ディーゼル機関の尿素 ディーゼル機関の尿素SCRシステムにおけるNOx

研究担当者氏名 太田康夫
早稲田大学創造理工学研究科 大聖研究室
ディーゼル機関の尿素SCR
ディーゼル機関の尿素SCRシステムにおける
システムにおけるNOx
NOx浄化特性
浄化特性
～ N2Oの排出要因の解明 ～
研究の目的・概要
 尿素SCRシステムにおけるN2O生成メカニズムの解明
 高いNOx浄化率とN2O排出抑制の実現
N2O生成メカニズム
N2O生成割合マップ
N2O生成に関与する化学反応式（文献調査より）
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O
N2Ooutlet‐N2Oinlet
N2O production ratio：
(1)
×100 (%)
NH3 inlet‐NH3 outlet
@DOC(third)
2.0
100
4NH3 + 4NO + 3O2 → 4N2O + 6H2O (2)
(3)
2NO + O2 ⇔ 2NO2
(4)
1.5
低温条件（≦225℃）
75
≧50％
NO/NH3 ratio
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O
1.0
N2O生成はNH3とNOとの反応式(2)が支配的．
・ エンジンアウトでのNOx低減
・ SCR触媒からのNH3スリップ防止
50
0.5
25
高温条件（≧225℃）
NH3の酸化(反応式(1)，(2))によるN2Oの生成が支配的．
・ SCR触媒からのNH3スリップ防止
0.0
175
2.0
1.85
尿素水供給量の最適化
高温条件
SCR触媒容量の最適化
高いNOx浄化率
※Volume
ratio
N2O排出の抑制
1.5
225
250
275
300
0
Exhaust gas temperature at DOC(third) inlet degC
SCR触媒容量の選定(数値シミュレーション)
低温条件
200
※Volume ratio ：
SCR catalyst volume
Engine displacement
Temperature : 200℃
Temperature : 400℃
NOx reduction rate
NOx reduction rate
NOx reduction : 21.4%
NH3 slip : 6.0 ppm
%
100
NOx reduction : 90.3%
NH3 slip : 6.9 ppm
75
1.0
50
0.5
25
0.0
0.5
0
0.6 0.7 0.8 0.9
Urea equivalence ratio
1.0
1.0
1.1
Urea equivalence ratio
1.2
結論
N2Oの生成割合は低温で高く，高温で低い．N2O排出抑制には低温域においてエンジ
ンから排出されるNOxの低減，SCR触媒からのNH3スリップの防止が必要となる．
N2O排出抑制のためのNH3スリップ防止と高温でNOx浄化率90%以上を達成するため
には最適な尿素水供給量と触媒容量比が1.85以上必要になる．
早稲田大学 大聖研究室
http://www.f.waseda.jp/daisho/