JP2008215277A - Exhaust emission control catalyst system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気浄化触媒システムに関する。 The present invention relates to an exhaust purification catalyst system.
従来より、自動車排気ガス中の窒素酸化物(NOx)、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)等を浄化するための排気ガス浄化装置については、種々の提案がなされている。このような排気ガス浄化装置において、近年では排気ガス規制の強化に伴い、特にエンジン冷態始動時における排気ガスの浄化に重点がおかれている。 Conventionally, various proposals have been made on exhaust gas purification apparatuses for purifying nitrogen oxides (NOx), carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), etc. in automobile exhaust gas. In recent years, in such an exhaust gas purifying apparatus, with the tightening of exhaust gas regulations, an emphasis is placed on purifying exhaust gas particularly at the time of engine cold start.
また、このような排気ガス浄化装置において、触媒の活性化前に排出されるHCの浄化性能を向上させるため、触媒にHCを吸着するゼオライト層を設け一時的に吸着し、触媒が活性化する過程でその一部を浄化させる技術が提案されていた。しかし、触媒の完全活性化よりゼオライト層からのHC脱離温度が低いため、その一部が浄化せずに、そのまま脱離してしまう問題がある。 Further, in such an exhaust gas purification device, in order to improve the purification performance of HC discharged before the activation of the catalyst, a zeolite layer that adsorbs HC is provided on the catalyst to temporarily adsorb and the catalyst is activated. A technique for purifying a part of the process was proposed. However, since the HC desorption temperature from the zeolite layer is lower than the complete activation of the catalyst, there is a problem that a part of the catalyst is desorbed without being purified.
この問題に対して、特許文献1の排気浄化装置では、第一触媒を円柱の軸を中心に回転させて、後段のHC吸着触媒の更に後段に、活性化した触媒を回転させて配置するという構造をとり、吸着触媒からの脱離HCを浄化するというものが提案されている。
しかしながら、第一触媒は円柱の軸を中心に回転し、第三触媒を兼ねるため、触媒を大きくする必要があり、第一触媒としての活性化が遅れるという問題がある。また、第一触媒が回転した際に、第一触媒の温度低下がガス温度低下を招き、活性化した触媒の温度の再低下が起こってしまい、浄化性能が低下するという問題がある。 However, since the first catalyst rotates around the axis of the cylinder and serves also as the third catalyst, it is necessary to enlarge the catalyst and there is a problem that activation as the first catalyst is delayed. Further, when the first catalyst rotates, the temperature decrease of the first catalyst causes the gas temperature to decrease, causing the temperature of the activated catalyst to decrease again, resulting in a problem that the purification performance decreases.
本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、簡単な構成で、HC吸着層からの脱離HCの浄化を可能にし、2次的な触媒活性化の遅れを回避できる排気ガス浄化触媒システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and with a simple configuration, exhaust gas that enables purification of desorbed HC from the HC adsorption layer and avoids delay in secondary catalyst activation. An object is to provide a purification catalyst system.
上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関の排気ガスが流通する排気管に配設され、HC吸着材料を含有する吸着体と前記排気ガスを浄化する触媒を含有する触媒体とを備えた排気ガス浄化触媒システムにおいて、前記排気ガスが連続して通過するように前記吸着体と前記触媒体とを連結して構成した排気浄化コンバータと、前記排気管内を流通する排気ガスの流通方向に対して垂直方向の回転軸を中心として前記排気浄化コンバータを回転させる駆動部と、を備える。本発明によれば、吸着体と触媒体の位置を適宜変更することができ、簡単な構成によりHC吸着層からの脱離HCの浄化を可能にできると共に、2次的な触媒活性化の遅れを回避できる。 In order to solve the above problems, the present invention provides an adsorbent containing an HC adsorbing material and a catalyst containing a catalyst for purifying the exhaust gas, which is disposed in an exhaust pipe through which exhaust gas from an internal combustion engine flows. In the exhaust gas purification catalyst system provided, an exhaust purification converter configured by connecting the adsorbent and the catalyst body so that the exhaust gas continuously passes, and a flow direction of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe And a drive unit that rotates the exhaust purification converter about a rotation axis in a vertical direction. According to the present invention, the positions of the adsorbent and the catalyst body can be changed as appropriate, the HC desorbed from the HC adsorption layer can be purified with a simple configuration, and the secondary catalyst activation delay can be achieved. Can be avoided.
また、本発明の排気浄化触媒システムは、さらに、前記排気浄化コンバータの温度を推定する温度推定手段と、前記温度推定手段で推定した排気浄化コンバータの温度に基づいて前記駆動部を制御する制御部とを備える。本発明によれば、排気浄化コンバータの温度に応じて自動的に吸着体と触媒体の位置を変更することができる。 The exhaust purification catalyst system according to the present invention further includes a temperature estimation unit that estimates a temperature of the exhaust purification converter, and a control unit that controls the drive unit based on the temperature of the exhaust purification converter estimated by the temperature estimation unit. With. According to the present invention, the positions of the adsorbent and the catalyst body can be automatically changed according to the temperature of the exhaust purification converter.
前記制御部は、前記排気浄化コンバータの温度が所定値以下のとき、前記排気ガス流通方向上流側に触媒体が位置するように前記駆動部を制御し、前記排気浄化コンバータの温度が所定値以上のとき、前記排気ガス流通方向上流側に前記吸着体が位置するように前記駆動部を制御する構成を採用できる。 When the temperature of the exhaust purification converter is equal to or lower than a predetermined value, the control unit controls the drive unit so that the catalyst body is located upstream in the exhaust gas flow direction, and the temperature of the exhaust purification converter is equal to or higher than the predetermined value. In this case, it is possible to adopt a configuration in which the drive unit is controlled so that the adsorbent is positioned upstream in the exhaust gas flow direction.
本発明によれば、冷態始動時には、排気ガス流通方向上流側に排気ガスを浄化する触媒を含有する触媒体が位置するようにすることで、触媒を昇温させて活性化させることができる。また、出口側のHC吸着材を含有する吸着体がHCの脱離温度に到達した時点で、排気ガス流通方向上流側に吸着体が位置するように触媒を回転することによりHC吸着体が更に昇温されるため、HCが脱離する。この時、出口側に回転させた触媒体は既に活性化した状態となっているため、脱離HCの大部分を浄化可能となり、飛躍的に高いHC浄化性能を得ることができる。 According to the present invention, at the time of cold start, a catalyst body containing a catalyst for purifying exhaust gas is positioned upstream of the exhaust gas flow direction, so that the catalyst can be heated and activated. . Further, when the adsorbent containing the HC adsorbent on the outlet side reaches the desorption temperature of HC, the HC adsorbent is further rotated by rotating the catalyst so that the adsorbent is located upstream in the exhaust gas flow direction. Since the temperature is raised, HC is desorbed. At this time, since the catalyst body rotated to the outlet side has already been activated, most of the desorbed HC can be purified, and dramatically improved HC purification performance can be obtained.
本発明によれば、簡単な構成で、HC吸着層からの脱離HCの浄化を可能にし、2次的な触媒活性化の遅れを回避できる排気ガス浄化触媒システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an exhaust gas purification catalyst system capable of purifying desorbed HC from the HC adsorption layer with a simple configuration and avoiding secondary catalyst activation delay.
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。図1は、エンジン及びその排気系の説明図である。図2は、排気浄化コンバータ4の外筒の概観斜視図である。エンジン1には不図示の排気マニホルドを介して排気管2が連通され、排気管2の中途には、排気浄化装置3が配設されている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram of an engine and its exhaust system. FIG. 2 is a schematic perspective view of the outer cylinder of the exhaust purification converter 4. An exhaust pipe 2 communicates with the engine 1 via an exhaust manifold (not shown), and an
この排気浄化装置3は、排気浄化コンバータ4、外筒5により構成されている。排気浄化コンバータ4は、ステンレス製の円筒形状の外筒5により外周が覆われている。この外筒5は、図2に示すように、内部にセラミック担体51を保持している。回転軸52は、外筒5に取り付けられ、後述する駆動部7にて駆動される。これにより排気浄化コンバータ4は、排気管2の中で、触媒部分の向きを変えられるように回転できる。
The
排気浄化コンバータ4とセラミック担体51を保持した外筒5との間の摺動部は、金属メッシュ等のシール部材でシールされている。これにより、外筒5を回転している途中でも排ガスがセラミック担体51内をバイパスして下流へ流れないようにしている。
A sliding portion between the exhaust purification converter 4 and the
また、排気浄化コンバータ4は、排気ガスが連続して通過するように、HC吸着材料を含有するHC吸着体(HC吸着材含有層)41と、排気ガスを浄化する触媒を含有する触媒体(三元触媒層)42とが連結して構成されている。この構成により、排気浄化コンバータ4は、ガスの流れ方向に対して片側がHC吸着材含有層、反対側が吸着材を含有しない触媒とすることができる。また、排気浄化コンバータ4は、排気ガスの通路となる多数のセルを形成した金属担体や、ハニカム構造を有する金属担体で構成してもよく、金属担体の表面には、例えば、活性アルミナからなる触媒担持層が形成され、この触媒担持層に白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、等の貴金属からなる触媒が担持されている。触媒浄化装置3には、排気ガスEXGが導入され、この排気ガスEXGは、触媒担体に担持された触媒中を通じてHC,NOx,CO等が浄化されて排出される。
The exhaust purification converter 4 also includes an HC adsorbent (HC adsorbent-containing layer) 41 containing an HC adsorbing material and a catalyst body containing a catalyst that purifies the exhaust gas (exhaust gas passing through the exhaust gas). (Three-way catalyst layer) 42 is connected. With this configuration, the exhaust purification converter 4 can be a catalyst that does not contain an HC adsorbent on one side and an adsorbent on the other side with respect to the gas flow direction. Further, the exhaust purification converter 4 may be constituted by a metal carrier having a large number of cells serving as exhaust gas passages or a metal carrier having a honeycomb structure, and the surface of the metal carrier is made of activated alumina, for example. A catalyst supporting layer is formed, and a catalyst made of a noble metal such as platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh) is supported on the catalyst supporting layer. Exhaust gas EXG is introduced into the
ECU(Electronic Control Unit)6は、温度推定部61と制御部62とを備える。このECU6は、運転状態等に基づいてエンジン1の燃料噴射制御や点火時期制御、吸排気弁の開閉時期制御等を行うものである。温度推定部61は、排気浄化コンバータ4の温度を推定する。制御部62は、温度推定部61で推定した排気浄化コンバータ2の温度に基づいて駆動部7を制御する。
The ECU (Electronic Control Unit) 6 includes a
駆動部7は、モーターにより構成され、排気管2内を流通する排気ガスの流通方向に対して垂直方向の回転軸52を中心として外筒5を介して排気浄化コンバータ4を回転させる。尚、排気浄化コンバータ4、温度推定部61、制御部62及び駆動部7により排気浄化システムが構成される。
The drive unit 7 is configured by a motor, and rotates the exhaust purification converter 4 via the
制御部62は、温度推定部61による排気浄化コンバータ4の温度が所定値以下のとき、排気ガス流通方向上流側に触媒体42が位置するように駆動部7を制御し、排気浄化コンバータ4の温度が所定値以上のとき、排気ガス流通方向上流側にHC吸着体41が位置するように駆動部8を制御する。
When the temperature of the exhaust purification converter 4 by the
これによって、冷態始動時には、排気ガス流通方向上流側に排気ガスを浄化する触媒を含有する触媒体42が位置するようにすることで、触媒を昇温させて活性化することができる。また、出口側の吸着体HC41がHCの脱離温度に到達した時点で、排気ガス流通方向上流側にHC吸着体41が位置するように外筒5を介して排気浄化コンバータ4を回転することによりHC吸着体41が更に昇温されるため、HCが脱離する。この時、出口側に回転させた触媒体42は既に活性化した状態となっているため、脱離HCの大部分を浄化可能となり、飛躍的に高いHC浄化性能を得ることができる。
Thus, at the time of cold start, the
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
1・・・エンジン
2・・・排気管
3・・・排気浄化装置
4・・・排気浄化コンバータ
5・・・外筒
6・・・ECU
61・・・温度推定部
62・・・制御部
7・・・駆動部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine 2 ... Exhaust
61 ...
Claims (3)
前記排気ガスが連続して通過するように前記吸着体と前記触媒体とを連結して構成した排気浄化コンバータと、
前記排気管内を流通する排気ガスの流通方向に対して垂直方向の回転軸を中心として前記排気浄化コンバータを回転させる駆動部と、
を備えたことを特徴とする排気ガス浄化触媒システム。 In an exhaust gas purification catalyst system provided with an adsorbent containing an HC adsorbing material and a catalyst body containing a catalyst for purifying the exhaust gas, disposed in an exhaust pipe through which exhaust gas of an internal combustion engine flows,
An exhaust purification converter configured by connecting the adsorbent and the catalyst so that the exhaust gas continuously passes;
A drive unit that rotates the exhaust purification converter around a rotation axis perpendicular to the flow direction of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe;
An exhaust gas purification catalyst system comprising:
前記温度推定手段で推定した排気浄化コンバータの温度に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする排気ガス浄化触媒システム。 The exhaust purification catalyst system further includes temperature estimation means for estimating the temperature of the exhaust purification converter;
A control unit that controls the drive unit based on the temperature of the exhaust purification converter estimated by the temperature estimation unit;
An exhaust gas purification catalyst system comprising:
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KR20140066468A (en) * | 2012-11-23 | 2014-06-02 | 대우조선해양 주식회사 | Selective catalytic reduction system |
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