JP2019190423A - 排気浄化装置および車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＯｘ浄化率を向上させる排気浄化装置および車両を提供すること。【解決手段】排気浄化装置１００は、内燃機関から排出された排ガスが流れる排気管１に、排ガス中のＮＯｘを低減する複数のＳＣＲ４、９が設けられた装置である。ＳＣＲ４、９は、それぞれ、活性温度域が異なる。また、ＳＣＲ４は第１触媒コンバータ１１に収容され、ＳＣＲ９は第２触媒コンバータ１２に収容されている。【選択図】図１

Description

本開示は、排ガスを浄化する排気浄化装置および車両に関する。

従来、内燃機関から排出される排ガス中の窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）を低減する選択還元型触媒を備えた排気浄化装置が知られている。

例えば特許文献１には、活性温度域が異なる２つの選択還元型触媒を１つのケース（筐体）内に収容し、内燃機関の近傍に設けられた排気浄化装置が開示されている。

特開２０１４−０８４７８５号公報

しかしながら、内燃機関の近傍では、排気浄化装置の設置スペースを充分に確保できない場合がある。よって、特許文献１の排気浄化装置では、各選択還元型触媒のサイズを小さくせざるを得ず、ＮＯｘ浄化率に改善の余地があった。

本開示の目的は、ＮＯｘ浄化率を向上させる排気浄化装置および車両を提供することである。

本開示の一態様に係る排気浄化装置は、内燃機関から排出された排ガスが流れる排気管に、前記排ガス中のＮＯｘを低減する複数のＮＯｘ触媒が設けられた排気浄化装置であって、前記複数のＮＯｘ触媒は、それぞれ、活性温度域が異なり、別々の筐体に収容されている。

本開示の一態様に係る車両は、本開示の一態様に係る排気浄化装置を備える。

本開示によれば、ＮＯｘ浄化率を向上させることができる。

本開示の実施の形態に係る排気浄化装置の構成の一例を示す模式図

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本開示の実施の形態に係る排気浄化装置１００の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態の排気浄化装置１００の構成の一例を示す模式図である。

排気浄化装置１００は、車両（図示略）に搭載され、内燃機関（図示略）から排出される排ガスを浄化する装置である。本実施の形態では、内燃機関がディーゼルエンジンである場合を例に挙げて説明するが、これに限定されず、内燃機関は例えばガソリンエンジンであってもよい。また、排気浄化装置１００は、車両の内燃機関に限らず、船舶や定置式の内燃機関に適用することも可能である。

図１に示すように、排気浄化装置１００は、排気管１に設けられた第１触媒コンバータ１１および第２触媒コンバータ１２を有する。

第１触媒コンバータ１１および第２触媒コンバータ１２は、排気管１において直列に設けられている。

排気管１の上流側（図中の左側）の端部は、例えば、ディーゼルエンジンの排気マニホールドの下流端に接続されている。排気マニホールドから排出された排ガスは、排気管１を、図中の左側から右側へ流れる。図１において、排気管１中に示す矢印は、排ガスの流れを示している。よって、第１触媒コンバータ１１は、第２触媒コンバータ１２よりもディーゼルエンジン寄りに設けられている。

第１触媒コンバータ１１は、排気管１に対して着脱可能な筐体（ケース）である。例えば、第１触媒コンバータ１１は、ディーゼルエンジンの近傍に設けられている。

第１触媒コンバータ１１には、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）２、尿素水噴射装置３、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）４、およびＡＳＣ（Ammonia Slip Catalyst）５が収容されている。

ＤＯＣ２は、排ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）や炭化水素（ＨＣ）を酸化させる触媒である。

尿素水噴射装置３は、第１触媒コンバータ１１内に尿素水を噴射する装置（インジェクタともいう）である。噴射された尿素水は加水分解され、アンモニアが発生する。このアンモニアは、ＳＣＲ４へ供給される。尿素水の噴射量や噴射タイミングは、図示しない制御装置によって制御される。

ＳＣＲ４は、尿素水から発生したアンモニアにより、排ガス中のＮＯｘを窒素に還元する触媒である。ＳＣＲ４の活性温度域は、後述するＳＣＲ９の活性温度域よりも低い。

ＡＳＣ５は、ＳＣＲ４で消費しきれなかったアンモニアを酸化、分解する触媒である。これにより、アンモニアが大気中に排出されることを防止できる。

第２触媒コンバータ１２は、排気管１に対して着脱可能な筐体（ケース）である。第２触媒コンバータ１２は、第１触媒コンバータ１１よりも、ディーゼルエンジンから遠い位置に設けられている。例えば、第２触媒コンバータ１２は、シャシ（ディーゼルエンジンを備えた車両のフレーム）に設けられている。

第２触媒コンバータ１２には、ＤＯＣ６、ＣＳＦ（Catalytic Soot Filter）７、尿素水噴射装置８、ＳＣＲ９、およびＡＳＣ１０が収容されている。

ＤＯＣ６、尿素水噴射装置８、およびＡＳＣ１０は、それぞれ、上述したＤＯＣ２、尿素水噴射装置３、およびＡＳＣ５と同じであるので、ここでの説明は省略する。

ＣＳＦ７は、酸化触媒物質を担持させたフィルタである。ＣＳＦ７は、排ガス中の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集する。また、ＣＳＦ７は、排ガスの温度が自己再生温度以上である場合、捕集した粒子状物質を燃焼させて除去する。

ＳＣＲ９は、尿素水から発生したアンモニアにより、排ガス中のＮＯｘを窒素に還元する触媒である。

ＳＣＲ９の活性温度域は、ＳＣＲ４の活性温度域よりも高い。また、図１では、ＳＣＲ４の大きさとＳＣＲ９の大きさをほぼ同等に図示しているが、ＳＣＲ９は、ＳＣＲ４よりも大きい。

以上、排気浄化装置１００の構成について説明した。

なお、第１触媒コンバータ１１は、「第１筐体」の一例に相当し、第２触媒コンバータ１２は、「第２筐体」の一例に相当する。ＤＯＣ２、６は、「酸化触媒」の一例に相当する。尿素水噴射装置３、８は、「還元剤供給装置」の一例に相当する。尿素水は、「還元剤」の一例に相当し、アンモニアは、還元剤から発生する「物質」の一例に相当する。ＳＣＲ４は、「第１のＮＯｘ触媒」の一例に相当する。ＳＣＲ９は、「第２のＮＯｘ触媒」の一例に相当する。ＣＳＦ７は、「微粒子捕集フィルタ」の一例に相当する。ＡＳＣ５、１０は、「分解触媒」の一例に相当する。

次に、排気浄化装置１００の作用効果について以下に説明する。

排気浄化装置１００は、活性温度域が異なるＳＣＲ４、９を備える。よって、幅広い排ガス温度に対応でき、ＮＯｘ浄化率を向上させることができる。

また、排気浄化装置１００では、活性温度域が異なるＳＣＲ４およびＳＣＲ９が別々の筐体（例えば、第１触媒コンバータ１１、第２触媒コンバータ１２）に収容されている。よって、第２触媒コンバータ１２を、ディーゼルエンジンから離れた、充分な設置スペースを確保できる位置に設けることができる。よって、第２触媒コンバータ１２に収容されるＳＣＲ９のサイズを大きくすることができ、ＮＯｘ浄化率を向上させることができる。

また、排気浄化装置１００では、ＳＣＲ４、９のそれぞれに対応して尿素水噴射装置３、８が設けられている。よって、第１触媒コンバータ１１、第２触媒コンバータ１２のそれぞれにおいて加水分解を促進でき、ＳＣＲ４、９において効率良くＮＯｘを浄化することができる。

また、排気浄化装置１００では、ＳＣＲ４とＳＣＲ９との間に、ＡＳＣ５、ＤＯＣ６、およびＣＳＦ７が設けられている。よって、アンモニアの分解、一酸化炭素および炭化水素の酸化、および粒子状物質の捕集を、より確実に行うことができる。

また、排気浄化装置１００は、ＳＣＲ４よりも下流側かつＤＯＣ６よりも上流側にＡＳＣ５を備えている。よって、尿素水噴射装置３により噴射された尿素水から発生したアンモニアが、ＳＣＲ４をすり抜けた場合でも、そのアンモニアをＡＳＣ５で分解できる。したがって、アンモニアがＤＯＣ６に供給され、アンモニアがＤＯＣ６で酸化することを抑制できる。その結果、尿素水から発生したアンモニアの酸化に起因するＮＯｘの発生を抑制できる。

また、排気浄化装置１００では、第１触媒コンバータ１１および第２触媒コンバータ１２は、それぞれ、独立して排気管１に着脱可能である。よって、メンテナンス等が容易となる。

以上、排気浄化装置１００の作用効果について説明した。

なお、本開示は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。以下、各変形例について説明する。

［変形例１］
第１触媒コンバータ１１は、ＤＯＣ２およびＡＳＣ５を備えなくてもよい。また、第２触媒コンバータ１２は、ＤＯＣ６、ＣＳＦ７、およびＡＳＣ１０を備えなくてもよい。

［変形例２］
ＳＣＲ４、９の代わりに、他の選択還元型触媒またはＮＯｘ吸着触媒が設けられてもよい。その場合、尿素水以外の還元剤（例えば、炭化水素等）が用いられてもよい。

［変形例３］
ＣＳＦ７の代わりに、他の微粒子捕集フィルタ（例えば、ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）が設けられてもよい。

以上、各変形例について説明した。なお、各変形例は、組み合わせて実施されてもよい。

本開示の排気浄化装置および車両は、排ガスの浄化に有用である。

１ 排気管
２、６ ＤＯＣ
３、８ 尿素水噴射装置
４、９ ＳＣＲ
５、１０ ＡＳＣ
７ ＣＳＦ
１１ 第１触媒コンバータ
１２ 第２触媒コンバータ
１００ 排気浄化装置

Claims (8)

1. 内燃機関から排出された排ガスが流れる排気管に、前記排ガス中のＮＯｘを低減する複数のＮＯｘ触媒が設けられた排気浄化装置であって、
   前記複数のＮＯｘ触媒は、それぞれ、活性温度域が異なり、別々の筐体に収容されている、
   排気浄化装置。
2. 前記複数のＮＯｘ触媒は、
   第１の活性温度域を有し、第１筐体に収容される第１のＮＯｘ触媒と、
   前記第１の活性温度域よりも高い第２の活性温度域を有し、第２筐体に収容される第２のＮＯｘ触媒と、を含み、
   前記第１筐体は、
   前記第２筐体と直列に設けられ、前記第２筐体よりも前記内燃機関寄りに設けられている、
   請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 前記第２筐体は、前記内燃機関を備えた車両のシャシに設けられている、
   請求項２に記載の排気浄化装置。
4. 前記第１筐体および前記第２筐体は、それぞれ、還元剤を筐体内に供給する還元剤供給装置を有し、
   前記ＮＯｘ触媒は、前記還元剤から発生した物質による前記ＮＯｘの還元を促進する選択還元型触媒である、
   請求項２または３に記載の排気浄化装置。
5. 前記第１筐体は、前記第１のＮＯｘ触媒よりも下流側に、前記物質を分解する分解触媒を有し、
   前記第２筐体は、前記第２のＮＯｘ触媒よりも上流側に、酸化触媒を有する、
   請求項４に記載の排気浄化装置。
6. 前記第１筐体は、前記第１のＮＯｘ触媒よりも上流側に、酸化触媒を有し、
   前記第２筐体は、前記第２のＮＯｘ触媒よりも上流側に、微粒子捕集フィルタを有し、前記第２のＮＯｘ触媒よりも下流側に、前記物質を分解する分解触媒を有する、
   請求項４または５に記載の排気浄化装置。
7. 前記還元剤は、尿素水であり、
   前記物質は、アンモニアである、
   請求項４から６のいずれか１項に記載の排気浄化装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の排気浄化装置を備えた車両。

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