JP2019157737A - Exhaust purifying device for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust purifying device for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019157737A JP2019157737A JP2018044329A JP2018044329A JP2019157737A JP 2019157737 A JP2019157737 A JP 2019157737A JP 2018044329 A JP2018044329 A JP 2018044329A JP 2018044329 A JP2018044329 A JP 2018044329A JP 2019157737 A JP2019157737 A JP 2019157737A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scr
- nox
- catalyst
- exhaust
- internal combustion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 58
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims abstract description 12
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 17
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 14
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 12
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 11
- 230000004913 activation Effects 0.000 abstract description 34
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 35
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 13
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- WTHDKMILWLGDKL-UHFFFAOYSA-N urea;hydrate Chemical compound O.NC(N)=O WTHDKMILWLGDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 4
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 4
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 1
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
Description
本開示は、内燃機関の排気ガスを浄化するための排気浄化装置に関する。 The present disclosure relates to an exhaust emission control device for purifying exhaust gas of an internal combustion engine.
この種の排気浄化装置としては、排気中の有害物質を除去もしくは低減する複数の触媒等を直列に配置して構成したものが一般的である(例えば特許文献1〜3参照)。
As this type of exhaust emission control device, a configuration in which a plurality of catalysts or the like for removing or reducing harmful substances in exhaust gas are arranged in series is generally used (see, for example,
ところで車両用内燃機関の排気浄化装置には、年々厳しくなる各国の排ガス規制に対処するという一般的課題がある。特に最近では、内燃機関の冷間始動後や排気ガス温度の低温時等、触媒活性化に不利な条件下において、有害物質の浄化を可能な限り実行できる排気浄化装置が望まれている。 By the way, an exhaust emission control device for a vehicle internal combustion engine has a general problem of dealing with exhaust gas regulations in each country that are becoming stricter year by year. In particular, recently, there has been a demand for an exhaust emission control device capable of purifying harmful substances as much as possible under conditions unfavorable for catalyst activation, such as after a cold start of an internal combustion engine or when the exhaust gas temperature is low.
そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、触媒活性化に不利な条件下において有害物質の浄化を可能な限り実行できる排気浄化装置を提供することにある。 Accordingly, the present disclosure has been created in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an exhaust purification device capable of performing as much of the purification of harmful substances as possible under conditions unfavorable for catalyst activation.
本開示の一の態様によれば、
選択還元型第1NOx触媒と、
排気流れ方向における前記第1NOx触媒の下流側に配置されたNOx吸着材と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置が提供される。
According to one aspect of the present disclosure,
A selective reduction type first NOx catalyst;
A NOx adsorbent disposed downstream of the first NOx catalyst in the exhaust flow direction;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine is provided.
好ましくは、前記排気浄化装置は、前記第1NOx触媒の下流側かつ前記NOx吸着材の上流側に配置された第1アンモニアスリップ触媒をさらに備える。 Preferably, the exhaust emission control device further includes a first ammonia slip catalyst disposed downstream of the first NOx catalyst and upstream of the NOx adsorbent.
好ましくは、前記排気浄化装置は、前記NOx吸着材の下流側に配置されたフィルタおよび選択還元型第2NOx触媒をさらに備える。 Preferably, the exhaust emission control device further includes a filter and a selective reduction type second NOx catalyst disposed on the downstream side of the NOx adsorbent.
好ましくは、前記排気浄化装置は、前記第2NOx触媒の下流側に配置された第2アンモニアスリップ触媒をさらに備える。 Preferably, the exhaust purification device further includes a second ammonia slip catalyst disposed on the downstream side of the second NOx catalyst.
好ましくは、前記排気浄化装置は、前記第1NOx触媒の上流側に配置された酸化触媒をさらに備える。 Preferably, the exhaust emission control device further includes an oxidation catalyst disposed on the upstream side of the first NOx catalyst.
好ましくは、前記酸化触媒が電気ヒータを有する。 Preferably, the oxidation catalyst has an electric heater.
本開示によれば、触媒活性化に不利な条件下において有害物質の浄化を可能な限り実行できる。 According to the present disclosure, purification of harmful substances can be performed as much as possible under conditions unfavorable for catalyst activation.
以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings.
[第1実施形態]
図1に、本実施形態に係る内燃機関を概略的に示す。内燃機関(エンジン)1は車両用であり、多気筒の圧縮着火式内燃機関すなわちディーゼルエンジンである。但し本実施形態は、燃料と空気の混合比率である空気過剰率λが1より大きい、酸素過多の状態で運転されるエンジンを対象としている。よってエンジンは、所謂リーンバーン方式の火花点火式内燃機関すなわちガソリンエンジンであってもよい。エンジンの用途、シリンダ配置形式、気筒数等は任意である。
[First Embodiment]
FIG. 1 schematically shows an internal combustion engine according to this embodiment. The internal combustion engine (engine) 1 is for a vehicle and is a multi-cylinder compression ignition internal combustion engine, that is, a diesel engine. However, this embodiment is intended for an engine that is operated in an excessive oxygen state in which the excess air ratio λ, which is the mixing ratio of fuel and air, is greater than 1. Therefore, the engine may be a so-called lean burn type spark ignition internal combustion engine, that is, a gasoline engine. The use of the engine, the cylinder arrangement type, the number of cylinders, etc. are arbitrary.
エンジン1は、排気管等により画成されて排気ガスGが流される排気通路2を有する。図示例の排気通路2は単純化のため単なる直線状とされているが、適宜屈曲状あるいは蛇行状等とされてもよい。この排気通路2の途中に、排気ガスを浄化するための排気浄化装置3が設けられる。図1では単純化のため排気浄化装置3を単に破線四角で示す。
The
詳しくは後述するが、排気浄化装置3は、排気中の種々の有害物質を除去もしくは低減する、複数かつ種々の触媒およびフィルタを含む。これら触媒およびフィルタを総称して後処理部材という。本開示の実施形態で使用される後処理部材には主に次のものがある。 As will be described in detail later, the exhaust purification device 3 includes a plurality of various catalysts and filters that remove or reduce various harmful substances in the exhaust. These catalysts and filters are collectively referred to as post-processing members. The post-processing members used in the embodiments of the present disclosure mainly include the following.
(1)選択還元型NOx触媒
選択還元型NOx触媒(以下、SCR(Selective Catalytic Reduction)という)は、排気ガス中の窒素酸化物NOxを化学反応により還元除去するための触媒である。SCRは、還元剤が添加されているときにNOxを連続的に還元し得る。そのため排気流れ方向におけるSCRの上流側には、還元剤としての尿素水を排気通路2内に添加する添加弁が設けられる。
(1) Selective reduction type NOx catalyst A selective reduction type NOx catalyst (hereinafter referred to as SCR (Selective Catalytic Reduction)) is a catalyst for reducing and removing nitrogen oxides NOx in exhaust gas by a chemical reaction. The SCR can continuously reduce NOx when a reducing agent is added. Therefore, an addition valve for adding urea water as a reducing agent into the
SCRは、ゼオライト又はアルミナなどの基材表面にPtなどの貴金属を担持したものや、その基材表面にCu等の遷移金属をイオン交換して担持させたもの、その基材表面にチタニヤ/バナジウム触媒(V2O5/WO3/TiO2)を担持させたもの等が例示できる。SCRは、その触媒温度(触媒床温)が活性開始温度以上となって活性化しており、且つ、尿素水が添加されているときにNOxを還元浄化する。尿素水が添加されると、尿素水が加水分解され、アンモニアが生成される。SCR上で、アンモニアがNOxと反応してNOxが還元される。 SCR is a material in which a noble metal such as Pt is supported on the surface of a substrate such as zeolite or alumina, a material in which a transition metal such as Cu is ion-exchanged on the surface of the substrate, and titania / vanadium on the surface of the substrate. Examples include those carrying a catalyst (V 2 O 5 / WO 3 / TiO 2 ). The SCR is activated when the catalyst temperature (catalyst bed temperature) is equal to or higher than the activation start temperature, and NOx is reduced and purified when urea water is added. When urea water is added, urea water is hydrolyzed and ammonia is generated. On the SCR, ammonia reacts with NOx to reduce NOx.
(2)NOx吸着材
NOx吸着材(以下、PNA(Passive NOx Adsorbers)という)は、排気ガス中の窒素酸化物NOxを物理的に吸着することにより除去するためのものである。PNAは、遷移元素と希土類元素の複合酸化物、または遷移元素の酸化物と希土類元素の酸化物との混合物をコージェライト製ハニカムにコーティングしたもの、あるいは多孔質のゼオライトにより形成されたフロースルー型担体等が例示できる。
(2) NOx adsorbent NOx adsorbent (hereinafter referred to as PNA (Passive NOx Adsorbers)) is for removing nitrogen oxide NOx in the exhaust gas by physically adsorbing it. PNA is a composite oxide of transition element and rare earth element, or a mixture of transition element oxide and rare earth element coated on a cordierite honeycomb, or a flow-through type formed of porous zeolite Examples include carriers.
PNAの活性開始温度、すなわちPNAが活性状態となる温度の最小値は、SCRの活性開始温度より低い。よってエンジンの冷間始動後、SCRの活性開始前に、PNAは活性を開始してNOxを吸着除去可能である。またPNAの温度が活性終了温度、すなわちPNAが活性状態となる温度の最大値よりも上昇すると、PNAはNOxの吸着を停止し、それまで吸着していたNOxを脱離放出する。このPNAの活性終了温度は一般的にはSCRの活性開始温度付近である。 The minimum value of the PNA activation start temperature, that is, the temperature at which the PNA becomes active is lower than the SCR activation start temperature. Therefore, after the cold start of the engine and before the activation of the SCR, the PNA starts to activate and can adsorb and remove NOx. When the temperature of the PNA rises above the activation end temperature, that is, the maximum value of the temperature at which the PNA enters the active state, the PNA stops the NOx adsorption and desorbs and releases the NOx that has been adsorbed until then. The activation end temperature of this PNA is generally near the activation start temperature of the SCR.
なおPNAは、その名の通り、あくまで自身の温度に依存してNOxの吸着および脱離を行うパッシブ型のNOx吸着材である。この点で、PNAは、排気ガスを強制的にリッチ雰囲気にして吸着NOxの脱離放出を行うアクティブ型のNOx吸着材、すなわち吸蔵還元型NOx触媒(LNT: Lean NOx TrapまたはNSR: NOx Storage Reduction)と異なる。 As its name suggests, PNA is a passive NOx adsorbent that adsorbs and desorbs NOx depending on its own temperature. In this respect, PNA is an active NOx adsorbent that desorbs and releases adsorbed NOx by forcing exhaust gas into a rich atmosphere, that is, an NOx storage reduction catalyst (LNT: Lean NOx Trap or NSR: NOx Storage Reduction). ) Is different.
(3)フィルタ
フィルタ(以下、DPF(Diesel Particulate Filter)という)は、排気中に含まれる粒子状物質(PM: Particulate Matter)を捕集して除去するためのものである。DPFは、ハニカム形状の耐熱性基材の両端開口を互い違いに市松状に閉塞した所謂ウォールフロータイプのもの、あるいは網の目構造のフォーム形状のものなど、PMを物理的に捕集するあらゆるタイプのフィルタを用いることができる。本実施形態ではウォールフロータイプのものを用いる。
(3) The filter filter (hereinafter referred to as DPF (Diesel Particulate Filter)) is for collecting and removing particulate matter (PM) contained in the exhaust gas. DPF is any type that physically collects PM, such as a so-called wall flow type in which both ends of a honeycomb-shaped heat-resistant substrate are alternately closed in a checkered pattern, or a mesh-shaped foam shape. These filters can be used. In this embodiment, a wall flow type is used.
またDPFは、その基材内壁にPt等の貴金属を担持した所謂連続再生式の触媒付きDPFである。この場合、DPFに供給された排気中のHCが触媒作用で酸化、燃焼し、このとき同時にDPF内部に堆積しているPMが燃焼除去される。 The DPF is a so-called continuous regeneration type DPF with a catalyst in which a noble metal such as Pt is supported on the inner wall of the base material. In this case, HC in the exhaust gas supplied to the DPF is oxidized and burned by the catalytic action, and at this time, PM accumulated in the DPF is burned and removed.
(4)酸化触媒
酸化触媒(以下、DOC(Diesel Oxidation Catalyst)という)は、排気ガス中の未燃成分(炭化水素HCおよび一酸化炭素CO)を酸化して浄化するためのものである。DOCは、基材表面上のコート材にPt等の貴金属を多数分散配置させてなる。DOCは、排気ガス中のHC,COの酸化反応時に生じた熱で排気ガスを加熱、昇温する機能を有する。またDOCは、排気中のNOをNO2に酸化する機能をも有する。DOCの下流側にDPFがある場合、NO2が持つ高い酸化能により、DPFに捕集されたPMを効率よく酸化除去できる。
(4) Oxidation catalyst An oxidation catalyst (hereinafter referred to as DOC (Diesel Oxidation Catalyst)) is for oxidizing and purifying unburned components (hydrocarbon HC and carbon monoxide CO) in exhaust gas. The DOC is formed by dispersing a large number of noble metals such as Pt in a coating material on a substrate surface. The DOC has a function of heating and raising the temperature of the exhaust gas with heat generated during the oxidation reaction of HC and CO in the exhaust gas. The DOC also has a function of oxidizing NO in the exhaust to NO 2. When DPF exists on the downstream side of the DOC, PM collected in the DPF can be efficiently oxidized and removed by the high oxidation ability of NO 2 .
(5)アンモニアスリップ触媒
アンモニアスリップ触媒(以下、ASC(Ammonia Slip Catalyst)という)は、SCR内でNOxの還元に使用されずSCRの下流側に排出された余剰のアンモニアを酸化して浄化するための触媒である。アンモニアが大気中に放出されると異臭等の原因になるので、これを防止すべく、余剰アンモニアをASCにより処理する。
(5) Ammonia slip catalyst An ammonia slip catalyst (hereinafter referred to as ASC (Ammonia Slip Catalyst)) is used to oxidize and purify excess ammonia that is not used for NOx reduction in the SCR but discharged downstream of the SCR. It is a catalyst. When ammonia is released into the atmosphere, it causes a strange odor and the like, so that excess ammonia is treated by ASC to prevent this.
図2には、第1実施形態の排気浄化装置3を示す。便宜上、第1実施形態の排気浄化装置3を符号3Aで表す。
FIG. 2 shows the exhaust purification device 3 of the first embodiment. For convenience, the exhaust purification device 3 of the first embodiment is denoted by
排気浄化装置3Aは、選択還元型第1NOx触媒すなわち第1SCR11と、排気流れ方向における第1SCR11の下流側に配置されたPNA12とを備える。また排気浄化装置3Aは、PNA12の下流側に配置されたDPF13と、選択還元型第2NOx触媒すなわち第2SCR14とをさらに備える。第2SCR14はDPF13の下流側に配置されている。
The
これにより排気通路2には、第1SCR11、PNA12、DPF13および第2SCR14が、上流側から順に直列に配置されている。
Thereby, in the
第1SCR11の上流側には、排気通路2内に尿素水を添加する第1添加弁15が配置される。第1添加弁15は、第1SCR11においてNOxの還元反応に使用される尿素水を添加する。従って第1添加弁15と第1SCR11は対をなし、これらの間には、如何なる後処理部材や排気ガス成分を変化させる部材も配置されない。こうした関係にある両者の配置を特に対配置という。例えば第1添加弁15は、第1SCR11に対し対配置される。
A
第2SCR14の上流側にも、排気通路2内に尿素水を添加する第2添加弁16が対配置される。
A pair of
この排気浄化装置3Aの特徴は次の通りである。まず、NOxを浄化する第1SCR11、PNA12および第2SCR14と、PMを捕集するDPF13とを備えるので、ディーゼルエンジンの主な有害物質であるNOxとPMを除去できる。
The features of this
また、第1SCR11の下流側にPNA12を配置したので、次の利点がもたらされる。本実施形態の第1SCR11は、一般的に使用される通常のSCRよりも低温で作動可能であり、言い換えれば、第1SCR11の活性開始温度Ts1は通常のSCRの活性開始温度Tsnより低い。例えば、通常のSCRの活性開始温度Tsnが約200℃であるのに対し、第1SCR11の活性開始温度Ts1は約150℃である。従って、エンジン1の冷間始動後に通常のSCRより早く第1SCR11を活性化させ、より早いタイミングからNOxを除去可能である。また、エンジン1の運転状態がアイドルまたは低負荷運転状態となり、排気ガス温度が低温になっても、通常のSCRより長い時間、第1SCR11の活性状態を維持でき、言い換えれば、第1SCR11が活性状態から失活状態になるタイミングを通常のSCRより遅らせることができる。
Further, since the
こうした低温作動型の第1SCR11を設けた場合、通常のSCRよりも低温側で且つ早いタイミングからNOxを除去可能である。しかしながら、その活性開始温度Ts1未満では、第1SCR11によっても依然としてNOxを除去できない。そこで、活性開始温度Ts1未満の低温側の温度領域をカバーするため、補助的にPNA12を設けている。
When such a low temperature operation type
PNA12は、第1SCR11の活性開始温度Ts1より低い活性開始温度Tpsを有し、例えばTps=約120〜130℃で活性(すなわちNOx吸着)を開始する。またPNA12は、通常のSCRの活性開始温度Tsnとほぼ等しく第1SCR11の活性開始温度Ts1より高い活性終了温度Tpeを有し、例えばTpe=約200℃で活性を終了する。そしてPNA12は、活性終了温度Tpeより高温のとき、吸着NOxの脱離放出を行う。
The
このPNA12を設けることにより、第1SCR11の活性開始温度Ts1より低い活性開始温度TpsからNOxを除去可能である。従って、PNA12を設けない場合に比べ、エンジン1の冷間始動後にはより早いタイミングからNOxを除去可能である。またエンジン1の運転状態がアイドルまたは低負荷運転状態となって排気ガス温度が低温になった場合には、排気ガス温度が活性開始温度Tps未満になるまでNOxを除去し続けることができ、NOx除去可能な時間をできるだけ長く持続し、NOx除去不能となるタイミングを遅らせることができる。
By providing the
それ故、触媒活性化に不利な条件下においても、有害物質であるNOxの浄化を可能な限り実行することができる。 Therefore, purification of NOx, which is a harmful substance, can be performed as much as possible even under conditions unfavorable for catalyst activation.
また、PNA12の活性温度範囲、すなわちTps以上Tpe以下の温度範囲のうち、Ts1以上Tpe以下の温度範囲が、第1SCR11の活性温度範囲(Ts1以上)と重複する。このため、重複温度範囲では、第1SCR11とPNA12の二者を使って、より確実にNOxを除去できる。
Further, among the active temperature range of the
また本実施形態では、排気浄化装置3Aに含まれる4つの後処理部材のうち、第1SCR11を排気浄化装置3Aの最も上流側に配置したので、第1SCR11が最も高温の排気ガスを受け取ることができ、第1SCR11の活性開始タイミングを早めたり活性状態を維持するのに非常に有利である。
In the present embodiment, among the four post-processing members included in the
また、PNA12の下流側に第2SCR14を配置したので、PNA12から脱離放出されたNOxを第2SCR14で還元処理でき、そのNOxを大気に放出するのを抑制できる。
Further, since the
ここで好ましくは、第1SCR11の容量は第2SCR14の容量よりも小さい。例えば、第1SCR11の容量はエンジン1の排気量と同等程度であるのに対し、第2SCR14の容量はエンジン1の排気量の2倍程度である。このように上流側の第1SCR11を小容量化すると、その熱容量が小さくなって加熱され易くなり、特にエンジン冷間始動後の第1SCR11の早期活性化に非常に有利である。他方、第2SCR14の容量が大きいため、例えばエンジン1の高負荷運転時のように、第1SCR11だけでは処理しきれない比較的多量のNOxが発生した場合であっても、そのNOxを第2SCR14で確実に浄化できる。
Here, preferably, the capacity of the
なお、DPF13と第2SCR14の配置は逆であってもよく、すなわち上流側に第2SCR14を、下流側にDPF13を配置してもよい。
The arrangement of the
この第1実施形態の構成を便宜上、図中に枠で囲って符号100で表示する。
For the sake of convenience, the configuration of the first embodiment is surrounded by a frame in the figure and denoted by
以下、この第1実施形態を基本として他の実施形態を説明する。但し第1実施形態と同様の部分は説明を割愛し、第1実施形態との相違点を主に説明する。 Hereinafter, other embodiments will be described based on the first embodiment. However, the description of the same parts as in the first embodiment will be omitted, and differences from the first embodiment will be mainly described.
[第2実施形態]
図3に、第2実施形態の排気浄化装置3を示す。便宜上、第2実施形態の排気浄化装置3を符号3Bで表す。
[Second Embodiment]
FIG. 3 shows an exhaust emission control device 3 according to the second embodiment. For convenience, the exhaust purification device 3 of the second embodiment is denoted by
第2実施形態は、第1SCR11の下流側かつPNA12の上流側に第1ASC(第1アンモニアスリップ触媒)17Aを配置した点が、第1実施形態と異なる。このように第1ASC17Aを設けると、第1SCR11で使用されずこれをすり抜けた余剰アンモニアを第1ASC17Aで除去することができ、アンモニアが大気中に放出されるのを抑制できる。
The second embodiment is different from the first embodiment in that a first ASC (first ammonia slip catalyst) 17A is arranged on the downstream side of the
第1SCR11と第1ASC17Aは一体化されていてもよい。例えばゾーンコートにより、共通の担体の上流側(前側)部分に第1SCR11を形成し、下流側(後側)部分に第1ASC17Aを形成してもよい。
The
[第3実施形態]
図4に、第3実施形態の排気浄化装置3を示す。便宜上、第3実施形態の排気浄化装置3を符号3Cで表す。
[Third Embodiment]
FIG. 4 shows an exhaust emission control device 3 according to the third embodiment. For convenience, the exhaust purification device 3 of the third embodiment is denoted by
第3実施形態は、第2SCR14の下流側に第2ASC(第2アンモニアスリップ触媒)17Bを配置した点が、第1実施形態と異なる。このように第2ASC17Bを設けると、第2SCR14をすり抜けた余剰アンモニア、場合によっては第1SCR11をすり抜けた余剰アンモニアも、第2ASC17Bで除去することができ、アンモニアが大気中に放出されるのを抑制できる。
The third embodiment is different from the first embodiment in that a second ASC (second ammonia slip catalyst) 17B is disposed on the downstream side of the second SCR. When the
なお、第2実施形態(図3)と同様、追加の第1ASC17Aを、第1SCR11の下流側かつPNA12の上流側に配置してもよい。
As in the second embodiment (FIG. 3), the additional
[第4実施形態]
図5に、第4実施形態の排気浄化装置3を示す。便宜上、第4実施形態の排気浄化装置3を符号3Dで表す。
[Fourth Embodiment]
FIG. 5 shows an exhaust purification device 3 of the fourth embodiment. For convenience, the exhaust purification device 3 of the fourth embodiment is denoted by reference numeral 3D.
第4実施形態は、第1実施形態のDPF13および第2SCR14の組を、DPFおよびSCRを一体化させたフィルタ付き選択還元型NOx触媒すなわちSCRF(SCR-Filter)18に置換した点が、第1実施形態と異なる。
In the fourth embodiment, the combination of the
SCRF18は、例えばウォールフロータイプのDPFの基材表面にSCR層をウォッシュコート等により形成したものである。SCRF18は実質的には、別体のDPFおよびSCRを直列に配置したものと同じである。従って第4実施形態は、実質的には第1実施形態と同じである。SCRF18の上流側には第2添加弁16が対配置される。
The
なお、第2実施形態(図3)および第3実施形態(図4)と、後述する第5実施形態(図6)および第6実施形態(図7)とにおいても、DPF13および第2SCR14の組をSCRF18に置換することが可能である。
In the second embodiment (FIG. 3) and the third embodiment (FIG. 4) and the fifth embodiment (FIG. 6) and the sixth embodiment (FIG. 7) described later, a set of the
[第5実施形態]
図6に、第5実施形態の排気浄化装置3を示す。便宜上、第5実施形態の排気浄化装置3を符号3Eで表す。
[Fifth Embodiment]
FIG. 6 shows an exhaust emission control device 3 according to the fifth embodiment. For convenience, the exhaust emission control device 3 of the fifth embodiment is denoted by
第5実施形態は、第1SCR11の上流側にDOC19を配置した点が、第1実施形態と異なる。このようにDOC19を設けると、DOC19で昇温した排気ガスを第1SCR11に供給し、第1SCR11を昇温して、第1SCR11に吸着した硫黄(S)を脱離(パージ)させることができる。すなわち、第1SCR11のSパージを実行してそのS被毒を解消し、第1SCR11を回復ないし再生することができる。
The fifth embodiment is different from the first embodiment in that the
このSパージに際しては、周知のように、筒内でポスト噴射が実行され、あるいは排気管噴射が実行され、未燃燃料たるHCがDOC19に供給され、HCが燃焼される。これにより排気ガスが昇温され、高温の排気ガスが第1SCR11に供給されて第1SCR11が昇温される。
At the time of this S purge, as is well known, post injection is performed in the cylinder or exhaust pipe injection is performed, HC as unburned fuel is supplied to the
また周知のように、DOC19により昇温された排気ガスをDPF13に供給し、DPF13に堆積したPMを強制的に燃焼除去するDPF再生を行うこともできる。
Further, as is well known, DPF regeneration in which exhaust gas heated by the
ところで、第5実施形態では第1SCR11のS被毒への対策を積極的に行うため、DOC19を設けているが、第1〜第4実施形態ではDOC19を設けていない。従って、第1SCR11がS被毒に比較的強い構造の場合(例えばバナジウムを含む場合)には、第1〜第4実施形態のようにDOC19を設けず、第1SCR11がS被毒に比較的弱い構造の場合(例えば鉄や銅を含む場合)には、第5実施形態のようにDOC19を設けるといった棲み分けが可能である。これにより、第1SCR11のS被毒への耐性に応じた適切な排気浄化装置3とすることができる。
Incidentally, in the fifth embodiment, the
なお、この第5実施形態の構成のうち、第1実施形態の構成部分100を、第2実施形態(図3)、第3実施形態(図4)または第4実施形態(図5)のように改変してもよい。
Of the configuration of the fifth embodiment, the
[第6実施形態]
図7に、第6実施形態の排気浄化装置3を示す。便宜上、第6実施形態の排気浄化装置3を符号3Fで表す。
[Sixth Embodiment]
FIG. 7 shows an exhaust emission control device 3 according to the sixth embodiment. For convenience, the exhaust emission control device 3 of the sixth embodiment is denoted by
第6実施形態は、第1SCR11の上流側にヒータ付き酸化触媒、すなわち電気ヒータ(EH:Electric Heater)を有するDOC(DOC+EH)20を配置した点が、第1実施形態と異なる。このDOC20を設けると、第5実施形態のようにSパージを実行できるほか、次の利点がもたらされる。
The sixth embodiment is different from the first embodiment in that an oxidation catalyst with a heater, that is, a DOC (DOC + EH) 20 having an electric heater (EH: Electric Heater) is arranged on the upstream side of the
すなわち、DOC20の電気ヒータをオンし、電気ヒータを加熱するだけで排気ガスを昇温し、第1SCR11を昇温できる。またこうした昇温は、任意のタイミングで行うことができ、DOC20が未活性状態のとき、すなわちDOC20の温度が活性開始温度Tsd未満のときでも行うことができる。従って、エンジンの冷間始動後にDOC20の電気ヒータをオンすることにより、DOC20が未活性であっても第1SCR11を昇温でき、第1SCR11の活性化を早めることができる。またエンジン1の運転状態がアイドルまたは低負荷運転状態となって、第1SCR11に供給される排気ガスの温度が活性開始温度Ts1より低くなった場合でも、DOC20の電気ヒータをオンすることにより、排気ガスの温度を活性開始温度Ts1以上に高めることができる。よって第1SCR11の活性維持に有利である。
That is, the temperature of the exhaust gas can be raised and the temperature of the
また、DOC20の電気ヒータをオンした状態で、ポスト噴射等によりDOC20に追加のHCを供給すれば、HCを電気ヒータで直接的に着火燃焼させ、DOC20をバーナーの如く機能させることができる。これにより極めて高い昇温効果を得ることができる。
Further, if additional HC is supplied to the
なお、この第6実施形態の構成のうち、第1実施形態の構成部分100を、第2実施形態(図3)、第3実施形態(図4)または第4実施形態(図5)のように改変してもよい。
Of the configuration of the sixth embodiment, the
他にも、前述の各実施形態の構成は、特に矛盾が無い限り、部分的にまたは全体的に組み合わせることが可能である。本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 In addition, the configurations of the respective embodiments described above can be combined partially or wholly unless there is a particular contradiction. The embodiment of the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present disclosure defined by the claims. Therefore, the present disclosure should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present disclosure.
1 内燃機関(エンジン)
2 排気通路
3,3A,3B,3C,3D,3E,3F 排気浄化装置
11 選択還元型第1NOx触媒(第1SCR)
12 NOx吸着材(PNA)
13 フィルタ(DPF)
14 選択還元型第2NOx触媒(第2SCR)
17A 第1アンモニアスリップ触媒(第1ASC)
17B 第2アンモニアスリップ触媒(第2ASC)
18 フィルタ付き選択還元型NOx触媒(SCRF)
19 酸化触媒(DOC)
20 ヒータ付き酸化触媒(DOC+EH)
1 Internal combustion engine
2
12 NOx adsorbent (PNA)
13 Filter (DPF)
14 Selective reduction type second NOx catalyst (second SCR)
17A First ammonia slip catalyst (first ASC)
17B Second ammonia slip catalyst (second ASC)
18 Selective reduction type NOx catalyst with filter (SCRF)
19 Oxidation catalyst (DOC)
20 Oxidation catalyst with heater (DOC + EH)
Claims (6)
排気流れ方向における前記第1NOx触媒の下流側に配置されたNOx吸着材と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A selective reduction type first NOx catalyst;
A NOx adsorbent disposed downstream of the first NOx catalyst in the exhaust flow direction;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising a first ammonia slip catalyst disposed downstream of the first NOx catalyst and upstream of the NOx adsorbent.
請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, further comprising a filter and a selective reduction type second NOx catalyst disposed downstream of the NOx adsorbent.
請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, further comprising a second ammonia slip catalyst disposed downstream of the second NOx catalyst.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, further comprising an oxidation catalyst disposed upstream of the first NOx catalyst.
請求項5に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 5, wherein the oxidation catalyst has an electric heater.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018044329A JP2019157737A (en) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | Exhaust purifying device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018044329A JP2019157737A (en) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | Exhaust purifying device for internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019157737A true JP2019157737A (en) | 2019-09-19 |
Family
ID=67992523
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018044329A Pending JP2019157737A (en) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | Exhaust purifying device for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019157737A (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008291673A (en) * | 2007-05-22 | 2008-12-04 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | Exhaust emission control device for engine |
JP2009262098A (en) * | 2008-04-28 | 2009-11-12 | Ne Chemcat Corp | Exhaust gas clarifying method using selective reduction catalyst |
JP2010265862A (en) * | 2009-05-18 | 2010-11-25 | Toyota Industries Corp | Exhaust emission control device |
US20170341026A1 (en) * | 2016-05-31 | 2017-11-30 | Johnson Matthey Public Limited Company | Vanadium Catalysts for High Engine-Out NO2 Systems |
-
2018
- 2018-03-12 JP JP2018044329A patent/JP2019157737A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008291673A (en) * | 2007-05-22 | 2008-12-04 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | Exhaust emission control device for engine |
JP2009262098A (en) * | 2008-04-28 | 2009-11-12 | Ne Chemcat Corp | Exhaust gas clarifying method using selective reduction catalyst |
JP2010265862A (en) * | 2009-05-18 | 2010-11-25 | Toyota Industries Corp | Exhaust emission control device |
US20170341026A1 (en) * | 2016-05-31 | 2017-11-30 | Johnson Matthey Public Limited Company | Vanadium Catalysts for High Engine-Out NO2 Systems |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5676089B2 (en) | Diesel oxidation catalyst and exhaust device equipped with the same | |
US6732507B1 (en) | NOx aftertreatment system and method for internal combustion engines | |
JP5607042B2 (en) | Lean burn IC engine exhaust system | |
JP4384601B2 (en) | Exhaust control system for diesel engine powered vehicles | |
RU2617770C2 (en) | Automotive system of additional catalytic treatment | |
EP1865162A1 (en) | Exhaust gas purification device | |
WO2009148024A1 (en) | Exhaust gas purifier and system for exhaust gas purification | |
JP6396636B2 (en) | Improved exhaust gas control | |
US11125173B2 (en) | Exhaust gas purification system for vehicle and method of controlling the same | |
JP2011052679A (en) | Exhaust gas aftertreatment device for diesel engine | |
JP2006207524A (en) | Exhaust emission control system and method for raising temperature of exhaust emission control device | |
JP4251764B2 (en) | Exhaust gas purification device and exhaust gas purification method using the same | |
JP4767909B2 (en) | Exhaust gas purification device | |
JP3885814B2 (en) | Method for raising temperature of exhaust gas purification device and exhaust gas purification system | |
JP2015206274A (en) | Exhaust gas purification system for internal combustion engine and exhaust gas purification method for internal combustion engine | |
JP2019157739A (en) | Exhaust purifying device for internal combustion engine | |
JP2020045860A (en) | Exhaust emission control device | |
KR101806180B1 (en) | Apparatus of purifying exhaust gas | |
JP2007505264A (en) | Exhaust gas purification system having a particulate filter and its operating method for improving regeneration of the particulate filter | |
JP5608962B2 (en) | Exhaust gas purification system | |
KR100882371B1 (en) | Small volume nitrogen oxides adsorber | |
KR100916401B1 (en) | Apparatus for PM - NOx conversion | |
JP2019157737A (en) | Exhaust purifying device for internal combustion engine | |
JP3945137B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2019157738A (en) | Exhaust purifying device for internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20180312 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210126 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20211228 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220105 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20220628 |