JP6922489B2

JP6922489B2 - 排気ガス浄化システム及びその制御方法

Info

Publication number: JP6922489B2
Application number: JP2017133611A
Authority: JP
Inventors: 竜介藤野
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2017-07-07
Filing date: 2017-07-07
Publication date: 2021-08-18
Anticipated expiration: 2037-07-07
Also published as: JP2019015240A

Description

本発明は、排気ガス浄化システム及びその制御方法に関する。

内燃機関の排ガス中のＮＯｘをＳＣＲシステムで除去する場合に、過給機のタービンより上流側の排気管に尿素水を噴射して、この噴射した尿素水を排ガスの保有熱により蒸発させてアンモニアガスを生成し、このアンモニアガスをタービンに流入させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１２７４７１号公報

ところで、特許文献１に記載の装置のように、排気ガス浄化システムにおいては、通常、噴射弁を用いて尿素水を噴霧して供給している（例えば、特許文献１の段落〔００３４〕、〔００３７〕参照）。それ故、その噴射弁の内部に尿素水起因の白色生成物が生成されて噴射弁が詰まるという問題があった。

また、高温環境下において尿素水起因の白色生成物が生成されやすいことから、タービンよりも上流側に噴射弁を設置すると、その噴射弁がより詰まる。そこで、噴射弁を冷却する必要があり、コストが高くなっていた。

本発明の目的は、コストを掛けずに、尿素水起因の白色生成物による窒素酸化物の浄化率の低下を抑制することができる排気ガス浄化システム及びその制御方法を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気通路に上流側より順に、ターボ式過給システムのタービン、選択還元型触媒装置を備えて、前記タービンが、タービンハウジング及びこのタービンハウジングの内部に設置されたタービンインペラから構成される排気ガス浄化システムにおいて、尿素水を貯留するタンクと、このタンクに入口が接続されて前記タービンハウジングに出口が接続された配管と、前記タンク又は前記配管に設置されたポンプとを備えて、前記ポンプの駆動により前記配管の出口から直接、前記タービンハウジングの内部に尿素水を前記タービンハウジングの壁面を伝わせて流れ出させて供給し、この供給した尿素水を前記タービンハウジングの熱により蒸発させる構成であることを特徴とする。

また、上記の目的を達成するための本発明の排気ガス浄化システムの制御方法は、内燃機関の排気通路に上流側より順に、ターボ式過給システムのタービン、選択還元型触媒装置を備えて、前記タービンが、タービンハウジング及びこのタービンハウジングの内部に設置されたタービンインペラから構成される排気ガス浄化システムの制御方法において、前記選択還元型触媒装置の入口を通過する排気ガスの温度を取得し、取得した排気ガスの温度が予め設定された閾値を上回るか否かを判定し、取得した排気ガスの温度が予め設定された閾値を上回ると判定したときに、ポンプを駆動して、タンクに入口が接続されると共に前記タービンハウジングに出口が接続された配管を介してそのタンクに貯留された尿素水を前記配管の出口から直接、前記タービンハウジングの内部に前記タービンハウジングの壁面を伝わせて流れ出させて供給し、この供給した尿素水を前記タービンハウジングの熱により蒸発させることを特徴とする方法である。

本発明は、尿素水を供給する際に噴射弁を用いずに、配管の出口からタービンハウジングの内部にポンプで圧送された尿素水を直接、流れ出させて供給する。このように供給された尿素水は内燃機関の近くに配置されて高温に維持されるタービンハウジングの熱により確実に蒸発する。つまり、尿素水を微粒化せずに配管の出口から流れ出させた状態で尿素水を供給しても、タービンハウジングの内部で加水分解が促進されてアンモニアが生成されるのである。

それ故、本発明によれば、噴射弁を用いないことで噴射弁が尿素水起因の白色生成物により詰まって尿素水を噴射できない状況を回避することができる。これにより、窒素酸化物を還元除去すべきときに選択還元型触媒装置に尿素水を確実に供給するには有利になり、窒素酸化物の浄化率の低下を抑制することができる。また、噴射弁を用いないことから噴射弁とその噴射弁を冷却する装置が不要になり、低コスト化を図ることができる。

本発明の第１の実施形態の排気ガス浄化システムの構成を示す図である。図１の配管の出口とタービンハウジングの接続部分を拡大して示す図である。本発明の第１の実施形態の排気ガス浄化システムの制御方法の制御フローを示す図である。本発明の第２の実施形態の排気ガス浄化システムの構成を示す図である。本発明の第２の実施形態の排気ガス浄化システムの制御方法の制御フローを示す図である。

以下、本発明に係る第１の実施形態の排気ガス浄化システム及びその制御方法について、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、この排気ガス浄化システム１では、エンジン（内燃機関）２の排気マニホールド３に接続される排気通路４に上流側より順に、ターボ式過給システムのタービン５、フィルタ６、選択還元型触媒装置７、アンモニアスリップ触媒装置８が配設される。また、エンジン２の吸気マニホールド９に接続される吸気通路１０には上流側より順に、ターボ式過給システムのコンプレッサ１１、インタークーラ１２が配設される。なお、エンジン２の気筒２ａから排出される排気ガスＧの一部を排気マニホールド３から吸気マニホールド９に還流するためにＥＧＲ通路が排気マニホールド３と吸気マニホールド９を接続して設けられるが、本実施形態では図示を省略している。

ターボ式過給システムは、排気通路４を通過する排気ガスＧのエネルギーでタービン５のタービンハウジング５ｂの内部に設置されるタービンインペラ５ａを回転駆動させることで、タービンインペラ５ａに直結されるコンプレッサ１１を駆動して、吸気通路１０を通過する吸気Ａを圧縮する装置である。タービンハウジング５ｂは鋳物で形成される。

フィルタ６は、排気ガスＧに含まれる微粒子状物質（ＰＭ）を捕集する装置で、その内部にフィルタを備えて構成される。このフィルタは、多孔質のセラミックのハニカムのセル（チャンネル）の入口と出口を交互に目封じしたモノリスハニカム型ウォールフロータイプのフィルタである。

なお、本実施形態では図示を省略しているが、タービン５と微粒子捕集装置６の間の排気通路４には、酸化触媒装置が設けられる。酸化触媒装置は、ハニカム構造を形成する基材に、排気ガスＧの炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等を酸化する貴金属触媒（酸化触媒）が担持されて構成される。貴金属触媒としては、炭化水素を水と二酸化炭素に、一酸化炭素を二酸化炭素にそれぞれ酸化する白金（Ｐｔ）系の触媒が好ましい。

選択還元型触媒装置７は、排気ガスＧに含まれるＮＯｘを還元剤で窒素に還元して浄化する装置である。本実施形態では、この還元剤としてアンモニア（ＮＨ₃）を使用する。アンモニアは尿素水Ｕを排気ガスＧの熱で加水分解することで供給する。尿素水の供給方法については後述する。アンモニアスリップ触媒装置８は、選択還元型触媒装置７で還元剤として使用されることなく下流側に流出したアンモニアを捕集する装置である。

インタークーラ１２は、コンプレッサ１１通過後の吸気Ａを冷却して圧縮する装置である。吸気Ａと熱交換する冷却媒体は、大気でもよいし、エンジン冷却水等の液体媒体でもよい。

本発明の排気ガス浄化システム１では、噴射ノズル等、尿素水Ｕを微粒化させる装置は設けないことを特徴としており、タンク１３と配管１４とポンプ１５を備えて、これらの装置によりタービンハウジング５ｂの内部に尿素水Ｕを流れ出させて供給する。

タンク１３は尿素水Ｕを貯留する装置である。

配管１４は、タンク１３に入口が接続されてタービンハウジング５ｂに出口が接続された、尿素水Ｕの供給用の通路となる装置である。本実施形態では、配管１４の出口は、タービンハウジング５ｂにおけるタービンインペラ５ａを駆動させた排気ガスＧが通過する部位に接続される。具体的に、配管１４の出口は、タービンインペラ５ａより下流側のタービンハウジング５ｂの壁面（図２の太線部分５ｃ）に接続される。

ポンプ１５は、配管１４に設置されて、尿素水Ｕを高圧化して配管１４の出口に向けて圧送する装置である。ポンプ１５は、電動式でもよいし、エンジン２を動力源としてもよい。なお、本実施形態では、ポンプ１５は配管１４に設置しているが、タンク１３に設置してもよい。

また、本発明の排気ガス浄化システム１は、制御装置１８を備える。制御装置１８は、各種情報処理を行うＣＰＵ、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成されるハードウェアである。制御装置は、各種センサ（１６、１７）、ポンプ１５に信号線を介して電気的に接続されている。

温度センサ（温度取得装置）１６は、選択還元型触媒装置７の前段の排気通路４に設置されて、選択還元型触媒装置７の入口を通過する排気ガスＧの温度Ｔを取得する装置である。温度取得装置としては、温度センサの代わりに、エンジン２の回転速度及び燃料の噴射量などに基づいて選択還元型触媒装置７の入口を通過する排気ガスＧの温度Ｔをモデリングして予測する装置を用いてもよい。

ＮＯｘ濃度センサ（含有量取得装置）１７は、選択還元型触媒装置７の後段の排気通路４に設置されて、選択還元型触媒装置７の出口を通過する排気ガスＧに含有される窒素酸化物（ＮＯｘ）の含有量Ｃを取得する装置である。

大気より吸気通路１０に吸気された新気（空気）は、コンプレッサ１１、インタークーラ１２、吸気マニホールド９を経由して、各気筒２ａの吸気弁が開状態のときに各気筒２ａに吸気される。各気筒２ａへの吸気が、各気筒２ａの内部に配設した燃料噴射弁より噴射される燃料と混合されて各気筒２ａ内で圧縮されることで、燃料が自己着火して燃焼反応が発生する。この燃焼反応により生成される動力がエンジン２のクランク軸を介して車輪に伝達されるとともに、燃焼反応により生成される排気ガスＧが排気マニホールド３、タービン５、フィルタ６、選択還元型触媒装置７、アンモニアスリップ触媒装置８を経由して大気へ放出される。

本発明では、温度センサ１６が取得した排気ガスＧの温度に基づいて、制御装置１８により、取得した排気ガスＧの温度Ｔが予め設定した閾値Ｔ１を上回ったときに、ポンプ１５を駆動する制御を行う。閾値Ｔ１は、選択還元型触媒装置７に担持される触媒が活性化される温度の下限値に設定される。なお、排気ガスＧの温度Ｔが閾値Ｔ１以下であるときは、ポンプ１５を駆動させない制御を行う。

ポンプ１５から配管１４の出口に向けて圧送される尿素水Ｕの圧送量の目標値は、ＮＯｘ濃度センサ１７が取得した含有量Ｃに基づいて、制御装置１８により調節される。ポンプ１５が一回の駆動で圧送できる尿素水Ｕの量（基本量）は一定であるため、尿素水Ｕの圧送量の目標値をこの基本量で除算することで、１秒間にポンプ１５を作動させる回数（周波数）が得られる。制御装置１８は、この得られた回数だけ圧送するようにポンプ１５を駆動させる。このようにポンプ１５を駆動させることで、タンク１３に貯留した尿素水Ｕを必要な量だけ配管１４の出口に向けて圧送し、尿素水Ｕは配管１４の出口から直接、タービンハウジング５ｂの内部に尿素水Ｕを流れ出させて供給される。

なお、尿素水Ｕは、配管１４の出口から流れ出てタービンハウジング５ｂの壁面を伝うので、タービンインペラ５ａまで到達せず、タービンインペラ５ａの回転動作が供給された尿素水Ｕにより妨害されない。

本発明の第１の実施形態の排気ガス浄化システムの制御方法の制御フローについて図３を参照しながら説明する。図３に示す制御フローは、所定の周期ごとに繰り返し行われるフローである。

図３の制御フローがスタートすると、ステップＳ１０にて、選択還元型触媒装置７の入口を通過する排気ガスＧの温度Ｔが閾値Ｔ１を上回るか否かを判定する。温度Ｔは、このステップＳ１０が始まる前に温度センサ１６により取得しておく。温度Ｔが閾値Ｔ１以下である場合（ＮＯ）は、スタートに戻る。

温度Ｔが閾値Ｔ１を上回る場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ２０に進み、ステップＳ２０にて、尿素水Ｕの圧送量の目標値（目標圧送量）を選択還元型触媒装置７の出口を通過する排気ガスＧに含有される窒素酸化物（ＮＯｘ）の含有量Ｃに基づいて設定する。ステップＳ２０の制御を実施後、ステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０にて、ステップＳ２０で設定した尿素水Ｕの目標圧送量を基にポンプ１５の周波数を設定する。ステップＳ３０の制御を実施後、ステップＳ４０に進む。ステップＳ４０にて、ステップＳ３０で設定したポンプ１５の周波数だけポンプ１５を駆動させて、尿素水Ｕを配管１４の出口から流れ出させてタービンハウジング５ｂの内部に供給する。ステップＳ４０の制御を実施後、ステップＳ５０に進む。ステップＳ５０にて、ポンプ１５を停止して、尿素水Ｕの供給を停止する。ステップＳ５０の制御を実施後、スタートに戻る。

以上より、本発明では、尿素水Ｕを供給する際に噴射弁を用いずに、配管１４の出口からタービンハウジング５ｂの内部にポンプ１５で圧送された尿素水Ｕを直接、流れ出させて供給する。このように供給された尿素水Ｕはエンジン２の近くに配置されて高温に維持されるタービンハウジング５ｂの熱により確実に蒸発する。つまり、尿素水Ｕを微粒化せずに配管１４の出口から流れ出させた状態で尿素水Ｕを供給しても、タービンハウジング５ｂの内部で加水分解が促進されてアンモニアが生成されるのである。

それ故、本発明によれば、噴射弁を用いないことで噴射弁が尿素水起因の白色生成物により詰まって尿素水Ｕを噴射できない状況を回避することができる。これにより、窒素酸化物を還元除去すべきときに選択還元型触媒装置７に尿素水Ｕを確実に供給するには有利になり、窒素酸化物の浄化率の低下を抑制することができる。また、噴射弁を用いないことから噴射弁とその噴射弁を冷却する装置が不要になり、低コスト化を図ることができる。

なお、配管１４の出口から尿素水Ｕが流れ出る状態は、配管１４の出口から尿素水Ｕが勢い良く飛び散る状態ではなく、配管１４の出口からタービンハウジング５ｂの壁面に伝って流れ出る状態である。配管１４の出口をタービンハウジング５ｂに上方向または横方向から接続すると、タービンハウジング５ｂの下方向から接続する場合と比較して、尿素水Ｕがタービンハウジング５ｂの壁面に伝って流れ出る状態を維持しやすいので好ましい。なお、上方向とはより正確には鉛直上方向であり、横方向とはより正確には水平方向を示す。配管１４を通過する尿素水Ｕがタービンハウジング５ｂの内部に水平方向より鉛直上側から流れ出ればよい。

また、配管１４の出口がタービンハウジング５ｂにおけるタービンインペラ５ａを駆動させた排気ガスＧが通過する部位に接続されることにより、タービンインペラ５ａの回転を妨害しないようにしつつ、ミキサなしで尿素水Ｕと排気ガスＧを攪拌しながら効率的に混合させることができる。

また、選択還元型触媒装置７の入口を通過する排気ガスＧの温度Ｔが閾値Ｔ１を上回ったときに、ポンプ１５を駆動する制御を行うことで、選択還元型触媒装置７に担持される触媒が活性化しているときにアンモニアを確実に供給することができる。

また、選択還元型触媒装置７の出口を通過する排気ガスＧに含有される窒素酸化物（ＮＯｘ）の含有量Ｃに基づいて、ポンプ１５から圧送される尿素水Ｕの圧送量を調節する制御を行うことで、選択還元型触媒装置７でＮＯｘを還元するために必要十分な量のアンモニアを選択還元型触媒装置７に確実に供給することができる。

また、タービン５を鋳物で構成することで、タービン５の熱容量は熱容量が排気管（排気通路）４に比べて大きくなるので、タービン５が一度高温になると、エンジン２が高負荷から低負荷に移行して排気ガスＧが低温化しても、すぐには低温とはならず、長時間高温を維持する。したがって、タービンハウジング５ｂの内部で尿素水Ｕをより確実に蒸発させることができる。さらに、タービン５は鋳物であるため、尿素水に起因する白色生成物が生成されてタービンハウジング５ｂに付着しても腐食することはない。

また、選択還元型触媒装置７の前段の排気通路４に尿素水Ｕを噴射する場合に比べて、タービンハウジング５ｃに尿素水Ｕを噴射する本発明では、タンク１３がエンジン２により近い位置に配設されるので、タンク１３に貯留した尿素水Ｕがエンジン２の熱で昇温されて、エンジン２の始動後により早期に尿素水Ｕの噴射を開始することができる。

次に、本発明の第２の実施形態の排気ガス浄化システムについて説明する。この排気ガス浄化システム１は、図４に示すように、第２のタンク１９、第２の配管２０、第２のポンプ２１、噴射ノズル２２及びミキサ２３を備える点で、図１に示す排気ガス浄化システムとは異なり、その他の点で同じ構成である。

第２のタンク１９は尿素水Ｕを貯留するタンクである。第２のタンク１９の容量はタンク（第１のタンク）１３と同じ容量に設定してもよいが、エンジン２の運転履歴に応じて異なる容量としてもよい。例えば、エンジン２が比較的高負荷で運転することが多い場合は第２のタンク１９の容量を第１のタンク１３の容量よりも大きく設定し、比較的低負荷で運転することが多い場合は第２のタンク１９の容量を第１のタンク１３の容量よりも小さく設定するようにしてもよい。

第２の配管２０は、尿素水Ｕの供給用の通路であり、第２のタンク１９に入口が接続されて、フィルタ６と選択還元型触媒装置７の間の排気通路４に設けた噴射ノズル２２に出口が接続された装置である。第２の配管２０の材質は、配管（第１の配管）１４の材質と同じとしてもよいし、異なるようにしてもよい。

第２のポンプ２１は、第２の配管２０に設置されて、尿素水Ｕを高圧化して噴射ノズル２２に向けて圧送する装置である。第２のポンプ２１の圧送性能は、ポンプ（第１のポンプ）１５と同じ圧送性能としてもよいし、異なるようにしてもよい。第２のポンプ２１は、電動式としてもよいし、エンジン２を動力源としてもよい。

噴射ノズル２２は、噴射ノズル２２から排気通路４に向けて供給される尿素水Ｕを微粒化する機能と、この供給される尿素水Ｕの量を調節する機能を有する装置である。なお、噴射ノズル２２から排気通路４に向けて供給される尿素水Ｕの量は第２のポンプ２１で調節するようにしてもよい。また、噴射ノズル４の内部には、エンジン冷却水等の冷却媒体が循環する流路が設置されており、この流路を冷却媒体が循環することで噴射ノズル４を常時冷却している。

ミキサ２３は、噴射ノズル２２と選択還元型触媒装置７の間の排気通路４に設置されて、噴射ノズル２２から排気通路４に向けて供給された尿素水Ｕを排気ガスＧと攪拌して混合させる装置である。

本発明では、温度センサ１６が取得した排気ガスＧの温度に基づいて、制御装置１８により、取得した排気ガスＧの温度Ｔが閾値（第１の閾値）Ｔ１を上回り、かつ、閾値Ｔ１より大きな値として予め設定した第２の閾値Ｔ２以下である場合は第１のポンプ１５を駆動して、タービンハウジング５ｂの内部に尿素水Ｕを配管１４の出口から流れ出させて供給する制御を行い、温度Ｔが第２の閾値Ｔ２を上回った場合は第２のポンプ２１を駆動するとともに噴射ノズル２２の各噴射孔を開状態にして、選択還元型触媒装置７の前段の排気通路４に尿素水Ｕを噴霧の状態で供給する制御を行う。第２の閾値Ｔ２は、選択還元型触媒装置７の前段の排気通路４に尿素水Ｕを供給しても、尿素水Ｕに起因する白色生成物が生成されない温度に設定する。なお、排気ガスＧの温度Ｔが閾値Ｔ１以下である場合は、第１のポンプ１５と第２のポンプ２１の何れも駆動させない制御を行う。

第２のポンプ２１を駆動するとともに噴射ノズル２２の各噴射孔を開状態にしたときに、噴射ノズル２２から排気通路４に尿素水Ｕが供給される。この供給された尿素水Ｕは、下流側のミキサ２３で排気ガスＧとともに攪拌されて十分混合された後、選択還元型触媒装置７に流入する。なお、噴射ノズル２２から排気通路４に向けて供給される尿素水Ｕの供給量の目標値は、ＮＯｘ濃度センサ１７が取得した含有量Ｃに基づいて、制御装置１８により調節される。尿素水Ｕの供給量の制御は、制御装置１８により、第１のポンプ１５と同様に第２のポンプ２１の周波数を制御することで行ってもよいし、噴射ノズル２２の各噴射孔の開度を制御することで行ってもよいし、第２のポンプ２１の周波数と噴射ノズル２２の各噴射孔の開度の両方を制御することで行ってもよい。

本発明の第２の実施形態の排気ガス浄化システムの制御方法について図５を参照しながら説明する。図５に示す制御フローは、選択還元型触媒装置７にアンモニアを供給する必要があるときに上級の制御フローより呼ばれて実施されるフローである。

図５の制御フローがスタートすると、ステップＳ１０にて、選択還元型触媒装置７の入口を通過する排気ガスＧの温度Ｔが閾値Ｔ１を上回るか否かを判定する。温度Ｔは、このステップＳ１０が始まる前に温度センサ１６により取得しておく。温度Ｔが閾値Ｔ１以下である場合（ＮＯ）は、リターンに進んで、本制御フローを終了する。温度Ｔが閾値Ｔ１を上回る場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０にて、排気ガスＧの温度Ｔが閾値Ｔ２以下であるか否かを判定する。温度Ｔが閾値Ｔ２以下である場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ３０〜ステップＳ６０に進み、閾値Ｔ２を上回る場合（ＮＯ）は、ステップＳ７０〜ステップＳ１００に進む。

ステップＳ２０からステップＳ３０〜ステップＳ６０に進む場合について説明する。図５のステップＳ３０、Ｓ４０、Ｓ５０、Ｓ６０は、それぞれ、図３のステップＳ２０、Ｓ３０、Ｓ４０、Ｓ５０と同じ制御内容であるため、制御内容の説明は省略する。図５において、ステップＳ３０、Ｓ４０、Ｓ５０、Ｓ６０の順に制御を実行した後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。

ステップＳ２０からステップＳ７０〜ステップＳ１００に進む場合について説明する。ステップＳ７０にて、尿素水Ｕの供給量の目標値（目標供給量）を選択還元型触媒装置７の出口を通過する排気ガスＧに含有される窒素酸化物（ＮＯｘ）の含有量Ｃに基づいて設定する。ステップＳ７０の制御を実施後、ステップＳ８０に進む。

ステップＳ８０にて、ステップＳ７０で設定した尿素水Ｕの目標供給量を基に第２のポンプ２１の周波数を設定するとともに、噴射ノズル２２の各噴射孔の開度を設定する。ステップＳ８０の制御を実施後、ステップＳ９０に進む。

ステップＳ９０にて、ステップＳ８０で設定した噴射ノズル２２の各噴射孔の開度に噴射ノズル２２を設定するとともに、ステップＳ８０で設定した第２のポンプ２１の周波数だけ第２のポンプ２１を駆動させる。ステップＳ９０の制御を実施後、ステップＳ１００に進む。

ステップＳ１００にて、第２のポンプ２１を停止して、噴射ノズル２２の各噴射孔を閉状態とする。ステップＳ１００の制御を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。

以上より、本発明の第２の実施形態の排気ガス浄化システム及びその制御方法によれば、排気ガスＧの低温時にはタービンハウジング５ｂの内部に尿素水Ｕを流れ出させて供給するので、選択還元型触媒装置７の前段の排気通路４で尿素水Ｕに起因する白色生成物が生成されることなく、選択還元型触媒装置７にアンモニアを供給することができる。

また、排気ガスＧの高温時には、タービンハウジング５ｂより選択還元型触媒装置７に近い位置である選択還元型触媒装置７の前段の排気通路４に尿素水Ｕを噴射するので、噴射された尿素水Ｕの殆ど全てが、アンモニアに変化した後に選択還元型触媒装置７に供給される。これにより、尿素水Ｕの供給量を最適化することができる。

１排気ガス浄化システム
２エンジン（内燃機関）
４排気通路
５タービン
５ａタービンインペラ
５ｂタービンハウジング
７選択還元型触媒装置
１３第１のタンク（タンク）
１４第１の配管（配管）
１５第１のポンプ（ポンプ）
１６温度センサ（温度取得装置）
１７ＮＯｘ濃度センサ（含有量取得装置）
１８制御装置
Ｕ尿素水
Ｇ排気ガス

Claims

内燃機関の排気通路に上流側より順に、ターボ式過給システムのタービン、選択還元型触媒装置を備えて、前記タービンが、タービンハウジング及びこのタービンハウジングの内部に設置されたタービンインペラから構成される排気ガス浄化システムにおいて、
尿素水を貯留するタンクと、このタンクに入口が接続されて前記タービンハウジングに出口が接続された配管と、前記タンク又は前記配管に設置されたポンプとを備えて、
前記ポンプの駆動により前記配管の出口から直接、前記タービンハウジングの内部に尿素水を前記タービンハウジングの壁面を伝わせて流れ出させて供給し、この供給した尿素水を前記タービンハウジングの熱により蒸発させる構成であることを特徴とする排気ガス浄化システム。
前記配管の出口が前記タービンハウジングにおける前記タービンインペラを駆動させた排気ガスが通過する部位に接続された請求項１に記載の排気ガス浄化システム。
前記選択還元型触媒装置の入口を通過する排気ガスの温度を取得する温度取得装置と、この温度取得装置及び前記ポンプに接続された制御装置とを備えて、
前記温度取得装置が取得した排気ガスの温度に基づいて、前記制御装置により、取得した排気ガスの温度が予め設定した閾値を上回ったときに、前記ポンプを駆動する制御を行う構成にした請求項１又は２に記載の排気ガス浄化システム。
前記制御装置に接続されて前記選択還元型触媒装置の出口を通過する排気ガスに含有される窒素酸化物の含有量を取得する含有量取得装置を備えて、
前記含有量取得装置が取得した含有量に基づいて、前記制御装置により、前記ポンプから圧送される尿素水の圧送量を調節する制御を行う構成にした請求項３に記載の排気ガス浄化システム。
尿素水を貯留する第２のタンクと、前記第２のタンクに入口が接続されて前記選択還元型触媒装置よりも上流側の前記排気通路に出口が接続された第２の配管と、前記第２の配管に設置された第２のポンプと、前記選択還元型触媒装置の入口を通過する排気ガスの温度を取得する温度取得装置と、前記温度取得装置、前記ポンプおよび前記第２のポンプに接続された制御装置とを備えて、
前記制御装置が、前記温度取得装置が取得した温度が予め設定された第１の閾値を上回り、かつ、前記第１の閾値より大きな値として予め設定された前記第２の閾値以下である場合には前記ポンプを駆動し、前記取得した温度が前記第２の閾値を上回った場合には前記第２のポンプを駆動する制御を行う構成にした請求項１〜４のいずれか１項に記載の排気ガス浄化システム。
内燃機関の排気通路に上流側より順に、ターボ式過給システムのタービン、選択還元型触媒装置を備えて、前記タービンが、タービンハウジング及びこのタービンハウジングの内部に設置されたタービンインペラから構成される排気ガス浄化システムの制御方法において、
前記選択還元型触媒装置の入口を通過する排気ガスの温度を取得し、
取得した排気ガスの温度が予め設定された閾値を上回るか否かを判定し、
取得した排気ガスの温度が予め設定された閾値を上回ると判定したときに、ポンプを駆動して、タンクに入口が接続されると共に前記タービンハウジングに出口が接続された配管を介してそのタンクに貯留された尿素水を前記配管の出口から直接、前記タービンハウジングの内部に前記タービンハウジングの壁面を伝わせて流れ出させて供給し、この供給した尿素水を前記タービンハウジングの熱により蒸発させることを特徴とする排気ガス浄化システムの制御方法。