JP2022105389A - Reductant supply device - Google Patents

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Abstract

To provide a reductant supply device that suppresses deterioration in performance of an SCR catalyst.SOLUTION: A reductant supply device includes: a supply part disposed upstream of a selective reduction type catalyst in a flow direction of an exhaust gas in an exhaust pipe and supplying a reductant for causing an exhaust gas to be subject to reduction treatment by the selective reduction type catalyst; and an adsorption part disposed between the supply part and the selective reduction type catalyst and adsorbing a sulfur compound containing sulfur.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、還元剤供給装置に関する。 The present disclosure relates to a reducing agent supply device.

従来から、排気管に配置された選択還元型触媒（ＳＣＲ触媒、ＳＣＲ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）に還元剤を供給する還元剤供給装置が実用化されている。還元剤供給装置から還元剤を供給することにより、ＳＣＲ触媒において排気ガスに含まれるＮＯＸ（窒素酸化物）を還元して窒素などに浄化することができる。 Conventionally, a reducing agent supply device for supplying a reducing agent to a selective reduction catalyst (SCR catalyst, SCR: Selective Catalytic Reduction) arranged in an exhaust pipe has been put into practical use. By supplying the reducing agent from the reducing agent supply device, NO X (nitrogen oxide) contained in the exhaust gas in the SCR catalyst can be reduced and purified to nitrogen or the like.

ここで、排気ガスに含まれる硫黄酸化物（ＳＯＸ）などの硫黄化合物は、ＳＣＲ触媒に吸着する性質を有する。このため、硫黄化合物がＳＣＲ触媒に吸着することにより、ＳＣＲ触媒の性能が低下して劣化するおそれがある。 Here, the sulfur compound such as sulfur oxide (SO X ) contained in the exhaust gas has a property of adsorbing to the SCR catalyst. Therefore, the sulfur compound is adsorbed on the SCR catalyst, which may deteriorate the performance of the SCR catalyst.

そこで、例えば、特許文献１には、ＳＣＲ触媒の劣化によるアンモニアスリップの発生を抑制する内燃機関の排気浄化装置が開示されている。この排気浄化装置は、ＳＣＲ触媒の経時劣化が進んでアンモニアを吸着する能力が低下した場合に、尿素水の添加量を低く制御することで、ＳＣＲ触媒からのアンモニアのスリップを抑制する。 Therefore, for example, Patent Document 1 discloses an exhaust gas purification device for an internal combustion engine that suppresses the generation of ammonia slip due to deterioration of the SCR catalyst. This exhaust gas purification device suppresses the slip of ammonia from the SCR catalyst by controlling the addition amount of urea water to be low when the deterioration of the SCR catalyst with time progresses and the ability to adsorb ammonia decreases.

特開２０１０－２６１３８８号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-261388

しかしながら、特許文献１の装置は、ＳＣＲ触媒への硫黄化合物の吸着を抑制するものではないため、ＳＣＲ触媒の性能低下自体を抑制することが困難であった。 However, since the apparatus of Patent Document 1 does not suppress the adsorption of the sulfur compound on the SCR catalyst, it is difficult to suppress the deterioration of the performance of the SCR catalyst itself.

本開示は、ＳＣＲ触媒の性能低下を抑制する還元剤供給装置を提供することを目的とする。 It is an object of the present disclosure to provide a reducing agent supply device that suppresses deterioration of the performance of an SCR catalyst.

本開示に係る還元剤供給装置は、排気管における排気ガスの流通方向において選択還元型触媒の上流側に配置され、選択還元型触媒で排気ガスを還元処理するための還元剤を供給する供給部と、供給部と選択還元型触媒との間に配置され、硫黄を含む硫黄化合物を吸着する吸着部とを備えるものである。 The reducing agent supply device according to the present disclosure is arranged on the upstream side of the selective reduction catalyst in the flow direction of the exhaust gas in the exhaust pipe, and supplies a reducing agent for reducing the exhaust gas with the selective reduction catalyst. It is provided between the supply unit and the selective reduction catalyst, and has an adsorption unit for adsorbing a sulfur compound containing sulfur.

本開示によれば、ＳＣＲ触媒の性能低下を抑制することが可能となる。 According to the present disclosure, it is possible to suppress deterioration in the performance of the SCR catalyst.

本開示の実施の形態に係る還元剤供給装置を備えた車両の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the vehicle provided with the reducing agent supply device which concerns on embodiment of this disclosure. 実施の形態の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation of embodiment.

以下、本開示に係る実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings.

図１に、本開示の実施の形態に係る還元剤供給装置を備えた車両の構成を示す。車両は、内燃機関１と、排気管２と、内燃機関制御部３と、選択還元型触媒（ＳＣＲ触媒）４と、還元剤供給装置５とを有する。なお、車両としては、例えば、トラックなどの商用車が挙げられる。 FIG. 1 shows a configuration of a vehicle provided with a reducing agent supply device according to an embodiment of the present disclosure. The vehicle has an internal combustion engine 1, an exhaust pipe 2, an internal combustion engine control unit 3, a selective catalytic reduction catalyst (SCR catalyst) 4, and a reducing agent supply device 5. Examples of vehicles include commercial vehicles such as trucks.

内燃機関１は、車両を駆動するためのもので、例えば、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程の４つの行程を繰り返す、いわゆる４ストローク機関から構成されている。内燃機関１としては、例えば、ディーゼルエンジンなどが挙げられる。 The internal combustion engine 1 is for driving a vehicle, and is composed of, for example, a so-called four-stroke engine that repeats four strokes of an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke. Examples of the internal combustion engine 1 include a diesel engine and the like.

排気管２は、内燃機関１の排気口から外部に延びるように配置され、内燃機関１から排出される排気ガスを外部に排出する流路である。 The exhaust pipe 2 is arranged so as to extend outward from the exhaust port of the internal combustion engine 1, and is a flow path for discharging the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 to the outside.

内燃機関制御部３は、内燃機関１を制御するもので、内燃機関１および還元剤供給装置５にそれぞれ接続されている。内燃機関制御部３は、例えば、吸気の流量、排気ガスの流量、燃料の供給およびエンジン回転数などを制御する。 The internal combustion engine control unit 3 controls the internal combustion engine 1 and is connected to the internal combustion engine 1 and the reducing agent supply device 5, respectively. The internal combustion engine control unit 3 controls, for example, the flow rate of intake air, the flow rate of exhaust gas, the supply of fuel, the engine speed, and the like.

ＳＣＲ触媒４は、排気管２内に配置され、還元剤の供給により排気ガスに含まれるＮＯＸ（窒素酸化物）を還元して浄化する。例えば、ＳＣＲ触媒４は、鉄イオン交換アルミノシリケートおよび銅イオン交換アルミノシリケートなどのゼオライト触媒などから構成することができる。これにより、ＳＣＲ触媒４は、還元剤から生じたアンモニアをストレージすることができ、排気ガスに含まれるＮＯＸをアンモニアと反応させて窒素および水に還元して浄化させる。 The SCR catalyst 4 is arranged in the exhaust pipe 2 and purifies by reducing NO X (nitrogen oxide) contained in the exhaust gas by supplying a reducing agent. For example, the SCR catalyst 4 can be composed of a zeolite catalyst such as iron ion exchange aluminosilicate and copper ion exchange aluminosilicate. As a result, the SCR catalyst 4 can store the ammonia generated from the reducing agent, reacts NO X contained in the exhaust gas with the ammonia, and reduces it to nitrogen and water for purification.

還元剤供給装置５は、供給部６と、吸着部７と、解放部８と、温度検出部９と、硫黄検出部１０ａおよび１０ｂと、アンモニア検出部１１と、供給制御部１２とを有する。温度検出部９、硫黄検出部１０ａおよび１０ｂ、アンモニア検出部１１が、それぞれ、供給制御部１２に接続され、この供給制御部１２が、内燃機関制御部３、供給部６および解放部８に接続されている。 The reducing agent supply device 5 includes a supply unit 6, an adsorption unit 7, a release unit 8, a temperature detection unit 9, sulfur detection units 10a and 10b, an ammonia detection unit 11, and a supply control unit 12. The temperature detection unit 9, the sulfur detection units 10a and 10b, and the ammonia detection unit 11 are connected to the supply control unit 12, respectively, and the supply control unit 12 is connected to the internal combustion engine control unit 3, the supply unit 6, and the release unit 8. Has been done.

供給部６は、排気管２における排気ガスの流通方向においてＳＣＲ触媒４の上流側に配置され、ＳＣＲ触媒４で排気ガスを還元処理するための還元剤を排気管２内に供給する。ここで、還元剤は、アンモニアの前駆体を含むもので、例えば尿素水などが挙げられる。この尿素水は、排気ガスの高温な温度で熱分解されることによりアンモニアを生成するものである。 The supply unit 6 is arranged on the upstream side of the SCR catalyst 4 in the flow direction of the exhaust gas in the exhaust pipe 2, and supplies a reducing agent for reducing the exhaust gas by the SCR catalyst 4 into the exhaust pipe 2. Here, the reducing agent contains a precursor of ammonia, and examples thereof include urea water. This urea water produces ammonia by being thermally decomposed at a high temperature of the exhaust gas.

吸着部７は、供給部６とＳＣＲ触媒４との間に配置され、硫黄を含む硫黄化合物、例えば硫黄酸化物（ＳＯＸ）を吸着する。この吸着部７に吸着された硫黄化合物は、例えば硫酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳＯ４）の形態でアンモニアを吸着することができる。このため、吸着部７は、供給部６から供給される還元剤からアンモニアが生成されると、そのアンモニアを硫黄化合物と共に吸着することになる。このとき、吸着部７は、ＮＯＸなどの排気ガスに含まれる他の物質が吸着しない材料から構成することが好ましく、例えばケイ酸塩を含む材料から構成することができる。 The adsorption unit 7 is arranged between the supply unit 6 and the SCR catalyst 4, and adsorbs a sulfur compound containing sulfur, for example, sulfur oxide (SO X ). The sulfur compound adsorbed on the adsorbing portion 7 can adsorb ammonia, for example, in the form of ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ). Therefore, when ammonia is generated from the reducing agent supplied from the supply unit 6, the adsorption unit 7 adsorbs the ammonia together with the sulfur compound. At this time, the adsorption unit 7 is preferably made of a material such as NO X that does not adsorb other substances contained in the exhaust gas, and can be made of, for example, a material containing silicate.

解放部８は、吸着部７に吸着されたアンモニアを硫黄化合物から分離して吸着部７から解放させるもので、吸着部７を加熱してアンモニアを硫黄化合物から分離するヒーターから構成されている。解放部８は、筒形状を有し、吸着部７の外周部を囲むように配置されている。 The release unit 8 separates the ammonia adsorbed by the adsorption unit 7 from the sulfur compound and releases it from the adsorption unit 7, and is composed of a heater that heats the adsorption unit 7 to separate the ammonia from the sulfur compound. The release portion 8 has a tubular shape and is arranged so as to surround the outer peripheral portion of the suction portion 7.

温度検出部９は、排気管２において吸着部７およびＳＣＲ触媒４の上流側に配置され、吸着部７およびＳＣＲ触媒４に流入する排気ガスの温度を検出する。 The temperature detection unit 9 is arranged on the upstream side of the adsorption unit 7 and the SCR catalyst 4 in the exhaust pipe 2, and detects the temperature of the exhaust gas flowing into the adsorption unit 7 and the SCR catalyst 4.

硫黄検出部１０ａは、排気管２において吸着部７の上流側に配置され、吸着部７に流入する硫黄化合物を検出する。
硫黄検出部１０ｂは、排気管２において吸着部７の下流側に配置され、吸着部７から流出する硫黄化合物を検出する。 The sulfur detection unit 10a is arranged on the upstream side of the adsorption unit 7 in the exhaust pipe 2 and detects the sulfur compound flowing into the adsorption unit 7.
The sulfur detection unit 10b is arranged on the downstream side of the adsorption unit 7 in the exhaust pipe 2 and detects the sulfur compound flowing out from the adsorption unit 7.

アンモニア検出部１１は、排気管２において吸着部７の下流側に配置され、吸着部７から流出するアンモニアを検出する。 The ammonia detection unit 11 is arranged on the downstream side of the adsorption unit 7 in the exhaust pipe 2 and detects the ammonia flowing out from the adsorption unit 7.

供給制御部１２は、排気ガスが所定の温度以上の場合に、ＳＣＲ触媒４でＮＯＸを還元処理するための還元剤を供給するように供給部６を制御する。また、供給制御部１２は、排気ガスが所定の温度以上の場合に、吸着部７に吸着された硫黄化合物の吸着量に応じた吸着量で還元剤を供給するように供給部６を制御する。このとき、供給制御部１２は、吸着部７における硫黄化合物の吸着量とアンモニアの吸着量とに基づいて、吸着部７に吸着された硫黄化合物に対するアンモニアの吸着率を算出する。そして、供給制御部１２は、アンモニアが所定の吸着率に達するように供給部６を制御して還元剤を供給する。 The supply control unit 12 controls the supply unit 6 so as to supply a reducing agent for reducing NO X with the SCR catalyst 4 when the exhaust gas is at a predetermined temperature or higher. Further, the supply control unit 12 controls the supply unit 6 so as to supply the reducing agent in an adsorption amount corresponding to the adsorption amount of the sulfur compound adsorbed on the adsorption unit 7 when the exhaust gas is at a predetermined temperature or higher. .. At this time, the supply control unit 12 calculates the adsorption rate of ammonia for the sulfur compound adsorbed on the adsorption unit 7 based on the adsorption amount of the sulfur compound and the adsorption amount of ammonia in the adsorption unit 7. Then, the supply control unit 12 controls the supply unit 6 so that the ammonia reaches a predetermined adsorption rate to supply the reducing agent.

また、供給制御部１２は、排気ガスが所定の温度より低い場合に、アンモニアを吸着部７から解放してＳＣＲ触媒４に供給するように解放部８を制御する。そして、供給制御部１２は、吸着部７からＳＣＲ触媒４に供給されるアンモニアの供給量が所定の閾値に達した場合に、吸着部７からのアンモニアの解放を停止するように解放部８を制御する。 Further, the supply control unit 12 controls the release unit 8 so as to release ammonia from the adsorption unit 7 and supply it to the SCR catalyst 4 when the exhaust gas is lower than a predetermined temperature. Then, the supply control unit 12 sets the release unit 8 so as to stop the release of ammonia from the adsorption unit 7 when the supply amount of ammonia supplied from the adsorption unit 7 to the SCR catalyst 4 reaches a predetermined threshold value. Control.

なお、内燃機関制御部３および供給制御部１２の機能は、コンピュータプログラムにより実現させることもできる。例えば、コンピュータの読取装置が、内燃機関制御部３および供給制御部１２の機能を実現するためのプログラムを記録した記録媒体からそのプログラムを読み取り、記憶装置に記憶させる。そして、ＣＰＵが、記憶装置に記憶されたプログラムをＲＡＭにコピーし、そのプログラムに含まれる命令をＲＡＭから順次読み出して実行することにより、内燃機関制御部３および供給制御部１２の機能を実現することができる。 The functions of the internal combustion engine control unit 3 and the supply control unit 12 can also be realized by a computer program. For example, a computer reading device reads the program from a recording medium on which a program for realizing the functions of the internal combustion engine control unit 3 and the supply control unit 12 is recorded, and stores the program in the storage device. Then, the CPU copies the program stored in the storage device to the RAM, sequentially reads the instructions included in the program from the RAM, and executes the program to realize the functions of the internal combustion engine control unit 3 and the supply control unit 12. be able to.

次に、本実施の形態の動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、図１に示すように、内燃機関制御部３が内燃機関１を制御して車両が走行されると、内燃機関１で生じた排気ガスが排気管２を流通して外部に排出される。 First, as shown in FIG. 1, when the internal combustion engine control unit 3 controls the internal combustion engine 1 and the vehicle is driven, the exhaust gas generated by the internal combustion engine 1 flows through the exhaust pipe 2 and is discharged to the outside. ..

このとき、温度検出部９が、排気ガスの温度を検出し、その検出温度を供給制御部１２に出力する。そして、供給制御部１２は、ステップＳ１で、温度検出部９で検出される排気ガスの温度に基づいて、排気ガスが所定の温度以上か否かを判定する。ここで、所定の温度は、例えば、供給部６から尿素水を供給可能な温度、すなわち供給部６から供給された尿素水がアンモニアに熱分解される温度近傍に設定することができる。 At this time, the temperature detection unit 9 detects the temperature of the exhaust gas and outputs the detected temperature to the supply control unit 12. Then, in step S1, the supply control unit 12 determines whether or not the exhaust gas is at a predetermined temperature or higher based on the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection unit 9. Here, the predetermined temperature can be set, for example, to a temperature at which urea water can be supplied from the supply unit 6, that is, a temperature close to a temperature at which the urea water supplied from the supply unit 6 is thermally decomposed into ammonia.

供給制御部１２は、排気ガスが所定の温度以上と判定した場合には、ステップＳ２に進んで、吸着部７への硫黄化合物の吸着量が所定の吸着量より小さいか否かを判定する。具体的には、吸着部７に流入する硫黄化合物の流入量を硫黄検出部１０ａで検出すると共に、吸着部７から流出する硫黄化合物の流出量を硫黄検出部１０ｂで検出する。供給制御部１２は、硫黄検出部１０ａおよび１０ｂで検出される検出値に基づいて、吸着部７に吸着された硫黄化合物の吸着量を順次算出する。そして、供給制御部１２は、算出される硫黄化合物の吸着量を吸着開始時から現時点まで順次加算することにより、吸着部７に吸着された硫黄化合物の吸着量の総量を算出する。供給制御部１２には、所定の吸着量が予め設定されており、算出された硫黄化合物の吸着量が所定の吸着量より少ないか否かを判定する。 When the supply control unit 12 determines that the exhaust gas has a temperature equal to or higher than a predetermined temperature, the supply control unit 12 proceeds to step S2 and determines whether or not the amount of the sulfur compound adsorbed on the adsorption unit 7 is smaller than the predetermined adsorption amount. Specifically, the sulfur detection unit 10a detects the inflow amount of the sulfur compound flowing into the adsorption unit 7, and the sulfur detection unit 10b detects the outflow amount of the sulfur compound flowing out from the adsorption unit 7. The supply control unit 12 sequentially calculates the adsorption amount of the sulfur compound adsorbed on the adsorption unit 7 based on the detection values detected by the sulfur detection units 10a and 10b. Then, the supply control unit 12 calculates the total amount of the sulfur compound adsorbed by the adsorption unit 7 by sequentially adding the calculated adsorption amount of the sulfur compound from the start of adsorption to the present time. A predetermined adsorption amount is preset in the supply control unit 12, and it is determined whether or not the calculated adsorption amount of the sulfur compound is less than the predetermined adsorption amount.

なお、硫黄化合物の吸着開始時としては、例えば、吸着部７の交換時および硫黄化合物の除去処理時などが挙げられる。また、所定の吸着量は、供給部６からの尿素水の供給量に基づいて設定することができ、例えば、供給された尿素水から生成されるアンモニアをほとんど吸着できないような硫黄化合物の量に設定することができる。 Examples of the start of adsorption of the sulfur compound include replacement of the adsorbed portion 7 and removal treatment of the sulfur compound. Further, the predetermined adsorption amount can be set based on the supply amount of urea water from the supply unit 6, for example, the amount of sulfur compound that can hardly adsorb ammonia generated from the supplied urea water. Can be set.

供給制御部１２は、吸着部７への硫黄化合物の吸着量が所定の吸着量より少ない場合には、ステップＳ３に進んで、通常の供給量で尿素水を供給するように供給部６を制御する。ここで、通常の供給量とは、ＳＣＲ触媒４でＮＯＸを還元処理するために要求される尿素水の量であり、例えば排気ガスに含まれるＮＯＸの量および排気ガスの温度などに応じて設定することができる。 When the amount of sulfur compound adsorbed on the adsorption unit 7 is less than the predetermined amount of adsorption, the supply control unit 12 proceeds to step S3 and controls the supply unit 6 so as to supply urea water with a normal supply amount. do. Here, the normal supply amount is the amount of urea water required for the reduction treatment of NO X in the SCR catalyst 4, for example, depending on the amount of NO X contained in the exhaust gas and the temperature of the exhaust gas. Can be set.

これにより、供給部６から尿素水が供給されると、その尿素水がアンモニアに熱分解されて吸着部７に流入する。吸着部７に流入したアンモニアは、吸着部７における硫黄化合物の吸着量が少ないため、硫黄化合物にほとんど吸着されずに吸着部７から流出してＳＣＲ触媒４に供給される。このとき、供給部６は、ＳＣＲ触媒４におけるＮＯＸの還元処理に要求される供給量で尿素水を供給するため、ＳＣＲ触媒４に適量のアンモニアを供給することができ、排気ガスに含まれるＮＯＸを確実に浄化することができる。 As a result, when urea water is supplied from the supply unit 6, the urea water is thermally decomposed into ammonia and flows into the adsorption unit 7. Since the amount of sulfur compound adsorbed by the adsorption unit 7 is small, the ammonia flowing into the adsorption unit 7 is hardly adsorbed by the sulfur compound and flows out from the adsorption unit 7 and is supplied to the SCR catalyst 4. At this time, since the supply unit 6 supplies urea water in the supply amount required for the reduction treatment of NO X in the SCR catalyst 4, an appropriate amount of ammonia can be supplied to the SCR catalyst 4 and is contained in the exhaust gas. NO X can be reliably purified.

ここで、アンモニアを供給する前にＳＣＲ触媒４に硫黄化合物が吸着されていると、その硫黄化合物にアンモニアが吸着されて、ＮＯＸの還元反応に供給されるアンモニアの量が低下し、ＮＯＸの浄化率が低下するおそれがある。このとき、アンモニアは、見かけ上、ＳＣＲ触媒４に吸着されているため、ＮＯＸの浄化率が低下する原因を検知することが困難となる。 Here, if a sulfur compound is adsorbed on the SCR catalyst 4 before supplying ammonia, the ammonia is adsorbed on the sulfur compound, and the amount of ammonia supplied to the reduction reaction of NO X decreases, so that NO X is supplied. Purification rate may decrease. At this time, since ammonia is apparently adsorbed on the SCR catalyst 4, it is difficult to detect the cause of the decrease in the purification rate of NO X.

そこで、本開示では、供給部６とＳＣＲ触媒４との間に、硫黄化合物を吸着する吸着部７を配置する。これにより、ＳＣＲ触媒４に流入する硫黄化合物を吸着部７で吸着することができ、ＳＣＲ触媒４に吸着される硫黄化合物の吸着量が低減して、ＳＣＲ触媒４の性能低下を抑制することができる。 Therefore, in the present disclosure, an adsorption unit 7 for adsorbing a sulfur compound is arranged between the supply unit 6 and the SCR catalyst 4. As a result, the sulfur compound flowing into the SCR catalyst 4 can be adsorbed by the adsorption unit 7, the amount of the sulfur compound adsorbed on the SCR catalyst 4 is reduced, and the deterioration of the performance of the SCR catalyst 4 can be suppressed. can.

また、供給制御部１２は、ステップＳ２で、吸着部７への硫黄化合物の吸着量が所定の吸着量以上と判定された場合には、ステップＳ４に進んで、吸着部７における硫黄化合物の吸着量に応じた供給量で尿素水を供給するように供給部６を制御する。すなわち、供給制御部１２は、ＳＣＲ触媒４に供給する通常の供給量に、吸着部７に供給するアンモニアを吸着させるための供給量を加えた供給量で尿素水を供給するように制御する。
これにより、吸着部７およびＳＣＲ触媒４に対して適量のアンモニアを供給することができ、アンモニアを硫酸アンモニウムの形態で硫黄化合物と共に吸着部７に吸着させることができる。 If the supply control unit 12 determines in step S2 that the amount of sulfur compound adsorbed on the adsorption unit 7 is equal to or greater than the predetermined adsorption amount, the supply control unit 12 proceeds to step S4 to adsorb the sulfur compound on the adsorption unit 7. The supply unit 6 is controlled so as to supply urea water in a supply amount according to the amount. That is, the supply control unit 12 controls to supply urea water in a supply amount obtained by adding the supply amount for adsorbing the ammonia supplied to the adsorption unit 7 to the normal supply amount supplied to the SCR catalyst 4.
As a result, an appropriate amount of ammonia can be supplied to the adsorption unit 7 and the SCR catalyst 4, and the ammonia can be adsorbed to the adsorption unit 7 together with the sulfur compound in the form of ammonium sulfate.

続いて、供給制御部１２は、ステップＳ５で、吸着部７に吸着された硫黄化合物に対するアンモニアの吸着率が所定の吸着率を超えているか否かを判定する。具体的には、供給制御部１２は、上記と同様に、硫黄検出部１０ａおよび１０ｂで検出される検出値に基づいて、吸着部７における硫黄化合物の吸着量を算出する。また、供給制御部１２は、供給部６から供給される尿素水の供給量に基づいて吸着部７に流入するアンモニアの流入量を算出すると共に、アンモニア検出部１１で検出された検出値に基づいて吸着部７から流出するアンモニアの流出量を算出する。供給制御部１２は、算出されたアンモニアの流入量と流出量に基づいて、吸着部７におけるアンモニアの吸着量を算出する。 Subsequently, in step S5, the supply control unit 12 determines whether or not the adsorption rate of ammonia with respect to the sulfur compound adsorbed by the adsorption unit 7 exceeds a predetermined adsorption rate. Specifically, the supply control unit 12 calculates the adsorption amount of the sulfur compound in the adsorption unit 7 based on the detection values detected by the sulfur detection units 10a and 10b in the same manner as described above. Further, the supply control unit 12 calculates the inflow amount of ammonia flowing into the adsorption unit 7 based on the supply amount of urea water supplied from the supply unit 6, and is based on the detection value detected by the ammonia detection unit 11. The amount of ammonia outflow from the adsorption unit 7 is calculated. The supply control unit 12 calculates the amount of ammonia adsorbed by the adsorption unit 7 based on the calculated amount of inflow and outflow of ammonia.

このようにして、算出された吸着部７における硫黄化合物の吸着量とアンモニアの吸着量に基づいて、吸着部７に吸着された硫黄化合物に対するアンモニアの吸着率を算出することができる。そして、供給制御部１２は、算出されたアンモニアの吸着率が所定の吸着率を超えている場合には、ステップＳ３に進んで、通常の供給量で尿素水を供給するように供給部６を制御する。
このとき、所定の吸着率は、例えば、アンモニアを最大限に吸着した値、すなわち１００％に近い値に設定することができる。これにより、ＳＣＲ触媒４に適量のアンモニアを供給することができ、排気ガスに含まれるＮＯＸを確実に浄化することができる。 In this way, the adsorption rate of ammonia for the sulfur compound adsorbed on the adsorption unit 7 can be calculated based on the calculated adsorption amount of the sulfur compound and the adsorption amount of ammonia in the adsorption unit 7. Then, when the calculated adsorption rate of ammonia exceeds the predetermined adsorption rate, the supply control unit 12 proceeds to step S3 and causes the supply unit 6 to supply urea water in a normal supply amount. Control.
At this time, the predetermined adsorption rate can be set to, for example, a value at which ammonia is adsorbed to the maximum, that is, a value close to 100%. As a result, an appropriate amount of ammonia can be supplied to the SCR catalyst 4, and NO X contained in the exhaust gas can be reliably purified.

また、供給制御部１２は、ステップＳ５で、算出されたアンモニアの吸着率が所定の吸着率以下の場合には、ステップＳ４に戻り、吸着部７におけるアンモニアの吸着率が所定の吸着率に達するまで、ステップＳ４およびＳ５の処理が繰り返される。 Further, when the adsorption rate of ammonia calculated in step S5 is equal to or less than the predetermined adsorption rate, the supply control unit 12 returns to step S4, and the adsorption rate of ammonia in the adsorption unit 7 reaches the predetermined adsorption rate. Until then, the processes of steps S4 and S5 are repeated.

このように、供給制御部１２は、吸着部７に吸着された硫黄化合物に対するアンモニアの吸着率が所定の吸着率に達するように供給部６を制御するため、例えば硫黄化合物の吸着量が変動した場合でも、吸着部７にアンモニアを最大限に吸着させることができる。 In this way, the supply control unit 12 controls the supply unit 6 so that the adsorption rate of ammonia with respect to the sulfur compound adsorbed by the adsorption unit 7 reaches a predetermined adsorption rate, so that the adsorption amount of the sulfur compound, for example, fluctuates. Even in this case, ammonia can be adsorbed to the maximum amount on the adsorption unit 7.

このとき、供給制御部１２は、吸着部７において硫黄化合物に結合するアンモニアの反応速度が上昇するように排気ガスの温度を制御することが好ましい。例えば、供給制御部１２は、内燃機関制御部３を介して内燃機関１を制御することにより、排気ガスの温度を調節することができる。供給制御部１２は、例えば、約１００℃～約６００℃の範囲で排気ガスの温度を制御することができる。
これにより、吸着部７にアンモニアを速やかに吸着させることができる。 At this time, it is preferable that the supply control unit 12 controls the temperature of the exhaust gas so that the reaction rate of the ammonia bound to the sulfur compound in the adsorption unit 7 increases. For example, the supply control unit 12 can adjust the temperature of the exhaust gas by controlling the internal combustion engine 1 via the internal combustion engine control unit 3. The supply control unit 12 can control the temperature of the exhaust gas in the range of, for example, about 100 ° C to about 600 ° C.
As a result, ammonia can be rapidly adsorbed on the adsorption unit 7.

一方、供給制御部１２は、ステップＳ１で、排気ガスが所定の温度より低いと判定した場合には、ステップＳ６に進んで、解放部８を起動する。解放部８の起動により、吸着部７が加熱されて、吸着部７に硫黄化合物と共に吸着されたアンモニアが硫黄化合物から分離される。すなわち、吸着部７に対する硫黄化合物の吸着は維持しつつアンモニアが硫黄化合物から分離されて吸着部７から解放される。これにより、吸着部７から硫黄化合物を流出させることなく、アンモニアのみをＳＣＲ触媒４に供給することができる。 On the other hand, if the supply control unit 12 determines in step S1 that the exhaust gas is lower than the predetermined temperature, the supply control unit 12 proceeds to step S6 and activates the release unit 8. By activating the release unit 8, the adsorption unit 7 is heated, and the ammonia adsorbed together with the sulfur compound in the adsorption unit 7 is separated from the sulfur compound. That is, ammonia is separated from the sulfur compound and released from the adsorbed portion 7 while maintaining the adsorption of the sulfur compound on the adsorbed portion 7. As a result, only ammonia can be supplied to the SCR catalyst 4 without causing the sulfur compound to flow out from the adsorption unit 7.

このように、排気ガスの温度が低い場合に、供給部６から尿素水を供給することなく、ＳＣＲ触媒４にアンモニアを供給することができる。このため、例えば尿素水がアンモニアに熱分解される温度より排気ガスの温度が低い場合でも、ＳＣＲ触媒４にアンモニアを供給することができ、ＳＣＲ触媒４においてＮＯＸを浄化することができる。 As described above, when the temperature of the exhaust gas is low, ammonia can be supplied to the SCR catalyst 4 without supplying urea water from the supply unit 6. Therefore, for example, even when the temperature of the exhaust gas is lower than the temperature at which urea water is thermally decomposed into ammonia, ammonia can be supplied to the SCR catalyst 4, and NOX can be purified in the SCR catalyst 4.

続いて、供給制御部１２は、ステップＳ７で、吸着部７からＳＣＲ触媒４に供給されるアンモニアの供給量が所定の閾値を超えたか否かを判定する。例えば、供給制御部１２は、解放部８で吸着部７を加熱する温度および時間に基づいて、ＳＣＲ触媒４へのアンモニアの供給量を算出することができる。また、供給制御部１２は、アンモニア検出部１１で検出される検出値に基づいて、ＳＣＲ触媒４へのアンモニアの供給量を算出することもできる。
なお、所定の閾値は、ＳＣＲ触媒４でＮＯＸを還元処理するために要求されるアンモニアの量に基づいて設定することができ、例えば排気ガスに含まれるＮＯＸの量および排気ガスの温度に応じて変化するように設定することができる。 Subsequently, in step S7, the supply control unit 12 determines whether or not the supply amount of ammonia supplied from the adsorption unit 7 to the SCR catalyst 4 exceeds a predetermined threshold value. For example, the supply control unit 12 can calculate the amount of ammonia supplied to the SCR catalyst 4 based on the temperature and time at which the adsorption unit 7 is heated by the release unit 8. Further, the supply control unit 12 can also calculate the amount of ammonia supplied to the SCR catalyst 4 based on the detection value detected by the ammonia detection unit 11.
The predetermined threshold value can be set based on the amount of ammonia required for the reduction treatment of NO X in the SCR catalyst 4, for example, the amount of NO X contained in the exhaust gas and the temperature of the exhaust gas. It can be set to change accordingly.

このようにして、供給制御部１２は、吸着部７からＳＣＲ触媒４に供給されるアンモニアの供給量が所定の閾値に達するまで、ステップＳ７の判定を繰り返す。そして、供給制御部１２は、ＳＣＲ触媒４に供給されるアンモニアの供給量が所定の閾値に達した場合に、ステップＳ８に進んで、吸着部７からのアンモニアの解放を停止、すなわち吸着部７の加熱を停止するように解放部８を制御する。
これにより、ＳＣＲ触媒４に適量のアンモニアを供給することができ、排気ガスの温度が低い場合でもＮＯＸを確実に浄化することができる。 In this way, the supply control unit 12 repeats the determination in step S7 until the supply amount of ammonia supplied from the adsorption unit 7 to the SCR catalyst 4 reaches a predetermined threshold value. Then, when the supply amount of ammonia supplied to the SCR catalyst 4 reaches a predetermined threshold value, the supply control unit 12 proceeds to step S8 to stop the release of ammonia from the adsorption unit 7, that is, the adsorption unit 7. The release unit 8 is controlled so as to stop the heating of the.
As a result, an appropriate amount of ammonia can be supplied to the SCR catalyst 4, and NO X can be reliably purified even when the temperature of the exhaust gas is low.

本実施の形態によれば、硫黄化合物を吸着する吸着部７が、供給部６とＳＣＲ触媒４との間に配置されるため、ＳＣＲ触媒４に吸着される硫黄化合物の吸着量が低減して、ＳＣＲ触媒４の性能低下を抑制することができる。 According to the present embodiment, since the adsorption unit 7 for adsorbing the sulfur compound is arranged between the supply unit 6 and the SCR catalyst 4, the amount of the sulfur compound adsorbed on the SCR catalyst 4 is reduced. , It is possible to suppress the deterioration of the performance of the SCR catalyst 4.

なお、上記の実施の形態では、解放部８は、吸着部７の外周部を囲むように配置されたが、吸着部７を加熱することができればよく、これに限られるものではない。
例えば、解放部８は、吸着部７の内部に配置することもできる。例えば、解放部８を複数の電熱線から構成し、この複数の電熱線を覆うように吸着部７を配置することができる。これにより、吸着部７の内部を延びるように解放部８を配置することができ、吸着部７を効率的に加熱することができる。 In the above embodiment, the release portion 8 is arranged so as to surround the outer peripheral portion of the suction portion 7, but the suction portion 7 is not limited to this as long as it can be heated.
For example, the release unit 8 may be arranged inside the suction unit 7. For example, the release portion 8 may be composed of a plurality of heating wires, and the suction portion 7 may be arranged so as to cover the plurality of heating wires. As a result, the release portion 8 can be arranged so as to extend inside the suction portion 7, and the suction portion 7 can be efficiently heated.

また、上記の実施の形態では、解放部８は、ヒーターから構成されたが、アンモニアを吸着部７から解放できればよく、これに限られるものではない。例えば、解放部８は、吸着部７に電流を流すことにより、アンモニアを硫黄化合物から分離して吸着部７から解放することができる。また、解放部８は、アンモニアを硫黄化合物から化学的に分離する物質を供給することにより、アンモニアを吸着部７から解放することもできる。 Further, in the above embodiment, the release unit 8 is composed of a heater, but the release unit 8 is not limited to this as long as it can release ammonia from the adsorption unit 7. For example, the release unit 8 can separate ammonia from the sulfur compound and release it from the adsorption unit 7 by passing an electric current through the adsorption unit 7. Further, the release unit 8 can also release ammonia from the adsorption unit 7 by supplying a substance that chemically separates ammonia from the sulfur compound.

また、上記の実施の形態では、供給制御部１２は、硫黄検出部１０ａおよび１０ｂで検出される検出値に基づいて吸着部７における硫黄化合物の吸着量を算出したが、硫黄化合物の吸着量を算出できればよく、これに限られるものではない。例えば、供給制御部１２は、内燃機関制御部３から取得される排気ガスの流量と吸着部７における硫黄化合物の吸着率とに基づいて、吸着部７における硫黄化合物の吸着量を算出することもできる。 Further, in the above embodiment, the supply control unit 12 calculates the adsorption amount of the sulfur compound in the adsorption unit 7 based on the detection values detected by the sulfur detection units 10a and 10b, but the adsorption amount of the sulfur compound is calculated. It suffices if it can be calculated, and it is not limited to this. For example, the supply control unit 12 may calculate the adsorption amount of the sulfur compound in the adsorption unit 7 based on the flow rate of the exhaust gas acquired from the internal combustion engine control unit 3 and the adsorption rate of the sulfur compound in the adsorption unit 7. can.

また、上記の実施の形態では、供給制御部１２は、アンモニア検出部１１で検出された検出値に基づいて吸着部７におけるアンモニアの吸着量を算出したが、アンモニアの吸着量を算出できればよく、これに限られるものではない。例えば、供給制御部１２は、供給部６から供給される尿素水の供給量と吸着部７における硫黄化合物の吸着量とに基づいて、吸着部７におけるアンモニアの吸着量を算出することもできる。 Further, in the above embodiment, the supply control unit 12 calculates the amount of ammonia adsorbed by the adsorption unit 7 based on the detection value detected by the ammonia detection unit 11, but it suffices if the amount of ammonia adsorbed can be calculated. It is not limited to this. For example, the supply control unit 12 can also calculate the adsorption amount of ammonia in the adsorption unit 7 based on the supply amount of urea water supplied from the supply unit 6 and the adsorption amount of the sulfur compound in the adsorption unit 7.

また、上記の実施の形態では、供給部６は、還元剤として尿素水を供給したが、アンモニアの前駆体、すなわちアンモニアを生成するものであればよく、尿素水に限られるものではない。また、供給部６は、還元剤としてアンモニアを供給することもできる。 Further, in the above embodiment, the supply unit 6 supplies urea water as a reducing agent, but it is not limited to urea water as long as it is a precursor of ammonia, that is, one that produces ammonia. Further, the supply unit 6 can also supply ammonia as a reducing agent.

また、上記の実施の形態では、吸着部７は、ケイ酸塩を含む材料から構成されたが、硫黄化合物と共にアンモニアを吸着することができればよく、これに限られるものではない。例えば、吸着部７は、細孔により硫黄化合物を吸着する材料、化学的に硫黄化合物を吸着する材料などから構成することができる。 Further, in the above embodiment, the adsorption unit 7 is composed of a material containing a silicate, but it is not limited to this as long as it can adsorb ammonia together with the sulfur compound. For example, the adsorption unit 7 can be composed of a material that adsorbs a sulfur compound by pores, a material that chemically adsorbs a sulfur compound, and the like.

また、上記の実施の形態では、還元剤供給装置５は、車両に配置されたが、排気ガスが流通する排気管２内に還元剤を供給できればよく、これに限られるものではない。例えば、還元剤供給装置５は、船舶、産業機械または定置式内燃機関を設置した工場などに配置することができる。 Further, in the above embodiment, the reducing agent supply device 5 is arranged in the vehicle, but the reducing agent is not limited to this as long as it can supply the reducing agent into the exhaust pipe 2 through which the exhaust gas flows. For example, the reducing agent supply device 5 can be arranged in a ship, an industrial machine, a factory in which a stationary internal combustion engine is installed, or the like.

その他、上記の実施の形態は、何れも本発明の実施をするにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。例えば、上記の実施の形態で説明した各部の形状や個数などについての開示はあくまで例示であり、適宜変更して実施することができる。 In addition, the above embodiments are merely examples of embodiment of the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner by these. be. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from its gist or its main features. For example, the disclosure of the shape, number, and the like of each part described in the above embodiment is merely an example, and can be appropriately modified and carried out.

本開示に係る還元剤供給装置は、選択還元型触媒で排気ガスを還元処理するための還元剤を供給する装置に利用できる。 The reducing agent supply device according to the present disclosure can be used as a device for supplying a reducing agent for reducing exhaust gas with a selective reduction catalyst.

１ 内燃機関
２ 排気管
３ 内燃機関制御部
４ 選択還元型触媒
５ 還元剤供給装置
６ 供給部
７ 吸着部
８ 解放部
９ 温度検出部
１０ａ，１０ｂ 硫黄検出部
１１ アンモニア検出部
１２ 供給制御部 1 Internal combustion engine 2 Exhaust pipe 3 Internal combustion engine control unit 4 Selective reduction catalyst 5 Reducing agent supply device 6 Supply unit 7 Adsorption unit 8 Release unit 9 Temperature detection unit 10a, 10b Sulfur detection unit 11 Ammonia detection unit 12 Supply control unit

Claims (6)

排気管における排気ガスの流通方向において選択還元型触媒の上流側に配置され、前記選択還元型触媒で前記排気ガスを還元処理するための還元剤を供給する供給部と、
前記供給部と前記選択還元型触媒との間に配置され、硫黄を含む硫黄化合物を吸着する吸着部とを備える還元剤供給装置。 A supply unit arranged on the upstream side of the selective reduction catalyst in the flow direction of the exhaust gas in the exhaust pipe and supplying a reducing agent for reducing the exhaust gas with the selective reduction catalyst.
A reducing agent supply device provided between the supply unit and the selective reduction catalyst and having an adsorption unit for adsorbing a sulfur compound containing sulfur. 前記還元剤は、アンモニアの前駆体を含み、
前記吸着部は、前記硫黄化合物と共に前記アンモニアを吸着し、
前記アンモニアを前記硫黄化合物から分離して前記吸着部から解放する解放部と、
前記排気ガスが所定の温度より低い場合に、前記アンモニアを前記吸着部から解放して前記選択還元型触媒に供給するように前記解放部を制御する供給制御部とをさらに有する請求項１に記載の還元剤供給装置。 The reducing agent contains a precursor of ammonia and
The adsorbing portion adsorbs the ammonia together with the sulfur compound, and the adsorbing portion adsorbs the ammonia.
A release section that separates the ammonia from the sulfur compound and releases it from the adsorption section.
The first aspect of claim 1 further comprises a supply control unit that controls the release unit so as to release the ammonia from the adsorption unit and supply the selective reduction catalyst when the exhaust gas is lower than a predetermined temperature. Reducing agent supply device. 前記供給制御部は、前記吸着部から前記選択還元型触媒に供給される前記アンモニアの供給量が所定の閾値に達した場合に、前記吸着部からの前記アンモニアの解放を停止するように前記解放部を制御する請求項２に記載の還元剤供給装置。 The supply control unit releases the ammonia so as to stop the release of the ammonia from the adsorption unit when the supply amount of the ammonia supplied from the adsorption unit to the selective reduction catalyst reaches a predetermined threshold value. The reducing agent supply device according to claim 2, wherein the unit is controlled. 前記供給制御部は、前記排気ガスが前記所定の温度以上の場合に、前記吸着部に吸着された前記硫黄化合物の吸着量に応じた供給量で前記還元剤を供給するように前記供給部を制御する請求項２または３に記載の還元剤供給装置。 When the exhaust gas is at or above the predetermined temperature, the supply control unit supplies the reducing agent in an amount corresponding to the adsorption amount of the sulfur compound adsorbed on the adsorption unit. The reducing agent supply device according to claim 2 or 3 to be controlled. 前記供給制御部は、前記吸着部における前記硫黄化合物の吸着量と前記アンモニアの吸着量とに基づいて、前記吸着部に吸着された前記硫黄化合物に対する前記アンモニアの吸着率を算出し、前記アンモニアが所定の吸着率に達するように前記供給部を制御する請求項４に記載の還元剤供給装置。 The supply control unit calculates the adsorption rate of the ammonia with respect to the sulfur compound adsorbed on the adsorption unit based on the adsorption amount of the sulfur compound and the adsorption amount of the ammonia in the adsorption unit, and the ammonia is used. The reducing agent supply device according to claim 4, wherein the supply unit is controlled so as to reach a predetermined adsorption rate. 前記供給制御部は、前記吸着部において前記硫黄化合物に結合する前記アンモニアの反応速度が上昇するように前記排気ガスの温度を制御する請求項４または５に記載の還元剤供給装置。 The reducing agent supply device according to claim 4 or 5, wherein the supply control unit controls the temperature of the exhaust gas so that the reaction rate of the ammonia bound to the sulfur compound in the adsorption unit increases.
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