JP2011001875A - 排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】コンパクトかつ安価な排気浄化装置を提供する。
【解決手段】ディーゼルエンジンからの排ガスを流す排気管２に設けられたＤＰＦ３と、ＤＰＦ３より上流の排気管２に設けられた酸化触媒４と、酸化触媒４より上流の排気管２に接続された軽油噴射装置５とを備えた排気浄化装置１において、ＤＰＦ３が、排ガスを通過させる多孔質のＤＰＦ担体８と、ＤＰＦ担体８の排ガス入口側の壁９に担持された尿素分解触媒１０と、ＤＰＦ担体８の排ガス出口側の壁９に担持された尿素ＳＣＲ触媒１１とからなり、酸化触媒４より下流かつＤＰＦ３より上流の排気管２に排ガス中に尿素を噴射する尿素噴射装置６を接続した。
【選択図】図１
【解決手段】ディーゼルエンジンからの排ガスを流す排気管２に設けられたＤＰＦ３と、ＤＰＦ３より上流の排気管２に設けられた酸化触媒４と、酸化触媒４より上流の排気管２に接続された軽油噴射装置５とを備えた排気浄化装置１において、ＤＰＦ３が、排ガスを通過させる多孔質のＤＰＦ担体８と、ＤＰＦ担体８の排ガス入口側の壁９に担持された尿素分解触媒１０と、ＤＰＦ担体８の排ガス出口側の壁９に担持された尿素ＳＣＲ触媒１１とからなり、酸化触媒４より下流かつＤＰＦ３より上流の排気管２に排ガス中に尿素を噴射する尿素噴射装置６を接続した。
【選択図】図１
Description
本発明は、ディーゼルエンジンから排出される排ガスを浄化する排気浄化装置に関するものである。
ＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：粒子状物質）及びＮＯｘの排ガス規制強化に伴い、ＰＭ及びＮＯｘを低減する排気浄化装置が必要となっている。ＰＭ低減のための代表的な装置としてはＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルター）、ＮＯｘ低減のための代表的な装置としては尿素ＳＣＲ触媒装置が挙げられる。図３に示すように、ＰＭ及びＮＯｘの両方を低減する代表的な排気浄化装置２０としては、前側（エンジン側）にＤＰＦ装置（ＤＯＣ２２＋ＤＰＦ２３）２１を装着し、その後方（大気側）に尿素ＳＣＲ触媒装置２４を装着するものが一般的である。この排気浄化装置２０は、ＤＰＦ２３の強制再生のため、ＤＰＦ２３の前方に軽油噴射装置（排気管噴射又はポスト噴射）を有する。また、尿素ＳＣＲ触媒２５の還元剤として尿素を供給するため、ＤＰＦ２３と尿素ＳＣＲ触媒装置２４の間に尿素噴射装置の噴射ノズルを装着する必要がある。尿素水をＤＰＦ２３の前方で噴射した場合、ＤＰＦ２３及びＤＯＣ２２に担持された貴金属により尿素より分解されたＮＨ3はＮＯｘに転換され、還元剤としての機能を有しない事になる。したがって、ＤＰＦ２３の後方かつ尿素ＳＣＲ触媒装置２４の前方に尿素噴射ノズルを装着する必要があるが、ノズル位置は、尿素の分解に時間が必要なため、尿素ＳＣＲ触媒装置２４より距離を長く取るか、図４に示すように、尿素分解触媒２６を尿素ＳＣＲ触媒装置２４の前方に置く必要があった。
このため、現状の排気浄化装置２０、２７は、図３又は図４に示す如く、それぞれの機能を持つ装置２１、２４を装着し、その装置２１、２４に必要な噴射装置を装着する必要があり、システムは複雑で大きな容量を必要として、レイアウト上及びコスト上の課題を有していた。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、コンパクトかつ安価な排気浄化装置を提供することにある。
上記課題を解決するために本発明は、ディーゼルエンジンからの排ガスを流す排気管に設けられたＤＰＦと、該ＤＰＦより上流の上記排気管に設けられた酸化触媒と、該酸化触媒より上流の上記排気管に接続され上記ＤＰＦを強制再生するとき排ガス中に軽油を噴射する軽油噴射装置とを備えた排気浄化装置において、上記ＤＰＦが、排ガスを通過させる多孔質のＤＰＦ担体と、該ＤＰＦ担体の排ガス入口側の壁に担持された尿素分解触媒と、上記ＤＰＦ担体の排ガス出口側の壁に担持された尿素ＳＣＲ触媒とからなり、上記酸化触媒より下流かつ上記ＤＰＦより上流の上記排気管に排ガス中に尿素を噴射する尿素噴射装置を接続したものである。
上記ＤＰＦ担体が、上記排気管の軸方向に延びる複数の穴を有する格子状に形成されると共に、互いに隣接する穴の上流端と下流端が交互に目封じされ、上記穴間のＤＰＦ担体に上記壁が形成されている。
上記ＤＰＦより下流の排気管に酸化触媒を設けている。
排気浄化装置をコンパクトかつ安価にできる。
図１に示すように、排気浄化装置１は、ディーゼルエンジン（図示せず）からの排ガス１７を流す排気管２に設けられ尿素分解機能と尿素ＳＣＲ機能を有するＤＰＦ３と、ＤＰＦ３より上流の排気管２に設けられた第１酸化触媒４と、第１酸化触媒４より上流の排気管２に接続されＤＰＦ３を強制再生するとき排ガス中に軽油を噴射する軽油噴射装置５と、第１酸化触媒４より下流かつＤＰＦ３より上流の排気管２に接続され排ガス中に尿素を噴射する尿素噴射装置６と、ＤＰＦ３より下流の排気管２に設けられた第２酸化触媒７とを備える。
図２に示すように、ＤＰＦ３は、排ガスを通過させる多孔質のＤＰＦ担体８と、ＤＰＦ担体８の排ガス入口側の壁９に担持された尿素分解触媒１０と、ＤＰＦ担体８の排ガス出口側の壁９に担持された尿素ＳＣＲ触媒１１とからなる。ＤＰＦ担体８は、ウォールスルータイプであり、排気管２の軸方向に延びる複数の穴１２を有する格子状に形成されると共に、互いに隣接する穴１２の上流端と下流端が交互に目封じされ、これら穴１２間のＤＰＦ担体８に排ガスを通過させる壁９が形成されている。また、ＤＰＦ担体８は、貴金属触媒等酸化能力を有する触媒を担持しない。一般にＤＰＦ担体８に酸化能力のある貴金属触媒を担持させることによりＰＭが燃え始める温度を６００℃から４００℃位に下げることができ、排気温度が４００℃を越えたときＤＰＦ３が自然と再生されるようにできるが、実際の運転では排気温度が４００℃を越える機会は極めて少ない。このため、ＤＰＦ担体８に酸化能力を有する触媒を担持させるのを止め、軽油噴射装置５から排ガス中に軽油を噴射することでハイドロカーボンを発生させ、このハイドロカーボンを第１酸化触媒４で酸化させることにより酸化熱を発生させ、ＤＰＦ３を強制再生するように排気浄化装置１を構成した。
尿素分解触媒１０は、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2又はＺｒＯ2等からなり、尿素をアンモニアと二酸化炭素に分解する機能を有する。
尿素ＳＣＲ触媒１１はゼオライトからなるＮＯｘ還元触媒である。
図１に示す第１酸化触媒４と第２酸化触媒７は、ディーゼル用酸化触媒（ＤＯＣ：Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ）からなる。第１酸化触媒４は排ガス中の一酸化炭素、炭化水素を酸化反応により酸化除去する。また、第１酸化触媒４は、一酸化炭素、炭化水素を酸化除去するとき酸化熱を発生する。この酸化熱はＤＰＦ３を強制再生するとき用いられる。第２酸化触媒７は、アンモニアのリークを防ぐためのものであり、アンモニアを酸化する機能を有する。
軽油噴射装置５は、第１酸化触媒４より上流の排気管２に接続された軽油噴射ノズル１３と、軽油噴射ノズル１３に軽油を供給する軽油供給部１４とを備える。
尿素噴射装置６は、第１酸化触媒４より下流かつＤＰＦ３より上流の排気管２に接続された尿素噴射ノズル１５と、尿素噴射ノズル１５に尿素水を供給する尿素供給部１６とを備える。
次に本実施の形態の作用を述べる。
排気浄化装置１に流入した排ガスは、まず第１酸化触媒４を通り、排ガス中の一酸化炭素と炭化水素が酸化除去される。
この後、尿素噴射装置６から排ガス中に尿素が噴射されると、尿素は排ガスと共にＤＰＦ３内に入る。排ガスがＤＰＦ担体８の壁９を通過するとき排ガス中のＰＭは壁９に捕捉される。また、排ガス中の尿素は、ＤＰＦ担体８の排ガス入口側の壁９を通過するとき、尿素分解触媒１０によりＣＯ（ＮＨ2）2→ＮＨ3＋ＣＯ2に分解される。またさらに、排ガス中のＮＯｘは、壁９の出口側の尿素ＳＣＲ触媒１１を通過するとき、ＮＨ3（アンモニア）により還元され、Ｎ2に無害化される。ＤＰＦ３を通過した排ガスは第２酸化触媒７に入り、排ガス中にアンモニアが残っている場合、アンモニアを酸化させて無害化する。
ＤＰＦ３を強制再生するとき、軽油噴射装置５から排ガス中に軽油を噴射する。これにより排ガス中にハイドロカーボンが大量に発生し、ハイドロカーボンが第１酸化触媒４で燃焼し、ＤＰＦ３が６００℃以上の高温となり、ＰＭが燃焼する。このとき、尿素分解触媒１０と尿素ＳＣＲ触媒１１が熱によって変質、破損等することはなく、ＤＰＦ３の強制再生等の弊害とならない。
このように、ディーゼルエンジンからの排ガスを流す排気管２に設けられたＤＰＦ３と、ＤＰＦ３より上流の排気管２に設けられた第１酸化触媒４と、第１酸化触媒４より上流の排気管２に接続されＤＰＦ３を強制再生するとき排ガス中に軽油を噴射する軽油噴射装置５とを備えた排気浄化装置１において、ＤＰＦ３が、排ガスを通過させる多孔質のＤＰＦ担体８と、ＤＰＦ担体８の排ガス入口側の壁９に担持された尿素分解触媒１０と、ＤＰＦ担体８の排ガス出口側の壁９に担持された尿素ＳＣＲ触媒１１とからなり、第１酸化触媒４より下流かつＤＰＦ３より上流の排気管２に排ガス中に尿素を噴射する尿素噴射装置６を接続したため、排気浄化装置１をコンパクトかつ安価なものにできる。排気浄化装置１がコンパクトになることにより、排気浄化装置１の熱容量を小さくでき、触媒の温度管理を容易にでき、排ガスを効率よく浄化できる。また、排気浄化装置１のレイアウトの自由度が増すため、よりエンジンの近くに排気浄化装置１を配置できる。排気浄化装置１をエンジン近傍に配置した場合、排ガスをより高い温度で排気浄化装置１に供給でき、排ガスを効率よく浄化できる。
また、ＤＰＦ担体８が、排気管２の軸方向に延びる複数の穴１２を有する格子状に形成されると共に、互いに隣接する穴１２の上流端と下流端が交互に目封じされ、これら穴１２間のＤＰＦ担体８に壁９が形成されるものとしたため、広い面積で効率よく排ガス中のＮＯｘを無害化できる。
そして、ＤＰＦ３より下流の排気管２に第２酸化触媒７を設けたため、アンモニアのリークをより確実に防止できる。
１ 排気浄化装置
２ 排気管
３ ＤＰＦ
４ 第１酸化触媒（酸化触媒）
５ 軽油噴射装置
６ 尿素噴射装置
８ ＤＰＦ担体
９ 壁
１０ 尿素分解触媒
１１ 尿素ＳＣＲ触媒
１２ 穴
２ 排気管
３ ＤＰＦ
４ 第１酸化触媒（酸化触媒）
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６ 尿素噴射装置
８ ＤＰＦ担体
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１１ 尿素ＳＣＲ触媒
１２ 穴
Claims (3)
- ディーゼルエンジンからの排ガスを流す排気管に設けられたＤＰＦと、該ＤＰＦより上流の上記排気管に設けられた酸化触媒と、該酸化触媒より上流の上記排気管に接続され上記ＤＰＦを強制再生するとき排ガス中に軽油を噴射する軽油噴射装置とを備えた排気浄化装置において、上記ＤＰＦが、排ガスを通過させる多孔質のＤＰＦ担体と、該ＤＰＦ担体の排ガス入口側の壁に担持された尿素分解触媒と、上記ＤＰＦ担体の排ガス出口側の壁に担持された尿素ＳＣＲ触媒とからなり、上記酸化触媒より下流かつ上記ＤＰＦより上流の上記排気管に排ガス中に尿素を噴射する尿素噴射装置を接続したことを特徴とする排気浄化装置。
- 上記ＤＰＦ担体が、上記排気管の軸方向に延びる複数の穴を有する格子状に形成されると共に、互いに隣接する穴の上流端と下流端が交互に目封じされ、これら穴間のＤＰＦ担体に上記壁が形成された請求項１記載の排気浄化装置。
- 上記ＤＰＦより下流の排気管に酸化触媒を設けた請求項１又は２記載の排気浄化装置。
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| JP2009145294A JP2011001875A (ja) | 2009-06-18 | 2009-06-18 | 排気浄化装置 |
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