JP5569667B2 - 排気浄化装置 - Google Patents
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Description
例えば、ディーゼルエンジンの排気中には大気汚染物質としてパティキュレートやNOx(窒素酸化物)などが含まれている。そこでパティキュレートについては、エンジンの排気通路にパティキュレートフィルタを設け、排気中に含まれるパティキュレートをパティキュレートフィルタで捕集し、大気中にパティキュレートが放出されないようにする技術が従来より知られている。
特許文献1の排気浄化装置は、上流側ケーシングと、上流側ケーシングの下流側に配設されて連通路で連通された下流側ケーシングとで構成される。上流側ケーシング内には前段酸化触媒が収容されると共に、この前段酸化触媒の下流側にパティキュレートフィルタが収容されている。なお、前段酸化触媒は排気中のNOを酸化させてNO2を生成し、このNO2によってパティキュレートフィルタの連続再生を行うために使用される。
そして、上流側ケーシングと下流側ケーシングとを連通する連通路には、連通路内の排気中に尿素水を噴射供給する尿素水インジェクタが設けられている。尿素水インジェクタから噴射された尿素水は、排気の熱により加水分解してアンモニアとなり、アンモニア選択還元型NOx触媒に還元剤として供給される。
そして、第2排気浄化手段は、アンモニア選択還元型NOx触媒を備えて構成され、尿素水インジェクタから噴射された尿素水は、排気流出口を介してアンモニア選択還元型NOx触媒に向けて流動する排気中において排気の熱で加水分解し、アンモニアが生成される。生成されたアンモニアはアンモニア選択還元型NOx触媒に供給され、還元剤としてNOxの選択還元に使用される。この結果、排気中のNOxが還元されて排気の浄化が行われる。このとき、尿素水インジェクタは、上記排気流出口に対向する位置の上記側部周壁に設けられて上記排気流出口に向けて尿素水を噴射し、排気温センサは、上流側ケーシング内の排気の流動方向で尿素水インジェクタより上流側に配置されているので、尿素水インジェクタから尿素水が噴射供給される前の排気の温度を検出する。
また、第2排気浄化手段は、アンモニア選択還元型NOx触媒を備えて構成され、尿素水インジェクタは、排気流出口に対向する位置の側部周壁に設けられて排気流出口に向けて尿素水を噴射し、排気温センサは、上流側ケーシング内の排気の流動方向で尿素水インジェクタより上流側に配置されているので、尿素水インジェクタから尿素水が噴射供給される前の排気の温度を検出することにより、排気中に噴射供給された尿素水の影響を受けることなく、精度良く排気温度を検出することが可能となる。
更に、尿素水インジェクタから噴射供給された尿素水が付着することによる排気温センサの劣化や検出機能の低下を良好に防止することができる。
図1は、本発明の一実施形態に係る排気浄化装置が適用された4気筒のディーゼルエンジン(以下、エンジンという)の全体構成図を示しており、図1に基づき本発明に係る排気浄化装置について説明する。
エンジン1は各気筒共通の高圧蓄圧室(以下コモンレールという)2を備えており、図示しない燃料噴射ポンプから供給されてコモンレール2に蓄えられた高圧の燃料が各気筒に設けられた燃料噴射弁4に供給され、各燃料噴射弁4からそれぞれの気筒内に燃料が噴射される。
排気後処理装置28は、排気管20に接続された筒状の上流側ケーシング30と、上流側ケーシング30の下流側に連通路32で連通された筒状の下流側ケーシング34とで構成される。排気管20から上流側ケーシング30内に流入した排気は、上流側ケーシング30内を通過した後に連通路32を介して下流側ケーシング34内に流入し、下流側ケーシング34内を通過した排気は、テールパイプ36から大気中に排出される。
フィルタ40は、排気中のパティキュレートを捕集してエンジン1の排気を浄化するために設けられる。フィルタ40はハニカム型のセラミック体からなり、エンジン1の排気が内部を流通することによって排気中のパティキュレートを捕集する。前段酸化触媒38は排気中のNO(一酸化窒素)を酸化させてNO2(二酸化窒素)を生成するので、このように前段酸化触媒38とフィルタ40とを配置することにより、フィルタ40に捕集され堆積しているパティキュレートは前段酸化触媒38から供給されたNO2と反応して酸化し、フィルタ40の連続再生が行われるようになっている。
なお、上流側ケーシング30のフィルタ40下流側には、フィルタ40から流出して連通路32へと流入する排気中に尿素水を噴射供給する尿素水インジェクタ(アンモニア供給手段)46が設けられており、図示しない尿素水タンクから尿素水インジェクタ46に対して尿素水が供給されるようになっている。
図2は図1中のII−II線に沿う断面図であり、図3は図2中の仮想平面P1に沿う断面図である。図2及び図3に示されるように、円筒状をなす上流側ケーシング30の側壁周面には、フィルタ40の下流側となる位置に、上流側ケーシング30の外方に突出する排気流出口30aが溶接されており、排気流出口30aにはフランジを介して連通路32が接続されている。
尿素水の供給量を精度良く制御することが可能となり、アンモニアスリップの発生を防止しながら、SCR触媒42の排気浄化効率を良好に維持することが可能となる。
例えば、上記実施形態では、排気温センサ48の検出値を、フィルタ40の強制再生制御及び尿素水インジェクタ46の尿素水供給制御に用いるようにしたが、排気温センサ48の検出値の用途は、これらに限定されるものではない。即ち、排気温度の情報を必要とする様々な制御に排気温センサ48の検出値を用いることが可能であり、上述したように排気温センサ48で精度良く排気温度を検出することにより、排気温センサ48の検出値を用いた制御の精度を良好に維持することが可能となる。
また、上記実施形態では、上流側ケーシング30と下流側ケーシング34とを連通路32によって連通するように排気後処理装置28を構成したが、上流側ケーシング30と下流側ケーシング34と隣接させ、上流側ケーシング30の排気流出口30aの端部を直接下流側ケーシング34に接続するようにしてもよい。更に、上流側ケーシング30の側部周壁から外方に突出する排気流出口30aを省略し、上流側ケーシング30の側部周壁自体に開口する排気流出口を介し、上流側ケーシング30と下流側ケーシング34とを直接連通するようにしてもよい。
30 上流側ケーシング
30a 排気流出口
34 下流側ケーシング
38 前段酸化触媒(第1排気浄化手段)
40 パティキュレートフィルタ(第1排気浄化手段)
42 アンモニア選択還元型NOx触媒(第2排気浄化手段)
44 後段酸化触媒(第2排気浄化手段)
46 尿素水インジェクタ
48 排気温センサ
Claims (2)
- 筒状をなして内部にエンジンの排気を浄化するための第1排気浄化手段を収容した上流側ケーシングと、
上記上流側ケーシングの上記第1排気浄化手段より下流側となる位置の側部周壁に設けられ、上記第1排気浄化手段を通過した排気を排出する排気流出口と、
上記排気流出口に連通し、上記排気流出口から流出した排気を浄化するための第2排気浄化手段を収容した下流側ケーシングと、
上記上流側ケーシング内の排気の流動方向で上記第1排気浄化手段と上記排気流出口との間に配置されて上記上流側ケーシングの側部周壁に取り付けられ、上記第1排気浄化手段から流出する排気の温度を検出する排気温センサとを備え、
上記排気温センサは、上記排気流出口の中心軸線と上記上流側ケーシングの中心軸線とを含む第1の仮想平面に直交して上記上流側ケーシングの中心軸線を含む第2の仮想平面で、上記上流側ケーシングの側部周壁を周方向に、上記排気流出口の側に位置する流出口側領域と、上記排気流出口の側とは反対側に位置する反流出口側領域との2つの領域に分割したときに、上記流出口側領域に設けられており、
上記第2排気浄化手段は、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを選択還元するアンモニア選択還元型NOx触媒を備えて構成され、
上記上流側ケーシングは、上記第1排気浄化手段から流出した後、上記排気流出口を介して上記アンモニア選択還元型NOx触媒に向けて流動する排気中に尿素水を噴射する尿素水インジェクタを備え、
上記尿素水インジェクタは、上記排気流出口に対向する位置の上記側部周壁に設けられて上記排気流出口に向けて尿素水を噴射し、
上記排気温センサは、上記上流側ケーシング内の排気の流動方向で上記尿素水インジェクタより上流側に配置されている
ことを特徴とする排気浄化装置。 - 上記排気流出口には、上記排気流出口から上記上流側ケーシング内を横断するように上記尿素水インジェクタまで延設されて上記尿素水インジェクタを取り囲む筒状の整流体が設けられ、
上記整流体の周面には、上記整流体の外側と内側とを連通する複数の連通孔が形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。
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