JP5091977B2 - Exhaust gas purification device - Google Patents
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Description
本発明は、排ガス通路にＮＯｘ（窒素酸化物）吸蔵触媒装置をそなえた排ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus provided with a NOx (nitrogen oxide) storage catalyst device in an exhaust gas passage.
内燃機関からの排ガス通路に、ＮＯｘ吸蔵触媒装置と排ガス中の黒煙を除去する黒煙除去装置とを併設した内燃機関の排ガス浄化装置については、多くの技術が提供されているが、その一つに特許文献１（特開２００５−１６３１７号公報）の技術がある。
かかる技術においては、内燃機関からの排ガス通路にＮＯｘ吸蔵触媒装置と排ガス中の黒煙を除去する黒煙除去装置とを直列に配設し、黒煙除去装置に流入する排ガスの温度が黒煙の自己燃焼温度以上であって、黒煙除去装置の前後差圧増加率が基準値以上のときにＮＯｘ吸蔵触媒を再生するための触媒再生制御を、排ガスをリッチにする頻度を少なくする制御またはリッチを浅くする制御の少なくとも一方を行うことにより、黒煙除去装置の連続再生可能な範囲で最適なＮＯｘ浄化率を維持可能としている。
Many technologies have been provided for an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in which a NOx occlusion catalyst device and a black smoke removal device for removing black smoke in the exhaust gas are provided in the exhaust gas passage from the internal combustion engine. In particular, there is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-16317.
In such a technique, a NOx occlusion catalyst device and a black smoke removal device for removing black smoke in exhaust gas are arranged in series in an exhaust gas passage from an internal combustion engine, and the temperature of the exhaust gas flowing into the black smoke removal device is black smoke. The catalyst regeneration control for regenerating the NOx storage catalyst when the rate of increase in the differential pressure across the black smoke removal device is equal to or higher than the reference value when the temperature is higher than the self-combustion temperature of By performing at least one of the control for shallowing the rich, it is possible to maintain the optimum NOx purification rate within the range in which the black smoke removal device can be continuously regenerated.
一般に、排ガス通路にＮＯｘ吸蔵触媒装置と黒煙除去装置とを併設した内燃機関（以下エンジンという）の排ガス浄化装置においては、エンジンの始動時や低負荷時には排ガス温度が触媒の活性温度及び黒煙除去装置での黒煙の所要燃焼温度よりも低くなることから、かかる問題に対処するため、前記特許文献１（特開２００５−１６３１７号公報）に示されるような、黒煙除去装置の連続再生可能な範囲で最適なＮＯｘ浄化率を維持できるように、低温側で活性の高い触媒を用いる技術が種々提供されている。 In general, in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) in which an NOx occlusion catalyst device and a black smoke removal device are provided in the exhaust gas passage, the exhaust gas temperature is the catalyst activation temperature and the black smoke when the engine is started or when the load is low. Since it becomes lower than the required combustion temperature of the black smoke in the removal device, in order to cope with such a problem, the continuous regeneration of the black smoke removal device as shown in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-16317) is performed. Various techniques using a catalyst having high activity on the low temperature side are provided so that the optimum NOx purification rate can be maintained within a possible range.
しかるに、エンジンにより発電機を直結駆動する発電用エンジンでは、高速の定格回転数での高負荷運転を連続して行なう運転割合が多く、ＮＯｘ吸蔵触媒装置を流れる排ガス温度は常時高温レベルになる。
一方、ＮＯｘ吸蔵触媒装置に用いられる触媒にあっては、図７に示されるように、触媒温度Ｔが一定温度Ｔ１を超えると触媒性能が低下する触媒が多く、排ガス温度が高温レベルで運転される発電用エンジンにかかる触媒を用いる場合には、触媒温度Ｔが最適触媒温度範囲ΔＴを超えたＴ０にまで上昇することがあり、触媒性能が低下した状態でＮＯｘ吸蔵触媒装置を作動させる事態となる。
However, in a power generation engine in which a generator is directly driven by an engine, there is a large operation ratio in which high load operation at a high rated speed is continuously performed, and the temperature of exhaust gas flowing through the NOx occlusion catalyst device is always at a high temperature level.
On the other hand, in the catalyst used in the NOx storage catalytic device, as shown in FIG. 7, the catalyst the catalyst temperature T is constant temperatures T 1 by weight, the catalyst performance is reduced a lot, the exhaust gas temperature at a high temperature level operation When the catalyst for the power generation engine to be used is used, the catalyst temperature T may rise to T 0 exceeding the optimum catalyst temperature range ΔT, and the NOx occlusion catalyst device is operated with the catalyst performance lowered. Things will happen.
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、排ガス供給源からの排ガス温度に影響されることなく常時高い触媒性能を維持可能として、発電用エンジンのように高温の排ガス供給源からの排ガスに対しても、高効率のＮＯｘ浄化機能をそなえた排ガス浄化装置を提供することを目的とする。 In view of the problems of the prior art, the present invention makes it possible to always maintain high catalyst performance without being affected by the exhaust gas temperature from the exhaust gas supply source, and to deal with exhaust gas from a high temperature exhaust gas supply source such as a power generation engine. Another object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus having a highly efficient NOx purification function.
本発明はかかる目的を達成するもので、排ガス通路にＮＯｘ（窒素酸化物）吸蔵触媒装置と該ＮＯｘ（窒素酸化物）吸蔵触媒装置の下流側に排ガス中の黒煙を除去する黒煙除去装置とをそなえた排ガス浄化装置において、前記排ガス通路の前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置の上流部位に、該排ガス通路中の排ガスを冷却する排ガス冷却装置及び排ガス中に還元剤を供給する還元剤供給装置を設けるとともに、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置入口の排ガス温度を検出する排ガス温度センサと、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置入口の排ガス圧力を検出する排ガス圧力センサと、前記排ガス温度センサからの排ガス温度の検出値及び前記排ガス圧力センサからの排ガス圧力の検出値が入力されて、該排ガス温度の検出値に基づき前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置に導入される排ガス温度が触媒作動温度範囲中で触媒性能が最も良い最適触媒作動温度になるように前記排ガス冷却装置への冷却流体の供給量を調整する冷却流体調整弁を制御し、且つ前記排ガス温度の検出値及び排ガス圧力の検出値に基づき前記還元剤供給装置からの還元剤供給量及び還元剤供給圧力を制御するコントローラとをそなえ、さらに、前記黒煙除去装置の前後の差圧を検出して前記コントローラに入力する差圧センサを設け、前記コントローラは、前記差圧の検出値が前記黒煙除去装置の許容差圧を超えたとき前記冷却流体調整弁を閉止して前記排ガス冷却装置への冷却流体の供給を遮断するとともに、前記還元剤供給装置からの還元剤供給量を前記ＮＯｘ吸蔵触媒の前記最適触媒作動温度への制御による還元剤噴射量より増加して、前記黒煙除去装置への排ガス温度を上昇せしめるように構成されることを特徴とする。 The present invention achieves such an object, and a NOx (nitrogen oxide) storage catalyst device in an exhaust gas passage and a black smoke removal device that removes black smoke in the exhaust gas downstream of the NOx (nitrogen oxide) storage catalyst device. In the exhaust gas purifying apparatus, an exhaust gas cooling device that cools the exhaust gas in the exhaust gas passage and a reducing agent supply device that supplies the reducing agent into the exhaust gas are provided in the exhaust gas passage upstream of the NOx storage catalyst device. An exhaust gas temperature sensor for detecting the exhaust gas temperature at the inlet of the NOx storage catalyst device, an exhaust gas pressure sensor for detecting the exhaust gas pressure at the inlet of the NOx storage catalyst device, a detected value of the exhaust gas temperature from the exhaust gas temperature sensor, and the exhaust gas The exhaust gas pressure detected value from the pressure sensor is input, and the exhaust gas introduced into the NOx occlusion catalyst device based on the detected exhaust gas temperature value. Temperature controls the cooling fluid control valve for adjusting the supply amount of the cooling fluid into the exhaust gas cooling device so that the catalyst performance is the best the optimum catalyst operating temperatures in the catalyst operating temperature range, and the detection value of the exhaust gas temperature And a controller for controlling the reducing agent supply amount and the reducing agent supply pressure from the reducing agent supply device based on the detected value of the exhaust gas pressure, and further detecting the differential pressure before and after the black smoke removing device to detect the controller A differential pressure sensor that inputs to the exhaust gas cooling device, the controller closes the cooling fluid regulating valve when the detected value of the differential pressure exceeds an allowable differential pressure of the black smoke removal device, and supplies the cooling fluid to the exhaust gas cooling device. The amount of reducing agent supplied from the reducing agent supply device is increased more than the amount of reducing agent injected by controlling the NOx storage catalyst to the optimum catalyst operating temperature, and the black smoke is increased. Characterized in that it is configured to allowed to increase the exhaust gas temperature to removed by device.
かかる発明によれば、前記コントローラによって、排ガス温度センサからの排ガス温度の検出値に基づき前記冷却流体調整弁の開度をＮＯｘ吸蔵触媒装置に導入される排ガス温度が該ＮＯｘ吸蔵触媒装置の触媒作動温度範囲中で触媒性能が最も良い最適触媒作動温度になるように制御するので、ＮＯｘ吸蔵触媒装置に導入される排ガス温度がＮＯｘ吸蔵触媒装置の触媒作動温度範囲を超えて、触媒性能が低下した状態で該ＮＯｘ吸蔵触媒装置を作動させるのを回避できる。
又前記コントローラによって、該排ガス温度の検出値及び排ガス圧力の検出値に基づき、還元剤供給装置からの還元剤供給量及び還元剤供給圧力を、検出排ガス温度及び検出排ガス圧力に適合するように制御するので、ＮＯｘ吸蔵触媒装置への還元剤を常時所要の温度及び圧力条件で安定供給することができて、ＮＯｘ吸蔵触媒装置における脱硝性能が安定するとともに、最低限の還元剤供給量で以ってＮＯｘ吸蔵触媒装置における脱硝率を高く維持できる。
これにより、前記冷却流体調整弁の開度を制御し、且つ前記排ガス温度の検出値及び排ガス圧力の検出値に基づき前記還元剤供給装置からの還元剤供給量及び還元剤供給圧力を制御するコントローラにより、発電用エンジンのように高温の排ガス供給源からの排ガスに対しても、ＮＯｘ吸蔵触媒装置に導入される排ガス温度を前記触媒作動温度範囲に保持できて、高効率のＮＯｘ浄化機能を発揮できる。
According to this invention, the exhaust gas temperature introduced into the NOx storage catalyst device by the controller based on the detected value of the exhaust gas temperature from the exhaust gas temperature sensor is the catalyst operation of the NOx storage catalyst device. Since control is performed so that the catalyst performance becomes the best optimum catalyst operating temperature in the temperature range, the exhaust gas temperature introduced into the NOx storage catalyst device exceeds the catalyst operation temperature range of the NOx storage catalyst device , and the catalyst performance is reduced. It is possible to avoid operating the NOx storage catalyst device in the state.
Further, the controller controls the reducing agent supply amount and the reducing agent supply pressure from the reducing agent supply device so as to match the detected exhaust gas temperature and the detected exhaust gas pressure based on the detected value of the exhaust gas temperature and the detected value of the exhaust gas pressure. Therefore, the reducing agent to the NOx occlusion catalyst device can be constantly supplied stably at the required temperature and pressure conditions, the denitration performance in the NOx occlusion catalyst device is stabilized, and the minimum amount of reducing agent can be supplied. Thus, the NOx removal rate in the NOx storage catalyst device can be maintained high.
Thereby, the controller for controlling the opening degree of the cooling fluid regulating valve and controlling the reducing agent supply amount and the reducing agent supply pressure from the reducing agent supply device based on the detected value of the exhaust gas temperature and the detected value of the exhaust gas pressure. Accordingly, even for the exhaust gas from the hot gas supply source as generator engine, and can be held in front Symbol catalyst operating temperature range of the exhaust gas temperature to be introduced into the NOx storage catalyst device, the NOx purification function of high efficiency Can demonstrate.
また、かかる発明によれば、前記排ガス通路に排ガス中の黒煙を除去する黒煙除去装置を前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置の下流側に設けるとともに、該黒煙除去装置の前後の差圧を検出して前記コントローラに入力する差圧センサを設け、前記コントローラは、前記差圧の検出値が前記黒煙除去装置の許容差圧を超えたとき前記冷却流体調整弁を閉止して前記排ガス冷却装置への冷却流体の供給を遮断するように構成されてなる。
そして、さらに前記構成に加えて、前記コントローラは、前記差圧の検出値が前記黒煙除去装置の許容差圧を超えたとき、前記還元剤供給装置からの還元剤供給量を前記ＮＯｘ吸蔵触媒の前記最適触媒作動温度への制御による還元剤噴射量より増加して前記黒煙除去装置への排ガス温度を上昇せしめるように構成されてなる。
Further, according to the invention, along with the pre-Symbol black smoke removing apparatus for removing black smoke in the exhaust gas in the exhaust gas passage provided downstream of the NOx storage catalytic device, detecting the differential pressure before and after the black-smoke-removal device A differential pressure sensor that inputs to the controller, and the controller closes the cooling fluid regulating valve when the detected value of the differential pressure exceeds an allowable differential pressure of the black smoke removal device, and the exhaust gas cooling device It is comprised so that supply of the cooling fluid to may be interrupted.
Further, in addition to the above-described configuration, when the detected value of the differential pressure exceeds the allowable differential pressure of the black smoke removing device, the controller calculates the reducing agent supply amount from the reducing agent supply device as the NOx storage catalyst. The exhaust gas temperature to the black smoke removing device is increased by increasing the amount of the reducing agent injected by the control to the optimum catalyst operating temperature .
このように構成すれば、排ガス冷却装置を作動させて黒煙除去装置への排ガス温度を低下させて運転している場合に、黒煙除去装置前後の差圧の検出値が許容差圧を超えて該黒煙除去装置を再生する際には、前記排ガス冷却装置への冷却流体の供給を遮断することにより、さらには還元剤供給装置からの還元剤供給量を増加して黒煙除去装置への排ガス温度を上昇せしめることにより、黒煙除去装置での黒煙の再燃焼を促進することができ、黒煙除去装置の機能低下や、黒煙除去装置の詰まりに伴うエンジン背圧の増加による燃料消費率の増加を回避できる。 With this configuration, when the exhaust gas cooling device is operated and the exhaust gas temperature to the black smoke removal device is lowered, the detected differential pressure value before and after the black smoke removal device exceeds the allowable differential pressure. When the black smoke removal device is regenerated, the supply of the cooling fluid to the exhaust gas cooling device is shut off, and the amount of reducing agent supplied from the reducing agent supply device is increased to the black smoke removal device. By increasing the exhaust gas temperature of the black smoke, it is possible to promote the recombustion of black smoke in the black smoke removal device, due to a decrease in the function of the black smoke removal device and an increase in the engine back pressure accompanying the clogging of the black smoke removal device Increase in fuel consumption rate can be avoided.
本発明によれば、排ガス通路のＮＯｘ吸蔵触媒装置の上流部位に排ガス冷却装置を設けるとともに、該排ガス冷却装置への冷却流体の流量を調整する冷却流体調整弁を設けて、該冷却流体調整弁の開度をＮＯｘ吸蔵触媒装置に導入される排ガス温度が該ＮＯｘ吸蔵触媒装置の触媒作動温度範囲中で触媒性能が最も良い最適触媒作動温度になるように制御するので、ＮＯｘ吸蔵触媒装置に導入される排ガス温度が触媒作動温度範囲を超えて、触媒性能が低下した状態で該ＮＯｘ吸蔵触媒装置を作動させるのを回避でき、これにより、発電用エンジンのように高温の排ガス供給源からの排ガスに対しても、ＮＯｘ吸蔵触媒装置に導入される排ガス温度を前記触媒作動温度範囲に保持できて、高効率のＮＯｘ浄化機能を発揮できる。 According to the present invention, the exhaust gas cooling device is provided in the upstream portion of the NOx occlusion catalyst device in the exhaust gas passage, and the cooling fluid adjustment valve for adjusting the flow rate of the cooling fluid to the exhaust gas cooling device is provided. Is controlled so that the exhaust gas temperature introduced into the NOx occlusion catalyst device becomes the optimum catalyst operation temperature with the best catalyst performance within the catalyst operation temperature range of the NOx occlusion catalyst device. It is possible to avoid operating the NOx occlusion catalyst device in a state in which the exhaust gas temperature exceeds the catalyst operating temperature range and the catalyst performance is deteriorated, so that exhaust gas from a high temperature exhaust gas supply source such as a power generation engine can be avoided. However, the exhaust gas temperature introduced into the NOx storage catalyst device can be maintained within the catalyst operating temperature range, and a highly efficient NOx purification function can be exhibited.
また本発明によれば、排ガス通路のＮＯｘ吸蔵触媒装置の上流部位に還元剤供給装置を設けて、排ガス温度の検出値及び排ガス圧力の検出値に基づき、前記還元剤供給装置からの還元剤供給量及び還元剤供給圧力を、検出排ガス温度及び検出排ガス圧力に適合するように制御するので、前記還元剤を常時所要の温度及び圧力条件でＮＯｘ吸蔵触媒装置に安定供給することができて、該ＮＯｘ吸蔵触媒装置における脱硝性能が安定するとともに、最低限の還元剤供給量で以ってＮＯｘ吸蔵触媒装置における脱硝率を高く維持できる。 Further, according to the present invention, a reducing agent supply device is provided upstream of the NOx storage catalyst device in the exhaust gas passage, and the reducing agent supply from the reducing agent supply device based on the detected value of the exhaust gas temperature and the detected value of the exhaust gas pressure. Since the amount and the reducing agent supply pressure are controlled so as to match the detected exhaust gas temperature and the detected exhaust gas pressure, the reducing agent can be stably supplied to the NOx occlusion catalyst device at the required temperature and pressure conditions at all times. The denitration performance in the NOx occlusion catalyst device is stabilized, and the denitration rate in the NOx occlusion catalyst device can be kept high with the minimum amount of reducing agent supplied.
また本発明によれば、ＮＯｘ吸蔵触媒装置の下流側に設けた黒煙除去装置前後の差圧の検出値が許容差圧を超えて該黒煙除去装置を再生する際には、排ガス冷却装置への冷却流体の供給を遮断することにより、さらには還元剤供給装置からの還元剤供給量を前記ＮＯｘ吸蔵触媒の前記最適触媒作動温度への制御による還元剤噴射量より増加して黒煙除去装置への排ガス温度を上昇せしめることにより、黒煙の再燃焼を促進することができ、黒煙除去装置の機能低下や、黒煙除去装置の詰まりに伴うエンジン背圧の増加による燃料消費率の増加を回避できる。 Further, according to the present invention, when the detected value of the differential pressure before and after the black smoke removing device provided on the downstream side of the NOx storage catalyst device exceeds the allowable differential pressure, the exhaust gas cooling device is regenerated. By removing the supply of the cooling fluid to the exhaust gas, the reducing agent supply amount from the reducing agent supply device is further increased than the reducing agent injection amount by controlling the NOx storage catalyst to the optimum catalyst operating temperature, thereby removing black smoke. By raising the exhaust gas temperature to the equipment, it is possible to promote the recombustion of black smoke, reducing the function of the black smoke removal device, and the fuel consumption rate due to the increase in the engine back pressure accompanying the clogging of the black smoke removal device Increase can be avoided.
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to specific examples unless otherwise specifically described. Only.
（第１前提構成）
図１は本発明の第１前提構成に係るディーゼルエンジンの排ガス浄化装置の系統図である。
図１において、２は図示しないエンジンの排気口に接続される排ガス管、１は排気管２設けられた排ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を吸収し除去するＮＯｘ吸蔵触媒装置である。
３は排ガス冷却装置で、前記排ガス管２の前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置１の上流部位に設けられ、内部を通流する冷却水と排ガスとを熱交換して排ガスの温度を所定温度まで降温させるものである。５は該排ガス冷却装置３への冷却水入口管、６は該排ガス冷却装置３からの冷却水出口管である。４は前記冷却水入口管５に設けられて、前記排ガス冷却装置３への冷却水の流量を調整する冷却水調整弁である。
７は前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置１入口の排ガス温度を検出する排ガス温度センサである。１０は該排ガス温度センサ７からの排ガス温度の検出値が入力されて、該排ガス温度の検出値に基づき前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置１に導入される排ガス温度が該ＮＯｘ吸蔵触媒装置１の必要触媒作動温度になるように前記冷却水調整弁４の開度を制御するコントローラで、詳細は後述する。
(First prerequisite structure)
FIG. 1 is a system diagram of an exhaust gas purification apparatus for a diesel engine according to a first premise configuration of the present invention.
In FIG. 1, 2 is an exhaust gas pipe connected to an exhaust port of an engine (not shown), and 1 is a NOx occlusion catalyst device that absorbs and removes NOx (nitrogen oxide) in the exhaust gas provided in the
3 is an exhaust gas cooling device, which is provided at an upstream portion of the NOx occlusion catalyst device 1 of the
Reference numeral 7 denotes an exhaust gas temperature sensor for detecting the exhaust gas temperature at the inlet of the NOx storage catalyst device 1.
図４（Ａ）は、かかる第１前提構成における、コントローラ１０による制御ブロック図である。
図４（Ａ）において、前記排ガス温度センサ７からの前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置１入口の排ガス温度の検出値はコントローラ１０の温度偏差算出部１１に入力される。１２は触媒作動温度設定部で、図７に示すように、ＮＯｘ吸蔵触媒装置１の必要触媒性能を発揮する触媒作動温度範囲ΔＴが、触媒毎に設定されている。
前記温度偏差算出部１１においては、前記排ガス温度の検出値と当該ＮＯｘ吸蔵触媒装置１に用いられている触媒の触媒作動温度範囲ΔＴ中の最適触媒作動温度Ｔ１との温度偏差ΔＴ１を算出して、冷却水量変化量算出部１３に入力する。
FIG. 4A is a control block diagram of the
In FIG. 4A, the detected value of the exhaust gas temperature at the inlet of the NOx storage catalyst device 1 from the exhaust gas temperature sensor 7 is input to the temperature
The
該冷却水量変化量算出部１３においては、図４（Ｂ）のように、触媒作動温度Ｔと該排ガス冷却装置３の冷却水量Ｗとの関係が設定されており、前記温度偏差の算出値ΔＴ１に対応する冷却水量の変化量を算出して、冷却水弁開度算出部１４に入力する。該冷却水弁開度算出部１４においては、前記冷却水量の変化量の算出値に基づき、冷却水弁４の現状開度からの開度調整量を算出して、該冷却水弁４の開度を調整せしめる。これにより、前記冷却水弁４は、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置１入口の排ガス温度を前記最適触媒作動温度Ｔ１にせしめるような前記排ガス冷却装置３の冷却水量に相当する開度に制御される。
In the cooling water amount change
かかる第１前提構成によれば、排ガス管２のＮＯｘ吸蔵触媒装置１の上流部位に該排ガス管２を流れる排ガスを冷却する排ガス冷却装置３を設けるとともに、該排ガス冷却装置３への冷却水の流量を調整する冷却水調整弁４を設け、コントローラ１０によって、排ガス温度センサ７からの排ガス温度の検出値に基づき前記冷却水調整弁４の開度をＮＯｘ吸蔵触媒装置１に導入される排ガス温度が該ＮＯｘ吸蔵触媒装置１の必要触媒作動温度Ｔ１になるように制御するので、ＮＯｘ吸蔵触媒装置１に導入される排ガス温度が該ＮＯｘ吸蔵触媒装置１の必要触媒作動温度範囲ΔＴを超えて、触媒性能が低下した状態で該ＮＯｘ吸蔵触媒装置１を作動させるのを回避できる。
これにより、発電用エンジンのように高温の排ガス供給源からの排ガスに対しても、ＮＯｘ吸蔵触媒装置１に導入される排ガス温度を前記必要触媒作動温度範囲ΔＴに保持できて、高効率のＮＯｘ浄化機能を発揮できる。
According to the first premise configuration , the exhaust
As a result, the exhaust gas temperature introduced into the NOx occlusion catalyst device 1 can be maintained in the necessary catalyst operating temperature range ΔT even for exhaust gas from a high temperature exhaust gas supply source such as a power generation engine, and highly efficient NOx. The purification function can be demonstrated.
（第２前提構成）
図２は、本発明の第２前提構成を示す図１対応図である。
かかる第２前提構成においては、前記第１前提構成に加えて、排ガス管２の前記排ガス冷却装置３の上流部位に、排ガス管２内を流れる排ガス中に軽油等の還元剤を噴射する還元剤噴射装置９を設置し、また、前記第１前提構成と同様な排ガス温度を検出する排ガス温度センサ７とともにＮＯｘ吸蔵触媒装置１入口の排ガス圧力を検出する排ガス圧力センサ８を設けている。
(Second prerequisite structure)
FIG. 2 is a diagram corresponding to FIG. 1 showing a second premise configuration of the present invention.
In the second premise configuration , in addition to the first premise configuration , a reducing agent that injects a reducing agent such as light oil into the exhaust gas flowing in the
従って、かかる第２前提構成においては、Ｏ２（酸素）リッチの排ガス中に前記還元剤噴射装置９から軽油等の還元剤を噴射して燃焼せしめることにより、Ｏ２（酸素）を消費し還元雰囲気の排ガスにしてＮＯｘ吸蔵触媒装置１に送り込むことにより、該ＮＯｘ吸蔵触媒装置１でのＮＯｘ吸蔵作用を促進している。
そして、かかる第２前提構成においては、前記コントローラ１０は詳細を後述するように、前記第１前提構成と同様な冷却水弁４の開度制御に加えて、前記排ガス温度センサ７からの排ガス温度の検出値及び前記排ガス圧力センサ８からの排ガス圧力の検出値が入力されて、該排ガス温度の検出値及び排ガス圧力の検出値に基づき前記還元剤噴射装置９からの還元剤供給量及び還元剤供給圧力を制御している。
Therefore, in the second premise configuration , the reducing
In the second premise configuration , as will be described in detail later, the
図５は、かかる第２前提構成における、コントローラ１０による制御ブロック図である。
図５において、前記排ガス温度センサ７からの前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置１入口の排ガス温度の検出値はコントローラ１０の温度偏差算出部１１に入力される。１２は触媒作動温度設定部で、図７に示すように、ＮＯｘ吸蔵触媒装置１の必要触媒性能を発揮する触媒作動温度範囲ΔＴが、触媒毎に設定されている。
前記温度偏差算出部１１においては、前記排ガス温度の検出値と当該ＮＯｘ吸蔵触媒装置１に用いられている触媒の触媒作動温度範囲ΔＴ中の最適触媒作動温度Ｔ１との温度偏差ΔＴ１を算出して、還元剤供給要否判定部１５に入力する。
FIG. 5 is a control block diagram of the
In FIG. 5, the detected value of the exhaust gas temperature at the inlet of the NOx storage catalyst device 1 from the exhaust gas temperature sensor 7 is input to the
The
該還元剤供給要否判定部１５においては、前記最適触媒作動温度Ｔ１と排ガス温度の検出値Ｔとの温度偏差ΔＴ１が、
ΔＴ１（＝Ｔ１−Ｔ）≧０のとき、
つまりＮＯｘ吸蔵触媒装置１入口の排ガス温度Ｔが前記最適触媒作動温度Ｔ１に達していない場合には、還元剤投入量算出部１６を作動させる。
一方、前記最適触媒作動温度Ｔ１と排ガス温度の検出値Ｔとの温度偏差ΔＴ１が、
ΔＴ１（＝Ｔ１−Ｔ）＜０のとき、
つまりＮＯｘ吸蔵触媒装置１入口の排ガス温度Ｔが前記最適触媒作動温度Ｔ１を超える場合には、前記第１前提構成と同様に、冷却水量変化量算出部１３を作動させる。冷却水量変化量算出部１３以降の作動は、前記第１前提構成と同様である。
In the reducing agent supply
When ΔT 1 (= T 1 −T) ≧ 0,
That is, if the NOx storage catalytic device 1 inlet of the exhaust gas temperature T has not reached the optimum catalyst operating temperature T 1 operates the reducing agent charged
On the other hand, a temperature deviation ΔT 1 between the optimum catalyst operating temperature T 1 and the detected value T of the exhaust gas temperature is:
When ΔT 1 (= T 1 −T) <0,
That is, if the NOx storage catalytic device 1 inlet of the exhaust gas temperature T exceeds the optimum catalyst operating temperature T 1, as in the first premise configured to actuate the cooling
還元剤投入量算出部１６においては、図５（Ｂ）のように排ガス温度Ｔと還元剤噴射量Ｑとの関係が設定されており、前記排ガス温度Ｔの検出値に対応する還元剤噴射量Ｑを算出して還元剤噴射条件算出部１７に入力する。
該還元剤噴射条件算出部１７には、前記排ガス圧力センサ８から排ガス圧力の検出値Ｐが入力されており、該還元剤噴射条件算出部１７においては、前記還元剤噴射装置９からの還元剤噴射圧力Ｐ１を前記排ガス圧力の検出値Ｐ以上に設定する（Ｐ１≧Ｐ）。これにより、該排ガス管２内への還元剤の円滑な噴射が可能となる。
In the reducing agent input
The reducing agent injection
該還元剤噴射条件算出部１７にて算出された排ガス圧力の検出値Ｐに対応する還元剤噴射圧力Ｐ１、及び前記還元剤投入量算出部１６にて算出された排ガス温度の検出値Ｔに対応する還元剤噴射量Ｑは前記還元剤噴射装置９に入力される。
従って、該還元剤噴射装置９においては、前記還元剤噴射圧力Ｐ１及び還元剤噴射量Ｑで以って、ＮＯｘ吸蔵触媒装置１入口の排ガス中に還元剤を噴射して燃焼せしめる。
かかる還元剤噴射装置９からの還元剤の排ガス中への噴射及び燃焼によって、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置１に導入される排ガスを還元雰囲気の排ガスにして該ＮＯｘ吸蔵触媒装置１に送り込むとともに、排ガス温度Ｔを前記最適触媒作動温度Ｔ１近傍まで上昇せしめて、該ＮＯｘ吸蔵触媒装置１でのＮＯｘ吸蔵作用を促進する。
Corresponds to the reducing agent injection pressure P1 corresponding to the detected value P of the exhaust gas pressure calculated by the reducing agent injection
Therefore, the reducing
By the injection and combustion of the reducing agent from the reducing
かかる第２前提構成によれば、前記第１前提構成と同様な作用、効果に加えて、次のような作用、効果が得られる。
即ち、排ガス管２のＮＯｘ吸蔵触媒装置１の上流部位に排ガス中に還元剤を供給する還元剤噴射装置９を設けるとともに、ＮＯｘ吸蔵触媒装置１入口の排ガス温度及び排ガス圧力を検出し、コントローラ１０によって、該排ガス温度の検出値Ｔ及び排ガス圧力の検出値Ｐに基づき、還元剤噴射装置９からの還元剤噴射量Ｑ及び還元剤噴射圧力Ｐ１を、検出排ガス温度Ｔ及び検出排ガス圧力Ｐに適合するように制御するので、ＮＯｘ吸蔵触媒装置１への還元剤を常時所要の温度及び圧力条件で安定供給することができて、該ＮＯｘ吸蔵触媒装置１における脱硝性能が安定するとともに、最低限の還元剤供給量で以ってＮＯｘ吸蔵触媒装置１における脱硝率を高く維持できる。
According to the second premise configuration , in addition to the same operations and effects as the first premise configuration , the following operations and effects can be obtained.
That is, a reducing
（実施形態）
図３は、本発明の実施形態を示す図１対応図である。
かかる実施形態おいては、前記第２前提構成に加えて、前記排ガス管２の前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置１の下流部位に排ガス中の黒煙を除去する黒煙フィルタ１２０を設置するとともに、該黒煙フィルタ１２０の前後の差圧を検出して前記コントローラ１０に入力する差圧センサ１３０を設けている。
(Embodiment)
FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 1 showing an embodiment of the present invention.
In this embodiment , in addition to the second premise configuration , a black smoke filter 120 for removing black smoke in the exhaust gas is installed at a downstream portion of the NOx storage catalyst device 1 of the
そして、かかる実施形態においては、前記コントローラ１０は、前記第２前提構成の制御に加えて、前記差圧センサ１３０による差圧の検出値ΔＰが前記黒煙フィルタ（ＤＰＦ）１２の許容差圧ΔＰを超えたとき、前記冷却水調整弁４を閉止して前記排ガス冷却装置３への冷却水の供給を遮断するとともに、前記還元剤噴射装置９からの還元剤噴射量を増加して前記黒煙フィルタ１２０への排ガス温度を上昇せしめるように制御する。
In this embodiment , in addition to the control of the second premise configuration , the
図６は、かかる実施形態における、コントローラ１０による制御ブロック図である。
図６において、前記差圧センサ１３０からの前記黒煙フィルタ１２０出入口の差圧の検出値ΔＰはコントローラ１０の差圧比較部２０に入力される。２１は差圧設定部で、前記黒煙フィルタ１２０の許容差圧ΔＰ０、つまり該黒煙フィルタ１２０の再生を要する差圧の限界値が設定されている。
前記差圧比較部２０においては、前記差圧の検出値ΔＰと前記差圧設定部２１に設定されている許容差圧ΔＰ０とを比較し、その比較結果をＤＰＦ再生要否判断部２２に入力する。
FIG. 6 is a control block diagram of the
In FIG. 6, the detected value ΔP of the differential pressure at the inlet / outlet of the black smoke filter 120 from the
The differential
該ＤＰＦ再生要否判断部２２においては、前記比較結果が、差圧の検出値ΔＰが許容差圧ΔＰ０以上の場合（ΔＰ≧ΔＰ０）には、前記黒煙フィルタ１２０の再生を判断するとともに、冷却水弁閉止指令部２３を作動させ、該冷却水弁閉止指令部２３は前記冷却水調整弁４を遮断せしめて、黒煙フィルタ１２０への排ガス温度の低下を回避する。
また該ＤＰＦ再生要否判断部２２においては、前記比較結果が、差圧の検出値ΔＰが許容差圧ΔＰ０以上の場合（ΔＰ≧ΔＰ０）には、還元剤噴射量増加指令部２４を作動させ、還元剤噴射量増加指令部２４は、還元剤噴射装置９の作動指令を前記還元剤噴射条件算出部１７に入力する。
そして、該還元剤噴射条件算出部１７以後の制御は、前記第２前提構成と同様に行ない、
前記還元剤噴射装置９からの還元剤噴射量を増加して前記黒煙フィルタ１２０への排ガス温度を上昇せしめる。
図８は、かかる実施形態における、黒煙フィルタ（ＤＰＦ）１２の再生と前記冷却水調整弁４の遮断のタイミング線図である。
In the DPF regeneration
The DPF regeneration
The control after the reducing agent injection
The amount of reducing agent injected from the reducing
FIG. 8 is a timing diagram of the regeneration of the black smoke filter (DPF) 12 and the shutoff of the cooling water adjustment valve 4 in this embodiment .
かかる実施形態によれば、排ガス冷却装置３を作動させて黒煙フィルタ１２０への排ガス温度を低下させて運転している場合に、黒煙フィルタ１２０前後の差圧の検出値ΔＰが許容差圧ΔＰ０を超えて該黒煙フィルタ１２０を再生する際には、前記排ガス冷却装置３への冷却水の供給を遮断することにより、さらには還元剤噴射装置９からの還元剤噴射量を増加して黒煙フィルタ１２０への排ガス温度を上昇せしめることにより、該黒煙フィルタ１２０での黒煙の再燃焼を促進することができる。
これにより、黒煙フィルタ１２０の機能低下や、該黒煙フィルタ１２０の詰まりに伴うエンジン背圧の増加による燃料消費率の増加を回避できる。
According to this embodiment , when the exhaust
Accordingly, it is possible to avoid a decrease in the function of the black smoke filter 120 and an increase in the fuel consumption rate due to an increase in the engine back pressure accompanying the clogging of the black smoke filter 120.
尚、かかる実施形態において、黒煙フィルタ１２０前後の差圧の検出値ΔＰが許容差圧ΔＰ０を超えて該黒煙フィルタ１２０を再生する際に、前記排ガス冷却装置３への冷却水の供給の遮断のみを行ない、還元剤噴射装置９からの還元剤噴射量を増加して黒煙フィルタ１２０への排ガス温度を上昇せしめる操作を省略することも可能である。
In this embodiment , when the detected value ΔP of the differential pressure before and after the black smoke filter 120 exceeds the allowable differential pressure ΔP0 and the black smoke filter 120 is regenerated, the supply of cooling water to the exhaust
本発明によれば、排ガス供給源からの排ガス温度に影響されることなく常時高い触媒性能を維持可能として、発電用エンジンのように高温の排ガス供給源からの排ガスに対しても、高効率のＮＯｘ浄化機能をそなえた排ガス浄化装置を提供できる。 According to the present invention, high catalyst performance can be maintained at all times without being affected by the exhaust gas temperature from the exhaust gas supply source, and high efficiency can be achieved even for exhaust gas from a high temperature exhaust gas supply source such as a power generation engine. An exhaust gas purification apparatus having a NOx purification function can be provided.
１ ＮＯｘ吸蔵触媒装置
２ 排ガス管
３ 排ガス冷却装置
４ 冷却水調整弁
７ 排ガス温度センサ
８ 排ガス圧力センサ
９ 還元剤噴射装置
１０ コントローラ
１２０ 黒煙フィルタ
１３０ 差圧センサ
５２ 噴孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 NOx
Claims (1)
前記排ガス通路の前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置の上流部位に、該排ガス通路中の排ガスを冷却する排ガス冷却装置及び排ガス中に還元剤を供給する還元剤供給装置を設けるとともに、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置入口の排ガス温度を検出する排ガス温度センサと、前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置入口の排ガス圧力を検出する排ガス圧力センサと、前記排ガス温度センサからの排ガス温度の検出値及び前記排ガス圧力センサからの排ガス圧力の検出値が入力されて、該排ガス温度の検出値に基づき前記ＮＯｘ吸蔵触媒装置に導入される排ガス温度が触媒作動温度範囲中で触媒性能が最も良い最適触媒作動温度になるように前記排ガス冷却装置への冷却流体の供給量を調整する冷却流体調整弁を制御し、且つ前記排ガス温度の検出値及び排ガス圧力の検出値に基づき前記還元剤供給装置からの還元剤供給量及び還元剤供給圧力を制御するコントローラとをそなえ、
さらに、前記黒煙除去装置の前後の差圧を検出して前記コントローラに入力する差圧センサを設け、前記コントローラは、前記差圧の検出値が前記黒煙除去装置の許容差圧を超えたとき前記冷却流体調整弁を閉止して前記排ガス冷却装置への冷却流体の供給を遮断するとともに、前記還元剤供給装置からの還元剤供給量を前記ＮＯｘ吸蔵触媒の前記最適触媒作動温度への制御による還元剤噴射量より増加して、前記黒煙除去装置への排ガス温度を上昇せしめるように構成されることを特徴とする排ガス浄化装置。 In an exhaust gas purification apparatus comprising a NOx (nitrogen oxide) storage catalyst device in an exhaust gas passage and a black smoke removal device for removing black smoke in exhaust gas downstream of the NOx (nitrogen oxide) storage catalyst device,
An exhaust gas cooling device for cooling the exhaust gas in the exhaust gas passage and a reducing agent supply device for supplying a reducing agent into the exhaust gas are provided at an upstream portion of the NOx storage catalyst device in the exhaust gas passage, and an inlet of the NOx storage catalyst device is provided. An exhaust gas temperature sensor for detecting the exhaust gas temperature, an exhaust gas pressure sensor for detecting the exhaust gas pressure at the inlet of the NOx storage catalyst device, a detected value of the exhaust gas temperature from the exhaust gas temperature sensor, and a detected value of the exhaust gas pressure from the exhaust gas pressure sensor Is input to the exhaust gas cooling device so that the exhaust gas temperature introduced into the NOx storage catalyst device based on the detected value of the exhaust gas temperature becomes the optimum catalyst operating temperature with the best catalyst performance in the catalyst operating temperature range. and controlling the cooling fluid control valve for adjusting the supply amount of the cooling fluid, and based on the detection value of the detection value and the exhaust gas pressure of the exhaust gas temperature And a controller for controlling the reducing agent supply amount and a reducing agent supply pressure from the reducing agent supply device can,
Further, a differential pressure sensor that detects a differential pressure before and after the black smoke removal device and inputs the differential pressure to the controller is provided, and the controller detects a detected value of the differential pressure that exceeds an allowable differential pressure of the black smoke removal device. When the cooling fluid regulating valve is closed, the supply of the cooling fluid to the exhaust gas cooling device is shut off, and the amount of reducing agent supplied from the reducing agent supply device is controlled to the optimum catalyst operating temperature of the NOx storage catalyst. The exhaust gas purifying device is configured to increase the exhaust gas temperature to the black smoke removing device by increasing the amount of the reducing agent injected by the gas.
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