JP2021124070A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、排気浄化装置に関する。 The present disclosure relates to an exhaust gas purification device.
内燃機関によって生成された排出ガスを浄化する排気浄化装置が知られている。例えば、下記特許文献1には、白金触媒を有する第1の選択還元触媒と、銀アルミナ触媒又は銀ゼオライト触媒を有する第2の選択還元触媒と、銅触媒を有する第3の選択還元触媒と、第1の選択還元触媒の上流側で排出ガスに燃料を添加する第1添加弁と、第2の選択還元触媒の上流側で排出ガスに燃料を添加する第2添加弁とを備える排気浄化装置が記載されている。この排気浄化装置では、第1の選択還元触媒が活性化されている場合には、第1の添加弁から燃料を添加し、第2の選択還元触媒及び第3の選択還元触媒が活性化されている場合には、第2添加弁から燃料を添加する。 Exhaust gas purification devices that purify the exhaust gas generated by an internal combustion engine are known. For example, Patent Document 1 below describes a first selective reduction catalyst having a platinum catalyst, a second selective reduction catalyst having a silver alumina catalyst or a silver zeolite catalyst, and a third selective reduction catalyst having a copper catalyst. An exhaust purification device including a first addition valve for adding fuel to the exhaust gas on the upstream side of the first selective reduction catalyst and a second addition valve for adding fuel to the exhaust gas on the upstream side of the second selective reduction catalyst. Is described. In this exhaust gas purification device, when the first selective reduction catalyst is activated, fuel is added from the first addition valve, and the second selective reduction catalyst and the third selective reduction catalyst are activated. If so, fuel is added from the second addition valve.
上述の排気浄化装置では、排出ガスの温度によっては窒素酸化物の還元効率が不十分となることがある。例えば、上述の排気浄化装置では、第1の選択還元触媒として白金触媒が利用されている。白金触媒によって窒素酸化物を還元可能な温度範囲は200℃〜300℃に限定されるので、上述の排気浄化装置では、広い温度範囲で窒素酸化物を還元することが困難となる。 In the above-mentioned exhaust gas purification device, the reduction efficiency of nitrogen oxides may be insufficient depending on the temperature of the exhaust gas. For example, in the above-mentioned exhaust gas purification device, a platinum catalyst is used as the first selective reduction catalyst. Since the temperature range in which nitrogen oxides can be reduced by the platinum catalyst is limited to 200 ° C. to 300 ° C., it is difficult for the above-mentioned exhaust purification device to reduce nitrogen oxides in a wide temperature range.
したがって、広い温度範囲で窒素酸化物を浄化することができる排気浄化装置が求められている。 Therefore, there is a demand for an exhaust gas purification device capable of purifying nitrogen oxides in a wide temperature range.
一態様では、エンジンから排出される排出ガスを浄化する排気浄化装置が提供される。この排気浄化装置は、排出ガスが流れる排気通路に設けられた第1の酸化触媒と、第1の酸化触媒よりも排気通路の下流側に設けられ、排出ガスに含まれる粒子状物質を捕集するフィルタであり、銀アルミナ触媒を含む第1の選択還元触媒を担持する、該フィルタと、フィルタよりも排気通路の下流側に設けられた銀アルミナ触媒を含む第2の選択還元触媒と、第1の酸化触媒とフィルタとの間において排気通路内に燃料を噴射する第1の燃料噴射器と、フィルタと第2の選択還元触媒との間において排気通路内に燃料を噴射する第2の燃料噴射器と、第1の燃料噴射器から噴射される燃料の量である第1の噴射量、及び、第2の燃料噴射器から噴射される燃料の量である第2の噴射量を制御する制御装置と、を備える。 In one aspect, an exhaust purification device is provided that purifies the exhaust gas emitted from the engine. This exhaust purification device is provided on the downstream side of the exhaust passage from the first oxidation catalyst provided in the exhaust passage through which the exhaust gas flows and the first oxidation catalyst, and collects particulate matter contained in the exhaust gas. A filter that carries a first selective reduction catalyst containing a silver alumina catalyst, a second selective reduction catalyst containing a silver alumina catalyst provided on the downstream side of the exhaust passage from the filter, and a second selective reduction catalyst. A first fuel injector that injects fuel into the exhaust passage between the oxidation catalyst 1 and the filter, and a second fuel that injects fuel into the exhaust passage between the filter and the second selective reduction catalyst. It controls the first injection amount, which is the amount of fuel injected from the injector and the first fuel injector, and the second injection amount, which is the amount of fuel injected from the second fuel injector. It includes a control device.
排出ガスの熱は、排気通路の下流側へ流れるにつれて徐々に低下するため、排気通路の内部には温度勾配が生じる。したがって、排気通路の上流側に配置された第1の選択還元触媒と排気通路の下流側に配置された第2の選択還元触媒との間には温度差が生じる。ここで、第1の選択還元触媒及び第2の選択還元触媒は、何れも銀アルミナ触媒を有しているので同一の活性化温度を有しているが、第1の選択還元触媒と第2の選択還元触媒との間には温度差があるので両者の活性度には違いが生じる。この排気浄化装置では、排気温度が変化した場合であっても、第1の選択還元触媒及び第2の選択還元触媒のうち、活性の高い触媒を用いて窒素酸化物を還元することができるので、広い温度範囲で窒素酸化物を還元することができる。 Since the heat of the exhaust gas gradually decreases as it flows to the downstream side of the exhaust passage, a temperature gradient is generated inside the exhaust passage. Therefore, a temperature difference occurs between the first selective reduction catalyst arranged on the upstream side of the exhaust passage and the second selective reduction catalyst arranged on the downstream side of the exhaust passage. Here, since the first selective reduction catalyst and the second selective reduction catalyst both have the silver alumina catalyst, they have the same activation temperature, but the first selective reduction catalyst and the second selective reduction catalyst have the same activation temperature. Since there is a temperature difference between the catalyst and the selective reduction catalyst, there is a difference in activity between the two. In this exhaust gas purification device, even when the exhaust temperature changes, nitrogen oxides can be reduced by using the catalyst having higher activity among the first selective reduction catalyst and the second selective reduction catalyst. , Nitrogen oxides can be reduced over a wide temperature range.
一実施形態では、第1の選択還元触媒の温度を取得する第1の触媒温度取得部と、第2の選択還元触媒の温度を取得する第2の触媒温度取得部と、を更に備え、制御装置は、第1の選択還元触媒及び第2の選択還元触媒の温度に基づいて、第1の噴射量の第2の噴射量に対する比率を制御してもよい。 In one embodiment, a first catalyst temperature acquisition unit for acquiring the temperature of the first selective reduction catalyst and a second catalyst temperature acquisition unit for acquiring the temperature of the second selective reduction catalyst are further provided and controlled. The apparatus may control the ratio of the first injection amount to the second injection amount based on the temperatures of the first selective reduction catalyst and the second selective reduction catalyst.
上記のように、第1の選択還元触媒及び第2の選択還元触媒の還元効率は、第1の選択還元触媒及び第2の選択還元触媒の温度に依存するので、両者の温度に基づいて第1の噴射量の第2の噴射量に対する比率を制御することによって、窒素酸化物の還元効率を向上させることができる。 As described above, the reduction efficiency of the first selective reduction catalyst and the second selective reduction catalyst depends on the temperatures of the first selective reduction catalyst and the second selective reduction catalyst. By controlling the ratio of the injection amount of 1 to the second injection amount, the reduction efficiency of nitrogen oxides can be improved.
一実施形態では、第1の選択還元触媒及び第2の選択還元触媒の還元効率が最も高くなる温度を最活性化温度としたときに、制御装置は、第1の選択還元触媒の温度が、第2の選択還元触媒の温度よりも最活性化温度に近い場合には比率が大きくなり、第2の選択還元触媒の温度が、第1の選択還元触媒の温度よりも最活性化温度に近い場合には比率が小さくなるように、第1の噴射量及び第2の噴射量を制御してもよい。 In one embodiment, when the temperature at which the reduction efficiency of the first selective reduction catalyst and the second selective reduction catalyst is highest is set as the maximum activation temperature, the control device determines that the temperature of the first selective reduction catalyst is set to the maximum activation temperature. When the temperature is closer to the maximum activation temperature than the temperature of the second selective reduction catalyst, the ratio is large, and the temperature of the second selective reduction catalyst is closer to the maximum activation temperature than the temperature of the first selective reduction catalyst. In some cases, the first injection amount and the second injection amount may be controlled so that the ratio becomes small.
この実施形態では、第1の選択還元触媒の温度が最活性化温度に近い場合には、第1の噴射量の第2の噴射量に対する比率が大きくする。これにより、第1の噴射量が相対的に増加するので、還元効率の高い第1の選択還元触媒を用いて窒素酸化物を効率的に還元することができる。反対に、第2の選択還元触媒の温度が最活性化温度に近い場合には、第1の噴射量の第2の噴射量に対する比率が小さくする。これにより、第2の噴射量が相対的に増加するので、還元効率の高い第2の選択還元触媒を用いて窒素酸化物を効率的に還元することができる。 In this embodiment, when the temperature of the first selective reduction catalyst is close to the maximum activation temperature, the ratio of the first injection amount to the second injection amount is increased. As a result, the first injection amount is relatively increased, so that the nitrogen oxide can be efficiently reduced by using the first selective reduction catalyst having high reduction efficiency. On the contrary, when the temperature of the second selective reduction catalyst is close to the maximum activation temperature, the ratio of the first injection amount to the second injection amount is reduced. As a result, the second injection amount is relatively increased, so that the nitrogen oxide can be efficiently reduced by using the second selective reduction catalyst having high reduction efficiency.
一実施形態では、第2の選択還元触媒よりも排気通路の下流側に設けられ、アンモニアを酸化するアンモニア低減触媒を更に備えていてもよい。銀アルミナ触媒では、窒素酸化物を還元する過程でアンモニアが生成される。第2の選択還元触媒の下流側にアンモニア低減触媒を設けることにより、アンモニアを酸化して浄化することができる。 In one embodiment, an ammonia reducing catalyst which is provided on the downstream side of the exhaust passage with respect to the second selective reduction catalyst and which oxidizes ammonia may be further provided. In the silver-alumina catalyst, ammonia is produced in the process of reducing nitrogen oxides. By providing an ammonia reduction catalyst on the downstream side of the second selective reduction catalyst, ammonia can be oxidized and purified.
一実施形態では、フィルタが、白金を含まない第2の酸化触媒を更に担持していてもよい。この実施形態では、第2の酸化触媒によってフィルタに捕集された粒子状物質を酸化させることができる。一実施形態では、第2の酸化触媒はフィルタの入口側に担持され、第1の選択還元触媒は、フィルタの出口側に担持されていてもよい。 In one embodiment, the filter may further carry a platinum-free second oxidation catalyst. In this embodiment, the particulate matter collected in the filter can be oxidized by the second oxidation catalyst. In one embodiment, the second oxidation catalyst may be supported on the inlet side of the filter and the first selective reduction catalyst may be supported on the outlet side of the filter.
本発明の一態様及び種々の実施形態によれば、広い温度範囲で窒素酸化物を浄化することができる。 According to one aspect of the invention and various embodiments, nitrogen oxides can be purified over a wide temperature range.
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととし、同一又は相当の部分に対する重複した説明は省略する。なお、本明細書中の「上流」又は「下流」との用語は、排出ガスの流れ方向を基準としたものである。 Hereinafter, various embodiments will be described in detail with reference to the drawings. In each drawing, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals, and duplicate explanations for the same or corresponding parts will be omitted. The terms "upstream" and "downstream" in the present specification are based on the flow direction of the exhaust gas.
図1は、一実施形態に係る排気浄化装置の概略構成図である。図1に示される排気浄化装置20は、エンジン(内燃機関)1を有する車両に搭載され、車両のエンジン1から排出された排出ガスを浄化する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas purification device according to an embodiment. The exhaust
図1に示すエンジン1は、例えばディーゼルエンジンであり、複数のシリンダ(図示せず)を備えている。複数のシリンダの内部には、ピストンが設けられ、シリンダ内に燃料が噴射されることによって当該ピストンが各シリンダ内で往復移動し、クランクシャフトを回転させる。複数のシリンダには、複数のシリンダ内に空気を供給する吸気マニホールド2、及び、複数のシリンダから空気を排出する排気マニホールド3が接続されている。
The engine 1 shown in FIG. 1 is, for example, a diesel engine and includes a plurality of cylinders (not shown). Pistons are provided inside the plurality of cylinders, and when fuel is injected into the cylinders, the pistons reciprocate in each cylinder to rotate the crankshaft. An
吸気マニホールド2には、吸気通路4が接続されている。吸気通路4には、吸気の上流側からコンプレッサー5及びインタークーラー6が順に設けられている。コンプレッサー5には、吸気が流入する流路7が接続され、当該流路7にはエアクリーナ8が設けられている。
An intake passage 4 is connected to the
排気マニホールド3には、タービン9を介して排気通路10が接続されている。タービン9は、連結軸を介してコンプレッサー5に連結されている。タービン9は、エンジン1の排気マニホールド3から排出された排出ガスの流れによって回転する。コンプレッサー5は、タービン9の回転に伴って回転し、流路7から空気を取り込み、圧縮された空気を吸気通路4へ送り出す。コンプレッサー5及びタービン9は、ターボチャージャーを構成する。
An
エンジン1の駆動によって排気マニホールド3から排出された排出ガスは、排気通路10を通って排気浄化装置20に供給される。排気浄化装置20は、排出ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を選択的に還元して、排出ガスを浄化する。
The exhaust gas discharged from the
図1に示すように、排気浄化装置20は、第1の酸化触媒22、フィルタ23、第1の選択還元触媒25、第2の選択還元触媒26及びアンモニア低減触媒28を備えている。第1の酸化触媒22、フィルタ23、第1の選択還元触媒25、第2の選択還元触媒26及びアンモニア低減触媒28は、排気通路10の一部を構成するケース内に収容されている。
As shown in FIG. 1, the exhaust
図1に示すように、第1の酸化触媒22は、タービン9の下流側において排気通路10に設けられている。第1の酸化触媒22は、例えばアルミナ製の担体に、白金、パラジウム等の貴金属触媒を担持させたものである。第1の酸化触媒22は、排気ガスに含まれる炭化水素(HC)及び一酸化炭素(CO)を酸化させて浄化する。
As shown in FIG. 1, the
フィルタ23は、第1の酸化触媒22よりも下流側で排気通路10内に設けられている。例えば、フィルタ23は、コージェライト製又は炭化ケイ素(SiC)製のDPF(Diesel Particulate Filter)であり、排気ガス中の粒子状物質を捕集する。
The
図2は、フィルタ23の一部分を概略的に示す断面図である。図2に示す矢印Gは、フィルタ23内のガスの流れを示している。図2に示すように、フィルタ23は、排出ガスが流れる複数の通路23pを画成する隔壁23wを有し、当該隔壁23wには第1の選択還元触媒25がコーティングされている。すなわち、フィルタ23は、第1の選択還元触媒25を担持している。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a part of the
第1の選択還元触媒25は、アルミナを含む担体と銀を含む触媒成分とを有している。すなわち、第1の選択還元触媒25は、銀アルミナ触媒を含んでいる。第1の選択還元触媒25は、排出ガスに含まれる燃料を還元剤として用いて排出ガスに含まれる窒素酸化物を窒素(N2)及び水(H2O)に還元する。この第1の選択還元触媒25は、例えば200℃〜650℃の温度のときに活性化され、広い温度範囲で窒素酸化物を還元する能力を有する。
The first
第2の選択還元触媒26は、排気通路10におけるフィルタ23の下流側に設けられている。第2の選択還元触媒26は、アルミナを含む担体と銀を含む触媒成分とを有している。すなわち、第1の選択還元触媒25と同様に、第2の選択還元触媒26は、銀アルミナ触媒を含んでいる。第2の選択還元触媒26は、排出ガスに含まれる燃料を還元剤として用いて排出ガスに含まれる窒素酸化物を窒素(N2)及び水(H2O)に還元する。第1の選択還元触媒25と同様に、第2の選択還元触媒26は、例えば200℃〜650℃の温度のときに活性化され、窒素酸化物を還元する能力を獲得する。
The second
アンモニア低減触媒28は、排気通路10における第2の選択還元触媒26の下流側に設けられている。アンモニア低減触媒28は、例えばゼオライト触媒を含み、第2の選択還元触媒26における還元反応で生じたアンモニアを酸化処理する。アンモニア低減触媒28を通過した排出ガスは、大気中に放出される。
The
排気浄化装置20は、ポンプ30、燃料噴射器34,35,36、温度センサ37,38及び制御装置40を更に備えている。ポンプ30は、燃料タンク32に貯えられた燃料を燃料噴射器34,35,36に圧送する。燃料噴射器34,35,36に送られる燃料は、ガソリン又は軽油等の液体燃料である。燃料噴射器34は、第1の酸化触媒22の上流側に設けられ、第1の酸化触媒22の上流側において排気通路10内に燃料を噴射する。
The exhaust
燃料噴射器(第1の燃料噴射器)35は、第1の酸化触媒22の下流側で、且つ、フィルタ23の上流側に設けられ、第1の酸化触媒22とフィルタ23との間において排気通路10内に燃料を噴射する。燃料噴射器35から排気通路10内に噴射された燃料は、排出ガスに添加されて第1の選択還元触媒25に供給される。第1の選択還元触媒25は、燃料噴射器35から供給された燃料を還元剤として用いて排出ガスに含まれる窒素酸化物を還元する。
The fuel injector (first fuel injector) 35 is provided on the downstream side of the
燃料噴射器(第2の燃料噴射器)36は、フィルタ23の下流側で、且つ、第2の選択還元触媒26の上流側に設けられ、フィルタ23と第2の選択還元触媒26との間において排気通路10内に燃料を噴射する。燃料噴射器36から噴射された燃料は、排出ガスに添加されて第2の選択還元触媒26に供給される。第2の選択還元触媒26は、燃料噴射器36から供給された燃料を還元剤として用いて排出ガスに含まれる窒素酸化物を還元する。
The fuel injector (second fuel injector) 36 is provided on the downstream side of the
これら燃料噴射器34,35,36は、開度を調節可能な弁体を有し、弁体の開度に応じた噴射量で排気通路10内に燃料を供給する。後述するように、燃料噴射器34,35,36からの燃料の噴射量は、制御装置40によって制御される。
These
温度センサ(第1の触媒温度取得部)37は、第1の酸化触媒22の上流側に設けられ、第1の酸化触媒22の上流側において排気通路10内を流れる排出ガスの温度を計測する。温度センサ(第2の触媒温度取得部)38は、フィルタ23の下流側で、且つ、第2の選択還元触媒26の上流側に設けられ、フィルタ23と第2の選択還元触媒26との間で排気通路10内を流れる排出ガスの温度を計測する。
The temperature sensor (first catalyst temperature acquisition unit) 37 is provided on the upstream side of the
温度センサ37,38によって計測された排出ガスの温度を示す情報は、制御装置40に出力される。後述するように、制御装置40は、温度センサ37,38によって計測された排出ガスの温度情報に基づいて、第1の選択還元触媒25及び第2の選択還元触媒26の温度をそれぞれ取得する。すなわち、温度センサ37は、第1の選択還元触媒25の温度を取得する第1の触媒温度取得部を構成し、温度センサ38は、第2の選択還元触媒26の温度を取得する第2の触媒温度取得部を構成する。なお、一実施形態では、温度センサ37,38は、第1の選択還元触媒25及び第2の選択還元触媒26の温度を直接計測し、計測した第1の選択還元触媒25及び第2の選択還元触媒26の温度を制御装置40に送信してもよい。
Information indicating the temperature of the exhaust gas measured by the
一実施形態では、排気浄化装置20は、NOxセンサ39を更に備えていてもよい。NOxセンサ39は、例えば、フィルタ23の下流側で、且つ、第2の選択還元触媒26の上流側に設けられている。NOxセンサ39は、フィルタ23と第2の選択還元触媒26との間で排気通路10内を流れる排出ガスに含まれる窒素酸化物の濃度(NOx濃度)を検出し、検出したNOx濃度を示す情報を制御装置40に出力する。
In one embodiment, the
制御装置40は、CPU[Central Processing Unit]、ROM[Read Only Memory]、RAM[Random Access Memory]、CAN[Controller Area Network]通信回路等を有する電子制御ユニットであり、排気浄化装置20全体の動作を制御する。制御装置40は、例えば、ROMに記憶されているプログラムをRAMにロードし、RAMにロードされたプログラムをCPUで実行することにより後述する各種機能を実現する。
The
制御装置40は、燃料噴射器34,35,36、温度センサ37,38及びNOxセンサ39と通信可能に接続されている。例えば、制御装置40は、温度センサ37,38の計測値に基づいて、第1の選択還元触媒25及び第2の選択還元触媒26の温度を取得する。
The
また、制御装置40は、燃料噴射器34,35,36からの燃料の噴射量を個別に制御する。例えば、制御装置40は、フィルタ23の目詰まりが検知された場合には、燃料噴射器34から排気通路10内に燃料が噴射されるように燃料噴射器34を制御する。燃料噴射器34から燃料が噴射されると、燃料の酸化反応によって第1の酸化触媒22において熱が生じ、その熱によってフィルタ23に捕集された粒子状物質が燃焼される。このとき、粒子状物質を燃焼させるために、フィルタ23は500℃〜600℃まで加熱される。
Further, the
さらに、制御装置40は、第1の選択還元触媒25の温度に基づいて、燃料噴射器35から排気通路10内への燃料の噴射量(以下、「第1の噴射量」と称する。)を制御すると共に、第2の選択還元触媒26の温度に基づいて、燃料噴射器36から排気通路10内への燃料の噴射量(以下、「第2の噴射量」と称する。)を制御する。
Further, the
以下、制御装置40よって実行される第1の噴射量及び第2の噴射量の制御について詳細に説明する。
Hereinafter, the control of the first injection amount and the second injection amount executed by the
図3は、第1の選択還元触媒25の温度とNOx低減率との関係を示す図である。図3に示すように、第1の選択還元触媒25のNOx低減率は、当該第1の選択還元触媒25の温度に依存しており、第1の選択還元触媒25の温度が最活性化温度Tであるときに最も高くなり、第1の選択還元触媒25の温度が最活性化温度Tから離れるにつれて低くなる。すなわち、この最活性化温度Tは、第1の選択還元触媒25の還元効率(活性度)が最も高くなる温度であり、例えば300℃である。第2の選択還元触媒26は、第1の選択還元触媒25と同じく銀アルミナ触媒を有しているので、第2の選択還元触媒26の最活性化温度は、第1の選択還元触媒25の最活性化温度Tと等しい。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the temperature of the first
ここで、排出ガスの熱は、排気通路10の下流側へ流れるにつれて徐々に低下するため、排気通路10の内部には温度勾配が生じる。したがって、排気通路10の上流側に配置された第1の選択還元触媒25と排気通路の下流側に配置された第2の選択還元触媒26との間には温度差が生じることがある。例えば、排出ガスの温度が低温である場合には、第1の選択還元触媒25の温度は最活性化温度Tに近く、第2の選択還元触媒26の温度は第1の選択還元触媒25の温度よりも低温になることがある。一方、排出ガスの温度が高温である場合には、第1の選択還元触媒25の温度が最活性化温度Tよりも高く、第2の選択還元触媒26の温度が第1の選択還元触媒25の温度よりも最活性化温度Tに近いことがある。制御装置40は、第1の選択還元触媒25及び第2の選択還元触媒26のうち、還元効率の高い触媒に対して優先的に燃料が供給されるように、第1の噴射量と第2の噴射量との配分を調整する。
Here, since the heat of the exhaust gas gradually decreases as it flows to the downstream side of the
例えば、第1の選択還元触媒25の温度が、第2の選択還元触媒26の温度よりも最活性化温度Tに近い場合には、制御装置40は、第1の噴射量が相対的に増加し、第2の噴射量が相対的に減少するように燃料噴射器35,36を制御する。すなわち、第1の噴射量の第2の噴射量に対する比率を大きくする。このような制御によって、相対的に還元率の高い第1の選択還元触媒25に対して燃料が多く供給されることになるので、排出ガスに含まれる窒素酸化物が高い効率で還元される。
For example, when the temperature of the first
一方、第2の選択還元触媒26の温度が、第1の選択還元触媒25の温度よりも最活性化温度Tに近い場合には、制御装置40は、第1の噴射量が相対的に減少し、第2の噴射量が相対的に増加するように燃料噴射器35,36を制御する。すなわち、第1の噴射量の第2の噴射量に対する比率を小さくする。このような制御によって、相対的に還元率の高い第2の選択還元触媒26に対して燃料が多く供給されることになるので、排出ガスに含まれる窒素酸化物が高い効率で還元される。
On the other hand, when the temperature of the second
なお、制御装置40は、NOx低減率が100%になるように、第1の噴射量及び第2の噴射量の総量を決定する。
The
上記のように、第1の選択還元触媒25及び第2の選択還元触媒26は、広い温度範囲で窒素酸化物を還元可能な銀アルミナ触媒を有している。第1の選択還元触媒25及び第2の選択還元触媒26は、銀アルミナ触媒に応じた同一の活性化温度を有しているものの、第1の選択還元触媒25と第2の選択還元触媒26との間には温度差がある場合には、両者の還元効率に差異が生じることとなる。ここで、上述した排気浄化装置20では、第1の選択還元触媒25と第2の選択還元触媒26のうち、還元効率の高い触媒を用いて窒素酸化物を還元することができるので、広い温度範囲で窒素酸化物を還元することができる。
As described above, the first
図4を参照して、排気浄化装置20の効果について更に説明する。図4の線L1は、上述の排気浄化装置20を用いて排出ガスを浄化したときのNOx低減率を示すグラフである。一方、図4の線L2は、選択還元触媒を担持していないフィルタを用いた排気浄化装置を用いて排出ガスを浄化したときのNOx低減率を示すグラフである。図4の線L2に示すように、フィルタに選択還元触媒がされていない場合には、排気温度が300℃から離れるにつれて、NOx低減率が低くなった。これに対し、図4の線L1に示すように、排気浄化装置20を用いた場合には、広い温度範囲(200℃〜500℃)で高いNOx低減率を実現できることが確認された。
The effect of the exhaust
以上、種々の実施形態に係る排気浄化装置について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形態様を構成可能である。 Although the exhaust gas purification device according to the various embodiments has been described above, various modifications can be configured without changing the gist of the invention without being limited to the above-described embodiment.
例えば、図5に示すように、フィルタ23は、第1の選択還元触媒25に加えて第2の酸化触媒24を更に担持していてもよい。図5に示す変形例では、フィルタ23の一次側(入口側)に第2の酸化触媒24がコーティングされ、フィルタ23の二次側(出口側)に第1の選択還元触媒25がコーティングされている。第2の酸化触媒24は、白金を含まない酸化触媒であり、例えば酸化セリウム(CeO2)、酸化鉄(Fe2O3)又は酸化銅(CuO)を含む。白金を含まない第2の酸化触媒24は、炭化水素の燃焼を抑制しつつ、排出ガスに含まれる粒子状物質(例えば煤)を酸化することができる。
For example, as shown in FIG. 5, the
なお、排気浄化装置20は、必ずしも第2の酸化触媒24を備えていなくてもよい。また、アンモニア低減触媒28も、必須の構成ではない。第2の酸化触媒24又はアンモニア低減触媒28を備えていない場合であっても、上述した排気浄化装置20によれば、還元効率の高い触媒を用いて窒素酸化物を還元することができるので広い温度範囲で窒素酸化物を還元することができる。
The exhaust
なお、排気浄化装置20は、排気通路10を流れる排出ガス中のNOx濃度に基づいて、第1の噴射量及び第2の噴射量の総量を決定してもよい。
The
1…エンジン、10…排気通路、20…排気浄化装置、22…第1の酸化触媒、23…フィルタ、24…第2の酸化触媒、25…第1の選択還元触媒、26…第2の選択還元触媒、28…アンモニア低減触媒、34…燃料噴射器、35…燃料噴射器(第1の燃料噴射器)、36…燃料噴射器(第2の燃料噴射器)、40…制御装置。 1 ... Engine, 10 ... Exhaust passage, 20 ... Exhaust purification device, 22 ... First oxidation catalyst, 23 ... Filter, 24 ... Second oxidation catalyst, 25 ... First selective reduction catalyst, 26 ... Second selection Reduction catalyst, 28 ... Ammonia reduction catalyst, 34 ... Fuel injector, 35 ... Fuel injector (first fuel injector), 36 ... Fuel injector (second fuel injector), 40 ... Control device.
Claims (6)
前記排出ガスが流れる排気通路に設けられた第1の酸化触媒と、
前記第1の酸化触媒よりも前記排気通路の下流側に設けられ、前記排出ガスに含まれる粒子状物質を捕集するフィルタであり、銀アルミナ触媒を含む第1の選択還元触媒を担持する、該フィルタと、
前記フィルタよりも前記排気通路の下流側に設けられた銀アルミナ触媒を含む第2の選択還元触媒と、
前記第1の酸化触媒と前記フィルタとの間において前記排気通路内に燃料を噴射する第1の燃料噴射器と、
前記フィルタと前記第2の選択還元触媒との間において前記排気通路内に燃料を噴射する第2の燃料噴射器と、
前記第1の燃料噴射器から噴射される燃料の量である第1の噴射量、及び、前記第2の燃料噴射器から噴射される燃料の量である第2の噴射量を制御する制御装置と、
を備える、排気浄化装置。 An exhaust purification device that purifies the exhaust gas emitted from the engine.
A first oxidation catalyst provided in the exhaust passage through which the exhaust gas flows, and
A filter provided on the downstream side of the exhaust passage with respect to the first oxidation catalyst and collecting particulate matter contained in the exhaust gas, and supporting a first selective reduction catalyst containing a silver alumina catalyst. With the filter
A second selective reduction catalyst containing a silver-alumina catalyst provided on the downstream side of the exhaust passage with respect to the filter,
A first fuel injector that injects fuel into the exhaust passage between the first oxidation catalyst and the filter.
A second fuel injector that injects fuel into the exhaust passage between the filter and the second selective reduction catalyst.
A control device that controls a first injection amount, which is the amount of fuel injected from the first fuel injector, and a second injection amount, which is the amount of fuel injected from the second fuel injector. When,
Equipped with an exhaust purification device.
前記第2の選択還元触媒の温度を取得する第2の触媒温度取得部と、
を更に備え、
前記制御装置は、前記第1の選択還元触媒及び前記第2の選択還元触媒の温度に基づいて、前記第1の噴射量の前記第2の噴射量に対する比率を制御する、請求項1に記載の排気浄化装置。 A first catalyst temperature acquisition unit that acquires the temperature of the first selective reduction catalyst, and
A second catalyst temperature acquisition unit that acquires the temperature of the second selective reduction catalyst, and a second catalyst temperature acquisition unit.
Further prepare
The first aspect of the present invention, wherein the control device controls the ratio of the first injection amount to the second injection amount based on the temperatures of the first selective reduction catalyst and the second selective reduction catalyst. Exhaust purification device.
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