JP2010180861A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃費を低下させずに尿素水の利用効率を向上した排気ガス浄化装置を提供する。
【解決手段】ディーゼルエンジン１から排出された排気ガスが流通する排気管２に、酸化触媒３と、ＳＣＲ触媒４と、酸化触媒５と、ＤＰＦ６とが設けられている。酸化触媒３とＳＣＲ触媒４との間には、尿素水を噴射する噴射ノズル７が設けられており、噴射ノズル７は、配管８を介して、尿素水を貯留する尿素水タンク９に連通している。配管８には、尿素水タンク９内の尿素水を噴射ノズル７に供給するための尿素水添加システム１０が設けられている。ＤＰＦ６の再生を開始する際、ＥＣＵ１４は、尿素水添加システム１０の動作を停止させ、ＤＰＦ６の再生中は、尿素水の添加を停止する。
【選択図】図１

Description

この発明は、排気ガス浄化装置に係り、特に、尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムを利用した排気ガス浄化装置に関する。

ディーゼルエンジンの排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するために、尿素ＳＣＲシステムが開発されている。尿素ＳＣＲシステムの基本構成は、一酸化窒素（ＮＯ)を酸化して二酸化窒素（ＮＯ_２）にするための酸化触媒と、酸化触媒の下流側に設けられ、尿素に水を反応させて生成したアンモニアとＮＯｘとの化学反応によりＮＯｘを窒素及び水にするためのＳＣＲ触媒と、ＳＣＲ触媒に尿素水を添加するための尿素添加システムと、ＳＣＲ触媒の下流側に設けられ、ＳＣＲ触媒における化学反応で消費されずに残ったアンモニアを酸化するための酸化触媒とから構成される。ＮＯｘの浄化だけではなく、パティキュレートマター（ＰＭ）も除去するために、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を設けることもできる。

尿素ＳＣＲシステムとＤＰＦとからなる従来の排気ガス浄化装置が特許文献１に記載されている。この排気ガス浄化装置では、ＤＰＦに捕集されたＰＭが所定量に達すると、尿素水の添加を停止すると共に排気ガス中に軽油を供給することにより、ＤＰＦの再生を行っている。

特開２００６−２７４９８６号公報

しかしながら、特許文献１の排気ガス浄化装置では、ＤＰＦの再生のために、軽油の供給を行っているため、燃費が低下するといった問題点があった。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、燃費を低下させずに尿素水の利用効率を向上した排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。

この発明に係る排気ガス浄化装置は、内燃機関から排出された排気ガスが流通する排気管と、該排気管に設けられた酸化触媒と、該酸化触媒よりも下流において前記排気管に設けられたＳＣＲ触媒と、該ＳＣＲ触媒に尿素水を添加する尿素水添加装置と、前記ＳＣＲ触媒よりも下流において前記排気管に設けられたＤＰＦとを備え、該ＤＰＦの再生時には、前記尿素水添加装置からの尿素水の添加を停止して、前記酸化触媒において生成されたＮＯ_２を酸化剤として、前記ＤＰＦに捕集されたＰＭを酸化する。酸化触媒において生成されたＮＯ_２を酸化剤とすると、比較的低温でＰＭを酸化することができるので、酸化触媒で燃料を酸化させて排気ガス温度を上昇させる必要がなくなる。

この発明によれば、ＤＰＦの再生時には、尿素水添加装置からの尿素水の添加を停止することにより、酸化触媒において生成されたＮＯ_２をＳＣＲ触媒に流入させ、ＮＯ_２を酸化剤として、ＤＰＦに捕集されたＰＭを酸化するので、比較的低温でもＰＭを酸化させることができるようになり、酸化触媒で燃料を酸化させて排気ガス温度を上昇させる必要がなくなる。その結果、ＤＰＦの再生時には、尿素水の添加を停止するので、尿素水の利用効率を向上することができると共に、排気ガス中へ燃料を供給する必要がなくなるので、燃費の悪化を防ぐことができる。

この発明の実施の形態に係る排気ガス浄化装置の構成を示す模式図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この発明の実施の形態に係る排気ガス浄化装置の構成模式図を図１に示す。内燃機関であるディーゼルエンジン１から排出された排気ガスが流通する排気管２に、酸化触媒３と、ＳＣＲ触媒４と、酸化触媒５と、ＤＰＦ６とが設けられている。酸化触媒３とＳＣＲ触媒４との間には、尿素水を噴射する噴射ノズル７が設けられており、噴射ノズル７は、配管８を介して、尿素水を貯留する尿素水タンク９に連通している。配管８には、尿素水タンク９内の尿素水を噴射ノズル７に供給するための尿素水添加システム１０が設けられている。ＤＰＦ６の上流側及び下流側にはそれぞれ、圧力センサ１１，１２が設けられており、ＤＰＦ６の差圧を検知するようになっている。ＤＰＦ６及び圧力センサ１１，１２はそれぞれ、制御装置であるＥＣＵ１４に電気的に接続されている。ここで、噴射ノズル７と、配管８と、尿素水タンク９と、尿素水添加システム１０とは、ＳＣＲ触媒４に尿素水を添加するための尿素水添加装置を構成する。

次に、この実施の形態に係る排気ガス浄化装置の動作について説明する。
ディーゼルエンジン１から排出された排気ガスは、排気管２を流通し、まず酸化触媒３に流入する。酸化触媒３において、排気ガス中のＮＯは、ＮＯ_２に酸化される。続いて、排気ガスはＳＣＲ触媒４に流入する。ＥＣＵ１４は適切なタイミングで尿素水添加システム１０を作動させ、尿素水タンク９内の尿素水を、配管８を介して噴射ノズル７に供給し、噴射ノズル７から尿素水がＳＣＲ触媒４に添加される。ＳＣＲ触媒４に添加された尿素水は加水分解されてアンモニアと二酸化炭素となり、生成したアンモニアと排気ガス中のＮＯｘとが反応して、窒素及び水となる。ＳＣＲ触媒４において消費されずに残ったアンモニアは、酸化触媒５において酸化される。続いて、排気ガスはＤＰＦ６に流入することにより、排気ガス中のＰＭがＤＰＦ６に捕捉される。このようにして、ＮＯｘが浄化されると共にＰＭが除去された排気ガスが大気中へ排出される。

ディーゼルエンジン１の稼働が継続し、排気ガス中のＰＭがＤＰＦ６に捕集され続けていくと、ＤＰＦ６の差圧が上昇する。圧力センサ１１，１２によって検知された差圧が、ＥＣＵ１４に予め設定された設定値に達すると、ＥＣＵ１４は、ＤＰＦ６の再生を開始する。ＤＰＦ６の再生を開始するにあたって、ＥＣＵ１４は、尿素水添加システム１０の動作を停止させ、ＤＰＦ６の再生中は、尿素水の添加を停止する。すると、酸化触媒３において生成したＮＯ_２は、ＳＣＲ触媒４において還元されずに、そのままＤＰＦ６に流入する。ＮＯ_２は酸化力が強いため、ＤＰＦ６に流入したＮＯ_２は、ＰＭを酸化させるための酸化剤となる。ＮＯ_２の存在下では、比較的低温でもＰＭの酸化反応が生じるので、ディーゼルエンジン１の稼働が継続し、排気ガス温度が十分高くなった状態では、排気ガス中に燃料を供給して酸化触媒で酸化させることによって排気ガス温度を上昇させなくても、ＤＰＦ６に捕集されたＰＭは酸化されるようになる。

ＤＰＦ６の再生が終了すると、ＥＣＵ１４は、適切なタイミングで尿素水をＳＣＲ触媒４に添加するように、尿素水添加システム１０を再び作動させる。その後、再びＤＰＦ６の再生を行う場合には、上記動作を繰り返す。

このように、ＤＰＦ６の再生時には、噴射ノズル７からの尿素水の添加を停止することにより、酸化触媒３において生成されたＮＯ_２をＳＣＲ触媒４に流入させ、ＮＯ_２を酸化剤として、ＤＰＦ６に捕集されたＰＭを酸化するので、比較的低温でもＰＭを酸化させることができるようになり、酸化触媒で燃料を酸化させて排気ガス温度を上昇させる必要がなくなる。その結果、ＤＰＦ６の再生時には、尿素水の添加を停止するので、尿素水の利用効率を向上することができると共に、排気ガス中へ燃料を供給する必要がなくなるので、燃費の悪化を防ぐことができる。

１ ディーゼルエンジン（内燃機関）、２ 排気管、３ 酸化触媒、４ ＳＣＲ触媒、６ ＤＰＦ、７噴射ノズル（尿素水添加装置）、８ 配管（尿素水添加装置）、９ 尿素水タンク（尿素水添加装置）、１０ 尿素水添加システム（尿素水添加装置）。

Claims (1)

1. 内燃機関から排出された排気ガスが流通する排気管と、
   該排気管に設けられた酸化触媒と、
   該酸化触媒よりも下流において前記排気管に設けられたＳＣＲ触媒と、
   該ＳＣＲ触媒に尿素水を添加する尿素水添加装置と、
   前記ＳＣＲ触媒よりも下流において前記排気管に設けられたＤＰＦと
   を備え、
   該ＤＰＦの再生時には、前記尿素水添加装置からの尿素水の添加を停止して、前記酸化触媒において生成されたＮＯ_２を酸化剤として、前記ＤＰＦに捕集されたＰＭを酸化する排気ガス浄化装置。

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