JP3571660B2 - 内燃機関の還元剤供給装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関から排出される排気ガス中のNOxを浄化する排気浄化装置において使用する還元剤に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
酸素過剰の雰囲気で、還元剤により排気ガス中の有害なNOxを還元または分解する選択還元型NOx触媒は、リーン空燃比で燃焼可能な内燃機関(例えばディーゼルエンジンやリーンバーンガソリンエンジン)から排出される排気ガス中のNOxを浄化する排気浄化装置として多用されている。
【0003】
このような選択還元型NOx触媒では還元剤として尿素等、アンモニア由来の還元剤を使用することが可能である。この場合は、排気ガスに還元剤を添加した後、これを下流の脱硝触媒と接触させてNOxを還元し、浄化する。例えば、固体尿素を還元剤として用いたものとしては、特開平7−323216号公報に記載の還元剤供給装置がある。
【0004】
この特開平7−323216号公報に記載の還元剤供給装置は、脱硝装置の上流側の排ガス通路に燃焼触媒層を設置し、燃焼装置起動時に該燃焼触媒層上流に燃料を噴霧して燃焼させ、該脱硝装置温度が所定の温度に到達した時点で燃料の供給を停止し、固体または液体状の還元剤物質を該燃焼触媒層上流に供給するものである。この装置では、粉体の還元剤としてメラミン、尿素 シアヌル酸等を用いることが示されている。
【0005】
この還元剤の粉体を燃焼触媒層に噴霧することによって、還元剤を気化させて、排ガス中のNOxとの間で脱硝反応が行われ、排ガス中のNOxが窒素に変化することになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記の特開平7−323216号公報に記載の排ガスの脱硝装置では、固体還元剤等を貯蔵タンクに貯蔵して使用するのであるが、固体尿素を還元剤として使用する場合には、これを単独で用いようとすると、これが保管時に水分を吸収することで固まってしまうので搬送性が悪く、また添加の際に添加量を制御することが困難になる。
【0007】
一方、特開2000−27626号公報に記載の還元剤供給装置にように、固体尿素の貯蔵タンクと、この貯蔵タンクの内部上面に固定されたバネ部材と、バネ部材の下方先端部に固定された粉砕機構とからなる粉砕手段が配置されたものがある。これは還元剤である固体尿素の貯蔵装置への供給に際して、ガイド部材により上下方向に摺動可能に案内された粉砕機構が、車両振動によってバネ部材を介して上下に振動して、尿素の塊を貯蔵装置内の全体に亘り粉砕する。
【0008】
しかし、この装置では還元剤を排出させるためにバネ部材と粉砕機構等を必要とし、貯蔵タンク内の構造が複雑化する問題がある。
【0009】
また排気通路にNH3をNOに変換する触媒装置が存在する場合、かかる触媒の上流に固体尿素等の還元剤を添加すると、この触媒装置を通過することで還元剤が酸化されてしまう。すると固体尿素等の還元剤が、下流の脱硝触媒において排気中のNOxの還元、浄化するために作用しなくなる。よって排気通路における触媒装置の配置の相違によって、還元剤の添加位置をそれぞれ決定する必要がある。
【0010】
本発明は、このような事情に鑑みてされたものであり、還元剤供給装置の構造を複雑にすることなく、保存時や搬送時に互いに固着することがない固体還元剤を効率的に供給するための還元剤供給装置を提供することを技術的課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、固体還元剤を脱硝触媒へ供給するための内燃機関の還元剤供給装置であって、前記固体還元剤はアンモニア由来の固体還元剤物質と非水溶性液体との混合剤から構成され、前記固体還元剤を内燃機関の排気通路に設置した脱硝触媒の上流に添加することを特徴とする。ここで脱硝触媒とは、NOxとアンモニア(NH3)が反応して、NOxが窒素(N2)に変化することを促進するもので、例えば、チタニア担持モリブデン酸化物及びパナジウム酸化物触媒等である。
【0012】
このように、内燃機関の排気通路に脱硝触媒のみを備える場合には、内燃機関と脱硝触媒との間の排気通路内に前記固体還元剤を添加する。すると排気中のNOxとの間で脱硝反応が生じて、NOxが無害の窒素に変化する。
【0013】
一方、内燃機関と脱硝触媒との間の排気通路にNH3をNOに変換する触媒を備える場合には、前記触媒と脱硝触媒との間に前記固体還元剤を添加する。このようにすれば、固体還元剤が前記触媒によって酸化されることなく、下流の脱硝触媒において排気中のNOxとの間で脱硝反応が生じる。
【0014】
NH3をNOに変換する前記触媒は、排気通路の前段に設置されるもので、酸化触媒、三元触媒、吸蔵還元型NOx触媒、選択還元型触媒、DPR、DPNR、吸着触媒等である。
【0015】
前記の酸化触媒とは、排ガス中のHC、COを酸化して、これらをH2O及びCO2に変化させるためのものであり、三元触媒とは、これらの機能の他に理論空燃比にするとNOxの還元を同時に行うことができ、排ガス中の有害ガス三成分を無害なCO2、H2O、N2に清浄化するものである。
【0016】
吸蔵還元型NOx触媒とは、流入排気の空燃比がリーンのときにはNOxを吸収し、流入排気の酸素濃度が低下すると吸収したNOxを放出し、N2に還元する触媒である。
【0017】
選択還元型NOx触媒とは、酸素過剰の雰囲気でHCの存在下でNOxを還元または分解する触媒である。
【0018】
DPR(Diesel Particulate Reactor)またはDPNR(Diesel Particulate NOx Reactor)は、活性酸素放出剤をパティキュレートフィルター上に担持し、このフィルタ上に付着したパティキュラーマターを酸化させるものである。同時に流入排気の空燃比がリーン空燃比のときにはNOxを吸収し、流入排気の酸素濃度が低下すると吸収したNOxを放出し、これをN2に還元するものである。
【0019】
ここでアンモニア由来の固体還元剤物質とは、例えば尿素、ビウレット、カルバミン酸アンモニウムを挙げることができる。
【0020】
前記固体還元剤物質の形態は粉体、または球状とすることができる。その大きさは、これを用いるシステム、調量装置等に適した大きさで3.0mm以下が適当である。
【0021】
また非水溶性液体としては、鉱物油、植物油等を広く用いることができる。鉱物油としては、軽油、灯油、ケロシン、ガソリン、シリコン油、また植物油としては菜種油、椰子の実油、ユーカリ油等が例示でき、これらのうちの少なくとも一つを非水溶性液として用いることができる。これらは可能な限り二以上を混合して使用することもできる。
【0022】
また非水溶性液体としては、その液体中に浸した固体還元剤物質が溶出せず、また固体還元剤物質を添加すべき触媒に対して悪影響がないものであれば特に限定されるものではない。内燃機関の排ガスの浄化に使用する触媒の還元剤として使用する場合は、その内燃機関の駆動油、例えばガソリン、軽油などが取り扱い上において好適なことは勿論である。
【0023】
前記混合剤の温度は、固体還元剤物質が溶融しない範囲の温度とすることが好ましい。これは添加制御を実施し易くし、固体還元剤物質のみを効率的に添加することが望ましいためである。具体的には、貯蔵時または搬送時には非水溶性液体の沸点以下、または固体還元剤物質が溶融しない温度以下のうち、いずれか低い温度以下とする。例えば、固体還元剤として尿素を使用し、非水溶性液体として軽油を用いた場合は、軽油の沸点が250℃から350℃であり、他方、固体尿素の溶融温度の130℃程度であるので、後者の温度以下とする。
【0024】
前記非水溶性液体の比重は、前記固体還元剤物質の比重よりも軽くすることが好適である。その理由は、固定還元剤が非水溶性液体の表面に浮くように偏って存在することなく、固体還元剤物質が非水溶性液体中に分散していることが固着防止上、または使用上において望ましいからである。
【0025】
また固体還元剤貯蔵部に貯蔵された固体状の還元剤は、固体還元剤搬送手段により溶融還元剤貯蔵部に導かれて加熱液化され、液化した還元剤は溶融還元剤供給手段によって選択還元型NOx触媒よりも上流の排気通路に供給される。
【0026】
本発明における内燃機関は、筒内直接噴射式のリーンバーンガソリンエンジンやディーゼルエンジンを例示することができる。
【0027】
前記脱硝触媒としては、ゼオライトにCu等の遷移金属をイオン交換して担持した触媒、ゼオライトまたはアルミナに貴金属を担持した触媒等が例示できる。
【0028】
固体還元剤は、例えばエンジンコントロール用電子制御ユニット(ECU)により作動が制御され、所定量ずつを排気ガス路中に噴射するインジェクタ等の供給量制御手段によって供給することができる。
【0029】
なお、固体還元剤は供給時に液化または気化させる必要はなく、例えば粉体のまま供給することが可能である。
【0030】
また、内燃機関と脱硝触媒との間の排気通路に、前述のNH3をNOに変換する触媒を備える場合には、前記触媒と脱硝触媒との間に前記固体還元剤を添加する。
【0031】
以上のように本発明では、固体還元剤が非水溶性液体との混合状態で保存されるので、固体還元剤が空気中の水分を吸収することがなく、固体還元剤どうしの固着が防止される。また非水溶性液体の存在により固体還元剤の流動性が確保できるので添加が容易になる。
【0032】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る還元剤の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施の形態は、本発明を内燃機関としての車両駆動用ディーゼルエンジン用の固体還元剤としたものである。
【0033】
図1は、アンモニア由来の還元剤物質として固体尿素1を使用した例を示す。この固体尿素1は粉末状で、粒径約5μmとしてある。これは収納容器12内において非水溶性液体である軽油2との混合体として保存される。
【0034】
非水溶性液体としては、固体尿素1の比重(約1.2)よりも小さい比重のものを使用することが好ましく、ここでは比重の小さい軽油2を使用している。よって固体尿素1は軽油2の表面に浮かぶことなく、軽油2中に散在するので、全体に均一な尿素1と軽油2の混合体が形成される。
【0035】
なお、アンモニア由来の還元剤物質としては、固体尿素の他、ビウレット、カルバミン酸アンモニウム等を使用できるが、これらと組み合わせる非水溶性液体の比重は、これらの還元剤物質よりも軽いものを選択することが好ましい。
【0036】
次に、このような還元剤を使用する排気浄化装置の例について、図2及図3を参照して説明する。ディーゼルエンジン50の各気筒の燃焼室51にはピストン6が設けられ、この燃焼室2内には、エアクリーナ3を経て吸気管4から空気が導入されるようになっている。また各燃焼室51には燃料噴射弁5から燃料が噴射され、これはリーン空燃比で燃焼する。
【0037】
各燃焼室51から排出された排気ガスは、排気管7、NOx触媒コンバータ8、及び排気管9を通って大気中に排気される。NOx触媒コンバータ8には、還元剤の存在下で、排気ガス中のNOxを還元または分解するゼオライト・シリカ系の選択還元型NOx触媒10が収容されている。
【0038】
この選択還元型NOx触媒10により排気ガス中のNOxを浄化するには、これに用いる還元剤の存在が必要である。そのためこの排気浄化装置には、NOx触媒コンバータ8よりも上流の排気管7内に還元剤を添加する還元剤添加装置11が、排気管7に近接して設けられている。
【0039】
この還元剤添加装置11は、還元剤として固体尿素1と軽油2の流動体である混合体を排気管7内に供給するものである。この装置は、固体還元剤貯蔵部であって固体尿素1を収容する収納容器12と、この収納容器12の下部に連結された還元剤貯蔵部である尿素収納室13と、この尿素収納室13の下部に設けた添加制御弁14と、からなる。
【0040】
収納容器12は、上部に還元剤投入口12aを有し、この投入口12aは蓋12bによって開閉可能になっており、図2に示すように、その底面12cは傾斜面になっている。底面12cの最低部には排出口12dが形成され、これは連通路12eを介して尿素収納室13に連通している。
【0041】
図2では、収納容器12に収容されている固体尿素1は、軽油2と共に混合体を形成し、この固体尿素1は軽油2との混合体で流動性があるので、排出口12dから尿素収納室13に向かって流下する。
【0042】
この液体尿素は、図3に示す添加制御弁14により流量制御されて排気管7内に添加される。添加制御弁14は先端がニードルバルブ14aとなっており、軸方向に軸状の弁体14cが貫通した供給路14dに尿素収納室13からの連通路12cが接続され、弁体14cは往復動可能なように支持体14eにより案内されている。この添加制御弁14の後端には、貫通した弁体14cの後部に装着したストッパ14fが設けられ、これは添加制御弁14の本体の後端面に係止している。このストッパ14fの後方にはソレノイド37が配置されており、これが励磁するとストッパ14fを後方に引き寄せるようになっている。
【0043】
また弁体14cの支持体14eの外周面には、供給された液体尿素が漏出しないようにシール14bが設けられている。
【0044】
この添加制御弁14は、その開閉時間をECU16によってデューティ比制御され、これによって液体尿素の流量や添加タイミングが制御されるので、ECU16からの命令によってソレノイド37が通電によって励磁し、ストッパ14fが後方に移動し、弁体14cがこれに伴って後方に移動して先端のニードルバルブ14aが開くと、開弁中の所定時間にわたって所定量の尿素が排気通路内に添加される。
【0045】
ソレノイド37への通電が停止すると、ストッパ14fはスプリング38により原位置に戻されてニードルバルブ14aが閉じられ、尿素の添加が終了する。
【0046】
なお、この添加制御弁14と尿素収納室13の間には、尿素を加圧してこれを調圧部に送るポンプ(図示せず)と、調圧部において尿素を一定圧力に加圧するプレッシャレギュレータ39を備えている。
【0047】
前記尿素収納室13に備えられた電気ヒータ等の加熱源は、尿素収納室13内において固体尿素1が液化するのに最適な温度(約160〜230℃)となるように、ECU16によってその作動が制御される。これは固体尿素1を前記最適温度以上の高温に加熱すると、固体尿素1がガス化してしまう虞があるからである。
【0048】
また、収納容器12には固体尿素1と軽油2の混合体の残量を検出する残量センサ17が設けられており、残量センサ17は検出した混合体の残量に比例した出力信号をECU16に出力する。ECU16は、残量センサ17から所定の残量値(以下、これを警報残量値と称す)を示す入力信号を入力したときに、メータパネル22の警報ランプ23を点灯し、尿素1の残量が少なくなったことを知らせる。
【0049】
ECU16は、残量センサ17から警報残量値よりもさらに少ない下限値を示す入力信号を入力したときに、還元剤添加装置11の稼動を停止し、添加制御弁14を全閉にして、尿素の添加を停止する。
【0050】
尿素収納室13には尿素の液温を検出する温度センサ18が設けられており、温度センサ18は検出した尿素の液温に比例した出力信号をECU16に出力する。
【0051】
一方、NOx触媒コンバータ8より上流の排気管7には、NOx触媒コンバータ8に流入する排気ガスの温度を検出する触媒入ガス温センサ19が設けられており、検出した触媒入ガス温度に比例した出力信号をECU16に出力する。
【0052】
前記触媒入ガス温センサ19より上流の排気管7には、NOxセンサ21が設けられ排気ガス中のNOx量を計測する。
【0053】
また前記触媒入ガス温センサ19より下流の排気管7には、アンモニアガスセンサ36が設置され、計測されたアンモニアガス量に比例した出力信号をECU16に出力する。該センサ36は、アンモニアリークを抑制するために使用するもので、センサ出力値をフィードバックして制御することにより、アンモニアリークを感知し、尿素の添加量を調整して、リークを抑制する。
【0054】
またECU16はデジタルコンピュータからなり、双方向バスによって相互に接続されたROM(リードオンリメモリ)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、CPU(セントラルプロセッサユニット)、入出力ポート、出力ポートを具備し、エンジン1の燃料噴射量制御等の基本制御を行うほか、この実施の形態では、液体尿素の添加量制御を行っている。
【0055】
これらの制御のために、ECU16の入力ポートには、エアフロメータ20からの入力信号がA/Dコンバータを介して入力される。エアフロメータ20は吸気量に比例した出力信号をECU16に出力し、ECU16はエアフロメータ20の出力信号に基づいて吸気量を演算する。
【0056】
前記NOxセンサ21は、NOx触媒コンバータ8より上流の排気管7に設置されているので、NOx触媒コンバータ8に流入するNOx量を検出することができ、検出したNOx濃度に比例した出力信号をECU16に出力する。ECU16は、このNOxセンサで検出したNOx濃度と、エアフロメータ20で検出した吸気量からNOx排出量を演算する。
【0057】
ECU16は、上記のNOx排出量を基にNOxを浄化するのに必要な尿素の目標添加量を演算し、この目標添加量に対応する流量が得られる添加制御弁14のデューティ比を演算し、添加制御弁14をデューティ比制御する。
【0058】
なお、添加制御弁14を流れる尿素の流量は、添加制御弁16のデューティ比が同じであっても尿素の温度や添加制御弁14の出口側の背圧が異なると変化するので、添加制御弁14をデューティ比制御する際に、ECU16は、温度センサ18により検出した液体尿素の液温と、入りガス圧センサ19により検出したガス圧力に基づいて、目標デューティ比の補正を行う。
【0059】
次に、この内燃機関の排気浄化装置の作用を説明する。前述したように、ECU16は、エンジン1の運転状態に応じて、即ちNOx排出量に応じて、添加制御弁14のデューティ比制御を行い、排気管7内に適正量の尿素を添加する。排気管7内に添加された尿素は排気ガスによって加熱される結果、直ちに気化して還元ガス(アンモニアガス)となり、排気ガスと共にNOx触媒コンバータ8に流入する。
【0060】
還元ガスは、選択還元型NOx触媒10上において排気ガスに含まれるNOxを還元あるいは分解する。浄化された排気ガスは排気管9を通って大気中に放出される。
【0061】
なお、この選択還元型NOx触媒10は排気ガス温がある所定の温度以下のときにはNOx浄化率が低く、排気ガス温が前記所定温度を越えると急激にNOx浄化率が高くなる性質がある。そのため、排気ガス温が低いときに還元ガスを添加しても、その添加された還元ガスはNOxの還元反応に利用されないままNOxコンバータ8を素通りし、大気に放出されてしまう。
【0062】
そこで、この実施の形態では、入りガス温センサ19で検出した入りガス温度が前記所定温度以下のときには、ECU16が添加制御弁14を全閉に制御し、これにより液体尿素の添加を停止して、還元ガスのリークを未然に防止するようにしている。
【0063】
なお、上述した実施の形態では、NOx触媒コンバータ8の上流側の排気管7に、排気ガスのNOx濃度を検出するNOxセンサを設け、このNOxセンサで検出したNOx濃度とエアフロメータ20で検出した吸気量から、NOx排出量を演算するようにしているが、これに代えて次のような方法を採用していもよい。
【0064】
すなわち、エンジン負荷とエンジン回転数に基づいてエンジン1から排出されるNOx量との関係を求めて予めマップ化し、このNOx排出量マップをECU16に記憶しておく。ECU16は、このNOx排出量マップを参照し、エンジン負荷とエンジン回転速度に基づいてエンジン1から排出されるるNOx排出量を推定算出する。この場合、ECU16の入力ポートには、図示しないアクセル開度センサからの入力信号と、クランク角センサからの入力信号が入力されるようにする。このアクセル開度センサはアクセル開度に比例した出力電圧をECU16に出力し、ECU16はアクセル開度センサからの出力信号に基づいて機関負荷を演算する。クランク角センサはエンジン1のクランクシャフトが一定角度回転する毎に出力パルスをECU16に出力し、ECU16はこの出力パルスに基づいて機関回転速度を演算することができる。
【0065】
還元剤の供給は、固体還元剤と非水溶性液体との混合状態のまま行うことができる。この場合は制御対象が気体ではなく液体であるため、添加制御弁14により高精度の流量制御が十分可能である。
(実施例2)
図4は内燃機関から排出される排ガスの排気通路に、前段触媒が設置され、その下流に脱硝酸触媒が配置されている例を示している。前段触媒とは、一般には、脱硝触媒の上流に位置し、脱硝触媒の活性温度よりも低い温度でHC、COを酸化することができるものである。
【0066】
このような触媒は脱硝触媒をより早く活性化する作用も有し、排気路の上流に設置されているため、仮に、尿素である還元剤をこの酸化触媒等よりも上流に添加すると、NH3が酸化触媒等を通過する際に酸化されこれがNOに変化することになる。
【0067】
したがって所期のNOx浄化が達成されないことになるので、この実施例のように触媒が配置されている場合は、前段触媒と脱硝触媒の間に還元剤を添加する。
(実施例3)
図5は内燃機関から排出される排ガスの排気通路に、DPRまたはDPNRが設置されている例を示している。DPRまたはDPNRは、活性酸素放出剤をパティキュレートフィルター上に担持し、このフィルタ上に付着したパティキュラーマターを酸化させるものである。同時に流入排気の空燃比がリーン空燃比のときにはNOxを吸収し、流入排気の酸素濃度が低下すると吸収したNOxを放出し、これをN2に還元するものである。
【0068】
仮に、尿素である還元剤をこの酸化触媒等よりも上流に添加すると、NH3が酸化触媒等を通過する際に酸化されこれがNOに変化することになる。
【0069】
したがって所期のNOx浄化が達成されないことになるので、この実施例のように触媒が配置されている場合は、前段触媒と脱硝触媒の間に還元剤を添加する。
(実施例4)
図6は内燃機関から排出される排ガスの排気通路に、吸蔵還元型NOx触媒が設置され、その下流に脱硝酸触媒が配置されている例を示している。吸蔵還元型NOx触媒とは、例えば、アルミナ(Al2O3)を担体とし、この担体上に例えばカリウム(K)、ナトリウム(Na)、リチウム(Li)、セシウム(Cs)のようなアルカリ金属と、バリウム(Ba)、カルシウム(Ca)、のようなアルカリ土類と、ランタン(La)イットリウム(Y)のような希土類との中から選ばれた少なくとも1つと、白金(Pt)のような貴金属とを坦持してなる。これは、流入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中の窒素酸化物(NOx)を吸蔵し、流入排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していた窒素酸化物(NOx)を放出しつつ還元及び浄化する。
【0070】
このような吸蔵還元型NOx触媒が排気路の上流に設置されているため、仮に尿素である還元剤をこの触媒等よりも上流に添加すると、NH3が上記触媒等を通過する際に酸化される場合があり、これがNOに変化することになる。
【0071】
したがって所期のNOx浄化が達成されないので、この実施例のように触媒が配置されている場合は、吸蔵還元型NOx触媒と脱硝触媒の間に還元剤を添加する。
(実施例5)
図7は内燃機関から排出される排ガスの排気通路に、酸化触媒が設置され、その下流に脱硝酸触媒が配置されている例を示している。酸化触媒とは、排ガス中のCO、HCを酸化させ、これを無害な二酸化炭素及び水蒸気とするものである。
【0072】
このような酸化触媒が排気路の上流に設置されているため、仮に尿素である還元剤をこの酸化触媒等よりも上流に添加すると、NH3が上記触媒等を通過する際に酸化され、これがNOに変化することになる。
【0073】
したがって所期のNOx浄化が達成されないことになるので、この実施例のように触媒が配置されている場合は、吸蔵還元型NOx触媒と脱硝触媒の間に還元剤を添加する。
(実施例6)
図8は内燃機関から排出される排ガスの排気通路に、三元触媒が設置され、その下流に脱硝酸触媒が配置されている例を示している。三元触媒とは、排ガス中のCO、HCの酸化と、NOxの還元を同時に行う触媒であり、これらを二酸化炭素、水蒸気及び窒素に変化させて、排気浄化をするものである。
【0074】
このような三元触媒が排気路の上流に設置されているため、仮に尿素である還元剤をこの酸化触媒等よりも上流に添加すると、NH3が上記触媒等を通過する際に酸化され、これがNOに変化することになる。
【0075】
したがって所期のNOx浄化が達成されないことになるので、この実施例のように触媒が配置されている場合は、吸蔵還元型NOx触媒と脱硝触媒の間に還元剤を添加する。
(実施例7)
図9は内燃機関から排出される排ガスの排気通路に、酸化触媒とその後段にあるDPF(Diesel Paticulate Filter)が設置され、さらにその下流に脱硝酸触媒が配置されている例を示している。この場合、酸化触媒をDPFに担持したものとすることが可能である。このようにすればDPF内での還元剤と酸素の反応が活発化し、DPFの床温度が早期に上昇して、Paticulate matterの燃焼が促進される。
【0076】
しかし、このような酸化触媒の上流において、仮に尿素である還元剤を添加すると、NH3が上記触媒等を通過する際に酸化され、これがNOに変化することになる。
【0077】
したがって所期のNOx浄化が達成されないことになるので、この実施例のようにな触媒が配置されている場合は、吸蔵還元型NOx触媒と脱硝触媒の間に還元剤を添加する。
(実施例8)
図10は内燃機関から排出される排ガスの排気通路に、HC、NOxの吸着触媒が設置され、その下流に脱硝酸触媒が配置されている例を示している。HC、NOxの吸着触媒は、少なくともその後段の脱硝触媒が活性化するまでの間、排ガス中のHC、NOxが脱硝触媒をすり抜け大気中に放出されないように、これらを吸着しておくものである。
【0078】
この吸着触媒をNH3が通過すると、これをNOに変化させることになるので、期のNOx浄化が達成されないことになるので、この実施例のようにな触媒が配置されている場合は、吸着触媒と脱硝触媒の間に還元剤を添加する。
(実施例9)
図11は内燃機関から排出される排ガスの排気通路に、上流側に低温型脱硝触媒が設置され、その下流に高温型脱硝酸触媒が配置されている例を示している。
【0079】
したがって低温型脱硝触媒を使用するときはその上流に還元剤を添加し、さらに高温型脱硝酸触媒を使用するときはその上流に還元剤を添加する。また両方を使用するときは両者のそれぞれの上流に、還元剤を添加する。
(実施例10)
図12は内燃機関から排出される排ガスの排気通路に、DPFが設置され、その下流に脱硝酸触媒が配置されている例を示している。一般のDPFは排ガス中のパティキュラーマターを取り除くだけであり、NH3を酸化することはないので、この場合は、内燃機関と脱硝触媒の間の排気通路のいずれの場所においても還元剤の添加が可能である。
【0080】
【発明の効果】
以上のように、本発明の排気浄化装置用の還元剤によれば、固体の還元剤が非水溶性液体と混合された混合体として保存されるので、固体還元剤どうしの固着が防止され、保存されている固体還元剤の搬送が容易になる。これは液体の還元剤と同様に取り扱うことができ、固体還元剤であっても流動性が確保されるために添加量の制御が容易になる。排気路における還元剤の添加の場所を触媒の配置に応じて適切に選択することにより、NH3をNOに変化させずに脱硝触媒に到達させてNOx浄化を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる固体還元剤を収納容器に収納した状態を示す図である。
【図2】本発明の固体還元剤を適用する排気浄化装置の一例の概略構成図である。
【図3】尿素の添加制御弁の概略を示す断面図である。
【図4】排気通路に前段触媒が設置され、その下流に脱硝酸触媒が配置されている例を示す図である。
【図5】排気通路にDPRまたはDPNRが設置され、その下流に脱硝酸触媒が配置されている例を示す図である。
【図6】排気通路に吸蔵還元型NOx触媒が設置され、その下流に脱硝酸触媒が配置されている例を示す図である。
【図7】排気通路に酸化触媒が設置され、その下流に脱硝酸触媒が配置されている例を示す図である。
【図8】排気通路に三元触媒が設置され、その下流に脱硝酸触媒が配置されている例を示す図である。
【図9】排気通路に酸化触媒とその後段にあるDPF(Diesel Paticulate Filter)が設置され、さらにその下流に脱硝酸触媒が配置されている例を示す図である。
【図10】排気通路にHC、NOxの吸着触媒が設置され、その下流に脱硝酸触媒が配置されている例を示す図である。
【図11】排気通路の上流側に低温型脱硝触媒が設置され、その下流に高温型脱硝酸触媒が配置されている例を示す図である。
【図12】排気通路に、DPFが設置され、その下流に脱硝酸触媒が配置されている例を示す図である。
【符号の説明】
1・・・固体尿素
2・・・軽油
3・・・エアクリーナ
4・・・吸気管
5・・・燃料噴射弁
6・・・ピストン
7・・・排気管(吸気系)
8・・・NOx触媒コンバータ
9・・・排気管(排気通路)
10・・・選択還元型NOx触媒
11・・・還元剤添加装置
12・・・収納容器
13・・・液体尿素収納室
14・・・添加制御弁(供給量制御手段)
15・・・除湿手段
16・・・ECU
17・・・残量センサ
19・・・触媒入りガス温センサ
20・・・エアフロメータ
21・・・NOxセンサ
22 ・・・メータパネル
23・・・警報ランプ
50・・・ディーゼルエンジン(内燃機関)
51・・・燃焼室
Claims (3)
- 固体還元剤を脱硝触媒へ供給するための内燃機関の還元剤供給装置であって、前記固体還元剤はアンモニア由来の固体還元剤物質と非水溶性液体との混合剤から構成され、前記固体還元剤を内燃機関の排気通路に設置した脱硝触媒の上流に添加することを特徴とする内燃機関の還元剤供給装置。
- 固体還元剤を脱硝触媒へ供給するための内燃機関の還元剤供給装置であって、前記固体還元剤はアンモニア由来の固体還元剤物質と非水溶性液体との混合剤から構成され、内燃機関の排気通路に脱硝触媒のみを備える場合には、内燃機関と脱硝触媒との間の排気通路内に前記固体還元剤を添加することを特徴とする内燃機関の還元剤供給装置。
- 固体還元剤を脱硝触媒へ供給するための内燃機関の還元剤供給装置であって、前記固体還元剤はアンモニア由来の固体還元剤物質と非水溶性液体との混合剤から構成され、内燃機関と脱硝触媒との間の排気通路にNH3をNOに変換する触媒を備える場合には、前記触媒と脱硝触媒との間に前記固体還元剤を添加することを特徴とする内燃機関の還元剤供給装置。
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