JP2009524758A - 排気ガス後処理システム - Google Patents
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Abstract
【課題】小型かつ有効な排気ガス後処理システムを提供すること。
【解決手段】本発明は、内燃機関(10)からの排気ガスを処理する排気ガス後処理システムに関する。このシステムは、煤用触媒コンバータ(40)と、自身の上流に配置される噴射装置を介して送給される薬剤によってNOx排出量を減少させるSCR触媒コンバータ(41)とを備える。本発明によれば、煤用触媒コンバータ(40)は噴射装置(25)とSCR触媒コンバータ(41)との間に配置される。
【選択図】図2
【解決手段】本発明は、内燃機関(10)からの排気ガスを処理する排気ガス後処理システムに関する。このシステムは、煤用触媒コンバータ(40)と、自身の上流に配置される噴射装置を介して送給される薬剤によってNOx排出量を減少させるSCR触媒コンバータ(41)とを備える。本発明によれば、煤用触媒コンバータ(40)は噴射装置(25)とSCR触媒コンバータ(41)との間に配置される。
【選択図】図2
Description
本発明は、内燃機関からの排気ガスを処理する排気ガス後処理システムであって、煤用触媒コンバータと、自身の上流に配置されるノズルを介して送給される薬剤によってNOx排出量を減少させるSCR触媒コンバータとからなる排気ガス後処理システムに関する。
大型トラックやバスの排気ガス量削減を目的とする規制の強化に伴い、排気ガス後処理システムが進歩している。SCR(選択触媒還元方式)は、尿素水溶液などの薬剤がSCR触媒コンバータの上流において噴射される、こうしたNOx排出量を減少させるシステムの一つである。NO2によって煤を燃焼させる(いわゆるCRT、すなわち連続再生トラップ)DPF(ディーゼル用微粒子除去フィルタ)は、(主に炭素によって構成される)エンジンの粒子状物質排出量を減少させるその他のシステムである。NO2は、この微粒子フィルタの上流に配置される酸化触媒コンバータによって生成される。
微粒子フィルタには様々な種類があるが、いわゆる「ウォールフロー式」のコーディエライト・フィルタが、最も一般的である。最近登場したその他の種類のフィルタは、いわゆる「フロースルー式」のフィルタである。後者は、粒子状物質還元作用が比較的弱いとともに灰に対して透過性を有することを特徴とし、点検整備を必要としない。
排出規制のさらなる強化によって、これらの2つの種類の排気ガス後処理システムを組み合わせて用いる必要が生じているが、その設置空間を充分に確保できないという問題がしばしば起こる。
従来の複合排気ガス後処理システム(SCR+DPF)において、これらのシステムは、以下に示す順番で取り付けられた構成要素からなる:
また、加水分解触媒コンバータがSCR触媒コンバータに組み込まれ、その後、微粒子フィルタが触媒被覆され、以ってエンジンの下流の第1の酸化触媒コンバータが不要となる変形態様がある。これらは全て、微粒子フィルタが尿素噴射位置の上流に配置されることを特徴とし、この特徴は「ウォールフロー式」のコーディエライト・フィルタが用いられる場合には必須である。というのも、とりわけ、これらのフィルタは、主に硫酸カルシウム(すなわち石膏)である灰を捕集するものであり、尿素水溶液が上流で噴射されるのは問題だからである。さらに、前記フィルタは、生成されるアンモニアを吸収する多孔質の大きな塊体であることを特徴としており、一時的に尿素を噴射する際の支障となる。
従って、本発明の目的は、従来のシステムよりも小型かつ有効な排気ガス後処理システムを提供することである。
本発明による、内燃機関からの排気ガスを処理するための排気ガス後処理システムは、煤用触媒コンバータと、自身の上流に配置されるノズルを介して送給される薬剤によってNOx排出量を減少させるSCR触媒コンバータとからなり、前記煤用触媒コンバータが前記ノズルと前記SCR触媒コンバータとの間に配置されることを特徴とする。この実施例に示す構成によって、多数のシステム構成要素を組み合わせて1つの小型装置とすることができる。
本発明の有利な例を示す実施例は、添付の従属請求項に記載されている。
以下、添付図面を参照しながら例示的な実施例を用いて、本発明をより詳細に説明する。
図1に概略的に示されている内燃機関10は、6つのピストン形シリンダ12と吸気マニホルド13と排気マニホルド14とを有するエンジンブロック11からなる。エンジンからの排気ガスは、排気管路15を介してターボ過給装置16のタービンロータ17へと導かれる。タービン軸18は、前記ターボ過給装置の圧縮機ホイール19を駆動し、この圧縮機ホイールは、吸気管路20を介して吸気を圧縮するとともに中間冷却器21を介して該吸気を吸気マニホルド13へと送給する。燃料は、各シリンダ12に、供給装置(図示せず)を介して供給される。ここでは、六気筒エンジンが図示されているが、本発明は、その他のシリンダ構成においても実施可能である。
ターボ過給装置16を通過した排気ガスは、さらに排気管路22を介して、排気ガス流のためのNO2を生成する酸化触媒コンバータ23へと導かれる。この酸化触媒コンバータの下流に、煤粒子とNOxとを排気ガス流から除去する装置24が配置されている。この装置については、以下に図2を参照しながら説明する。例えば尿素またはアンモニア等の薬剤を排気ガス流中に混入させる噴射装置25は、前記装置24の上流に配置される。
前記装置24は、2つの端部壁27、28と3つの内部分割壁29、30、31とを有する楕円筒状ケーシング26からなる。入口管32は、側部から前記ケーシング26内を通って延在するとともに、ベンド管を介してさらに前記ケーシングの長手方向に3つの分割壁29〜31を貫通して端部壁27において分配空間33に至る。
2つの触媒コンバータ装置34、35は、並列に、各々が前記ケーシング内において自身の管内に取り付けられ、前記管は、3つの分割壁29〜31を貫通して、前記壁によって内側から密封されるとともに、前記外側ケーシング26によって外側から密封されて延在して、前記ケーシング内において2つの分離された内部空間36、37を形成する。分配空間33の最も近傍に位置する空間36は、孔部38を介して排気入口管32と連通する。従って、前記空間36は、入口管32を介して分配空間33と連通している。
分配空間33と空間36との間におけるさらに他の接続は、分配空間33と空間37との間においてケーシング26内のその他の管の近くに延在する管39を介してもたらされる。この管39は、一方では空間36内への、他方では空間37内への孔部を備える。この管39を配設することにより、さもなければ密閉状態の空間37に、エンジン10からの排気ガス流中に生じる音波に対する消音ヘルムホルツ共鳴器として作用する空間が形成される。加えて、前記管39によって、空間36から前記孔部を介して分配空間33へと至る流路が形成され、前記分配空間内への圧力勾配が減少するとともに、排気ガス流中における薬剤のガス化が容易になる。
分配空間33は、入口管32と管39とを介して流入する排気ガス流を、煤用触媒コンバータ型の微粒子フィルタ40をそれぞれ備える2つの触媒コンバータ装置34、35に分配する。この微粒子フィルタからの排気ガス流は、その後、アンモニアがNOxと反応してNO2が形成されるSCR触媒コンバータ41を通過する。最後に、排気ガス流は、酸化触媒コンバータ42を通過し、残留アンモニアが排気ガス流から隈なく除去される。排気ガス流は、その後、出口空間43を介して排気ガス出口管44へと導かれる。
排気ガス流が微粒子フィルタ40を通過した後にSCR触媒コンバータ41に到達する本発明による後処理装置24の前記実施例において、噴射装置25を装置24に有利に接近させて配置することが可能である。排気ガス流中における薬剤の分配およびガス化は、管32、39と分配空間33と微粒子フィルタ40とにおいて起こる。同時に、微粒子フィルタとSCR触媒コンバータと酸化触媒コンバータとを共通の装置24として同一のケーシング26内に配置することが可能になる。逆に、噴射装置25が微粒子フィルタとSCR触媒コンバータとの間に配置される場合には、排気ガス後処理システム全体にそれぞれ異なる構成が必要となり、占有面積が拡大してしまう。
本発明は、以上の例示的な実施例に限定されるとみなされるべきではなく、数多くのさらに他の変形態様および改変が以下の特許請求の範囲から逸脱することなく実施可能である。例えば、後処理装置24は、並列に配置される複数の触媒コンバータ装置を備えている必要はない。
Claims (6)
- 内燃機関(10)からの排気ガスを処理する排気ガス後処理システムであって、煤用触媒コンバータ(40)と、自身の上流に配置される噴射装置(25)を介して送給される薬剤によってNOx排出量を減少させるSCR触媒コンバータ(41)とからなる排気ガス後処理システムであって、前記煤用触媒コンバータ(40)が前記噴射装置(25)と前記SCR触媒コンバータ(41)との間に配置されることを特徴とする排気ガス後処理システム。
- 酸化触媒コンバータ(42)が前記SCR触媒コンバータ(41)の下流に配置されることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記煤用触媒コンバータ(40)と前記SCR触媒コンバータ(41)と前記酸化触媒コンバータ(42)とは、共通のケーシング(26)内において直列に配置されることを特徴とする請求項2に記載のシステム。
- 前記ケーシング(26)は、内部分割壁(29〜31)によって分割され、前記ケーシングの端部の分配空間(33、43)と該空間の間に位置する音響作用空間(42)とが形成されることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のシステム。
- 薬剤を送給する前記噴射装置(25)は、前記内燃機関(10)からの排気ガスの吸入管路(15)の接続部(32)に接近して配置されることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のシステム。
- 酸化触媒コンバータ(23)が前記ノズル(25)の上流において前記吸入管路(15)内に配置されることを特徴とする請求項5に記載のシステム。
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