WO2005073530A1 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

エンジンの排気浄化装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2005073530A1
WO2005073530A1 PCT/JP2005/001532 JP2005001532W WO2005073530A1 WO 2005073530 A1 WO2005073530 A1 WO 2005073530A1 JP 2005001532 W JP2005001532 W JP 2005001532W WO 2005073530 A1 WO2005073530 A1 WO 2005073530A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
exhaust
engine
catalyst
exhaust gas
reducing agent
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/001532
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kiminobu Hirata
Nobuhiko Masaki
Hisashi Akagawa
Original Assignee
Nissan Diesel Motor Co., Ltd.
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Diesel Motor Co., Ltd. filed Critical Nissan Diesel Motor Co., Ltd.
Publication of WO2005073530A1 publication Critical patent/WO2005073530A1/ja

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409Nitrogen oxides
    • B01D53/9431Processes characterised by a specific device
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0097Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are arranged in a single housing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/206Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/18Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1805Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body
    • F01N13/1811Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body with means permitting relative movement, e.g. compensation of thermal expansion or vibration
    • F01N13/1816Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body with means permitting relative movement, e.g. compensation of thermal expansion or vibration the pipe sections being joined together by flexible tubular elements only, e.g. using bellows or strip-wound pipes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2340/00Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses
    • F01N2340/06Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses characterised by the arrangement of the exhaust apparatus relative to the turbine of a turbocharger
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/14Nitrogen oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an engine exhaust purification device (hereinafter referred to as "exhaust exhaust device”) for reducing and purifying nitrogen oxides (NOx) in exhaust using a liquid reducing agent.
  • exhaust exhaust device for reducing and purifying nitrogen oxides (NOx) in exhaust using a liquid reducing agent.
  • the present invention relates to a technique for promoting diffusion and mixing of a liquid reducing agent.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-27627
  • a powerful exhaust gas purification device injects and supplies a required amount of liquid reducing agent according to the engine operating state to an exhaust gas upstream of a reduction catalyst provided in an engine exhaust system, thereby providing a high level of exhaust gas.
  • NOx is subjected to a catalytic reduction reaction with a liquid reducing agent to purify NOx into harmless components.
  • the reduction reaction uses ammonia having a good reactivity with NOx.
  • the liquid reducing agent an aqueous urea solution that generates ammonia by hydrolysis with exhaust heat and steam in the exhaust gas is used.
  • an oxidation catalyst that oxidizes nitrogen monoxide (NO) to nitrogen dioxide (NO) in the exhaust system of the begging engine that improves the NOx purification rate of the reduction catalyst
  • a technique has been developed in which an injection nozzle for injecting and supplying a liquid reducing agent and a reduction catalyst are arranged in this order, respectively, and the ratio of NO to NO in exhaust gas is improved by an oxidation catalyst.
  • Patent Document 1 JP-A-2000-27627
  • An object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus that promotes diffusion and mixing of a liquid reducing agent by ensuring a sufficient distance.
  • an oxidation catalyst for oxidizing nitrogen monoxide to nitrogen dioxide and a liquid reducing agent are injected and supplied to the engine exhaust system in the exhaust gas flow direction according to the operating state of the engine.
  • an exhaust gas purifying apparatus for an engine each of which is provided with an injection nozzle for performing a reduction and a reduction catalyst for reducing and purifying nitrogen oxides using a liquid reducing agent
  • an exhaust gas in which the oxidation catalyst is fixed to the engine is provided.
  • the reduction catalyst is arranged in the exhaust system fixed to the chassis while being arranged in the system.
  • the injection nozzle can be disposed in an exhaust system fixed to the chassis or the engine.
  • a turbocharger turbine that collects exhaust energy and supercharges intake air may be disposed in an exhaust system upstream of the reduction catalyst, that is, an exhaust system fixed to a chassis or an engine.
  • the oxidation catalyst is formed by a thin coat of a catalyst component on a honeycomb-type catalyst carrier in which a large number of cells formed along the exhaust gas flow direction have thin walls. Is desirable. In this way, even if the oxidation catalyst is miniaturized, the emission of the catalyst carrier is reduced. The gas flow passage area is sufficiently secured, the pressure loss can be suppressed as much as possible, and the cost can be reduced because the amount of the catalyst component is small. At this time, there is a concern that the oxidation catalyst may be reduced in size due to downsizing of the oxidation catalyst and reduction of the catalyst components. However, since the oxidation catalyst is disposed in the exhaust system fixed to the engine, the exhaust gas passing therethrough is exhausted. In addition to a sufficiently high temperature, a reduction in the amount of heat released from the peripheral wall due to the downsizing of the oxidation catalyst makes it possible to secure oxidation performance equivalent to that of the conventional configuration.
  • the oxidation catalyst is provided in the exhaust system fixed to the engine, it is possible to move the injection nozzle to the upstream of the exhaust gas. The distance between can be increased. As a result, sufficient time is allowed for the liquid reducing agent injected and supplied from the injection nozzle to diffuse and mix in the exhaust gas until the liquid reducing agent reaches the reduction catalyst, thereby promoting the diffusion and mixing of the liquid reducing agent. can do. Further, since the diffusion and mixing of the liquid reducing agent are promoted, the precipitation of the reducing agent component in the injection nozzle and the exhaust system located downstream of the exhaust nozzle can also be suppressed. At this time, if the exhaust gas of the engine is directly introduced into the oxidation catalyst, the oxidation catalyst can easily exhibit its oxidation ability easily at a temperature higher than the activation temperature.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of an exhaust gas purification apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of the exhaust gas purification apparatus according to the present invention.
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing a third embodiment of the exhaust gas purification apparatus according to the present invention.
  • FIG. 4 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the exhaust gas purification apparatus according to the present invention.
  • FIG. 5 is a configuration diagram showing a fifth embodiment of the exhaust gas purification apparatus according to the present invention. Explanation of symbols
  • FIG. 1 shows the configuration of an exhaust gas purifying apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • An exhaust pipe 14 connected to an exhaust manifold 12 of the engine 10 includes at least a turbocharger bin 16 for collecting exhaust energy and supercharging intake air along an exhaust flow direction, An oxidation catalyst 18 that oxidizes NO to NO, and a liquid
  • An injection nozzle 20 for injecting and supplying a body reducing agent and a NOx reduction catalyst 22 for reducing and purifying NOx using a liquid reducing agent are provided respectively. More specifically, the turbine 16 and the oxidation catalyst 18 are respectively disposed in an upstream exhaust pipe 14A fixed to the engine 10 and the exhaust manifold 12, while the injection nozzle 20 and the NOx reduction catalyst 22 are mounted on a chassis (not shown). Each is fixed to the fixed downstream exhaust pipe 14B. The upstream exhaust pipe 14A and the downstream exhaust pipe 14B are connected to each other via a flexible tube 14C that absorbs the relative movement between the engine 10 and the chassis, thereby forming an exhaust system.
  • At least one of the turbine 16 and the oxidation catalyst 18 be directly supported by the engine 10 via a bracket.
  • Reference numeral 24 in the drawing denotes a reducing agent oxidation catalyst that oxidizes and purifies the liquid reducing agent that has passed through the NOx reduction catalyst 22.
  • the oxidation catalyst 18 since the oxidation catalyst 18 is provided in the engine room, it is desirable to reduce the size while minimizing the pressure loss due to the increase in exhaust resistance. For this reason, the oxidation catalyst 18 has a structure in which a large number of cells formed along the exhaust gas flow direction have a thin-walled honeycomb-type catalyst carrier, and a thin layer of a noble metal such as platinum as a catalyst component is wash-coated with a thin layer. Use something. In this way, despite the size reduction, the exhaust gas flow area in the catalyst carrier is sufficiently ensured, the pressure loss can be suppressed as much as possible, and the cost can be reduced because the catalyst component can be reduced. Can be done.
  • the oxidation capacity may be reduced due to the downsizing of the medium 18 and the reduction of the catalyst components.However, since the oxidation catalyst 18 is provided in the engine room, the temperature of the exhaust passing therethrough is sufficiently high. The reduction in the amount of heat radiated from the peripheral wall due to the downsizing of the oxidation catalyst 18 makes it possible to ensure the same oxidation performance as in the conventional configuration.
  • the oxidation catalyst 18 is disposed in the engine room, so that the injection nozzle 20 can be moved upstream of the exhaust gas. The distance between them can be lengthened. For this reason, a sufficient time for the liquid reducing agent injected and supplied from the injection nozzle 20 to diffuse and mix in the exhaust gas until the liquid reducing agent reaches the NOx reduction catalyst 22 can be secured, and the diffusion and mixing of the liquid reducing agent can be performed. Can be promoted. Further, since the diffusion and mixing of the liquid reducing agent are promoted, the precipitation of the reducing agent component in the injection nozzle 20 and the downstream exhaust pipe 14B located downstream of the exhaust nozzle can be suppressed.
  • FIG. 2 shows a configuration of an exhaust gas purification apparatus according to a second embodiment of the present invention. Note that the following embodiments have the same basic configuration as the first embodiment, and therefore, the same components will be denoted by the same reference characters and description thereof will be omitted.
  • a configuration is adopted in which the oxidation catalyst 18 and the turbine 16 are arranged in this order along the exhaust gas flow direction in the upstream exhaust pipe 14A.
  • the exhaust gas from the exhaust manifold 12 is directly introduced into the oxidation catalyst 18, so that the oxidation catalyst 18 can sufficiently exhibit its oxidizing ability so that the catalyst components easily reach the activation temperature or higher.
  • Note that other operations and effects are the same as those of the first embodiment, and a description thereof will be omitted (the same applies hereinafter).
  • FIG. 3 shows a configuration of a third embodiment of the exhaust gas purification apparatus according to the present invention.
  • An exhaust pipe 14 connected to an exhaust manifold 12 of the engine 10 has at least an oxidation catalyst 18, an injection nozzle 20, a turbine 16, a NOx reduction catalyst 22, , Respectively.
  • the oxidation catalyst 18 is provided in the upstream exhaust pipe 14A, while the injection nozzle 20, the turbine 16 and the NOx reduction catalyst 22 are provided in the downstream exhaust pipe 14B.
  • FIG. 4 shows the configuration of a fourth embodiment of the exhaust gas purification apparatus according to the present invention.
  • the oxidation catalyst 18, the injection nozzle 20, and the turbine 16 are provided in the upstream exhaust pipe 14A along the exhaust gas flow direction, while the downstream exhaust pipe 14B is provided.
  • a configuration in which a NOx reduction catalyst 22 is provided is adopted. This makes it possible to maximize the distance between the injection nozzle 20 and the NOx reduction catalyst 22 as much as possible while sufficiently exhibiting the oxidation ability of the oxidation catalyst 18 as in the second embodiment. The time required for the liquid reducing agent injected and supplied from to diffuse and mix can be maximized.
  • FIG. 5 shows the configuration of a fifth embodiment of the exhaust gas purification apparatus according to the present invention.
  • the present invention exerts its functions and effects even in a configuration in which the turbine 16 is not provided in the exhaust system. It goes without saying that the exhaust system power turbine 16 in the first to third embodiments may be removed.
  • the oxidation catalyst 18 By disposing the NOx reduction catalyst 22 in the downstream exhaust pipe 14B while disposing the NOx reduction catalyst 22 in the upstream exhaust pipe 14A, the distance between the injection nozzle 20 and the NOx reduction catalyst 22 can be increased. Therefore, the time required for the liquid reducing agent injected and supplied from the injection nozzle 20 to reach the NOx reduction catalyst 22 becomes longer, and sufficient time for the liquid reducing agent to diffuse and mix is secured. By effectively utilizing the liquid reducing agent, NOx in exhaust gas can be purified. Further, since there is no need to inject and supply the liquid reducing agent more than necessary, it is also possible to suppress the deposition of the reducing agent component in the injection nozzle 20 and the downstream exhaust pipe 14B located downstream of the exhaust nozzle.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

 エンジン排気系に、排気流通方向に沿って、少なくとも、一酸化窒素を二酸化窒素へと酸化させる酸化触媒と、エンジン運転状態に応じて液体還元剤を噴射供給する噴射ノズルと、液体還元剤を用いて窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、を夫々配設して構成したエンジンの排気浄化装置において、酸化触媒をエンジンに固定される排気系に配設する一方、還元触媒をシャーシに固定される排気系に配設する。このようにすれば、噴射ノズルと還元触媒との間の距離を長くすることができるので、噴射ノズルから噴射供給された液体還元剤が還元触媒に到達するまでの間に、排気中に拡散及び混合するための時間が十分確保され、液体還元剤の拡散及び混合を促進することができる。

Description

明 細 書
エンジンの排気浄ィ匕装置
技術分野
[0001] 本発明は、液体還元剤を用いて、排気中の窒素酸化物 (NOx)を還元浄化するェ ンジンの排気浄ィ匕装置 (以下「排気浄ィ匕装置」という)において、特に、液体還元剤の 拡散及び混合を促進する技術に関する。
背景技術
[0002] エンジンの排気に含まれる NOxを浄ィ匕する触媒浄ィ匕システムとして、特開 2000— 2 7627号公報 (特許文献 1)に開示された排気浄化装置が提案されている。
[0003] 力かる排気浄ィ匕装置は、エンジン排気系に配設された還元触媒の排気上流に、ェ ンジン運転状態に応じた必要量の液体還元剤を噴射供給することで、排気中の NO Xと液体還元剤とを触媒還元反応させて、 NOxを無害成分に浄化処理するものであ る。ここで、還元反応は、 NOxと反応性が良好なアンモニアを用いるもので、液体還 元剤としては、排気熱及び排気中の水蒸気により加水分解してアンモニアを発生す る尿素水溶液が用いられる。また、還元触媒における NOx浄化率を向上させるベぐ エンジン排気系に、一酸化窒素 (NO)を二酸化窒素 (NO )へと酸化させる酸化触媒
2
,液体還元剤を噴射供給する噴射ノズル及び還元触媒をこの順序で夫々配設し、酸 化触媒により排気中の NOと NOとの割合を改善する技術が開発されている。
2
特許文献 1:特開 2000-27627号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] ところで、噴射ノズルから噴射供給された液体還元剤は、還元触媒に到達するまで の間に、排気中で十分拡散及び混合されなければ、還元触媒による NOx浄化率の 向上が期待できなくなってしまう。一方、液体還元剤の拡散及び混合が不十分となる ことを見越して、エンジン運転状態に応じた必要量以上の液体還元剤を噴射供給す ると、ランニングコストが上昇するだけではなぐ噴射ノズルやその排気下流に位置す る排気系に還元剤成分が析出されてしまうこととなる。このため、還元剤成分の析出 を抑制しつつ、液体還元剤の拡散及び混合を促進するためには、噴射ノズルと還元 触媒との間の距離を長くする必要がある。
[0005] しカゝしながら、酸化触媒,噴射ノズル及び還元触媒は、シャーシ側の排気系に夫々 配設されているため、車載レイアウトの制約から、酸化触媒と還元触媒との間の距離 を長くすることができなカゝつた。また、酸化触媒の排気上流に噴射ノズルを配設すると 、液体還元剤が還元触媒に到達するまでの間に拡散及び混合するための時間が十 分確保できるが、酸化触媒により液体還元剤が酸化してしまい、酸化触媒を設けた 意味が薄れてしまう。このため、噴射ノズルと還元触媒との間の距離を長くすることは 困難であり、液体還元剤が有効に利用されているとは言い難い状況であった。なお、 液体還元剤として、軽油,ガソリン,アルコール類などの燃料を用いる排気浄化装置 においても、同様な問題が発生するおそれがある。
[0006] そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、エンジン排気系に配設される 酸化触媒,噴射ノズル,還元触媒などのレイアウトを見直し、噴射ノズルと還元触媒と の間の距離を十分確保することで、液体還元剤の拡散及び混合を促進した排気浄 化装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0007] このため、本発明では、エンジン排気系に、排気流通方向に沿って、少なくとも、一 酸化窒素を二酸化窒素へと酸化させる酸化触媒と、エンジン運転状態に応じて液体 還元剤を噴射供給する噴射ノズルと、液体還元剤を用いて窒素酸化物を還元浄ィ匕 する還元触媒と、を夫々配設して構成したエンジンの排気浄化装置において、酸ィ匕 触媒をエンジンに固定される排気系に配設する一方、還元触媒をシャーシに固定さ れる排気系に配設したことを特徴とする。ここで、噴射ノズルは、シャーシ又はェンジ ンに固定される排気系に配設することができる。また、還元触媒の排気上流にあたる 排気系、即ち、シャーシ又はエンジンに固定される排気系に、排気エネルギを回収し て吸気を過給するターボチャージャのタービンを配設するようにしてもょ 、。
[0008] さらに、酸化触媒は、排気流通方向に沿って多数形成されたセルの隔壁が薄壁か らなるハ-カムタイプの触媒担体に、触媒成分を薄層にてゥォッシュコートして構成す ることが望ましい。このようにすれば、酸化触媒を小型化しても、触媒担体における排 気の流路面積が十分確保され、圧力損失を極力抑制することができると共に、触媒 成分が少なくて済むことからその原価を低下させることができる。このとき、酸化触媒 の小型化及び触媒成分の削減による酸ィ匕能力の低下が懸念されるが、酸ィ匕触媒が エンジンに固定される排気系に配設されるため、ここを通過する排気の温度が十分 高いことに加え、酸化触媒の小型化によるその周壁からの放熱量の低下により、従来 構成と同等な酸ィ匕能力を確保することができる。
発明の効果
[0009] 本発明に係る排気浄化装置によれば、酸化触媒がエンジンに固定される排気系に 配設されるため、噴射ノズルを排気上流に移動させることが可能となり、これと還元触 媒との間の距離を長くすることができる。このため、噴射ノズルから噴射供給された液 体還元剤が還元触媒に到達するまでの間に、排気中に拡散及び混合するための時 間が十分確保でき、液体還元剤の拡散及び混合を促進することができる。また、液体 還元剤の拡散及び混合が促進されることから、噴射ノズル及びその排気下流に位置 する排気系に還元剤成分が析出することも抑制できる。このとき、エンジンの排気が 酸化触媒に直接導入されれば、酸化触媒の触媒成分が活性温度以上となり易ぐそ の酸ィ匕能力を十分発揮することができる。
図面の簡単な説明
[0010] [図 1]図 1は、本発明に係る排気浄ィ匕装置の第 1実施形態を示す構成図である。
[図 2]図 2は、本発明に係る排気浄ィ匕装置の第 2実施形態を示す構成図である。
[図 3]図 3は、本発明に係る排気浄ィ匕装置の第 3実施形態を示す構成図である。
[図 4]図 4は、本発明に係る排気浄ィ匕装置の第 4実施形態を示す構成図である。
[図 5]図 5は、本発明に係る排気浄ィ匕装置の第 5実施形態を示す構成図である。 符号の説明
[0011] 10 エンジン
12 排気マ-フォールド
14 排気管
14A 上流排気管
14B 下流排気管 14C フレキシブノレチューブ
16 タービン
18 酸化触媒
20 噴射ノズル
22 NOx還元触媒
発明を実施するための最良の形態
[0012] 以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
[0013] 図 1は、本発明に係る排気浄化装置の第 1実施形態の構成を示す。
[0014] エンジン 10の排気マ-フォールド 12に接続される排気管 14には、排気流通方向 に沿って、少なくとも、排気エネルギを回収して吸気を過給するターボチャージャのタ 一ビン 16と、 NOを NOへと酸化させる酸化触媒 18と、エンジン運転状態に応じて液
2
体還元剤を噴射供給する噴射ノズル 20と、液体還元剤を用いて NOxを還元浄化す る NOx還元触媒 22と、が夫々配設される。詳細には、タービン 16及び酸化触媒 18 は、エンジン 10及び排気マ-フォールド 12に固定される上流排気管 14Aに夫々配 設される一方、噴射ノズル 20及び NOx還元触媒 22は、図示しないシャーシに固定 される下流排気管 14Bに夫々配設される。そして、上流排気管 14Aと下流排気管 14 Bとは、エンジン 10とシャーシとの間の相対運動を吸収するフレキシブルチューブ 14 Cを介して相互に連通接続され、排気系が構成される。ここで、車載レイアウトを簡素 化する観点から、タービン 16及び酸ィ匕触媒 18の少なくとも一方は、ブラケットを介し てエンジン 10に直接支持される構成とすることが望ましい。なお、図中の符号 24は、 NOx還元触媒 22を通過した液体還元剤を酸化浄化する還元剤酸化触媒である。
[0015] また、酸化触媒 18は、エンジンルーム内に配設されるため、排気抵抗の増加による 圧力損失を極力抑制しつつ、小型化することが望ましい。このため、酸化触媒 18は、 排気流通方向に沿って多数形成されたセルの隔壁が薄壁力 なるハ-カムタイプの 触媒担体に、触媒成分としての白金などの貴金属を薄層にてゥォッシュコートした構 成のものを用いる。このようにすれば、小型化したにもかかわらず、触媒担体における 排気の流通面積が十分確保され、圧力損失を極力抑制することができると共に、触 媒成分が少なくて済むことからその原価を低下させることができる。このとき、酸ィ匕触 媒 18の小型化及び触媒成分の削減による酸化能力の低下が懸念されるが、酸化触 媒 18がエンジンルーム内に配設されるため、ここを通過する排気の温度が十分高い ことに加え、酸化触媒 18の小型化によるその周壁からの放熱量の低下により、従来 構成と同等な酸ィ匕能力を確保することができる。
[0016] 力かる構成によれば、酸ィ匕触媒 18がエンジンルーム内に配設されることで、噴射ノ ズル 20を排気上流に移動させることが可能となり、これと NOx還元触媒 22との間の 距離を長くすることができる。このため、噴射ノズル 20から噴射供給された液体還元 剤が NOx還元触媒 22に到達するまでの間に、排気中に拡散及び混合するための 時間が十分確保でき、液体還元剤の拡散及び混合を促進することができる。また、液 体還元剤の拡散及び混合が促進されることから、噴射ノズル 20及びその排気下流に 位置する下流排気管 14Bなどに還元剤成分が析出することも抑制できる。
[0017] 図 2は、本発明に係る排気浄化装置の第 2実施形態の構成を示す。なお、以下の 実施形態は、基本構成が第 1実施形態と共通するので、同一構成には同一符号を 付すことで、その説明は省略する。
[0018] 本実施形態では、第 1実施形態とは異なり、上流排気管 14Aに、排気流通方向に 沿って、酸ィ匕触媒 18及びタービン 16をこの順序で配設した構成を採用する。このよ うにすれば、排気マ-フォールド 12からの排気が酸ィ匕触媒 18に直接導入されるため 、酸化触媒 18の触媒成分が活性温度以上となり易ぐその酸化能力を十分発揮する ことができる。なお、他の作用及び効果については、先の第 1実施形態と同様である ので、その説明は省略する(以下同様)。
[0019] 図 3は、本発明に係る排気浄化装置の第 3実施形態の構成を示す。
[0020] エンジン 10の排気マ-フォールド 12に接続される排気管 14には、排気流通方向 に沿って、少なくとも、酸化触媒 18と、噴射ノズル 20と、タービン 16と、 NOx還元触 媒 22と、が夫々配設される。詳細には、酸化触媒 18は上流排気管 14Aに配設され る一方、噴射ノズル 20,タービン 16及び NOx還元触媒 22は下流排気管 14Bに夫 々配設される。このようにすれば、先の第 2実施形態と同様な作用及び効果を奏する ことができる。
[0021] 図 4は、本発明に係る排気浄化装置の第 4実施形態の構成を示す。 [0022] 本実施形態では、第 3実施形態とは異なり、上流排気管 14Aに、排気流通方向に 沿って、酸化触媒 18,噴射ノズル 20及びタービン 16を夫々配設する一方、下流排 気管 14Bに、 NOx還元触媒 22を配設した構成を採用する。このようにすれば、第 2 実施形態と同様に酸化触媒 18による酸化能力を十分発揮させつつ、噴射ノズル 20 と NOx還元触媒 22との間の距離を極力長くすることが可能となり、噴射ノズル 20から 噴射供給された液体還元剤が拡散及び混合するための時間を最大限確保すること ができる。
[0023] 図 5は、本発明に係る排気浄化装置の第 5実施形態の構成を示す。
[0024] 本実施形態では、第 4実施形態の上流排気管 14Aに配設されたタービン 16を取り 外した構成が採用される。即ち、本発明は、排気系にタービン 16が配設されていな い構成であっても、その作用及び効果が奏される。なお、第 1一第 3実施形態におけ る排気系力 タービン 16を取り外してもよいことは言うまでもない。
[0025] 要するに、エンジン排気系に、排気流通方向に沿って、酸化触媒 18,噴射ノズル 2 0及び NOx還元触媒 22を少なくとも配設して構成した排気浄ィ匕装置において、酸ィ匕 触媒 18を上流排気管 14Aに配設する一方、 NOx還元触媒 22を下流排気管 14Bに 配設することで、噴射ノズル 20と NOx還元触媒 22との間の距離を長くすることができ る。このため、噴射ノズル 20から噴射供給された液体還元剤が NOx還元触媒 22〖こ 到達するまでに要する時間が長くなり、液体還元剤が拡散及び混合するための時間 が十分確保されることから、液体還元剤を有効に活用して、排気中の NOxを浄ィ匕処 理することができる。また、液体還元剤を必要以上に噴射供給する必要がないことか ら、噴射ノズル 20及びその排気下流に位置する下流排気管 14Bなどに還元剤成分 が析出することを抑制することもできる。

Claims

請求の範囲
[1] エンジン排気系に、排気流通方向に沿って、少なくとも、一酸化窒素を二酸化窒素 へと酸化させる酸化触媒と、エンジン運転状態に応じて液体還元剤を噴射供給する 噴射ノズルと、液体還元剤を用いて窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、を夫々 配設して構成したエンジンの排気浄ィ匕装置において、
前記酸化触媒をエンジンに固定される排気系に配設する一方、前記還元触媒をシ ヤーンに固定される排気系に配設したことを特徴とするエンジンの排気浄ィ匕装置。
[2] 前記噴射ノズルを、シャーシに固定される排気系に配設したことを特徴とする請求 項 1記載のエンジンの排気浄ィ匕装置。
[3] 前記噴射ノズルを、エンジンに固定される排気系に配設したことを特徴とする請求 項 1記載のエンジンの排気浄ィ匕装置。
[4] 前記還元触媒の排気上流にあたる排気系に、排気エネルギを回収して吸気を過給 するターボチャージャのタービンを配設したことを特徴とする請求項 1記載のエンジン の排気浄化装置。
[5] 前記タービンを、エンジンに固定される排気系に配設したことを特徴とする請求項 4 記載のエンジンの排気浄ィ匕装置。
[6] 前記タービンを、シャーシに固定される排気系に配設したことを特徴とする請求項 4 記載のエンジンの排気浄ィ匕装置。
[7] 前記酸ィ匕触媒は、排気流通方向に沿って多数形成されたセルの隔壁が薄壁から なるハニカムタイプの触媒担体に、触媒成分を薄層にてゥォッシュコートした構成で あることを特徴とする請求項 1記載のエンジンの排気浄ィ匕装置。
PCT/JP2005/001532 2004-02-02 2005-02-02 エンジンの排気浄化装置 WO2005073530A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004-025753 2004-02-02
JP2004025753A JP4290026B2 (ja) 2004-02-02 2004-02-02 排気浄化装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2005073530A1 true WO2005073530A1 (ja) 2005-08-11

Family

ID=34823995

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2005/001532 WO2005073530A1 (ja) 2004-02-02 2005-02-02 エンジンの排気浄化装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP4290026B2 (ja)
WO (1) WO2005073530A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2916250A1 (fr) * 2007-05-14 2008-11-21 Renault Sas Raccord d'un turbocompresseur avec un catalyseur d'oxydation d'une ligne d'echappement d'un moteur a combustion interne
WO2009014035A1 (ja) * 2007-07-20 2009-01-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 内燃機関の排気浄化システム
FR2925936A1 (fr) * 2008-01-02 2009-07-03 Peugeot Citroen Automobiles Sa Circuit de gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne
GB2462798A (en) * 2008-06-03 2010-02-24 Johnson Matthey Plc Emission control

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5166848B2 (ja) * 2007-12-17 2013-03-21 三菱ふそうトラック・バス株式会社 排気浄化装置
FR2970297B1 (fr) * 2011-01-07 2015-04-24 Peugeot Citroen Automobiles Sa Ligne d'echappement equipant un moteur thermique d'un vehicule automobile et methode d'epuration des gaz d'echappement
JP6108847B2 (ja) * 2013-01-28 2017-04-05 ヤンマー株式会社 発電システム
WO2015012169A1 (ja) * 2013-07-23 2015-01-29 ヤンマー株式会社 作業車両
JP6162519B2 (ja) * 2013-07-23 2017-07-12 ヤンマー株式会社 トラクタ
KR101795402B1 (ko) * 2016-04-29 2017-11-08 현대자동차 주식회사 배기 시스템
GB201610407D0 (en) * 2016-06-15 2016-07-27 Jaguar Land Rover Ltd Vehicle Exhaust system
KR101846906B1 (ko) * 2016-09-02 2018-04-09 현대자동차 주식회사 배기 가스 정화 시스템

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4932009U (ja) * 1972-06-29 1974-03-20
JPH0430220U (ja) * 1990-07-05 1992-03-11
JPH05195756A (ja) * 1992-01-21 1993-08-03 Hino Motors Ltd エンジンの排ガス浄化装置
JPH05256130A (ja) * 1992-03-12 1993-10-05 Mazda Motor Corp エンジンの排気系配設構造
JP2002371835A (ja) * 2001-06-15 2002-12-26 Komatsu Ltd 内燃機関の排気ガス浄化装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4932009U (ja) * 1972-06-29 1974-03-20
JPH0430220U (ja) * 1990-07-05 1992-03-11
JPH05195756A (ja) * 1992-01-21 1993-08-03 Hino Motors Ltd エンジンの排ガス浄化装置
JPH05256130A (ja) * 1992-03-12 1993-10-05 Mazda Motor Corp エンジンの排気系配設構造
JP2002371835A (ja) * 2001-06-15 2002-12-26 Komatsu Ltd 内燃機関の排気ガス浄化装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2916250A1 (fr) * 2007-05-14 2008-11-21 Renault Sas Raccord d'un turbocompresseur avec un catalyseur d'oxydation d'une ligne d'echappement d'un moteur a combustion interne
WO2008145886A1 (fr) * 2007-05-14 2008-12-04 Renault S.A.S. Raccord d'un turbocompresseur avec un catalyseur d'oxydation d'une ligne d'echappement d'un moteur a combustion interne
US8584450B2 (en) 2007-05-14 2013-11-19 Renault S.A.S. Coupling of a turbocharger with an oxidation catalyst of an exhaust line of an internal combustion engine
WO2009014035A1 (ja) * 2007-07-20 2009-01-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 内燃機関の排気浄化システム
FR2925936A1 (fr) * 2008-01-02 2009-07-03 Peugeot Citroen Automobiles Sa Circuit de gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne
EP2077377A1 (fr) * 2008-01-02 2009-07-08 Peugeot Citroën Automobiles S.A. Circuit de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne
GB2462798A (en) * 2008-06-03 2010-02-24 Johnson Matthey Plc Emission control

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005214170A (ja) 2005-08-11
JP4290026B2 (ja) 2009-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2005073530A1 (ja) エンジンの排気浄化装置
JP4460458B2 (ja) 排気ガス浄化装置
CN101627190B (zh) 内燃机的排气净化装置
JP5449009B2 (ja) 排気浄化装置
US20110052454A1 (en) Exhaust gas purification apparatus
US20100126150A1 (en) Diesel Oxidation Catalyst and Exhaust System Provided with the Same
EP2284371B1 (en) Exhaust gas purification apparatus
JP4445866B2 (ja) 内燃機関の排ガス浄化装置及び内燃機関の排ガス浄化法
US20130232953A1 (en) Exhaust-gas aftertreatment system and method for exhaust-gas aftertreatment
JP2009156078A (ja) 内燃機関の排気ガス浄化装置
US20090151341A1 (en) Apparatus for reducing nitrogen oxide contained in exhaust gas
JP4651560B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
US8443595B2 (en) Additive-agent diffusion plate in exhaust passage, structure of additive-agent diffusion plate, and exhaust system including additive-agent diffusion plate
JP2011052610A (ja) 排気ガス浄化装置
JP4807524B2 (ja) 内燃機関の排気ガス浄化装置
US20100229539A1 (en) Hydrocarbon scr aftertreatment system
JP4216673B2 (ja) 排気浄化装置
JP2006132393A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2012127307A (ja) エンジンの排気浄化装置
JP2007255343A (ja) 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
EP2075051B1 (en) Apparatus for reducing nitrogen oxide in exhaust pipes
WO2011067966A1 (ja) エンジンの排気浄化装置
JP2004204700A (ja) 排気浄化装置
JP2012092746A (ja) 排気浄化装置
JP2009167910A (ja) 排気通路構造

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase