JP2005106001A - Diesel engine exhaust gas purification system - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジンが高負荷状態であっても効率良くNOxを還元する。
【解決手段】ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置は、ディーゼルエンジン10の排気管12に設けられたNOx除去触媒13と、NOx除去触媒に向けて還元剤20を噴射可能な噴射ノズル16と、噴射ノズルに液体調整弁18を介して還元剤を供給する還元剤供給手段19とを備える。NOx除去触媒とディーゼルエンジンとの間の排気管に併設された冷却用バイパス管26と、排ガスの排気管及び冷却用バイパス管へのそれぞれの流量を調整可能な流量調整弁27と、NOx除去触媒内を通過する排ガスの温度を検出する温度センサ24と、温度センサの検出出力に基づいて液体調整弁とともに流量調整弁を制御するコントローラ30とを備える。冷却用バイパス管26は管本体26aと管本体26aの外周に長手方向に所定の間隔を開けて設けられた複数の放熱フィン26bとを有する。
【選択図】 図1
Even if an engine is in a high load state, NOx is efficiently reduced.
An exhaust gas purification apparatus for a diesel engine includes a NOx removal catalyst 13 provided in an exhaust pipe 12 of the diesel engine 10, an injection nozzle 16 capable of injecting a reducing agent 20 toward the NOx removal catalyst, and an injection nozzle. And a reducing agent supply means 19 for supplying the reducing agent via the liquid regulating valve 18. A cooling bypass pipe 26 provided in the exhaust pipe between the NOx removal catalyst and the diesel engine, a flow rate adjusting valve 27 capable of adjusting the respective flow rates of the exhaust gas to the exhaust pipe and the cooling bypass pipe, and the NOx removal catalyst A temperature sensor 24 that detects the temperature of the exhaust gas that passes through the inside, and a controller 30 that controls the flow rate adjustment valve together with the liquid adjustment valve based on the detection output of the temperature sensor. The cooling bypass pipe 26 has a pipe main body 26a and a plurality of heat radiation fins 26b provided at predetermined intervals in the longitudinal direction on the outer periphery of the pipe main body 26a.
[Selection] Figure 1
Description
本発明はディーゼルエンジンの排ガスに含まれる窒素酸化物(以下、NOxという)を低減するディーゼルエンジンの排ガス浄化装置に関するものである。 The present invention relates to a diesel engine exhaust gas purification device that reduces nitrogen oxides (hereinafter referred to as NOx) contained in exhaust gas of a diesel engine.
従来、排ガス中のNOxを低減する排ガス浄化装置として、ディーゼルエンジンの排気管にNOx除去触媒を設け、このNOx除去触媒に向けて炭化水素系液体を噴射可能な噴射ノズルをNOx除去触媒の入口に設け、その噴射ノズルに液体調整弁を介して液体を供給する炭化水素系液体供給手段を備えたディーゼルエンジンの排ガス浄化装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。NOx除去触媒は200℃〜500℃の範囲で比較的高い還元作用が期待され、このNOx除去触媒を備える排ガス浄化装置では、噴射ノズルからNOx除去触媒に向けて還元剤としての炭化水素系液体を噴射することによりその触媒で還元作用が起こり、排ガス中のNOxを無害なN2に転化するようになっている。
しかし、上記した排ガス浄化装置で用いられるNOx除去触媒は、高いNOxの選択還元機能がある反面、排ガス温度が500℃を超えるとNOxの選択還元率が低くなる欠点があり、エンジンが高負荷状態になった場合には排ガス温度が500℃を超えて上昇し、エンジンが高負荷時にNOxを有効に低減させることができない問題点があった。
本発明の目的は、エンジンが高負荷状態であっても効率良くNOxを還元し得るディーゼルエンジンの排ガス浄化装置を提供することにある。
However, the NOx removal catalyst used in the exhaust gas purification apparatus described above has a high NOx selective reduction function, but has a disadvantage that the selective reduction rate of NOx decreases when the exhaust gas temperature exceeds 500 ° C., and the engine is in a high load state. In this case, the exhaust gas temperature has exceeded 500 ° C., and there has been a problem that NOx cannot be effectively reduced when the engine is under a high load.
An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus for a diesel engine that can efficiently reduce NOx even when the engine is in a high load state.
請求項1に係る発明は、図1に示すように、ディーゼルエンジン10の排気管12に設けられたNOx除去触媒13と、NOx除去触媒13の入口に設けられNOx除去触媒13に向けて還元剤20を噴射可能な噴射ノズル16と、噴射ノズル16に液体調整弁18を介して還元剤20を供給する還元剤供給手段19とを備えたディーゼルエンジンの排ガス浄化装置の改良である。
その特徴ある構成は、NOx除去触媒13とディーゼルエンジン10との間の排気管12に併設された冷却用バイパス管26と、排ガスの排気管12及び冷却用バイパス管26へのそれぞれの流量を調整可能な流量調整弁27と、NOx除去触媒13内を通過する排ガスの温度を検出する温度センサ24と、温度センサ24の検出出力に基づいて液体調整弁18とともに流量調整弁27を制御するコントローラ30とを備えたところにある。
この請求項1に係るディーゼルエンジンの排ガス浄化装置では、エンジン10が高負荷状態になって排ガス温度が500℃を超えると、コントローラ30は流量調整弁27を切り換えてバイパス管26を開放する。すると排ガスはバイパス管26に流入し、バイパス管26を通過する際に排ガスの熱はそのバイパス管26から外部に放散され、排ガスはその温度が低下した状態で排気管12に合流してNOx除去触媒13に流入する。排ガス温度が低下するとNOx除去触媒13により排ガス中のNOxは高い効率でN2に還元し、エンジンが高負荷状態であってもその排ガスに含まれるNOxを有効に低減することができる。
As shown in FIG. 1, the invention according to claim 1 includes a
The characteristic configuration is that the
In the exhaust gas purification apparatus for a diesel engine according to the first aspect, when the
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明であって、冷却用バイパス管26が管本体26aと管本体26aの外周に長手方向に所定の間隔を開けて設けられた複数の放熱フィン26bとを有するディーゼルエンジンの排ガス浄化装置である。
この請求項2に係るディーゼルエンジンの排ガス浄化装置では、排ガスはバイパス管26を構成する管本体26aに流入する。そして排ガスの熱は管本体26aの外周に設けられた複数の放熱フィン26bに伝達して外部に放散される。従って、このバイパス管26では排ガスの温度を有効に放散させて排ガスの温度を効果的に低下させることができる。
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the
In the exhaust gas purification apparatus for a diesel engine according to the second aspect, the exhaust gas flows into the pipe
本発明の排ガス浄化装置では、NOx除去触媒とディーゼルエンジンとの間の排気管に冷却用バイパス管を併設し、排ガスの排気管及び冷却用バイパス管へのそれぞれの流量を調整可能な流量調整弁をとNOx除去触媒内を通過する排ガスの温度を検出する温度センサとを設け、温度センサの検出出力に基づいて流量調整弁を制御するコントローラを備えたので、エンジンが高負荷状態になって排ガス温度が500℃を超えると、コントローラは流量調整弁を切り換えて排ガスをバイパス管に流入させる。バイパス管を通過する際に排ガスの熱はそのバイパス管から外部に放散され、排ガスはその温度が低下した状態でNOx除去触媒に流入する。NOx除去触媒ではその温度が低下した排ガス中のNOxを高い効率でN2に還元し、エンジンが高負荷状態であってもその排ガスに含まれるNOxを有効に低減させることができる。この場合、冷却用バイパス管が管本体と管本体の外周に長手方向に所定の間隔を開けて設けられた複数の放熱フィンとを有するものであれば、このバイパス管に流通する排ガスの熱を有効に放散させて排ガスの温度を効果的に低下させることができる。 In the exhaust gas purification apparatus of the present invention, a cooling bypass pipe is additionally provided in the exhaust pipe between the NOx removal catalyst and the diesel engine, and the flow rate adjusting valve capable of adjusting the respective flow rates of the exhaust gas to the exhaust pipe and the cooling bypass pipe And a temperature sensor that detects the temperature of the exhaust gas that passes through the NOx removal catalyst, and a controller that controls the flow rate adjusting valve based on the detection output of the temperature sensor, the engine becomes in a high load state and the exhaust gas When the temperature exceeds 500 ° C., the controller switches the flow rate adjusting valve to flow the exhaust gas into the bypass pipe. When passing through the bypass pipe, the heat of the exhaust gas is dissipated from the bypass pipe to the outside, and the exhaust gas flows into the NOx removal catalyst with its temperature lowered. The NOx removal catalyst can reduce NOx in the exhaust gas whose temperature has decreased to N 2 with high efficiency, and can effectively reduce NOx contained in the exhaust gas even when the engine is in a high load state. In this case, if the cooling bypass pipe has a pipe body and a plurality of radiating fins provided at predetermined intervals in the longitudinal direction on the outer periphery of the pipe body, the heat of the exhaust gas flowing through the bypass pipe is increased. It is possible to effectively dissipate and effectively reduce the temperature of the exhaust gas.
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図1に示すように、ディーゼルエンジン10の排気マニホルド11には排気管12が接続される。この排気管12の途中にはNOx除去触媒13が設けられる。この例ではNOx除去触媒13はモノリス触媒であって、コージェライト製のハニカム担体13aにPt又はこの酸化物を担持して構成される。ただし、触媒としての貴金属はこのPtの他に、Pd、Cu、Mn、Fe、Co、Ag又はこれらの酸化物を少なくとも一種類以上含むものであればよい。これらによりコージェライト製のハニカム担体13aにNOの酸化力が付与されてNOx除去触媒13が構成される。
Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, an
NOx除去触媒13の排ガス上流側であってNOx除去触媒13の入口の排気管12にはそのNOx除去触媒13に向けて後述する還元剤20を噴射可能な噴射ノズル16がそのNOx除去触媒13に向けて設けられる。噴射ノズル16には供給管17が接続され、この供給管17は液体調整弁18及び還元剤供給手段であるポンプ19を介して還元剤20が入ったタンク21に配管される。この例では液体調整弁18は噴射ノズル16への還元剤20の供給量を調整する三方弁であり、還元剤20は軽油である。液体調整弁18にはタンク21に配管された戻り管17aが接続される。液体調整弁18が閉じているときにはポンプ19から吐出された還元剤20は戻り管17aを通ってタンク21に戻され、開いたときには噴射ノズル16に吐出した還元剤20を供給するように構成される。
An
噴射ノズル16の近傍の排気管12には、NOx除去触媒13の入口の排気管内の排ガス温度を検出する温度センサ24が設けられる。このセンサ24の検出出力はマイクロコンピュータからなるコントローラ30の制御入力に接続される。また、コントローラ30にはエンジン10の回転速度を検出する回転センサ22と、エンジン10の負荷を検出する負荷センサ(アクセルセンサ)23の各検出出力が更に接続される。この負荷センサ23はこの例では燃料噴射ポンプ(図示せず)のロードレバーの変位量を検出する。コントローラ30の制御出力は液体調整弁18及びポンプ19に接続される。コントローラ30は第1メモリ31を備える。この第1メモリ31にはエンジン回転、エンジン負荷並びにNOx除去触媒13入口の排ガス温度に応じた液体調整弁18の開閉及びポンプ19の作動の有無が予め記憶される。
A temperature sensor 24 that detects the exhaust gas temperature in the exhaust pipe at the inlet of the
NOx除去触媒13とディーゼルエンジン10との間の排気管12には冷却用バイパス管26が併設される。即ち、バイパス管26は排気管12のバイパス管26の上流端が接続された分岐部28とバイパス管26の排ガス下流端が接続された合流部29との間に位置する主管12aにその主管12aより排ガスの流路が長くなるように接続される。この冷却用バイパス管26は、管本体26aとその管本体26aの外周に長手方向に所定の間隔を開けて設けられた複数の放熱フィン26bとを有し、図示しない車両の下部において走行時に風を受けるように蛇行して配置される。
A
排気管12の分岐部28には排ガスの主管12a及びバイパス管26へのそれぞれの流量を調整可能は流量調整弁27が設けられる。この流量調整弁27は主管12a及びバイパス管26を開閉するバルブ本体27aとこのバルブ本体27aを駆動する駆動手段27bとを有する。バルブ本体27aは駆動手段27bにより主管12aを開放しかつバイパス管26を閉止する一点鎖線で示す主管開放位置と、主管12aを閉止しかつバイパス管26を開放する波線で示すバイパス管開放位置との2つの位置に回動可能に構成される。駆動手段27bにはコントローラ30の制御出力が接続され、コントローラ30には第2メモリ32が備えられる。この第2メモリ32にはNOx除去触媒13入口の排ガス温度に応じた流量調整弁27の切り換え位置が予め記憶される。
A branching portion 28 of the
このような構成の排ガス浄化装置では、コントローラ30はエンジン回転、エンジン負荷並びにNOx除去触媒13入口の排ガス温度に応じ、第1メモリ31の記憶に基づいてポンプ19を作動させて液体調整弁18を開閉させ、第2メモリ32の記憶に基づいて流量調整弁27を切り換える。例えば、温度センサ24の検出出力により、排ガス温度が200〜500℃の範囲であることを認識したときに、そのコントローラ30は第2メモリ32の記憶に基づいて流量調整弁27を切り換え、主管12aを開放しかつバイパス管26を閉止させる。そしてコントローラ30はポンプ19を作動させて、液体調整弁18を開く。これにより噴射ノズル16から所定量だけ還元剤20がNOx除去触媒13に噴射され、このNOx除去触媒13を通過する排ガスに含まれるNOxは高い効率でN2に還元される。これにより排ガスに含まれるNOxを低減することができる。
In the exhaust gas purifying apparatus having such a configuration, the
一方、エンジン10が始動直後で排気マニホルド11から排出される排ガス温度が200℃未満であることを認識した場合には、コントローラ30は流量調整弁27を切り換えて主管12aを開放しかつバイパス管26を閉止させた状態で、コントローラ30は第1メモリ31の記憶内容に基づいてポンプ19を不作動にして、液体調整弁18を閉じる。このようにしてNOx除去触媒13による還元作用が期待できないような排ガス温度が200未満における還元剤20の噴射は防止され、還元剤の無駄な消費を防止できる。
On the other hand, when the
逆に、エンジン10が高負荷状態になって排気マニホルド11から排出される排ガス温度が500℃を超えたことを認識した場合には、コントローラ30は流量調整弁27を切り換えてバイパス管26を開放しかつ主管12aを閉止させる。すると排気マニホルド11から排出される排ガスの全てがバイパス管26に流入する。ここで、バイパス管26は複数の放熱フィン26bを有し、分岐部28と合流部29との間に位置する主管12aより長い流路を有し、かつ車両の下部において走行時に風を受けるように蛇行して配置されているので、バイパス管26内部を通過する際に排ガスの熱はそのバイパス管26により外部に放散される。従って、排ガスはその温度が500℃以下になった状態で合流部29から排気管12に合流してNOx除去触媒13に流入する。排ガス温度が500℃以下では、コントローラ30は還元剤20を噴射し、このNOx除去触媒13を通過する排ガスに含まれるNOxは高い効率でN2に還元する。これによりエンジンが高負荷状態であってもその排ガスに含まれるNOxを有効に低減することができる。
なお、上記例では還元剤として軽油を用いたが、本発明はこれに限るものではなく、他の還元剤を用いてもよい。
On the contrary, when the
In addition, although light oil was used as a reducing agent in the above example, the present invention is not limited to this, and other reducing agents may be used.
10 ディーゼルエンジン
12 排気管
13 NOx除去触媒
16 噴射ノズル
18 液体調整弁
19 還元剤供給手段
20 還元剤
24 温度センサ
26 冷却用バイパス管
26a 管本体
26b 放熱フィン
27 流量調整弁
30 コントローラ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記NOx除去触媒(13)と前記ディーゼルエンジン(10)との間の前記排気管(12)に併設された冷却用バイパス管(26)と、
排ガスの前記排気管(12)及び前記冷却用バイパス管(26)へのそれぞれの流量を調整可能な流量調整弁(27)と、
前記NOx除去触媒(13)内を通過する排ガスの温度を検出する温度センサ(24)と、
前記温度センサ(24)の検出出力に基づいて前記液体調整弁(18)とともに前記流量調整弁(27)を制御するコントローラ(30)と
を備えたことを特徴とするディーゼルエンジンの排ガス浄化装置。 A NOx removal catalyst (13) provided in the exhaust pipe (12) of the diesel engine (10), and a reducing agent (20) toward the NOx removal catalyst (13) provided at the inlet of the NOx removal catalyst (13) Of a diesel engine comprising an injection nozzle (16) capable of injecting fuel, and a reducing agent supply means (19) for supplying the reducing agent (20) to the injection nozzle (16) via a liquid regulating valve (18). In exhaust gas purification equipment,
A cooling bypass pipe (26) provided in the exhaust pipe (12) between the NOx removal catalyst (13) and the diesel engine (10);
A flow rate adjusting valve (27) capable of adjusting a flow rate of exhaust gas to the exhaust pipe (12) and the cooling bypass pipe (26), and
A temperature sensor (24) for detecting the temperature of exhaust gas passing through the NOx removal catalyst (13);
An exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine, comprising: a controller (30) for controlling the flow rate regulating valve (27) together with the liquid regulating valve (18) based on a detection output of the temperature sensor (24).
The cooling bypass pipe (26) has a pipe body (26a) and a plurality of radiating fins (26b) provided on the outer periphery of the pipe body (26a) at predetermined intervals in the longitudinal direction. Diesel engine exhaust gas purification system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003343177A JP2005106001A (en) | 2003-10-01 | 2003-10-01 | Diesel engine exhaust gas purification system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2003343177A JP2005106001A (en) | 2003-10-01 | 2003-10-01 | Diesel engine exhaust gas purification system |
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| JP2005106001A true JP2005106001A (en) | 2005-04-21 |
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| JP (1) | JP2005106001A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010265753A (en) * | 2009-05-12 | 2010-11-25 | Hino Motors Ltd | Exhaust purification device |
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2003
- 2003-10-01 JP JP2003343177A patent/JP2005106001A/en active Pending
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| JP2010265753A (en) * | 2009-05-12 | 2010-11-25 | Hino Motors Ltd | Exhaust purification device |
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