(57)【要約】    【課題】  尿素の析出を抑制させる。    【解決手段】  エンジン１の排気管２に配設され、尿素水溶液から生成されるアンモニアによりＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還元触媒３と、ＮＯｘ還元触媒３の排気上流に尿素水溶液を噴射供給する噴射ノズル５と、噴射ノズル５に尿素水溶液を供給する還元剤供給装置１６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とＮＯｘ還元触媒３との間の排気管２の内壁２ａ、噴射ノズル５の内壁、及び、エンジン１の排気を拡散させてＮＯｘ還元触媒３に導く拡散板のうち、少なくとも１つに、尿素水溶液からアンモニアを生成する加水分解反応を促進させる加水分解触媒３０を塗布する。そして、加水分解触媒３０によって、尿素水溶液からアンモニアを生成する加水分解反応を促進し、尿素が析出されることを抑制する。【選択図】  図１
2005105970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気管に配設され、尿素水溶液から生成されるアンモニアにより窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、
前記還元触媒の排気上流に尿素水溶液を噴射供給する噴射ノズルと、
前記噴射ノズルに尿素水溶液を供給する還元剤供給装置と、
を含んで構成されるエンジンの排気浄化装置において、
前記噴射ノズルと還元触媒との間の排気管の内壁、前記噴射ノズルの内壁、及び、前記エンジンの排気を拡散させて前記還元触媒に導く拡散板のうち、少なくとも１つに、尿素水溶液からアンモニアを生成する加水分解反応を促進させる加水分解触媒が塗布されたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
前記加水分解触媒は、アルカリ触媒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】
前記アルカリ触媒は、アルカリ金属の水酸化物、炭酸塩及び珪酸塩のうち、いずれか１つを主成分とすることを特徴とする請求項２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、尿素水溶液から生成されるアンモニアを用いて、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、尿素の析出を抑制させる技術に関する。
【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ＮＯｘ還元触媒を配設し、ＮＯｘ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、ＮＯｘを無害成分に浄化処理するものである。還元反応は、ＮＯｘと反応性のよいアンモニアが用いられる。アンモニアは、還元剤としての尿素水溶液を排気中に噴射し、排気熱及び排気中の水蒸気を用いた加水分解反応により得られる。
【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】
しかしながら、このような構成の排気浄化装置では、排気の温度及び排気の流量に対し、尿素水溶液の噴射供給流量が多いときには、尿素水溶液の加水分解が不十分となり、尿素水溶液の水分のみが蒸発して尿素が析出してしまう恐れがある。そして、この尿素が排気通路内に蓄積されると、排気通路での排気の流通を妨げてしまうので、排気圧力が上昇したり、燃費が低下したりしてしまうという不都合が生じる。
【０００５】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、尿素水溶液からアンモニアを生成する加水分解反応を促進させて、尿素の析出を抑制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、エンジンの排気管に配設され、尿素水溶液から生成されるアンモニアにより窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、前記還元触媒の排気上流に尿素水溶液を噴射供給する噴射ノズルと、前記噴射ノズルに尿素水溶液を供給する還元剤供給装置と、を含んで構成されるエンジンの排気浄化装置において、前記噴射ノズルと還元触媒との間の排気管の内壁、前記噴射ノズルの内壁、及び、前記エンジンの排気を拡散させて前記還元触媒に導く拡散板のうち、少なくとも１つに、尿素水溶液からアンモニアを生成する加水分解反応を促進させる加水分解触媒が塗布されたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、前記加水分解触媒は、アルカリ触媒であることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、前記アルカリ触媒は、アルカリ金属の水酸化物、炭酸塩及び珪酸塩のうち、いずれか１つを主成分とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
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尿素水溶液から生成されるアンモニアを用いて、還元触媒において還元除去される。
【００１０】
噴射ノズルと還元触媒との間の排気管の内壁に加水分解触媒が塗布されているときには、尿素水溶液が液滴となって噴射ノズルと還元触媒との間の排気管の内壁に付着してもその加水分解が促進される。一方、噴射ノズルの内壁に加水分解触媒が塗布されているときには、尿素水溶液が噴射ノズルを通過するときに加水分解触媒に接触するので、その加水分解反応が促進される。また、拡散板に加水分解触媒が塗布されているときには、尿素水溶液が拡散板を通過するときに加水分解触媒に接触するので、その加水分解反応が促進される。このように、尿素水溶液からアンモニアを生成する加水分解反応が促進されるので、尿素が析出されることが抑制できる。従って、排気管内に尿素が蓄積され難くなり、排気管内の排気の流通が妨げられることが抑制される。
【００１１】
また、噴射ノズルの内壁に加水分解触媒が塗布されていると、尿素水溶液の噴射供給が停止したときに、尿素水溶液の液滴が噴射ノズルの内壁に付着しても、加水分解反応が促進され、尿素が析出されることが抑制できるので、噴射ノズル内に尿素が蓄積され難くなり、噴射ノズル内の尿素水溶液の流通が妨げられることが抑制される。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、加水分解触媒は、アルカリ触媒であるので、尿素水溶液からアンモニアを生成する加水分解反応を促進させることができる。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、加水分解触媒であるアルカリ触媒は、アルカリ金属の水酸化物、炭酸塩及び珪酸塩のうち、いずれか１つを主成分としているので、尿素水溶液からアンモニアを生成する加水分解反応をより促進させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
【００１５】
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。
【００１６】
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。また、ＮＯｘ還元触媒３の排気上流には、排気管２内に開口した噴孔４から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が配設されている。
【００１７】
噴射ノズル５は、噴孔４が設けられた先端が排気管２の略軸心に位置するようにフランジ１０を介して排気管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。また、噴射ノズル５は、排気管２内を通過する排気に尿素水溶液が略均等に混合されるように、排気管２の軸心の略直交方向外方に向かって噴孔４から尿素水溶液を噴射する。
【００１８】
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。
【００１９】
噴射ノズル５とＮＯｘ還元触媒３との間の排気管２の内壁２ａには、加水分解触媒３０が塗布されている。加水分解触媒３０は、アルカリ金属の水酸化物、炭酸塩及び珪酸塩のうち、いずれか１つを主成分とするアルカリ触媒であって、尿素水溶液からアンモニアを生成する加水分解反応を促進させる。
【００２０】
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。排気管２内に噴射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、アンモニアが生成される。生成されたアンモニアは、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。
【００２１】
噴射ノズル５とＮＯｘ還元触媒３との間の排気管２の内壁２ａには、加水分解触媒３０が塗布されているので、噴射ノズル５から噴射された尿素水溶液が液滴となって内壁２ａに付着しても、その加水分解反応が促進される。これにより、排気管２内に噴射供給された尿素水溶液から尿素が析出されることが抑制されるので、排気管２内に尿素が蓄積され難くなり、排気管２内の排気の流通が妨げられることが抑制される。このため、排気圧力の上昇が抑制されるとともに、燃費の低下を抑制することができる。
【００２２】
また、加水分解触媒３０は、アルカリ金属の水酸化物、炭酸塩及び珪酸塩のうち、いずれか１つを主成分とするアルカリ触媒であるので、尿素水溶液からアンモニアを生成する加水分解反応をより促進させることができる。
【００２３】
以上の実施形態では、加水分解触媒３０を排気管２の内壁２ａに塗布したが、図２に示すように、噴射ノズル５の内壁５ａに塗布してもよい。このような構成によれば、尿素水溶液が噴射ノズル５を通過するときに、加水分解触媒３０に接触するので、加水分解反応が促進され、尿素の析出を抑制することができる。このとき、噴射ノズル５内でアンモニアが生成されるが、アンモニアは常温において気体であるので、アンモニアが噴射ノズル５の内壁５ａに付着することはない。また、尿素水溶液の噴射供給が停止したときに尿素水溶液の液滴が噴射ノズル５の内壁５ａに付着しても、加水分解触媒３０によって加水分解反応が促進され、噴射ノズル５内での尿素の析出が抑制される。これにより、噴射ノズル５の内壁５ａに付着する尿素の量が低減されるので、噴射ノズル５内に尿素が蓄積され難くなり、噴射ノズル５内での尿素水溶液の流通が妨げられることが抑制できる。
【００２４】
また、図３に示すように、加水分解触媒３０を拡散板３５に塗布してもよい。拡散板３５は、ＮＯｘ還元触媒３の上流側に排気管２内を仕切るようにして設けられた板であって、多数の開口部３５ａが設けられており、排気管２内を流通する排気を拡散させてＮＯｘ還元触媒３に略均等に導くものである。このような構成によれば、噴射ノズル５から排気管２内に噴射された尿素水溶液は、拡散板３５を通過するときに、加水分解触媒３０に接触するので、加水分解反応が促進され、尿素の析出を抑制することができる。
【００２５】
なお、以上のように、加水分解触媒３０は、排気管２の内壁２ａ、噴射ノズル５の内壁５ａ、拡散板３５のうちいずれか１つに塗布するだけではなく、少なくとも１つのものを任意に組み合わせてもよい。これにより、尿素の析出をより抑制させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の排気浄化装置の構成図
【図２】同上の他の実施形態における噴射ノズルの構造図
【図３】同上の他の実施形態における排気管内の構造図
【符号の説明】
【００２７】
１  エンジン
２  排気管
２ａ  内壁
３  ＮＯｘ還元触媒
５  噴射ノズル
５ａ  内壁
１６  還元剤供給装置
３０  加水分解触媒
３５  拡散板
【図１】
2005105970.tif 000003
【図２】
2005105970.tif 000004
【図３】
2005105970.tif 000005