(57)【要約】    【課題】  噴射ノズル及びその配管の目詰まりを起き難くする。    【解決手段】  エンジン１の排気管２に配設され、ＮＯｘを尿素水溶液などの液体還元剤により還元浄化するＮＯｘ還元触媒３と、エンジン運転状態に応じてＮＯｘ還元触媒３に供給する液体還元剤の流量を制御する還元剤供給装置１６と、ＮＯｘ還元触媒３の排気上流に液体還元剤を噴射供給する噴射ノズル５と、還元剤供給装置１６と噴射ノズル５とを連通接続させる配管１５と、を含んで構成される排気浄化装置において、噴射ノズル５及び配管１５のうち、少なくとも一方の内壁に撥水加工を施す。これにより、液体還元剤の噴射供給が停止したときに、噴射ノズル５及び配管１５の内壁に付着する液体還元剤が減少するので、排気熱により尿素などの成分が析出されたとしても、その絶対量が少ないため、噴射ノズル５及び配管１５の目詰まりを起き難くすることができる。【選択図】  図１
2005105969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン排気通路に配設され、窒素酸化物を液体還元剤により還元浄化する還元触媒と、
エンジン運転状態に応じて、前記還元触媒に供給する液体還元剤の流量を制御する還元剤供給装置と、
前記還元触媒の排気上流に液体還元剤を噴射供給する噴射ノズルと、
前記還元剤供給装置と前記噴射ノズルとを連通接続させる配管と、
を含んで構成されるエンジンの排気浄化装置において、
前記噴射ノズル及び配管のうち、少なくとも一方の内壁に撥水加工を施したことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
前記撥水加工は、フッ素樹脂加工であることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
前記撥水加工は、有機メッキ加工であることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
前記配管は、略鉛直方向に延びるとともに、下端に前記噴射ノズルを接続したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体還元剤を用いて、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元除去するエンジンの排気浄化装置（以下「排気浄化装置」という）に関し、特に、噴射ノズル及びその配管の目詰まりを起き難くする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排気に含まれるＮＯｘを除去する触媒浄化システムとして、特開２０００−２７６２７号公報（特許文献１）に開示された排気浄化装置が提案されている。
【０００３】
かかる排気浄化装置は、エンジンの排気通路に還元触媒を配設し、還元触媒の排気上流に還元剤を噴射供給することにより、排気中のＮＯｘと還元剤とを触媒還元反応させて、ＮＯｘを無害成分に浄化処理するものである。還元剤は、常温において液体状態で貯蔵タンクに貯蔵され、エンジン運転状態に対応した必要量が噴射ノズルから噴射供給される。ここで、還元剤としては、尿素水溶液、アンモニア水溶液、炭化水素を主成分とする軽油などの液体還元剤が用いられる。
【特許文献１】特開２０００−２７６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、エンジン運転状態によっては排気温度が低く、還元触媒が十分に機能しない運転状態が存在する。このため、液体還元剤の不必要な消費を防止する観点から、還元触媒の排気上流には、エンジン運転状態や排気温度に応じて断続的に液体還元剤が噴射供給される構成が採用される。このような構成を採用した場合、液体還元剤の噴射供給が停止した後に、噴射ノズル及びその配管内で液体還元剤が凝固して目詰まりを起こし、液体還元剤の噴射供給ができなくなるおそれがある。即ち、液体還元剤の噴射供給を停止した直後には、噴射ノズル及びその配管内には液体還元剤の液滴が付着している。そして、噴射ノズル及びその配管は、高温の排気に直接晒されているため排気熱によってその温度が上昇し、液体還元剤の水分が蒸発してその成分が析出されてしまう。また、噴射ノズル及びその配管が高温であるときにエンジンが停止すると、同様に目詰まりを起こし、液体還元剤の噴射供給ができなくなるおそれがある。液体還元剤の噴射供給ができなくなると、還元触媒によるＮＯｘ浄化が期待できず、ＮＯｘを多量に含んだ排気が大気中に放出されてしまうこととなる。
【０００５】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、噴射ノズル及びその配管のうち少なくとも一方の内壁に撥水加工を施して、噴射ノズル及びその配管の目詰まりを起き難くす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】
【０００６】
このため、請求項１記載の発明は、エンジン排気通路に配設され、窒素酸化物を液体還元剤により還元浄化する還元触媒と、エンジン運転状態に応じて、前記還元触媒に供給する液体還元剤の流量を制御する還元剤供給装置と、前記還元触媒の排気上流に液体還元剤を噴射供給する噴射ノズルと、前記還元剤供給装置と前記噴射ノズルとを連通接続させる配管と、を含んで構成されるエンジンの排気浄化装置において、前記噴射ノズル及び配管のうち、少なくとも一方の内壁に撥水加工を施したことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、前記撥水加工は、フッ素樹脂加工であることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、前記撥水加工は、有機メッキ加工であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、前記配管は、略鉛直方向に延びるとともに、下端に前記ノズルを接続したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、エンジンの排気中に含まれる窒素酸化物は、還元剤供給装置により供給された液体還元剤を用いて、還元触媒において還元除去される。噴射ノズル及びその配管のうち少なくとも一方の内壁には撥水加工が施されているので、液体還元剤の噴射供給が停止したときに、噴射ノズル及びその配管内の液体還元剤は鉛直下方へ流れ落ち、その内壁に付着する液体還元剤が減少する。従って、排気熱により、液体還元剤から水分が蒸発して固体状の成分が析出されたとしても、その絶対量が少ないため、噴射ノズル及び配管に目詰まりを起こすまでには至らない。
【００１１】
一方、液体還元剤の噴射供給が再開されると、噴射ノズル及びその配管には、液体還元剤が勢いよく通過するので、その内壁に液体還元剤が凝固して付着していたとしても、溶解して容易に排気管へと排出される。従って、液体還元剤の噴射供給が断続的に行われたとしても、配管及び噴射ノズルの内壁には、凝固した成分が徐々に蓄積されてしまうことがなく、エンジン運転状態に応じた液体還元剤の噴射供給が可能なことから、所要のＮＯｘ浄化効率を長期間に亘って維持することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、噴射ノズル及びその配管のうち少なくとも一方の内壁に施す撥水加工として、フッ素樹脂加工を用いたので、エンジンの排気により噴射ノズル及び配管が加熱されても、撥水性能の低下を抑制することができる。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、噴射ノズル及びその配管のうち少なくとも一方の内壁に施す撥水加工として、有機メッキ加工を用いたので、内壁に形成される撥水層が剥がれ難くなるとともに、撥水性能が向上する。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、略鉛直方向に延びた配管の下端に噴射ノズルが接続されるので、液体還元剤の噴射供給が停止したときに、配管内の液体還元剤は、重力によって下方へ流れ落ち、噴射ノズルから排出される。これにより、配管の内壁に付着する液体還元剤が減少するので、排気熱により液体還元剤から水分が蒸発して固体状の成分が析出されたとしても、その絶対量が少ないため、配管の目詰まりを起き難くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
【００１６】
図１は、本発明のエンジンの排気浄化装置の構成図である。
【００１７】
エンジン１の排気通路である排気管２には、ＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還元触媒３が配設されている。ＮＯｘ還元触媒３の上流側には、排気管２内に開口した噴孔４から液体還元剤としての尿素水溶液を噴射供給する噴射ノズル５が設けられている。なお、本実施形態では、液体還元剤として尿素水溶液を用いるが、アンモニア水溶液，炭化水素を主成分とする軽油などを用いてもよい。
【００１８】
噴射ノズル５は、排気管２の周壁に開口した開口部１０を塞ぐようにして設けられたフランジ１１をボルト１２で固定することによって、排気管２に固定されるとともに、配管１５を介して還元剤供給装置１６に連通接続されている。
【００１９】
還元剤供給装置１６には、尿素水溶液及び圧縮空気が供給され、尿素水溶液が圧縮空気とともに噴射ノズル５から排気管２内に噴射供給される。また、エンジン運転状態に応じて、ＮＯｘ還元触媒３に供給する尿素水溶液の流量を制御するために、コンピュータを内蔵したコントローラ２０が備えられる。コントローラ２０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）を介して入力されたエンジン運転状態即ちエンジン回転速度及び燃料噴射量に応じて還元剤供給装置１６を制御する。
【００２０】
配管１５の内壁１５ａには、図２に示すように、撥水加工としてのフッ素樹脂加工が施され、撥水層３０が形成されている。また、噴射ノズル５の内壁も同様にフッ素樹脂加工が施されている。
【００２１】
以上のような構成によれば、エンジン１の排気は、排気管２を通過して、ＮＯｘ還元触媒３へと導かれる。このとき、コントローラ２０は、エンジン１の回転速度や燃料噴射量に基づいて還元剤供給装置１６を作動制御することにより、エンジン運転状態に見合った最適な量の尿素水溶液が、圧縮空気とともに配管１５を通過して噴射ノズル５からＮＯｘ還元触媒３の排気上流である排気管２内に噴射供給される。そして、排気管２内に供給された尿素水溶液は、排気熱及び排気中の水蒸気により加水分解され、アンモニアが容易に発生する。発生したアンモニアは、ＮＯｘ還元触媒３において、排気中のＮＯｘと反応し、水及び無害なガスに浄化される。
【００２２】
噴射ノズル５及び配管１５の内壁には、撥水加工が施されるので、尿素水溶液の噴射供給が停止したときに、噴射ノズル５及び配管１５内の液体還元剤は鉛直下方へ流れ落ち、噴射ノズル５及び配管１５の内壁に付着する尿素水溶液が減少する。従って、エンジン１の排気熱により噴射ノズル５及び配管１５の内壁に付着した尿素水溶液から水分が蒸発して尿素が析出されたとしても、その絶対量が少ないため、噴射ノズル５及び配管１５に目詰まりを起こすまでには至らない。
【００２３】
一方、エンジン運転状態が変化して、尿素水溶液の噴射供給が再開されると、配管１５及び噴射ノズル５には、尿素水溶液と圧縮空気とが通過する。このため、その内壁で尿素が凝固して付着していたとしても、溶解して容易に排気管２へと排出される。従って、尿素水溶液の噴射供給が断続的に行われたとしても、配管１５及び噴射ノズル５の内壁には、尿素が徐々に蓄積されてしまうことがなく、エンジン運転状態に応じた尿素水溶液の噴射供給が可能なことから、所要のＮＯｘ浄化効率を長期間に亘って維持することができる。
【００２４】
また、噴射ノズル５及び配管１５の内壁に施す撥水加工として、フッ素樹脂加工を用いたので、エンジン１の排気により噴射ノズル５及び配管１５が加熱されても、噴射ノズル５及び配管１５内の撥水性能の低下を抑制することができる。
【００２５】
なお、撥水加工として、フッ素樹脂加工の他に有機メッキ加工を用いてもよい。有機メッキ加工を用いれば、内壁に形成される撥水層が内壁から剥がれ難くなるとともに、噴射ノズル５及び配管１５内の撥水性能が向上する。
【００２６】
更に、配管１５は、略鉛直方向に延びるとともに、その下端に噴射ノズル５を接続させることが望ましい。このような構成にすると、尿素水溶液の噴射供給が停止したときに、配管１５内の尿素水溶液は、重力によって鉛直下方へ流れ落ち、噴射ノズル５の噴口４から排気管２内へ排出されるので、配管１５の内壁１５ａに付着する尿素水溶液が減少する。このため、排気熱により尿素水溶液から水分が蒸発して尿素が析出されたとしても、その絶対量が少ないため、配管１５の目詰まりをより起き難くすることができる。
【００２７】
なお、以上の実施形態では、噴射ノズル５及び配管１５の両方に撥水加工を施したが、このうち目詰まりの起き易い一方にのみ撥水加工を施してもよい。また、配管１５の内壁１５ａには、排気によって尿素水溶液が凝固する温度になるまで加熱される可能性のある部分にのみ撥水加工を施せば、配管１５の目詰まりが起き難くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の排気浄化装置の構成図
【図２】同上の配管の断面図
【符号の説明】
【００２９】
１  エンジン
２  排気管
３  ＮＯｘ還元触媒
５  噴射ノズル
１５  配管
１５ａ  内壁
１６  還元剤供給装置
３０  撥水層
【図１】
2005105969.tif 000003
【図２】
2005105969.tif 000004