JP4671834B2 - エンジンの排ガス浄化装置 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、排ガスの温度が比較的低温時においても排ガス中のNOxを有効に排除し得るエンジンの排ガス浄化装置を提供することにある。
その特徴ある構成は、ディーゼルパティキュレートフィルタ22より排ガス上流側の排気管16に設けられた噴射ノズル29と、噴射ノズル29を介して排気管16内部の排ガス中に尿素系液体32を噴射可能な尿素系液体噴射手段30とを備え、液体噴射ノズル29からの尿素系液体32の噴射により、尿素系液体32が加水分解してアンモニアが生じ、排ガス温度が170℃以下と低温時にアンモニアを排ガス中のNOxと反応させて固形物の硝酸アンモニウムを生じさせ、この硝酸アンモニウムが前記パティキュレートフィルタ22に捕集され、パティキュレートフィルタ22に捕集された上記パティキュレート及び上記固形物の硝酸アンモニウムの量が増大して、パティキュレートフィルタ22を通過する排ガスの抵抗が増大したとき、フィルタ温度上昇手段がパティキュレートフィルタ22の温度を上昇させることにより、パティキュレートフィルタ22に捕集されたパティキュレートを燃焼するとともに、パティキュレートフィルタ22に捕集された固形物の硝酸アンモニウムを分解するように構成されたところにある。
また、液体噴射ノズル29から尿素系液体32を噴射すると、その尿素系液体32は加水分解してアンモニアが生じ、排ガスが比較的低温時にはそのアンモニアは排ガス中のNOxと反応して硝酸アンモニウムを生じさせる。この硝酸アンモニウムは固形物であるため、噴射ノズル29の下流側に設けられたパティキュレートフィルタ22に捕集される。このように、比較的低温時には、NOxが反応して生じた硝酸アンモニウムを捕集することによりNOxが大気に排出されることを防止できる。
一方、パティキュレートフィルタ22に粒子状固形物の硝酸アンモニウムが堆積したりそのディーゼルパティキュレートフィルタ22に捕集されたパティキュレートの量が増大すると、パティキュレートフィルタ22を通過する排ガスの抵抗が増大する。この場合には、フィルタ温度上昇手段によりパティキュレートフィルタ22の温度を上昇させて、パティキュレートフィルタ22に捕集されたパティキュレートを燃焼するとともに、パティキュレートフィルタ22に捕集された硝酸アンモニウムを分解することによりパティキュレートフィルタ22を再生することができる。
硝酸アンモニウムが堆積したパティキュレートフィルタ22を再生させると、硝酸アンモニウムが分解してN2とN2Oが生じる。この請求項2に記載されたエンジンの排ガス浄化装置では、ディーゼルパティキュレートフィルタ22より排ガス下流側の排気管16に選択還元型触媒56を設けたので、パティキュレートフィルタ22を再生させる際に生じたN2Oは、パティキュレートフィルタ22より排ガス下流側に設けられた選択還元型触媒56においてアンモニアと反応して還元され、N2に転換された後に大気に排出され、N2Oがその状態で大気に直接排出されることを防止することができる。
この請求項3に記載されたエンジンの排ガス浄化装置では、排ガス中のNOを液体噴射ノズル29より上流側に設けられた酸化触媒53において酸化反応させてNO2に転換させる。このNO2はその酸化触媒53の下流側に設けられた噴射ノズル29から噴射されて加水分解したアンモニアと反応し、粒子状固形物である硝酸アンモニウムを生じさせてパティキュレートフィルタ22に捕集することができる。
この場合、ディーゼルパティキュレートフィルタより排ガス下流側の排気管に選択還元型触媒を設ければ、パティキュレートフィルタを再生させる際に生じるN2Oを、選択還元型触媒において還元させ、N2に転換された後に大気に排出することができ、N2Oがその状態で大気に直接排出されることを防止することができる。
また、噴射ノズルより排ガス上流側の排気管に酸化触媒を設ければ、排ガス中のNOをその酸化触媒において酸化反応させてNO2に転換させることができる。このNO2はその後アンモニアと反応して粒子状固形物である硝酸アンモニウムを生じさせてパティキュレートフィルタに捕集することができる。
図1に示すように、ディーゼルエンジン11の吸気ポートには吸気マニホルド12を介して吸気管13が接続され、排気ポートには排気マニホルド14を介して排気管16が接続される。吸気管13には、ターボ過給機17のコンプレッサ17aと、ターボ過給機17により圧縮された吸気を冷却するインタクーラ18とがそれぞれ設けられ、排気管16にはターボ過給機17のタービン17bが設けられる。図示しないがコンプレッサ17aの回転翼とタービン17bの回転翼とはシャフトにより連結される。エンジン11から排出される排ガスのエネルギによりタービン17b及びシャフトを介してコンプレッサ17aが回転し、このコンプレッサ17aの回転により吸気管13内の吸入空気が圧縮されるように構成される。
エンジン11を始動すると、その排ガスは排気マニホルド14から排気管16に至り、その排気管16を介してパティキュレートフィルタ22に至る。そして、ディーゼルエンジン11の排ガス中におけるパティキュレートはこのディーゼルパティキュレートフィルタ22により捕集される。そして、パティキュレートが捕集されてそれが除去された排ガスはそのパティキュレートフィルタ22を通過し、その後大気に排出される。
また、上述した実施の形態では、フィルタ温度上昇手段としてポスト噴射可能な燃料噴射装置を用いて説明したが、フィルタ温度上昇手段は、排ガスの温度を上昇させる等してフィルタの温度を上昇させることができるものであれば、例えば、EGR制御弁、吸気スロットル弁又は排気ブレーキ弁を閉じる、VG(Variable Geometry)ターボのズルベーン開度を大きくする等してエンジン負荷を大きくしたりしても良く、フィルタの直前に炭化水素を直接そのフィルタに向かって噴射可能なノズルを設けても良い。
16 排気管
22 ディーゼルパティキュレートフィルタ
29 噴射ノズル
30 尿素系液体噴射手段
32 尿素系液体
53 酸化触媒
56 選択還元型触媒
Claims (3)
- ディーゼルエンジン(11)の排気管(16)に設けられたディーゼルパティキュレートフィルタ(22)と、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ(22)の温度を所定値以上に上昇可能に構成されたフィルタ温度上昇手段とを備えたエンジンの排ガス浄化装置において、
前記ディーゼルパティキュレートフィルタ(22)より排ガス上流側の前記排気管(16)に設けられた噴射ノズル(29)と、
前記噴射ノズル(29)を介して前記排気管(16)内部の排ガス中に尿素系液体(32)を噴射可能な尿素系液体噴射手段(30)と
を備え、
前記液体噴射ノズル(29)からの前記尿素系液体(32)の噴射により、前記尿素系液体(32)が加水分解してアンモニアが生じ、排ガス温度が170℃以下と低温時に前記アンモニアを前記排ガス中のNOxと反応させて固形物の硝酸アンモニウムを生じさせ、この硝酸アンモニウムが前記パティキュレートフィルタ(22)に捕集され、
前記パティキュレートフィルタ(22)に捕集された前記パティキュレート及び前記固形物の硝酸アンモニウムの量が増大して、前記パティキュレートフィルタ(22)を通過する排ガスの抵抗が増大したとき、前記フィルタ温度上昇手段が前記パティキュレートフィルタ(22)の温度を上昇させることにより、前記パティキュレートフィルタ(22)に捕集された前記パティキュレートを燃焼するとともに、前記パティキュレートフィルタ(22)に捕集された前記固形物の硝酸アンモニウムを分解するように構成された
ことを特徴とする排ガス浄化装置。 - ディーゼルパティキュレートフィルタ(22)より排ガス下流側の排気管(16)に選択還元型触媒(56)が設けられた請求項1記載のエンジンの排ガス浄化装置。
- 噴射ノズル(29)より排ガス上流側の排気管(16)に酸化触媒(53)が設けられた請求項1又は2記載のエンジンの排ガス浄化装置。
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