(57)【要約】  【課題】  窒素酸化物の還元除去不良を防止する。  【解決手段】  エンジン１の排気管２に介装された窒素酸化物還元触媒３の上流の排気管４内に開口するノズル４の噴孔から、エンジン１の運転状態に基づいて液体還元剤を噴射する一方、液体還元剤の噴射流量が０となったときに、パージ用エアタンク１１に貯留された圧縮空気をノズル４の内部に所定時間供給する。これにより、ノズル４が高温になっているときに、液体還元剤の噴射が停止してノズル４の内部に液体還元剤が残留しても圧縮空気により排気管２へ排出されるので、液体還元剤が凝固して付着することによる目詰まりの発生が抑制される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体還元剤を用いて排気中の窒素酸化物を還元除去すべく、エンジンの排気通路に介装された窒素酸化物還元触媒と、
窒素酸化物還元触媒上流の排気通路内に噴孔が開口するノズルと、
エンジン運転状態に基づいて、前記ノズルの噴孔から排気通路内に液体還元剤を噴射する還元剤噴射手段と、
前記還元剤噴射手段による液体還元剤の噴射流量が０となったときに、前記ノズル内部に高圧空気を所定時間供給する高圧空気供給手段と、
を含んで構成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】
前記還元剤噴射手段は、エアリザーバタンクに貯留される圧縮空気を所定圧力に減圧し、液体還元剤と混合して噴霧状態とした後、前記ノズルの噴孔から排気通路内に噴射す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】
前記高圧空気は、前記エアリザーバタンクに貯留される圧縮空気であ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。
【請求項４】
大気を所定圧力に加圧させるエアコンプレッサを備え、
前記高圧空気は、前記エアコンプレッサにより加圧された圧縮空気であ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。
【請求項５】
前記エアリザーバタンクに貯留される圧縮空気を、そのまま通過させるか、又は、所定圧力に減圧させて通過させるかを遠隔切換可能な減圧手段を備え、
前記還元剤噴射手段及び高圧空気供給手段は、前記減圧手段により減圧させた圧縮空気及びそのまま通過させた圧縮空気を排他的に夫々用い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、エンジンの排気浄化装置において、窒素酸化物の還元除去不良を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンから排出される排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する排気浄化装置として、特開２０００−２７６２７号公報（特許文献１）に開示されるような排気浄化装置が提案されている。かかる排気浄化装置は、酸素過剰雰囲気で窒素酸化物を無害な窒素（Ｎ2）、酸素（Ｏ2）等に転化すべく、エンジンの排気通路に窒素酸化物還元触媒が介装されている。また、窒素酸化物還元触媒における窒素酸化物浄化効率を高めるべく、尿素（（ＮＨ2）2ＣＯ）水溶液等の液体還元剤を搭載し、窒素酸化物還元触媒の上流の排気管内に設けられたノズルから噴射する構成が採用されている。
【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】
【０００３】
このような構成の排気浄化装置では、排気管を通過する排気の熱によりノズルの温度が上昇しているときに、液体還元剤の噴射が停止すると、ノズル内部に残留した液体還元剤が凝固してノズル内部に付着してしまい、目詰まりを起こしてしまう恐れがある。
このようになると、その後に液体還元剤の噴射を再開しても、必要量の液体還元剤が窒素酸化物還元触媒に供給されず、排気中の窒素酸化物が充分に還元されずに大気中に放出されてしまう恐れがあるという問題点があった。
【０００４】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、ノズル内部における液体還元剤の目詰まりを防止して、液体還元剤の供給不足による窒素酸化物の還元除去不良を防止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】
【０００５】
このため、請求項１記載の発明は、液体還元剤を用いて排気中の窒素酸化物を還元除去すべく、エンジンの排気通路に介装された窒素酸化物還元触媒と、窒素酸化物還元触媒上流の排気通路内に噴孔が開口するノズルと、エンジン運転状態に基づいて、前記ノズルの噴孔から排気通路内に液体還元剤を噴射する還元剤噴射手段と、前記還元剤噴射手段による液体還元剤の噴射流量が０となったときに、前記ノズル内部に高圧空気を所定時間供給する高圧空気供給手段と、を含んで排気浄化装置が構成されることを特徴とする。
【０００６】
かかる構成によれば、ノズルの噴孔からエンジンの排気通路内に噴射される液体還元剤の噴射流量が０となったときに、ノズル内部に高圧空気が所定時間供給されるので、ノズル内部に液体還元剤が残留していても、この液体還元剤は高圧空気によって強制的に排気通路に排出される。これにより、排気通路を通過する排気の熱によりノズルが高温になっていても、ノズル内部に液体還元剤が凝固して付着することが抑制される。
【０００７】
請求項２記載の発明は、前記還元剤噴射手段は、エアリザーバタンクに貯留される圧縮空気を所定圧力に減圧し、液体還元剤と混合して噴霧状態とした後、前記ノズルの噴孔から排気通路内に噴射することを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、エアリザーバタンクに貯留される圧縮空気が減圧されて液体還元剤と混合し、液体還元剤が噴霧状態になって排気通路内に噴射されるので、窒素酸化物還元触媒に液体還元剤が略均一に供給される。
【０００９】
請求項３記載の発明は、前記高圧空気は、前記エアリザーバタンクに貯留される圧縮空気であることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、エアリザーバタンクに貯留される圧縮空気が、ノズル内部に所定時間供給される高圧空気として使用される。
【００１１】
請求項４記載の発明は、大気を所定圧力に加圧させるエアコンプレッサを備え、前記高圧空気は、前記エアコンプレッサにより加圧された圧縮空気であることを特徴とする。
【００１２】
かかる構成によれば、エアコンプレッサにより所定圧力に加圧された大気が、ノズル内部に所定時間供給される高圧空気として使用される。
【００１３】
請求項５記載の発明は、前記エアリザーバタンクに貯留される圧縮空気を、そのまま通過させるか、又は、所定圧力に減圧させて通過させるかを遠隔切換可能な減圧手段を備え、前記還元剤噴射手段及び高圧空気供給手段は、前記減圧手段により減圧させた圧縮空気及びそのまま通過させた圧縮空気を排他的に夫々用いることを特徴とする。
【００１４】
かかる構成によれば、エアリザーバタンクに貯留される圧縮空気から、２通りの圧力の圧縮空気が作り出され、還元剤噴射手段又は高圧空気供給手段に供給される。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、排気通路を通過する排気の熱によりノズルが高温になっているときに、液体還元剤の噴射が停止してノズル内部に液体還元剤が残留しても、高圧空気により排気管に排出されるので、ノズル内部に液体還元剤が凝固して付着することによる目詰まりの発生が抑制される。これにより、窒素酸化物還元触媒において、液体還元剤が不足することなく、排気中の窒素酸化物の還元除去が効率よく行われ、排気中の窒素酸化物が大気中に放出することが抑制できる。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、窒素酸化物還元触媒に液体還元剤が略均一に供給されるので、窒素酸化物還元触媒における排気中の窒素酸化物の還元除去を効率よく行なうことができる。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、エアリザーバタンクに貯留されている圧縮空気を、高圧空気供給手段において使用する高圧空気として利用することができる。
【００１８】
請求項４記載の発明によれば、最適な圧力の高圧空気を高圧空気供給手段に供給することができるので、ノズルの内部に残留した液体還元剤を効率よく排気管に排出させることができる。
【００１９】
請求項５記載の発明によれば、エアリザーバタンクに貯留された圧縮空気が、その圧力を切り換えられて還元剤噴射手段又は高圧空気供給手段に供給されるので、還元剤噴射手段と高圧空気供給手段とで部品を共通化でき、部品点数の増加を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
【００２１】
図１は、本発明のエンジンの排気浄化装置の第１実施例の構成図である。
【００２２】
エンジン１の排気通路である排気管２には、窒素酸化物を還元浄化する窒素酸化物還元触媒３が介装されている。
【００２３】
窒素酸化物還元触媒３は、セラミックのコーディライトやＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系の耐熱鋼からなるハニカム形状の横断面を有するモノリスタイプの触媒担体に、例えば、ゼオライト系の活性成分が担持された構成をなす。そして、触媒担体に担持された活性成分は、尿素水溶液等の液体還元剤の供給を受けて活性化し、窒素酸化物を効果的に無害物質に転化させる。
【００２４】
窒素酸化物還元触媒３の上流には、排気管２内に開口した噴孔から液体還元剤を噴射するノズル４が設けられている。
【００２５】
エアリザーバタンク５には、７００〜１０００ｋＰａに圧縮された圧縮空気が貯留されている。エアリザーバタンク５に貯留された圧縮空気は、常閉弁である電磁開閉弁６及び減圧弁７を順番に通過して、還元剤添加装置８に供給される。なお、エアリザーバタンク５は、他の用途に設けられているエアリザーバタンクと共用にしてもよい。
【００２６】
また、還元剤タンク９には、尿素水溶液等の液体還元剤が貯留されている。還元剤タンク９に貯留された液体還元剤は、還元剤添加装置８に供給される。
【００２７】
還元剤添加装置８は、内部にポンプを有しており、ポンプが作動することにより圧縮空気に液体還元剤を添加し、液体還元剤を噴霧状態にした後ノズル４に供給する。なお、液体還元剤の添加流量は、ポンプの作動を制御することにより可変になっている。また、還元剤添加装置８は、供給された圧縮空気を常にノズル４に排出可能にその内部が連通している。
【００２８】
エアリザーバタンク５に貯留された圧縮空気は、電磁開閉弁６を通過した後に分岐し、逆止弁１０を通ってパージ用エアタンク１１に供給される。このため、パージ用エアタンク１１には、エアリザーバタンク５と略同圧の圧縮空気が貯留されることとなる。なお、逆止弁１０は、パージ用エアタンク１１から電磁開閉弁６の下流へ圧縮空気が逆流するのを阻止する。そして、パージ用エアタンク１１に貯留された圧縮空気は、常閉弁である電磁開閉弁１２を通過して還元剤添加装置８に供給される。
【００２９】
エンジン１には、エンジン１の回転速度や負荷を検出する運転状態検出センサ１３が設けられている。マイクロコンピュータを内蔵したコントローラ１４は、運転状態検出センサ１３からエンジン１の回転速度や負荷を入力して、還元剤添加装置８のポンプ、電磁開閉弁６及び電磁開閉弁１２を作動制御する。
【００３０】
なお、エアリザーバタンク５、電磁開閉弁６、減圧弁７、還元剤添加装置８、還元剤タンク９、運転状態検出センサ１３及びコントローラ１４により還元剤添加手段が構成される。パージ用エアタンク１１、電磁開閉弁１２及びコントローラ１４により高圧空気供給手段が構成される。
【００３１】
次に、このようなエンジンの排気浄化装置の動作について説明する。
【００３２】
エンジン１が作動することにより、その排気は排気管２に排出される。このとき、コントローラ１４は、運転状態検出センサ１３からエンジン１の回転速度や負荷を入力し、排気中の窒素酸化物を還元するために必要な液体還元剤の噴射流量を演算する。そして、液体還元剤の噴射流量が０でないときには、電磁開閉弁６を開弁させると共に、還元剤添加装置８のポンプを液体還元剤の噴射流量に基づいて作動制御する。これにより、エアリザーバタンク５内に貯留された圧縮空気が減圧弁７により所定圧力に減圧されて還元剤添加装置８に供給され、排気中の窒素酸化物を還元するために必要な流量の液体還元剤がこの減圧された圧縮空気と混合してノズル４から排気管２内に噴射される。そして、ノズル４から噴射された液体還元剤はエンジン１からの排気と混合し窒素酸化物還元触媒３に供給され、窒素酸化物還元触媒３において排気中の窒素酸化物が還元除去される。
【００３３】
また、コントローラ１４は、液体還元剤の噴射流量が０となったときには、電磁開閉弁６を閉弁させると共に還元剤添加装置８のポンプの作動を停止させ、排気管２内への液体還元剤の噴射を停止させる。その後、コントローラ１４は、電磁開閉弁１２を所定時間開弁させる。パージ用エアタンク１１に貯留された圧縮空気は、還元剤添加装置８に供給され、ノズル４の噴孔から排気管２内に排出される。これにより、液体還元剤の噴射が停止したときに、ノズル４の内部に液体還元剤が残留していても、圧縮空気により強制的に排気管２内に排出されるので、ノズル４の内部に液体還元剤が凝固して付着することが抑制される。このようにして、ノズル４の内部で目詰まりの発生が抑制され、液体還元剤の噴射が確保されるので、窒素酸化物還元触媒３において、還元剤が不足することなく、排気中の窒素酸化物の還元除去が効率よく行われ、排気中の窒素酸化物が大気中に放出することが抑制される。また、液体還元剤は噴霧状態でノズル４から噴射されるので、窒素酸化物還元触媒３に略均一に液体還元剤が供給され、窒素酸化物還元触媒３において排気中の窒素酸化物の還元除去が効率よく行われる。
【００３４】
なお、パージ用エアタンク１１に貯留された圧縮空気が使用されることにより、その圧力が低下しても、電磁開閉弁６が開弁したときにエアリザーバタンク５に貯留された圧縮空気が逆止弁１０を通ってパージ用エアタンク１１内に自動的に供給される。これにより、パージ用エアタンク１１に貯留されている圧縮空気の圧力が所定範囲内に保持される。
【００３５】
次に、図２を用いて、本発明のエンジンの排気浄化装置の第２実施例を説明する。
【００３６】
本実施例のエンジンの排気浄化装置では、大気を圧縮するエアコンプレッサ２０が設けられ、エアコンプレッサ２０によりパージ用エアタンク１１に圧縮空気を供給する構成にしている。この場合、例えばパージ用エアタンク１１内に圧力スイッチを設けて、パージ用エアタンク１１内の圧力が所定範囲内になるようにエアコンプレッサ２０を作動制御するように構成すればよい。
【００３７】
これにより、ノズル４に残留した液体還元剤を排気管２へ排出するのに最適な圧力の圧縮空気を、エアコンプレッサ２０によってパージ用エアタンク１１に供給することができ、パージ用エアタンク１１に貯留されたこの圧縮空気が還元剤添加装置８を通ってノズル４の内部に供給されるので、ノズル４の内部に残留した液体還元剤を効率よく排気管２に排出させることができる。
【００３８】
次に、図３を用いて、本発明のエンジンの排気浄化装置の第３実施例を説明する。
【００３９】
本実施例のエンジンの排気浄化装置では、エアリザーバタンク５に貯留された圧縮空気を所定圧力に減圧させる減圧弁７に代えて、エアリザーバタンク５に貯留された圧縮空気をそのまま通過させるか又は所定圧力に減圧させて通過させるかを切換可能な減圧弁３０を設け、コントローラ１４により減圧弁３０を切換制御するような構成にしている。
【００４０】
コントローラ１４は、液体還元剤を噴射させるときは、電磁開閉弁６を開弁させるよう制御すると共に、圧縮空気を減圧させるように減圧弁３０を切換制御する。また、コントローラ１４は、液体還元剤の噴射を停止してから所定時間の間は、電磁開閉弁６を開弁させるよう制御すると共に、圧縮空気を減圧させないように減圧弁３０を切換制御する。これにより、エアリザーバタンク５内の圧縮空気は、液体還元剤の噴射をするときには減圧され還元剤添加装置８に供給され、液体還元剤の噴射が停止してから所定時間の間は減圧されずに還元剤添加装置８に供給される。
【００４１】
このような構成により、電磁開閉弁の個数を少なくできると共に、パージ用エアタンク及び逆止弁が不要となり、簡単な構造となるので、スペースやコストを低減することができる。
【００４２】
次に、図４を用いて、本発明のエンジンの排気浄化装置の第４実施例を説明する。
【００４３】
本実施例のエンジンの排気浄化装置では、液体還元剤を排気管２内に噴射する際に圧縮空気を使用せずに、還元剤添加装置４０により液体還元剤を加圧して排気管２内に噴射する構成にしている。
【００４４】
このようなエンジンの排気浄化装置では、エアリザーバタンク５から還元剤添加装置４０に圧縮空気を供給する必要がないので、電磁遮断弁の個数を少なくできると共に減圧弁が不要となる。また、還元剤添加用の圧縮空気が不要となるので、エアリザーバ５の大型化が不要である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施例における排気浄化装置の構成図
【図２】本発明の第２実施例における排気浄化装置の構成図
【図３】本発明の第３実施例における排気浄化装置の構成図
【図４】本発明の第４実施例における排気浄化装置の構成図
【符号の説明】
【００４６】
１  エンジン
２  排気管
３  窒素酸化物還元触媒
４  ノズル
５  エアリザーバタンク
６  電磁開閉弁
７  減圧弁
８  還元剤添加装置
９  還元剤タンク
１１  パージ用エアタンク
１２  電磁開閉弁
１３  運転状態検出センサ
１４  コントローラ
２０  エアコンプレッサ
３０  減圧弁
４０  還元剤添加装置
【図１】
2005048677.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005048677.tif 000006