JP2006242092A - 車両用排気浄化装置及びこれを搭載した乗用車 - Google Patents

Abstract

【課題】 還元剤の補充の頻度を低く抑えることができる車両用排気浄化装置を提供する。
【解決手段】 アンモニア系化合物を還元剤として使用して窒素酸化物ＮＯｘを浄化する車両の排気浄化装置１であって、前記還元剤を蓄積する補給タンク５を、前記車両のエンジンルーム及び／又はサイドカウル部に配備した。この排気浄化装置１は、エンジンルームやサイドカウル部に存在している空間を利用するので、還元剤を蓄積する補給タンクを高容量とすることができる。よって、補給タンクに還元剤を補給する頻度を低く抑えた車両用排気浄化装置を提供できる。このように補給タンクへの還元剤の補給期間を長く設定できると、車両の車検の時期と還元剤の補充時期とを対応させることができるのでユーザによる還元剤の管理を不要とすることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は車両用排気浄化装置に関する。より詳細には、ディーゼルエンジン、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に含まれる窒素酸化物（以下、単に、ＮＯｘという）を浄化するために車両に搭載される排気浄化装置に関する。

車両から排出される排気ガス中に含まれるＮＯｘを浄化する技術は従来から種々の検討がなされている。一般にこの種の排気浄化装置はＮＯｘ還元触媒を用いたものであり、ＮＯｘ還元触媒をエンジンの排気管に介挿している。また、ＮＯｘ還元触媒における浄化効率を高めるために、例えば尿素（（ＮＨ_２）_２ＣＯ）水溶液を触媒上流側の排気管内に添加する排気浄化システムも提案されている。添加された尿素水溶液はエンジンの排気により加熱されて加水分解され、アンモニアを発生させる。このアンモニアが還元剤となって排気ガス中のＮＯｘを無害化する。特許文献１はこれに関連した技術を開示しており、尿素水溶液の加水分解効率を向上させるための構成を提案する。

特開２００４−２７０６０９号公報

上記特許文献１と同様に排気浄化装置の機能を向上させる技術は、他にも複数の提案がある。しかしながら、従来にあっては尿素水溶液を貯蔵する補給タンクを車両のどこに配備するかについて検討されていない。

還元剤となる尿素水溶液はＮＯｘ還元触媒でＮＯｘを除去するために定常的に消費される。よって、尿素水溶液はウインド洗浄に使用されているウォシャー液などよりも多量に消費される。そのため、例えばウォシャー液を蓄積（貯蔵）している容器と同じ大きさの補給タンクを採用して、尿素水溶液を供給すると尿素水溶液を補給タンクに頻回に補充することが必要となる。トラック、バス等の大型車両であれば大きな補給タンクを配備するスペースを確保することが比較的容易であるが、乗用車の場合にはスペースの確保が困難である。

乗用車の場合には容量がせいぜい数リットル程度の小さな補給タンクを車両に配備することになるので、ユーザは定期的に尿素水溶液の残量を確認して補充しなければならない。これはユーザにとっては大きな負担であり、このような排気浄化装置を搭載した車両は商品性が低いものとなってしまう。さらにユーザが尿素水溶液の管理を怠ると、ＮＯｘ還元触媒が正常に機能せず車両に排気浄化装置を搭載している意義が失われてしまう。

そこで、本発明の目的は、還元剤の補充の頻度を低く抑えることができる車両用排気浄化装置を提供することである。

上記目的は、アンモニア系化合物を還元剤として使用して窒素酸化物を浄化する車両の排気浄化装置であって、前記還元剤を蓄積する補給タンクを、前記車両のエンジンルーム及び／又はサイドカウル部に配備した車両用排気浄化装置によって達成される。

本発明によると、エンジンルームやサイドカウル部に存在している空間を利用するので、還元剤を蓄積する補給タンクを高容量とすることができる。よって、補給タンクに還元剤を補給する頻度を低く抑えことができる車両用排気浄化装置を提供できる。このように補給タンクへの還元剤の補充間隔を長く設定できると、車検の時期等と還元剤の補充時期とを対応させることができるのでユーザによる還元剤の管理を不要とすることができる。

また、前記サイドカウル部が、運転席と対向する側のフロントカウル内の空間、運転席側のフロントカウル内の空間及びリアサイドカウル内の空間から選択した少なくとも１つとすることができる。

また、上記発明は、アンモニア系化合物を還元剤として使用して窒素酸化物を浄化する車両の排気浄化装置であって、前記還元剤を蓄積する補給タンクを、前記車両の乗車席下に配備した車両用排気浄化装置でも同様に達成できる。

また、上記発明は、アンモニア系化合物を還元剤として使用して窒素酸化物を浄化する車両の排気浄化装置であって、前記還元剤を蓄積する補給タンクを、前記車両のバンパ内に配備した車両用排気浄化装置でも同様に達成できる。

また、上記発明は、アンモニア系化合物を還元剤として使用して窒素酸化物を浄化する車両の排気浄化装置であって、前記還元剤を蓄積する補給タンクを、前記車両のフレーム内に配備した車両用排気浄化装置でも同様に達成できる。

上記車両用排気浄化装置を搭載した乗用車であればユーザが還元剤を管理する必要がない。このような乗用車は環境保護の面でも優れたものとなるので、商品価値の高い乗用車となる。

本発明によれば、還元剤を補充する頻度を低く抑えることができる車両用排気浄化装置を提供できる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る車両用排気浄化装置について説明する。

図１は、実施例１に係る車両用排気浄化装置１を車両に適用した状態での構成を示したブロック図である。エンジン２の排気管３には窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元浄化するＮＯｘ還元触媒４が介装されている。ＮＯｘ還元触媒４としては、例えばセラミックや耐熱鋼からなるハニカム形状の横断面を有するモノリス型の触媒担持体に、ゼオライト系の活性成分を担持させた構造を採用することができる。そして、触媒担持体に担持された活性成分は還元剤として作用するアンモニア（ＮＨ_３）の供給を受けて活性化してＮＯｘを無害化する。車両用排気浄化装置１は、上記ＮＯｘ還元触媒４、このＮＯｘ還元触媒４に供給する尿素水溶液を蓄積する尿素水補給タンク５、この尿素水補給タンク５の尿素水溶液をＮＯｘ還元触媒４の上流に添加するポンプ６及びこのポンプ６の駆動を制御するコントローラ７を含んでいる。

ポンプ６はＮＯｘ還元触媒４の上流側の排気管３内に配置した噴射ノズル８に接続されており、尿素水溶液を霧化して排気管３内に供給する。マイクロコンピュータを内蔵したコントローラ７が、エンジン２の回転数やスロットル開度等の情報９を取得してポンプ６を制御して噴射ノズル８から適量の尿素水溶液をＮＯｘ還元触媒４の上流側に添加させる。

さらに、図を参照して、上記車両用排気浄化装置１の尿素水補給タンク５の配備位置について説明する。図２は車両に配備される尿素水補給タンク５の位置を模式的に示した図であり、（Ａ）は車両の左側面視図、（Ｂ）は車両の左側部分を示した上面視図である。

図２で示す車両ＣＲは乗用車であり、この車両ＣＲについては前輪１２、後輪１３及び排気管３に配置されている消音器１１を示している。車両用排気浄化装置１の尿素水補給タンク５は、図２で示すように、運転席と対向する側のフロントカウル内に搭載されている。フロントカウル内には例えば４０〜６０Ｌ（リットル）の空間が存在する。そこで、この空間を利用して尿素水補給タンク５を配置している。このように多量の尿素水溶液を車載できれば尿素水を補充する時期を定期点検や車検時などに対応させることができるので、ユーザによる管理を不要（メンテナンスフリー）とすることができる。

また、図２で例示するように運転席と対向する側のフロントカウル内に尿素水溶液を搭載すると、運転者だけが搭乗する場合が多い車両で重量バランスをとることができる。よって、車両ＣＲのドライバビリティを向上させることもできる。さらに、尿素水補給タンク５は衝突吸収部材としても機能するので、車両用排気浄化装置１を搭載した車両は安全性が向上する。

図２では、運転席と対向する側のフロントカウル内に尿素水溶液を搭載した構造例を示しているが、運転席側のフロントカウル内に尿素水溶液を搭載してもよい。この場合には尿素水補給タンクが衝突吸収部材として機能するので、車両ＣＲの安全性を向上させることもできる。また、運転席と対向する側及び運転席側の両フロントカウル内に、尿素水補給タンクを配置してもよい。この場合には更に多くの尿素水を車両に蓄積できるので尿素水溶液の補充の時期について自由度が増す。さらに、車両ＣＲの両側からの衝突に対して尿素水補給タンクが衝突吸収部材として機能するので、安全性がより向上する。

以下では、車両の異なる位置に尿素水補給タンクを配備した実施例をさらに説明する。図３は、実施例２について示した図である。この図３は、実施例１について示した図２と同様に示しており、（Ａ）は車両の左側面視図、（Ｂ）は車両の左側部分を示した上面視図である。

実施例２は、エンジンルームの空間を利用して第２の尿素水補給タンク５１を追加配備した実施例である。このようにエンジンルーム内にある空間を利用して尿素水補給タンクを配置すると、より多くの尿素水を車両ＣＲに搭載できる。ただし、エンジンルームは高温となり尿素水が熱により変質し易くなるので、高温となる領域を避けて尿素水補給タンク５１を配置することが好ましい。本実施例２のようにフロントカウル内及びエンジンルーム内に尿素水補給タンクを配備する場合には、エンジンルーム側の尿素水補給タンク５１から消費を開始するように設定しておくのが望ましい。本実施例２によっても実施例１の場合と同様に尿素水のメンテナンスをフリーにできる等の効果が得られる。

実施例２では、フロントカウル及びエンジンルームに尿素水補給タンクを配備する構造例を示しているが、エンジンルーム内に大きな空間が確保できる場合には、もちろんエンジンルーム側だけに尿素水補給タンク５１を配置してもよい。ただし、現状における一般の乗用車に関しては、エンジンルームに大きな容積部（空間）を確保することは困難であり、エンジンルーム内にはデッドスペースとして小さな空間が点在しているのが実情である。このような複数のデッドスペースを利用しようとすると、形状及び大きさの異なる複数の尿素水補給タンクを準備して、組付けることが必要となる。これでは部品点数及び組付け工数が増加して装置の製造コストが上昇してしまう。よって、前記実施例１のようにフロントカウルを利用すること、また本実施例２のようにフロントカウルとの組合せで尿素水補給タンクを配備する空間を確保する構造は極めて画期的であり、効率的である。

従来にあって、ウォシャー液や冷却水を貯蔵する補給タンクが車両に搭載されていた。しかし、ウォシャー液の使用は不定期である。冷却水も定期的に補充するものではない。そして、これらの溶液は多量に消費されるものではないので補給タンクは比較的小さいものである。そのためウォシャー液用等の補給タンクは、車両の適当な場所に配備できるので配備位置が問題となることがなかった。これに対して、尿素水補給タンクは大きな容積部を確保する必要があるので、ウォシャー液等の場合と同等に扱うことができない。このような技術的課題を解決しているのが実施例の車両用排気浄化装置である。

図４は、実施例３について示した図であり、（Ａ）は車両の左側面視図、（Ｂ）は車両の左側部分を示した上面視図である。この実施例３では、左側（運転席と対向する側）のリアカウル内の空間を利用して尿素水補給タンク５２が配備されている。このように車両ＣＲの側部後方に存在する空間を利用して尿素水補給タンクを配備してもよい。図４は、左側のリアカウル内に尿素水補給タンク５２を配備した例を示すが、右側（運転席側）のリアカウル内に尿素水溶液を配備してもよいし、両リアカウル内に尿素水補給タンクを配備してもよい。本実施例３のように車両の後方に尿素水補給タンクを配備しておくと、実施例１の場合と同様に尿素水のメンテナンスをフリーできる等の効果が得られる他、さらに後方からの追突に対して尿素水補給タンクが衝突吸収部材として有効に機能することになる。

図５は、実施例４について示した図であり、（Ａ）は車両の左側面視図、（Ｂ）は車両の左側部分を示した上面視図である。この実施例４では、フロントバンパ内の空間を利用して第１の尿素水補給タンク５３が配備され、リアバンパ内の空間を利用して第２の尿素水補給タンク５４が配備されている。このように車両前後のバンパ内に存在する空間を利用して尿素水補給タンクを配備してもよい。図５は、前後両方のバンパ内に尿素水補給タンクを配備した構造例を示しているが、いずれか一方のバンパにだけ尿素水溶液を配備してもよい。また、前述した実施例の構造と組合せてもよい。例えば実施例１で示している運転席と対向するフロントカウル内に尿素水補給タンクを配備する構造と組合せてもよい。本実施例４のように車両のバンパ内に尿素水補給タンクを配備しておくと、実施例１の場合と同様に尿素水のメンテナンスをフリーできる等の効果が得られる他、さらに追突初期に尿素水補給タンクが衝突吸収部材として有効に機能する。

図６は、実施例５について示した図であり、（Ａ）は車両の左側面視図、（Ｂ）は車両の左側部分を示した上面視図である。この実施例５では、車室内の前側の乗車席（シート）下の空間を利用して第１の尿素水補給タンク５５が配備され、後側の乗車席下の空間を利用して第２の尿素水補給タンク５６が配備されている。このように車室内に存在する空間を利用して尿素水補給タンクを配備してもよい。図６は、前後両方の乗車席下に尿素水補給タンクを配備した例を示すが、いずれか一方にだけに尿素水溶液を配備してもよい。

以上のように尿素水補給タンクを車室内に配備しておくと尿素水が外気に曝されることがないので、冬季において凍結する事態を予防できる。よって、本実施例５でも実施例１の場合と同様に尿素水のメンテナンスをフリーできる等の効果が得られる他、さらに冬季において尿素水の凍結を予防できる。また、本実施例の場合にも前述した他の実施例と組合せた構造としてもよい。そして、冬季中は乗車席下の尿素水補給タンクから尿素水を消費するように設定しておけばよい。

図７は、実施例６について示した図であり、（Ａ）は車両の左側面視図、（Ｂ）は車両の左側部分を示した上面視図である。この実施例６では、車両ＣＲの骨格を構成するフレーム内の空間を利用して第２の尿素水補給タンク５７を追加配備している。このようにフレーム内にある空間を利用して尿素水補給タンクを配置する場合にも多くの尿素水を車両ＣＲに搭載できる。

図７では、前側のフレーム内に第２の尿素水補給タンク５７を配備する構造例を示しているが、これに限るものではない。中央部或いは後側のフレーム内に空間が存在している場合には、さらに他の尿素水補給タンクを配置してもよい。本実施例６によっても実施例１の場合と同様に尿素水のメンテナンスをフリーできる等の効果が得られる。特に、この実施例６では、殆ど使われることがないフレーム内の空間を有効活用でき、また尿素水補給タンク５７がフレーム内で確実に保護される構造が実現される点でも好ましい。本実施例６についても前述した他の実施例と組合せた構造としてもよい。

以上説明した車両用排気浄化装置１は、尿素水補給タンクを高容量とすることができるので、尿素水の補充の回数を大幅に低減できる。そして、車検期間などから消費する尿素水の総量を概算して尿素水補給タンクの容量を設計しておけばユーザが尿素水の管理を行う必要がなくなる。また、この車両用排気浄化装置１は、還元剤となる尿素水が欠如してＮＯｘ触媒が機能せずＮＯｘが大気に放出されるという事態を予防できるので、環境保護を確実に図ることができる。特に尿素水補給タンクを配置するスペースを確保することが困難な乗用車に、車両用排気浄化装置１を適用することで商品価値の高い車両とすることができる。

なお、上記実施例では、還元剤となるアンモニア化合物として取り扱いが容易な尿素水を用いる場合を一例として示したが、これに限らず例えばアンモニア水等の他のアンモニア化合物を採用してもよい。また、フロントカウル及びリアカウルが特許請求の範囲のサイドカウル部に相当する。サイドカウル部は車両の側部に存在する空間、特にタイヤ周りの側面に存在している空間と理解される。なお、カウルは車両の側部を覆う部材を指す場合がある。この場合には前述した実施例のフロントカウル及びリアカウルは、カウル（部材）で覆うことにより車両内側に形成された空間と理解すればよい。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

実施例１に係る車両用排気浄化装置を車両に適用した状態での構成を示したブロック図である。 車両に配備される尿素水補給タンクの位置を模式的に示した図である。 実施例２について示した図である。 実施例３について示した図である。 実施例４について示した図である。 実施例５について示した図である。 実施例６について示した図である。

符号の説明

１ 車両用排気浄化装置
２ エンジン
３ 排気管
４ ＮＯｘ（窒素酸化物）還元触媒
５ 尿素水補給タンク
６ ポンプ
５１〜５７ 尿素水補給タンク

Claims (6)

1. アンモニア系化合物を還元剤として使用して窒素酸化物を浄化する車両の排気浄化装置であって、
   前記還元剤を蓄積する補給タンクを、前記車両のエンジンルーム及び／又はサイドカウル部に配備したことを特徴とする車両用排気浄化装置。
2. 前記サイドカウル部が、運転席と対向する側のフロントカウル内の空間、運転席側のフロントカウル内の空間及びリアサイドカウル内の空間から選択した少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の車両用排気浄化装置。
3. アンモニア系化合物を還元剤として使用して窒素酸化物を浄化する車両の排気浄化装置であって、
   前記還元剤を蓄積する補給タンクを、前記車両の乗車席下に配備したことを特徴とする車両用排気浄化装置。
4. アンモニア系化合物を還元剤として使用して窒素酸化物を浄化する車両の排気浄化装置であって、
   前記還元剤を蓄積する補給タンクを、前記車両のバンパ内に配備したことを特徴とする車両用排気浄化装置。
5. アンモニア系化合物を還元剤として使用して窒素酸化物を浄化する車両の排気浄化装置であって、
   前記還元剤を蓄積する補給タンクを、前記車両のフレーム内に配備したことを特徴とする車両用排気浄化装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の車両用排気浄化装置を搭載したことを特徴とする乗用車。
   

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