JP2002155730A - 内燃機関の還元剤供給装置 - Google Patents
内燃機関の還元剤供給装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】還元剤に尿素等の固体還元剤を用いた場合でも
還元剤排出手段が詰まることなくかつ還元剤の供給制御
が容易にできる内燃機関の還元剤供給装置を提供するこ
と。 【解決手段】排気ガスに含まれるＮＯx浄化用に機関排
気通路２に設けた選択還元型ＮＯx触媒４へ還元剤を供
給する還元剤供給装置１において、アンモニアを基調と
する固体還元剤である固体尿素５を非水系液体６に混ぜ
て固体還元剤混合液７とし、この固体還元剤混合液７に
含まれる固体尿素５を昇華する固体還元剤昇華手段１０
と、この固体還元剤昇華手段１０により昇華された還元
剤を前記排気通路２に排出する還元剤排出手段８ａと、
を有する。
還元剤排出手段が詰まることなくかつ還元剤の供給制御
が容易にできる内燃機関の還元剤供給装置を提供するこ
と。 【解決手段】排気ガスに含まれるＮＯx浄化用に機関排
気通路２に設けた選択還元型ＮＯx触媒４へ還元剤を供
給する還元剤供給装置１において、アンモニアを基調と
する固体還元剤である固体尿素５を非水系液体６に混ぜ
て固体還元剤混合液７とし、この固体還元剤混合液７に
含まれる固体尿素５を昇華する固体還元剤昇華手段１０
と、この固体還元剤昇華手段１０により昇華された還元
剤を前記排気通路２に排出する還元剤排出手段８ａと、
を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関が排出す
る排気ガス中の硝、すなわち窒素酸化物（以下「ＮＯ
x」という。）を浄化する排気浄化装置の構成要素であ
る脱硝触媒へ還元剤を供給する内燃機関の還元剤供給装
置に関する。
る排気ガス中の硝、すなわち窒素酸化物（以下「ＮＯ
x」という。）を浄化する排気浄化装置の構成要素であ
る脱硝触媒へ還元剤を供給する内燃機関の還元剤供給装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】脱硝触媒として、例えば酸素過剰雰囲気
でかつ還元剤の存在下においてＮＯxを還元または分解
して浄化する選択還元型ＮＯx触媒がある。この選択還
元型ＮＯx触媒は、リーン空燃比で燃焼可能なディーゼ
ル・エンジンやリーン・バーン・ガソリン・エンジン等
の内燃機関から排出される排気ガス中のＮＯxを還元剤
を用いて浄化する触媒として知られている。
でかつ還元剤の存在下においてＮＯxを還元または分解
して浄化する選択還元型ＮＯx触媒がある。この選択還
元型ＮＯx触媒は、リーン空燃比で燃焼可能なディーゼ
ル・エンジンやリーン・バーン・ガソリン・エンジン等
の内燃機関から排出される排気ガス中のＮＯxを還元剤
を用いて浄化する触媒として知られている。
【０００３】還元剤として炭化水素を用いることは周知
であるが、これに代わる還元剤として尿素が着目されて
いる。尿素は液体、気体、固体の三形態で貯蔵すること
が考えられる。このうち尿素水（液体）で貯蔵する場合
には、溶解度の制約および凍結回避のために貯蔵室の容
積および重量が大きくなり、また、アンモニアガス（気
体）の場合には極めて大きな容積の貯蔵室が必要にな
る。よってこれら貯蔵室を車輌に組み込むには搭載性の
点で問題がある。そこで、このような大きめの貯蔵室を
必要としない、すなわち車輌搭載性に優れた固体尿素の
利用が考えられる。
であるが、これに代わる還元剤として尿素が着目されて
いる。尿素は液体、気体、固体の三形態で貯蔵すること
が考えられる。このうち尿素水（液体）で貯蔵する場合
には、溶解度の制約および凍結回避のために貯蔵室の容
積および重量が大きくなり、また、アンモニアガス（気
体）の場合には極めて大きな容積の貯蔵室が必要にな
る。よってこれら貯蔵室を車輌に組み込むには搭載性の
点で問題がある。そこで、このような大きめの貯蔵室を
必要としない、すなわち車輌搭載性に優れた固体尿素の
利用が考えられる。
【０００４】例えば、特開平７−３２３２１６号公報開
示の技術では、排気管内に設けた触媒に対してその上流
から粉体状の固体尿素を還元剤として噴射ノズルで供給
する技術を開示する。
示の技術では、排気管内に設けた触媒に対してその上流
から粉体状の固体尿素を還元剤として噴射ノズルで供給
する技術を開示する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、添加した固
体尿素が昇華しにくい環境（例えば排気管内雰囲気が固
体尿素が昇華するに十分な温度状態にない場合）にあれ
ば、尿素は固体のまま触媒へ到達することもあり、その
場合、固体尿素はＮＯｘ還元剤として有効に機能しな
い。
体尿素が昇華しにくい環境（例えば排気管内雰囲気が固
体尿素が昇華するに十分な温度状態にない場合）にあれ
ば、尿素は固体のまま触媒へ到達することもあり、その
場合、固体尿素はＮＯｘ還元剤として有効に機能しな
い。
【０００６】また、還元剤である尿素が固体であると還
元剤排出手段である噴射ノズルが詰まり易く、また還元
剤の供給制御がしにくい。
元剤排出手段である噴射ノズルが詰まり易く、また還元
剤の供給制御がしにくい。
【０００７】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、その解決しようとする課題は、還元剤に尿素
等の固体還元剤を用いた場合でも還元剤排出手段が詰ま
ることなくかつ還元剤の供給制御が容易にできる内燃機
関の還元剤供給装置を提供することにある。
たもので、その解決しようとする課題は、還元剤に尿素
等の固体還元剤を用いた場合でも還元剤排出手段が詰ま
ることなくかつ還元剤の供給制御が容易にできる内燃機
関の還元剤供給装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。
するために、以下の手段を採用した。
【０００９】（１）本発明内燃機関の還元剤供給装置
は、排気ガスに含まれるＮＯx浄化用に内燃機関の排気
通路に設けた脱硝触媒へ還元剤を供給する還元剤供給装
置において、アンモニアを基調とする固体還元剤を非水
系液体に混ぜて固体還元剤混合液とし、この固体還元剤
混合液に含まれる前記固体還元剤を昇華する固体還元剤
昇華手段と、この固体還元剤昇華手段により昇華された
還元剤を前記排気通路に排出する還元剤排出手段と、を
有することを特徴とする。
は、排気ガスに含まれるＮＯx浄化用に内燃機関の排気
通路に設けた脱硝触媒へ還元剤を供給する還元剤供給装
置において、アンモニアを基調とする固体還元剤を非水
系液体に混ぜて固体還元剤混合液とし、この固体還元剤
混合液に含まれる前記固体還元剤を昇華する固体還元剤
昇華手段と、この固体還元剤昇華手段により昇華された
還元剤を前記排気通路に排出する還元剤排出手段と、を
有することを特徴とする。
【００１０】ここで、「内燃機関」は、筒内直接噴射式
のリーン・バーン・ガソリン・エンジンやディーゼル・
エンジンを例示できる。
のリーン・バーン・ガソリン・エンジンやディーゼル・
エンジンを例示できる。
【００１１】「脱硝触媒」は選択還元型ＮＯx触媒が好
適である。選択還元型ＮＯx触媒は、酸素過剰の雰囲気
でかつ炭化水素の存在下でＮＯxを還元または分解する
触媒をいい、例えばゼオライトにＣｕ等の遷移金属をイ
オン交換して担持したＣｕ／ゼオライト系触媒，ゼオラ
イトまたはアルミナに貴金属を担持した触媒，チタニウ
ムにバナジウムを担持したＶ2Ｏ5／ＴｉＯ2系触媒等を
いう。
適である。選択還元型ＮＯx触媒は、酸素過剰の雰囲気
でかつ炭化水素の存在下でＮＯxを還元または分解する
触媒をいい、例えばゼオライトにＣｕ等の遷移金属をイ
オン交換して担持したＣｕ／ゼオライト系触媒，ゼオラ
イトまたはアルミナに貴金属を担持した触媒，チタニウ
ムにバナジウムを担持したＶ2Ｏ5／ＴｉＯ2系触媒等を
いう。
【００１２】「アンモニアを基調とする固体還元剤」
は、粉状や粒状をした固体尿素を例示できる。
は、粉状や粒状をした固体尿素を例示できる。
【００１３】「非水系液体」とは、固体還元剤を搬送す
るための液体である。
るための液体である。
【００１４】固体還元剤はこれを単独で用いると保管時
に水分を吸収して固まってしまう場合がある。その場
合、固体還元剤は、その搬送性が悪くなり、かつ添加量
制御が困難になる。よって非水系の液体としては、固体
還元剤が水分を吸収して固着してしまわない、例えば軽
油，シリコン油等、沸点の高い液体を用いるのが好まし
い。
に水分を吸収して固まってしまう場合がある。その場
合、固体還元剤は、その搬送性が悪くなり、かつ添加量
制御が困難になる。よって非水系の液体としては、固体
還元剤が水分を吸収して固着してしまわない、例えば軽
油，シリコン油等、沸点の高い液体を用いるのが好まし
い。
【００１５】本発明内燃機関の還元剤供給装置は、以下
の具体的構成を採用すると好適である。 （２）前記固体還元剤昇華手段は、排気熱により前記固
体還元剤混合液を昇華する。 （３）前記固体還元剤昇華手段は、前記排気通路内に設
置する。 （４）前記固体還元剤昇華手段は、前記排気通路外に設
置されるとともに加熱手段から受熱することにより前記
固体還元剤混合液を昇華する。 （５）前記加熱手段はヒータまたは熱交換器を例示でき
る。 （６）前記還元剤排出手段は気体のみを通過させる材質
で形成された管である。
の具体的構成を採用すると好適である。 （２）前記固体還元剤昇華手段は、排気熱により前記固
体還元剤混合液を昇華する。 （３）前記固体還元剤昇華手段は、前記排気通路内に設
置する。 （４）前記固体還元剤昇華手段は、前記排気通路外に設
置されるとともに加熱手段から受熱することにより前記
固体還元剤混合液を昇華する。 （５）前記加熱手段はヒータまたは熱交換器を例示でき
る。 （６）前記還元剤排出手段は気体のみを通過させる材質
で形成された管である。
【００１６】このような本発明内燃機関の還元剤供給装
置によれば、固体還元剤昇華手段が、固体還元剤混合液
に含まれている固体還元剤を昇華するとそれまで固体で
あった還元剤が気体になる。そしてこの気体になった還
元剤を還元剤排出手段によって前記排気通路内に排出す
る。
置によれば、固体還元剤昇華手段が、固体還元剤混合液
に含まれている固体還元剤を昇華するとそれまで固体で
あった還元剤が気体になる。そしてこの気体になった還
元剤を還元剤排出手段によって前記排気通路内に排出す
る。
【００１７】すなわち、本発明では、固体尿素が昇華し
にくい環境の別なく還元剤を固体として供給するのでは
なく気体として供給する。この結果、還元剤排出手段が
詰まることなく、かつ還元剤の供給制御が固体還元剤の
供給の場合に比べて容易になる。したがって効率的な脱
硝ができる。しかも還元剤の保存には固体還元剤が用い
られるので、車輌への搭載性にも優れている。
にくい環境の別なく還元剤を固体として供給するのでは
なく気体として供給する。この結果、還元剤排出手段が
詰まることなく、かつ還元剤の供給制御が固体還元剤の
供給の場合に比べて容易になる。したがって効率的な脱
硝ができる。しかも還元剤の保存には固体還元剤が用い
られるので、車輌への搭載性にも優れている。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の還
元剤供給装置の実施形態を添付した図面を参照して説明
する。 （第１実施形態）図１を参照して第１実施形態に係る内
燃機関の還元剤供給装置1を説明する。
元剤供給装置の実施形態を添付した図面を参照して説明
する。 （第１実施形態）図１を参照して第１実施形態に係る内
燃機関の還元剤供給装置1を説明する。
【００１９】還元剤供給装置１は、内燃機関である車輌
用ディーゼル・エンジンや筒内直接噴射式のリーン・バ
ーン・ガソリン・エンジンの排気通路２に取り付けてあ
る。
用ディーゼル・エンジンや筒内直接噴射式のリーン・バ
ーン・ガソリン・エンジンの排気通路２に取り付けてあ
る。
【００２０】還元剤供給装置１は、前記エンジンの図示
しない排気ポートから排出された排気ガス３に含まれる
ＮＯx３ａの浄化用に排気通路２に設けた脱硝触媒であ
る選択還元型ＮＯx触媒４へ向けて固体還元剤混合液で
ある固体尿素混合液７を搬送するものであるが、当該搬
送途中で排気熱を利用して固体尿素混合液７に含まれる
固体尿素５を昇華して気体尿素５ａとする。そして、こ
の気体尿素５ａが実際には選択還元型ＮＯx触媒４に還
元剤として供される。
しない排気ポートから排出された排気ガス３に含まれる
ＮＯx３ａの浄化用に排気通路２に設けた脱硝触媒であ
る選択還元型ＮＯx触媒４へ向けて固体還元剤混合液で
ある固体尿素混合液７を搬送するものであるが、当該搬
送途中で排気熱を利用して固体尿素混合液７に含まれる
固体尿素５を昇華して気体尿素５ａとする。そして、こ
の気体尿素５ａが実際には選択還元型ＮＯx触媒４に還
元剤として供される。
【００２１】選択還元型ＮＯx触媒４は、酸素過剰の雰
囲気でかつ炭化水素の存在下でＮＯxを還元または分解
する触媒をいい、例えばゼオライトにＣｕ等の遷移金属
をイオン交換して担持したＣｕ／ゼオライト系触媒，ゼ
オライトまたはアルミナに貴金属を担持した触媒，チタ
ニウムにバナジウムを担持したＶ2Ｏ5／ＴｉＯ2系触媒
等をいう。
囲気でかつ炭化水素の存在下でＮＯxを還元または分解
する触媒をいい、例えばゼオライトにＣｕ等の遷移金属
をイオン交換して担持したＣｕ／ゼオライト系触媒，ゼ
オライトまたはアルミナに貴金属を担持した触媒，チタ
ニウムにバナジウムを担持したＶ2Ｏ5／ＴｉＯ2系触媒
等をいう。
【００２２】また符号３ｂで示す矢印はＮＯｘ３ａが選
択還元型ＮＯx触媒４を経由したことにより化学反応し
て生成された窒素Ｎ2であり、大気側に向けて流れてい
る状態を示す。
択還元型ＮＯx触媒４を経由したことにより化学反応し
て生成された窒素Ｎ2であり、大気側に向けて流れてい
る状態を示す。
【００２３】固体尿素混合液７は、アンモニアを基調と
する粉状または粒状をした固体還元剤としての固体尿素
５を高沸点の非水系液体（例えば軽油やシリコン油）６
に混ぜてなる液体である。
する粉状または粒状をした固体還元剤としての固体尿素
５を高沸点の非水系液体（例えば軽油やシリコン油）６
に混ぜてなる液体である。
【００２４】還元剤供給装置１による固体尿素混合液７
の搬送は、排気通路２と固体尿素混合液７の供給元であ
る図示しない供給タンクとを結び、かつ気体のみを通過
させる特性を有する材質からなる搬送管８によって行
う。
の搬送は、排気通路２と固体尿素混合液７の供給元であ
る図示しない供給タンクとを結び、かつ気体のみを通過
させる特性を有する材質からなる搬送管８によって行
う。
【００２５】搬送管８は、部分的に排気通路２内に位置
するように設定されている。そして搬送管８のうち排気
通路２内に位置する部分８ａが排気ガスで暖められると
搬送管８に流れている固体尿素混合液７中の固体尿素５
が昇華して気体尿素５ａになる。
するように設定されている。そして搬送管８のうち排気
通路２内に位置する部分８ａが排気ガスで暖められると
搬送管８に流れている固体尿素混合液７中の固体尿素５
が昇華して気体尿素５ａになる。
【００２６】搬送管８は、前記のごとく気体のみを通過
させる特性を有する材質からなる管であるから搬送管８
に排気熱が作用すると気体尿素５ａのみが搬送管８から
排気通路２内に放出され、搬送管８内には、固体尿素混
合液７中の前記非水系液体６が残り、そのまま搬送管８
により排気通路２の外部に向けて搬送される。
させる特性を有する材質からなる管であるから搬送管８
に排気熱が作用すると気体尿素５ａのみが搬送管８から
排気通路２内に放出され、搬送管８内には、固体尿素混
合液７中の前記非水系液体６が残り、そのまま搬送管８
により排気通路２の外部に向けて搬送される。
【００２７】したがって、排気熱の利用により、固体尿
素混合液７を搬送する搬送管８を流れる固体尿素混合液
７に含まれている固体尿素５を昇華して気体尿素５ａに
する上記構造を固体還元剤昇華手段という。すなわち固
体還元剤昇華手段を符号１０で示せば、固体還元剤昇華
手段１０は、排気ガス３と、この排気ガス３から受熱し
て固体尿素５を昇華する場である搬送管８の部分８ａと
を含むものとする。
素混合液７を搬送する搬送管８を流れる固体尿素混合液
７に含まれている固体尿素５を昇華して気体尿素５ａに
する上記構造を固体還元剤昇華手段という。すなわち固
体還元剤昇華手段を符号１０で示せば、固体還元剤昇華
手段１０は、排気ガス３と、この排気ガス３から受熱し
て固体尿素５を昇華する場である搬送管８の部分８ａと
を含むものとする。
【００２８】そして、部分８ａは、固体還元剤昇華手段
１０の構成要素であるとともに、固体還元剤昇華手段１
０により昇華された還元剤である気体尿素５ａを前記排
気通路に排出する還元剤排出手段でもある。
１０の構成要素であるとともに、固体還元剤昇華手段１
０により昇華された還元剤である気体尿素５ａを前記排
気通路に排出する還元剤排出手段でもある。
【００２９】部分８ａは、排気通路２のうち選択還元型
ＮＯx触媒４よりも上流箇所に位置する。
ＮＯx触媒４よりも上流箇所に位置する。
【００３０】このような内燃機関の還元剤供給装置１に
よれば、固体尿素５を排気へ添加する直前まで固体尿素
５を非水系液体６で搬送し、固体還元剤昇華手段１０
が、固体尿素混合液７に含まれている固体尿素５を排気
への添加直前に昇華してそれまで固体であった還元剤と
しての尿素を気体にする。そしてこの気体になった還元
剤５ａを還元剤排出手段である、搬送管８の部分８ａか
ら排気通路２内に排出する。
よれば、固体尿素５を排気へ添加する直前まで固体尿素
５を非水系液体６で搬送し、固体還元剤昇華手段１０
が、固体尿素混合液７に含まれている固体尿素５を排気
への添加直前に昇華してそれまで固体であった還元剤と
しての尿素を気体にする。そしてこの気体になった還元
剤５ａを還元剤排出手段である、搬送管８の部分８ａか
ら排気通路２内に排出する。
【００３１】すなわち、本発明に係る還元剤供給装置１
によれば、固体尿素５が昇華しにくい環境である、例え
ば排気管内雰囲気が固体尿素が昇華するに十分な温度状
態にない場合であっても、還元剤を固体として排気通路
２に供給するのではなく気体として供給する。この結
果、還元剤排出手段である搬送管８の部分８ａが詰まる
ことなく、かつ還元剤の供給制御が固体還元剤の供給の
場合に比べて容易になる。
によれば、固体尿素５が昇華しにくい環境である、例え
ば排気管内雰囲気が固体尿素が昇華するに十分な温度状
態にない場合であっても、還元剤を固体として排気通路
２に供給するのではなく気体として供給する。この結
果、還元剤排出手段である搬送管８の部分８ａが詰まる
ことなく、かつ還元剤の供給制御が固体還元剤の供給の
場合に比べて容易になる。
【００３２】そして気体尿素５ａと排ガス中の水分とが
化学反応するとアンモニアとＣＯ2とに変わり、このア
ンモニアが前記選択還元型ＮＯx触媒４に至るとそこで
起こる触媒反応を利用して前記アンモニアによりＮＯｘ
が還元される。したがって効率的な脱硝が選択還元型Ｎ
Ｏx触媒４において実現できる。
化学反応するとアンモニアとＣＯ2とに変わり、このア
ンモニアが前記選択還元型ＮＯx触媒４に至るとそこで
起こる触媒反応を利用して前記アンモニアによりＮＯｘ
が還元される。したがって効率的な脱硝が選択還元型Ｎ
Ｏx触媒４において実現できる。
【００３３】また、気体尿素５ａと水を反応させてアン
モニアの発生を促進させる加水分解触媒２０を選択還元
型ＮＯx触媒４よりも上流に配置しておくことが好まし
い。
モニアの発生を促進させる加水分解触媒２０を選択還元
型ＮＯx触媒４よりも上流に配置しておくことが好まし
い。
【００３４】さらに、還元剤の保存には固体尿素が用い
られるので、車輌への搭載性にも優れている。 （第２実施形態）図２を参照して第２実施形態に係る内
燃機関の還元剤供給装置1Ａを説明する。
られるので、車輌への搭載性にも優れている。 （第２実施形態）図２を参照して第２実施形態に係る内
燃機関の還元剤供給装置1Ａを説明する。
【００３５】この第２実施形態が第１実施形態と相違す
る点は、固体還元剤昇華手段の構造およびその取付け箇
所が第１実施形態の固体還元剤昇華手段１０と異なるこ
とである。なお第２実施形態に係る固体還元剤昇華手段
を符合１０Ａで示す。
る点は、固体還元剤昇華手段の構造およびその取付け箇
所が第１実施形態の固体還元剤昇華手段１０と異なるこ
とである。なお第２実施形態に係る固体還元剤昇華手段
を符合１０Ａで示す。
【００３６】第２実施形態に係る固体還元剤昇華手段１
０Ａは、排気通路２外に設置され、また、固体還元剤昇
華手段１０Ａは加熱手段３０を有し、この加熱手段３０
により固体還元剤混合液７が受熱し、当該受熱によって
固体還元剤混合液７に含まれる固体尿素５を昇華する点
が第１実施形態と異なる。よって第１実施形態と同一部
分には同一符号を付して説明を省略する。また同一部分
に同一符号を付して説明を省略することについては、後
述する他の実施形態にあっても同様とする。
０Ａは、排気通路２外に設置され、また、固体還元剤昇
華手段１０Ａは加熱手段３０を有し、この加熱手段３０
により固体還元剤混合液７が受熱し、当該受熱によって
固体還元剤混合液７に含まれる固体尿素５を昇華する点
が第１実施形態と異なる。よって第１実施形態と同一部
分には同一符号を付して説明を省略する。また同一部分
に同一符号を付して説明を省略することについては、後
述する他の実施形態にあっても同様とする。
【００３７】固体還元剤昇華手段１０Ａは、排気通路２
と平行して配置されている。固体還元剤昇華手段１０Ａ
は、固体尿素混合液７を流す混合液流通路４０と、混合
液流通路４０上に設けられ固体尿素混合液７の固体尿素
を加熱して昇華するためのヒータまたは熱交換器等の加
熱手段３０と、加熱手段３０によって昇華された気体尿
素５ａを排気通路２に還元剤として送る還元剤排出手段
としての気体尿素供給管４２と、気体尿素供給管４２に
設けられ、気体尿素供給管４２を流れる気体尿素の流量
制御を行うチェック弁４４とからなる。気体尿素供給管
４２の排気通路２との接続箇所を符号４６で示す。な
お、固体尿素５ａが昇華された後は固体還元剤混合液は
非水系液体として例えば前記供給タンクに戻される。
と平行して配置されている。固体還元剤昇華手段１０Ａ
は、固体尿素混合液７を流す混合液流通路４０と、混合
液流通路４０上に設けられ固体尿素混合液７の固体尿素
を加熱して昇華するためのヒータまたは熱交換器等の加
熱手段３０と、加熱手段３０によって昇華された気体尿
素５ａを排気通路２に還元剤として送る還元剤排出手段
としての気体尿素供給管４２と、気体尿素供給管４２に
設けられ、気体尿素供給管４２を流れる気体尿素の流量
制御を行うチェック弁４４とからなる。気体尿素供給管
４２の排気通路２との接続箇所を符号４６で示す。な
お、固体尿素５ａが昇華された後は固体還元剤混合液は
非水系液体として例えば前記供給タンクに戻される。
【００３８】この第２実施形態にあっても固体還元剤昇
華手段１０Ａで生成された気体尿素５ａが還元剤排出手
段としての気体尿素供給管４２を経由して排気通路２内
に供給される。このとき気体尿素供給管４２に設けられ
ているチェック弁４４の開閉によって気体尿素供給管４
２を流れる気体尿素５ａの流量制御を行いながら必要な
量の気体尿素５ａが排気通路２に設けた選択還元型ＮＯ
x触媒４に至る。
華手段１０Ａで生成された気体尿素５ａが還元剤排出手
段としての気体尿素供給管４２を経由して排気通路２内
に供給される。このとき気体尿素供給管４２に設けられ
ているチェック弁４４の開閉によって気体尿素供給管４
２を流れる気体尿素５ａの流量制御を行いながら必要な
量の気体尿素５ａが排気通路２に設けた選択還元型ＮＯ
x触媒４に至る。
【００３９】よって第１実施形態と同様、固体尿素５が
昇華しにくい環境であっても還元剤を固体として排気通
路２に供給するのではなく気体として供給するので、還
元剤排出手段である気体尿素供給管４２が詰まることな
く、かつ還元剤の供給制御が固体還元剤の供給の場合に
比べて容易になる。
昇華しにくい環境であっても還元剤を固体として排気通
路２に供給するのではなく気体として供給するので、還
元剤排出手段である気体尿素供給管４２が詰まることな
く、かつ還元剤の供給制御が固体還元剤の供給の場合に
比べて容易になる。
【００４０】そして第１実施形態の場合と同様、気体尿
素５ａと排ガス中の水分とが化学反応するとアンモニア
とＣＯ2とに変わり、このアンモニアが前記選択還元型
ＮＯx触媒４に至るとそこで起こる触媒反応を利用して
前記アンモニアによりＮＯｘが還元される。したがって
効率的な脱硝が選択還元型ＮＯx触媒４において実現で
きる。 （第３実施形態）図３を参照して第３実施形態に係る内
燃機関の還元剤供給装置1Ｂを説明する。
素５ａと排ガス中の水分とが化学反応するとアンモニア
とＣＯ2とに変わり、このアンモニアが前記選択還元型
ＮＯx触媒４に至るとそこで起こる触媒反応を利用して
前記アンモニアによりＮＯｘが還元される。したがって
効率的な脱硝が選択還元型ＮＯx触媒４において実現で
きる。 （第３実施形態）図３を参照して第３実施形態に係る内
燃機関の還元剤供給装置1Ｂを説明する。
【００４１】この第３実施形態が第２実施形態と異なる
点は、気体尿素供給管４２のうちチェック弁４４よりも
上流箇所において、加熱手段３０によって昇華された気
体尿素５ａを昇圧できるようにエンジンの排気エネルギ
を利用した小型のターボ５０を昇圧手段として気体尿素
供給管４２と排気通路２とに設けた点にある。
点は、気体尿素供給管４２のうちチェック弁４４よりも
上流箇所において、加熱手段３０によって昇華された気
体尿素５ａを昇圧できるようにエンジンの排気エネルギ
を利用した小型のターボ５０を昇圧手段として気体尿素
供給管４２と排気通路２とに設けた点にある。
【００４２】すなわち、ターボ５０は、そのコンプレッ
サ５０ａが気体尿素供給管４２に設けられ、コンプレッ
サ５０ａと同軸でつながっているいるタービン５０ｂが
排気通路２に設けられ、排気通路２を流れる排気ガスの
勢力でコンプレッサ５０ａを勢いよく回転させて気体尿
素供給管４２内を昇圧し、気体尿素量を増大した状態で
気体尿素５ａを排気通路２に送り込む。
サ５０ａが気体尿素供給管４２に設けられ、コンプレッ
サ５０ａと同軸でつながっているいるタービン５０ｂが
排気通路２に設けられ、排気通路２を流れる排気ガスの
勢力でコンプレッサ５０ａを勢いよく回転させて気体尿
素供給管４２内を昇圧し、気体尿素量を増大した状態で
気体尿素５ａを排気通路２に送り込む。
【００４３】この第３実施形態にあっては第２実施形態
と比べ気体尿素量を増大した状態で気体尿素５ａを排気
通路２に送り込むことができるので、より効果的に脱硝
効果を得られる。
と比べ気体尿素量を増大した状態で気体尿素５ａを排気
通路２に送り込むことができるので、より効果的に脱硝
効果を得られる。
【００４４】また応用例として図４に示すようにチェッ
ク弁４４の代わりにガス噴射弁４８を用いることもでき
る。さらに別の応用例として図５に示すように外部ポン
プ７０を気体尿素供給管４２に設置することでターボ５
０の代わりに昇圧手段としてこれを用いることもでき
る。
ク弁４４の代わりにガス噴射弁４８を用いることもでき
る。さらに別の応用例として図５に示すように外部ポン
プ７０を気体尿素供給管４２に設置することでターボ５
０の代わりに昇圧手段としてこれを用いることもでき
る。
【００４５】さらに、前記第２および第３実施形態に係
る内燃機関の還元剤供給装置では、内燃機関全体の制御
を行うＥＣＵ（図示せず）に予め組み込んでおいたアプ
リケーション・プログラムの実行によって気体尿素５ａ
の添加量をＮＯｘセンサ（図示せず）によって検出した
ＮＯｘ量に応じて最適に制御するために排気圧を測定す
る排気圧センサ（図示せず）を排気通路２のうち還元剤
排出手段である気体尿素供給管４２が排気通路２と接続
する接続箇所４６よりも上流箇所に備えている。そし
て、その圧力と、機関運転状態に応じた気体尿素５ａの
要求添加量に応じて気体尿素５ａの噴射期間を好適に制
御する。
る内燃機関の還元剤供給装置では、内燃機関全体の制御
を行うＥＣＵ（図示せず）に予め組み込んでおいたアプ
リケーション・プログラムの実行によって気体尿素５ａ
の添加量をＮＯｘセンサ（図示せず）によって検出した
ＮＯｘ量に応じて最適に制御するために排気圧を測定す
る排気圧センサ（図示せず）を排気通路２のうち還元剤
排出手段である気体尿素供給管４２が排気通路２と接続
する接続箇所４６よりも上流箇所に備えている。そし
て、その圧力と、機関運転状態に応じた気体尿素５ａの
要求添加量に応じて気体尿素５ａの噴射期間を好適に制
御する。
【００４６】ここで、ＥＣＵについて簡単に述べる。
【００４７】ＥＣＵは、周知のごとくデジタル・コンピ
ュータからなり、双方向性バスによって相互に接続し
た、中央処理制御装置であるＣＰＵ，読み出し専用メモ
リであるＲＯＭ，ランダム・アクセス・メモリであるＲ
ＡＭ，入力ポート，出力ポート等からなる。
ュータからなり、双方向性バスによって相互に接続し
た、中央処理制御装置であるＣＰＵ，読み出し専用メモ
リであるＲＯＭ，ランダム・アクセス・メモリであるＲ
ＡＭ，入力ポート，出力ポート等からなる。
【００４８】入力ポートは、前記ＮＯｘセンサや排気圧
センサその他の各種センサと電気的に接続され、これら
各種センサの出力信号が入力ポートを介してＥＣＵ内に
入ると、これら各センサに係るパラメータは一時的にＲ
ＡＭに記憶される。
センサその他の各種センサと電気的に接続され、これら
各種センサの出力信号が入力ポートを介してＥＣＵ内に
入ると、これら各センサに係るパラメータは一時的にＲ
ＡＭに記憶される。
【００４９】そして、ＣＰＵは双方向性バスを通じてＲ
ＡＭに記憶しておいた前記パラメータを必要に応じて呼
び出し、これらのパラメータに基づいてＣＰＵが必要と
する演算処理を行い、この演算処理の結果、出力ポート
を介してチェック弁４４やガス噴射弁４８等内燃機関の
各種構成部材が作動する。
ＡＭに記憶しておいた前記パラメータを必要に応じて呼
び出し、これらのパラメータに基づいてＣＰＵが必要と
する演算処理を行い、この演算処理の結果、出力ポート
を介してチェック弁４４やガス噴射弁４８等内燃機関の
各種構成部材が作動する。
【００５０】図６は、機関運転状態（前記ＮＯｘセンサ
によって検出したＮＯｘ量）に応じた気体尿素５ａの要
求添加量に応じて気体尿素５ａの噴射期間を好適に制御
して添加尿素量を制御するように組まれたアプリケーシ
ョン・プログラムのフローチャートである。このアプリ
ケーション・プログラムは、前記ＲＯＭに記憶され、Ｒ
ＯＭの属性はＥＣＵにある。よって、ＥＣＵを気体尿素
の添加量制御手段ということができる。
によって検出したＮＯｘ量）に応じた気体尿素５ａの要
求添加量に応じて気体尿素５ａの噴射期間を好適に制御
して添加尿素量を制御するように組まれたアプリケーシ
ョン・プログラムのフローチャートである。このアプリ
ケーション・プログラムは、前記ＲＯＭに記憶され、Ｒ
ＯＭの属性はＥＣＵにある。よって、ＥＣＵを気体尿素
の添加量制御手段ということができる。
【００５１】図６のフローチャートについて説明する。
【００５２】図６のフローチャートは、ステップ（以下
「Ｓ」という。）１０１〜１０４からなる。
「Ｓ」という。）１０１〜１０４からなる。
【００５３】Ｓ１０１ではエンジンの運転状態に応じて
ＥＣＵが添加尿素量を計算する。
ＥＣＵが添加尿素量を計算する。
【００５４】Ｓ１０２では前記排気圧センサによって排
気圧力を測定する。
気圧力を測定する。
【００５５】Ｓ１０３では添加尿素量および排気圧力に
基づいてチェック弁４４やガス噴射弁４８の開弁期間を
算出する。
基づいてチェック弁４４やガス噴射弁４８の開弁期間を
算出する。
【００５６】Ｓ１０４では尿素添加の実行を行い、その
後機関運転に応じて上記の処理を繰り返す。
後機関運転に応じて上記の処理を繰り返す。
【００５７】以上のステップを経て添加尿素量の制御が
実現する。
実現する。
【００５８】
【発明の効果】本発明に係る内燃機関の還元剤供給装置
によれば、固体還元剤昇華手段が、固体還元剤混合液に
含まれている固体還元剤を昇華するとそれまで固体であ
った還元剤が気体になる。そしてこの気体になった還元
剤を還元剤排出手段によって前記排気通路内に排出す
る。すなわち、本発明では、固体尿素が昇華しにくい環
境であっても還元剤を固体として供給するのではなく気
体として供給する。この結果、還元剤排出手段が詰まる
ことなく、かつ還元剤の供給制御が固体還元剤の供給の
場合に比べて容易になる。したがって効率的な脱硝がで
きる。しかも還元剤の保存には固体還元剤を用いるの
で、車輌への搭載性にも優れている。
によれば、固体還元剤昇華手段が、固体還元剤混合液に
含まれている固体還元剤を昇華するとそれまで固体であ
った還元剤が気体になる。そしてこの気体になった還元
剤を還元剤排出手段によって前記排気通路内に排出す
る。すなわち、本発明では、固体尿素が昇華しにくい環
境であっても還元剤を固体として供給するのではなく気
体として供給する。この結果、還元剤排出手段が詰まる
ことなく、かつ還元剤の供給制御が固体還元剤の供給の
場合に比べて容易になる。したがって効率的な脱硝がで
きる。しかも還元剤の保存には固体還元剤を用いるの
で、車輌への搭載性にも優れている。
【図１】 本発明内燃機関の還元剤供給装置の第１実施
形態を示す図である。
形態を示す図である。
【図２】 本発明内燃機関の還元剤供給装置の第２実施
形態を示す図である。
形態を示す図である。
【図３】 本発明内燃機関の還元剤供給装置の第３実施
形態を示す図である。
形態を示す図である。
【図４】 第３実施形態の応用例を示す図である。
【図５】 第３実施形態の別の応用例を示す図である。
【図６】 第２および第３実施形態に係る還元剤供給装
置に係り、気体尿素の要求添加量に応じて気体尿素の噴
射期間を好適に制御するアプリケーション・プログラム
のフローチャートである。
置に係り、気体尿素の要求添加量に応じて気体尿素の噴
射期間を好適に制御するアプリケーション・プログラム
のフローチャートである。
１ 還元剤供給装置 １Ａ 還元剤供給装置 １Ｂ 還元剤供給装置 ２ 排気通路 ３ 排気ガス（固体還元剤昇華手段の構成
要素） ３ａ ＮＯｘ ３ｂ Ｎ2 ４ 選択還元型ＮＯx触媒（脱硝触媒） ５ 固体尿素（アンモニアを基調とする固
体還元剤） ５ａ 気体尿素 ６ 非水系液体 ７ 固体尿素混合液（固体還元剤混合液） ８ 搬送管（気体のみを通過させる材質で
形成された管） ８ａ 搬送管の部分（固体還元剤昇華手段の
構成要素，還元剤排出手段） １０ 固体還元剤昇華手段 １０Ａ 固体還元剤昇華手段 ２０ 加水分解触媒 ３０ 加熱手段 ４０ 混合液流通路 ４２ 気体尿素供給管 ４４ チェック弁 ４６ 気体尿素供給管の排気通路との接続箇
所 ４８ ガス噴射弁 ５０ ターボ ５０ａ コンプレッサ ５０ｂ タービン
要素） ３ａ ＮＯｘ ３ｂ Ｎ2 ４ 選択還元型ＮＯx触媒（脱硝触媒） ５ 固体尿素（アンモニアを基調とする固
体還元剤） ５ａ 気体尿素 ６ 非水系液体 ７ 固体尿素混合液（固体還元剤混合液） ８ 搬送管（気体のみを通過させる材質で
形成された管） ８ａ 搬送管の部分（固体還元剤昇華手段の
構成要素，還元剤排出手段） １０ 固体還元剤昇華手段 １０Ａ 固体還元剤昇華手段 ２０ 加水分解触媒 ３０ 加熱手段 ４０ 混合液流通路 ４２ 気体尿素供給管 ４４ チェック弁 ４６ 気体尿素供給管の排気通路との接続箇
所 ４８ ガス噴射弁 ５０ ターボ ５０ａ コンプレッサ ５０ｂ タービン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 俊明 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 広田 信也 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 伊藤 和浩 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 大道 重樹 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 大山 尚久 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA10 AA12 AA17 AA18 AA24 AB01 AB05 BA14 CA16 CA17 CA18 CB08 DA01 DA02 DB10 EA32 EA33 FB10 GB01W GB01X GB05W GB09X GB10W GB16X HA08 HA36 HB06 4D048 AA06 AB02 AC03 BA03X BA07X BA11X BA23X BA30X BA31X BA32X BA33X BA34X BA35X BA41X BA42X
Claims (6)
- 【請求項１】 排気ガスに含まれるＮＯx浄化用に内燃
機関の排気通路に設けた脱硝触媒へ還元剤を供給する還
元剤供給装置において、 アンモニアを基調とする固体還元剤を非水系液体に混ぜ
て固体還元剤混合液とし、 この固体還元剤混合液に含まれる前記固体還元剤を昇華
する固体還元剤昇華手段と、 この固体還元剤昇華手段により昇華された還元剤を前記
排気通路に排出する還元剤排出手段と、 を有することを特徴とする内燃機関の還元剤供給装置。 - 【請求項２】 前記固体還元剤昇華手段は、排気熱によ
り前記固体還元剤混合液を昇華することを特徴とする請
求項１記載の内燃機関の還元剤供給装置。 - 【請求項３】 前記固体還元剤昇華手段は、前記排気通
路内に設置されることを特徴とする請求項２記載の内燃
機関の還元剤供給装置。 - 【請求項４】 前記固体還元剤昇華手段は、前記排気通
路外に設置されるとともに加熱手段から受熱することに
より前記固体還元剤混合液を昇華することを特徴とする
請求項１記載の内燃機関の還元剤供給装置。 - 【請求項５】 前記加熱手段はヒータまたは熱交換器で
あることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の還元剤
供給装置。 - 【請求項６】 前記還元剤排出手段は気体のみを通過さ
せる材質で形成された管であることを特徴とする請求項
１記載の内燃機関の還元剤供給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000350168A JP2002155730A (ja) | 2000-11-16 | 2000-11-16 | 内燃機関の還元剤供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000350168A JP2002155730A (ja) | 2000-11-16 | 2000-11-16 | 内燃機関の還元剤供給装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002155730A true JP2002155730A (ja) | 2002-05-31 |
Family
ID=18823449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000350168A Withdrawn JP2002155730A (ja) | 2000-11-16 | 2000-11-16 | 内燃機関の還元剤供給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002155730A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6837041B2 (en) * | 2001-01-13 | 2005-01-04 | Fev Motorentechnik Gmbh | Method of converting a solid nitrogen-containing reducing agent to the gas phase for use in the reduction of nitrogen oxides in exhaust gases |
| JP2008530446A (ja) * | 2005-02-16 | 2008-08-07 | アイエムアイ・ビジョン・リミテッド | 排気ガス処理 |
| DE102007021669A1 (de) * | 2007-05-09 | 2008-11-13 | Audi Ag | Vorrichtung zur Abgasbehandlung von brennkraftmaschinenbetriebenen Fahrzeugen |
| JP2009264147A (ja) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Hino Motors Ltd | 排気浄化装置 |
| KR101466234B1 (ko) * | 2013-07-08 | 2014-11-27 | 삼성중공업 주식회사 | 고체요소 승화부를 포함하는 배기가스 유해물질 동시 저감시스템 |
-
2000
- 2000-11-16 JP JP2000350168A patent/JP2002155730A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6837041B2 (en) * | 2001-01-13 | 2005-01-04 | Fev Motorentechnik Gmbh | Method of converting a solid nitrogen-containing reducing agent to the gas phase for use in the reduction of nitrogen oxides in exhaust gases |
| JP2008530446A (ja) * | 2005-02-16 | 2008-08-07 | アイエムアイ・ビジョン・リミテッド | 排気ガス処理 |
| DE102007021669A1 (de) * | 2007-05-09 | 2008-11-13 | Audi Ag | Vorrichtung zur Abgasbehandlung von brennkraftmaschinenbetriebenen Fahrzeugen |
| DE102007021669B4 (de) * | 2007-05-09 | 2009-11-19 | Audi Ag | Vorrichtung zur Abgasbehandlung von brennkraftmaschinenbetriebenen Fahrzeugen |
| JP2009264147A (ja) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Hino Motors Ltd | 排気浄化装置 |
| KR101466234B1 (ko) * | 2013-07-08 | 2014-11-27 | 삼성중공업 주식회사 | 고체요소 승화부를 포함하는 배기가스 유해물질 동시 저감시스템 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080205 |