JP2016186268A - 選択触媒還元装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも窒素酸化物浄化率を上昇させることが可能な選択触媒還元装置を提供する。
【解決手段】尿素水貯留槽１０５に貯留されている尿素水を尿素水噴射器１０４を介して内燃機関１０１から排出される排気中に噴射してＳＣＲ触媒１０３で窒素酸化物を還元して無害化する選択触媒還元装置１００において、尿素水噴射器１０４における尿素水温度を尿素水貯留槽１０５における尿素水温度よりも高める尿素水高温化装置１２７を備えている選択触媒還元装置１００である。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関から排出される排気中に含まれている窒素酸化物を浄化する選択触媒還元装置に関する。

ディーゼル機関等の内燃機関を搭載している自動車においては、内燃機関から排出される排気中に含まれている窒素酸化物を還元して無害化する選択触媒還元装置が採用されている。

選択触媒還元装置は、排気管に設置されていると共に窒素酸化物を浄化するＳＣＲ触媒と、ＳＣＲ触媒の排気上流側で尿素水を噴射する尿素水噴射器と、尿素水が貯留されている尿素水貯留槽と、尿素水配管を通じて尿素水貯留槽から尿素水噴射器に尿素水を供給する尿素水供給ポンプと、尿素水噴射器や尿素水供給ポンプ等を電子制御する尿素水噴射制御装置と、を備えており、尿素水を高温の排気中で加水分解させてアンモニアを生成し、そのアンモニアで窒素酸化物を還元して無害化している（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０００−３０３８２６号公報

ところで、排気温度が低温である場合は、尿素水を排気中で充分に加水分解することができず、尿素水が白色固形物と化して白色固形物に起因するＳＣＲ触媒の欠損や目詰等が発生する虞がある。

これらの不具合を回避することを目的として、尿素水噴射量の上限値を設定しているため、従来技術に係る選択触媒還元装置は、窒素酸化物浄化率が頭打ちになるという課題を抱えている。

そこで、本発明の目的は、従来よりも窒素酸化物浄化率を上昇させることが可能な選択触媒還元装置を提供することにある。

この目的を達成するために創案された本発明は、尿素水貯留槽に貯留されている尿素水を尿素水噴射器を介して内燃機関から排出される排気中に噴射してＳＣＲ触媒で窒素酸化物を還元して無害化する選択触媒還元装置において、前記尿素水噴射器における尿素水温度を前記尿素水貯留槽における尿素水温度よりも高める尿素水高温化装置を備えている選択触媒還元装置である。

前記尿素水高温化装置は、内燃機関を熱源とする加熱器を備えていることが好ましい。

本発明によれば、従来よりも窒素酸化物浄化率を上昇させることが可能な選択触媒還元装置を提供することができる。

本発明に係る選択触媒還元装置を示す概略図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に順って説明する。

図１に示すように、選択触媒還元装置１００は、内燃機関１０１から排出される排気中に含まれている有害物質等を除去して大気中に排出される排気を浄化する排気浄化装置の一種であり、ディーゼル機関等の内燃機関１０１の排気管１０２に設置されていると共に排気中に含まれている窒素酸化物を浄化するＳＣＲ触媒１０３と、ＳＣＲ触媒１０３の排気上流側で尿素水を噴射する尿素水噴射器１０４と、尿素水が貯留されている尿素水貯留槽１０５と、尿素水配管１０６を通じて尿素水貯留槽１０５から尿素水噴射器１０４に尿素水を供給する尿素水供給ポンプ１０７を有している尿素水供給モジュール１０８と、尿素水噴射器１０４と尿素水供給ポンプ１０７とを主に制御する尿素水噴射制御装置１０９と、を備えている。

排気中に含まれている一酸化窒素を二酸化窒素に酸化すると共に排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を調整することでＳＣＲ触媒１０３における脱硝効率を高める酸化触媒（ＤＯＣ）１１０と、排気中に含まれている粒子状物質（ＰＭ）を捕集することで大気中に排出される粒子状物質排出量を低減するディーゼル微粒子捕集フィルタ（ＤＰＦ）１１１と、排気中に含まれている窒素酸化物を浄化するＳＣＲ触媒１０３と、が排気管１０２の排気上流側から排気下流側に架けて設置されている。

更に、ＳＣＲ触媒１０３の入口における排気温度を検出する排気温度検出器１１２と、ＳＣＲ触媒１０３の入口における窒素酸化物濃度を検出する第１の窒素酸化物濃度検出器１１３と、がＳＣＲ触媒１０３の排気上流側に設置されており、ＳＣＲ触媒１０３の出口における窒素酸化物濃度を検出する第２の窒素酸化物濃度検出器１１４がＳＣＲ触媒１０３の排気下流側に設置されている。

尿素水貯留槽１０５における尿素水残量を検出する尿素水残量検出器１１５と、尿素水貯留槽１０５における尿素水温度を検出する尿素水温度検出器１１６と、尿素水貯留槽１０５における尿素水品質（例えば、尿素水濃度や異物混入有無）を検出する尿素水品質検出器１１７と、を有しているＳＣＲセンサ１１８が尿素水貯留槽１０５に設置されている。

尿素水配管１０６は、尿素水貯留槽１０５と尿素水供給ポンプ１０７の吸込口とを接続する吸込流路１１９と、尿素水供給ポンプ１０７の吐出口と尿素水噴射器１０４とを接続する供給流路１２０と、尿素水供給ポンプ１０７の吐出口と尿素水貯留槽１０５とを接続する回収流路１２１と、を有している。

尿素水供給モジュール１０８は、吸込流路１１９を通じて尿素水貯留槽１０５から尿素水を吸い込むと共に供給流路１２０を通じて尿素水噴射器１０４に尿素水を供給する尿素水供給ポンプ１０７と、尿素水供給ポンプ１０７における温度を検出する温度検出器１２２と、尿素水供給ポンプ１０７の吐出口における尿素水圧力を検出する尿素水圧力検出器１２３と、供給流路１２０を通じて尿素水噴射器１０４に尿素水を供給する流路と回収流路１２１を通じて尿素水貯留槽１０５に尿素水を回収する流路とを切り替える切替弁１２４と、を有している。

図１は簡略化して描いているが、尿素水貯留槽１０５と尿素水噴射器１０４と尿素水供給ポンプ１０７と尿素水配管１０６とで構成されている尿素水供給経路に沿って内燃機関冷却水を循環させる循環流路１２５が配策されており、尿素水供給経路に沿って内燃機関冷却水を流すか否かを切り替える解凍出力調整弁１２６が循環流路１２５に設置されている。

なお、循環流路１２５は、解凍出力調整弁１２６の開閉に拘わらず、常時、尿素水噴射器１０４に内燃機関冷却水を供給しており、尿素水噴射器１０４に充填されている尿素水の変質固着等を防止している。

さて、選択触媒還元装置１００は、尿素水噴射器１０４における尿素水温度を尿素水貯留槽１０５における尿素水温度よりも高める尿素水高温化装置１２７を備えている。

尿素水高温化装置１２７は、例えば、尿素水配管１０６の供給流路１２０に設置されており、供給流路１２０を通じて尿素水噴射器１０４に供給される尿素水を加熱して尿素水温度を高める装置であり、内燃機関１０１を熱源として内燃機関１０１の廃熱を有効に活用する加熱器１２８や尿素水高温化装置１２７における尿素水温度を検出する尿素水温度検出器１２９等を搭載している。

以上の通り、選択触媒還元装置１００では、尿素水高温化装置１２７により、ＳＣＲ触媒１０３の排気上流側で噴射される尿素水の尿素水温度を高めて、尿素水からアンモニアを生成する際に必要となる熱量を減少させることができる。

従って、選択触媒還元装置１００では、排気温度が低温である場合であってもアンモニアの生成を効果的に促進させることができ、また排気温度が低温である場合であっても尿素水が白色固形物と化して白色固形物に起因するＳＣＲ触媒の欠損や目詰等が発生することを抑制することができる。

よって、選択触媒還元装置１００によれば、従来よりも尿素水噴射量を増加させてもＳＣＲ触媒の欠損や目詰等が発生し難いため、従来よりも窒素酸化物浄化率を上昇させることが可能となる。

１００ 選択触媒還元装置
１０１ 内燃機関
１０２ 排気管
１０３ ＳＣＲ触媒
１０４ 尿素水噴射器
１０５ 尿素水貯留槽
１０６ 尿素水配管
１０７ 尿素水供給ポンプ
１０８ 尿素水供給モジュール
１０９ 尿素水噴射制御装置
１１０ 酸化触媒
１１１ ディーゼル微粒子捕集フィルタ
１１２ 排気温度検出器
１１３ 第１の窒素酸化物濃度検出器
１１４ 第２の窒素酸化物濃度検出器
１１５ 尿素水残量検出器
１１６ 尿素水温度検出器
１１７ 尿素水品質検出器
１１８ ＳＣＲセンサ
１１９ 吸込流路
１２０ 供給流路
１２１ 回収流路
１２２ 温度検出器
１２３ 尿素水圧力検出器
１２４ 切替弁
１２５ 循環流路
１２６ 解凍出力調整弁
１２７ 尿素水高温化装置
１２８ 加熱器
１２９ 尿素水温度検出器

Claims (2)

1. 尿素水貯留槽に貯留されている尿素水を尿素水噴射器を介して内燃機関から排出される排気中に噴射してＳＣＲ触媒で窒素酸化物を還元して無害化する選択触媒還元装置において、
   前記尿素水噴射器における尿素水温度を前記尿素水貯留槽における尿素水温度よりも高める尿素水高温化装置を備えていることを特徴とする選択触媒還元装置。
2. 前記尿素水高温化装置は、内燃機関を熱源とする加熱器を備えている請求項１に記載の選択触媒還元装置。

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