JP2000291429A - 排気系炭化水素添加装置 - Google Patents

排気系炭化水素添加装置

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JP2000291429A
JP2000291429A JP11095230A JP9523099A JP2000291429A JP 2000291429 A JP2000291429 A JP 2000291429A JP 11095230 A JP11095230 A JP 11095230A JP 9523099 A JP9523099 A JP 9523099A JP 2000291429 A JP2000291429 A JP 2000291429A
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light oil
exhaust
injector
supply pipe
discharge nozzle
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JP11095230A
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English (en)
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Takayuki Inohara
孝之 猪原
Shigeki Omichi
重樹 大道
Naohisa Oyama
尚久 大山
Kazuya Kibe
一哉 木部
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Toyota Motor Corp
Soken Inc
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Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽油等の炭化水素の添加開始時及び終了時の
応答性を向上させた排気系炭化水素添加装置を提供す
る。 【解決手段】 燃料噴射ポンプから得られた軽油等をイ
ンジェクタ11及び供給管13を経由して放出ノズル1
2から軽油等を排気中に添加するものにおいて、供給管
の放出ノズルに最も近い側に、軽油等を保持するための
シール機構14を設ける。シール機構としては、閉止弁
14,15や絞り管24が採用できる。これにより、放
出ノズル直前の供給管端部まで軽油等が保持されること
になり、インジェクタの開閉による軽油等の添加開始時
の立ち上がり及び終了時の切れが良好となって応答性が
向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気系
統に設けられた排気浄化装置の作用を助けるために、排
気浄化装置に流入する排気ガス中に軽油等の炭化水素を
添加するための排気系炭化水素添加装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジンのような内燃機関
(或いはエンジン)からの排気ガス中に含まれている有
害成分を排気系統において浄化(後処理)するために、
排気ガス中に軽油等の炭化水素を添加して排気ガス中の
NOX を触媒で浄化するという排気浄化システムは、従
来から知られている。図4にこのシステムを示す。この
ような排気浄化システムにおいては、ディーゼルエンジ
ン31に取り付けられた燃料噴射ポンプ32から得られ
た軽油等は、途中に設けられたインジェクタ33で計量
され、供給管34を通り排気浄化装置(NOX 触媒)3
6の上流の排気管37中に設置された放出ノズル35か
ら排気ガス中に添加される。
【0003】また、上記と同様の排気浄化システムをも
つものとして、特開平8−284647号公報に記載さ
れたHC増量装置がある。この装置では、燃料の一部を
排気浄化装置に付設されるHC増量装置に供給する供給
ラインの途中に調圧のための絞り部を設けると共に、供
給ラインの終端に発熱体を備えたHC供給装置を備えた
ものが開示されている。さらに同様のものに、実開平5
−1818号公報に記載された排気ガス浄化装置があ
る。この装置では、排気浄化のためにNOX 触媒に燃料
を供給するシステムにおいて、燃料供給量を設定するた
めの計量手段を備えるとともに、排気管内に燃料噴射ノ
ズルを設けている点が開示されている。さらにこの燃料
噴射ノズルでは供給圧を高くして勢いよく噴射させ拡散
板に衝突させるため、その先端が絞ってある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の排
気浄化システムにおいては、内燃機関及び排気管からの
振動や熱の影響を考慮して、供給管34には柔軟性を有
する蛇腹構造の金属製配管が用いられている。しかし、
この蛇腹構造の金属製配管は、その構造から内径が5mm
以上の比較的大きなものしか市販されておらず、また、
そのような小径の蛇腹構造の金属製配管を製作すること
は技術的に困難である。そのため、ある程度大きな内径
の蛇腹構造の金属製配管を使用せざるを得なかった。
【0005】そのような状態では、インジェクタ33か
ら先の金属製の供給管34中には、表面張力によって軽
油等がとどまることはできないので、供給管34内の軽
油等は気化して空となり、この部分が死容積となってい
る。この状態からインジェクタ33が供給信号を受けて
開弁しても、軽油等が放出ノズル35に到達するのに1
0〜20秒の時間遅れが発生する。更に、軽油等の添加
を止めるときも、インジェクタ33が閉じた際にインジ
ェクタ33から先の供給管34内の軽油等は少しずつ放
出ノズル35から排気ガス中に気化していくため、立ち
上がり時と同様に時間遅れが発生する。実開平5−18
18号公報では燃料噴射ノズル先端が絞ってあるため、
燃料を止めてしばらくは配管中に軽油が留まっている
が、時間経過につれて排気熱により絞りの中の燃料は気
化して空間となり、次回噴射時にはやはり噴射遅れが発
生する。
【0006】本発明は、従来技術における前述のような
問題に対処して、軽油等の炭化水素添加開始時及び終了
時の応答性を向上した排気系炭化水素添加装置を提供す
ることを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項
に記載された排気系炭化水素添加装置を提供する。
【0008】請求項1に記載された排気系炭化水素添加
装置においては、軽油等の供給管の放出ノズルに最も近
い側に軽油等を保持するシール機構を設けたことによ
り、インジェクタが閉の時には、供給管端部まで軽油等
で満たされた状態で保持することが可能となり、次に供
給信号を受けてインジェクタが開いても、軽油等が即時
に放出ノズルに達するので、立ち上がり時の応答遅れは
ない。また、軽油等の炭化水素の添加を止める終了時に
おいても、インジェクタの閉と同時に、軽油等は、供給
管端部まで満たされた状態でとどまるので、供給管内の
軽油等が放出ノズルから排気ガス中に気化していくこと
もなく、添加終了時の切れが良好となり応答遅れがなく
なる。
【0009】請求項2に記載された排気系炭化水素添加
装置においては、請求項1の排気系炭化水素添加装置に
設けられたシール機構として、最も一般的な閉止弁を採
用することにより、請求項1の排気系炭化水素添加装置
と同様の作用効果を得るようにしたものである。
【0010】請求項3に記載された排気系炭化水素添加
装置においては、請求項2の排気系炭化水素添加装置に
用いられる閉止弁の構造を、より具体的に、引張バネに
よってポペットをボディに圧着させるように構成するこ
とにより、通常の市販の閉止弁が有しているポペットの
下流側に圧縮バネ及びそれを固定する止めネジが収めら
れた死容積部分が存在するという欠点を改善し、軽油等
の閉止位置を限りなく放出ノズルに近付け、閉止弁下流
の死容積をゼロにして、インジェクタの開閉による軽油
等の炭化水素添加開始時の立ち上がり及び終了時の切れ
を一層良好にして応答性を更に向上させている。
【0011】請求項4に記載された排気系炭化水素添加
装置においては、軽油等の供給管内の放出ノズルに近い
端部に比較的小径で軽油等の保持可能な長さの絞り管を
設けたもので、閉止弁等の閉止機構を設けなくても、表
面張力による液体保持効果によって軽油等は供給管内に
保持され、簡単な構造によって、請求項1の排気系炭化
水素添加装置と同様の作用効果が得られる。更に、軽油
等の保持効果が期待できる範囲内で、絞りであるパイプ
の内径と長さを自由に変更でき、設計の自由度が増す。
また、排気系炭化水素添加装置に設けられた絞り管が排
気管外に位置するもので、排気管内に位置している場合
と比べて排気熱を受けにくく、気化して空間となること
がない。その結果、添加遅れが発生することがない。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明は、図1,3に示されるよ
うに、インジェクタ11,21と放出ノズル12,22
とをつなぐ軽油等の供給管13,23の最も放出ノズル
に近い側に、シール機構14,24を備えていることを
特徴としている。そこで、図1,2に示す実施形態にお
いては閉止弁によるシール機構14,15を用い、図3
に示す実施形態においては絞り管によるシール機構24
を用いている。
【0013】この発明の第1の実施形態を図1に示す。
第1の実施形態においては、インジェクタ11と排気管
10に取り付けられた放出ノズル12とをつなぐ軽油等
の供給管13内の放出ノズル12に最も近い端部に閉止
弁14を設ける。この閉止弁14は、ボディ141、ポ
ペット142、引張バネ143及び止めネジ144とに
より構成されており、ポペット142の上流側に設けら
れた引張バネ143によってポペット142をボディ1
41に圧着させている。かくして、インジェクタ11か
ら放出ノズル12の直前まで常時軽油等を満たしたまま
にすることが可能となり、インジェクタの開閉に対し
て、軽油等の放出開始時の立ち上がり及び終了時の切れ
が良好となり応答遅れがなくなる。
【0014】図2は、第2の実施形態を示すもので、閉
止弁として通常入手可能な市販の閉止弁15を使用した
ものである。この閉止弁15は、ボディ151、ポペッ
ト152、圧縮バネ153及び止めネジ154とにより
構成されており、ポペット152の下流側に設けられた
圧縮バネ153によってポペット152をボディ151
に圧着させている。この構造の閉止弁15においては、
ポペット152の下流側、すなわち放出ノズル12側
に、圧縮バネ及びそれを固定する止めネジ154が収め
られた死容積部分が存在するため、従来のものに比し
て、インジェクタの開閉に対する軽油等の放出開始時の
立ち上がり及び終了時の切れが良好となり応答性が向上
するとは言えるが、上記の死容積部分が新たな応答性の
遅れの原因となり、前述の図1に示したタイプの閉止弁
に較べて劣るものである。
【0015】本発明の第3の実施形態を図3に示す。第
3の実施形態においては、インジェクタ21と排気管2
0に取り付けられた放出ノズル22とをつなぐ軽油等の
供給管23内の放出ノズル22に近い端部に、軽油等の
保持可能な長さの絞り管24を設ける。これは、軽油等
の供給管をすべて内径が2mm以下のパイプを用いれば、
閉止弁等の閉止機構を設けなくても、表面張力による液
体保持効果によって、軽油等は供給管内に保持されると
の知見にもとづいてなされたもので、軽油等の保持可能
な長さの絞り管24を設けることで、供給管全てを内径
が2mm以下のパイプを用いたと同様に、インジェクタ2
1が閉の時には、絞り端部241である供給管端部まで
軽油等で満たされた状態で保持することが可能となり、
軽油等の炭化水素の添加時の立ち上がり及び終了時の切
れが良好となり応答性が向上する。この場合、絞り管2
4の最適な径と長さの範囲は、ある程度供給管23の径
と長さに依存している。また、例えば絞りの内径が2mm
の場合、長さが60mm以上あれば、十分な軽油保持効果
が期待できるが、供給管23の柔軟性をそこなう可能性
がある場合、内径をより小さくして、長さを短くするこ
とができる。このように、絞り24を採用することによ
り、構造が簡単で、設計の自由度が増したシール機構と
することができる。さらに本発明においては、排気系炭
化水素添加装置に設けられた絞り管が排気管外に位置す
るもので、排気管内に位置している場合と比べて排気熱
を受けにくく、気化して空間となることがない。その結
果、添加遅れが発生することはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態であるシール機構として
閉止弁を用いた排気系炭化水素添加装置を概括的に示す
一部拡大断面図である。
【図2】第1実施形態とは異なる構造の第2実施形態と
しての閉止弁の断面図である。
【図3】本発明の第3実施形態であるシール機構として
絞り管を用いた排気系炭化水素添加装置を概括的に示す
一部拡大断面図である。
【図4】従来のディーゼルNOX 触媒システムに用いら
れる排気系炭化水素添加装置の概略図である。
【符号の説明】
10,20,37…排気管 11,21,33…インジェクタ 12,22,35…放出ノズル 13,23,34…供給管 14,15…閉止弁を用いたシール機構 24…絞り管を用いたシール機構 141,151…ボディ 142,152…ポペット 143…引張バネ 153…圧縮バネ 144,154…止めネジ 31…エンジン 32…燃料噴射ポンプ 36…NOX 触媒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大道 重樹 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 大山 尚久 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 木部 一哉 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 3G091 AA18 AB04 BA01 BA14 CA18 CB02 DA01 DA02 DA03 DA04 HB01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料噴射ポンプから得られた軽油等を、
    インジェクタ及び供給管を経由して、排気管中に設置さ
    れた放出ノズルから、前記軽油等を排気ガス中に添加す
    る内燃機関の排気系炭化水素添加装置において、 前記インジェクタと前記放出ノズルとを連結している前
    記供給管の前記放出ノズルに最も近い側に、前記軽油等
    を保持するためのシール機構を具備することを特徴とす
    る排気系炭化水素添加装置。
  2. 【請求項2】 前記シール機構が、閉止弁により構成さ
    れることを特徴とする請求項1に記載された排気系炭化
    水素添加装置。
  3. 【請求項3】 前記閉止弁が、下流の死容積をほぼゼロ
    にするために引張バネによってポペットをボディに圧着
    させるように構成されることを特徴とする請求項2に記
    載された排気系炭化水素添加装置。
  4. 【請求項4】 燃料噴射ポンプから得られた軽油等を、
    インジェクタ及び供給管を経由して、排気管中に設置さ
    れた放出ノズルから、前記軽油等を排気ガス中に添加す
    る内燃機関の排気系炭化水素添加装置において、 前記インジェクタと前記放出ノズルとを連結している前
    記供給管の前記放出ノズルに最も近い側であって前記排
    気管の外部に、比較的小径で軽油等の保持可能な長さの
    絞り管を設けることより構成されることを特徴とする排
    気系炭化水素添加装置。
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