JP2012052476A - Exhaust emission purifying system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、排気ガス浄化システムに関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification system.
近年、ディーゼルエンジンの排気ガス中のNOxを浄化するシステムとして尿素SCRシステムが用いられている。尿素SCRシステムでは、尿素水を加水分解して得たアンモニアをSCR触媒に供給しNOxを無害な水と窒素に分解するシステムである。また一方では、還元剤として尿素水の代わりに固体アンモニア吸着材を使用する排気ガス浄化システムが提案されている。特許文献1では、断熱処理されたコンテナ内においてアンモニアを吸着した貯蔵物質を加熱手段にて加熱して脱離させたアンモニアを排気ラインに供給している。さらに、特許文献2でも特許文献1と同様に容器内のアンモニア貯蔵媒体を加熱装置にて加熱し脱離させたアンモニアを供給する構成が開示されている。 In recent years, a urea SCR system has been used as a system for purifying NOx in exhaust gas of a diesel engine. In the urea SCR system, ammonia obtained by hydrolyzing urea water is supplied to the SCR catalyst, and NOx is decomposed into harmless water and nitrogen. On the other hand, an exhaust gas purification system using a solid ammonia adsorbent as a reducing agent instead of urea water has been proposed. In Patent Document 1, ammonia, which is desorbed by heating a storage substance that has adsorbed ammonia in a heat-insulated container by heating means, is supplied to an exhaust line. Further, Patent Document 2 discloses a configuration in which ammonia is supplied by heating and desorbing an ammonia storage medium in a container with a heating device, as in Patent Document 1.
ところで、尿素SCRシステムにおいては、尿素水の加水分解に熱が必要である。また、特許文献1、特許文献2の固体アンモニア吸着材を用いた場合においてもアンモニアを供給する際に加熱手段が必要である。これらのシステムでは、加熱手段を設けて電力を使用するため燃費が悪化している。また、特許文献1には加熱手段としてエンジンからの廃熱を利用可能との記載がある。さらに特許文献2にも、加熱手段として燃焼プロセスからの熱排気ガスからの熱として提供されても良いと記載がある。しかし、具体的な構成および方法は開示されていない。 By the way, in the urea SCR system, heat is required for hydrolysis of urea water. Further, even when the solid ammonia adsorbents of Patent Document 1 and Patent Document 2 are used, a heating means is required when supplying ammonia. In these systems, since the heating means is provided and electric power is used, the fuel consumption is deteriorated. Patent Document 1 also describes that waste heat from the engine can be used as a heating means. Further, Patent Document 2 also describes that the heating means may be provided as heat from the hot exhaust gas from the combustion process. However, a specific configuration and method are not disclosed.
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明は、固体アンモニア吸着材を加熱する加熱手段による燃費の悪化を招くことなく還元剤であるアンモニアをSCR触媒に供給できる排気ガス浄化システムの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and the present invention provides an exhaust gas purification system that can supply ammonia, which is a reducing agent, to the SCR catalyst without deteriorating fuel consumption due to heating means for heating the solid ammonia adsorbent. The purpose is to provide a system.
上記の課題を解決するための本発明は、エンジンの排気ポートに接続され、排気ガスを導く排気管と、排気管内に収容され、排気ガス中のNOxを還元する還元触媒と、アンモニアを吸着かつ脱離可能なアンモニア貯蔵材と、アンモニア貯蔵材を収容するタンクとを備え、アンモニア貯蔵材から脱離されたアンモニアをタンクから還元触媒の上流側の排気管に供給する排気ガス浄化システムにおいて、タンクは、排気管と少なくとも一部が接触するように配置され排気ガスの熱がタンク内のアンモニア貯蔵材に伝達可能なことを特徴とする。 The present invention for solving the above problems includes an exhaust pipe that is connected to an exhaust port of an engine and guides exhaust gas, a reduction catalyst that is housed in the exhaust pipe and reduces NOx in the exhaust gas, adsorbs ammonia, and In an exhaust gas purification system, comprising a desorbable ammonia storage material and a tank for storing the ammonia storage material, and supplying ammonia desorbed from the ammonia storage material from the tank to an exhaust pipe upstream of the reduction catalyst. Is characterized in that it is arranged so that at least a part of it is in contact with the exhaust pipe, and the heat of the exhaust gas can be transmitted to the ammonia storage material in the tank.
本発明によれば、エンジンからの排気ガスの熱を排気管に接触したタンクに直接伝えることができアンモニア貯蔵材を加熱することができる。これにより従来のように電力を加える必要もなく脱離されたアンモニアをSCR触媒に供給することができ燃費悪化を招くことはない。 According to the present invention, the heat of the exhaust gas from the engine can be directly transmitted to the tank in contact with the exhaust pipe, and the ammonia storage material can be heated. As a result, the desorbed ammonia can be supplied to the SCR catalyst without the need to apply electric power as in the prior art, and the fuel consumption is not deteriorated.
さらに本発明のタンクは、第一の脱離温度でアンモニアを脱離する第一のアンモニア貯蔵材を収容する第一室と、第一の脱離温度よりも高い第二の脱離温度でアンモニアを脱離する第二のアンモニア貯蔵材を収容する第二室を有することを特徴とする。 Further, the tank of the present invention includes a first chamber that contains a first ammonia storage material that desorbs ammonia at a first desorption temperature, and ammonia at a second desorption temperature that is higher than the first desorption temperature. It has the 2nd chamber which accommodates the 2nd ammonia storage material which remove | eliminates.
これにより、異なる脱離温度にてアンモニアを供給すること可能であり、排気ガスの温度に合わせて第一のアンモニア貯蔵材もしくは第二のアンモニア貯蔵材からアンモニアを供給できる。 Thereby, ammonia can be supplied at different desorption temperatures, and ammonia can be supplied from the first ammonia storage material or the second ammonia storage material in accordance with the temperature of the exhaust gas.
また、本発明の第一室は、排気管に接触し、第二室は、排気ガスの流通時に排気管の第一室との接触部と同温もしくはそれより低温となる部分に接触させることが好ましい。
なお、本発明の第一室は、第二室よりも上流側で排気管に接触させても良い。
さらに、第一室を排気管に接触させ、第二室は、第一室に接触させるとともに第一室を介して排気管と間接的に熱的な結合をさせても良い。
Also, the first chamber of the present invention is in contact with the exhaust pipe, and the second chamber is in contact with the portion of the exhaust pipe that is at the same temperature as or lower than the contact portion with the first chamber when the exhaust gas flows. Is preferred.
In addition, you may make the 1st chamber of this invention contact an exhaust pipe upstream from a 2nd chamber.
Further, the first chamber may be brought into contact with the exhaust pipe, and the second chamber may be brought into contact with the first chamber and indirectly thermally coupled to the exhaust pipe through the first chamber.
また、本発明のタンクは排気管の外周を覆い、第一室と第二室とを分離する分離壁を有し、分離壁は、排気管の上流から下流に向かうに従い第一室の外径が徐々に小さくなるように分離形成しても良い。
なお、タンクには、第一のアンモニア貯蔵材を加熱する加熱器が設けても良い。
The tank of the present invention covers the outer periphery of the exhaust pipe and has a separation wall that separates the first chamber and the second chamber, and the separation wall has an outer diameter of the first chamber as it goes from the upstream to the downstream of the exhaust pipe. It may be formed separately so that becomes gradually smaller.
The tank may be provided with a heater for heating the first ammonia storage material.
本発明によれば、固体アンモニア吸着材を加熱する加熱手段による燃費の悪化を招くことなく還元剤であるアンモニアをSCR触媒に供給できる。 According to the present invention, ammonia as a reducing agent can be supplied to the SCR catalyst without causing deterioration of fuel consumption by the heating means for heating the solid ammonia adsorbent.
(第1の実施形態)
以下、第1の実施形態に係る排気ガス浄化システムについて図1および図2に基づいて説明する。
排気ガス浄化システムはディーゼルエンジン11からの排気ガスを浄化するもので、ディーゼルエンジン11の複数の排気口には、排気管として、排気ガスを一つの管路に集積するエキゾーストマニホルド12が接続されている。エキゾーストマニホルド12には排気管として、排気管路13が接続されており、排気管路13を通して排気ガスを大気中に放出する構成である。排気管路13は、エキゾーストマニホルド12に接続する部分の管路径よりも大きな径に形成された拡径部13Aが設けられるとともに、下流側にさらに別の拡径部13Bが設けられている。拡径部13Aには前段酸化触媒16が収容されており、拡径部13BにはSCR触媒17および後段酸化触媒18が順に収容されている。
(First embodiment)
Hereinafter, the exhaust gas purification system according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
The exhaust gas purification system purifies exhaust gas from the
排気管路13の拡径部13Aと拡径部13Bの間には、NOxを還元する還元剤としてアンモニアを供給する供給管20が接続されており、供給管20にはアンモニアの供給を制御するための電磁弁21が接続されている。なお、電磁弁21は図示しないコントローラに接続されており、ディーゼルエンジン11の運転状態などをコントローラで判断されて電磁弁21の開閉が制御されるものである。供給管20は電磁弁21の上流側で第一供給管20Aと第二供給管20Bに分岐するとともに、第一供給管20Aおよび第二供給管20Bは夫々タンク25に接続されている。なお、第二供給管20Bには逆止弁22が設けられている。また、供給管20には圧力計23が設けられている。
A
次にタンク25について詳細を説明する。
タンク25はアンモニア貯蔵材を収容するものであり、排気管路13の上流側であるとともに、エキゾーストマニホルド12の近傍である箇所に設けられている。タンク25は排気管路13の上流側を覆うように管路外周に接触している。本実施形態において、タンク25は排気管路13の上流側である第一室31と下流側である第二室32に区画されている。第二室32の排気管13との接触部は、排気ガスの流通時に排気管路13の第一室31との接触部より下流側であるので、排気管路13の第一室31との接触部と同温もしくはそれより低温となる部分である。第一室31および第二室32はともに円環状に形成されている。第一室31の外周面には第一供給管20Aが接続されており、第二室32の外周面には第二供給管20Bが接続されている。なお、本実施形態では第一室31および第二室32は互いに同じ容量で形成されている。
Next, details of the
The
第一室31には、第一アンモニア貯蔵材41が収容されており、第二室32には第二アンモニア貯蔵材42が収容されている。第一アンモニア貯蔵材41および第二アンモニア貯蔵材42は、ともに円環状である第一室31、第二室32の中の内周側に配置されており、第一室および第二室の外周側は、第一供給管20Aおよび第二供給管20Bにアンモニアを導出するための空間31Aと空間32Aが夫々確保されている。
A first
第一アンモニア貯蔵材41は、所定の温度にてアンモニアを脱離する固体アンモニア吸着材であり、本実施形態では塩化ストロンチウム[Sr(NH3)8CL2]を用いている。塩化ストロンチウム[Sr(NH3)8CL2]は、第一脱離温度としておよそ80度でアンモニアを脱離する固体であり、80度以下の温度ではアンモニアを吸着することができる。第二アンモニア貯蔵材42には、塩化マグネシウム[Mg(NH3)6CL2]を用いており、第二脱離温度としておよそ170度で脱離を行うものである。第一アンモニア貯蔵材41および第二アンモニア貯蔵材42は、粉末を焼結しペレット状に固めて第一室31および第二室32に収容している。図2では、第一アンモニア貯蔵材41に対し第二アンモニア貯蔵材42のペレットを大きくしているが、各ペレットの大きさは適宜変更可能である。
The first
本実施形態の作用について説明する。
ディーゼルエンジン11が駆動されると、排気ガスがエキゾーストマニホルド12を介し排気管路13に排出されて排気管路13内を下流側に流れていく。排気管路13の上流では、タンク25が接触する部分において排気ガスの熱が排気管路13の周面を通じタンク25へと伝わっていく。タンク25に熱を伝えた排気ガスは拡径部13Aへ流れて、前段酸化触媒16にてNOx中のNOの一部がNO2に酸化され、NOとNO2の割合を1対1に調整される。そして排気ガスはさらに下流の拡径部13Bへと流れていく。
The operation of this embodiment will be described.
When the
タンク25では、排気ガスからの熱を受けて上流側の第一室31にて第一アンモニア貯蔵材41が昇温する。第一アンモニア貯蔵材41が第一脱離温度まで昇温されるとアンモニアを気体として放出し、放出されたアンモニアが第一室31内の空間31Aを介して第一供給管20Aへと流れていく。第二室32でも、排気ガスからの熱により第二アンモニア貯蔵材42が昇温され、第二脱離温度に達した場合に、アンモニアを気体として放出する。第二アンモニア貯蔵材42から放出されたアンモニアは空間32Aを介して第二供給管20Bへと流れていく。第二供給管20Bには逆止弁22が設けられているが、第二室32内の圧力が第一室31よりも高くなると第二供給管20Bから供給管20へとアンモニアは放出されて流れていく。
In the
第一供給管20Aおよび第二供給管20Bを流れるアンモニアは、供給管20に設けられた電磁弁21により排気管路13への放出が制御される。図示しないコントローラは、供給管20に設けられた圧力計23およびディーゼルエンジン11の回転数や燃料噴射量、負荷などの信号から電磁弁21の開閉量または開閉タイミングを制御して、アンモニアを排気管路13へ供給する。
Ammonia flowing through the
拡径部13Aを通過した排気ガスは、供給管20から供給されるアンモニアと混合されて拡径部13Bへと流れていく。拡径部13Bでは、排気ガスはSCR触媒17にてアンモニアによる還元反応によりNOxが水と窒素に還元される。そして下流側の後段酸化触媒18では、NOx還元反応に寄与しなかったアンモニアおよびNOxを低減することで、排気ガスを浄化する。浄化された排気ガスは排気管路13から大気中へ放出される。
The exhaust gas that has passed through the
ここで、ディーゼルエンジン11の始動時について説明する。
タンク25が常温(約20度)の状態からディーゼルエンジン11を始動すると、排気ガスの熱はタンク25、つまり第一室31および第二室32へと伝達されて第一アンモニア貯蔵材41および第二アンモニア貯蔵材42が昇温される。第一室31は排気管路13の上流側に設けられておりエンジンから排出される排気ガスから熱を吸収することができる。第二室32は第一室31より下流側に設けられているため、第一室31内周を通過した排気ガスから熱を吸収する。
Here, the starting time of the
When the
さらに、第一室31では、第一アンモニア貯蔵材41が第一室31の中の内周側に配置されており、第一室31の内周面近傍の第一アンモニア貯蔵材41はより多くの熱を吸収する。そしてディーゼルエンジン11の始動から短時間で第一脱離温度であるおよそ80度まで昇温されてアンモニアを放出することができる。
Further, in the
次にディーゼルエンジン11が駆動され続けた時を説明する。
ディーゼルエンジン11が駆動され続けると排気ガスの温度は200度を越える高温になり、第一室31および第二室32には十分な熱が伝達されていく。第一アンモニア貯蔵材41は第一室31の内周側だけでなく外周側の第一アンモニア貯蔵材41も第一脱離温度に達してアンモニアを放出し、さらに、第二アンモニア貯蔵材42も第二脱離温度である170度を越えてアンモニアを放出する。放出されたアンモニアは供給管20を介してディーゼルエンジン11の駆動に合わせて電磁弁21を駆動させNOxの浄化に十分な量が供給される。
Next, the time when the
When the
次にディーゼルエンジン11が停止された時について説明する。
ディーゼルエンジン11が停止されると、コントローラにより電磁弁21が閉じられ、空間31A、第一供給管20A、空間32A、第二供給管20Bのそれぞれに高圧のアンモニアが滞留される。一方、排気ガスが排気管路13を流れなくなるのでタンク25(第一室31、第二室32)は加熱されなくなり、第一アンモニア貯蔵材41および第二アンモニア貯蔵材42は次第に自然冷却されていく。第二アンモニア貯蔵材42は第二離脱温度(およそ170度)以下に冷えると、第二室内のアンモニア気体を吸着するとともに、第二供給管20B内のアンモニアも吸着する。ここで、供給管20および第一供給管20A内のアンモニアは逆止弁22により第二室32に流れ込むことが無く、第二アンモニア貯蔵材42により吸着されることは無い。
Next, the case where the
When the
タンク25が第二脱離温度から第一脱離温度(およそ80度)以下まで温度が下がると、第一アンモニア貯蔵材41でもアンモニアの吸着が開始され、第一室31内のアンモニアおよび電磁弁21より上流側である第一供給管20A内のアンモニアが吸着される。
そして、タンク25が常温まで冷却された後にディーゼルエンジン11が再駆動された場合は、既に説明したように排気ガスにより昇温された第一アンモニア貯蔵材41からアンモニアが供給され、排気ガスが浄化される。
When the temperature of the
Then, when the
次にアンモニアの充填について説明する。
ディーゼルエンジン11の駆動を続けると、タンク25内の第一アンモニア貯蔵材41および第二アンモニア貯蔵材42に吸着されていたアンモニアが消費されていく。所定の駆動時間を経過した際には、十分にアンモニアを吸着させた第一アンモニア貯蔵材41および第二アンモニア貯蔵材42を収容する替えのタンク25に交換すれば良い。また、タンク25を交換しなくても第一室31および第二室32に設けた図示しない充填口からアンモニアを充填すれば良い。所定の駆動時間毎にアンモニアを繰り返し充填すれば、充填したアンモニアが第一アンモニア貯蔵材および第二アンモニア貯蔵材に吸着されるため排気ガス浄化システムは有効に機能する。
Next, the filling of ammonia will be described.
When the driving of the
この第1の実施形態によれば次の効果を得ることができる。
(1)第一アンモニア貯蔵材41および第二アンモニア貯蔵材42を収容するタンク25を排気管路13に接触して設けている。タンク25は排気管路13と熱的に結合するように配置されたので、ディーゼルエンジン11の排気ガスの熱を利用して第一アンモニア貯蔵材41および第二アンモニア貯蔵材42を加熱することができる。従来設けていた加熱用のヒータが不要であり、電力消費を低減し燃費向上を図ることができる。
According to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) A
(2)比較的常温に近い第一脱離温度である第一アンモニア貯蔵材41と第一脱離温度よりも高い第二脱離温度である第二アンモニア貯蔵材42を用いることで、排気ガスの温度が低温であるエンジン始動直後でも、アンモニアを放出させることができ、SCR触媒17にてNOxの浄化を行うことができる。
(3)排気ガス温度が高い排気管路13の上流側であるエキゾーストマニホルド12の近傍にタンク25を配置することにより、ディーゼルエンジン11から排出された直後の高温の排気ガスの熱を利用できる。したがってタンク25を十分に暖めることができる。
(2) Exhaust gas by using the first
(3) By disposing the
(4)タンク25内において、離脱温度が第二アンモニア貯蔵材42より低い第一アンモニア貯蔵材41を収容する第一室31を上流側に配置されている。第一室31は下流側の第二室32に比べて加熱されやすく、さらに第一アンモニア貯蔵材41の脱離温度は第二アンモニア貯蔵材42より低いので、エンジン始動時でも迅速にアンモニアを発生することができる。
(5)第一室31および第二室32では、排気管路13に接触している内周側に第一アンモニア貯蔵材41および第二アンモニア貯蔵材42を配置している。したがって、タンク25の内周面全体から加熱され、第一アンモニア貯蔵材41、第二アンモニア貯蔵材42を迅速に加熱することができる。
(4) In the
(5) In the
(6)第一室31および第二室32は外周側に空間31Aおよび空間32Aを設けたため、第一アンモニア貯蔵材41および第二アンモニア貯蔵材42から放出されたアンモニアを円滑に第一供給管20Aおよび第二供給管20Bに流すことが可能である。
(7)空間31Aおよび空間32Aを設けたことにより、第一アンモニア貯蔵材41および第二アンモニア貯蔵材42がアンモニアを吸着もしくは放出する際に膨張もしくは収縮してもタンク25が変形することがない。
(6) Since the
(7) By providing the
(8)供給管20には電磁弁21を設け、ディーゼルエンジン11が停止した際に電磁弁21をコントローラにより閉じるため、空間31A、第一供給管20A、空間32A、第二供給管20B、それぞれに存在する高圧のアンモニアを滞留させることができる。そして、第一アンモニア貯蔵材41および第二アンモニア貯蔵材42が第一脱離温度もしくは第二脱離温度以下に自然冷却されると、空間31A、第一供給管20A、空間32A、第二供給管20B、それぞれに滞留するアンモニアを第一アンモニア貯蔵材41および第二アンモニア貯蔵材42に再吸着することができる。
(8) The
(9)第二供給管20Bには逆止弁22を設けたので、ディーゼルエンジン11が停止し第二アンモニア貯蔵材42が第二脱離温度以下に冷えた場合でも第一供給管20A内のアンモニアを第一アンモニア貯蔵材41に吸着させることができ、ディーゼルエンジン11の再始動の際に第一アンモニア貯蔵材41からアンモニアを放出することができる。
(10)第一アンモニア貯蔵材41のペレットは、第二アンモニア貯蔵材42のペレットより小さく形成しているため、第一アンモニア貯蔵材41のペレットは第二アンモニア貯蔵材42のペレットよりも少ない熱で昇温され迅速にアンモニアを放出することができる。
(9) Since the
(10) Since the pellets of the first
(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態に係る排気ガス浄化システムについて図1及び図3に基づいて説明する。
第2の実施形態では、タンク25内の第一室および第二室の形状を変更したものである。第一室51はタンク25の内周側全面に形成している。第二室52は、第一室51の外周面に、つまりタンク25の外周側に設けたものである。第二室52は排気管路13に対し第一室51により隔てられている。したがって、第二室52は第一室51に接触するとともに、第一室51を介して排気管路13と間接的に熱的な結合をしている。またこの構成により、第二室52は排気ガスの流通時に排気管路13の第一室との接触部と同温もしくはそれより低温となる第一室51の外周部分に接触している。第一室51には第一アンモニア貯蔵材41が収容されており、第二室52には第二アンモニア貯蔵材42が収容されている。第一室51および第二室52の下流側には空間51A、空間52Aが設けられており、アンモニアが円滑に流れるようになっている。空間51Aには第一供給管20Aが接続され、空間52Aには第二供給管20Bが接続されている。その他は第1の実施形態と同様の構成である。
(Second Embodiment)
Hereinafter, an exhaust gas purification system according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 3.
In the second embodiment, the shapes of the first chamber and the second chamber in the
次に本実施形態の作用について説明する。
ディーゼルエンジン11が駆動されて排気ガスが排気管路13を流れると、排気ガスの熱によりタンク25は暖められるともに排気ガスは拡径部13Aへと流れていく。排気ガスは前段酸化触媒16によりNOx比を調整し、下流の拡径部13Bへ流れていく。排気ガスにより暖められたタンク25からは第一アンモニア貯蔵材41および第二アンモニア貯蔵材42が第一脱離温度および第二脱離温度に達するとアンモニアを放出し、夫々第一供給管20Aおよび第二供給管20Bを経て供給管20から排気管路13に流れていく。
Next, the operation of this embodiment will be described.
When the
排気ガスは供給管20からのアンモニアとともに、拡径部13Bに流れると、SCR触媒17にてNOxは水と窒素に還元され浄化される。そして後段酸化触媒18にてアンモニアスリップを防止し、浄化された排気ガスは排気管路13から大気中に放出される。
When the exhaust gas flows into the
ここでディーゼルエンジン11の始動時について説明する。
タンクが常温(約20度)の状態からディーゼルエンジン11を始動すると、排気ガスの熱はタンク25の第一室51へと伝達される。第一室51では第一アンモニア貯蔵材41が加熱されて第一脱離温度以上になると、アンモニアを気体として放出する。放出されたアンモニアは第一供給管20Aを経て供給管20から排気管路13内へ流れていく。
Here, the starting time of the
When the
ディーゼルエンジン11が始動されてから駆動され続けると、排気ガスの温度は高くなり、タンク25への熱の伝達も大きくなる。すると、全ての第一アンモニア貯蔵材41が昇温されてアンモニアを放出するとともに、第一室51から第二室52へと熱が加えられる。第二室52では、第二アンモニア貯蔵材42が昇温されて第二脱離温度を超えるとアンモニアを放出する。放出されたアンモニアは供給管20から排気管路13に流れ、NOxを還元する。
If the
この第2の実施形態によれば第1の実施形態の効果(1)(2)(3)(8)(9)(10)の他に次の効果を得ることができる。
(11)タンク25内において、排気ガスの熱を受けやすい内周側に第一室51を形成し、第一室51の外周面に第二室52を接触し配置したので、第一脱離温度の低い第一アンモニア貯蔵材41を先に暖めることができるともに、広い面積を介して排気ガスから熱を吸収することができるので、エンジン始動直後で排気ガスが低温でもアンモニアを迅速に供給することができる。
According to the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1), (2), (3), (8), (9), and (10) of the first embodiment.
(11) In the
(12)第一室51および第二室52の下流側に空間51Aおよび空間52Aを設けたため、第一アンモニア貯蔵材41および第二アンモニア貯蔵材42から放出されたアンモニアを円滑に第一供給管20Aおよび第二供給管20Bに流すことが可能である。
(13)空間51Aおよび空間52Aを設けたことにより、第一アンモニア貯蔵材41および第二アンモニア貯蔵材42がアンモニアを吸着もしくは放出する際に膨張もしくは収縮してもタンク25が変形することがない。
(12) Since the
(13) By providing the
(14)第一室51をタンク25の内周側全面に渡り接触させて設けることで、排気ガスの熱をより多くの第一アンモニア貯蔵材41に伝えることでき、エンジン始動直後等の排ガス低温時でも迅速かつ十分な量のアンモニアを供給することができる。
(15)第一室51に対し第二室52は外周側に設けているため第二室52の体積を大きく確保することが容易であり、脱離温度の高い第二アンモニア貯蔵材42を沢山収容することができ、ディーゼルエンジン11の負荷が高い状態が続いても確実にアンモニアを供給することができる。
(14) By providing the
(15) Since the
(第3の実施形態)
以下、第3の実施形態に係る排気ガス浄化システムについて図1及び図4に基づいて説明する。
第3の実施形態では、タンク25内において第一室61および第二室62を分離する分離壁63を設けており、分離壁63は排気管路13の上流から下流に向かうに従い第一室61の外径が小さくなるように第一室61および第二室62を区画している。その他の構成は第1の実施形態と同様である。
(Third embodiment)
Hereinafter, an exhaust gas purification system according to a third embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 4.
In the third embodiment, a
本実施形態の作用について説明する。
ディーゼルエンジン11が駆動されると排気ガスは排気管路13を流れ、タンク25を暖めつつ下流の拡径部13Aに流れていく。排気ガスは前段酸化触媒16によりNOx比を調整されて、下流の拡径部13Aへと流れていく。排気ガスにより暖められたタンク25からは第一アンモニア貯蔵材41および第二アンモニア貯蔵材42からアンモニアが放出され、供給管20から排気管路13にアンモニアが供給される。
The operation of this embodiment will be described.
When the
排気ガスはアンモニアとともに拡径部13BのSCR触媒17においてNOxを浄化され、さらに後段酸化触媒18にてアンモニアおよびNOxが低減されて浄化された排気ガスが大気中に放出される。
The exhaust gas is purified with NOx in the
ディーゼルエンジン11の始動時について説明する。
タンクが常温(約20度)の状態でディーゼルエンジン11を始動すると、排気ガスの熱はタンク25の第一室61へと伝達されて内周側の第一アンモニア貯蔵材41から昇温する。第一室61を暖めた排気ガスは排気管路13に直接接触する下流側の第二室62の内周側を暖めて下流へと流れていく。第一室61では第一アンモニア貯蔵材41が第一脱離温度に達するとアンモニアが放出される。放出されたアンモニアは第一供給管20Aを経て供給管20から排気管路13内へ流れていく。
The starting time of the
When the
その後ディーゼルエンジン11が駆動され続けると、排気ガス温度は高くなり、タンク25への熱伝達も大きくなる。すると、内周側の第一アンモニア貯蔵材41も昇温されてアンモニアの放出を継続するとともに、分離壁63を介して第一室61から第二室62へと熱が伝わり第二アンモニア貯蔵材42は排気管路13および第一室61の両方から昇温されて第二脱離温度を越えるとアンモニアを放出する。
If the
本実施形態によれば、第1の実施形態の効果の他に次の効果を得ることができる。
(16)タンク25には排気管路13の上流から下流に向かうに従い第一室61の外径が小さくなるように第一室61と第二室62を分離する分離壁63を設けたので、第一室61が排気管路13に接触する面積を増え、排気ガスの熱を第一アンモニア貯蔵材41に伝えやすく、エンジン始動直後など排気ガス温度が低温でも迅速に第一アンモニア貯蔵材41を脱離温度まで昇温することができる。
According to the present embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the first embodiment.
(16) Since the
(第4の実施形態)
以下、第4の実施形態に係る排気ガス浄化システムについて図1及び図5に基づいて説明する。
第4の実施形態では、第3の実施形態におけるタンク25の第一室61にヒータ70を設けたものである。ヒータ70は第一室61の上流側の端面から分離壁63近くまで挿入されている。ヒータ70は図示しないコントローラにより制御されている。その他の構成は第3の実施形態と同様である。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, an exhaust gas purification system according to a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 5.
In the fourth embodiment, a
本実施形態の作用について説明する。
ディーゼルエンジン11が駆動されると排気ガスは排気管路13を流れ、タンク25を暖めつつ下流の拡径部13Aに流れていく。排気ガスは前段酸化触媒16によりNOx比を調整されて、下流の拡径部13Aへと流れていく。排気ガスにより暖められたタンク25からは第一アンモニア貯蔵材41および第二アンモニア貯蔵材42からアンモニアが放出され、供給管20から排気管路13にアンモニアが供給される。
The operation of this embodiment will be described.
When the
排気ガスはアンモニアとともに拡径部13BのSCR触媒17においてNOxを浄化され、さらに後段酸化触媒18にてアンモニアおよびNOxが低減されて浄化された排気ガスが大気中に放出される。
The exhaust gas is purified with NOx in the
ディーゼルエンジン11の始動時について説明する。
タンクが常温(約20度)の状態でディーゼルエンジン11を始動すると、排気ガスの熱はタンク25の第一室61へと伝達されて内周側の第一アンモニア貯蔵材41から昇温されていく。第一室61を暖めた排気ガスは排気管路13に直接接触する下流側の第二室62の内周側を暖めて下流へと流れていく。また、本実施形態では、ディーゼルエンジン11の始動を図示しないコントローラが検出するとヒータ70に通電を行い直接第一アンモニア貯蔵材41の加熱を行う。第一室61では第一アンモニア貯蔵材41が第一脱離温度に達するとアンモニアが放出される。放出されたアンモニアは第一供給管20Aを経て供給管20から排気管路13内へ流れていく。
The starting time of the
When the
その後ディーゼルエンジン11が駆動され続けると、排気ガス温度は高くなり、タンク25への熱伝達も大きくなる。すると、内周側の第一アンモニア貯蔵材41も昇温されてアンモニアの放出を継続するとともに、分離壁63を介して第一室61から第二室62へと熱が伝わり第二アンモニア貯蔵材42は排気管路13および第一室61の両方から昇温されて第二脱離温度を越えるとアンモニアを放出する。このとき、コントローラはディーゼルエンジン11が所定時間以上の連続駆動されていると判断するとヒータ70への通電を停止する。
If the
本実施形態によれば、第1の実施形態の効果および第3の実施形態の効果の他に次の効果を得ることができる。
(17)タンク25の第一室61内にヒータ70を設け、ディーゼルエンジン11の始動時に第一アンモニア貯蔵材41を直接加熱するので、ディーゼルエンジン11の始動からより迅速にアンモニアを供給することができる。
(18)排気管路13から排気ガスの熱による第一アンモニア貯蔵材41の加熱も行うため、ヒータ70の使用時間を短くすることもでき、電力供給による燃費の悪化を抑えることができる。
According to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment and the effects of the third embodiment, the following effects can be obtained.
(17) Since the
(18) Since the first
本発明は上記実施形態に限られるものではなく、以下に、本発明の変更例について説明する。
○タンク25は排気管路13の拡径部13Aの上流側に設けたがエキゾーストマニホルド12に接触するように設けても良い。排気ガスが高温である上流側が好ましく、排気管路13でもエキゾーストマニホルド12でもどちらに接触させても良い。なお、本発明の排気管とはエキゾーストマニホルド12および排気管路13からなるものである。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications of the present invention will be described below.
Although the
○図6に示すように、第1の実施形態のタンク25において第一室31を上流側に向かうに従い径が縮小するようなテーパ形状としても良い。第一室81を先細形状として特に排気ガスの上流側の第一アンモニア貯蔵材41の量を少なくし部分的に熱容量を下げて暖めやすくすることで、排気ガスの熱をより効率的に昇温に使用することができる。これにより第一アンモニア貯蔵材41が第一脱離温度に達する時間を短縮できる。
As shown in FIG. 6, in the
○タンク25は円環状でなくても良い。図7に示すように第2の実施形態のタンク25を排気管路13の一部開放しつつ覆うようにタンク90(第一室91、第二室92)として形成しても良い。また、タンクはその一部(第一室)が排気管路13に接触していれば良く、排気管路13を覆うように形成しなくても良い。
○ The
○第一室と第二室の形状および大きさは適宜変更可能である。第2の実施形態におけるタンク25を図8に示すように楕円形状のタンク93としても良い。第一室94および第二室95も楕円形状とし、大きさは適宜調整すれば良い。また、第1の実施形態において第一室31および第二室32は同じ容量としたが、第一室31を短い環状として第二室32を長い環状と容量を変更しても良い。
○ The shape and size of the first chamber and the second chamber can be appropriately changed. The
○第一室と第二室は排気管の上流から下流に流れる排気経路上の同一箇所に並列に夫々接続しても良い。例えば図9に示すように、タンク96は排気管路13を外周全面を覆うように配置され、第一室97はタンク96に半円状に形成され、さらに第二室98はタンク96内を第一室97と対称の半円状に形成しても良い。これにより、第一室97および第二室98に、排気ガスからの熱を排気管路13を介して同様に伝えることができる。
The first chamber and the second chamber may be connected in parallel to the same location on the exhaust path flowing from the upstream to the downstream of the exhaust pipe. For example, as shown in FIG. 9, the
○第4の実施形態においてタンク25に設けたヒータ70は、他の実施形態においても第一室に同様に設けても良い。ヒータ70による加熱により排気ガスが低温時でもアンモニアを供給可能となるし、タンク25をエキゾーストマニホルド12や排気管路13に接触させ加熱することによりヒータ70の通電時間を短くすることができ、燃費の悪化を抑えられる。
The
○本発明では、第一アンモニア貯蔵材41として塩化ストロンチウム[Sr(NH3)8CL2]を、第二アンモニア貯蔵材42として塩化マグネシウム[Mg(NH3)6CL2]を用いたが、他の個体アンモニア吸着材を使用しても良い。例えば塩化カルシウム[Ca(NH3)8CL2]でも良く、ディーゼルエンジン11の排気量やタンク25を排気管路13へ接触させる場所などに応じて第一離脱温度や第二離脱温度を適宜変更可能であり、固体アンモニア吸着材も脱離温度に合わせて変更すれば良い。
In the present invention, strontium chloride [Sr (NH3) 8CL2] is used as the first
11 ディーゼルエンジン
12 エキゾーストマニホルド
13 排気管路
13A 拡径部
13B 拡径部
16 前段酸化触媒
17 還元触媒
18 後段酸化触媒
20 供給管
20A 第一供給管
20B 第二供給管
21 電磁弁
22 逆止弁
23 圧力計
25 タンク
31 第一室
31A 空間
32 第二室
32A 空間
41 第一アンモニア貯蔵材
42 第二アンモニア貯蔵材
11
Claims (7)
前記排気管内に収容され、排気ガス中のNOxを還元する還元触媒と、
アンモニアを吸着かつ脱離可能なアンモニア貯蔵材と、
前記アンモニア貯蔵材を収容するタンクとを備え、
前記アンモニア貯蔵材から脱離されたアンモニアを前記タンクから前記還元触媒の上流側の排気管に供給する排気ガス浄化システムにおいて、
前記タンクは、前記排気管と少なくとも一部が接触するように配置され前記排気ガスの熱が前記タンク内の前記アンモニア貯蔵材に伝達可能なことを特徴とする排気ガス浄化システム。 An exhaust pipe connected to the exhaust port of the engine to guide the exhaust gas,
A reduction catalyst housed in the exhaust pipe and reducing NOx in the exhaust gas;
An ammonia storage material capable of adsorbing and desorbing ammonia;
A tank for storing the ammonia storage material,
In the exhaust gas purification system for supplying ammonia desorbed from the ammonia storage material to the exhaust pipe upstream of the reduction catalyst from the tank,
The exhaust gas purification system, wherein the tank is disposed so that at least a part thereof is in contact with the exhaust pipe, and heat of the exhaust gas can be transmitted to the ammonia storage material in the tank.
第一の脱離温度でアンモニアが脱離する第一のアンモニア貯蔵材を収容する第一室と、
前記第一の脱離温度よりも高い第二の脱離温度でアンモニアが脱離する第二のアンモニア貯蔵材を収容する第二室を有することを特徴とする請求項1記載の排気ガス浄化システム。 The tank
A first chamber containing a first ammonia storage material from which ammonia is desorbed at a first desorption temperature;
2. The exhaust gas purification system according to claim 1, further comprising a second chamber containing a second ammonia storage material from which ammonia is desorbed at a second desorption temperature higher than the first desorption temperature. .
前記第一室と前記第二室とを分離する分離壁を有し、
当該分離壁は、前記排気管の上流から下流に向かうに従い前記第一室の外径が徐々に小さくなるように分離形成することを特徴とする請求項4に記載の排気ガス浄化システム。 The tank covers the outer periphery of the exhaust pipe,
A separation wall separating the first chamber and the second chamber;
The exhaust gas purification system according to claim 4, wherein the separation wall is separated and formed so that the outer diameter of the first chamber gradually decreases from the upstream to the downstream of the exhaust pipe.
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