(57)【要約】【課題】運転過渡時においても排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を一対一に維持することができ、ＳＣＲ触媒における脱硝効率の低下を抑制することが可能な選択触媒還元装置を提供する。【解決手段】ＳＣＲ触媒１０４の排気上流側に並列配置されていると共に一酸化窒素を二酸化窒素に酸化する酸化性能が相互に異なる複数の酸化触媒１２５と、排気管１０２の途中に設置されていると共に複数の酸化触媒１２５の何れか一個を通じて排気をＳＣＲ触媒１０４に至らせる複数の支管１２６を有している多岐管１２７と、複数の支管１２６の各々における排気流量分配比を調整する複数の調整弁１２８と、複数の調整弁１２８の開度を調整して排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を一対一に制御する制御部１２９と、を備えている選択触媒還元装置１００である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排気管を通じて排出される排気中に尿素水を噴射すると共に排気中で尿素水を加水分解させてアンモニアを生成し、そのアンモニアをＳＣＲ触媒に吸蔵させると共に排気中に含まれている窒素酸化物を窒素と水とに還元して無害化する選択触媒還元装置において、
前記ＳＣＲ触媒の排気上流側に並列配置されていると共に一酸化窒素を二酸化窒素に酸化する酸化性能が相互に異なる複数の酸化触媒と、
前記排気管の途中に設置されていると共に複数の前記酸化触媒の何れか一個を通じて排気を前記ＳＣＲ触媒に至らせる複数の支管を有している多岐管と、
複数の前記支管の各々における排気流量分配比を調整する複数の調整弁と、
複数の前記調整弁の開度を調整して排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を一対一に制御する制御部と、
を備えていることを特徴とする選択触媒還元装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼル機関等の内燃機関から排気管を通じて排出される排気中に尿素水を噴射すると共に排気中で尿素水を加水分解させてアンモニアを生成し、そのアンモニアをＳＣＲ触媒に吸蔵させると共に排気中に含まれている窒素酸化物を窒素と水とに還元して無害化する選択触媒還元装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼル機関等の内燃機関が搭載されている自動車においては、内燃機関から排気管を通じて大気中に排出される排気を浄化する排気浄化装置として、排気中に尿素水［ＣＯ（ＮＨ2）2＋Ｈ2Ｏ］を噴射すると共に排気中で尿素水を加水分解させてアンモニア［ＮＨ3］を生成し、そのアンモニアをＳＣＲ触媒に吸蔵させると共に排気中に含まれている窒素酸化物（一酸化窒素［ＮＯ］と二酸化窒素［ＮＯ2］）を窒素［Ｎ2］と水［Ｈ2Ｏ］とに還元して無害化する選択触媒還元（ＳＣＲ）装置が採用されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３０３８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＳＣＲ触媒におけるアンモニアと窒素酸化物との反応式は２ＮＨ3＋ＮＯ＋ＮＯ2→２Ｎ2＋３Ｈ2Ｏで表されることから、排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を一対一に維持することにより、ＳＣＲ触媒における脱硝効率を最大化することができるため、選択触媒還元装置においては、ＳＣＲ触媒の排気上流側に一酸化窒素を二酸化窒素に酸化する酸化触媒（ＤＯＣ）を配置し、排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を調整している。
【０００５】
しかしながら、運転過渡時（例えば、加速時や減速時）においては、排気流量や排気温度の変動により、排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を一対一に維持することができないため、ＳＣＲ触媒における脱硝効率が低下するという課題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、運転過渡時においても排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を一対一に維持することができ、ＳＣＲ触媒における脱硝効率の低下を抑制することが可能な選択触媒還元装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために創案された本発明は、内燃機関から排気管を通じて排出される排気中に尿素水を噴射すると共に排気中で尿素水を加水分解させてアンモニアを生成し、そのアンモニアをＳＣＲ触媒に吸蔵させると共に排気中に含まれている窒素酸化物を窒素と水とに還元して無害化する選択触媒還元装置において、前記ＳＣＲ触媒の排気上流側に並列配置されていると共に一酸化窒素を二酸化窒素に酸化する酸化性能が相互に異なる複数の酸化触媒と、前記排気管の途中に設置されていると共に複数の前記酸化触媒の何れか一個を通じて排気を前記ＳＣＲ触媒に至らせる複数の支管を有している多岐管と、複数の前記支管の各々における排気流量分配比を調整する複数の調整弁と、複数の前記調整弁の開度を調整して排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を一対一に制御する制御部と、を備えている選択触媒還元装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、運転過渡時においても排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を一対一に維持することができ、ＳＣＲ触媒における脱硝効率の低下を抑制することが可能な選択触媒還元装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る選択触媒還元装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に順って説明する。
【００１１】
図１に示すように、本発明の好適な実施の形態に係る選択触媒還元装置１００は、ディーゼル機関等の内燃機関１０１から排気管１０２を通じて大気中に排出される排気を浄化する排気浄化装置の一種であり、尿素水噴射制御装置（ＤＣＵ）１０３により自動車の走行時等にＳＣＲ触媒１０４の排気上流側に設置されている尿素水噴射器１０５から排気中に尿素水を噴射すると共に排気中で尿素水を加水分解させてアンモニアを生成し、そのアンモニアをＳＣＲ触媒１０４に吸蔵させると共に排気中に含まれている窒素酸化物を窒素と水とに還元して無害化する装置である。
【００１２】
他にも、選択触媒還元装置１００は、尿素水が貯留されている尿素水貯留槽１０６と、尿素水配管１０７を通じて尿素水貯留槽１０６から尿素水噴射器１０５に尿素水を供給する尿素水供給ポンプ１０８を有している尿素水供給モジュール１０９と、を備えている。
【００１３】
また、ＳＣＲ触媒１０４の入口における排気温度を検出する排気温度検出器１１０と、ＳＣＲ触媒１０４の入口における窒素酸化物濃度を検出する前段窒素酸化物濃度検出器１１１と、がＳＣＲ触媒１０４の排気上流側に設置されており、ＳＣＲ触媒１０４の出口における窒素酸化物濃度を検出する後段窒素酸化物濃度検出器１１２がＳＣＲ触媒１０４の排気下流側に設置されている。
【００１４】
更に、尿素水貯留槽１０６における尿素水残量を検出する尿素水残量検出器１１３と、尿素水貯留槽１０６における尿素水温度を検出する尿素水温度検出器１１４と、尿素水貯留槽１０６における尿素水品質（例えば、尿素水濃度や異物混入有無）を検出する尿素水品質検出器１１５と、を有しているＳＣＲセンサ１１６が尿素水貯留槽１０６に設置されている。
【００１５】
尿素水配管１０７は、尿素水貯留槽１０６と尿素水供給ポンプ１０８の吸込口とを接続する吸込流路１１７と、尿素水供給ポンプ１０８の吐出口と尿素水噴射器１０５とを接続する供給流路１１８と、尿素水供給ポンプ１０８の吐出口と尿素水貯留槽１０６とを接続する回収流路１１９と、を有している。
【００１６】
尿素水供給モジュール１０９は、吸込流路１１７を通じて尿素水貯留槽１０６から尿素水を吸い込むと共に供給流路１１８を通じて尿素水噴射器１０５に尿素水を供給する尿素水供給ポンプ１０８と、尿素水供給ポンプ１０８における温度を検出する温度検出器１２０と、尿素水供給ポンプ１０８の吐出口における尿素水圧力を検出する尿素水圧力検出器１２１と、供給流路１１８を通じて尿素水噴射器１０５に尿素水を供給する流路と回収流路１１９を通じて尿素水貯留槽１０６に尿素水を回収する流路とを切り替える切替弁１２２と、を有している。
【００１７】
図１は簡略化して描いているが、尿素水貯留槽１０６と尿素水噴射器１０５と尿素水供給ポンプ１０８と尿素水配管１０７とで構成されている尿素水供給経路に沿って内燃機関冷却水を循環させる循環流路１２３が配策されており、尿素水供給経路に沿って内燃機関冷却水を流すか否かを切り替える解凍出力調整弁１２４が循環流路１２３に設置されている。
【００１８】
なお、循環流路１２３は、解凍出力調整弁１２４の開閉に拘わらず、常時、尿素水噴射器１０５に内燃機関冷却水を供給しており、尿素水噴射器１０５に充填されている尿素水の変質固着等を防止している。
【００１９】
さて、本発明の好適な実施の形態に係る選択触媒還元装置１００は、ＳＣＲ触媒１０４の排気上流側に並列配置されていると共に一酸化窒素を二酸化窒素に酸化する酸化性能が相互に異なる複数の酸化触媒１２５と、排気管１０２の途中に設置されていると共に複数の酸化触媒１２５の何れか一個を通じて排気をＳＣＲ触媒１０４に至らせる複数の支管１２６を有している多岐管１２７と、複数の支管１２６の各々における排気流量分配比を調整する複数の調整弁１２８と、複数の調整弁１２８の開度を調整して排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を一対一に制御する制御部１２９と、を備えている。
【００２０】
なお、選択触媒還元装置１００は、ＳＣＲ触媒１０４の排気上流側であって尿素水噴射器１０５から排気中に噴射される尿素水の噴射先に設置されていると共に尿素水噴射器１０５から排気中に噴射される尿素水の加水分解を促進させる加水分解促進触媒１３０を備えていても構わない。
【００２１】
制御部１２９は、制御回路等のハードウェアや制御プログラム等のソフトウェアとして尿素水噴射制御装置１０３に搭載されており、運転過渡時の排気流量や排気温度の変動に基づいて、即ち、内燃機関１０１の運転状態に基づいて、複数の調整弁１２８の開度を調整して排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を一対一に制御している。
【００２２】
これにより、本発明の好適な実施の形態に係る選択触媒還元装置１００によれば、内燃機関１０１の運転状態に依らず常に排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を一対一にすることができるため、運転過渡時においても排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を一対一に維持することができ、ＳＣＲ触媒１０４における脱硝効率の低下を抑制することが可能となる。
【００２３】
なお、制御部１２９は、運転状態に応じて単に複数の調整弁１２８の開閉を切り替えて排気が通過する酸化触媒１２５を一個だけ選択しても良いが（即ち、複数の調整弁１２８のうち一個のみを開とすると共にその他を閉とする）、運転状態に応じて複数の調整弁１２８の開度を調整して複数の支管１２６の各々における排気流量分配比を調整することにより、少ない酸化触媒１２５でより多くの運転状態に対して排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を一対一に制御することが可能となる。
【符号の説明】
【００２４】
１００  選択触媒還元装置
１０１  内燃機関
１０２  排気管
１０３  尿素水噴射制御装置
１０４  ＳＣＲ触媒
１０５  尿素水噴射器
１０６  尿素水貯留槽
１０７  尿素水配管
１０８  尿素水供給ポンプ
１０９  尿素水供給モジュール
１１０  排気温度検出器
１１１  前段窒素酸化物濃度検出器
１１２  後段窒素酸化物濃度検出器
１１３  尿素水残量検出器
１１４  尿素水温度検出器
１１５  尿素水品質検出器
１１６  ＳＣＲセンサ
１１７  吸込流路
１１８  供給流路
１１９  回収流路
１２０  温度検出器
１２１  尿素水圧力検出器
１２２  切替弁
１２３  循環流路
１２４  解凍出力調整弁
１２５  酸化触媒
１２６  支管
１２７  多岐管
１２８  調整弁
１２９  制御部
１３０  加水分解促進触媒
【図１】
2016186273.tif 000003