JP2017072112A

JP2017072112A - 排気浄化装置

Info

Publication number: JP2017072112A
Application number: JP2015201109A
Authority: JP
Inventors: 晃毅棚橋; Akitake Tanahashi
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2015-10-09
Filing date: 2015-10-09
Publication date: 2017-04-13
Anticipated expiration: 2035-10-09
Also published as: JP6593083B2

Abstract

【課題】排気浄化装置において、デポジットの生成を抑制して窒素酸化物の浄化性能を向上させる。【解決手段】エンジン１の排気が流れる排気通路２と、排気通路２に設けられ排気中の窒素酸化物を還元するための触媒２３と、を具備した排気浄化装置であって、触媒２３よりも上流側において、排気通路２から分岐するとともに排気通路２に合流するバイパス通路３と、窒素酸化物の液状還元剤をバイパス通路３内に噴射する噴射装置４１と、バイパス通路３に設けられ、噴射装置４１から噴射された還元剤のうち、バイパス通路３内に残留した液体成分を貯留する貯留部３Ｄと、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、液状還元剤を用いてエンジンの排気中に含まれる窒素酸化物を触媒で還元する排気浄化装置に関する。

従来、エンジンの排気に含まれる窒素酸化物（NOx）を浄化する手法の一つとして、NOxの還元剤を排気中に添加し、触媒上でNOxを窒素に還元するものが知られる。例えば特許文献１には、尿素水やアンモニア水といった液体（NOxの液状還元剤）を排気管内に噴射し、この液体が気化することで発生する気体状のアンモニアを、排気管に設けたSCR（Selective Catalytic Reduction）触媒においてNOxの還元剤として作用させるものが記載されている。このように排気管内にNOxの液状還元剤を噴射した場合、液状還元剤は排気によって温められることで気化した後、触媒に供給される。

特開2010-242704号公報

しかしながら、上述のようにNOxの液状還元剤を噴射した場合、例えば排気の温度が低いと、液状還元剤が十分に気化しない可能性がある。尿素水やアンモニア水といった液状還元剤は、液状のまま排気通路内に残留すると、デポジットとして固着，堆積することがある。このようなデポジットは、排気通路の圧力損失を上昇させたり、触媒における還元反応性を低下させたりする要因となる。そのため、排気通路内にデポジットが生成されると、NOxの浄化性能の低下を招く。

本件は、上記のような課題に鑑み創案されたものであり、排気浄化装置において、デポジットの生成を抑制してNOxの浄化性能を向上させることを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

（１）ここで開示する排気浄化装置は、エンジンの排気が流れる排気通路と、前記排気通路に設けられ前記排気中の窒素酸化物を還元するための触媒と、を具備した排気浄化装置であって、前記触媒よりも上流側において、前記排気通路から分岐するとともに前記排気通路に合流するバイパス通路と、前記窒素酸化物の液状還元剤を前記バイパス通路内に噴射する噴射装置と、前記バイパス通路に設けられ、前記噴射装置から噴射された前記還元剤のうち、前記バイパス通路内に残留した液体成分を貯留する貯留部と、を備える。

（２）前記排気浄化装置が、複数の孔部を有する面状に形成され、前記噴射装置よりも下流側の前記バイパス通路内であって前記貯留部よりも上方に設けられ、前記バイパス通路を流れる前記排気の流れ方向と交差する方向に延在する分離部材を備えることが好ましい。
（３）この場合、前記分離部材の下端が、前記貯留部の鉛直上方に設けられることが好ましい。

（４）前記排気浄化装置が、前記貯留部に貯留された前記液体成分を温めて気化させる加熱装置を備えることが好ましい。
（５）前記排気浄化装置が、前記バイパス通路を流れる前記排気の流量を調節するバルブを備えることが好ましい。
（６）この場合、前記バルブが、前記噴射装置よりも上流側の前記バイパス通路内に設けられることが好ましい。
（７）前記噴射装置が、前記貯留部に向けて前記還元剤を噴射することが好ましい。

開示の排気浄化装置によれば、窒素酸化物の液状還元剤がバイパス通路内に噴射されるとともに、噴射された還元剤のうち、バイパス通路内に残留した液体成分が貯留部に貯留されるため、還元剤の液体成分が排気通路に流れ込むことを抑制することができる。これによって、排気通路内におけるデポジットの生成を抑制することができる。また、液体成分が取り除かれた後の気体成分が排気通路に導入されるため、還元成分と排気成分との混合性や触媒上での反応性を向上させることができ、窒素酸化物の浄化性能を向上させることができる。

一実施形態に係る排気浄化装置の模式的な構成図である。図１の排気浄化装置の要部を拡大して示す模式的な断面図である。図１の排気浄化装置に備えられる分離部材の模式的な斜視図である。

図面を参照して、実施形態としての排気浄化装置について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
以下の説明では、本実施形態に係る排気浄化装置が使用されるときの姿勢を基準にして、重力の方向を下方とし、その逆方向を上方とする。

［１．構成］
本実施形態に係る排気浄化装置は、図１に示す車両用のエンジン１に適用される。このエンジン１は、例えば軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。エンジン１には、エンジン１の排気（燃焼ガス）を車両の外部に排出するための排気通路２が接続される。排気通路２は、エンジン１の排気が流れる通路であって、エキゾーストマニホールド，排気管などの管状部材の中空部として設けられる。排気通路２には、排気浄化用の触媒装置として、酸化触媒２１，微粒子フィルタ２２，選択還元触媒２３が配設される。

酸化触媒２１は、排気に含まれる酸化窒素（NO），未燃燃料（HC）を酸化させる機能を持つ触媒装置（DOC；Diesel Oxidation Catalyst）である。酸化触媒２１は、排気中のNOを酸化させて二酸化窒素（NO₂）を生成し、このNO₂を下流側の微粒子フィルタ２２へと供給する。また、酸化触媒２１は、排気中のHCを酸化させることで酸化熱を発生させ、排気の温度を上昇させる。

微粒子フィルタ２２は、排気に含まれる粒子状物質（PM；Particulate Matter）を捕集する機能と、捕集したPMを酸化させる機能とを併せ持つ多孔質体（DPF；Diesel Particulate Filter）である。微粒子フィルタ２２は、排気中のPMを捕集するとともに、例えば酸化触媒２１において生成されたNO₂を酸化剤として、捕集したPMを所定の温度条件下で燃焼させる。微粒子フィルタ２２は、このようにPMを燃焼させることで自己再生する。

選択還元触媒２３（触媒）は、排気に含まれる窒素酸化物（NOx）を還元させる機能を持つ触媒装置（SCR；Selective Catalytic Reduction）である。選択還元触媒２３は、何れも気体状である、アンモニア，尿素，炭化水素（HC）等を還元剤として、排気中のNOxを窒素（N₂）に還元させる。選択還元触媒２３は、このようにNOxを還元させることでNOxを浄化する。

酸化触媒２１と微粒子フィルタ２２とは、共通のケーシング内に収容される。この共通のケーシング内では、酸化触媒２１が微粒子フィルタ２２よりも上流側に設けられる。また、選択還元触媒２３は、酸化触媒２１及び微粒子フィルタ２２を収容するケーシングとは別のケーシング内に収容され、微粒子フィルタ２２よりも下流側の排気通路２に設けられる。

排気通路２には、排気の温度（排気温）Tを検出する温度センサ８と、排気に含まれるNOxの濃度を検出するNOxセンサ９とが配設される。温度センサ８は、酸化触媒２１と微粒子フィルタ２２とを収容するケーシング内であって、微粒子フィルタ２２の直下流に設置される。また、NOxセンサ９は、選択還元触媒２３の直下流に設置される。これらの温度センサ８及びNOxセンサ９は、検出した情報を車載の電子制御装置１０に伝達する。

以下、微粒子フィルタ２２よりも下流側であって、選択還元触媒２３よりも上流側の排気通路２を主流部２Ａと呼ぶ。すなわち、主流部２Ａとは、排気通路２のうち微粒子フィルタ２２と選択還元触媒２３との間の部分である。

本実施形態に係る排気浄化装置は、主流部２Ａから分岐するとともに主流部２Ａに合流するバイパス通路３を備える。すなわち、バイパス通路３は、主流部２Ａの一部と並行して設けられた排気の通路であって、主流部２Ａの一部を迂回する通路ともいえる。バイパス通路３の両端は、主流部２Ａのうち排気の流れ方向（図１中の白抜き矢印参照）において互いに異なる箇所に接続される。

ここで、本実施形態のバイパス通路３を、上流部３Ａ，中流部３Ｂ，下流部３Ｃの三つの部位に分けて説明する。上流部３Ａは、バイパス通路３のうち主流部２Ａから分岐する部位であって、主流部２Ａを流れる排気の一部がバイパス通路３へと円滑に導入されるように形成，配置される。一方、下流部３Ｃは、バイパス通路３のうち主流部２Ａに合流する部位であって、バイパス通路３を流れた排気が主流部２Ａへと円滑に排出されるように形成，配置される。

上流部３Ａ及び下流部３Ｃのそれぞれは、例えば、直線状に延びる管状部材の中空部として設けられ、主流部２ＡとＹ字またはＴ字をなすように配置される。本実施形態の上流部３Ａは、主流部２Ａから下方に向かって直線状に設けられている。また、下流部３Ｃは、主流部２Ａの下方から、斜め上方に向かって直線状に設けられている。上流部３Ａ及び下流部３Ｃは、横断面（排気の流れ方向と直交する断面）の面積が排気の流れ方向において一様となるように形成されている。

中流部３Ｂは、バイパス通路３のうち上流部３Ａと下流部３Ｃとの間の部位であって、上流部３Ａを流れ出た排気が下流部３Ｃへと円滑に流れ込むように形成，配置される。本実施形態の中流部３Ｂは、横断面（排気の流れ方向と直交する断面）が上流部３Ａ及び下流部３Ｃの各横断面よりも大きく形成された箱型部材の中空部として設けられ、その上面に上流部３Ａの下流端が接続されるとともに、その側面に下流部３Ｃの上流端が接続されている。中流部３Ｂは、主流部２Ａよりも下方に設けられる。

中流部３Ｂは、上流部３Ａの下流端および下流部３Ｃの上流端よりも下方へ膨出した容器状の部位３Ｄを有する。以下、この部位３Ｄを貯留部３Ｄと呼ぶ。貯留部３Ｄは、バイパス通路３において最も下方に位置し、バイパス通路３内に存在する液体を一時的に貯留するタンクとして機能する。

バイパス通路３には、バイパス通路３を流れる排気中にNOxの還元剤を添加する添加システム４が設けられる。この添加システム４によって添加される還元剤としては、何れも液状である、アンモニア水，尿素水，燃料（HCを含むもの）等が挙げられる。添加システム４は、液状還元剤をバイパス通路３内に噴射する噴射装置４１と、噴射装置４１から噴射される液状還元剤を貯留するタンク４２と、タンク４２に貯留された液状還元剤を加圧して噴射装置４１へ供給するポンプ４３とを有する。噴射装置４１とポンプ４３との間，ポンプ４３とタンク４２との間のそれぞれは、液状還元剤が流通可能となるように、チューブやパイプ等で接続される。

図１及び図２に示すように、噴射装置４１は、筒状の本体部の先端に設けられた多数の噴射孔から液状還元剤を噴射するインジェクタである。噴射装置４１は、還元剤を噴射する方向（噴射方向）が貯留部３Ｄに向かう方向となるように設けられる。具体的には、噴射装置４１は、本体部の軸心Ｃ（図２参照）が貯留部３Ｄを向く（軸心Ｃの延長線が貯留部３Ｄと重なる）とともに、噴射孔がバイパス通路３内に位置するように設けられる。本実施形態の噴射装置４１は、上流部３Ａを形成する壁面に固定されている。噴射装置４１は、ポンプ４３の駆動力に応じた量（単位時間当たりの噴射量）の還元剤を貯留部３Ｄに向けて霧状に噴射する。噴射装置４１によって噴射された液状還元剤は、バイパス通路３を流れる過程で温められてそのほとんどが気化し、一部が液体噴霧のまま排気中を浮遊する。

ポンプ４３は、エンジン１や電動機などから供給される駆動力で作動する。ポンプ４３の作動状態（オンオフの切り替えや、オン状態である場合の駆動力の大きさ）は、電子制御装置１０によって制御される。

図１に示すように、本実施形態のバイパス通路３には、上述の添加システム４の他に、バルブ５，分離部材６，加熱装置７が設けられる。
バルブ５は、バイパス通路３を流れる排気の流量を調節する調節弁である。本実施形態のバルブ５は、噴射装置４１よりも上流側の上流部３Ａ内に設けられる。バルブ５の開度は、電子制御装置１０によって制御される。

分離部材６は、噴射装置４１から噴射された還元剤の液体成分と気体成分とを互いに分離させるためのものである。本実施形態では、二つの分離部材６が排気の流れ方向に沿って並んで設けられている。これらの分離部材６は何れも、噴射装置４１よりも下流側のバイパス通路３内であって、貯留部３Ｄよりも上方に配置される。以下、これらの分離部材６を互いに区別する場合は、上流側の分離部材６を第一分離部材６１ともいい、下流側の分離部材６を第二分離部材６２ともいう。

図３に示すように、第一分離部材６１は複数の孔部６１ａを有する面状に形成される。本実施形態の第一分離部材６１は、複数の孔部６１ａが何れも一様な円孔である平面状の多孔板（例えばパンチングメタル）である。第一分離部材６１の正面視形状は、下流部３Ｃの横断面よりも大きく、かつ中流部３Ｂの横断面よりも小さい形状に形成される。図２に示すように、第一分離部材６１は、中流部３Ｂ内において、その下端６１ｂが貯留部３Ｄの鉛直上方に位置するように設けられる。なお、本実施形態の第一分離部材６１は、その下端６１ｂが貯留部３Ｄの底部（下端部）から離隔して設けられている。

第二分離部材６２は、第一分離部材６１と同様に、一様な円孔である複数の孔部６２ａを有する平面状の多孔板である。第二分離部材６２は、第一分離部材６１に対して正面視形状が異なる。第二分離部材６２の正面視形状は、下流部３Ｃの横断面と等しい形状に形成される。第二分離部材６２は、中流部３Ｂと下流部３Ｃとの境界部分において、その下端６２ｂが下流部３Ｃの下端と接して設けられる。

分離部材６は、各孔部６１ａ，６２ａの貫通方向が排気の流れ方向と一致するように配置される。すなわち、分離部材６は排気の流れ方向と直交する方向に延在する。分離部材６は、噴射装置４１から噴射された液状還元剤のうちの気体成分を孔部６１ａ，６２ａから下流側へ流すとともに、液体成分を孔部６１ａ，６２ａ以外の部分（表面）で受け止めて下方へと落下させる。

加熱装置７は、貯留部３Ｄに溜まった液体を加熱して気化させる装置である。加熱装置７の具体例としては、通電されると発熱する電熱線やPCTヒータ等が挙げられる。加熱装置７は、貯留部３Ｄに溜まった液体に熱を伝えうるように、貯留部３Ｄ内または貯留部３Ｄの近傍に設置される。加熱装置７の発熱状態は、電子制御装置１０によって制御される。

電子制御装置１０は、例えば周知のマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積した電子デバイスである。電子制御装置１０は、車載ネットワークの通信ラインに接続され、エンジン制御装置を含む公知の様々な他の制御装置と互いに通信可能とされる。電子制御装置１０は、例えばエンジン制御装置と通信することで取得したエンジン１の作動状態の情報や、温度センサ８及びNOxセンサ９から伝達される情報等に基づいて、ポンプ４３の作動状態，バルブ５の開度，加熱装置７の発熱状態を制御する。

具体的には、電子制御装置１０は、エンジン１が作動中であれば、噴射装置４１から液状還元剤が噴射されるようにポンプ４３の作動状態を制御するとともに、排気がバイパス通路３を流れるようにバルブ５の開度を制御する。これによって、エンジン１の作動中には常に、NOxの還元剤が排気に対して添加され、排気中のNOxが浄化される。

また、本実施形態の電子制御装置１０は、NOxセンサ９から伝達されるNOxの濃度が高いほどバイパス通路３を流れる排気の流量が増大するように、バルブ５の開度を制御する。バイパス通路３を流れる排気の流量が多いほど、液状還元剤が気化しやすくなるとともに、NOxの還元成分と排気成分との混合が促進されることから、NOxの浄化性能（選択還元触媒２３上の反応性）が向上する。そのため、NOxの濃度が高いほどバイパス通路３を流れる排気の流量を増大させることによって、排気中のNOxを適切に浄化することができる。

なお、電子制御装置１０は、このようにバイパス通路３における排気の流量を変更することに代えて（あるいは加えて）、NOxセンサ９から伝達されるNOxの濃度が高いほど噴射装置４１の単位時間当たりの噴射量が増大するように、ポンプ４３の作動状態を制御してもよい。噴射装置４１の単位時間当たりの噴射量が多いほど、選択還元触媒２３に供給される還元剤の量が多くなることから、NOxの浄化性能が向上する。そのため、NOxの濃度が高いほど噴射装置４１の単位時間当たりの噴射量を増大させることによって、排気中のNOxを適切に浄化することができる。

また、本実施形態の電子制御装置１０は、エンジン１の作動中に温度センサ８から伝達された排気温Tが所定値T₀未満（T＜T₀）であることを条件として、この条件が満たされた場合に加熱装置７を発熱させる。なお、電子制御装置１０は、この条件に代えて（あるいは加えて）、エンジン１が始動した時点から経過した時間が所定時間以内であることを条件として、この条件が満たされた場合に加熱装置７を発熱させてもよい。このように所定の条件が満たされた場合に加熱装置７を発熱させることで、貯留部３Ｄに溜まった液体を適切に管理することができることから、選択還元触媒２３上の反応性を適切に制御することができる。

［２．作用］
上述のように構成された排気浄化装置の作用を説明する。なお、図１〜図３には、排気が流れる方向を白抜き矢印で例示する。また、図２及び図３には、気体状の還元剤（還元剤の気体成分）が流れる方向を破線の矢印で示し、液状還元剤（還元剤の液体成分）が流れる方向を実線の矢印で例示する。

図１に示すように、エンジン１の作動中にエンジン１から排気通路２へと排出された排気は、酸化触媒２１及び微粒子フィルタ２２を通過した後、主流部２Ａへと流れ込む。そして、主流部２Ａに流れ込んだ排気の一部は、主流部２Ａからバイパス通路３の上流部３Ａへと流れ込む。つまり、エンジン１の排気は、バイパス通路３と主流部２Ａの一部とを並行して流れる。ここで主流部２Ａからバイパス通路３に流れ込む排気の流量は、バルブ５の開度に応じたものとなる。

バイパス通路３に流れ込んだ排気は、上流部３Ａにおいて、噴射装置４１から噴射された液状還元剤と混ざり合う。液状還元剤の大部分は、排気によって温められることで気化して気体成分となり、残りは霧状の液体成分として排気中を浮遊する。

図２及び図３に示すように、排気と還元剤の気体成分とは、還元剤の液体成分よりも粒子が細かいため分離部材６の孔部６１ａ，６２ａを容易に通過し、中流部３Ｂから下流部３Ｃへと排出される。これに対し、還元剤の液体成分は、分離部材６の孔部６１ａ，６２ａ以外の部分に付着すると、分離部材６の表面を伝いながら重力によって下方へと流れ、分離部材６の下端６１ｂ，６２ｂから貯留部３Ｄへと落下する。このように、還元剤の気体成分は排気とともに中流部３Ｂを通過するのに対し、還元剤の液体成分は中流部３Ｂ内に残留し、貯留部３Ｄに貯留される。

貯留部３Ｄに留まった液状還元剤は、バイパス通路３を通過する排気によって温められる。また、貯留部３Ｄに溜まった液状還元剤は、加熱装置７が発熱している場合には、排気と加熱装置７との双方によって温められる。液状還元剤は、このように排気や加熱装置７によって温められることで気化し、貯留部３Ｄから上方へ流れる。そして、貯留部３Ｄから上昇した気体状の還元剤は、排気とともに分離部材６の孔部６１ａ，６２ａを通過し、中流部３Ｂから下流部３Ｃへと排出される。

排気と気体状の還元剤とは、分離部材６の孔部６１ａ，６２ａを通過することで攪拌される。これにより、気体状の還元剤が排気中に分散する。そして、排気と気体状の還元剤とは、下流部３Ｃから主流部２Ａへと排出され、主流部２Ａを流れる排気と合流し、選択還元触媒２３へと供給される。選択還元触媒２３では、気体状の還元剤によって排気中のNOxが還元される。その後、排気は排気通路２を更に下流側へ流れて、車両の外部へと排出される。

［３．効果］
（１）上述の排気浄化装置では、NOxの液状還元剤が、選択還元触媒２３よりも上流側において排気通路２から分岐するとともに排気通路２に合流するバイパス通路３内に噴射される。また、噴射された還元剤のうち、バイパス通路３内に残留した液体成分は貯留部３Ｄに貯留される。このように、NOxの還元剤を排気通路２とは別のバイパス通路３内に噴射し、噴射した還元剤の液体成分を貯留部３Ｄに貯留することによって、還元剤の液体成分が排気通路２に流れ込むことを抑制することができる。そのため、排気通路２内にデポジットが生成されることを抑制することができる。これにより、デポジットに起因する排気通路２の圧力損失の上昇や選択還元触媒２３の還元反応性の低下を抑制することができることから、NOxの浄化性能を向上させることができる。

また、噴射装置４１から噴射された液状還元剤のうち、液体成分が取り除かれた後の気体成分が排気通路２に導入されることになるため、還元成分と排気成分との混合性や選択還元触媒２３上での反応性を向上させることができ、NOxの浄化性能を向上させることができる。

さらに、貯留部３Ｄに貯留された還元剤の液体成分は、バイパス通路３を流れる排気によって温められることで気化し、排気とともにバイパス通路３を流れて選択還元触媒２３へと供給されるため、選択還元触媒２３上の還元反応を促進させることができる。上述の排気浄化装置によれば、この点でもNOxの浄化性能を向上させることができる。

（２）上述の中流部３Ｂ内であって貯留部３Ｄよりも上方には、複数の孔部６１ａ，６２ａを有する面状に形成された分離部材６が設けられる。これにより、排気と還元剤の気体成分とは分離部材６の孔部６１ａ，６２ａを通じて下流側へと流しつつ、還元剤の液体成分は分離部材６の孔部６１ａ，６２ａ以外の部分を伝わせて下方へと落下させることができる。このように、分離部材６によれば、還元剤の液体成分と気体成分とを互いに分離させ、還元剤の気体成分のみを下流側へと流すことができる。そのため、排気通路２に還元剤の液体成分が流れ込むことを防止でき、排気通路２内におけるデポジットの生成をより適切に抑制することができる。したがって、NOxの浄化性能をより向上させることができる。

また、排気と還元剤の気体成分とは、分離部材６の孔部６１ａ，６２ａを通ることで攪拌される。そのため、上述の分離部材６によれば、還元剤の気体成分を排気中に分散させることができ、NOxの還元反応性を高めることができる。また、分離部材６で捕捉されなかった還元剤の液体成分も、孔部６１ａ，６２ａの下流で分散させることができ、気化を促進することができる。したがって、NOxの浄化性能をより向上させることができる。

（３）上述の第一分離部材６１は、その下端６１ｂが貯留部３Ｄの鉛直上方に設けられる。そのため、第一分離部材６１の表面に付着した還元剤の液体成分を、第一分離部材６１の下端６１ｂから貯留部３Ｄへと重力によって適切に落すことができる。これにより、バイパス通路３内に残留した還元剤の液体成分を適切に貯留部３Ｄへと集めることができる。したがって、還元剤の液体成分が排気通路２へ流れ込むことをより適切に抑制することができるとともに、バイパス通路３内におけるデポジットの生成を抑制することができる。

（４）上述の排気浄化装置には、貯留部３Ｄに貯留された還元剤の液体成分を温めて気化させる加熱装置７が設けられる。この加熱装置７によって、貯留部３Ｄに溜まった液体成分を積極的に気化させることができる。そのため、例えば排気温Tが低い場合であっても、気体状の還元剤を安定して生成することができ、選択還元触媒２３における還元反応性を確保することができる。したがって、NOxの浄化性能をより向上させることができる。

（５）上述の排気浄化装置には、バイパス通路３を流れる排気の流量を調節するバルブ５が設けられる。このバルブ５を制御し、バイパス通路３を流れる排気の流量を調節することによって、選択還元触媒２３に供給される還元剤の量を調節することができる。そのため、選択還元触媒２３における還元反応の制御性を高めることができる。また、バルブ５を制御することによって選択還元触媒２３に供給される還元剤の量を調節することができるため、例えば噴射装置４１の噴射量を変更しなくても、選択還元触媒２３における還元反応を制御することができる。

（６）上述のバルブ５は、噴射装置４１よりも上流側のバイパス通路３内に設けられる。そのため、噴射装置４１から噴射された液状還元剤がバルブ５に付着することを防止することができる。したがって、バルブ５にデポジットが固着，堆積することを防止することができる。

（７）上述の噴射装置４１は、貯留部３Ｄに向けて還元剤を噴射するように設けられる。そのため、噴射装置４１から噴射された還元剤をより適切に貯留部３Ｄへと集めることができ、バイパス通路３内におけるデポジットの生成を抑制することができる。

（８）上述の貯留部３Ｄは、バイパス通路３において最も下方に位置するように設けられる。そのため、バイパス通路３内に残留した液体成分を、重力によって貯留部３Ｄへと適切に流すことができ、バイパス通路３内におけるデポジットの生成を抑制することができる。

［４．変形例］
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。

例えば、上述の実施形態では車両用のエンジン１に適用された排気浄化装置について説明したが、上述の排気浄化装置が適用される対象は車両用のエンジン１に限定されない。上述の排気浄化装置は、NOxを含む排気を排出する様々なエンジンに適用可能であって、例えば船舶用のエンジンに適用されてもよい。

また、上述の実施形態で示した排気通路２，バイパス通路３の各構成は一例であり、変更可能である。例えば、排気通路２には、EGRシステムの過給機が介装されてもよいし、選択還元触媒２３の直上流において排気と還元剤とを攪拌するミキサが更に設けられてもよい。

また、上述のバルブ５，分離部材６，加熱装置７は、バイパス通路３に必須の構成ではない。つまり、これらのバルブ５，分離部材６，加熱装置７が省略された場合であっても、上述のように貯留部３Ｄがバイパス通路３内に残留した還元剤の液体成分を貯留することによって、還元剤の液体成分が排気通路２に流れ込むことを抑制することができる。そのため、排気通路２におけるデポジットの生成を抑制することができ、NOxの浄化性能を向上させることができる。

また、上述の実施形態で示した添加システム４の構成も一例であり、変更可能である。例えば、上述のタンク４２を省略するとともにポンプ４３と貯留部３Ｄとの間をチューブやパイプ等で接続し、貯留部３Ｄに貯留された液状還元剤をポンプ４３により加圧して噴射装置４１へと供給するようにしてもよい。この場合、ポンプ４３の駆動力を制御することで、貯留部３Ｄに貯留される液状還元剤の量を調節することができる。また、これに代えて、タンク４２と貯留部３Ｄとをチューブやパイプ等で接続し、貯留部３Ｄに貯留された液状還元剤をタンク４２へ戻すようにしてもよい。また、噴射装置４１は、少なくともバイパス通路３内に液状還元剤を噴射可能なものであればよく、その構造や設置位置は特に限定されない。噴射装置４１は、例えば、一つの噴射孔から液状還元剤を噴出するものであってもよいし、中流部３Ｂに設けられてもよい。

また、分離部材６の形状，個数，配置は上述のものに限定されない。分離部材６は、排気と還元剤の気体成分とを通過させる複数の孔部を有する面状に形成されればよく、例えば曲面状であってもよいし、線材で形成されたもの（例えばワイヤーメッシュ）であってもよい。また、分離部材６の個数を減らして、バイパス通路３の圧力損失を低減するようにしてもよい。また、分離部材６は、少なくとも噴射装置４１よりも下流側のバイパス通路３内であって、貯留部３Ｄよりも上方に設けられればよく、例えば下流部３Ｃ内に設けられてもよい。なお、分離部材６が延在する方向は、少なくとも排気の流れ方向と交差する方向であればよい。

また、加熱装置７は、上述のように通電されると発熱するものに限られない。加熱装置７は、少なくとも発熱するものであればよく、例えば、エンジン１を貯留部３Ｄの近傍に設け、エンジン１の排熱によって貯留部３Ｄに貯留された液体が加熱されるようにしてもよい。つまり、加熱装置７はエンジン１であってもよい。

また、電子制御装置１０の制御内容は上述のものに限られない。例えば、電子制御装置１０は、加熱装置７を発熱させるための条件を、排気温Tが所定値T₀未満であることに代えて（または加えて）、貯留部３Ｄに貯留された液体の温度が所定温度未満であることとしてもよい。なお、貯留部３Ｄに貯留された液体の温度は、例えば貯留部３Ｄに温度センサを設けることで検出可能である。

また、電子制御装置１０は、上述のNOxセンサ９から伝達される情報に代えて（または加えて）、エンジン１の負荷に基づいて、バルブ５の開度，ポンプ４３の作動状態を制御してもよい。例えば、電子制御装置１０は、エンジン１の負荷が高いほど、バイパス通路３を流れる排気の流量が増大するようにバルブ５の開度を制御し、あるいは噴射装置４１の単位時間当たりの噴射量が増大するようにポンプ４３の作動状態を制御してもよい。
なお、エンジン１の負荷は、例えば、エンジン１の回転速度や目標トルクや排気圧等のパラメータに基づいて、公知の様々な手段により算出可能である。

１エンジン
２排気通路
３バイパス通路
３Ｄ貯留部
５バルブ
６分離部材
７加熱装置
２３選択還元触媒（触媒）
４１噴射装置

Claims

エンジンの排気が流れる排気通路と、前記排気通路に設けられ前記排気中の窒素酸化物を還元するための触媒と、を具備した排気浄化装置であって、
前記触媒よりも上流側において、前記排気通路から分岐するとともに前記排気通路に合流するバイパス通路と、
前記窒素酸化物の液状還元剤を前記バイパス通路内に噴射する噴射装置と、
前記バイパス通路に設けられ、前記噴射装置から噴射された前記還元剤のうち、前記バイパス通路内に残留した液体成分を貯留する貯留部と、
を備えたことを特徴とする、排気浄化装置。
複数の孔部を有する面状に形成され、前記噴射装置よりも下流側の前記バイパス通路内であって前記貯留部よりも上方に設けられ、前記バイパス通路を流れる前記排気の流れ方向と交差する方向に延在する分離部材を備える
ことを特徴とする、請求項１記載の排気浄化装置。
前記分離部材の下端が、前記貯留部の鉛直上方に設けられる
ことを特徴とする、請求項２記載の排気浄化装置。
前記貯留部に貯留された前記液体成分を温めて気化させる加熱装置を備える
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の排気浄化装置。
前記バイパス通路を流れる前記排気の流量を調節するバルブを備える
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の排気浄化装置。
前記バルブが、前記噴射装置よりも上流側の前記バイパス通路内に設けられる
ことを特徴とする、請求項５記載の排気浄化装置。
前記噴射装置が、前記貯留部に向けて前記還元剤を噴射する
ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の排気浄化装置。