(57)【要約】【課題】加圧エア供給源を用いることなく尿素水の微粒化の促進を図ることができ、以って、加圧エア供給源を搭載していない車両にも容易に適用できる尿素水噴射装置を提供する。【解決手段】尿素水噴射装置２０は、エンジン２の排気通路３内に向けて尿素水を噴射する尿素水噴射ノズル２２と、尿素水噴射ノズル２２から噴射された尿素水を吸引して排気通路３内に向けて吹き飛ばすことで噴射された尿素水の微粒化を促進させるアシストガスを噴射するアシストガス噴射ノズル２３と、アシストガス噴射ノズル２３に対して、アシストガスとして、排気通路３内を通過する排気を供給するアシストガス供給通路２７と、を備える。【選択図】図２
2019116860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路内に向けて尿素水を噴射する尿素水噴射ノズルと、
前記尿素水噴射ノズルから噴射された前記尿素水を吸引して前記排気通路内に向けて吹き飛ばすことで噴射された前記尿素水の微粒化を促進させるアシストガスを噴射するアシストガス噴射ノズルと、
前記アシストガス噴射ノズルに対して、前記アシストガスとして、前記排気通路内を通過する排気を供給するアシストガス供給通路と、を備える尿素水噴射装置。
【請求項２】
前記尿素水噴射ノズルは、前記排気通路内のうち、前記排気通路内に配置されたフィルタよりも排気流動方向で下流側、且つ、前記排気通路内に配置されたＮＯｘ選択還元触媒よりも排気流動方向で上流側の箇所に向けて前記尿素水を噴射し、
前記アシストガス供給通路のアシストガス取り込み口は、前記排気通路内のうち、前記フィルタよりも排気流動方向で下流側、且つ、前記尿素水噴射ノズルから前記尿素水が噴射される箇所よりも排気流動方向で上流側の箇所に、配置されている請求項１記載の尿素水噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は尿素水噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンから排出された排気中のＮＯｘを尿素水の加水分解によって生成されたアンモニアを用いて浄化する排気浄化装置が知られている（例えば特許文献１参照）。一般に、このような排気浄化装置は、エンジンの排気通路内に向けて尿素水を噴射する尿素水噴射ノズルを有する尿素水噴射装置を備えている。
【０００３】
そして、従来、尿素水噴射装置として、尿素水噴射ノズルから噴射された尿素水をアシストガスによって吸引して排気通路内に向けて吹き飛ばすことで、噴射された尿素水の微粒化を促進させるタイプの尿素水噴射装置が知られている（例えば特許文献２参照）。具体的には、この特許文献２には、アシストガスとして、加圧エア供給源（加圧エアタンクやエアポンプ等）から供給された加圧エアを用いた尿素水噴射装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２１２５３０号公報
【特許文献２】特開２００１−１７３４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような従来技術の場合、アシストガスとして加圧エア供給源から供給された加圧エアを用いているので、加圧エア供給源を搭載していない車両（例えば小型商用車や乗用車等）に適用することは容易とはいえなかった。
【０００６】
本開示は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、加圧エア供給源を用いることなく尿素水の微粒化の促進を図ることができ、以って、加圧エア供給源を搭載していない車両にも容易に適用できる尿素水噴射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の態様に係る尿素水噴射装置は、エンジンの排気通路内に向けて尿素水を噴射する尿素水噴射ノズルと、前記尿素水噴射ノズルから噴射された前記尿素水を吸引して前記排気通路内に向けて吹き飛ばすことで噴射された前記尿素水の微粒化を促進させるアシストガスを噴射するアシストガス噴射ノズルと、前記アシストガス噴射ノズルに対して、前記アシストガスとして、前記排気通路内を通過する排気を供給するアシストガス供給通路と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
上記の尿素水噴射装置によれば、アシストガスとしてエンジンの排気通路内を通過する排気を用いて尿素水の微粒化を促進しているので、加圧エア供給源を用いることなく尿素水の微粒化の促進を図ることができる。これにより、加圧エア供給源を搭載していない車両にも容易に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る車両の構成を模式的に示す構成図である。
【図２】実施形態に係る尿素水噴射装置の構成を模式的に示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本実施形態に係る尿素水噴射装置２０について、図面を参照しつつ説明する。具体的には、最初に、本実施形態に係る尿素水噴射装置２０が適用された車両１の概略構成を説明し、次いで、尿素水噴射装置２０の詳細について説明する。
【００１１】
図１は車両１の構成を模式的に示す構成図である。この車両１の具体的な種類は特に限定されるものではなく、小型商用車や、乗用車、大型商用車等の種々の車両を用いることができる。車両１は、エンジン２と、エンジン２から排出された排気（Ｇ）が通過する排気通路３とを備えている。なお、本実施形態においては、エンジン２の一例として、ディーゼルエンジンを用いている。
【００１２】
また車両１は、排気通路３内に配置された酸化触媒４と、酸化触媒４よりも排気流動方向で下流側の排気通路３内に配置されたフィルタ５とを備えている。フィルタ５は、排気に含まれるＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒｓ；粒子状物質）を捕集することで除去するＰＭ除去用のフィルタである。このような機能を有するものであれば、フィルタ５の具体的な種類は特に限定されるものではないが、本実施形態においてはフィルタ５の一例として、ウォールフロータイプのディーゼルパティキュレートフィルタを用いている。酸化触媒４は、排気が通過可能な担持体に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属触媒が担持された構成を有している。酸化触媒４は、その貴金属触媒の酸化触媒作用によって、排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ２）に変化させる酸化反応を促進させる。排気温度が所定温度以上になった場合、この酸化触媒４において生成された二酸化窒素によって、フィルタ５のＰＭを燃焼させて、二酸化炭素（ＣＯ２）として排出させることができる。
【００１３】
また、車両１は排気浄化装置１０を備えている。この排気浄化装置１０は、エンジン２から排出された排気中のＮＯｘを尿素水（Ｕ）の加水分解によって生成されたアンモニアを用いて浄化する排気浄化装置である。具体的には、本実施形態に係る排気浄化装置１０は、尿素水噴射装置２０を備えるとともに、尿素水貯留部３０、尿素水供給通路４０、ポンプ５０、ＮＯｘ選択還元触媒６０、及び、アンモニアスリップ触媒７０を備えている。尿素水噴射装置２０は、排気通路３内に向けて尿素水を噴射する装置である。この尿素水噴射装置２０の詳細は後述する。
【００１４】
尿素水貯留部３０は、尿素水を貯留する部位であり、本実施形態では、タンク（すなわち尿素水貯留タンク）が用いられている。尿素水供給通路４０は、尿素水貯留部３０の尿素水を尿素水噴射装置２０に供給するための配管である。
【００１５】
ポンプ５０は、尿素水供給通路４０に配置されており、尿素水を尿素水噴射装置２０に向けて圧送するポンプである。このポンプ５０の具体的な構成は特に限定されるものではないが、本実施形態では、一例として、電磁ソレノイドがピストンを駆動することによって尿素水を圧送するピストン式の圧送ポンプを用いている。また、ポンプ５０によって圧送される尿素水の圧力も特に限定されるものではないが、本実施形態では約２ｂａｒ程度の圧力となっている。なお、このポンプの動作は、制御装置（図示せず）が制御している。
【００１６】
ＮＯｘ選択還元触媒６０は、排気通路３内において、フィルタ５よりも排気流動方向で下流側の箇所に配置されている。このＮＯｘ選択還元触媒６０は、尿素水噴射装置２０から噴射された尿素水が加水分解することで生成されたアンモニア（ＮＨ３）を用いて排気中のＮＯｘを選択的に還元する触媒である。ＮＯｘ選択還元触媒６０の具体的な種類は特に限定されるものではなく、例えば、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングス
テン（Ｗ）、ゼオライト等の、公知のＮＯｘ選択還元触媒を用いることができる。
【００１７】
尿素水噴射装置２０から噴射された尿素水の噴霧粒子は、排気中で気化して加水分解される。この結果、アンモニアが生成される。このアンモニアはＮＯｘ選択還元触媒６０の触媒作用の下で排気中のＮＯｘを還元させる。この結果、窒素及び水が生成される。このようにして、排気浄化装置１０は、排気中のＮＯｘの低減を図っている。
【００１８】
アンモニアスリップ触媒７０は、ＮＯｘ選択還元触媒６０よりも排気流動方向で下流側の排気通路３内に配置されており、ＮＯｘ選択還元触媒６０を通過したアンモニアを酸化させるための酸化触媒である。本実施形態によれば、このようなアンモニアスリップ触媒７０を備えているので、ＮＯｘ選択還元触媒６０を通過したアンモニアが排気とともに車両１の外部へ排出されることが効果的に抑制されている。
【００１９】
続いて尿素水噴射装置２０の詳細について説明する。図２は尿素水噴射装置２０の構成を模式的に示す模式的断面図である。尿素水噴射装置２０は、ボディ２１と、尿素水噴射ノズル２２と、アシストガス噴射ノズル２３と、アシストガス供給通路２７とを備えている。なお、図２においては、尿素水噴射装置２０におけるボディ２１の先端部の周辺構造が模式的に断面図示されている。
【００２０】
ボディ２１の先端部には、尿素水が噴射される噴孔２６が形成されている。ボディ２１は、この噴孔２６が排気通路３の管壁部に形成された噴孔用孔と連通するようにして、排気通路３の管壁部に接続されている。
【００２１】
尿素水噴射ノズル２２は、排気通路３内に向けて尿素水を噴射するノズルであり、本実施形態では、排気通路３内のうち、フィルタ５よりも排気流動方向で下流側、且つ、ＮＯｘ選択還元触媒６０よりも排気流動方向で上流側の箇所に向けて尿素水を噴射している。尿素水噴射ノズル２２の上流側端部には、前述した尿素水供給通路４０の下流側端部が連通している。これにより、ポンプ５０によって圧送されて尿素水供給通路４０を通過した尿素水が尿素水噴射ノズル２２に供給される。
【００２２】
アシストガス噴射ノズル２３は、アシストガスを噴射するノズルである。これは後述するが、本実施形態では、このアシストガスとして、排気通路３内を通過する排気を用いている。このアシストガス噴射ノズル２３から噴射されたアシストガスは、いわゆる霧吹きの原理を利用して、尿素水噴射ノズル２２から噴射された尿素水の微粒化を促進させている（すなわち、尿素水の微粒化をアシストしている）。具体的には、アシストガス噴射ノズル２３から噴射されたアシストガスは、尿素水噴射ノズル２２から噴射された尿素水を吸引して排気通路３内に向けて吹き飛ばすことで、尿素水噴射ノズル２２から噴射された尿素水の微粒化を促進させている。
【００２３】
より具体的には、本実施形態に係るアシストガス噴射ノズル２３は、一例として、その先端部から所定距離だけ基端側（先端側とは反対の側）に向かう箇所に、尿素水噴射ノズル２２と同軸上に配置され且つ尿素水噴射ノズル２２の周囲を取り囲むように配置された第１部位２４を有するとともに、この第１部位２４の上流側端部に連通するとともに、第１部位２４の軸線に対して略９０度屈曲した第２部位２５を有している。第２部位２５の上流側端部に、後述するアシストガス供給通路２７の下流側端部が接続している。第１部位２４の先端部はボディ２１の噴孔２６に接続している。また、第１部位２４の先端部近傍領域は、先端部に近づくほど縮径するような円錐状の形状になっている。第１部位２４の先端部（噴孔２６）の尿素水噴射ノズル２２の先端部に対する相対位置は、アシストガス噴射ノズル２３から噴射されたアシストガスによって、尿素水噴射ノズル２２から噴射された尿素水が吸引されるような位置に設定されている。これにより、アシストガス噴射
ノズル２３から噴射されたアシストガスによって、尿素水が吸引されて排気通路３内に向けて吹き飛ばされて、尿素水の微粒化が促進されている。
【００２４】
アシストガスによって微粒化が促進された尿素水は、噴霧状になって排気通路３内に供給される。この噴霧状になった尿素水の平均噴霧粒径は特に限定されるものではないが、本実施形態では、一例として、２０μｍ〜５０μｍの範囲内の値となっている。このように尿素水の微粒化が促進されることで、アンモニアの生成を効率的に行うことができる。
【００２５】
なお、本実施形態によれば、上記のようにアシストガス噴射ノズル２３が第１部位２４（尿素水噴射ノズル２２と同軸上に配置され且つ尿素水噴射ノズル２２の周囲を取り囲むように配置された部位）を有しているので、尿素水噴射装置２０の体格が全体的にコンパクトになっている。
【００２６】
アシストガス供給通路２７は、アシストガス噴射ノズル２３に対して、アシストガスとして、排気通路３内を通過する排気（Ｇ）を供給する配管部である。
【００２７】
具体的には、本実施形態に係るアシストガス供給通路２７の上流側端部は開口しており、この上流側端部は、アシストガス（具体的には排気）をアシストガス供給通路２７に取り込むためのアシストガス取り込み口２８となっている。そして、このアシストガス取り込み口２８は、排気通路３内のうち、フィルタ５よりも排気流動方向で下流側、且つ、尿素水噴射ノズル２２から尿素水が噴射される箇所（以下、尿素水噴射箇所と称する）よりも排気流動方向で上流側の箇所に配置されている。また、前述したように、アシストガス供給通路２７の下流側端部（すなわち、アシストガス排出口）は、アシストガス噴射ノズル２３の上流側端部（具体的には第２部位２５の上流側端部）に接続している。
【００２８】
これにより、フィルタ５よりも下流側且つ尿素水噴射箇所よりも上流側の排気通路３内の排気の一部は、アシストガス供給通路２７内に取り込まれ、その後、アシストガス供給通路２７を通過してアシストガス噴射ノズル２３に供給され、アシストガスとして、アシストガス噴射ノズル２３から噴射される。
【００２９】
なお、排気通路３内におけるアシストガス取り込み口２８の配置箇所は、排気通路３内の排気をアシストガス供給通路２７内に取り込むことができる箇所であればよく、その具体的な配置箇所は図２に例示する箇所に限定されるものではない。他の例を挙げると、アシストガス取り込み口２８は、排気通路３内の排気をアシストガス供給通路２７内に取り込むことができる箇所であれば、排気通路３内における尿素水噴射箇所よりも下流側の箇所や、排気通路３内におけるフィルタ５よりも上流側の箇所等に配置されていてもよい。
【００３０】
以上説明したような本実施形態に係る尿素水噴射装置２０によれば、アシストガスとして加圧エア供給源（加圧エアタンクやエアポンプ等）から供給された加圧エアを用いるのではなく、アシストガスとして排気通路３内を通過する排気を用いて尿素水の微粒化を促進しているので、加圧エア供給源を用いることなく尿素水の微粒化の促進を図ることができる。これにより、加圧エア供給源を搭載していない車両（例えば小型商用車や乗用車等）にも容易に適用することができる。
【００３１】
また、本実施形態によれば、アシストガスとして排気を用いているので、この排気の熱によって、尿素水の蒸発も促進させることができる。これにより、尿素水からアンモニアを生成させる化学反応を促進させることができるので、アンモニアの生成量を増加させることができる。この結果、ＮＯｘの浄化率を向上させることができる。
【００３２】
また、本実施形態によれば、アシストガス供給通路２７のアシストガス取り込み口２８
が、排気通路３内のうち、フィルタ５よりも排気流動方向で下流側且つ尿素水噴射箇所よりも排気流動方向で上流側の箇所に配置されているので、アシストガスとして、フィルタ５によってＰＭが除去された後の排気（すなわちクリーンな排気）を用いることができるとともに、尿素水噴射ノズル２２から噴射された尿素水の一部がアシストガス供給通路２７に取り込まれてしまうことを抑制できる。
【００３３】
以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  車両
２  エンジン
３  排気通路
１０  排気浄化装置
２０  尿素水噴射装置
２２  尿素水噴射ノズル
２３  アシストガス噴射ノズル
２７  アシストガス供給通路
３０  尿素水貯留部
４０  尿素水供給通路
５０  ポンプ
６０  ＮＯｘ選択還元触媒
【図１】
2019116860.tif 000003
【図２】
2019116860.tif 000004