects pressurized air from each additional injection nozzle 17e on the assumption that some of the through holes of the first NOx catalyst 14, the second NOx catalyst 15, and the third NOx catalyst 16 may be blocked.
  • control device 21 controls the soot blower air valve group 18 so that the amount of pressurized air injected from the soot blower group 17 increases within a certain period T3.
  • control aspect which increases the injection air quantity of pressurized air is not limited to this embodiment, You may control only opening / closing of the air valve 18d for 1st additional injection nozzles.
  • the control device 21 detects the first additional injection nozzle air valve 18d, the second additional injection nozzle air valve 18e, and the third additional injection nozzle.
  • the air valve 18f is closed. That is, the control device 21 determines that the blocking of the through holes of the first NOx catalyst 14, the second NOx catalyst 15, and the third NOx catalyst 16 has been eliminated, the first additional injection nozzle 17 e, the second additional injection nozzle 17 e, and the third additional injection nozzle. The soot blow from 17e is stopped and the injection air quantity of pressurized air is suppressed.
  • the first soot blower 17a, the second soot blower 17b, and the third soot blower 17c include the plurality of injection nozzles 17d and 17e for injecting pressurized air,
  • the injection air amount is changed according to the number 17e.
  • the pressurized air is preferentially injected to the first NOx catalyst 14 at a position where dust is likely to adhere by changing the number of injection nozzles.
  • control modes from the first embodiment to the fourth embodiment are appropriately combined. It is also possible to implement.
  • the present invention can be used for an exhaust purification device of an internal combustion engine.

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Abstract

ＮＯｘ触媒に付着した煤塵の除去及び煤塵の付着の抑制を効率的に行うことができる排気浄化装置の提供を目的とする。複数の触媒である第１ＮＯｘ触媒（１４）、第２ＮＯｘ触媒（１５）及び第３ＮＯｘ触媒（１６）が排気の流れ方向に並んで配置される触媒反応器（１２）に、加圧空気を噴出して第１ＮＯｘ触媒（１４）、第２ＮＯｘ触媒（１５）及び第３ＮＯｘ触媒（１６）に付着した煤塵を除去する第１スートブロア（１７ａ）、第２スートブロア（１７ｂ）及び第３スートブロア（１７ｃ）が備えられる排気浄化装置（１）において、触媒毎にスートブロアが配置され、一定期間内に第１スートブロア（１７ａ）、第２スートブロア（１７ｂ）及び第３スートブロア（１７ｃ）から噴射されるスートブロア毎の噴射空気量のうち、最も上流側に配置される第１ＮＯｘ触媒（１４）の第１スートブロア（１７ａ）から噴射される噴射空気量が最大になるように構成した。

Description

排気浄化装置
　本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
　従来、内燃機関からの排気に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を低減させるために、選択還元型のＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）を配置した触媒反応器と還元剤であるアンモニアとを用いて、ＮＯｘを窒素と水とに還元する排気浄化装置が知られている。高温の排気中に噴射した尿素水からアンモニアを生成し、ＮＯｘ触媒と接触させることでＮＯｘを窒素と水に還元するものである。
　このような排気浄化装置において、触媒反応器のＮＯｘ触媒にはＴｉ等の酸化物の担体にＶやＣｒ等の活性成分を含んだ材料を多数の貫通孔を有するハニカム構造に形成したものが用いられる。このように構成することで接触面積を増大し還元反応が促進する。その一方で、排気がこの貫通孔を通過する際に排気に含まれる煤塵がＮＯｘ触媒に付着して孔を閉塞し還元反応が低下する場合がある。このため、ＮＯｘ触媒に加圧空気を噴射することでＮＯｘ触媒に付着した煤塵の除去及び煤塵の付着を抑制するものがある。例えば、特許文献１に記載の如くである。
　しかし、特許文献１に記載のような排気浄化装置（排煙脱硝装置）の触媒反応器（反応器）は、一般的に全てのＮＯｘ触媒に均等に加圧空気を噴射する。従って、煤塵がほとんど付着していないＮＯｘ触媒に対しても加圧空気を噴射するため、空気の消費量に対する煤塵の除去量が低くなり効率的な煤塵の除去が行えない点で問題であった。
特開平８－１２６８１７号公報
　本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであり、ＮＯｘ触媒に付着した煤塵の除去及び煤塵の付着の抑制を効率的に行うことができる排気浄化装置の提供を目的とする。
　本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
　本発明においては、複数の触媒が排気の流れ方向に並んで配置される触媒反応器に、加圧空気を噴出して触媒に付着した煤塵を除去するスートブロアが備えられる排気浄化装置において、触媒毎にスートブロアが配置され、一定期間内に各スートブロアから噴射されるスートブロア毎の噴射空気量のうち、最も上流側に配置される触媒のスートブロアから噴射される噴射空気量が最大になるように構成されるものである。
　本発明においては、前記触媒反応器の上流側排気圧と下流側排気圧との差圧を検出する差圧検出センサを備え、差圧が所定値以上の場合、前記スートブロアから噴射されるものである。
　本発明においては、前記スートブロアは、開閉弁を備え、前記各スートブロアから噴射される加圧空気の噴射回数によって前記噴射空気量を変更するものである。
　本発明においては、前記スートブロアは、開閉弁を備え、前記各スートブロアから噴射される加圧空気の噴射時間によって前記噴射空気量を変更するものである。
　本発明においては、前記スートブロアは、圧力制御弁を備え、前記各スートブロアから噴射される加圧空気の圧力によって前記噴射空気量を変更するものである。
　本発明においては、前記スートブロアは、加圧空気を噴射する複数の噴射ノズルを備え、噴射ノズルの数によって前記噴射空気量を変更するものである。
　本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
　本発明によれば、煤塵が付着しやすい位置のＮＯｘ触媒に加圧空気が重点的に噴射される。これにより、ＮＯｘ触媒に付着した煤塵の除去及び煤塵の付着の抑制を効率的に行うことができる。
　本発明によれば、ＮＯｘ触媒に付着した煤塵の量に基づいて加圧空気の噴射量が変更される。これにより、ＮＯｘ触媒に付着した煤塵の除去及び煤塵の付着の抑制を効率的に行うことができる。
　本発明によれば、噴射回数を制御することで煤塵が付着しやすい位置のＮＯｘ触媒に加圧空気が重点的に噴射される。これにより、ＮＯｘ触媒に付着した煤塵の除去及び煤塵の付着の抑制を効率的に行うことができる。
　本発明によれば、噴射時間を制御することで煤塵が付着しやすい位置のＮＯｘ触媒に加圧空気が重点的に噴射される。これにより、ＮＯｘ触媒に付着した煤塵の除去及び煤塵の付着の抑制を効率的に行うことができる。
　本発明によれば、噴射圧力を制御することで煤塵が付着しやすい位置のＮＯｘ触媒に加圧空気が重点的に噴射される。これにより、ＮＯｘ触媒に付着した煤塵の除去及び煤塵の付着の抑制を効率的に行うことができる。
　本発明によれば、噴射が行われるノズルの数を変更することで煤塵が付着しやすい位置のＮＯｘ触媒に加圧空気が重点的に噴射される。これにより、ＮＯｘ触媒に付着した煤塵の除去及び煤塵の付着の抑制を効率的に行うことができる。
本発明に係る排気浄化装置の第一実施形態及び第二実施形態における全体概要を示す図。 本発明に係る排気浄化装置の第一実施形態及び第二実施形態における触媒反応器のＮＯｘ触媒とスートブロアとの構成を示す概略図。 （ａ）本発明に係る排気浄化装置の第一実施形態におけるスートブロア用空気弁の開閉タイミング及び開時間を表すタイミングチャートを示す図（ｂ）本発明に係る排気浄化装置の第一実施形態において触媒反応器の差圧が所定値以上の場合におけるスートブロア用空気弁の開閉タイミング及び開時間を表すタイミングチャートを示す図。 （ａ）本発明に係る排気浄化装置の第二実施形態におけるスートブロア用空気弁の開閉タイミング及び開時間を表すタイミングチャートを示す図（ｂ）本発明に係る排気浄化装置の第二実施形態において触媒反応器の差圧が所定値以上の場合におけるスートブロア用空気弁の開閉タイミング及び開時間を表すタイミングチャートを示す図。 本発明に係る排気浄化装置の第三実施形態における全体概要を示す図。 本発明に係る排気浄化装置の第三実施形態における加圧空気と噴射空気量の関係を表すグラフを示す図。 本発明に係る排気浄化装置の第四実施形態における触媒反応器のＮＯｘ触媒とスートブロアとの構成を示す概略図。
　以下に、図１及び図２を用いて本発明に係る排気浄化装置の第一実施形態である排気浄化装置１について説明する。なお、本実施形態における「上流側」とは流体の流れ方向における上流側を示し、「下流側」とは流体の流れ方向における下流側を示す。なお、排気装置は、本実施形態に限定されるものではなく、加圧エアを用いないエアレス方式でもよい。
　図１に示すように、排気浄化装置１は、発電機２４を駆動する内燃機関であるエンジン２２から排出される排気を浄化するものである。排気浄化装置１は、エンジン２２の排気管２３に設けられる。排気浄化装置１は、尿素水噴射ノズル２、尿素供給流路３、第１空気供給流路４、加圧空気供給ポンプ（コンプレッサ）５、エアタンク６、尿素用空気弁８、尿素水供給ポンプ９、切替弁１１、触媒反応器１２、スートブロア群１７、スートブロア用空気弁群１８、第２空気供給流路１９、差圧センサ２０及び制御装置２１等を具備する。なお、排気浄化装置１は、プロペラ等を駆動するいわゆる主機から排出される排気を浄化するものでもよい。
　尿素水噴射ノズル２は、尿素水を排気管２３の内部に供給するものである。尿素水噴射ノズル２は、管状部材から構成され、その一側（下流側）を触媒反応器１２又は排気管２３の外部から内部へ挿通するようにして設けられる。尿素水噴射ノズル２は、後述の触媒反応器１２の第１ＮＯｘ触媒１４よりも上流側に配置される。尿素水噴射ノズル２には、尿素水の流路である尿素供給流路３が接続される。また、尿素水噴射ノズル２には、加圧空気の流路である第１空気供給流路４が接続される。
　加圧空気供給ポンプ（コンプレッサ）５は、加圧空気を供給するものである。加圧空気供給ポンプ５は、空気を加圧（圧縮）して供給する。加圧空気供給ポンプ５は、エアタンク６（リザーバタンク７）の圧力が所定の圧力を下回った場合、空気をエアタンク６（リザーバタンク７）に供給し、エアタンク６（リザーバタンク７）の圧力が所定の圧力に達すると停止する。なお、加圧空気供給ポンプ５は、本実施形態において、特に限定するものではなく、エアタンク６（リザーバタンク７）の圧力を維持できるものであればよい。
　尿素用空気弁８は、加圧空気の流路を連通又は遮断するものである。尿素用空気弁８は、第１空気供給流路４に設けられる。尿素用空気弁８は、電磁弁で構成され、図示しないスプールを摺動させることにより第１空気供給流路４を遮断又は連通可能に構成される。つまり、尿素用空気弁８が第１空気供給流路４を連通状態にすることで尿素水噴射ノズル２に加圧空気が供給される。なお、尿素用空気弁８は、本実施形態に限定されるものではない。
　尿素水供給ポンプ９は、尿素水を供給するものである。尿素水供給ポンプ９は、尿素供給流路３に設けられる。尿素水供給ポンプ９は、尿素水タンク１０内の尿素水を所定の流量で尿素供給流路３を介して尿素水噴射ノズル２に供給する。なお、尿素水供給ポンプ９は、本実施形態に限定するものでない。
　切替弁１１は、尿素水の流路を切り替えるものである。切替弁１１は、尿素供給流路３の尿素水供給ポンプ９の下流側に設けられる。切替弁１１は、電磁弁から構成され、図示しないスプールを摺動させることにより尿素供給流路３を遮断又は連通可能に構成される。つまり、切替弁１１が尿素供給流路３を連通状態にすることで尿素水噴射ノズル２に尿素水が供給される。なお、切替弁１１は、本実施形態に限定されるものではない。
　触媒反応器１２は、内部に配置されたＮＯｘ触媒によって排気中のＮＯｘを選択還元するものである。触媒反応器１２は、筐体１３、第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６を具備する。
　筐体１３の一側端部には、エンジン２２と接続されている排気管２３が接続される。筐体１３の他側端部には、外部に開放されている排気管２３が接続される。つまり、筐体１３は、一側から他側に向かってエンジン２２からの排気が流れる排気流路として構成される。筐体１３の内部には、一側（排気の上流側）から順に第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６が所定の間隔で配置される。筐体１３は、第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６をその内部に密閉可能かつ着脱可能に構成される。なお、筐体１３の内部に配置されるＮＯｘ触媒の数は、本実施形態に限定するものではない。
　第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６は、例えばアルミナ、ジルコニア、バナジア／チタニア又はゼオライト等の金属を含有する材料から形成される。第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６は、多数の貫通孔が形成されたハニカム構造を有する略直方体から構成される（図２参照）。第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６は、貫通孔の軸方向が排気の流れ方向と一致するように触媒反応器１２の筐体１３の内部に配置される。従って、触媒反応器１２は、筐体１３の一側から供給される排気が第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６の順に各ＮＯｘ触媒の貫通孔を通過して筐体１３の他側から排出されるように構成される。
　スートブロア群１７は、第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６に加圧空気を噴射するものである。スートブロア群１７は、第１スートブロア１７ａ、第２スートブロア１７ｂ及び第３スートブロア１７ｃから構成される。第１スートブロア１７ａ、第２スートブロア１７ｂ及び第３スートブロア１７ｃは、管状部材の途中部に複数の噴射ノズル１７ｄが配置され管状部材の内部と連通するように構成される。各スートブロアは、その一側（下流側）を触媒反応器１２の外部から筐体１３の内部へ挿通するようにして触媒反応器１２に設けられる。各スートブロアは、その他側（上流側）が加圧空気の流路である第２空気供給流路１９を介してリザーバタンク７に接続される。リザーバタンク７は、離間した位置に配置されるエアタンク６に接続される。
　図１及び図２に示すように、第１スートブロア１７ａは、噴射ノズル１７ｄの噴射口が第１ＮＯｘ触媒１４と対向するように第１ＮＯｘ触媒１４の上流側に配置される。同様にして、第２スートブロア１７ｂは、第１ＮＯｘ触媒１４の下流側で第２ＮＯｘ触媒１５の上流側に配置される。第３スートブロア１７ｃは、第２ＮＯｘ触媒１５の下流側で第３ＮＯｘ触媒１６の上流側に配置される。各スートブロアの噴射ノズル１７ｄは、対向するＮＯｘ触媒の排気通過面全体に加圧空気が噴射されるように配置される。第１スートブロア１７ａは、第１ＮＯｘ触媒１４の排気通過面全体に加圧空気を噴射可能に構成される。第２スートブロア１７ｂは、第２ＮＯｘ触媒１５の排気通過面全体に加圧空気を噴射可能に構成される。第３スートブロア１７ｃは、第３ＮＯｘ触媒１６の排気通過面全体に加圧空気を噴射可能に構成される。
　スートブロア用空気弁群１８は、加圧空気の流路を連通又は遮断するものである。スートブロア用空気弁群１８は、第１スートブロア用空気弁１８ａ、第２スートブロア用空気弁１８ｂ及び第３スートブロア用空気弁１８ｃから構成される。第１スートブロア用空気弁１８ａは、第１スートブロア１７ａに接続されている第２空気供給流路１９に設けられる。第２スートブロア用空気弁１８ｂは、第２スートブロア１７ｂに接続されている第２空気供給流路１９に設けられる。第３スートブロア用空気弁１８ｃは、第３スートブロア１７ｃに接続されている第２空気供給流路１９に設けられる。
　第１スートブロア用空気弁１８ａ、第２スートブロア用空気弁１８ｂ及び第３スートブロア用空気弁１８ｃは、電磁弁で構成され、図示しないスプールを摺動させることにより第２空気供給流路１９を遮断又は連通可能に構成される。つまり、第１スートブロア用空気弁１８ａが第２空気供給流路１９を連通状態にすることで第１スートブロア１７ａに加圧空気が供給される。第２スートブロア用空気弁１８ｂが第２空気供給流路１９を連通状態にすることで第２スートブロア１７ｂに加圧空気が供給される。第３スートブロア用空気弁１８ｃが第２空気供給流路１９を連通状態にすることで第３スートブロア１７ｃに加圧空気が供給される。なお、各スートブロア用空気弁は、本実施形態に限定されるものではない。
　差圧センサ２０は、触媒反応器１２の上流側排気圧と下流側排気圧との差圧ΔＰを検出するものである。差圧センサ２０は、上流側圧力センサ２０ａと下流側圧力センサ２０ｂとから構成される。上流側圧力センサ２０ａは、触媒反応器１２の第１ＮＯｘ触媒１４の上流側に配置され、下流側圧力センサ２０ｂは、触媒反応器１２の第３ＮＯｘ触媒１６の下流側に配置される。このように構成することにより、差圧ΔＰの値から各ＮＯｘ触媒の貫通孔の閉塞の有無やその度合いを検出することができる。
　制御装置２１は、尿素水供給ポンプ９、切替弁１１、尿素用空気弁８、スートブロア用空気弁群１８等を制御する。制御装置２１には、尿素水供給ポンプ９、切替弁１１、尿素用空気弁８、スートブロア用空気弁群１８等を制御するための種々のプログラムやデータが格納される。制御装置２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。また、制御装置２１は、エンジン２２を制御するＥＣＵ２５と一体的に構成することも可能である。
　制御装置２１は、尿素用空気弁８のソレノイドに接続され、尿素用空気弁８の開閉を制御することが可能である。
　制御装置２１は、尿素水供給ポンプ９の駆動モータに接続され、尿素水供給ポンプ９の運転状態を制御することが可能である。すなわち、制御装置２１は、尿素水供給ポンプ９の運転状態を制御することで排気に添加する尿素水の添加量を任意に変更することができる。
　制御装置２１は、切替弁１１のソレノイドに接続され、切替弁１１の開閉を制御することが可能である。
　制御装置２１は、尿素用空気弁８のソレノイドに接続され、尿素用空気弁８の開閉を制御することが可能である。
　制御装置２１は、第１スートブロア用空気弁１８ａ、第２スートブロア用空気弁１８ｂ及び第３スートブロア用空気弁１８ｃの各ソレノイドに接続され、第１スートブロア用空気弁１８ａ、第２スートブロア用空気弁１８ｂ及び第３スートブロア用空気弁１８ｃの開閉を制御することが可能である。
　制御装置２１は、差圧センサ２０に接続され、差圧センサ２０が検出する触媒反応器１２の上流側排気圧と下流側排気圧との差圧ΔＰについての信号を取得することが可能である。
　制御装置２１は、ＥＣＵ２５に接続され、ＥＣＵ２５が取得するエンジン２２に関する各種情報をそれぞれ取得することが可能である。また、制御装置２１は、エンジン２２に関する各情報をＥＣＵ２５を介さずに直接取得する場合もある。
　制御装置２１は、図示しない入力装置に接続され、入力装置から入力される目標浄化率および尿素水の濃度についての信号を取得することが可能である。もしくは、目標浄化率および尿素水の濃度の情報をあらかじめインプットして定義しておくことが可能である。
　以下では、図３を用いて本発明に係る排気浄化装置の第一実施形態である排気浄化装置１におけるスートブロア群１７（スートブロア用空気弁群１８）の制御態様について説明する。なお、図３、図４中における第１、第２、第３の記載は、それぞれ第１スートブロア用空気弁１８ａ、第２スートブロア用空気弁１８ｂ及び第３スートブロア用空気弁１８ｃを表す。
　図３に示すように、制御装置２１は、第１スートブロア用空気弁１８ａ、第２スートブロア用空気弁１８ｂ及び第３スートブロア用空気弁１８ｃ（図２参照）を所定の噴射時間Ｔ１（例えば０．３秒）だけ開弁状態にする。これにより、第１スートブロア１７ａ、第２スートブロア１７ｂ及び第３スートブロア１７ｃは、それぞれの噴射ノズル１７ｄから加圧空気が対向する第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６に噴射される（以下、単に「スートブロー」と記す）。制御装置２１は、所定時間Ｔ２（例えば１５分）経過後に、各スートブロアによって再び各ＮＯｘ触媒にスートブローを行う。
　具体的には、図３（ａ）に示すように、制御装置２１は、第１スートブロア１７ａによって第１ＮＯｘ触媒１４にスートブローを行う。次に制御装置２１は、所定時間Ｔ２経過後に、第２スートブロア１７ｂによって第２ＮＯｘ触媒１５にスートブローを行う。次に制御装置２１は、所定時間Ｔ２経過後に、第１スートブロア１７ａによって第１ＮＯｘ触媒１４にスートブローを行う。次に制御装置２１は、所定時間Ｔ２経過後に、第３スートブロア１７ｃによって第３ＮＯｘ触媒１６にスートブローを行う。そして、制御装置２１は、再び第１スートブロア１７ａによって第１ＮＯｘ触媒１４にスートブローを行う。
　つまり、制御装置２１は、第１スートブロア１７ａ、第２スートブロア１７ｂ、第１スートブロア１７ａ、第３スートブロア１７ｃ、第１スートブロア１７ａ、・・の順にスートブローを行う。これにより、一定期間Ｔ３内において第１スートブロア１７ａによるスートブローの回数（第１スートブロア用空気弁１８ａの開時間）が最も多くなる。すなわち、制御装置２１は、触媒反応器１２の最も上流側に配置される第１ＮＯｘ触媒１４の第１スートブロア１７ａから噴射される加圧空気の噴射空気量が最大になるようにスートブロア用空気弁群１８を制御する。
　図３（ｂ）に示すように、制御装置２１は、差圧センサ２０（図１参照）が検出する差圧ΔＰが所定値Ｐｔ以上の場合、所定時間Ｔ２を短縮して所定時間Ｔ２ｓ（例えば１０分）にする。つまり、制御装置２１は、第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６の貫通孔の一部が閉塞している可能性があるとしてスートブローを行う間隔を短くする。これにより、一定期間Ｔ３内においてスートブロア群１７によるスートブローの回数が増える。すなわち、制御装置２１は、スートブロア群１７から噴射される加圧空気の噴射空気量が増加するようにスートブロア用空気弁群１８を制御する。なお、加圧空気の噴射空気量を増加させる制御態様は、本実施形態に限定されるものではなく、第１ＮＯｘ触媒１４に対して行うスートブローの間隔のみを短くしてもよい。
　制御装置２１は、差圧センサ２０が検出する差圧ΔＰが所定値Ｐｔ未満になった場合、図３（ａ）に示すように、所定時間Ｔ２ｓを延長して所定時間Ｔ２にする。つまり、制御装置２１は、第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６の貫通孔の閉塞が解消されたとしてスートブローを行う間隔を通常の状態に戻して加圧空気の噴射空気量を抑制する。
　以上の如く、本発明に係る排気浄化装置１は、複数の触媒である第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６が排気の流れ方向に並んで配置される触媒反応器１２に、加圧空気を噴出して第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６に付着した煤塵を除去する第１スートブロア１７ａ、第２スートブロア１７ｂ及び第３スートブロア１７ｃが備えられる排気浄化装置１において、触媒毎にスートブロアが配置され、一定期間内に第１スートブロア１７ａ、第２スートブロア１７ｂ及び第３スートブロア１７ｃから噴射されるスートブロア毎の噴射空気量のうち、最も上流側に配置される第１ＮＯｘ触媒１４の第１スートブロア１７ａから噴射される噴射空気量が最大になるように構成されるものである。
　このように構成することで、煤塵が付着しやすい位置の第１ＮＯｘ触媒１４に加圧空気が重点的に噴射される。これにより、第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６に付着した煤塵の除去及び煤塵の付着の抑制を効率的に行うことができる。
　また、触媒反応器１２の上流側排気圧と下流側排気圧との差圧ΔＰを検出する差圧センサ２０を備え、差圧ΔＰが所定値Ｐｔ以上の場合、第１スートブロア１７ａ、第２スートブロア１７ｂ及び第３スートブロア１７ｃから噴射される前記噴射空気量を増加させるものである。
　このように構成することで、第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６に付着した煤塵の量に基づいて加圧空気の噴射量が変更される。これにより、第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６に付着した煤塵の除去及び煤塵の付着の抑制を効率的に行うことができる。
　また、第１スートブロア１７ａ、第２スートブロア１７ｂ及び第３スートブロア１７ｃは、開閉弁である第１スートブロア用空気弁１８ａ、第２スートブロア用空気弁１８ｂ及び第３スートブロア用空気弁１８ｃを備え、第１スートブロア１７ａ、第２スートブロア１７ｂ及び第３スートブロア１７ｃから噴射される加圧空気の噴射回数によって前記噴射空気量を変更するものである。
　このように構成することで、噴射回数を制御することで煤塵が付着しやすい位置の第１ＮＯｘ触媒１４に加圧空気が重点的に噴射される。これにより、第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６に付着した煤塵の除去及び煤塵の付着の抑制を効率的に行うことができる。
　次に、図１、図２及び図４を用いて、本発明に係る排気浄化装置の第二実施形態である排気浄化装置１について説明する。なお、以下の実施形態において、既に説明した実施形態と同様の点に関してはその具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。
　図１、図２及び図４（ｂ）に示すように、排気浄化装置１におけるスートブロア群１７（スートブロア用空気弁群１８）の制御において、制御装置２１は、差圧センサ２０が検出する差圧ΔＰが所定値Ｐｔ以上の場合、噴射時間Ｔ１を延長して噴射時間Ｔ１ｅ（例えば０．７秒）にする（図４（ｂ）参照）。つまり、制御装置２１は、第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６の貫通孔の一部が閉塞している可能性があるとしてスートブローを行う時間を長くする。これにより、一定期間Ｔ３内においてスートブロア群１７によるスートブローの時間が増える。すなわち、制御装置２１は、スートブロア群１７から噴射される加圧空気の噴射空気量が増加するようにスートブロア用空気弁群１８を制御する。なお、加圧空気の噴射空気量を増加させる制御態様は、本実施形態に限定されるものではなく、第１ＮＯｘ触媒１４に対して行うスートブローの時間のみを長くしてもよい。
　図４（ａ）に示すように、制御装置２１は、差圧センサ２０が検出する差圧ΔＰが所定値Ｐｔ未満になった場合、噴射時間Ｔ１ｅを短縮して噴射時間Ｔ１にする。つまり、制御装置２１は、第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６の貫通孔の閉塞が解消されたとしてスートブローを行う時間を通常の状態に戻して加圧空気の噴射空気量を抑制する。
　以上の如く、本発明に係る排気浄化装置１において、第１スートブロア１７ａ、第２スートブロア１７ｂ及び第３スートブロア１７ｃは、開閉弁である第１スートブロア用空気弁１８ａ、第２スートブロア用空気弁１８ｂ及び第３スートブロア用空気弁１８ｃを備え、前記各スートブロアから噴射される加圧空気の噴射時間によって前記噴射空気量を変更するものである。
　このように構成することで、噴射時間を制御することで煤塵が付着しやすい位置の第１ＮＯｘ触媒１４に加圧空気が重点的に噴射される。これにより、第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６に付着した煤塵の除去及び煤塵の付着の抑制を効率的に行うことができる。
　次に、図３（ａ）、図５及び図６を用いて、本発明に係る排気浄化装置の第三実施形態である排気浄化装置１について説明する。
　図５に示すように、排気浄化装置１は、尿素水噴射ノズル２、尿素供給流路３、第１空気供給流路４、加圧空気供給ポンプ（コンプレッサ）５、尿素用空気弁８、尿素水供給ポンプ９、切替弁１１、触媒反応器１２、スートブロア群１７、第２空気供給流路１９、スートブロア用空気弁群１８、差圧センサ２０及び制御装置２１、圧力制御弁群２６、等を具備する。
　圧力制御弁群２６は、加圧空気の圧力を変更するものである。圧力制御弁群２６は、第１圧力制御弁２６ａ、第２圧力制御弁２６ｂ及び第３圧力制御弁２６ｃから構成される。第１圧力制御弁２６ａは、第１スートブロア用空気弁１８ａよりも上流側の第２空気供給流路１９に設けられる。第２圧力制御弁２６ｂは、第２スートブロア用空気弁１８ｂよりも上流側の第２空気供給流路１９に設けられる。第３圧力制御弁２６ｃは、第３スートブロア用空気弁１８ｃよりも上流側の第２空気供給流路１９に設けられる。
　第１圧力制御弁２６ａ、第２圧力制御弁２６ｂ及び第３圧力制御弁２６ｃは、電磁比例弁で構成され、当該圧力制御弁から排出される加圧空気の圧力を変更可能に構成される。つまり、第１圧力制御弁２６ａによって第１スートブロア１７ａに供給される加圧空気の圧力が変更される。第２圧力制御弁２６ｂによって第２スートブロア１７ｂに供給される加圧空気の圧力が変更される。第３圧力制御弁２６ｃによって第３スートブロア１７ｃに供給される加圧空気の圧力が変更される。なお、各圧力制御弁は、本実施形態に限定されるものではない。
　制御装置２１は、第１圧力制御弁２６ａ、第２圧力制御弁２６ｂ及び第３圧力制御弁２６ｃのソレノイドに接続され、第１圧力制御弁２６ａ、第２圧力制御弁２６ｂ及び第３圧力制御弁２６ｃの開度を制御することが可能である。
　以下では、図３（ａ）、図５及び図６を用いて本発明に係る排気浄化装置の第三実施形態である排気浄化装置１におけるスートブロア群１７（スートブロア用空気弁群１８）の制御態様について説明する。
　図３（ａ）及び図５に示すように、制御装置２１は、第１圧力制御弁２６ａ、第２圧力制御弁２６ｂ及び第３圧力制御弁２６ｃを所定の空気圧力Ｐ１（例えば０．５ＭＰａ）に設定して第１スートブロア１７ａ、第２スートブロア１７ｂ及び第３スートブロア１７ｃによって各ＮＯｘ触媒にスートブローを行う。これにより、第１スートブロア１７ａ、第２スートブロア１７ｂ及び第３スートブロア１７ｃは、それぞれの噴射ノズル１７ｄから０．５ＭＰａの圧力で加圧空気が各ＮＯｘ触媒に噴射される。
　図６に示すように、制御装置２１は、差圧センサ２０が検出する差圧ΔＰが所定値Ｐｔ以上の場合、所定の空気圧力Ｐ１を高くして所定の空気圧力Ｐ１ｈ（例えば０．７ＭＰａ）にする。つまり、制御装置２１は、第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６の貫通孔の一部が閉塞している可能性があるとしてスートブローを行う加圧空気の圧力を高くする。すなわち、制御装置２１は、一定期間Ｔ３内においてスートブロア群１７から噴射される加圧空気の噴射空気量が増加するように圧力制御弁群２６を制御する。なお、加圧空気の噴射空気量を増加させる制御態様は、本実施形態に限定されるものではなく、第１ＮＯｘ触媒１４に対して行うスートブローの圧力のみを高くしてもよい。
　制御装置２１は、差圧センサ２０が検出する差圧ΔＰが所定値Ｐｔ未満になった場合、所定の空気圧力Ｐ１ｈを低くして所定の空気圧力Ｐ１にする。つまり、制御装置２１は、第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６の貫通孔の閉塞が解消されたとしてスートブローを行う加圧空気の圧力を低くして加圧空気の噴射空気量を抑制する。
　以上の如く、本発明に係る排気浄化装置１において、第１スートブロア１７ａ、第２スートブロア１７ｂ及び第３スートブロア１７ｃは、圧力制御弁である第１圧力制御弁２６ａ、第２圧力制御弁２６ｂ及び第３圧力制御弁２６ｃを備え、第１スートブロア１７ａ、第２スートブロア１７ｂ及び第３スートブロア１７ｃから噴射される加圧空気の圧力によって前記噴射空気量を変更するものである。
　このように構成することで、噴射圧力を制御することで煤塵が付着しやすい位置の第１ＮＯｘ触媒１４に加圧空気が重点的に噴射される。これにより、第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６に付着した煤塵の除去及び煤塵の付着の抑制を効率的に行うことができる。
　次に、図７を用いて、本発明に係る排気浄化装置の第四実施形態である排気浄化装置１について説明する。
　図７に示すように、第１スートブロア１７ａ、第２スートブロア１７ｂ及び第３スートブロア１７ｃには、追加噴射ノズル１７ｅが備えられる。具体的には、第１スートブロア１７ａの追加噴射ノズル１７ｅは、第１ＮＯｘ触媒１４の排気通過面のうち、煤塵が付着しやすい貫通孔が集まっている部分に集中的に加圧空気を噴射可能に構成される。第２スートブロア１７ｂの追加噴射ノズル１７ｅは、第２ＮＯｘ触媒１５の排気通過面のうち、煤塵が付着しやすい貫通孔が集まっている部分に集中的に加圧空気を噴射可能に構成される。第３スートブロア１７ｃの追加噴射ノズル１７ｅは、第３ＮＯｘ触媒１６の排気通過面のうち、煤塵が付着しやすい貫通孔が集まっている部分に集中的に加圧空気を噴射可能に構成される。
　スートブロア用空気弁群１８は、加圧空気の流路を連通又は遮断するものである。スートブロア用空気弁群１８は、第１スートブロア用空気弁１８ａ、第１追加噴射ノズル用空気弁１８ｄ、第２スートブロア用空気弁１８ｂ、第２追加噴射ノズル用空気弁１８ｅ、第３スートブロア用空気弁１８ｃ及び第３追加噴射ノズル用空気弁１８ｆから構成される。第１追加噴射ノズル用空気弁１８ｄは、第１スートブロア１７ａの追加噴射ノズル１７ｅに接続されている第２空気供給流路１９に設けられる。第２追加噴射ノズル用空気弁１８ｅは、第２スートブロア１７ｂの追加噴射ノズル１７ｅに接続されている第２空気供給流路１９に設けられる。第３追加噴射ノズル用空気弁１８ｆは、第３スートブロア１７ｃの追加噴射ノズル１７ｅに接続されている第２空気供給流路１９に設けられる。
　第１追加噴射ノズル用空気弁１８ｄ、第２追加噴射ノズル用空気弁１８ｅ及び第３追加噴射ノズル用空気弁１８ｆは、電磁弁で構成され、図示しないスプールを摺動させることにより第２空気供給流路１９を遮断又は連通可能に構成される。つまり、第１追加噴射ノズル用空気弁１８ｄ、第２追加噴射ノズル用空気弁１８ｅ及び第３追加噴射ノズル用空気弁１８ｆが第２空気供給流路１９を連通状態にすることで追加噴射ノズル１７ｅに加圧空気が供給される。なお、各追加噴射ノズル用空気弁は、本実施形態に限定されるものではない。
　制御装置２１は、第１追加噴射ノズル用空気弁１８ｄ、第２追加噴射ノズル用空気弁１８ｅ及び第３追加噴射ノズル用空気弁１８ｆのソレノイドに接続され、第１追加噴射ノズル用空気弁１８ｄ、第２追加噴射ノズル用空気弁１８ｅ及び第３追加噴射ノズル用空気弁１８ｆの開閉を制御することが可能である。
　以下では、本発明に係る排気浄化装置の第四実施形態である排気浄化装置１におけるスートブロア群１７（スートブロア用空気弁群１８）の制御態様について説明する。
　制御装置２１は、差圧センサ２０が検出する差圧ΔＰが所定値Ｐｔ以上の場合、第１スートブロア用空気弁１８ａに合わせて第１追加噴射ノズル用空気弁１８ｄの開閉を制御する。同様にして、制御装置２１は、第２スートブロア用空気弁１８ｂに合わせて第２追加噴射ノズル用空気弁１８ｅの開閉を制御する。制御装置２１は、第３スートブロア用空気弁１８ｃに合わせて第３追加噴射ノズル用空気弁１８ｆの開閉を制御する。つまり、制御装置２１は、第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６の貫通孔の一部が閉塞している可能性があるとして各追加噴射ノズル１７ｅから加圧空気が噴射されるように制御する。これにより、制御装置２１は、一定期間Ｔ３内においてスートブロア群１７から噴射される加圧空気の噴射空気量が増加するようにスートブロア用空気弁群１８を制御する。なお、加圧空気の噴射空気量を増加させる制御態様は、本実施形態に限定されるものではなく、第１追加噴射ノズル用空気弁１８ｄの開閉のみを制御してもよい。
　制御装置２１は、差圧センサ２０が検出する差圧ΔＰが所定値Ｐｔ未満になった場合、第１追加噴射ノズル用空気弁１８ｄ、第２追加噴射ノズル用空気弁１８ｅ及び第３追加噴射ノズル用空気弁１８ｆを閉状態にする。つまり、制御装置２１は、第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６の貫通孔の閉塞が解消されたとして第１追加噴射ノズル１７ｅ、第２追加噴射ノズル１７ｅ及び第３追加噴射ノズル１７ｅからのスートブローを停止して加圧空気の噴射空気量を抑制する。
　以上の如く、本発明に係る排気浄化装置１において、第１スートブロア１７ａ、第２スートブロア１７ｂ及び第３スートブロア１７ｃは、加圧空気を噴射する複数の噴射ノズル１７ｄ・１７ｅを備え、噴射ノズル１７ｄ・１７ｅの数によって前記噴射空気量を変更するものである。
　このように構成することで、噴射ノズルの数を変更することで煤塵が付着しやすい位置の第１ＮＯｘ触媒１４に加圧空気が重点的に噴射される。これにより、第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６に付着した煤塵の除去及び煤塵の付着の抑制を効率的に行うことができる。
　また、第１ＮＯｘ触媒１４、第２ＮＯｘ触媒１５及び第３ＮＯｘ触媒１６に排気中の煤塵が付着することを効率的に抑制するために、第一実施形態から第四実施形態までの制御態様を適宜組み合わせて実施することも可能である。
　本発明は、内燃機関の排気浄化装置に利用することが可能である。
　　　１　　排気浄化装置
　　１２　　触媒反応器
　　１４　　第１ＮＯｘ触媒
　　１５　　第２ＮＯｘ触媒
　　１６　　第３ＮＯｘ触媒
　　１７ａ　第１スートブロア
　　１７ｂ　第２スートブロア
　　１７ｃ　第３スートブロア

Claims (7)

  1. 　複数の触媒が排気の流れ方向に並んで配置される触媒反応器に、加圧空気を噴出して触媒に付着した煤塵を除去するスートブロアが備えられる排気浄化装置において、
    　触媒毎にスートブロアが配置され、一定期間内に各スートブロアから噴射されるスートブロア毎の噴射空気量のうち、最も上流側に配置される触媒のスートブロアから噴射される噴射空気量が最大になるように構成される排気浄化装置。
  2. 　前記触媒反応器の上流側排気圧と下流側排気圧との差圧を検出する差圧検出センサを備え、差圧が所定値以上の場合、前記スートブロアから噴射される前記噴射空気量を増加させる請求項１に記載の排気浄化装置。
  3. 　前記スートブロアは、開閉弁を備え、前記各スートブロアから噴射される加圧空気の噴射回数によって前記噴射空気量を変更する請求項１又は請求項２に記載の排気浄化装置。
  4. 　前記スートブロアは、開閉弁を備え、前記各スートブロアから噴射される加圧空気の噴射時間によって前記噴射空気量を変更する請求項１又は請求項２に記載の排気浄化装置。
  5. 　前記スートブロアは、圧力制御弁を備え、前記各スートブロアから噴射される加圧空気の圧力によって前記噴射空気量を変更する請求項１又は請求項２に記載の排気浄化装置。
  6. 　前記スートブロアは、加圧空気を噴射する複数の噴射ノズルを備え、噴射ノズルの数によって前記噴射空気量を変更する請求項１又は請求項２に記載の排気浄化装置。
  7. 　前記スートブロアによる前記噴射空気量の変更を
    噴射する加圧空気の噴射回数、噴射する加圧空気の噴射時間、噴射する加圧空気の圧力、加圧空気を噴射する噴射ノズルの数、の内、２以上のものにより、前記噴射空気量を変更する請求項１又は請求項２に記載の排気浄化装置。
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