(57)【要約】【課題】尿素水の添加部位を高温に保持して、尿素水の加水分解を促進させる。【解決手段】本発明の一の態様に係る排出ガス浄化装置１００は、ケーシング２と、ケーシング内にＳ字状に折り返す排気通路１０を形成する第１および第２の仕切板２１，２２と、排気通路に設けられ、窒素酸化物を還元するための選択触媒還元型ＮＯｘ触媒３３と、第１の仕切板または第２の仕切板により形成され、排気通路のＮＯｘ触媒よりも上流側において排出ガスを衝突させるための排出ガス衝突板２０と、排出ガス衝突板に向けて尿素水を添加する添加手段４０とを備える。【選択図】図１
2016200114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気管に設置される排出ガス浄化装置であって、
ケーシングと、
前記ケーシング内にＳ字状に折り返す排気通路を形成する第１および第２の仕切板と、
前記排気通路に設けられ、窒素酸化物を還元するための選択触媒還元型ＮＯｘ触媒と、
前記第１の仕切板または前記第２の仕切板により形成され、前記排気通路の前記ＮＯｘ触媒よりも上流側において排出ガスを衝突させるための排出ガス衝突板と、
前記排出ガス衝突板に向けて尿素水を添加する添加手段と、
を備えたことを特徴とする排出ガス浄化装置。
【請求項２】
前記添加手段は、前記排出ガス衝突板のガス衝突面の裏面に向けて前記尿素水を添加する請求項１に記載の排出ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排出ガス浄化装置に係り、特にエンジン（内燃機関）の排出ガスを浄化するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ディーゼルエンジンの排出ガスは、窒素酸化物（ＮＯｘ）や粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）などを含んでいる。そのため、ディーゼルエンジンを搭載した車両には、排出ガス中のＮＯｘを浄化するための選択触媒還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction）や、粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタ等を備えた排出ガス浄化装置が設置されている。特にＮＯｘについては、尿素水添加と選択触媒還元型ＮＯｘ触媒とを組み合わせてＮＯｘを還元浄化する尿素ＳＣＲが注目されている。
【０００３】
なお特許文献１には、浄化装置の内部に形成された排気通路に、その一部を通った後に酸化触媒を通過してその下流側に開通する尿素水管と、尿素水管内で生成されるアンモニアと排気ガスを混合させるための円盤形状の拡散板を設けた排気ガス浄化装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０１２５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
尿素ＳＣＲは、尿素水が加水分解して生じたアンモニアを、ＮＯｘ触媒の存在下で還元剤として作用させる反応により、排出ガス中のＮＯｘを浄化するものである。尿素水の加水分解を促進してアンモニアを効率よく生成するためには、尿素水の添加部位を高温に保持することが好ましい。
【０００６】
そこで本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、尿素水の添加部位を高温に保持して、尿素水の加水分解を促進させることができる排出ガス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】
【０００７】
本発明の一の態様によれば、
エンジンの排気管に設置される排出ガス浄化装置であって、
ケーシングと、
前記ケーシング内にＳ字状に折り返す排気通路を形成する第１および第２の仕切板と、
前記排気通路に設けられ、窒素酸化物を還元するための選択触媒還元型ＮＯｘ触媒と、
前記第１の仕切板または前記第２の仕切板により形成され、前記排気通路の前記ＮＯｘ触媒よりも上流側において排出ガスを衝突させるための排出ガス衝突板と、
前記排出ガス衝突板に向けて尿素水を添加する添加手段と、
を備えたことを特徴とする排出ガス浄化装置が提供される。
【０００８】
好ましくは、前記添加手段は、前記排出ガス衝突板のガス衝突面の裏面に向けて前記尿素水を添加する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、尿素水の添加部位を高温に保持して、尿素水の加水分解を促進させることができるという、優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る排出ガス浄化装置の概略図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る排出ガス浄化装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る排出ガス浄化装置の概略図である。排出ガス浄化装置１００は、エンジン（内燃機関）の排気管１に設置され、エンジンの排出ガス（矢印Ｇで示す）を空気中へ放出する前に浄化するための後処理装置（後処理サイレンサ）である。エンジンは、車両に搭載された多気筒の圧縮着火式内燃機関、すなわちディーゼルエンジンである。
【００１３】
本実施形態に係る排出ガス浄化装置１００は、箱形のケーシング２と、ケーシング２内に形成され、Ｓ字状に折り返す排気通路１０とを有している。排気通路１０は、ケーシング２内に互い違いに配設された第１の仕切板２１および第２の仕切板２２によって形成され、２段階かつＳ字状に、排出ガスの流れる方向を変換させるようになっている。すなわち、ケーシング２内において、排気通路１０が上流部１０Ａ、中流部１０Ｂおよび下流部１０Ｃに画成され、上流部１０Ａを折り返すように排出ガスの流れが中流部１０Ｂへと１８０°方向変換され、さらに中流部１０Ｂを折り返すように排出ガスの流れが下流部１０Ｃへと１８０°方向変換される。
【００１４】
上流部１０Ａには、酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）３１およびパティキュレートフィルタ（以下「ＤＰＦ」という）３２が配設されている。また、下流部１０Ｃには、ＮＯｘ触媒３３およびアンモニア酸化触媒３４が配設されている。
【００１５】
酸化触媒３１は、排出ガス中の未燃成分（炭化水素ＨＣおよび一酸化炭素ＣＯ）を酸化して浄化する。酸化触媒３１は、ＨＣ，ＣＯの酸化時に生じた熱で排出ガスを加熱、昇温する機能を有する。また酸化触媒３１は、排気中のＮＯをＮＯ2に酸化し、排気中のＮＯ2濃度を高める機能をも有する。
【００１６】
ＤＰＦ３２は、排気中に含まれる粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集して除去するものである。ＤＰＦ３２は、本実施形態では、ハニカム形状の耐熱性基材の両端開口を互い違いに市松状に閉塞した所謂ウォールフロータイプのものが用いられている。しかしながら、網の目構造のフォーム形状のものなど、ＰＭを物理的に捕集するあらゆるタイプのフィルタを用いることができる。ＤＰＦ３２は、その内壁にＰｔ等の貴金属（触媒）を担持させた所謂連続再生式の触媒付きＤＰＦからなる。この場合、エンジンの通常運転中、ＤＰＦに供給された排気中のＨＣが触媒作用で酸化、燃焼し、このとき同時にＤＰＦ内部に堆積しているＰＭが燃焼除去される。なお前記ＤＰＦ３２は、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）および未燃成分（炭化水素ＨＣおよび一酸化炭素ＣＯ）を酸化して浄化する酸化触媒（DOC：Diesel Oxidation Catalyst）であってもよい。
【００１７】
ＮＯｘ触媒３３は、排出ガス中の窒素酸化物ＮＯｘを浄化するための触媒である。ＮＯｘ触媒３３は、選択触媒還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction）からなり、還元剤が添加されたときにＮＯｘを連続的に還元し得る。
【００１８】
アンモニア酸化触媒３４は、ＮＯｘ触媒３３でＮＯｘの還元に消費されなかったアンモニア（ＮＨ3）を酸化して、Ｎ2を生成する触媒である。
【００１９】
なお、図示例においてはケーシング２が直方体形状、排気通路１０の断面形状が四角形、酸化触媒３１、ＤＰＦ３２、ＮＯｘ触媒３３およびアンモニア酸化触媒３４の断面形状が円形とされているが、各形状はこれに限定されるものではない。また本実施形態では酸化触媒３１等の外周側における排気通路１０の隙間が閉止板等により閉止され、その隙間に排出ガスが流れないようになっている。
【００２０】
ケーシング２内の排気通路１０のＮＯｘ触媒３３よりも上流側には、排出ガスを衝突させるための排出ガス衝突板２０が設けられている。特に本実施形態に係る排出ガス浄化装置１００では、上流部１０Ａの上流端部の位置において上流部１０Ａの長手方向に直角な方向から排出ガスを導入する入口部１１が設けられている。排出ガス衝突板２０は、上流部１０Ａの上流端部の位置における第１の仕切板２１の一部を、中流部１０Ｂ内に面取り状に傾斜して迫り出させることによって形成される。したがって、排出ガス衝突板２０は入口部１１に対向されている。入口部１１から流入した排出ガスは、排出ガス衝突板２０の表面であるガス衝突面２０Ａに衝突し、下流側に向かって直角に曲がる。このとき、排出ガス衝突板２０は排出ガスによって加熱され、排出ガス衝突板２０の温度が排出ガスの温度程度の高温に上昇される。
【００２１】
ところで、ＮＯｘ触媒３３の上流側の排気通路１０には、還元剤としての尿素水を添加するための添加手段もしくは添加弁４０が設けられる。本実施形態に係る排出ガス浄化装置１００では、排出ガス衝突板２０のガス衝突面２０Ａの裏面２０Ｂに尿素水を衝突させるように、添加手段もしくは添加弁４０の添加口が排出ガス衝突板２０の裏面２０Ｂに向けられている。尿素水が添加されると、尿素水が加水分解され、アンモニアが生成される。このアンモニアがＮＯｘ触媒３３内でＮＯｘと反応してＮＯｘが還元される。
【００２２】
なお、本実施形態に係る排出ガス浄化装置１００のケーシング２、第１の仕切板２１および第２の仕切板２２の構成材料としては、例えばステンレス鋼やＣｒ−Ｍｏ鋼等の耐熱材料を作用することが好ましい。
【００２３】
次に、図１を参照して、本実施形態に係る排出ガス浄化装置１００の作用を説明する。エンジンの排気管１からケーシング２内の排気通路１０（上流部１０Ａ）へと排出ガスが入口部１１を通じて流入する。排出ガスがケーシング２内へ流入する際、排出ガスが排出ガス衝突板２０に衝突し、その流れ方向が直角に曲げられる。このとき、排出ガス衝突板２０が排出ガスによって加熱される。
【００２４】
ケーシング２内へ流入した排出ガスは、上流部１０Ａ、中流部１０Ｂおよび下流部１０Ｃの順に排気通路１０を通過する。排出ガスは、まず酸化触媒３１を通過し、これにより排出ガス中の未燃成分（炭化水素ＨＣおよび一酸化炭素ＣＯ）が酸化して浄化される。また酸化触媒３１は、ＨＣ，ＣＯの酸化時に生じた熱で排出ガスを加熱、昇温する。さらに酸化触媒３３は、排気中のＮＯをＮＯ2に酸化し、排出ガス中のＮＯ2濃度を高める。
【００２５】
次に排出ガスはＤＰＦ３２に流入し、排出ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）が捕集除去される。
【００２６】
ＤＰＦ３２を通過した排出ガスは、上流部１０Ａにおいて第１の仕切板２１の下流側に形成された開口部において折り返され、上流部１０Ａから中流部１０Ｂへと１８０°方向転換される。中流部１０Ｂの下流端部では排出ガス衝突板２０が内側に迫り出している。この排出ガス衝突板２０の裏面２０Ｂにも排出ガスは衝突し、排出ガス衝突板２０は排出ガスによってさらに加熱される。
【００２７】
中流部１０Ｂの下流端部には、排出ガス衝突板２０の裏面２０Ｂへ向けて尿素水を添加するための添加弁４０が設けられている。添加弁４０は、排出ガスの温度程度の高温に保持された排出ガス衝突板２０の裏面２０Ｂに向けて尿素水を添加し、排出ガス衝突板２０の裏面２０Ｂに尿素水を衝突させる。よって、尿素水の加水分解が促進され、アンモニアが効率よく生成される。
【００２８】
次に、尿素水とアンモニアの少なくとも一方を含む排出ガスは、中流部１０Ｂにおいて第２の仕切板２２の下流側に形成された開口部において１８０°折り返され、中流部１０Ｂから下流部１０Ｃへと方向転換される。そして下流部１０Ｃにおいて、ＮＯｘ触媒３３を通過する。ＮＯｘ触媒３３は、尿素水の排出ガス衝突板２０への添加、衝突により効率的に生成されたアンモニアを利用して、高い還元効率でＮＯｘを還元する。
【００２９】
ＮＯｘ触媒３３でＮＯｘの還元に消費されなかったアンモニア（ＮＨ3）は、アンモニア酸化触媒３４と接触して酸化され、大気への放出が抑制される。アンモニア酸化触媒３４を通過した排出ガスは、流れ方向を直角に曲げ、出口部１２を通じて、ケーシング２内から排気管１内へと排出される。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態に係る排出ガス浄化装置１００は、排出ガスが衝突する排出ガス衝突板２０を備え、排出ガスによって高温に保持された排出ガス衝突板２０（特にガス衝突面２０Ａの裏面２０Ｂ）へ向けて尿素水が添加される。したがって、本実施形態に係る排出ガス浄化装置１００によれば、尿素水の添加部位としての排出ガス衝突板２０を高温に保持して、尿素水の加水分解を促進させることができるという優れた効果を発揮する。
【００３１】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。図２は他の実施形態に係る排出ガス浄化装置２００の概略図である。
【００３２】
本実施形態に係る排出ガス浄化装置２００では、排気通路１０の中流部１０Ｂと下流部１０Ｃとを区画する第２の仕切板２２のうち、中流部１０Ｂの上流端部をなす一部により、排出ガス衝突板２２０が形成されている。排出ガス衝突板２２０は、中流部１０Ｂの上流端部の位置における第２の仕切板２２の一部を、中流部１０Ｂ内に面取り状に傾斜して迫り出させることによって形成される。これにより、排気通路１０の上流部１０Ａから中流部１０Ｂへと排出ガスの流れが１８０°方向転換する際、排出ガスが排出ガス衝突板２２０の衝突面２２０Ａに衝突する。
【００３３】
さらに、この排出ガス浄化装置２００では、排気通路１０の中流部１０Ｂの上流端部に、排出ガス衝突板２２０の衝突面２２０Ａに向けて尿素水を添加するための添加手段もしくは添加弁２４０が設けられている。
【００３４】
この排出ガス浄化装置２００は、排出ガスが衝突する排出ガス衝突板２２０を備え、排出ガスによって高温に保持された排出ガス衝突板２２０の衝突面２２０Ａへ向けて尿素水が添加される。したがって、尿素水の添加部位としての排出ガス衝突板２２０を高温に保持して、尿素水の加水分解を促進させることができるという優れた効果を発揮する。
【００３５】
なお、前述の各実施形態の構成は、特に矛盾が無い限り、部分的にまたは全体的に組み合わせることが可能である。本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１  排気管
２  ケーシング
１０  排気通路
２０、２２０  排出ガス衝突板
２１  第１の仕切板
２２  第２の仕切板
３３  ＮＯｘ触媒
４０、２４０  添加手段
１００、２００  排出ガス浄化装置
【図１】
2016200114.tif 000003
【図２】
2016200114.tif 000004