(57)【要約】【課題】エンジンが高負荷状態であっても効率良くＮＯｘを還元する。【解決手段】ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置は、ディーゼルエンジン１０の排気管１２に設けられたＮＯｘ除去触媒１３と、ＮＯｘ除去触媒に向けて還元剤２０を噴射可能な噴射ノズル１６と、噴射ノズルに液体調整弁１８を介して還元剤を供給する還元剤供給手段１９とを備える。ＮＯｘ除去触媒とディーゼルエンジンとの間の排気管に併設された冷却用バイパス管２６と、排ガスの排気管及び冷却用バイパス管へのそれぞれの流量を調整可能な流量調整弁２７と、ＮＯｘ除去触媒内を通過する排ガスの温度を検出する温度センサ２４と、温度センサの検出出力に基づいて液体調整弁とともに流量調整弁を制御するコントローラ３０とを備える。冷却用バイパス管２６は管本体２６ａと管本体２６ａの外周に長手方向に所定の間隔を開けて設けられた複数の放熱フィン２６ｂとを有する。【選択図】  図１
2005106001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジン(10)の排気管(12)に設けられたＮＯｘ除去触媒(13)と、前記ＮＯｘ除去触媒(13)の入口に設けられ前記ＮＯｘ除去触媒(13)に向けて還元剤(20)を噴射可能な噴射ノズル(16)と、前記噴射ノズル(16)に液体調整弁(18)を介して前記還元剤(20)を供給する還元剤供給手段(19)とを備えたディーゼルエンジンの排ガス浄化装置において、
前記ＮＯｘ除去触媒(13)と前記ディーゼルエンジン(10)との間の前記排気管(12)に併設された冷却用バイパス管(26)と、
排ガスの前記排気管(12)及び前記冷却用バイパス管(26)へのそれぞれの流量を調整可能な流量調整弁（27)と、
前記ＮＯｘ除去触媒(13)内を通過する排ガスの温度を検出する温度センサ(24)と、
前記温度センサ(24)の検出出力に基づいて前記液体調整弁(18)とともに前記流量調整弁(27)を制御するコントローラ(30)と
を備えたことを特徴とするディーゼルエンジンの排ガス浄化装置。
【請求項２】
冷却用バイパス管(26)が管本体(26a)と前記管本体(26a)の外周に長手方向に所定の間隔を開けて設けられた複数の放熱フィン(26b)とを有する請求項１記載のディーゼルエンジンの排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はディーゼルエンジンの排ガスに含まれる窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）を低減するディーゼルエンジンの排ガス浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、排ガス中のＮＯｘを低減する排ガス浄化装置として、ディーゼルエンジンの排気管にＮＯｘ除去触媒を設け、このＮＯｘ除去触媒に向けて炭化水素系液体を噴射可能な噴射ノズルをＮＯｘ除去触媒の入口に設け、その噴射ノズルに液体調整弁を介して液体を供給する炭化水素系液体供給手段を備えたディーゼルエンジンの排ガス浄化装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。ＮＯｘ除去触媒は２００℃〜５００℃の範囲で比較的高い還元作用が期待され、このＮＯｘ除去触媒を備える排ガス浄化装置では、噴射ノズルからＮＯｘ除去触媒に向けて還元剤としての炭化水素系液体を噴射することによりその触媒で還元作用が起こり、排ガス中のＮＯｘを無害なＮ2に転化するようになっている。
【特許文献１】特開平５−２２２９２３号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記した排ガス浄化装置で用いられるＮＯｘ除去触媒は、高いＮＯｘの選択還元機能がある反面、排ガス温度が５００℃を超えるとＮＯｘの選択還元率が低くなる欠点があり、エンジンが高負荷状態になった場合には排ガス温度が５００℃を超えて上昇し、エンジンが高負荷時にＮＯｘを有効に低減させることができない問題点があった。
本発明の目的は、エンジンが高負荷状態であっても効率良くＮＯｘを還元し得るディーゼルエンジンの排ガス浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、ディーゼルエンジン１０の排気管１２に設けられたＮＯｘ除去触媒１３と、ＮＯｘ除去触媒１３の入口に設けられＮＯｘ除去触媒１３に向けて還元剤２０を噴射可能な噴射ノズル１６と、噴射ノズル１６に液体調整弁１８を介して還元剤２０を供給する還元剤供給手段１９とを備えたディーゼルエンジンの排ガス浄化装置の改良である。
その特徴ある構成は、ＮＯｘ除去触媒１３とディーゼルエンジン１０との間の排気管１２に併設された冷却用バイパス管２６と、排ガスの排気管１２及び冷却用バイパス管２６へのそれぞれの流量を調整可能な流量調整弁２７と、ＮＯｘ除去触媒１３内を通過する排ガスの温度を検出する温度センサ２４と、温度センサ２４の検出出力に基づいて液体調整弁１８とともに流量調整弁２７を制御するコントローラ３０とを備えたところにある。
この請求項１に係るディーゼルエンジンの排ガス浄化装置では、エンジン１０が高負荷状態になって排ガス温度が５００℃を超えると、コントローラ３０は流量調整弁２７を切り換えてバイパス管２６を開放する。すると排ガスはバイパス管２６に流入し、バイパス管２６を通過する際に排ガスの熱はそのバイパス管２６から外部に放散され、排ガスはその温度が低下した状態で排気管１２に合流してＮＯｘ除去触媒１３に流入する。排ガス温度が低下するとＮＯｘ除去触媒１３により排ガス中のＮＯｘは高い効率でＮ2に還元し、エンジンが高負荷状態であってもその排ガスに含まれるＮＯｘを有効に低減することができる。
【０００５】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、冷却用バイパス管２６が管本体２６ａと管本体２６ａの外周に長手方向に所定の間隔を開けて設けられた複数の放熱フィン２６ｂとを有するディーゼルエンジンの排ガス浄化装置である。
この請求項２に係るディーゼルエンジンの排ガス浄化装置では、排ガスはバイパス管２６を構成する管本体２６ａに流入する。そして排ガスの熱は管本体２６ａの外周に設けられた複数の放熱フィン２６ｂに伝達して外部に放散される。従って、このバイパス管２６では排ガスの温度を有効に放散させて排ガスの温度を効果的に低下させることができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の排ガス浄化装置では、ＮＯｘ除去触媒とディーゼルエンジンとの間の排気管に冷却用バイパス管を併設し、排ガスの排気管及び冷却用バイパス管へのそれぞれの流量を調整可能な流量調整弁をとＮＯｘ除去触媒内を通過する排ガスの温度を検出する温度センサとを設け、温度センサの検出出力に基づいて流量調整弁を制御するコントローラを備えたので、エンジンが高負荷状態になって排ガス温度が５００℃を超えると、コントローラは流量調整弁を切り換えて排ガスをバイパス管に流入させる。バイパス管を通過する際に排ガスの熱はそのバイパス管から外部に放散され、排ガスはその温度が低下した状態でＮＯｘ除去触媒に流入する。ＮＯｘ除去触媒ではその温度が低下した排ガス中のＮＯｘを高い効率でＮ2に還元し、エンジンが高負荷状態であってもその排ガスに含まれるＮＯｘを有効に低減させることができる。この場合、冷却用バイパス管が管本体と管本体の外周に長手方向に所定の間隔を開けて設けられた複数の放熱フィンとを有するものであれば、このバイパス管に流通する排ガスの熱を有効に放散させて排ガスの温度を効果的に低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、ディーゼルエンジン１０の排気マニホルド１１には排気管１２が接続される。この排気管１２の途中にはＮＯｘ除去触媒１３が設けられる。この例ではＮＯｘ除去触媒１３はモノリス触媒であって、コージェライト製のハニカム担体１３ａにＰｔ又はこの酸化物を担持して構成される。ただし、触媒としての貴金属はこのＰｔの他に、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｇ又はこれらの酸化物を少なくとも一種類以上含むものであればよい。これらによりコージェライト製のハニカム担体１３ａにＮＯの酸化力が付与されてＮＯｘ除去触媒１３が構成される。
【０００８】
ＮＯｘ除去触媒１３の排ガス上流側であってＮＯｘ除去触媒１３の入口の排気管１２にはそのＮＯｘ除去触媒１３に向けて後述する還元剤２０を噴射可能な噴射ノズル１６がそのＮＯｘ除去触媒１３に向けて設けられる。噴射ノズル１６には供給管１７が接続され、この供給管１７は液体調整弁１８及び還元剤供給手段であるポンプ１９を介して還元剤２０が入ったタンク２１に配管される。この例では液体調整弁１８は噴射ノズル１６への還元剤２０の供給量を調整する三方弁であり、還元剤２０は軽油である。液体調整弁１８にはタンク２１に配管された戻り管１７ａが接続される。液体調整弁１８が閉じているときにはポンプ１９から吐出された還元剤２０は戻り管１７ａを通ってタンク２１に戻され、開いたときには噴射ノズル１６に吐出した還元剤２０を供給するように構成される。
【０００９】
噴射ノズル１６の近傍の排気管１２には、ＮＯｘ除去触媒１３の入口の排気管内の排ガス温度を検出する温度センサ２４が設けられる。このセンサ２４の検出出力はマイクロコンピュータからなるコントローラ３０の制御入力に接続される。また、コントローラ３０にはエンジン１０の回転速度を検出する回転センサ２２と、エンジン１０の負荷を検出する負荷センサ（アクセルセンサ）２３の各検出出力が更に接続される。この負荷センサ２３はこの例では燃料噴射ポンプ（図示せず）のロードレバーの変位量を検出する。コントローラ３０の制御出力は液体調整弁１８及びポンプ１９に接続される。コントローラ３０は第１メモリ３１を備える。この第１メモリ３１にはエンジン回転、エンジン負荷並びにＮＯｘ除去触媒１３入口の排ガス温度に応じた液体調整弁１８の開閉及びポンプ１９の作動の有無が予め記憶される。
【００１０】
ＮＯｘ除去触媒１３とディーゼルエンジン１０との間の排気管１２には冷却用バイパス管２６が併設される。即ち、バイパス管２６は排気管１２のバイパス管２６の上流端が接続された分岐部２８とバイパス管２６の排ガス下流端が接続された合流部２９との間に位置する主管１２ａにその主管１２ａより排ガスの流路が長くなるように接続される。この冷却用バイパス管２６は、管本体２６ａとその管本体２６ａの外周に長手方向に所定の間隔を開けて設けられた複数の放熱フィン２６ｂとを有し、図示しない車両の下部において走行時に風を受けるように蛇行して配置される。
【００１１】
排気管１２の分岐部２８には排ガスの主管１２ａ及びバイパス管２６へのそれぞれの流量を調整可能は流量調整弁２７が設けられる。この流量調整弁２７は主管１２ａ及びバイパス管２６を開閉するバルブ本体２７ａとこのバルブ本体２７ａを駆動する駆動手段２７ｂとを有する。バルブ本体２７ａは駆動手段２７ｂにより主管１２ａを開放しかつバイパス管２６を閉止する一点鎖線で示す主管開放位置と、主管１２ａを閉止しかつバイパス管２６を開放する波線で示すバイパス管開放位置との２つの位置に回動可能に構成される。駆動手段２７ｂにはコントローラ３０の制御出力が接続され、コントローラ３０には第２メモリ３２が備えられる。この第２メモリ３２にはＮＯｘ除去触媒１３入口の排ガス温度に応じた流量調整弁２７の切り換え位置が予め記憶される。
【００１２】
このような構成の排ガス浄化装置では、コントローラ３０はエンジン回転、エンジン負荷並びにＮＯｘ除去触媒１３入口の排ガス温度に応じ、第１メモリ３１の記憶に基づいてポンプ１９を作動させて液体調整弁１８を開閉させ、第２メモリ３２の記憶に基づいて流量調整弁２７を切り換える。例えば、温度センサ２４の検出出力により、排ガス温度が２００〜５００℃の範囲であることを認識したときに、そのコントローラ３０は第２メモリ３２の記憶に基づいて流量調整弁２７を切り換え、主管１２ａを開放しかつバイパス管２６を閉止させる。そしてコントローラ３０はポンプ１９を作動させて、液体調整弁１８を開く。これにより噴射ノズル１６から所定量だけ還元剤２０がＮＯｘ除去触媒１３に噴射され、このＮＯｘ除去触媒１３を通過する排ガスに含まれるＮＯｘは高い効率でＮ2に還元される。これにより排ガスに含まれるＮＯｘを低減することができる。
【００１３】
一方、エンジン１０が始動直後で排気マニホルド１１から排出される排ガス温度が２００℃未満であることを認識した場合には、コントローラ３０は流量調整弁２７を切り換えて主管１２ａを開放しかつバイパス管２６を閉止させた状態で、コントローラ３０は第１メモリ３１の記憶内容に基づいてポンプ１９を不作動にして、液体調整弁１８を閉じる。このようにしてＮＯｘ除去触媒１３による還元作用が期待できないような排ガス温度が２００未満における還元剤２０の噴射は防止され、還元剤の無駄な消費を防止できる。
【００１４】
逆に、エンジン１０が高負荷状態になって排気マニホルド１１から排出される排ガス温度が５００℃を超えたことを認識した場合には、コントローラ３０は流量調整弁２７を切り換えてバイパス管２６を開放しかつ主管１２ａを閉止させる。すると排気マニホルド１１から排出される排ガスの全てがバイパス管２６に流入する。ここで、バイパス管２６は複数の放熱フィン２６ｂを有し、分岐部２８と合流部２９との間に位置する主管１２ａより長い流路を有し、かつ車両の下部において走行時に風を受けるように蛇行して配置されているので、バイパス管２６内部を通過する際に排ガスの熱はそのバイパス管２６により外部に放散される。従って、排ガスはその温度が５００℃以下になった状態で合流部２９から排気管１２に合流してＮＯｘ除去触媒１３に流入する。排ガス温度が５００℃以下では、コントローラ３０は還元剤２０を噴射し、このＮＯｘ除去触媒１３を通過する排ガスに含まれるＮＯｘは高い効率でＮ2に還元する。これによりエンジンが高負荷状態であってもその排ガスに含まれるＮＯｘを有効に低減することができる。
なお、上記例では還元剤として軽油を用いたが、本発明はこれに限るものではなく、他の還元剤を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明実施形態の排ガス浄化装置を示す構成図。
【符号の説明】
【００１６】
１０  ディーゼルエンジン
１２  排気管
１３  ＮＯｘ除去触媒
１６  噴射ノズル
１８  液体調整弁
１９  還元剤供給手段
２０  還元剤
２４  温度センサ
２６  冷却用バイパス管
２６ａ  管本体
２６ｂ  放熱フィン
２７  流量調整弁
３０  コントローラ
【図１】
2005106001.tif 000003