JP4361001B2 - リヤエンジンバスの排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体還元剤を用いて、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元除去するリヤエンジンバスの排気浄化装置に関し、特に、ホイールベース間の荷室や客室のスペースを確保しつつ、液体還元剤の凍結を抑制する技術に関する。

エンジンの排気に含まれるＮＯｘを除去する触媒浄化システムとして、特開２００２−１６６１３０号公報（特許文献１）に開示された排気浄化装置が提案されている。
かかる排気浄化装置は、エンジンの排気通路にＮＯｘ還元触媒を配設し、ＮＯｘ還元触媒の排気上流に設けられた噴射ノズルから還元剤を噴射することにより、排気中のＮＯｘと還元剤とを触媒還元反応させ、ＮＯｘを無害成分に浄化処理するものである。

還元反応は、ＮＯｘと反応性のよいアンモニアが用いられる。アンモニアは、タンク内に貯留された尿素水溶液を排気中に噴射供給して、排気熱及び排気中の水蒸気を用いた加水分解反応により得られる。このとき、排気中に噴射供給される尿素水溶液の流量は、タンクから噴射ノズルへの尿素水溶液の流路に配設される還元剤供給装置によって制御される。
特開２００２−１６６１３０号公報

しかしながら、このような排気浄化装置をリヤエンジンバスに適用するときに、ホイールベース間にタンクを配設すると、ホイールベース間の荷室スペースの確保や客室の低床化が困難となる恐れがある。また、ＮＯｘ還元触媒の早期活性化の観点からこれをエンジンに近接した位置に配設する必要があるとともに、適切な流量の尿素水溶液がレスポンス良く排気中に噴射供給されるように、還元剤供給装置と噴射ノズルとの間の尿素水溶液の流路を短くする必要があるので、タンクから還元剤供給装置への尿素水溶液の導入路が長くなってしまう。これにより、寒冷期に走行風によってタンク及び導入路が冷却されたときに、タンク内及び導入路内で尿素水溶液が凍結する恐れがある。

そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、エンジンルーム内にタンク及び還元剤供給装置を配設することにより、ホイールベース間の荷室や客室のスペースを確保しつつタンクや導入路内での液体還元剤の凍結を抑制する排気浄化装置を提供することを目的とする。

このため、請求項１記載の発明は、エンジンに近接した排気通路の部位に配設され、液体還元剤を使用して窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、液体還元剤を貯留するタンクと、タンクから還元触媒に供給する液体還元剤の流量を制御する還元剤供給装置と、を含んで構成されるリヤエンジンバスの排気浄化装置であって、車体側面においてエンジンルームを開閉するエンジンルーム開閉扉に近接した位置にタンクの補給口が配置され、かつ、エンジンルームの車両前方で車幅方向に延びるパネルに対してタンク及び還元剤供給装置の一面が平行となり、かつ、パネルに対してタンク及び還元剤供給装置が近づいた状態で、タンクと還元剤供給装置とがエンジンルーム内に配設されることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、タンク及び還元剤供給装置は、エンジンルーム内に配設されたブラケットの車体上下方向に延びる部位を背中合わせに挟みつつ、そのブラケットに固定されることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、車両の客室内を暖める温水ヒータの配管の一部が、タンクに沿うように配置されることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、タンクの補給口を臨むエンジンルーム開閉扉の部位に開口部が設けられることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、開口部を開閉する開閉扉が設けられることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、エンジンルーム開閉扉の内面に断熱材が設けられることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、開閉扉の内面に断熱材が設けられることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、タンクや還元剤供給装置が、ホイールベース間ではなくエンジンルーム内に配設されるので、ホイールベース間の荷室や客室のスペースを確保することができる。また、エンジンの熱により、タンク内やタンクから還元剤供給装置に液体還元剤を導入する導入路内の液体還元剤が加熱される。これにより、タンク内や導入路内での液体還元剤の凍結を抑制することができる。

請求項２記載の発明によれば、タンクと還元剤供給装置とが近接するので導入路を短くすることができる。これにより、導入路内での液体還元剤の凍結を更に抑制できる。
請求項３記載の発明によれば、温水ヒータの配管の熱により、タンクが加熱されるので、タンク内での液体還元剤の凍結を更に抑制できる。
請求項４記載の発明によれば、車体外部より開口部を通して補給口から液体還元剤を補給することによって、エンジンルーム開閉扉を開くことなく液体還元剤をタンクに容易に補給することができる。

請求項５記載の発明によれば、開閉扉によって開口部を閉じることができるので、エンジンルーム内の保温性を向上させることができる。これにより、エンジンの熱によってタンク及び導入路を効率よく加熱できる。
請求項６または請求項７記載の発明によれば、断熱材によってエンジンルーム内の保温性を更に向上させることができる。

図１に示すように、エンジン１の排気通路である排気管２には、排気上流より順番に、排気中の一酸化窒素を二酸化窒素に酸化する酸化触媒３と、ＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還元触媒４と、アンモニアを酸化するアンモニア酸化触媒５と、が夫々配設されている。また、酸化触媒３とＮＯｘ還元触媒４との間の排気管２には、液体還元剤としての尿素水溶液を噴射供給する噴射ノズル６が配設されている。

噴射ノズル６には、還元剤供給装置７によって、タンク８に貯留された尿素水溶液がエアタンク９に貯留された圧縮空気とともに供給される。このとき、還元剤供給装置７は、
噴射ノズル６に供給する尿素水溶液、即ちタンク８からＮＯｘ還元触媒４に供給する尿素水溶液の流量を制御する。還元剤供給装置７は、コントロールユニット１０によって作動制御され、エンジン運転状態に見合った流量の尿素水溶液がＮＯｘ還元触媒４に供給される。

これにより、排気管２内に噴射供給された尿素水溶液は、排気熱及び排気中の水蒸気により加水分解され、アンモニアが生成される。生成されたアンモニアは、ＮＯｘ還元触媒４において、排気中のＮＯｘと反応し、水及び無害なガスに浄化される。このとき、酸化触媒３によって、排気中の一酸化窒素が二酸化窒素に酸化して、排気中の一酸化窒素と二酸化窒素との比率が、ＮＯｘ還元触媒４において浄化するのに最適な比率に近付くので、ＮＯｘ還元触媒４における排気の浄化効率が向上する。そして、ＮＯｘ還元触媒４を通過した排気は、アンモニア酸化触媒５を通過することによって、排気中に残留しているアンモニアが酸化除去される。

以下、図２〜図５を用いて、車体上における還元剤供給装置７及びタンク８の配置について説明する。リヤエンジンバスのエンジン１は、車両のリヤタイヤ１１より車体後方のエンジンルーム１２内に搭載されている。酸化触媒３、ＮＯｘ還元触媒４及びアンモニア酸化触媒５は、エンジンルーム１２の下部、即ちエンジン１に近接した排気管２の部位に配設される。

エンジンルーム１２内には、ブラケット１３が配設される。ブラケット１３は、エンジンルーム１２内で車体左右方向に間隔をおきつつ車体上下方向に延びる２つの縦部材１３ａと、縦部材１３ａの下端より車体前方向に互いに平行して延びる２つの底部材１３ｂと、２つの縦部材１３ａを連結する連結部材１３ｃと、を含んで構成される。縦部材１３ａの上方側の端部と、底部材１３ｂの前方側の端部と、は夫々車体に固定される。

タンク８は、略直方体に形成されているとともに、上壁に還元剤供給装置７への液体還元剤の供給口８ａが設けられている。タンク８及び還元剤供給装置７は、縦部材１３ａを背中合わせに挟みつつ、ブラケット１３に固定される。このとき、タンク８は、底部材１３ｂの上に載るとともに、その補給口８ｂが車体の左側外側壁、即ち後述するエンジンルーム開閉扉に近接した位置に配置される。

タンク８から還元剤供給装置７に尿素水溶液を導入する導入路としてのホース１４には、図示しない電気ヒータが設けられる。電気ヒータは、図示しないヒータコントロールユニットによって、エンジン作動時であって尿素水溶液の温度が凍結温度以下であるときに作動するように制御される。
以上のような構成によれば、タンク８や還元剤供給装置７が、ホイールベース間ではなくエンジンルーム１２内に配設されるので、ホイールベース間のスペースが確保される。これにより、ホイールベース間の荷室スペースを確保したり、客室を低床化したりすることができる。また、エンジン１の熱により、タンク８内及びホース１４内の尿素水溶液が加熱されるので、タンク８内及びホース１４内での尿素水溶液の凍結が抑制される。更に、寒冷期にホース１４内で尿素水溶液が凍結してしまったときには、ホース１４に設けられた電気ヒータの電力消費量を抑制しつつ、ホース内１４の尿素水溶液の解凍を促進させることができる。

タンク８及び還元剤供給装置７は、ブラケット１３の縦部材１３ａを背中合わせに挟みつつ、ブラケット１３に固定されるので、タンク８の供給口８ａから還元剤供給装置７までの間のホース１４を短くすることができる。これにより、ホース１４内での尿素水溶液の凍結が更に抑制される。また、ホース１４に設けられる電気ヒータの電力消費量が低減するので、発電機を駆動するためのエンジン動力の消費が抑制され、燃費が向上する。更に、ホース１４の部品コストを低減させることができる。

また、図６に示すように、エンジンルーム１２内には、温水ヒータの配管２０の一部が、タンク８に沿うように配置されている。これにより、配管２０の熱によって、タンク８が加熱されるので、タンク８内の尿素水溶液の凍結を更に抑制させることができる。
図７に示すように、車体の左側外側面の後部には、エンジン１やその補器類を点検するために、エンジンルーム１２を開閉するエンジンルーム開閉扉２１が設けられている。エンジンルーム開閉扉２１は、その前端に設けられるヒンジを中心として車体の前後方向に開閉可能になっている。エンジンルーム開閉扉２１には、補給口８ｂを臨む部位に開口部２２が設けられている。これにより、タンク８に尿素水溶液を補給するときに、車体外部より開口部２２を通して補給口８ｂから尿素水溶液を補給することによって、エンジンルーム開閉扉２１を開くことなく、容易に尿素水溶液の補給を行うことができる。なお、図８に示すように、エンジンルーム開閉扉２１が、その上端に設けられるヒンジを中心として車体の上下方向に開閉する構造でも、本発明を同様に適用できる。

更に、図９に示すように、エンジンルーム開閉扉２１には、開口部２２を開閉する開閉扉２３が設けられている。これにより、尿素水溶液を補給しないときに開閉扉２３を閉じることによって、エンジンルーム１２内の保温性を向上させることができる。従って、エンジン１の熱によってタンク８及びホース１４を効率よく加熱できる。
エンジンルーム開閉扉２１の内面には、グラスウール等の断熱材２４が設けられている。これにより、断熱材２４によってエンジンルーム１２内の保温性を更に向上させることができる。

また、開閉扉２３に断熱材２４を設ければ、エンジンルーム１２内の保温性を更に向上させることができる。
以上の実施形態では、液体還元剤として尿素水溶液を用いたが、アンモニア水溶液、炭化水素を主成分とする軽油等でもよい。

本発明を適用する排気浄化装置の構成図 エンジンルームにおけるタンク及び還元剤供給装置のレイアウト説明図 同上の構造を示す側面図 同上の構造を示す斜視図 タンク及び還元剤供給装置を固定するブラケットの構造を示す斜視図 エンジンルーム内での温水ヒータの配管の説明図 エンジンルーム開閉扉を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図 エンジンルーム開閉扉の他の実施形態を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は背面図 エンジンルーム開閉扉の詳細図

符号の説明

１ エンジン
２ 排気管
４ ＮＯｘ還元触媒
７ 還元剤供給装置
８ タンク
８ｂ 補給口
１２ エンジンルーム
１３ ブラケット
１３ａ 縦部材
１４ ホース
２０ 配管
２１ エンジンルーム開閉扉
２２ 開口部
２３ 開閉扉
２４ 断熱材

Claims (7)

1. エンジンに近接した排気通路の部位に配設され、液体還元剤を使用して窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、
   液体還元剤を貯留するタンクと、
   前記タンクから前記還元触媒に供給する液体還元剤の流量を制御する還元剤供給装置と、
   を含んで構成されるリヤエンジンバスの排気浄化装置であって、
   車体側面においてエンジンルームを開閉するエンジンルーム開閉扉に近接した位置に前記タンクの補給口が配置され、かつ、前記エンジンルームの車両前方で車幅方向に延びるパネルに対して前記タンク及び還元剤供給装置の一面が平行となり、かつ、前記パネルに対して前記タンク及び還元剤供給装置が近づいた状態で、前記タンクと還元剤供給装置とがエンジンルーム内に配設されることを特徴とするリヤエンジンバスの排気浄化装置。
2. 前記タンク及び還元剤供給装置は、前記エンジンルーム内に配設されたブラケットの車体上下方向に延びる部位を背中合わせに挟みつつ、前記ブラケットに固定されることを特徴とする請求項１に記載のリヤエンジンバスの排気浄化装置。
3. 車両の客室内を暖める温水ヒータの配管の一部が、前記タンクに沿うように配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリヤエンジンバスの排気浄化装置。
4. 前記タンクの補給口を臨む前記エンジンルーム開閉扉の部位に、開口部が設けられることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のリヤエンジンバスの排気浄化装置。
5. 前記開口部を開閉する開閉扉が設けられることを特徴とする請求項４に記載のリヤエンジンバスの排気浄化装置。
6. 前記エンジンルーム開閉扉の内面に断熱材が設けられることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のリヤエンジンバスの排気浄化装置。
7. 前記開閉扉の内面に断熱材が設けられることを特徴とする請求項５に記載のリヤエンジンバスの排気浄化装置。