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JP2002370016A - 還元剤溶液の自動調合装置 - Google Patents

還元剤溶液の自動調合装置

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JP2002370016A
JP2002370016A JP2001178535A JP2001178535A JP2002370016A JP 2002370016 A JP2002370016 A JP 2002370016A JP 2001178535 A JP2001178535 A JP 2001178535A JP 2001178535 A JP2001178535 A JP 2001178535A JP 2002370016 A JP2002370016 A JP 2002370016A
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JP
Japan
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reducing agent
agent solution
water
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tank
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Masanobu Hirata
田 公 信 平
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UD Trucks Corp
Original Assignee
UD Trucks Corp
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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 排ガス浄化手段を設けた自動車において、還
元剤溶液タンクが比較的に小さくて済むようにして設置
スペースの確保を容易とし、重量が比較的に軽くできて
低燃費となり、還元剤の補給頻度が比較的に少なくて済
むようにした還元剤溶液の自動調合装置を提供する。 【解決手段】 自動車のエンジン(1)の排気系に選択
性接触還元触媒を有する排ガス浄化手段を介装し、還元
剤溶液タンク(6)内の還元剤溶液(5)を前記選択性
接触還元触媒へ噴射するように構成し、水供給部(1
0)と還元剤計量部(11)と攪拌部(12)とを設
け、水供給部(10)から攪拌部(12)へ水を供給
し、還元剤計量部(11)から攪拌部(12)へ還元剤
を供給し、供給された水と還元剤を攪拌部(12)で攪
拌して還元剤溶液を作り、還元剤溶液を還元剤溶液タン
ク(6)へ供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、選択性接触還元
(SCR)触媒と還元剤溶液を用いて排気ガス中の有害
な窒素酸化物(NOx)を無害なガスに還元する排ガス
浄化手段を、排気系に介装した自動車における還元剤溶
液の自動調合装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ディーゼル車のエンジンから排出される
排気ガスには、一酸化炭素(CO)及び炭化水素(H
C)以外に窒素酸化物(NOx)が含まれている。この
有害な窒素酸化物(NOx)を無害なガスに還元するシ
ステムは、特開2000−230414号に示されるよ
うに、リーンNOx触媒、選択性接触還元(SCR)触
媒、及びリーンNOxトラップ等が用いられている。
【0003】これらのシステムの内、NOx還元反応の
効率がよい選択性接触還元触媒を用いたシステムでは、
O2リッチ排気中でのNOx還元反応を行う還元剤とし
て尿素又はアンモニア等が用いられている。
【0004】そして、アンモニアに比べて取り扱い易い
尿素を使用する場合には、自動車の排ガス排出用のマフ
ラー途中に排ガス浄化室を設け、この排ガス浄化室に選
択性接触還元触媒を収納し、自動車に設けた還元剤溶液
タンクに還元剤溶液として尿素水を入れ、この尿素水を
排ガス浄化室の上流側の排気配管へ噴射するようにして
いる。
【0005】係るシステムでは、尿素水が無くなった場
合にNOx還元反応が起こらなくなるものの、自動車の
走行には全く支障を起こすことはなく、有害な窒素酸化
物(NOx)を大量に排出して走行することになる。
【0006】しかし現時点では、尿素水を供給するため
のインフラ整備は進んでいないために、供給可能なとき
に比較的多くの量を供給しておく必要がある。そのた
め、大容量の還元剤溶液タンクが必要となり、還元剤溶
液タンクの設置スペースの確保が難しく、自動車のデザ
インの自由度に制約が掛かる不都合がある。さらに、自
動車の重量が重くなり、燃費が悪くなる不都合もある。
【0007】また、尿素水を供給するためのインフラ整
備が進んだとしても、ある程度の大きさの還元剤溶液タ
ンクが必要となり、上述した不都合を解消することはで
きない。そして、還元剤溶液タンクを小容量とした場合
は、還元剤溶液の補給頻度が多くなる不都合がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に鑑みて
なされたもので、排ガス浄化手段を設けた自動車におい
て、還元剤溶液タンクが比較的に小さくて済むようにし
て設置スペースの確保を容易とし、重量が比較的に軽く
できて低燃費となり、還元剤の補給頻度が比較的に少な
くて済むようにした還元剤溶液の自動調合装置を提供す
ることを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の還元剤溶液の自
動調合装置は、自動車のエンジンの排気系に選択性接触
還元触媒を有する排ガス浄化手段を介装し、還元剤溶液
タンク内の還元剤溶液を前記選択性接触還元触媒へ噴射
するように構成し、水供給部と還元剤計量部と攪拌部と
を設け、水供給部から攪拌部へ水を供給し、還元剤計量
部から攪拌部へ還元剤を供給し、供給された水と還元剤
を攪拌部で攪拌して還元剤溶液を作り、この還元剤溶液
を前記還元剤溶液タンクへ供給する様に構成した事を特
徴としている。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の自
動車の排ガス浄化装置に使用される還元剤溶液の自動調
合装置を説明する。
【0011】図1に示すように、自動車のエンジン1の
排ガス排出用の配管2の途中には排ガス浄化手段の排ガ
ス浄化室3が設けられ、この排ガス浄化室3に有害な窒
素酸化物(NOx)を無害のガスに効率よく還元する選
択性接触還元(SCR)触媒が収納されている。
【0012】一方、自動車には本発明の還元剤溶液の自
動調合装置4が設けられ、自動調合装置4で調合された
還元剤溶液5は還元剤溶液タンク6に供給されるように
なっている。そして、還元剤溶液タンク6に接続された
パイプ7は排ガス浄化室3の上流側の排ガス配管2に設
けられているノズル3aに接続され、パイプ7にはポン
プ8が介装されている。また、還元剤溶液タンク6に
は、還元剤溶液の量を計量する液位センサ9が設けられ
ている。
【0013】なお、有害な窒素酸化物(NOx)を無害
のガスに効率よく還元する還元剤溶液5としては尿素水
が最適であるが、排ガス浄化室3に収納されている選択
性接触還元触媒に応じてアンモニア水、アルコール類、
又は炭化水素類等を使用してもよい。
【0014】還元剤溶液タンク6へ還元剤溶液5を供給
する自動調合装置4は、水供給部10と、還元剤計量部
11と、攪拌部12で構成されている。水供給部10の
水タンク13に接続されているパイプ14は攪拌部12
に配設され、パイプ14には開閉弁15が介装されてい
る。この水タンク13へは供給口13aから水が供給さ
れ、水タンク13に設けられた液位センサ16により水
量が計られるようになっている。
【0015】還元剤計量部11は、還元剤タンク17と
計量器18で構成されている。還元剤タンク17の排出
管19は計量器18に接続され、排出管19には開閉弁
20が設けられ、還元剤タンク17には還元剤の量を計
量するレベルセンサ21が設けられている。
【0016】計量器18はバネ秤式で、還元剤タンク1
7から供給された還元剤によりバネ18aが圧縮され、
一定量の還元剤が供給されたことをレベルセンサ18b
が検知すると、計量された還元剤が攪拌部12へ排出さ
れるようになっている。攪拌部12は、攪拌タンク22
と攪拌機23で構成されている。
【0017】攪拌タンク22に接続されているパイプ2
4は還元剤溶液タンク6に接続され、パイプ24には開
閉弁25が設けられている。攪拌機23は攪拌タンク2
2に設けられ、モータ23aにより攪拌翼23bが回転
するようになっている。
【0018】水供給部10から水が供給されて液位セン
サ26が液位を検知し、還元剤計量部11から還元剤が
供給されると、モータ23aが駆動されて攪拌翼23b
により攪拌され、一定時間攪拌されて還元剤溶液が均一
となったら開閉弁25が開き、攪拌タンク22内の還元
剤溶液は還元剤溶液タンク6へ供給されるようになって
いる。
【0019】液位センサ9、16、26、レベルセンサ
18b、21、開閉弁15、20、25、及びモータ2
3aは、信号線27により制御装置28に接続され、制
御信号の授受が行われるようになっている。制御装置2
8には、水タンク13への水補給及び還元剤タンク17
への還元剤補給を知らせる報知器29が設けられてい
る。
【0020】次に、図2のフローチャートに基づいて、
上述した構成の自動車の排ガス浄化手段の還元剤溶液の
自動調合装置の動作を、還元剤として尿素を用いた例で
説明する。自動調合装置4の水供給部10の水タンク1
3には水が入れられ、還元剤計量部11の還元剤タンク
17には還元剤として尿素の粉末が入れられ、還元剤溶
液タンク6には自動調合装置4で調合された還元剤溶液
5、即ち尿素水が入れられている。
【0021】エンジン1の駆動中はポンプ8が駆動さ
れ、還元剤溶液タンク6内の尿素水5はポンプ8で圧送
され、パイプ7を介してノズル3aから排ガス浄化室3
内の選択性接触還元触媒へ噴射され、エンジン1のマフ
ラー2から排出される排ガス中の有害な窒素酸化物(N
Ox)は、無害のガスに還元されて大気中へ排出され
る。
【0022】そして、還元剤溶液タンク6内の尿素水5
が消費され液位センサ9以下となると(ST1)、制御
装置28は開閉弁25を閉じ(ST2)、開閉弁15を
開く(ST3)。開閉弁15が開くことにより水タンク
13内の水が攪拌タンク23内へ供給され、攪拌タンク
23内の液位が上昇して液位センサ26が検知すると
(ST4)、開閉弁15が閉じる(ST5)。
【0023】次に、開閉弁20が開き、還元剤タンク1
7内の尿素が計量器18へ供給され、供給された尿素に
よりバネ18aが圧縮されてレベルセンサ18bが検知
すると(ST6)、計量器18から攪拌タンク23へ尿
素が供給される(ST7)。
【0024】攪拌タンク23へ水と尿素が供給される
と、モータ23aが駆動され(ST8)、攪拌翼23b
により攪拌タンク23内が攪拌される。そして、一定時
間攪拌されて尿素水が均一となったら(ST9)、開閉
弁25が開いて(ST10)、攪拌タンク23内の尿素
水は還元剤溶液タンク6へ供給される。
【0025】なお、自動調合装置4で調合される尿素水
の濃度は一定であるのが好ましく、例えば、尿素水が一
番凍り難い濃度である32.5%がよい。しかし、選択
性接触還元触媒に応じて反応効率が高い濃度であればよ
い。
【0026】上述したようにして自動調合装置4で尿素
水を作って還元剤溶液タンク6へ供給し、水タンク13
内の水が減って液位センサ16以下となると、制御装置
28は報知器29により水の補給を指示して知らせる。
同様に、還元剤タンク17内の還元剤が減ってレベルセ
ンサ21以下となると、制御装置28は報知器29によ
り還元剤の補給を指示して知らせる。
【0027】なお、前述したように、還元剤溶液5とし
ては尿素水以外に、排ガス浄化室3に収納されている選
択性接触還元触媒に応じてアンモニア水、アルコール
類、又は炭化水素類等を使用してもよい。
【0028】また、還元剤としては粉末の尿素を使用し
ているが、タブレット又は濃縮された尿素水でもよい。
【0029】さらに、バネ秤式の計量器18で尿素を計
量しているが、粉末の尿素を使用した場合はレベルセン
サにより尿素を計量してもよく、タブレットの尿素を使
用した場合は規定の個数を供給するようにしてもよい。
【0030】また、水位センサ26で水の供給量を計量
しているが、開閉弁15の開弁時間で計量してもよく、
流量計を設けて計量してもよい。
【0031】
【発明の効果】本発明の還元剤溶液の自動調合装置の効
果を、以下に列挙する。 (1) 水と還元剤から自動調合装置で還元剤溶液を作
るので、装置全体の容積が比較的に小さくなり、設置ス
ペースの確保を容易とし、自動車のデザイン上の制約が
少なくなる。 (2) 装置全体の重量が比較的に軽くなり、低燃費の
自動車となる。 (3) 入手し易い水の補給頻度は比較的に多いが、入
手し難い還元剤の補給頻度が比較的に少なくて済むよう
になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る還元剤溶液の自動調合
装置の構成を示すブロック図。
【図2】制御装置のフローチャート。
【符号の説明】
1・・・エンジン 2・・・排気配管 3・・・排ガス浄化室 3a・・・ノズル 4・・・自動調合装置 5・・・還元剤溶液(尿素水) 6・・・還元剤溶液タンク 7、14、24・・・パイプ 8・・・ポンプ 9、16、26・・・液位センサ 10・・・水供給部 11・・・還元剤計量部 12・・・攪拌部 13・・・水タンク 15、20、25・・・開閉弁 17・・・還元剤タンク 18・・・計量器 19・・・排出管 21・・・レベルセンサ 22・・・攪拌タンク 23・・・攪拌機 27・・・信号線 28・・・制御装置 29・・・報知器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自動車のエンジンの排気系に選択性接触
    還元触媒を有する排ガス浄化手段を介装し、還元剤溶液
    タンク内の還元剤溶液を前記選択性接触還元触媒へ噴射
    するように構成し、水供給部と還元剤計量部と攪拌部と
    を設け、水供給部から攪拌部へ水を供給し、還元剤計量
    部から攪拌部へ還元剤を供給し、供給された水と還元剤
    を攪拌部で攪拌して還元剤溶液を作り、この還元剤溶液
    を前記還元剤溶液タンクへ供給する様に構成したことを
    特徴とした還元剤溶液の自動調合装置。
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