排ガス浄化装置
【課題】排ガス温度が低いときであってもＮＯｘを低減し、これにより低温から高温にかけて広い排ガス温度範囲でＮＯｘを効率良く低減する。
【解決手段】排ガス中のＮＯｘをＮ2に還元可能な選択還元型触媒１９がエンジン１１の排気管１６に設けられる。流体供給手段２１は選択還元型触媒１９より排ガス上流側の排気管１６に臨む流体噴射ノズル２３を有する。この流体供給手段２１は上記流体噴射ノズル２３から選択還元型触媒１９で還元剤として機能する尿素系流体２２を排気管１６に供給するように構成される。オゾン供給手段４１は選択還元型触媒１９より排ガス上流側であって流体噴射ノズル２３より排ガス上流側又は排ガス下流側の排気管１６に臨むオゾン噴射ノズル４３を有する。このオゾン供給手段４１は上記オゾン噴射ノズル４３から排ガス中のＮＯをＮＯ2に酸化可能なオゾン４２を排気管１６に供給するように構成される。
【解決手段】排ガス中のＮＯｘをＮ2に還元可能な選択還元型触媒１９がエンジン１１の排気管１６に設けられる。流体供給手段２１は選択還元型触媒１９より排ガス上流側の排気管１６に臨む流体噴射ノズル２３を有する。この流体供給手段２１は上記流体噴射ノズル２３から選択還元型触媒１９で還元剤として機能する尿素系流体２２を排気管１６に供給するように構成される。オゾン供給手段４１は選択還元型触媒１９より排ガス上流側であって流体噴射ノズル２３より排ガス上流側又は排ガス下流側の排気管１６に臨むオゾン噴射ノズル４３を有する。このオゾン供給手段４１は上記オゾン噴射ノズル４３から排ガス中のＮＯをＮＯ2に酸化可能なオゾン４２を排気管１６に供給するように構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの排ガスに含まれる窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）を低減して排ガスを浄化する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の排ガス浄化装置として、内燃機関の排気通路にＮＯｘ保持材が配置され、排気通路にオゾンを導入するオゾン導入手段がＮＯｘ保持材より上流の排気通路に配置され、ＮＯｘ保持材より下流の排気通路に３元触媒が配置され、この３元触媒に比して低い温度で活性が発現するように調製された選択還元型触媒が３元触媒より上流に配置され、更に選択還元型触媒の上流の排ガスに酸素を導入する酸素導入手段が選択還元型触媒の上流に配置された内燃機関の排気ガス浄化装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このように構成された内燃機関の排気ガス浄化装置では、選択還元型触媒が３元触媒に比して低い温度で活性化するように調製されているため、リーン雰囲気下においてＮＯｘとＨＣ（炭化水素）とを反応させ浄化する機能を有する。この結果、３元触媒が活性する前に、ＮＯｘ保持材に吸蔵或いは吸着できなかったＮＯｘを効果的に浄化することができ、ＮＯｘの浄化性能を向上できる。また、選択還元型触媒が３元触媒の上流に配置されているため、内燃機関の冷間始動時に、選択還元型触媒の活性を逸早く発現させることができ、３元触媒の活性がある程度発現した後は、選択還元型触媒で浄化されなかったＮＯｘを３元触媒で浄化処理できる。この結果、ＮＯｘ浄化性能を向上できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１６３８８１号公報（請求項１、段落［００１４］、段落［００１５］、図８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の特許文献１に示された内燃機関の排気ガス浄化装置では、選択還元型触媒でＨＣ（炭化水素）によりＮＯｘを浄化しているため、排ガス温度が低いときのＮＯｘの低減効率が未だ低かった。
【０００６】
本発明の目的は、排ガス温度が低いときであってもＮＯｘを効率良く低減できる、排ガス浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の観点は、図１に示すように、エンジン１１の排気管１６に設けられ排ガス中のＮＯｘをＮ2に還元可能な選択還元型触媒１９と、選択還元型触媒１９より排ガス上流側の排気管１６に臨む流体噴射ノズル２３を有しこの流体噴射ノズル２３から選択還元型触媒１９で還元剤として機能する尿素系流体２２を排気管１６に供給する流体供給手段２１と、選択還元型触媒１９より排ガス上流側であって流体噴射ノズル２３より排ガス上流側又は排ガス下流側の排気管１６に臨むオゾン噴射ノズル４３を有しこのオゾン噴射ノズル４３から排ガス中のＮＯをＮＯ2に酸化可能なオゾン４２を排気管１６に供給するオゾン供給手段４１とを備えた排ガス浄化装置である。
【０００８】
本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更に図１に示すように、尿素系流体２２がアンモニアガス又は尿素水のいずれかであることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第３の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更に図１に示すように、選択還元型触媒１９がハニカム担体にゼオライト又はジルコニアをコーティングして構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の第１の観点の排ガス浄化装置では、オゾン供給手段のオゾン噴射ノズルからオゾンを排気管に供給すると、排ガス中のＮＯｘのうちＮＯがオゾンと反応して速やかに反応性の高いＮＯ2になり、この反応性の高いＮＯ2が、流体供給手段の流体噴射ノズルから排気管に供給された尿素系流体とともに選択還元型触媒に流入すると、排ガス温度が低いときであっても、反応性の高いＮＯ2が選択還元型触媒で尿素系流体と選択還元反応が進行してＮ2に還元される。この結果、排ガス温度が低いときであってもＮＯｘを効率良く低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明実施形態の排ガス浄化装置の構成図である。
【図２】尿素系流体が尿素水でありかつオゾンの添加量を変えた実施例１、実施例２及び比較例１の排ガス浄化装置を用いたときの排ガス温度の変化に伴うＮＯｘ低減率の変化を示す図である。
【図３】尿素系流体がアンモニアガスでありかつオゾンの添加量を変えた実施例３、実施例４及び比較例２の排ガス浄化装置を用いたときの排ガス温度の変化に伴うＮＯｘ低減率の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。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のコンプレッサハウジング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のタービンハウジング１７ｂが設けられる。コンプレッサハウジング１７ａにはコンプレッサ回転翼（図示せず）が回転可能に収容され、タービンハウジング１７ｂにはタービン回転翼（図示せず）が回転可能に収容される。コンプレッサ回転翼とタービン回転翼とはシャフト（図示せず）により連結され、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回転翼及びシャフトを介してコンプレッサ回転翼が回転し、このコンプレッサ回転翼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。
【００１３】
排気管１６の途中には選択還元型触媒１９が設けられる。選択還元型触媒１９は排気管１６より大径のケース１５に収容される。選択還元型触媒１９はモノリス触媒であって、コージェライト製のハニカム担体に、ゼオライト又はジルコニアをコーティングして構成される。ゼオライトとしては、銅ゼオライト、鉄ゼオライト、亜鉛ゼオライト、コバルトゼオライト等が挙げられる。銅ゼオライトからなる選択還元型触媒１９は、銅をイオン交換したゼオライト粉末を含むスラリーをハニカム担体にコーティングして構成される。また鉄ゼオライト、亜鉛ゼオライト又はコバルトゼオライトからなる選択還元型触媒１９は、鉄、亜鉛又はコバルトをイオン交換したゼオライト粉末を含むスラリーをハニカム担体にそれぞれコーティングして構成される。更にジルコニアからなる選択還元型触媒１９は、ジルコニアを担持させたγ−アルミナ粉末又はθ−アルミナ粉末を含むスラリーをハニカム担体にコーティングして構成される。
【００１４】
一方、選択還元型触媒１９より排ガス上流側の排気管１６には、この排気管１６に尿素系流体２２を供給する流体供給手段２１が設けられる。流体供給手段２１は、選択還元型触媒１９より排ガス上流側の排気管１６に臨む流体噴射ノズル２３と、流体噴射ノズル２３に先端が接続された流体供給管２４と、この流体供給管２４の基端に接続され尿素系流体２２が貯留されたタンク２６と、このタンク２６内の尿素系流体２２を流体噴射ノズル２３に圧送するポンプ２７と、流体噴射ノズル２３から噴射される尿素系流体２２の供給量（噴射量）を調整する流体供給量調整弁３１とを有する。上記尿素系流体２２は、選択還元型触媒１９で還元剤として機能するアンモニアガス又は尿素水のいずれかである。また上記ポンプ２７は流体噴射ノズル２３とタンク２６との間の流体供給管２４に設けられ、流体供給量調整弁３１は流体噴射ノズル２３とポンプ２７との間の流体供給管２４に設けられる。更に流体供給量調整弁３１は、流体供給管２４に設けられ流体噴射ノズル２３への尿素系流体２２の供給圧力を調整する流体圧力調整弁３２と、流体噴射ノズル２３の基端に設けられ流体噴射ノズル２３の基端を開閉する流体用開閉弁３３とからなる。
【００１５】
流体圧力調整弁３２は第１〜第３ポート３２ａ〜３２ｃを有する三方弁であり、第１ポート３２ａはポンプ２７の吐出口に接続され、第２ポート３２ｂは流体用開閉弁３３に接続され、第３ポート３２ｃは戻り管３４を介してタンク２６に接続される。流体圧力調整弁３２を駆動すると、ポンプ２７により圧送された尿素系流体２２が第１ポート３２ａから流体圧力調整弁３２に流入し、この流体圧力調整弁３２で所定の圧力に調整された後、第２ポート３２ｂから流体用開閉弁３３に圧送される。また流体圧力調整弁３２の駆動を停止すると、ポンプ２７により圧送された尿素系流体２２が第１ポート３２ａから流体圧力調整弁３２に流入した後、第３ポート３２ｃから戻り管３４を通ってタンク２６に戻される。
【００１６】
一方、選択還元型触媒１９より排ガス上流側の排気管１６には、この排気管１６に排ガス中のＮＯをＮＯ2に酸化可能なオゾン４２を供給するオゾン供給手段４１が設けられる。オゾン供給手段４１は、選択還元型触媒１９より排ガス上流側であって更に流体噴射ノズル２３より排ガス上流側の排気管１６に臨むオゾン噴射ノズル４３と、先端がオゾン噴射ノズル４３に接続され基端が大気中に開放されたオゾン供給管４４と、エアをオゾン供給管４４に圧送するコンプレッサ４６と、このエアに含まれる酸素の一部をオゾン４２に変換するオゾン発生器４７と、オゾン噴射ノズル４３から噴射されるオゾン４２の供給量（噴射量）を調整するオゾン供給量調整弁４８とを有する。上記コンプレッサ４６の吐出口はオゾン供給管４４の基端に接続され、コンプレッサ４６の吸入口は大気に開放される。またオゾン発生器４７は、この実施の形態では、無声放電型のものが用いられる。具体的には、オゾン発生器４７は、図示しないが所定の間隔をあけて互いに平行に配設されかつ一方若しくは双方が誘電体で覆われた一対の電極間に高周波高電圧を印加してプラズマ放電を発生させ、このプラズマ放電によりエアに含まれる酸素の一部をオゾン４２に変換するように構成される。更にオゾン供給量調整弁４８は、オゾン噴射ノズル４３の基端に設けられ、オゾン噴射ノズル４３の基端を開閉するように構成される。
【００１７】
選択還元型触媒１９より排ガス上流側のケース１５には、選択還元型触媒１９に流入する直前の排ガスの温度を検出する温度センサ５１が設けられる。更にエンジン１１の回転速度は回転センサ５２により検出され、エンジン１１の負荷は負荷センサ５３により検出される。温度センサ５１、回転センサ５２及び負荷センサ５３の各検出出力はコントローラ５４の制御入力に接続され、コントローラ５４の制御出力はポンプ２７、流体圧力調整弁３２、流体用開閉弁３３、コンプレッサ４６、オゾン発生器４７及びオゾン供給量調整弁４８にそれぞれ接続される。コントローラ５４にはメモリ５６が設けられる。このメモリ５６には、エンジン回転速度、エンジン負荷、選択還元型触媒入口の排ガス温度に応じた、流体圧力調整弁３２の圧力、流体用開閉弁３３の単位時間当たりの開閉回数、ポンプ２７の作動の有無、オゾン供給量調整弁４８の単位時間当たりの開閉回数、コンプレッサ４６及びオゾン発生器４７の作動の有無が予め記憶される。またメモリ５６には、エンジン回転速度及びエンジン負荷の変化に基づく、エンジン１１から排出される排ガス中のＮＯ及びＮＯ2の流量の変化がそれぞれマップとして記憶される。なお、エンジンから排出される排ガス中のＮＯ対ＮＯ2の流量比はエンジンの種類によって異なるため、上記マップはエンジンの種類毎に変更される。
【００１８】
このように構成された排ガス浄化装置の動作を説明する。エンジン１１の始動直後やエンジン１１の軽負荷運転時には、排ガス温度が１００〜２００℃と低い。この温度範囲の排ガス温度を温度センサ５１が検出し、回転センサ５２及び負荷センサ５３がエンジン１１の無負荷運転又は軽負荷運転を検出すると、コントローラ５４は温度センサ５１、回転センサ５２及び負荷センサ５３の各検出出力に基づいて、コンプレッサ４６、オゾン発生器４７及びオゾン供給量調整弁４８を駆動するとともに、ポンプ２７、流体圧力調整弁３２及び流体用開閉弁３３をそれぞれ駆動する。コンプレッサ４６が駆動されると、エアがオゾン発生器４７に供給されるので、オゾン発生器４７がプラズマ放電によりエアに含まれる酸素の一部をオゾン４２に変換する。このオゾン４２は、オゾン供給量調整弁４８によるオゾン噴射ノズル４３の基端の開閉により、オゾン噴射ノズル４３から間欠的に排気管１６に噴射（供給）される。
【００１９】
ここで、排気管１６にオゾン４２を供給するのは、排ガス中のＮＯの一部を反応性の高いＮＯ2に変換して、選択還元型触媒１９に導入される排ガス中のＮＯ対ＮＯ2の流量比を、選択還元型触媒１９における尿素系流体２２によるＮＯ及びＮＯ2のＮ2への還元反応が最も速く進む割合の１対１に近付けるためである。そこで、コントローラ５４は、メモリ５６に記憶されたマップに基づいて、エンジン１１から排出された排ガス中のＮＯ対ＮＯ2の流量比を求め、選択還元型触媒１９に導入されるＮＯ対ＮＯ2の流量比を１対１に近付けるように、上記オゾン４２の排気管１６への供給流量を設定する。上記オゾン４２が排気管１６に供給されると、次の式（１）に示すように、オゾン（Ｏ3）４２により排ガス中のＮＯの一部がＮＯ2に速やかに変換される。
【００２０】
Ｏ3＋ＮＯ → Ｏ2＋ＮＯ2 ……（１）
一方、ポンプ２７が駆動され、流体圧力調整弁３２が駆動され、流体用開閉弁３３が開閉されると、尿素系流体２２が流体供給管２４を通って排気管１６に間欠的に噴射（供給）される。ここで、排気管１６に尿素系流体２２を供給するのは、排ガス中のＮＯｘ（ＮＯ及びＮＯ2）をＮ2に還元する還元剤として機能させるためである。エンジン１１から排出された排ガス中に既に含まれているＮＯ及びＮＯ2と、この排ガス中のＮＯの一部がオゾン４２により酸化されたＮＯ2と、尿素系流体２２とが選択還元型触媒１９に導入されると、排ガス温度が１００〜２００℃と低いときであっても、反応性の高いＮＯ2が選択還元型触媒１９で尿素系流体２２と選択還元反応が進行してＮ2に還元される。この結果、排ガス温度が低いときであってもＮＯｘを効率良く低減できる。
【００２１】
選択還元型触媒１９における具体的な化学反応は、尿素系流体２２が尿素水である場合、次の式（２）及び式（３）で示され、尿素系流体２２がアンモニアガスである場合、次の式（４）で示される。
【００２２】
(ＮＨ2)2ＣＯ＋Ｈ2Ｏ → ２ＮＨ3＋ＣＯ2 ……（２）
ＮＯ＋ＮＯ2＋２ＮＨ3 → ２Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ ……（３）
ＮＯ＋ＮＯ2＋２ＮＨ3 → ２Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ ……（４）
上記式（２）は、排ガス温度が１００〜２００℃と比較的低いため、比較的少ない量であるけれども、尿素水（尿素系流体２２）のアンモニアガスへの加水分解が進む化学反応式を示す。また、上記式（３）は、排ガス中のＮＯ及びＮＯ2が選択還元型触媒１９で上記尿素水から加水分解したアンモニアガスと反応して、ＮＯ及びＮＯ2がＮ2に還元される化学反応式を示す。更に、上記式（４）は排ガス中のＮＯ及びＮＯ2が選択還元型触媒１９でアンモニアガス（尿素系流体２２）と反応して、ＮＯ及びＮＯ2がＮ2に還元される化学反応式を示す。ここで、尿素系流体２２として尿素水を用いるよりアンモニアガスを用いた方がＮＯ及びＮＯ2のＮ2への還元反応が速やかに進むので、尿素系流体２２としてアンモニアガスを用いた方が好ましい。尿素系流体２２として尿素水を用いる場合、尿素水を２００℃以上に加熱してアンモニアガスに分解した後に排気管１６に供給した方が、ＮＯ及びＮＯ2のＮ2への還元反応が速やかに進むので好ましい。
【００２３】
また、排ガス温度が２００℃を越えると、コントローラ５４は、温度センサ５１の検出出力に基づいて、コンプレッサ４６、オゾン発生器４７及びオゾン供給量調整弁４８の駆動を停止する。これは、排ガス温度が比較的高温になると、排ガス中のＮＯ及びＮＯ2の流量比が１対１に近付けなくても、排ガス中のＮＯｘが選択還元型触媒１９で尿素系流体２２と反応して、ＮＯ及びＮＯ2がＮ2に速やかに還元されるからである。
【００２４】
なお、上記実施の形態では、本発明の排ガス浄化装置をディーゼルエンジンに適用したが、本発明の排ガス浄化装置をガソリンエンジンに適用してもよい。また、上記実施の形態では、本発明の排ガス浄化装置をターボ過給機付ディーゼルエンジンに適用したが、本発明の排ガス浄化装置を自然吸気型ディーゼルエンジン又は自然吸気型ガソリンエンジンに適用してもよい。また、上記実施の形態では、オゾン噴射ノズルを流体噴射ノズルより排ガス上流側の排気管に設けたが、オゾン噴射ノズルを流体噴射ノズルより排ガス下流側の排気管に設けてもよい。更に、上記実施の形態では、オゾン発生器として無声放電型のものを用いたが、オゾン発生器として沿面放電型のもの、空気に紫外線を放射してオゾンを発生する方式のもの、水を電気分解してオゾンを発生する方式のもの等を用いてもよい。
【実施例】
【００２５】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１＞
図１に示すように、排気量が８０００ｃｃである直列６気筒のターボ過給機付ディーゼルエンジン１１の排気管１６に選択還元型触媒１９を設けた。また選択還元型触媒１９より排ガス上流側の排気管１６に、尿素水２２を供給する流体噴射ノズル２３を設けた。ここで、選択還元型触媒１９は、銅をイオン交換したゼオライト粉末を含むスラリーをハニカム担体にコーティングして作製した銅系の触媒であった。また流体噴射ノズル２３より排ガス上流側の排気管１６に、オゾン４２を供給するオゾン噴射ノズル４３を設けた。ここで、流体噴射ノズル２３から霧状に噴射した尿素水２２をアンモニア換算（尿素水２２の上記式（２）の反応に基づくアンモニアガスへの加水分解量）で２００ｐｐｍ供給するのに相当する量だけ噴射（供給）し、オゾン噴射ノズル４３から噴射したオゾン４２の噴射量（供給量）を３０ｐｐｍとした。この排ガス浄化装置を実施例１とした。
【００２６】
＜実施例２＞
オゾン噴射ノズルから噴射したオゾンの噴射量（供給量）を５５ｐｐｍとしたこと以外は、実施例１と同一に排ガス浄化装置を構成した。この排ガス浄化装置を実施例２とした。
【００２７】
＜実施例３＞
流体噴射ノズルからアンモニアガスを噴射するように構成し、この流体噴射ノズルから噴射したアンモニアガスの噴射量（供給量）を２００ｐｐｍとしたこと以外は、実施例１と同一に排ガス浄化装置を構成した。この排ガス浄化装置を実施例３とした。
【００２８】
＜実施例４＞
オゾン噴射ノズルから噴射したオゾンの噴射量（供給量）を５５ｐｐｍとしたこと以外は、実施例３と同一に排ガス浄化装置を構成した。この排ガス浄化装置を実施例４とした。
【００２９】
＜比較例１＞
オゾン噴射ノズルからオゾンを噴射しなかったこと以外は、実施例１と同一に排ガス浄化装置を構成した。この排ガス浄化装置を比較例１とした。
【００３０】
＜比較例２＞
オゾン噴射ノズルからオゾンを噴射しなかったこと以外は、実施例３と同一に排ガス浄化装置を構成した。この排ガス浄化装置を比較例２とした。
【００３１】
＜比較試験１及び評価＞
エンジンの回転速度及び負荷を変化させて、実施例１〜４と比較例１及び２のエンジンの排気管から排出される排ガスの温度を１００℃から２００℃まで徐々に上昇させたときのＮＯｘ低減率をそれぞれ測定した。その結果を図２及び図３に示す。
【００３２】
図２から明らかなように、比較例１の排ガス浄化装置では１００℃及び２００℃におけるＮＯｘ低減率がそれぞれ約３％及び約６０％であったのに対し、実施例１の排ガス浄化装置では１００℃及び２００℃におけるＮＯｘ低減率がそれぞれ約１７％及び約７０％と高くなり、実施例２の排ガス浄化装置では１００℃及び２００℃におけるＮＯｘ低減率がそれぞれ約３０％及び約８０％と更に高くなった。即ち、オゾンを供給しなかった比較例１の排ガス浄化装置より、オゾンを３０ｐｐｍ供給した実施例１の排ガス浄化装置の方が、１００〜２００℃の排ガス温度範囲において、ＮＯｘ低減率が向上し、またオゾンを３０ｐｐｍ供給した実施例１の排ガス浄化装置より、オゾンを５５ｐｐｍ供給した実施例２の排ガス浄化装置の方が、１００〜２００℃の排ガス温度範囲において、ＮＯｘ低減率が向上した。これは、選択還元触媒に導入されるＮＯ及びＮＯ2の流量比が、比較例１より実施例１の方がＮ2への還元反応が速やかに進む１対１に近く、実施例１より実施例２の方がＮ2への還元反応が速やかに進む１対１に更に近いためであると考えられる。
【００３３】
図３から明らかなように、比較例２の排ガス浄化装置では１００℃及び２００℃におけるＮＯｘ低減率がそれぞれ約４％及び約７０％であったのに対し、実施例３の排ガス浄化装置では１００℃及び２００℃におけるＮＯｘ低減率がそれぞれ約３３％及び約８６％と高くなり、実施例４の排ガス浄化装置では１００℃及び２００℃におけるＮＯｘ低減率がそれぞれ約６０％及び約９９％と更に高くなった。即ち、オゾンを供給しなかった比較例２の排ガス浄化装置より、オゾンを３０ｐｐｍ供給した実施例３の排ガス浄化装置の方が、１００〜２００℃の排ガス温度範囲において、ＮＯｘ低減率が向上し、またオゾンを３０ｐｐｍ噴射した実施例３の排ガス浄化装置より、オゾンを５５ｐｐｍ供給した実施例４の排ガス浄化装置の方が、１００〜２００℃の排ガス温度範囲において、ＮＯｘ低減率が向上したことが分かった。これは、選択還元触媒に導入されるＮＯ及びＮＯ2の流量比が、比較例２より実施例３の方がＮ2への還元反応が速やかに進む１対１に近く、実施例３より実施例４の方がＮ2への還元反応が速やかに進む１対１に更に近いためであると考えられる。
【００３４】
図２及び図３から明らかなように、尿素水を選択還元型触媒に供給した実施例１、実施例２及び比較例１の排ガス浄化装置より、アンモニアガスを選択還元型触媒に供給した実施例３、実施例４及び比較例２の排ガス浄化装置の方が、１００〜２００℃の排ガス温度範囲において、ＮＯｘ低減率がそれぞれ向上したことが分かった。これは、尿素水を選択還元型触媒に供給するより、アンモニアガスを選択還元型触媒に供給した方が、ＮＯ及びＮＯ2のＮ2への還元反応が速やかに進むためであると考えられる。
【符号の説明】
【００３５】
１１ ディーゼルエンジン（エンジン）
１６ 排気管
１９ 選択還元型触媒
２１ 流体供給手段
２２ 尿素系流体
２３ 流体噴射ノズル
４１ オゾン供給手段
４２ オゾン
４３ オゾン噴射ノズル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの排ガスに含まれる窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）を低減して排ガスを浄化する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の排ガス浄化装置として、内燃機関の排気通路にＮＯｘ保持材が配置され、排気通路にオゾンを導入するオゾン導入手段がＮＯｘ保持材より上流の排気通路に配置され、ＮＯｘ保持材より下流の排気通路に３元触媒が配置され、この３元触媒に比して低い温度で活性が発現するように調製された選択還元型触媒が３元触媒より上流に配置され、更に選択還元型触媒の上流の排ガスに酸素を導入する酸素導入手段が選択還元型触媒の上流に配置された内燃機関の排気ガス浄化装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このように構成された内燃機関の排気ガス浄化装置では、選択還元型触媒が３元触媒に比して低い温度で活性化するように調製されているため、リーン雰囲気下においてＮＯｘとＨＣ（炭化水素）とを反応させ浄化する機能を有する。この結果、３元触媒が活性する前に、ＮＯｘ保持材に吸蔵或いは吸着できなかったＮＯｘを効果的に浄化することができ、ＮＯｘの浄化性能を向上できる。また、選択還元型触媒が３元触媒の上流に配置されているため、内燃機関の冷間始動時に、選択還元型触媒の活性を逸早く発現させることができ、３元触媒の活性がある程度発現した後は、選択還元型触媒で浄化されなかったＮＯｘを３元触媒で浄化処理できる。この結果、ＮＯｘ浄化性能を向上できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１６３８８１号公報（請求項１、段落［００１４］、段落［００１５］、図８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の特許文献１に示された内燃機関の排気ガス浄化装置では、選択還元型触媒でＨＣ（炭化水素）によりＮＯｘを浄化しているため、排ガス温度が低いときのＮＯｘの低減効率が未だ低かった。
【０００６】
本発明の目的は、排ガス温度が低いときであってもＮＯｘを効率良く低減できる、排ガス浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の観点は、図１に示すように、エンジン１１の排気管１６に設けられ排ガス中のＮＯｘをＮ2に還元可能な選択還元型触媒１９と、選択還元型触媒１９より排ガス上流側の排気管１６に臨む流体噴射ノズル２３を有しこの流体噴射ノズル２３から選択還元型触媒１９で還元剤として機能する尿素系流体２２を排気管１６に供給する流体供給手段２１と、選択還元型触媒１９より排ガス上流側であって流体噴射ノズル２３より排ガス上流側又は排ガス下流側の排気管１６に臨むオゾン噴射ノズル４３を有しこのオゾン噴射ノズル４３から排ガス中のＮＯをＮＯ2に酸化可能なオゾン４２を排気管１６に供給するオゾン供給手段４１とを備えた排ガス浄化装置である。
【０００８】
本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更に図１に示すように、尿素系流体２２がアンモニアガス又は尿素水のいずれかであることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第３の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更に図１に示すように、選択還元型触媒１９がハニカム担体にゼオライト又はジルコニアをコーティングして構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の第１の観点の排ガス浄化装置では、オゾン供給手段のオゾン噴射ノズルからオゾンを排気管に供給すると、排ガス中のＮＯｘのうちＮＯがオゾンと反応して速やかに反応性の高いＮＯ2になり、この反応性の高いＮＯ2が、流体供給手段の流体噴射ノズルから排気管に供給された尿素系流体とともに選択還元型触媒に流入すると、排ガス温度が低いときであっても、反応性の高いＮＯ2が選択還元型触媒で尿素系流体と選択還元反応が進行してＮ2に還元される。この結果、排ガス温度が低いときであってもＮＯｘを効率良く低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明実施形態の排ガス浄化装置の構成図である。
【図２】尿素系流体が尿素水でありかつオゾンの添加量を変えた実施例１、実施例２及び比較例１の排ガス浄化装置を用いたときの排ガス温度の変化に伴うＮＯｘ低減率の変化を示す図である。
【図３】尿素系流体がアンモニアガスでありかつオゾンの添加量を変えた実施例３、実施例４及び比較例２の排ガス浄化装置を用いたときの排ガス温度の変化に伴うＮＯｘ低減率の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。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のコンプレッサハウジング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のタービンハウジング１７ｂが設けられる。コンプレッサハウジング１７ａにはコンプレッサ回転翼（図示せず）が回転可能に収容され、タービンハウジング１７ｂにはタービン回転翼（図示せず）が回転可能に収容される。コンプレッサ回転翼とタービン回転翼とはシャフト（図示せず）により連結され、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回転翼及びシャフトを介してコンプレッサ回転翼が回転し、このコンプレッサ回転翼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。
【００１３】
排気管１６の途中には選択還元型触媒１９が設けられる。選択還元型触媒１９は排気管１６より大径のケース１５に収容される。選択還元型触媒１９はモノリス触媒であって、コージェライト製のハニカム担体に、ゼオライト又はジルコニアをコーティングして構成される。ゼオライトとしては、銅ゼオライト、鉄ゼオライト、亜鉛ゼオライト、コバルトゼオライト等が挙げられる。銅ゼオライトからなる選択還元型触媒１９は、銅をイオン交換したゼオライト粉末を含むスラリーをハニカム担体にコーティングして構成される。また鉄ゼオライト、亜鉛ゼオライト又はコバルトゼオライトからなる選択還元型触媒１９は、鉄、亜鉛又はコバルトをイオン交換したゼオライト粉末を含むスラリーをハニカム担体にそれぞれコーティングして構成される。更にジルコニアからなる選択還元型触媒１９は、ジルコニアを担持させたγ−アルミナ粉末又はθ−アルミナ粉末を含むスラリーをハニカム担体にコーティングして構成される。
【００１４】
一方、選択還元型触媒１９より排ガス上流側の排気管１６には、この排気管１６に尿素系流体２２を供給する流体供給手段２１が設けられる。流体供給手段２１は、選択還元型触媒１９より排ガス上流側の排気管１６に臨む流体噴射ノズル２３と、流体噴射ノズル２３に先端が接続された流体供給管２４と、この流体供給管２４の基端に接続され尿素系流体２２が貯留されたタンク２６と、このタンク２６内の尿素系流体２２を流体噴射ノズル２３に圧送するポンプ２７と、流体噴射ノズル２３から噴射される尿素系流体２２の供給量（噴射量）を調整する流体供給量調整弁３１とを有する。上記尿素系流体２２は、選択還元型触媒１９で還元剤として機能するアンモニアガス又は尿素水のいずれかである。また上記ポンプ２７は流体噴射ノズル２３とタンク２６との間の流体供給管２４に設けられ、流体供給量調整弁３１は流体噴射ノズル２３とポンプ２７との間の流体供給管２４に設けられる。更に流体供給量調整弁３１は、流体供給管２４に設けられ流体噴射ノズル２３への尿素系流体２２の供給圧力を調整する流体圧力調整弁３２と、流体噴射ノズル２３の基端に設けられ流体噴射ノズル２３の基端を開閉する流体用開閉弁３３とからなる。
【００１５】
流体圧力調整弁３２は第１〜第３ポート３２ａ〜３２ｃを有する三方弁であり、第１ポート３２ａはポンプ２７の吐出口に接続され、第２ポート３２ｂは流体用開閉弁３３に接続され、第３ポート３２ｃは戻り管３４を介してタンク２６に接続される。流体圧力調整弁３２を駆動すると、ポンプ２７により圧送された尿素系流体２２が第１ポート３２ａから流体圧力調整弁３２に流入し、この流体圧力調整弁３２で所定の圧力に調整された後、第２ポート３２ｂから流体用開閉弁３３に圧送される。また流体圧力調整弁３２の駆動を停止すると、ポンプ２７により圧送された尿素系流体２２が第１ポート３２ａから流体圧力調整弁３２に流入した後、第３ポート３２ｃから戻り管３４を通ってタンク２６に戻される。
【００１６】
一方、選択還元型触媒１９より排ガス上流側の排気管１６には、この排気管１６に排ガス中のＮＯをＮＯ2に酸化可能なオゾン４２を供給するオゾン供給手段４１が設けられる。オゾン供給手段４１は、選択還元型触媒１９より排ガス上流側であって更に流体噴射ノズル２３より排ガス上流側の排気管１６に臨むオゾン噴射ノズル４３と、先端がオゾン噴射ノズル４３に接続され基端が大気中に開放されたオゾン供給管４４と、エアをオゾン供給管４４に圧送するコンプレッサ４６と、このエアに含まれる酸素の一部をオゾン４２に変換するオゾン発生器４７と、オゾン噴射ノズル４３から噴射されるオゾン４２の供給量（噴射量）を調整するオゾン供給量調整弁４８とを有する。上記コンプレッサ４６の吐出口はオゾン供給管４４の基端に接続され、コンプレッサ４６の吸入口は大気に開放される。またオゾン発生器４７は、この実施の形態では、無声放電型のものが用いられる。具体的には、オゾン発生器４７は、図示しないが所定の間隔をあけて互いに平行に配設されかつ一方若しくは双方が誘電体で覆われた一対の電極間に高周波高電圧を印加してプラズマ放電を発生させ、このプラズマ放電によりエアに含まれる酸素の一部をオゾン４２に変換するように構成される。更にオゾン供給量調整弁４８は、オゾン噴射ノズル４３の基端に設けられ、オゾン噴射ノズル４３の基端を開閉するように構成される。
【００１７】
選択還元型触媒１９より排ガス上流側のケース１５には、選択還元型触媒１９に流入する直前の排ガスの温度を検出する温度センサ５１が設けられる。更にエンジン１１の回転速度は回転センサ５２により検出され、エンジン１１の負荷は負荷センサ５３により検出される。温度センサ５１、回転センサ５２及び負荷センサ５３の各検出出力はコントローラ５４の制御入力に接続され、コントローラ５４の制御出力はポンプ２７、流体圧力調整弁３２、流体用開閉弁３３、コンプレッサ４６、オゾン発生器４７及びオゾン供給量調整弁４８にそれぞれ接続される。コントローラ５４にはメモリ５６が設けられる。このメモリ５６には、エンジン回転速度、エンジン負荷、選択還元型触媒入口の排ガス温度に応じた、流体圧力調整弁３２の圧力、流体用開閉弁３３の単位時間当たりの開閉回数、ポンプ２７の作動の有無、オゾン供給量調整弁４８の単位時間当たりの開閉回数、コンプレッサ４６及びオゾン発生器４７の作動の有無が予め記憶される。またメモリ５６には、エンジン回転速度及びエンジン負荷の変化に基づく、エンジン１１から排出される排ガス中のＮＯ及びＮＯ2の流量の変化がそれぞれマップとして記憶される。なお、エンジンから排出される排ガス中のＮＯ対ＮＯ2の流量比はエンジンの種類によって異なるため、上記マップはエンジンの種類毎に変更される。
【００１８】
このように構成された排ガス浄化装置の動作を説明する。エンジン１１の始動直後やエンジン１１の軽負荷運転時には、排ガス温度が１００〜２００℃と低い。この温度範囲の排ガス温度を温度センサ５１が検出し、回転センサ５２及び負荷センサ５３がエンジン１１の無負荷運転又は軽負荷運転を検出すると、コントローラ５４は温度センサ５１、回転センサ５２及び負荷センサ５３の各検出出力に基づいて、コンプレッサ４６、オゾン発生器４７及びオゾン供給量調整弁４８を駆動するとともに、ポンプ２７、流体圧力調整弁３２及び流体用開閉弁３３をそれぞれ駆動する。コンプレッサ４６が駆動されると、エアがオゾン発生器４７に供給されるので、オゾン発生器４７がプラズマ放電によりエアに含まれる酸素の一部をオゾン４２に変換する。このオゾン４２は、オゾン供給量調整弁４８によるオゾン噴射ノズル４３の基端の開閉により、オゾン噴射ノズル４３から間欠的に排気管１６に噴射（供給）される。
【００１９】
ここで、排気管１６にオゾン４２を供給するのは、排ガス中のＮＯの一部を反応性の高いＮＯ2に変換して、選択還元型触媒１９に導入される排ガス中のＮＯ対ＮＯ2の流量比を、選択還元型触媒１９における尿素系流体２２によるＮＯ及びＮＯ2のＮ2への還元反応が最も速く進む割合の１対１に近付けるためである。そこで、コントローラ５４は、メモリ５６に記憶されたマップに基づいて、エンジン１１から排出された排ガス中のＮＯ対ＮＯ2の流量比を求め、選択還元型触媒１９に導入されるＮＯ対ＮＯ2の流量比を１対１に近付けるように、上記オゾン４２の排気管１６への供給流量を設定する。上記オゾン４２が排気管１６に供給されると、次の式（１）に示すように、オゾン（Ｏ3）４２により排ガス中のＮＯの一部がＮＯ2に速やかに変換される。
【００２０】
Ｏ3＋ＮＯ → Ｏ2＋ＮＯ2 ……（１）
一方、ポンプ２７が駆動され、流体圧力調整弁３２が駆動され、流体用開閉弁３３が開閉されると、尿素系流体２２が流体供給管２４を通って排気管１６に間欠的に噴射（供給）される。ここで、排気管１６に尿素系流体２２を供給するのは、排ガス中のＮＯｘ（ＮＯ及びＮＯ2）をＮ2に還元する還元剤として機能させるためである。エンジン１１から排出された排ガス中に既に含まれているＮＯ及びＮＯ2と、この排ガス中のＮＯの一部がオゾン４２により酸化されたＮＯ2と、尿素系流体２２とが選択還元型触媒１９に導入されると、排ガス温度が１００〜２００℃と低いときであっても、反応性の高いＮＯ2が選択還元型触媒１９で尿素系流体２２と選択還元反応が進行してＮ2に還元される。この結果、排ガス温度が低いときであってもＮＯｘを効率良く低減できる。
【００２１】
選択還元型触媒１９における具体的な化学反応は、尿素系流体２２が尿素水である場合、次の式（２）及び式（３）で示され、尿素系流体２２がアンモニアガスである場合、次の式（４）で示される。
【００２２】
(ＮＨ2)2ＣＯ＋Ｈ2Ｏ → ２ＮＨ3＋ＣＯ2 ……（２）
ＮＯ＋ＮＯ2＋２ＮＨ3 → ２Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ ……（３）
ＮＯ＋ＮＯ2＋２ＮＨ3 → ２Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ ……（４）
上記式（２）は、排ガス温度が１００〜２００℃と比較的低いため、比較的少ない量であるけれども、尿素水（尿素系流体２２）のアンモニアガスへの加水分解が進む化学反応式を示す。また、上記式（３）は、排ガス中のＮＯ及びＮＯ2が選択還元型触媒１９で上記尿素水から加水分解したアンモニアガスと反応して、ＮＯ及びＮＯ2がＮ2に還元される化学反応式を示す。更に、上記式（４）は排ガス中のＮＯ及びＮＯ2が選択還元型触媒１９でアンモニアガス（尿素系流体２２）と反応して、ＮＯ及びＮＯ2がＮ2に還元される化学反応式を示す。ここで、尿素系流体２２として尿素水を用いるよりアンモニアガスを用いた方がＮＯ及びＮＯ2のＮ2への還元反応が速やかに進むので、尿素系流体２２としてアンモニアガスを用いた方が好ましい。尿素系流体２２として尿素水を用いる場合、尿素水を２００℃以上に加熱してアンモニアガスに分解した後に排気管１６に供給した方が、ＮＯ及びＮＯ2のＮ2への還元反応が速やかに進むので好ましい。
【００２３】
また、排ガス温度が２００℃を越えると、コントローラ５４は、温度センサ５１の検出出力に基づいて、コンプレッサ４６、オゾン発生器４７及びオゾン供給量調整弁４８の駆動を停止する。これは、排ガス温度が比較的高温になると、排ガス中のＮＯ及びＮＯ2の流量比が１対１に近付けなくても、排ガス中のＮＯｘが選択還元型触媒１９で尿素系流体２２と反応して、ＮＯ及びＮＯ2がＮ2に速やかに還元されるからである。
【００２４】
なお、上記実施の形態では、本発明の排ガス浄化装置をディーゼルエンジンに適用したが、本発明の排ガス浄化装置をガソリンエンジンに適用してもよい。また、上記実施の形態では、本発明の排ガス浄化装置をターボ過給機付ディーゼルエンジンに適用したが、本発明の排ガス浄化装置を自然吸気型ディーゼルエンジン又は自然吸気型ガソリンエンジンに適用してもよい。また、上記実施の形態では、オゾン噴射ノズルを流体噴射ノズルより排ガス上流側の排気管に設けたが、オゾン噴射ノズルを流体噴射ノズルより排ガス下流側の排気管に設けてもよい。更に、上記実施の形態では、オゾン発生器として無声放電型のものを用いたが、オゾン発生器として沿面放電型のもの、空気に紫外線を放射してオゾンを発生する方式のもの、水を電気分解してオゾンを発生する方式のもの等を用いてもよい。
【実施例】
【００２５】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１＞
図１に示すように、排気量が８０００ｃｃである直列６気筒のターボ過給機付ディーゼルエンジン１１の排気管１６に選択還元型触媒１９を設けた。また選択還元型触媒１９より排ガス上流側の排気管１６に、尿素水２２を供給する流体噴射ノズル２３を設けた。ここで、選択還元型触媒１９は、銅をイオン交換したゼオライト粉末を含むスラリーをハニカム担体にコーティングして作製した銅系の触媒であった。また流体噴射ノズル２３より排ガス上流側の排気管１６に、オゾン４２を供給するオゾン噴射ノズル４３を設けた。ここで、流体噴射ノズル２３から霧状に噴射した尿素水２２をアンモニア換算（尿素水２２の上記式（２）の反応に基づくアンモニアガスへの加水分解量）で２００ｐｐｍ供給するのに相当する量だけ噴射（供給）し、オゾン噴射ノズル４３から噴射したオゾン４２の噴射量（供給量）を３０ｐｐｍとした。この排ガス浄化装置を実施例１とした。
【００２６】
＜実施例２＞
オゾン噴射ノズルから噴射したオゾンの噴射量（供給量）を５５ｐｐｍとしたこと以外は、実施例１と同一に排ガス浄化装置を構成した。この排ガス浄化装置を実施例２とした。
【００２７】
＜実施例３＞
流体噴射ノズルからアンモニアガスを噴射するように構成し、この流体噴射ノズルから噴射したアンモニアガスの噴射量（供給量）を２００ｐｐｍとしたこと以外は、実施例１と同一に排ガス浄化装置を構成した。この排ガス浄化装置を実施例３とした。
【００２８】
＜実施例４＞
オゾン噴射ノズルから噴射したオゾンの噴射量（供給量）を５５ｐｐｍとしたこと以外は、実施例３と同一に排ガス浄化装置を構成した。この排ガス浄化装置を実施例４とした。
【００２９】
＜比較例１＞
オゾン噴射ノズルからオゾンを噴射しなかったこと以外は、実施例１と同一に排ガス浄化装置を構成した。この排ガス浄化装置を比較例１とした。
【００３０】
＜比較例２＞
オゾン噴射ノズルからオゾンを噴射しなかったこと以外は、実施例３と同一に排ガス浄化装置を構成した。この排ガス浄化装置を比較例２とした。
【００３１】
＜比較試験１及び評価＞
エンジンの回転速度及び負荷を変化させて、実施例１〜４と比較例１及び２のエンジンの排気管から排出される排ガスの温度を１００℃から２００℃まで徐々に上昇させたときのＮＯｘ低減率をそれぞれ測定した。その結果を図２及び図３に示す。
【００３２】
図２から明らかなように、比較例１の排ガス浄化装置では１００℃及び２００℃におけるＮＯｘ低減率がそれぞれ約３％及び約６０％であったのに対し、実施例１の排ガス浄化装置では１００℃及び２００℃におけるＮＯｘ低減率がそれぞれ約１７％及び約７０％と高くなり、実施例２の排ガス浄化装置では１００℃及び２００℃におけるＮＯｘ低減率がそれぞれ約３０％及び約８０％と更に高くなった。即ち、オゾンを供給しなかった比較例１の排ガス浄化装置より、オゾンを３０ｐｐｍ供給した実施例１の排ガス浄化装置の方が、１００〜２００℃の排ガス温度範囲において、ＮＯｘ低減率が向上し、またオゾンを３０ｐｐｍ供給した実施例１の排ガス浄化装置より、オゾンを５５ｐｐｍ供給した実施例２の排ガス浄化装置の方が、１００〜２００℃の排ガス温度範囲において、ＮＯｘ低減率が向上した。これは、選択還元触媒に導入されるＮＯ及びＮＯ2の流量比が、比較例１より実施例１の方がＮ2への還元反応が速やかに進む１対１に近く、実施例１より実施例２の方がＮ2への還元反応が速やかに進む１対１に更に近いためであると考えられる。
【００３３】
図３から明らかなように、比較例２の排ガス浄化装置では１００℃及び２００℃におけるＮＯｘ低減率がそれぞれ約４％及び約７０％であったのに対し、実施例３の排ガス浄化装置では１００℃及び２００℃におけるＮＯｘ低減率がそれぞれ約３３％及び約８６％と高くなり、実施例４の排ガス浄化装置では１００℃及び２００℃におけるＮＯｘ低減率がそれぞれ約６０％及び約９９％と更に高くなった。即ち、オゾンを供給しなかった比較例２の排ガス浄化装置より、オゾンを３０ｐｐｍ供給した実施例３の排ガス浄化装置の方が、１００〜２００℃の排ガス温度範囲において、ＮＯｘ低減率が向上し、またオゾンを３０ｐｐｍ噴射した実施例３の排ガス浄化装置より、オゾンを５５ｐｐｍ供給した実施例４の排ガス浄化装置の方が、１００〜２００℃の排ガス温度範囲において、ＮＯｘ低減率が向上したことが分かった。これは、選択還元触媒に導入されるＮＯ及びＮＯ2の流量比が、比較例２より実施例３の方がＮ2への還元反応が速やかに進む１対１に近く、実施例３より実施例４の方がＮ2への還元反応が速やかに進む１対１に更に近いためであると考えられる。
【００３４】
図２及び図３から明らかなように、尿素水を選択還元型触媒に供給した実施例１、実施例２及び比較例１の排ガス浄化装置より、アンモニアガスを選択還元型触媒に供給した実施例３、実施例４及び比較例２の排ガス浄化装置の方が、１００〜２００℃の排ガス温度範囲において、ＮＯｘ低減率がそれぞれ向上したことが分かった。これは、尿素水を選択還元型触媒に供給するより、アンモニアガスを選択還元型触媒に供給した方が、ＮＯ及びＮＯ2のＮ2への還元反応が速やかに進むためであると考えられる。
【符号の説明】
【００３５】
１１ ディーゼルエンジン（エンジン）
１６ 排気管
１９ 選択還元型触媒
２１ 流体供給手段
２２ 尿素系流体
２３ 流体噴射ノズル
４１ オゾン供給手段
４２ オゾン
４３ オゾン噴射ノズル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン(11)の排気管(16)に設けられ排ガス中のＮＯｘをＮ2に還元可能な選択還元型触媒(19)と、
前記選択還元型触媒(19)より排ガス上流側の排気管(16)に臨む流体噴射ノズル(23)を有しこの流体噴射ノズル(23)から前記選択還元型触媒(19)で還元剤として機能する尿素系流体(22)を前記排気管(16)に供給する流体供給手段(21)と、
前記選択還元型触媒(19)より排ガス上流側であって前記流体噴射ノズル(23)より排ガス上流側又は排ガス下流側の排気管(16)に臨むオゾン噴射ノズル(43)を有しこのオゾン噴射ノズル(43)から前記排ガス中のＮＯをＮＯ2に酸化可能なオゾン(42)を前記排気管(16)に供給するオゾン供給手段(41)と
を備えた排ガス浄化装置。
【請求項２】
前記尿素系流体(22)がアンモニアガス又は尿素水のいずれかである請求項１記載の排ガス浄化装置。
【請求項３】
前記選択還元型触媒(19)がハニカム担体にゼオライト又はジルコニアをコーティングして構成された請求項１記載の排ガス浄化装置。
【請求項１】
エンジン(11)の排気管(16)に設けられ排ガス中のＮＯｘをＮ2に還元可能な選択還元型触媒(19)と、
前記選択還元型触媒(19)より排ガス上流側の排気管(16)に臨む流体噴射ノズル(23)を有しこの流体噴射ノズル(23)から前記選択還元型触媒(19)で還元剤として機能する尿素系流体(22)を前記排気管(16)に供給する流体供給手段(21)と、
前記選択還元型触媒(19)より排ガス上流側であって前記流体噴射ノズル(23)より排ガス上流側又は排ガス下流側の排気管(16)に臨むオゾン噴射ノズル(43)を有しこのオゾン噴射ノズル(43)から前記排ガス中のＮＯをＮＯ2に酸化可能なオゾン(42)を前記排気管(16)に供給するオゾン供給手段(41)と
を備えた排ガス浄化装置。
【請求項２】
前記尿素系流体(22)がアンモニアガス又は尿素水のいずれかである請求項１記載の排ガス浄化装置。
【請求項３】
前記選択還元型触媒(19)がハニカム担体にゼオライト又はジルコニアをコーティングして構成された請求項１記載の排ガス浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１９３６２０（Ｐ２０１２−１９３６２０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５６１１１（Ｐ２０１１−５６１１１）
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００００５４６３）日野自動車株式会社 (1,484)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００００５４６３）日野自動車株式会社 (1,484)
【Ｆターム（参考）】
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