(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気管の途中に装備されて酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させ得る選択還元型触媒と、該選択還元型触媒より上流側の排気管内に還元剤として尿素水を添加する尿素水インジェクタと、該尿素水インジェクタに尿素水供給ラインを介し尿素水を供給する尿素水タンクと、を備えた排気浄化装置であって、
前記尿素水タンク内を経由し且つ前記尿素水供給ラインに沿うように冷却水ラインを設け、該冷却水ラインのうち冷却水の圧力が相対的に高いエンジン側の水冷式オイルクーラから冷却水を抜き出して前記冷却水ラインを経由させた後に前記冷却水ラインのうち冷却水の圧力が最も低いエンジン側のウォーターポンプに戻すように構成したことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
冷却水ラインの尿素水タンクより上流側から分岐して尿素水インジェクタを経由し且つ前記冷却水ラインにおける尿素水供給ラインに沿い終えた後の下流部分に合流するようにバイパスラインを設け、該バイパスラインに冷却水の流れを切り替え得るように流路切替手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＯxを還元浄化するための選択還元型触媒に対し還元剤として供給される尿素水の凍結対策を施した排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ディーゼルエンジンにおいては、排気ガスが流通する排気管の途中に、酸素共存下でも選択的にＮＯxを還元剤と反応させる性質を備えた選択還元型触媒（選択還元型触媒）を装備し、該選択還元型触媒の上流側に必要量の還元剤を添加して該還元剤を選択還元型触媒上で排気ガス中のＮＯx（窒素酸化物）と還元反応させ、これによりＮＯxの排出濃度を低減し得るようにしたものがある。
【０００３】
他方、プラント等における工業的な排煙脱硝処理の分野では、還元剤にアンモニア（ＮＨ3）を用いてＮＯxを還元浄化する手法の有効性が既に広く知られているところであるが、自動車の場合には、アンモニアそのものを搭載して走行することに関し安全確保が困難であるため、近年においては、毒性のない尿素水を還元剤として使用することが研究されている。
【０００４】
即ち、尿素水を選択還元型触媒の上流側で排出ガス中に添加すれば、約１７０℃以上の温度条件下で前記尿素水がアンモニアと炭酸ガスに分解され、選択還元型触媒上で排出ガス中のＮＯxがアンモニアにより良好に還元浄化されることになる。
【０００５】
このように尿素水を還元剤として使用する場合、尿素水を車両搭載の尿素水タンクから尿素水供給ラインを介して選択還元型触媒の上流側へ送り出すことになるが、この種の尿素水は約−１１℃以下で凍ってしまうため、寒冷地での使用にあたっては、前記尿素水供給ラインや尿素水タンクの内部で尿素水が凍りついて該尿素水の供給が不可能となる事態が生じないよう何らかの凍結対策を施す必要がある。
【０００６】
このため、従来における尿素水供給ラインや尿素水タンクの凍結対策として、電気ヒータを用いて尿素水供給ラインや尿素水タンクを加熱し、寒冷地での使用により凍結した尿素水供給ラインや尿素水タンクを解凍できるようにすることが考えられている。
【０００７】
尚、この種の尿素水の凍結対策に関連する先行技術文献情報としては、本発明と同じ出願人による下記の特許文献１や特許文献２等が既に存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２４８８２３号公報
【特許文献２】特開２００５−２４８８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このように電気ヒータを用いて尿素水供給ラインや尿素水タンクを加熱したのでは、電気ヒータにかかる電力消費によりエンジンの負荷が増加してしまい、燃費の大幅な悪化を招いてしまう虞れがあった。
【００１０】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、尿素水供給ラインや尿素水タンクの内部で凍りついてしまった尿素水をエンジンを熱源として電力消費なく解凍し得る排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、排気管の途中に装備されて酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させ得る選択還元型触媒と、該選択還元型触媒より上流側の排気管内に還元剤として尿素水を添加する尿素水インジェクタと、該尿素水インジェクタに尿素水供給ラインを介し尿素水を供給する尿素水タンクと、を備えた排気浄化装置であって、前記尿素水タンク内を経由し且つ前記尿素水供給ラインに沿うように冷却水ラインを設け、該冷却水ラインのうち冷却水の圧力が相対的に高いエンジン側の水冷式オイルクーラから冷却水を抜き出して前記冷却水ラインを経由させた後に前記冷却水ラインのうち冷却水の圧力が最も低いエンジン側のウォーターポンプに戻すように構成したことを特徴とするものである。
【００１２】
而して、このようにすれば、寒冷地での使用により尿素水供給ラインや尿素水タンクの内部で尿素水が凍りついてしまったとしても、冷却水ラインにエンジン側の水冷式オイルクーラを経て昇温した冷却水を送り込むことにより、尿素水タンク内や尿素水供給ライン内で凍りついてしまった尿素水を前記冷却水ラインから熱を与えて解凍させることが可能となる。
【００１３】
この際、エンジンの水冷系統の中でも水冷式オイルクーラにおける冷却水の圧力が相対的に高いことが本発明者による圧力解析で突き止められており、水冷系統の中で最も圧力の低いウォーターポンプ（サクション側）に戻すことで良好に冷却水を循環できることも既に検証されている。
【００１４】
尚、水冷式オイルクーラには、潤滑油を冷却するための十分な水量の冷却水があるので、ここから冷却水を抜き出しても、前記水冷式オイルクーラより下流側の水冷系統に及ぼす影響が軽微で済むという好ましい事情もある。
【００１５】
また、本発明においては、冷却水ラインの尿素水タンクより上流側から分岐して尿素水インジェクタを経由し且つ前記冷却水ラインにおける尿素水供給ラインに沿い終えた後の下流部分に合流するようにバイパスラインを設け、該バイパスラインに冷却水の流れを切り替え得るように流路切替手段を備えることも可能である。
【００１６】
このようにすれば、尿素水タンクや尿素水供給ラインが凍結していない時に、流路切替手段により冷却水の流れをバイパスラインに切り替え、尿素水インジェクタを経由させて冷却水を流すことにより該尿素水インジェクタの冷却を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
上記した本発明の排気浄化装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００１８】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、尿素水供給ラインや尿素水タンクの内部で凍りついてしまった尿素水をエンジンを熱源として電力消費なく解凍することができる。
【００１９】
（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、尿素水タンクや尿素水供給ラインが凍結していない時に、流路切替手段により冷却水の流れをバイパスラインに切り替え、尿素水インジェクタを経由させて冷却水を流すことにより該尿素水インジェクタの冷却を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を実施する形態の一例を模式的に示す全体系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
図１は本発明を実施する形態の一例を模式的に示す全体系統図であり、エンジン１からの排気ガス２が流通する排気管３の途中に選択還元型触媒４が装備されており、この選択還元型触媒４は、フロースルー方式のハニカム構造物等として形成され、酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させ得るような性質を有している。
【００２３】
また、この選択還元型触媒４の上流側に装備された尿素水インジェクタ５と、所要場所に設けられて尿素水６を貯蔵している尿素水タンク７との間が尿素水供給ライン８により接続されていて、該尿素水供給ライン８の途中に装備した尿素水ポンプ９の駆動により尿素水タンク７内の尿素水６が吸い上げられるようになっている。
【００２４】
ここに図示している例においては、前記尿素水インジェクタ５よりも上流側にパティキュレートフィルタ１０が装備されており、該パティキュレートフィルタ１０と前記選択還元型触媒４とがケーシング１１，１２により夫々抱持されて並列に配置されていると共に、パティキュレートフィルタ１０の出側端部と選択還元型触媒４の入側端部との間がＳ字構造の連絡流路１３により接続され、パティキュレートフィルタ１０の出側端部から排出された排気ガス２が逆向きに折り返されて隣の選択還元型触媒４の入側端部に導入されるようになっている。
【００２５】
尚、パティキュレートフィルタ１０が抱持されているケーシング１１内の前段には、排気ガス２中の未燃燃料分を酸化処理する酸化触媒１４が装備されており、また、選択還元型触媒４が抱持されているケーシング１２内の後段には、余剰のアンモニアを酸化処理するアンモニア低減触媒１５が装備されている。
【００２６】
そして、このように構成された排気浄化装置に関し、本形態例においては、前記尿素水タンク７内を経由し且つ前記尿素水供給ライン８に沿うように冷却水ライン１６が設けられており、該冷却水ライン１６に対しエンジン１側の水冷式オイルクーラ１７から冷却水１８を抜き出して前記冷却水ライン１６を経由させた後にエンジン１側のウォーターポンプ１９に戻すように構成してある。
【００２７】
ここで、より詳細に述べると、前記尿素水供給ライン８は、尿素水タンク７内から尿素水６を尿素水ポンプ９まで汲み上げるサクションパイプ８ａと、尿素水ポンプ９の内部流路（図示せず）と、該尿素水ポンプ９から尿素水インジェクタ５へ尿素水６を送給するフィードパイプ８ｂとにより構成されるようになっており、前記冷却水ライン１６は、これらサクションパイプ８ａ、尿素水ポンプ９の内部流路、フィードパイプ８ｂの全てに沿うように形成されている。
【００２８】
また、本形態例においては、冷却水ライン１６の尿素水タンク７より上流側の分岐点Ａから分岐して尿素水インジェクタ５を経由し且つ前記冷却水ライン１６における尿素水供給ライン８に沿い終えた後の下流部分の合流点Ｂに合流するようにバイパスライン２０が設けられており、該バイパスライン２０に冷却水１８の流れを切り替え得るように、前記冷却水ライン１６における分岐点Ａの下流側に冷却水遮断弁２１（流路切替手段）が備えられていると共に、前記バイパスライン２０における分岐点Ａの下流側に電磁弁２２（流路切替手段）が備えられている。
【００２９】
而して、このようにすれば、寒冷地での使用により尿素水供給ライン８や尿素水タンク７の内部で尿素水６が凍りついてしまったとしても、冷却水遮断弁２１を開け且つ電磁弁２２を閉じて冷却水ライン１６にエンジン１側の水冷式オイルクーラ１７を経て昇温した冷却水１８を送り込むことにより、尿素水タンク７内や尿素水供給ライン８内で凍りついてしまった尿素水６を前記冷却水ライン１６から熱を与えて解凍させることが可能となる。
【００３０】
この際、エンジン１の水冷系統の中でも水冷式オイルクーラ１７における冷却水１８の圧力が相対的に高いことが本発明者による圧力解析で突き止められており、水冷系統の中で最も圧力の低いウォーターポンプ１９（サクション側）に戻すことで良好に冷却水１８を循環できることが既に検証されている。
【００３１】
尚、水冷式オイルクーラ１７には、潤滑油を冷却するための十分な水量の冷却水１８があるので、ここから冷却水１８を抜き出しても、前記水冷式オイルクーラ１７より下流側の水冷系統に及ぼす影響が軽微で済むという好ましい事情もある。
【００３２】
また、特に本形態例においては、冷却水ライン１６の尿素水タンク７より上流側の分岐点Ａから分岐して尿素水インジェクタ５を経由し且つ前記冷却水ライン１６における尿素水供給ライン８に沿い終えた後の下流部分の合流点Ｂに合流するようにバイパスライン２０を設け、該バイパスライン２０に冷却水１８の流れを切り替え得るように冷却水遮断弁２１及び電磁弁２２を流路切替手段として備えているので、尿素水タンク７や尿素水供給ライン８が凍結していない時に、冷却水遮断弁２１を閉じ且つ電磁弁２２をエンジン１の運転状態に応じ適宜な開度で開けて冷却水１８の流れをバイパスライン２０に切り替え、尿素水インジェクタ５を経由させて冷却水１８を流すことにより該尿素水インジェクタ５の冷却を行うことが可能となる。
【００３３】
尚、尿素水タンク７や尿素水供給ライン８に凍結がなく、尿素水インジェクタ５にも特に冷却の必要がなければ、冷却水遮断弁２１及び電磁弁２２の両方を閉じて冷却水ライン１６及びバイパスライン２０への冷却水１８の循環を停止しても良いことは勿論である。
【００３４】
従って、上記形態例によれば、尿素水供給ライン８や尿素水タンク７の内部で凍りついてしまった尿素水６をエンジン１を熱源として電力消費なく解凍することができ、しかも、尿素水タンク７や尿素水供給ライン８が凍結していない時に、冷却水遮断弁２１を閉じ且つ電磁弁２２をエンジン１の運転状態に応じ適宜な開度で開けて冷却水１８の流れをバイパスライン２０に切り替え、尿素水インジェクタ５を経由させて冷却水１８を流すことにより該尿素水インジェクタ５の冷却を行うことができる。
【００３５】
尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３６】
３  排気管
４  選択還元型触媒
５  尿素水インジェクタ
６  尿素水
７  尿素水タンク
８  尿素水供給ライン
１６  冷却水ライン
１７  水冷式オイルクーラ
１８  冷却水
１９  ウォーターポンプ
２０  バイパスライン
２１  冷却水遮断弁（流路切替手段）
２２  電磁弁（流路切替手段）
【図１】
0005593139.tif 000002