(57)【要約】【課題】排気管燃料噴射器から排気中に噴射される燃料の燃焼を促進させたり、尿素水噴射器から排気中に噴射される尿素水の加水分解を促進させたりしながら、触媒の設置に伴う費用増加や圧損増加に起因する燃費低下を最小限に抑制することが可能な排気浄化装置を提供する。【解決手段】排気管燃料噴射器２０２から排気中に噴射される燃料の燃焼を促進させたり、尿素水噴射器３０３から排気中に噴射される尿素水の加水分解を促進させたりすることを目的として、これらの噴射先に設置されている触媒２０３や触媒３０４を備えている排気浄化装置１００において、触媒２０３と触媒３０４は、排気流路が触媒２０３や触媒３０４を通過する領域Ａと触媒２０３や触媒３０４を通過しない領域Ｂとに分離されるように排気流路断面の一部のみに設置されている排気浄化装置１００である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気管燃料噴射器から排気中に噴射される燃料の燃焼を促進させたり、尿素水噴射器から排気中に噴射される尿素水の加水分解を促進させたりすることを目的として、これらの噴射先に設置されている触媒を備えている排気浄化装置において、
前記触媒は、排気流路が前記触媒を通過する領域と前記触媒を通過しない領域とに分離されるように排気流路断面の一部のみに設置されていることを特徴とする排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出される排気を浄化する排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼル機関等の内燃機関を搭載している自動車においては、内燃機関から排出される排気を浄化する排気浄化装置が採用されている。排気浄化装置としては、ディーゼル微粒子捕集フィルタ（ＤＰＦ）装置や選択触媒還元（ＳＣＲ）装置が挙げられる（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
ディーゼル微粒子捕集フィルタ装置は、排気中に含まれている粒子状物質（ＰＭ）をディーゼル微粒子捕集フィルタで捕集して大気中に排出される粒子状物質排出量を低減する装置である。ディーゼル微粒子捕集フィルタ装置においては、ディーゼル微粒子捕集フィルタ再生時に排気中で燃料を燃焼させてディーゼル微粒子捕集フィルタ温度を昇温させる必要があるため、ディーゼル微粒子捕集フィルタの排気上流側で排気中に燃料を噴射する排気管燃料噴射器が搭載されている。
【０００４】
選択触媒還元装置は、排気中に含まれている窒素酸化物（ＮＯX）をＳＣＲ触媒で還元して大気中に排出される窒素酸化物排出量を低減する装置である。選択触媒還元装置においては、自動車の走行時等に排気中で尿素水を加水分解させて窒素酸化物を窒素と水とに分解するアンモニアを生成する必要があるため、ＳＣＲ触媒の排気上流側で排気中に尿素水を噴射する尿素水噴射器が搭載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
ところで、ディーゼル微粒子捕集フィルタ装置や選択触媒還元装置においては、排気管燃料噴射器から排気中に噴射される燃料の燃焼を促進させたり、尿素水噴射器から排気中に噴射される尿素水の加水分解を促進させたりすることを目的として、これらの噴射先に触媒を設置する場合があるが、触媒の設置に伴う費用増加や圧損増加に起因する燃費低下が懸念されている。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、排気管燃料噴射器から排気中に噴射される燃料の燃焼を促進させたり、尿素水噴射器から排気中に噴射される尿素水の加水分解を促進させたりしながら、触媒の設置に伴う費用増加や圧損増加に起因する燃費低下を最小限に抑制することが可能な排気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】
【０００８】
この目的を達成するために創案された本発明は、排気管燃料噴射器から排気中に噴射される燃料の燃焼を促進させたり、尿素水噴射器から排気中に噴射される尿素水の加水分解を促進させたりすることを目的として、これらの噴射先に設置されている触媒を備えている排気浄化装置において、前記触媒は、排気流路が前記触媒を通過する領域と前記触媒を通過しない領域とに分離されるように排気流路断面の一部のみに設置されている排気浄化装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、排気管燃料噴射器から排気中に噴射される燃料の燃焼を促進させたり、尿素水噴射器から排気中に噴射される尿素水の加水分解を促進させたりしながら、触媒の設置に伴う費用増加や圧損増加に起因する燃費低下を最小限に抑制することが可能な排気浄化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る排気浄化装置を示す概略図である。
【図２】本発明に係る排気浄化装置の触媒を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
図１に示すように、排気浄化装置１００は、ディーゼル機関等の内燃機関１０１から排出される排気中に含まれている有害物質を除去する等して大気中に排出される排気を浄化する装置であり、ディーゼル微粒子捕集フィルタ装置２００や選択触媒還元装置３００を搭載している。
【００１３】
ディーゼル微粒子捕集フィルタ装置２００は、排気管１０２に設置されていると共に排気中に含まれている粒子状物質を捕集して大気中に排出される粒子状物質排出量を低減するディーゼル微粒子捕集フィルタ２０１を備えている。
【００１４】
なお、図１は簡略化して描いているが、排気管１０２は自動車のレイアウトに応じて様々な経路で配策されている。
【００１５】
ディーゼル微粒子捕集フィルタ装置２００においては、内燃機関制御装置（ＥＣＵ）１０３により、ディーゼル微粒子捕集フィルタ２０１における粒子状物質堆積量が閾値以上である時にディーゼル微粒子捕集フィルタ２０１の排気上流側に設置されている排気管燃料噴射器２０２から排気中に燃料を噴射し、排気中で燃料を燃焼させて排気温度を昇温させると共にディーゼル微粒子捕集フィルタ温度を昇温させてディーゼル微粒子捕集フィルタ２０１に捕集されている粒子状物質を燃焼させることで、ディーゼル微粒子捕集フィルタ２０１に捕集されている粒子状物質を除去している。
【００１６】
他にも、ディーゼル微粒子捕集フィルタ装置２００は、ディーゼル微粒子捕集フィルタ２０１の排気上流側であって排気管燃料噴射器２０２から排気中に噴射される燃料の噴射先に設置されていると共に排気管燃料噴射器２０２から排気中に噴射される燃料の燃焼を促進させる触媒２０３を備えている。
【００１７】
選択触媒還元装置３００は、排気管１０２に設置されていると共に排気中に含まれている窒素酸化物を還元して大気中に排出される窒素酸化物排出量を低減するＳＣＲ触媒３０１を備えている。
【００１８】
選択触媒還元装置３００においては、尿素水噴射制御装置（ＤＣＵ）３０２により、自動車の走行時等にＳＣＲ触媒３０１の排気上流側に設置されている尿素水噴射器３０３から排気中に尿素水を噴射し、排気中で尿素水を加水分解させてアンモニアを生成すると共にアンモニアをＳＣＲ触媒３０１に吸蔵させて排気中に含まれている窒素酸化物を窒素と水とに分解することで、排気中に含まれている窒素酸化物を還元している。
【００１９】
他にも、選択触媒還元装置３００は、ＳＣＲ触媒３０１の排気上流側であって尿素水噴射器３０３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３０３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触媒３０４と、尿素水が貯留されている尿素水貯留槽３０５と、尿素水配管３０６を通じて尿素水貯留槽３０５から尿素水噴射器３０３に尿素水を供給する尿素水供給ポンプ３０７を有している尿素水供給モジュール３０８と、を備えている。
【００２０】
また、ＳＣＲ触媒３０１の入口における排気温度を検出する排気温度検出器１０４と、ＳＣＲ触媒３０１の入口における窒素酸化物濃度を検出する第１の窒素酸化物濃度検出器３０９と、がＳＣＲ触媒３０１の排気上流側に設置されており、ＳＣＲ触媒３０１の出口における窒素酸化物濃度を検出する第２の窒素酸化物濃度検出器３１０がＳＣＲ触媒３０１の排気下流側に設置されている。
【００２１】
更に、尿素水貯留槽３０５における尿素水残量を検出する尿素水残量検出器３１１と、尿素水貯留槽３０５における尿素水温度を検出する尿素水温度検出器３１２と、尿素水貯留槽３０５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３１３と、を有しているＳＣＲセンサ３１４が尿素水貯留槽３０５に設置されている。
【００２２】
尿素水配管３０６は、尿素水貯留槽３０５と尿素水供給ポンプ３０７の吸込口とを接続する吸込流路３１５と、尿素水供給ポンプ３０７の吐出口と尿素水噴射器３０３とを接続する供給流路３１６と、尿素水供給ポンプ３０７の吐出口と尿素水貯留槽３０５とを接続する回収流路３１７と、を有している。
【００２３】
尿素水供給モジュール３０８は、吸込流路３１５を通じて尿素水貯留槽３０５から尿素水を吸い込むと共に供給流路３１６を通じて尿素水噴射器３０３に尿素水を供給する尿素水供給ポンプ３０７と、尿素水供給ポンプ３０７における温度を検出する温度検出器３１８と、尿素水供給ポンプ３０７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３１９と、供給流路３１６を通じて尿素水噴射器３０３に尿素水を供給する流路と回収流路３１７を通じて尿素水貯留槽３０５に尿素水を回収する流路とを切り替える切替弁３２０と、を有している。
【００２４】
図１は簡略化して描いているが、尿素水貯留槽３０５と尿素水噴射器３０３と尿素水供給ポンプ３０７と尿素水配管３０６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３２１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３２２が循環流路３２１に設置されている。
【００２５】
なお、循環流路３２１は、解凍出力調整弁３２２の開閉に拘わらず、常時、尿素水噴射器３０３に内燃機関冷却水を供給しており、尿素水噴射器３０３に充填されている尿素水の変質固着等を防止している。
【００２６】
さて、排気浄化装置１００においては、図２に示すように、触媒２０３と触媒３０４が、排気流路が触媒２０３や触媒３０４を通過する領域Ａと触媒２０３や触媒３０４を通過しない領域Ｂとに分離されるように排気流路断面の一部のみに設置されている。
【００２７】
これにより、触媒２０３や触媒３０４の大きさを小さくすることができるため、触媒２０３や触媒３０４の設置に伴う費用を最小限に抑制することが可能となり、しかも触媒２０３や触媒３０４に流入する排気流量が減少するため、圧損増加に起因する燃費低下を最小限に抑制することが可能となる。更に、排気流速が低下するため、燃料や尿素水が触媒２０３や触媒３０４の内部に留まる時間が延び、反応時間を増加させることができ、従来よりも、排気管燃料噴射器２０２から排気中に噴射される燃料の燃焼を促進させたり、尿素水噴射器３０３から排気中に噴射される尿素水の加水分解を促進させたりすることが可能となる。
【００２８】
以上の通り、本発明によれば、排気管燃料噴射器２０２から排気中に噴射される燃料の燃焼を促進させたり、尿素水噴射器３０３から排気中に噴射される尿素水の加水分解を促進させたりしながら、触媒２０３や触媒３０４の設置に伴う費用増加や圧損増加に起因する燃費低下を最小限に抑制することが可能な排気浄化装置１００を提供することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１００  排気浄化装置
１０１  内燃機関
１０２  排気管
１０３  内燃機関制御装置
１０４  排気温度検出器
２００  ディーゼル微粒子捕集フィルタ装置
２０１  ディーゼル微粒子捕集フィルタ
２０２  排気管燃料噴射器
２０３  触媒
３００  選択触媒還元装置
３０１  ＳＣＲ触媒
３０２  尿素水噴射制御装置
３０３  尿素水噴射器
３０４  触媒
３０５  尿素水貯留槽
３０６  尿素水配管
３０７  尿素水供給ポンプ
３０８  尿素水供給モジュール
３０９  第１の窒素酸化物濃度検出器
３１０  第２の窒素酸化物濃度検出器
３１１  尿素水残量検出器
３１２  尿素水温度検出器
３１３  尿素水品質検出器
３１４  ＳＣＲセンサ
３１５  吸込流路
３１６  供給流路
３１７  回収流路
３１８  温度検出器
３１９  尿素水圧力検出器
３２０  切替弁
３２１  循環流路
３２２  解凍出力調整弁
Ａ  触媒を通過する領域
Ｂ  触媒を通過しない領域
【図１】
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【図２】
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