JP2008303786A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

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Kazuhiro Ito
和浩 伊藤
Tomihisa Oda
富久 小田
Takekazu Ito
丈和 伊藤
Yutaka Tauchi
豊 田内
Toshisuke Toshioka
俊祐 利岡
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Abstract

【課題】尿素水供給弁に送り込まれる尿素水を冷却する。
【解決手段】ＮＯx浄化用尿素水を供給するために排気管７内に配置された尿素水供給弁１０と、尿素水供給弁１０から供給すべき尿素水を貯留している尿素水タンク１２とを具備する。尿素水供給管１１を介して尿素水タンク１２から尿素水供給弁１０に尿素水が供給され、この尿素水供給管１１内に尿素水を冷却するための冷却装置１３が配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
ＮＯx浄化用尿素水を排気ガス中に供給するために機関排気通路内に配置された尿素水供給弁と、尿素水供給弁から供給すべき尿素水を貯留している尿素水タンクとを具備しており、尿素水タンク内に機関冷却水を用いた熱交換装置を配置し、この熱交換装置によって尿素水タンク内の尿素水を尿素水の凍結温度以上であってアンモニアの発生温度以下に制御するようにした内燃機関が公知である（例えば特許文献１を参照）。
特開２００５−９０４３１号公報
しかしながら尿素水供給弁を機関排気通路内に配置した場合には、尿素水供給弁の温度は排気ガス温や外気温によって低温から高温まで大きく変化し、その結果尿素水供給弁に送り込まれた尿素水の温度も大きく変化することになる。これは、上述の内燃機関におけるように尿素水タンク内の尿素水の温度を最適な温度に制御するようにした場合でも同様である。従って上述の内燃機関においても尿素水供給弁に送り込まれた尿素水の温度は大きく変化することになり、その結果尿素水の大きな温度変化に基づく種々の不具合が発生するという問題がある。
上記問題を解決するために本発明によれば、ＮＯx浄化用アンモニア由来化合物溶液を排気ガス中に供給するために機関排気通路内に配置されたアンモニア由来化合物溶液供給弁と、アンモニア由来化合物溶液供給弁から供給すべきアンモニア由来化合物溶液を貯留しているアンモニア由来化合物溶液タンクとを具備した内燃機関の排気浄化装置において、アンモニア由来化合物溶液供給弁とアンモニア由来化合物溶液タンクとを連結するアンモニア由来化合物溶液流通管内にアンモニア由来化合物溶液の温度調整装置を設けている。
アンモニア由来化合物溶液供給弁とアンモニア由来化合物溶液タンクとを連結するアンモニア由来化合物溶液流通管内にアンモニア由来化合物溶液の温度調整装置を設けることによってアンモニア由来化合物溶液供給弁に送り込まれたアンモニア由来化合物溶液の温度を調整することができ、それによってアンモニア由来化合物溶液の大きな温度変化に基づく不具合の発生を抑制することができる。
図１に圧縮着火式内燃機関の全体図を示す。
図１を参照すると、１は機関本体、２は機関から排出される排気ガスによって駆動される排気ターボチャージャ、３は排気ターボチャージャ２の排気タービンを夫々示している。
図１に示されるように排気タービン３の出口は排気管４を介して酸化触媒５の入口に連結される。この酸化触媒５の下流には酸化触媒５に隣接して排気ガス中に含まれる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６が配置され、このパティキュレートフィルタ６の出口は排気管７を介してＮＯx選択還元触媒８の入口に連結される。このＮＯx選択還元触媒８の出口には酸化触媒９が連結される。
排気管７内にはＮＯx浄化用のアンモニア由来化合物溶液、例えば尿素水を排気ガス内に供給するための尿素水供給弁１０が配置されており、この尿素水供給弁１０は尿素水流通管１１を介して尿素水を貯留している尿素水タンク１２に連結されている。この尿素水流通管１１内には尿素水の温度を調整するための温度調整装置１３が設けられている。
尿素水タンク１２内には貯留されている尿素水が凍結するのを防止するために加熱装置１４が配置されており、尿素水タンク１２内に貯留されている尿素水はこの加熱装置１４によって尿素水の凍結温度以上に維持されている。尿素水タンク１２内に貯蔵されている尿素水は尿素水供給弁１０から排気管７内を流れる排気ガス中に噴射され、尿素から発生したアンモニア（（ＮＨ2）2ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→２ＮＨ3＋ＣＯ2）によって排気ガス中に含まれるＮＯxがＮＯx選択還元触媒８において還元される。
さて、図１に示される実施例では尿素水流通管１１が尿素水タンク１２から尿素水供給弁１０に尿素水を供給するための尿素水供給管からなり、温度調整装置１３が冷却装置から構成されている。なお、図１に示される実施例ではこの冷却装置１３は例えば車両の床下に配置されかつ走行風によって冷却される尿素水供給管１１の一部から形成されている。
前述したように尿素水供給弁１０の温度は排気ガス温や外気温によって低温から高温まで大きく変化し、その結果尿素水供給弁１０に送り込まれた尿素水の温度も大きく変化する。この場合、尿素水供給弁１０は特に排気ガス温の影響を強く受けるので排気ガス温が高くなると尿素水の温度も高くなる。
尿素水の温度が高くなると尿素水中の尿素が形態変化を生じて変質し、その結果尿素水供給弁が目詰まりするという問題を生ずる。また、尿素水の温度が高くなると尿素水からアンモニアが発生する。その結果、一方では尿素水中のアンモニア濃度が低下してＮＯx浄化率が低下するという問題を生じ、他方では発生したアンモニアが尿素水タンク内に充満し、この充満したアンモニアが尿素水の補給時に外気中に放出されるという問題を生じる。
図１に示される実施例では尿素水供給弁１０に送り込まれた尿素水が高温になり、その結果、上述の如き問題が生じるのを抑制するために冷却装置１３によって尿素水供給弁１０に送り込まれる尿素水を冷却するようにしている。このように尿素水供給弁１０に送り込まれる尿素水を冷却するとたとえ尿素水供給弁１０において尿素水の温度が上昇せしめられたとしても尿素水の温度はさほど高温にはならず、斯くして上述の如き問題が生じるのが抑制されることになる。
図２に別の実施例を示す。この実施例では尿素水流通管１１が尿素水タンク１２から尿素水供給弁１０に尿素水を供給するための尿素水供給管１１ａと、尿素水供給弁１０から尿素水タンク１２に余剰の尿素水を返戻するための尿素水返戻管１１ｂからなり、温度調整装置１３が尿素水返戻管１１ｂ内に配置された冷却装置から構成されている。この実施例でも冷却装置１３は例えば車両の床下に配置されかつ走行風によって冷却される尿素水返戻管１１ｂの一部から形成されている。
この実施例では高温の尿素水を冷却装置１３により冷却することによって高温の尿素水が尿素水タンク１２内に返戻されるのが阻止される。その結果、尿素水からアンモニアが発生するのが抑制され、斯くしてＮＯx浄化率が低下するのを抑制することができると共に尿素水の補給時にアンモニアが外気中に放出するのを抑制することができる。なお、この実施例において冷却装置１３を更に尿素水供給管１１ａ内にも設けることができる。
図３に更に別の実施例を示す。この実施例では尿素水流通管１１が尿素水タンク１２から尿素水供給弁１０に尿素水を供給するための尿素水供給管からなり、温度調整装置１３は加熱作用および冷却作用のいずれの作用も行うように構成されている。この温度調整装置１３では例えばペルチェ素子を用いて尿素水の加熱作用および冷却作用が行われる。この実施例では冷却作用に加えて加熱作用も行うことができるので例えば寒冷地において尿素水供給弁１０に送り込まれた尿素水が凍結するのを阻止することもできる。
圧縮着火式内燃機関の全体図である。 圧縮着火式内燃機関の別の実施例を示す全体図である。 圧縮着火式内燃機関の更に別の実施例を示す全体図である。
符号の説明
２ 排気ターボチャージャ
５，９ 酸化触媒
６ パティキュレートフィルタ
８ ＮＯx選択還元触媒
１０ 尿素水供給弁
１１ 尿素水流通管
１２ 尿素水タンク
１３ 温度調整装置

Claims (4)

  1. ＮＯx浄化用アンモニア由来化合物溶液を排気ガス中に供給するために機関排気通路内に配置されたアンモニア由来化合物溶液供給弁と、アンモニア由来化合物溶液供給弁から供給すべきアンモニア由来化合物溶液を貯留しているアンモニア由来化合物溶液タンクとを具備した内燃機関の排気浄化装置において、アンモニア由来化合物溶液供給弁とアンモニア由来化合物溶液タンクとを連結するアンモニア由来化合物溶液流通管内にアンモニア由来化合物溶液の温度調整装置を設けた内燃機関の排気浄化装置。
  2. 上記アンモニア由来化合物溶液流通管がアンモニア由来化合物溶液タンクからアンモニア由来化合物溶液供給弁にアンモニア由来化合物溶液を供給するためのアンモニア由来化合物溶液供給管からなり、上記温度調整装置が冷却装置からなる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 上記アンモニア由来化合物溶液流通管がアンモニア由来化合物溶液供給弁からアンモニア由来化合物溶液タンクに余剰のアンモニア由来化合物溶液を返戻するためのアンモニア由来化合物溶液返戻管からなり、上記温度調整装置が冷却装置からなる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 上記温度調整装置は加熱作用および冷却作用のいずれの作用も行う請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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