JP2009524758A - 排気ガス後処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】小型かつ有効な排気ガス後処理システムを提供すること。
【解決手段】本発明は、内燃機関（１０）からの排気ガスを処理する排気ガス後処理システムに関する。このシステムは、煤用触媒コンバータ（４０）と、自身の上流に配置される噴射装置を介して送給される薬剤によってＮＯｘ排出量を減少させるＳＣＲ触媒コンバータ（４１）とを備える。本発明によれば、煤用触媒コンバータ（４０）は噴射装置（２５）とＳＣＲ触媒コンバータ（４１）との間に配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関からの排気ガスを処理する排気ガス後処理システムであって、煤用触媒コンバータと、自身の上流に配置されるノズルを介して送給される薬剤によってＮＯｘ排出量を減少させるＳＣＲ触媒コンバータとからなる排気ガス後処理システムに関する。

大型トラックやバスの排気ガス量削減を目的とする規制の強化に伴い、排気ガス後処理システムが進歩している。ＳＣＲ（選択触媒還元方式）は、尿素水溶液などの薬剤がＳＣＲ触媒コンバータの上流において噴射される、こうしたＮＯｘ排出量を減少させるシステムの一つである。ＮＯ_２によって煤を燃焼させる（いわゆるＣＲＴ、すなわち連続再生トラップ）ＤＰＦ（ディーゼル用微粒子除去フィルタ）は、（主に炭素によって構成される）エンジンの粒子状物質排出量を減少させるその他のシステムである。ＮＯ_２は、この微粒子フィルタの上流に配置される酸化触媒コンバータによって生成される。

微粒子フィルタには様々な種類があるが、いわゆる「ウォールフロー式」のコーディエライト・フィルタが、最も一般的である。最近登場したその他の種類のフィルタは、いわゆる「フロースルー式」のフィルタである。後者は、粒子状物質還元作用が比較的弱いとともに灰に対して透過性を有することを特徴とし、点検整備を必要としない。

排出規制のさらなる強化によって、これらの２つの種類の排気ガス後処理システムを組み合わせて用いる必要が生じているが、その設置空間を充分に確保できないという問題がしばしば起こる。

従来の複合排気ガス後処理システム（ＳＣＲ＋ＤＰＦ）において、これらのシステムは、以下に示す順番で取り付けられた構成要素からなる：

また、加水分解触媒コンバータがＳＣＲ触媒コンバータに組み込まれ、その後、微粒子フィルタが触媒被覆され、以ってエンジンの下流の第１の酸化触媒コンバータが不要となる変形態様がある。これらは全て、微粒子フィルタが尿素噴射位置の上流に配置されることを特徴とし、この特徴は「ウォールフロー式」のコーディエライト・フィルタが用いられる場合には必須である。というのも、とりわけ、これらのフィルタは、主に硫酸カルシウム（すなわち石膏）である灰を捕集するものであり、尿素水溶液が上流で噴射されるのは問題だからである。さらに、前記フィルタは、生成されるアンモニアを吸収する多孔質の大きな塊体であることを特徴としており、一時的に尿素を噴射する際の支障となる。

従って、本発明の目的は、従来のシステムよりも小型かつ有効な排気ガス後処理システムを提供することである。

本発明による、内燃機関からの排気ガスを処理するための排気ガス後処理システムは、煤用触媒コンバータと、自身の上流に配置されるノズルを介して送給される薬剤によってＮＯｘ排出量を減少させるＳＣＲ触媒コンバータとからなり、前記煤用触媒コンバータが前記ノズルと前記ＳＣＲ触媒コンバータとの間に配置されることを特徴とする。この実施例に示す構成によって、多数のシステム構成要素を組み合わせて１つの小型装置とすることができる。

本発明の有利な例を示す実施例は、添付の従属請求項に記載されている。

以下、添付図面を参照しながら例示的な実施例を用いて、本発明をより詳細に説明する。

図１に概略的に示されている内燃機関１０は、６つのピストン形シリンダ１２と吸気マニホルド１３と排気マニホルド１４とを有するエンジンブロック１１からなる。エンジンからの排気ガスは、排気管路１５を介してターボ過給装置１６のタービンロータ１７へと導かれる。タービン軸１８は、前記ターボ過給装置の圧縮機ホイール１９を駆動し、この圧縮機ホイールは、吸気管路２０を介して吸気を圧縮するとともに中間冷却器２１を介して該吸気を吸気マニホルド１３へと送給する。燃料は、各シリンダ１２に、供給装置（図示せず）を介して供給される。ここでは、六気筒エンジンが図示されているが、本発明は、その他のシリンダ構成においても実施可能である。

ターボ過給装置１６を通過した排気ガスは、さらに排気管路２２を介して、排気ガス流のためのＮＯ_２を生成する酸化触媒コンバータ２３へと導かれる。この酸化触媒コンバータの下流に、煤粒子とＮＯｘとを排気ガス流から除去する装置２４が配置されている。この装置については、以下に図２を参照しながら説明する。例えば尿素またはアンモニア等の薬剤を排気ガス流中に混入させる噴射装置２５は、前記装置２４の上流に配置される。

前記装置２４は、２つの端部壁２７、２８と３つの内部分割壁２９、３０、３１とを有する楕円筒状ケーシング２６からなる。入口管３２は、側部から前記ケーシング２６内を通って延在するとともに、ベンド管を介してさらに前記ケーシングの長手方向に３つの分割壁２９〜３１を貫通して端部壁２７において分配空間３３に至る。

２つの触媒コンバータ装置３４、３５は、並列に、各々が前記ケーシング内において自身の管内に取り付けられ、前記管は、３つの分割壁２９〜３１を貫通して、前記壁によって内側から密封されるとともに、前記外側ケーシング２６によって外側から密封されて延在して、前記ケーシング内において２つの分離された内部空間３６、３７を形成する。分配空間３３の最も近傍に位置する空間３６は、孔部３８を介して排気入口管３２と連通する。従って、前記空間３６は、入口管３２を介して分配空間３３と連通している。

分配空間３３と空間３６との間におけるさらに他の接続は、分配空間３３と空間３７との間においてケーシング２６内のその他の管の近くに延在する管３９を介してもたらされる。この管３９は、一方では空間３６内への、他方では空間３７内への孔部を備える。この管３９を配設することにより、さもなければ密閉状態の空間３７に、エンジン１０からの排気ガス流中に生じる音波に対する消音ヘルムホルツ共鳴器として作用する空間が形成される。加えて、前記管３９によって、空間３６から前記孔部を介して分配空間３３へと至る流路が形成され、前記分配空間内への圧力勾配が減少するとともに、排気ガス流中における薬剤のガス化が容易になる。

分配空間３３は、入口管３２と管３９とを介して流入する排気ガス流を、煤用触媒コンバータ型の微粒子フィルタ４０をそれぞれ備える２つの触媒コンバータ装置３４、３５に分配する。この微粒子フィルタからの排気ガス流は、その後、アンモニアがＮＯｘと反応してＮＯ_２が形成されるＳＣＲ触媒コンバータ４１を通過する。最後に、排気ガス流は、酸化触媒コンバータ４２を通過し、残留アンモニアが排気ガス流から隈なく除去される。排気ガス流は、その後、出口空間４３を介して排気ガス出口管４４へと導かれる。

排気ガス流が微粒子フィルタ４０を通過した後にＳＣＲ触媒コンバータ４１に到達する本発明による後処理装置２４の前記実施例において、噴射装置２５を装置２４に有利に接近させて配置することが可能である。排気ガス流中における薬剤の分配およびガス化は、管３２、３９と分配空間３３と微粒子フィルタ４０とにおいて起こる。同時に、微粒子フィルタとＳＣＲ触媒コンバータと酸化触媒コンバータとを共通の装置２４として同一のケーシング２６内に配置することが可能になる。逆に、噴射装置２５が微粒子フィルタとＳＣＲ触媒コンバータとの間に配置される場合には、排気ガス後処理システム全体にそれぞれ異なる構成が必要となり、占有面積が拡大してしまう。

本発明は、以上の例示的な実施例に限定されるとみなされるべきではなく、数多くのさらに他の変形態様および改変が以下の特許請求の範囲から逸脱することなく実施可能である。例えば、後処理装置２４は、並列に配置される複数の触媒コンバータ装置を備えている必要はない。

本発明による排気ガス後処理システムを有する内燃機関の概略図である。 図１に示す排気ガス後処理システムの一部分を形成する処理装置の詳細縦断面図である。 図２に示す処理装置の横断面図である。

Claims (6)

1. 内燃機関（１０）からの排気ガスを処理する排気ガス後処理システムであって、煤用触媒コンバータ（４０）と、自身の上流に配置される噴射装置（２５）を介して送給される薬剤によってＮＯｘ排出量を減少させるＳＣＲ触媒コンバータ（４１）とからなる排気ガス後処理システムであって、前記煤用触媒コンバータ（４０）が前記噴射装置（２５）と前記ＳＣＲ触媒コンバータ（４１）との間に配置されることを特徴とする排気ガス後処理システム。
2. 酸化触媒コンバータ（４２）が前記ＳＣＲ触媒コンバータ（４１）の下流に配置されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記煤用触媒コンバータ（４０）と前記ＳＣＲ触媒コンバータ（４１）と前記酸化触媒コンバータ（４２）とは、共通のケーシング（２６）内において直列に配置されることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. 前記ケーシング（２６）は、内部分割壁（２９〜３１）によって分割され、前記ケーシングの端部の分配空間（３３、４３）と該空間の間に位置する音響作用空間（４２）とが形成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のシステム。
5. 薬剤を送給する前記噴射装置（２５）は、前記内燃機関（１０）からの排気ガスの吸入管路（１５）の接続部（３２）に接近して配置されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のシステム。
6. 酸化触媒コンバータ（２３）が前記ノズル（２５）の上流において前記吸入管路（１５）内に配置されることを特徴とする請求項５に記載のシステム。

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