JP2001173431A - Exhaust emission control system - Google Patents

Exhaust emission control system

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JP2001173431A
JP2001173431A JP35873099A JP35873099A JP2001173431A JP 2001173431 A JP2001173431 A JP 2001173431A JP 35873099 A JP35873099 A JP 35873099A JP 35873099 A JP35873099 A JP 35873099A JP 2001173431 A JP2001173431 A JP 2001173431A
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liquid reducing
cartridge
injection nozzle
exhaust gas
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Tsuneaki Ito
恒明 伊東
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Isuzu Motors Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control system with simple supplying means and spraying means for liquid reducing agent, easy to grasp the remaining amounts of the liquid reducing agent and compressed air, and capable of spraying the liquid reducing agent in small spray diameters while maintaining the density of the liquid reducing agent approximately constant. SOLUTION: In the exhaust emission control system 1, an injection nozzle 8 and a catalyst 3 for purifying exhaust gas is arranged on an exhaust passage 2 of an internal combustion engine in this order from the upstream side. The liquid reducing agent L is sprayed from the injection nozzle 8 and is supplied to the catalyst 3 to reduce and purify nitrogen oxides in exhaust gas G. The liquid reducing agent L is stored in an exchangeable cartridge 21. The injection nozzle 8 is constituted of an air assist type injection nozzle which sprays the liquid reducing agent L by compressed air A supplied from a compressed air supply source 7.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関等におい
て、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)の排出量を低減
するために、排気ガスの排気通路にNOx還元用の触媒
を設けて、還元剤を添加してNOxを還元させることに
より、触媒作用を利用して排気ガスを浄化する排気浄化
システムに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal combustion engine and the like, in which a NOx reduction catalyst is provided in an exhaust passage of exhaust gas in order to reduce the amount of nitrogen oxide (NOx) in exhaust gas. The present invention relates to an exhaust gas purification system that purifies exhaust gas by utilizing a catalytic action by reducing NOx by adding a reducing agent.

【0002】[0002]

【従来の技術】大型・小型の商用車や乗用車等の自動車
や船舶等に搭載したディーゼルエンジンの排気ガスや燃
焼機器等の排気ガスに含まれている窒素酸化物(NO
x)を浄化するために、触媒作用を利用して、窒素酸化
物を還元する各種の排気浄化システムが実用化されてい
る。
2. Description of the Related Art Nitrogen oxides (NO) contained in exhaust gas from diesel engines mounted on automobiles such as large and small commercial vehicles and passenger cars, ships and the like, and exhaust gas from combustion equipment and the like
In order to purify x), various exhaust gas purification systems that reduce nitrogen oxides by using a catalytic action have been put to practical use.

【0003】特に、自動車用のガソリンエンジンにおい
ては、三元触媒が実用化され成果を上げているが、ディ
ーゼルエンジンにおいては、排気ガス中の酸素濃度が高
いため、ガソリン自動車用の三元触媒を直接使用できな
いという問題がある。
In particular, a three-way catalyst has been put to practical use in a gasoline engine for an automobile, and the result has been achieved. However, in a diesel engine, the three-way catalyst for a gasoline automobile has been used because of a high oxygen concentration in exhaust gas. There is a problem that it cannot be used directly.

【0004】そのため、ディーゼルエンジンにおいて
は、窒素酸化物の浄化に尿素水やアンモニア(NH3
等の還元剤を用いる選択接触還元触媒(SCR触媒)を
使用したSCR法の採用が検討されている。このSCR
法は、高温の排気ガス中に尿素水溶液やアンモニア水溶
液や液体アンモニア等の液体還元剤を注入して金属触媒
と接触させて脱硝する方法である。
Therefore, in a diesel engine, urea water or ammonia (NH 3 ) is used for purifying nitrogen oxides.
The use of an SCR method using a selective catalytic reduction catalyst (SCR catalyst) using a reducing agent such as the above has been studied. This SCR
The method is a method in which a liquid reducing agent such as an aqueous urea solution, an aqueous ammonia solution, or liquid ammonia is injected into a high-temperature exhaust gas and brought into contact with a metal catalyst for denitration.

【0005】図6に示すように、従来技術のSCR法の
排気浄化システム1Bでは、エンジン等の排気通路2に
SCR触媒3を設けると共に、このSCR触媒3の上流
側に、噴射ノズル8Bを設け、タンク4から液体還元剤
(還元剤水溶液)Lをポンプ5で混合部6に供給し、ま
た一方では、エアコンプレッサー7Bから供給される加
圧空気(圧縮空気)Aを混合部6に供給して、噴射ノズ
ル(インジェクター)8Bに送り、SCR触媒3の上流
側に噴霧する。
As shown in FIG. 6, in a conventional exhaust gas purification system 1B of the SCR method, an SCR catalyst 3 is provided in an exhaust passage 2 of an engine or the like, and an injection nozzle 8B is provided upstream of the SCR catalyst 3. The liquid reducing agent (aqueous reducing agent solution) L is supplied from the tank 4 to the mixing section 6 by the pump 5, while the compressed air (compressed air) A supplied from the air compressor 7 B is supplied to the mixing section 6. Then, it is sent to an injection nozzle (injector) 8B, and is sprayed on the upstream side of the SCR catalyst 3.

【0006】この液体還元剤Lの噴霧に際しては、加圧
空気Aにより、霧吹きの原理を利用して噴霧化したり、
噴霧された液体還元剤Lに高速の空気を衝突させたりし
て、噴霧される粒径をより細かなものにしている。その
ため、加圧空気Aが必要となるので、エアコンプレッサ
ー7Bを設けている。
When the liquid reducing agent L is sprayed, it is atomized by pressurized air A using the principle of spraying,
The high-speed air collides with the sprayed liquid reducing agent L to make the sprayed particle diameter finer. Therefore, pressurized air A is required, so that an air compressor 7B is provided.

【0007】そして、この噴射ノズル8Bの噴射孔8B
aから排気通路2内に噴霧される還元剤で、排気ガスG
中の窒素酸化物をSCR触媒3の触媒作用により還元浄
化している。
The injection hole 8B of the injection nozzle 8B
a into the exhaust passage 2 from the exhaust gas G
Nitrogen oxides are reduced and purified by the catalytic action of the SCR catalyst 3.

【0008】また、この排気浄化システム1Bでは、コ
ントローラ(コントロールユニット)9により、タンク
4に配設した容量計スイッチ4aで液体還元剤Lの残存
を確認しながら、噴射ノズル8Bの開閉弁を制御して噴
霧量を調整している。そして、液体還元剤Lの残存量が
少なくなると、これを容量計スイッチ4aで検知して警
告ランプ10Bを点灯し、液体還元剤Lの補充を促すよう
に構成されている。
Further, in the exhaust gas purification system 1B, the controller (control unit) 9 controls the opening / closing valve of the injection nozzle 8B while confirming the remaining amount of the liquid reducing agent L by the capacity meter switch 4a provided in the tank 4. To adjust the spray volume. Then, when the remaining amount of the liquid reducing agent L decreases, this is detected by the capacity meter switch 4a, and the warning lamp 10B is turned on to urge the replenishment of the liquid reducing agent L.

【0009】この窒素酸化物の還元作用は、4NO+4
NH3 +O2 =4N2 +6H2 Oの反応で行なわれ、S
CR触媒3としては、ペレット状やハニカム状に形成さ
れたアルミナ(酸化アルミニウム:Al2 3 ),チタ
ニア(酸化チタン:TiO2)等を担体とし、白金(P
t),酸化バナジウム(V2 5 ),酸化鉄(Fe2
3 ),酸化銅(CuO),酸化マンガン(Mn
2 3 ),酸化クロム(Cr23 ),酸化モリブデン
(MoO3 )等を活性体として使用するものが知られて
いる。
The reduction action of this nitrogen oxide is 4NO + 4
NH 3 + O 2 = 4N 2 + 6H 2 O
The CR catalyst 3 is composed of a carrier such as alumina (aluminum oxide: Al 2 O 3 ), titania (titanium oxide: TiO 2 ) or the like formed in a pellet or honeycomb shape.
t), vanadium oxide (V 2 O 5 ), iron oxide (Fe 2 O 5 )
3 ), copper oxide (CuO), manganese oxide (Mn)
It is known to use an active material such as 2 O 3 ), chromium oxide (Cr 2 O 3 ), or molybdenum oxide (MoO 3 ).

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液体還
元剤のタンクが、ウオッシャータンクのように、水溶液
を追加しながら使用する、即ち、後足しが可能なタンク
を使用しているので、尿素水溶液やアンモニア水溶液等
の還元剤を溶解させた液体還元剤の場合には、還元剤中
の水分が蒸発するために、還元剤の水溶液の濃度が変化
する。
However, since the liquid reducing agent tank is used while adding an aqueous solution like a washer tank, that is, a tank that can be added to the liquid reducing agent is used. In the case of a liquid reducing agent in which a reducing agent such as an aqueous ammonia solution is dissolved, the concentration of the aqueous solution of the reducing agent changes because water in the reducing agent evaporates.

【0011】つまり、充填後も還元剤中の水分の蒸発の
ために、濃度が徐々に高くなり、また、充填当初の液体
還元剤を追加した場合にも、タンク内の追加直前の残存
水溶液の濃度が蒸発によって高くなっているため、混合
後の濃度も一定しない。
That is, even after the filling, the concentration gradually increases due to the evaporation of the water in the reducing agent, and even when the liquid reducing agent at the beginning of the filling is added, the remaining aqueous solution immediately before the addition in the tank is removed. Since the concentration is increased by evaporation, the concentration after mixing is not constant.

【0012】そのため、還元剤の濃度がその時々で変化
してしまうので、濃度の管理が難しく、適切な量の還元
剤を供給することが出来ず、SCR触媒の浄化効率が安
定しなかったり、あるいは、余分な還元剤が排気ガス中
に混入したまま排気されることになり、排気ガス浄化が
不十分となるという問題がある。
Therefore, since the concentration of the reducing agent changes from time to time, it is difficult to control the concentration, it is not possible to supply an appropriate amount of the reducing agent, and the purification efficiency of the SCR catalyst is not stable. Alternatively, there is a problem that the exhaust gas is exhausted while the excess reducing agent is mixed in the exhaust gas, and the exhaust gas purification becomes insufficient.

【0013】更に、この排気浄化システム1Bでは、エ
アコンプレッサーを使用しているため、大型のディーゼ
ルエンジンを搭載した車両等のように、大きな容量のエ
アコンプレッサーを備えている場合には良いが、小型車
でエアコンプレッサーの容量が不足する場合やエアコン
プレッサーを備えていない場合には、新たにエアコンプ
レッサーを備える必要が生じるので、この排気浄化シス
テムとして搭載する装置の重量が増加したり、装置が複
雑化したりする問題がある。
Further, since the exhaust gas purification system 1B uses an air compressor, it is good when a large capacity air compressor is provided, such as a vehicle equipped with a large diesel engine. If the capacity of the air compressor is insufficient, or if the air compressor is not provided, it will be necessary to provide a new air compressor, so the weight of the equipment installed as this exhaust purification system will increase and the equipment will become complicated. Problem.

【0014】更に、このエアコンプレッサーをエンジン
やモーター等で駆動する必要があるために、エンジンや
モーターのエネルギー消費が増大し、車両の燃費が悪化
するという問題や、エアコンプレッサーの保守・管理の
問題が生じる。
Further, since the air compressor needs to be driven by an engine, a motor or the like, the energy consumption of the engine or the motor increases, and the fuel efficiency of the vehicle deteriorates, and the problem of maintenance and management of the air compressor. Occurs.

【0015】本発明は、上述の問題を解決するためにな
されたものであり、その目的は、触媒を使用した内燃機
関等の排気浄化システムにおいて、液体還元剤の供給手
段及び噴霧手段がシンプルで、液体還元剤や加圧空気の
残存量の把握も容易で、しかも、液体還元剤の濃度を略
一定に保って、細かい粒径で噴霧することができる排気
浄化システムを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification system for an internal combustion engine or the like using a catalyst, in which a liquid reducing agent supply means and a spray means are simple. It is another object of the present invention to provide an exhaust gas purification system in which the remaining amount of a liquid reducing agent or pressurized air can be easily grasped, and the concentration of the liquid reducing agent can be kept substantially constant to spray fine particles.

【0016】更なる目的は、液体還元剤や加圧空気の残
存量を正確に把握して、残存量が少なくなった時に運転
者に対して、供給源の交換を督促する警告をタイミング
良く行うことができる排気浄化システムを提供すること
にある。
A further object is to accurately grasp the remaining amount of the liquid reducing agent or the pressurized air and issue a warning prompting the driver to change the supply source when the remaining amount is low, in a timely manner. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purification system that can perform the same.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するための排気浄化システムは、以下のように構成され
る。
The exhaust gas purifying system for achieving the above object is configured as follows.

【0018】1)内燃機関等の排気通路に、上流側から
順に噴射ノズルと排気ガス浄化用の触媒を配置し、前記
噴射ノズルより液体還元剤を噴霧して前記触媒に供給し
て、排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化する排気浄化シ
ステムにおいて、前記液体還元剤を交換可能なカートリ
ッジに貯蔵し、前記噴射ノズルを、加圧空気供給源から
供給される加圧空気によって前記液体還元剤を霧状にし
て噴射するエアアシストタイプの噴射ノズルで構成す
る。
1) An injection nozzle and a catalyst for purifying exhaust gas are arranged in the exhaust passage of an internal combustion engine or the like in order from the upstream side, and a liquid reducing agent is sprayed from the injection nozzle and supplied to the catalyst, and the exhaust gas is exhausted. In an exhaust gas purification system that reduces and purifies nitrogen oxides in the liquid, the liquid reducing agent is stored in an exchangeable cartridge, and the injection nozzle is provided with the liquid reducing agent by pressurized air supplied from a pressurized air supply source. It is composed of an air-assist type spray nozzle that sprays in the form of a mist.

【0019】この触媒としてはSCR触媒等があり、こ
のSCR触媒は、担体をAl2 3,TiO2 等で形成
し、活性体としての触媒金属をPt,V2 5 ,Fe2
3,CuO,Mn2 3 ,Cr2 3 ,MoO3 等で
形成することができ、また、液体還元剤としては、尿素
水溶液やアンモニア水溶液や液体アンモニア等がある。
As this catalyst, there is an SCR catalyst or the like. In this SCR catalyst, a carrier is formed of Al 2 O 3 , TiO 2 or the like, and a catalytic metal as an active substance is Pt, V 2 O 5 , Fe 2.
It can be formed of O 3 , CuO, Mn 2 O 3 , Cr 2 O 3 , MoO 3 or the like. Examples of the liquid reducing agent include a urea aqueous solution, an aqueous ammonia solution, and liquid ammonia.

【0020】カートリッジとは、着脱可能な容器であ
り、この容器ごと交換することにより、液体還元剤の新
たな供給を行うものであり、密閉により、後足しを防止
すると共に、液体還元剤の蒸発を防止でき、濃度を一定
に保持できるものである。
The cartridge is a detachable container that replaces the entire container to supply a new liquid reducing agent. The hermetically sealed container prevents post-addition and prevents the liquid reducing agent from evaporating. Can be prevented and the concentration can be kept constant.

【0021】そして、本排気浄化システムで使用するカ
ートリッジは、圧縮空気やその他のガス、例えば、塗料
のスプレー缶や潤滑剤のスプレー缶等の液体を加圧する
周知のガスを封入して、これらのガス圧により、液体還
元剤を外部に供給するものでもよく、また、外部に設け
た還元剤供給ポンプによりカートリッジ内の液体還元剤
を噴射ノズルに供給するものであってもよい。
The cartridge used in the present exhaust gas purification system is filled with a known gas for pressurizing a liquid such as compressed air or other gas, for example, a paint spray can or a lubricant spray can. The liquid reducing agent may be supplied to the outside by gas pressure, or the liquid reducing agent in the cartridge may be supplied to the injection nozzle by a reducing agent supply pump provided outside.

【0022】また、エアアシストタイプの噴射ノズルと
は、加圧空気(圧縮空気)等の高圧のガスにより、噴霧
される粒径をより細かくして分散させる噴射ノズルのこ
とをいう。
The air-assist type injection nozzle refers to an injection nozzle that uses a high-pressure gas such as pressurized air (compressed air) to reduce the particle size to be sprayed and disperse it.

【0023】この構成による内燃機関の排気浄化システ
ムにおいては、カートリッジから液体還元剤を供給さ
れ、また、加圧空気供給源から供給される加圧空気によ
り、霧状に噴射するために、還元剤溶液の濃度変化が殆
ど無く、安定した濃度で、細かい粒径で噴霧して触媒に
供給できる。
In the exhaust gas purifying system for an internal combustion engine having this configuration, the liquid reducing agent is supplied from the cartridge, and the compressed air is supplied from the pressurized air supply source. There is almost no change in the concentration of the solution, and it can be supplied to the catalyst by spraying with a stable concentration and a fine particle diameter.

【0024】そのため、排気浄化システムが単純化し、
また、還元剤溶液を最適な量で正確に、化学反応し易い
状態で、触媒に供給するので、浄化効率が向上する。
Therefore, the exhaust purification system is simplified,
Further, since the reducing agent solution is supplied to the catalyst in an optimum amount accurately and in a state where chemical reaction is likely to occur, purification efficiency is improved.

【0025】そして、この排気浄化システムにおいて
は、カートリッジに加圧ガスを封入しない場合には、カ
ートリッジは液圧や蒸気圧等だけを考慮すればよく、ま
た、加圧ガス封入方式のカートリッジを採用した場合で
も、加圧ガスの圧力は液体還元剤を噴射ノズルに供給す
るだけで、噴霧は加圧空気によって行うので、加圧ガス
の圧力は低くてよいので、カートリッジ自体の構造が簡
単で軽量となる。
In the exhaust gas purifying system, when the pressurized gas is not sealed in the cartridge, only the liquid pressure, the vapor pressure and the like need to be considered for the cartridge. In this case, the pressure of the pressurized gas is only supplied to the injection nozzle by the liquid reducing agent, and the spraying is performed by pressurized air. Therefore, the pressure of the pressurized gas may be low, so the structure of the cartridge itself is simple and lightweight. Becomes

【0026】2)また、上記の内燃機関の排気浄化シス
テムにおいて、前記加圧空気供給源をエアボンベで形成
するとともに、該エアボンベの空気圧力が所定の警告圧
力値以下になった時に警告を発生する圧力管理手段を有
して形成される。
2) In the exhaust gas purifying system for an internal combustion engine described above, the pressurized air supply source is formed by an air cylinder, and a warning is issued when the air pressure of the air cylinder falls below a predetermined warning pressure value. It is formed with pressure management means.

【0027】加圧空気供給源をエアボンベで形成するこ
とにより、エアコンプレッサーや駆動源が不要になり、
排気浄化システムが単純化し、重量増加を少なく、ま
た、燃費への影響の排除できる。
By forming the pressurized air supply source with an air cylinder, an air compressor and a drive source are not required,
The exhaust purification system is simplified, the weight increase is reduced, and the effect on fuel economy can be eliminated.

【0028】更に、圧力管理手段を備えることにより、
警告を受けた運転者が適切な時期にエアボンベを交換す
るので、加圧空気供給源の管理が容易となり、加圧空気
の供給圧力の低下を防止できる。
Further, by providing pressure management means,
Since the driver who receives the warning replaces the air cylinder at an appropriate time, the management of the pressurized air supply source is facilitated, and a decrease in the supply pressure of the pressurized air can be prevented.

【0029】この圧力管理手段はエアボンベ内又は空気
供給管路の加圧空気の圧力を検知できる圧力センサとこ
の圧力センサからの信号を受けて、予め設定された警告
圧力値と比較して、その値以下になった時に警告ランプ
や音声発生装置等に信号を出力する演算部やプログラム
をコントローラに追設することにより、簡単に構成でき
る。
This pressure management means receives a signal from the pressure sensor and a pressure sensor capable of detecting the pressure of the pressurized air in the air cylinder or the air supply line, and compares it with a preset warning pressure value. A simple configuration can be achieved by adding, to the controller, an arithmetic unit or a program that outputs a signal to a warning lamp, a sound generation device, or the like when the value becomes lower than the value.

【0030】3)また、上記の内燃機関の排気浄化シス
テムにおいて、前記カートリッジ内の前記液体還元剤の
残存量を検知する残存量検知手段と、前記残存量が所定
の下限量以下になった時に警告を発生する警告発生手段
を有して形成される。
3) In the exhaust gas purifying system for an internal combustion engine described above, a remaining amount detecting means for detecting a remaining amount of the liquid reducing agent in the cartridge, and when the remaining amount becomes equal to or less than a predetermined lower limit amount. It is formed with a warning generating means for generating a warning.

【0031】この残存量検知手段と警告発生手段を備え
ることにより、警告を受けた運転者が適切な時期にカー
トリッジを交換するので、液体還元剤の管理が容易とな
り、液体還元剤の供給の中断を防止できる。
By providing the remaining amount detecting means and the warning generating means, the driver receiving the warning replaces the cartridge at an appropriate time, so that the management of the liquid reducing agent is facilitated and the supply of the liquid reducing agent is interrupted. Can be prevented.

【0032】また、残存量と所定の下限量との比較は、
直接、液体還元剤の重量で比較してもよいが、この重量
から換算可能な量、例えば、容量や検出信号の値(電圧
値等)や液体還元剤を消費しながら走行できる走行距離
等に換算した値で比較してもよく、本発明はこれらを含
むものである。
The comparison between the remaining amount and the predetermined lower limit amount is as follows:
The comparison may be made directly with the weight of the liquid reducing agent, but the amount can be converted from this weight, for example, the capacity, the value of the detection signal (voltage value, etc.), the travel distance that can travel while consuming the liquid reducing agent, and the like. The comparison may be made by converted values, and the present invention includes these.

【0033】4)そして、上記の内燃機関の排気浄化シ
ステムにおいて、前記残存量検知手段を、前記噴射ノズ
ルの作動を制御する制御信号を積算し、該積算値から前
記液体還元剤の消費量を計算することによって、残存量
を算出する演算手段で構成する。
4) In the exhaust gas purifying system for an internal combustion engine, the remaining amount detecting means integrates a control signal for controlling the operation of the injection nozzle, and calculates the consumption amount of the liquid reducing agent from the integrated value. The calculation means is configured to calculate the remaining amount by calculation.

【0034】この構成によれば、噴射ノズル用の制御信
号から、液体還元剤の消費量を算出するので、新たにセ
ンサを設ける必要が無く、また、この演算手段は、内燃
機関等のコントローラにプログラムの追加で設けること
ができるので、比較的容易に実施できる。
According to this configuration, since the consumption amount of the liquid reducing agent is calculated from the control signal for the injection nozzle, it is not necessary to newly provide a sensor, and this calculating means is provided to the controller of the internal combustion engine or the like. Since it can be provided by adding a program, it can be implemented relatively easily.

【0035】5)あるいは、上記の内燃機関の排気浄化
システムにおいて、前記残存量検知手段を、前記カート
リッジの重量を検出する重量センサと、該重量センサの
信号から前記液体還元剤の残存量を算出する演算手段で
構成する。
5) Alternatively, in the exhaust gas purification system for an internal combustion engine described above, the remaining amount detecting means may include a weight sensor for detecting a weight of the cartridge, and a remaining amount of the liquid reducing agent calculated from a signal from the weight sensor. It is composed of computing means that performs

【0036】この構成によれば、重量センサにより、直
接液体還元剤の量を測定できるので、誤差の少ないより
きめ細かい管理が可能となる。
According to this configuration, since the amount of the liquid reducing agent can be directly measured by the weight sensor, finer control with less error is possible.

【0037】6)そして、更に、前記カートリッジの交
換を検知する交換検知手段を有し、該交換検知手段によ
って前記カートリッジの交換が検知された時に、所定時
間の間前記カートリッジから前記噴射ノズルへ前記液体
還元剤を供給するための供給管路のエア抜きを行うよう
に構成する。
6) Further, there is provided a replacement detecting means for detecting replacement of the cartridge, and when the replacement detecting means detects the replacement of the cartridge, the cartridge is transferred from the cartridge to the ejection nozzle for a predetermined time. The supply pipe for supplying the liquid reducing agent is configured to be evacuated.

【0038】この交換検知手段は、カートリッジの有無
に従ってON/OFFするスイッチ等で形成でき、ま
た、噴射ノズルを作動させる所定時間は、カートリッジ
交換に伴う液体還元剤の供給ライン(カートリッジと噴
射孔との間)のエア抜きができる、予め決められ、予め
コントローラに入力された時間である。
This exchange detecting means can be formed by a switch or the like which is turned ON / OFF according to the presence or absence of the cartridge. The predetermined time for operating the injection nozzle is determined by the supply line of the liquid reducing agent (cartridge, injection hole, This is a time that is predetermined and input in advance to the controller.

【0039】また、供給管路のエア抜きは、カートリッ
ジ内の液体還元剤がカートリッジ内に封入されたガスの
圧力で噴射ノズルに供給される場合には、所定時間の間
噴射ノズルを作動させ、カートリッジ内の液体還元剤が
カートリッジ外に配設された還元剤供給ポンプで噴射ノ
ズルに供給される場合には、所定時間の間噴射ノズルと
還元剤供給ポンプを作動させて行う。
When the liquid reducing agent in the cartridge is supplied to the injection nozzle by the pressure of the gas sealed in the cartridge, the air is released from the supply pipe by operating the injection nozzle for a predetermined time. When the liquid reducing agent in the cartridge is supplied to the injection nozzle by a reducing agent supply pump provided outside the cartridge, the operation is performed by operating the injection nozzle and the reducing agent supply pump for a predetermined time.

【0040】この構成により、カートリッジの交換を検
知できるので、残存量の推定基準となる初期値を正確に
リセットできる。つまり、カートリッジの充填量及び濃
度は、カートリッジ製造メーカーが工場の品質管理で所
定の値になるように正確に管理して出荷するので、カー
トリッジの交換時にこの所定の充填量をリセットの初期
値として使用することにより、より正確な残存量の推定
が可能となる。
According to this configuration, since the replacement of the cartridge can be detected, the initial value serving as the reference for estimating the remaining amount can be accurately reset. In other words, the cartridge filling amount and concentration are accurately managed by the cartridge manufacturer so as to be a predetermined value in the quality control at the factory, and then shipped. Therefore, when the cartridge is replaced, the predetermined filling amount is used as the initial value of the reset. By using this, it is possible to more accurately estimate the remaining amount.

【0041】また、カートリッジ交換時に、自動的にエ
ア抜きを行うので、液体還元剤の供給ラインのエア噛み
を防止でき、常時、コントローラの指示に従って適切な
量の液体還元剤を供給できる。
Further, since air is automatically vented when the cartridge is replaced, it is possible to prevent air from being caught in the supply line of the liquid reducing agent, and to always supply an appropriate amount of the liquid reducing agent in accordance with an instruction from the controller.

【0042】[0042]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明に係
る排気浄化システムの実施の形態について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an exhaust gas purification system according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0043】図1及び図2に示すように、本発明に係る
排気浄化システム1及び1Aは、エンジン等の排気通路
2に、SCR(選択接触還元)触媒3を設け、更に、こ
のSCR触媒3の上流側に液体還元剤の一つである尿素
水溶液Lを噴霧できるエアアシストタイプの噴射ノズル
(インジェクター)8を設けて構成される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the exhaust gas purifying systems 1 and 1A according to the present invention are provided with an SCR (selective catalytic reduction) catalyst 3 in an exhaust passage 2 of an engine or the like. An air-assist type injection nozzle (injector) 8 capable of spraying an aqueous urea solution L, which is one of the liquid reducing agents, is provided upstream of the nozzle.

【0044】このSCR触媒3は、担体をAl2 3
TiO2 等で形成し、活性体としての触媒金属をPt,
2 5 ,Fe2 3 ,CuO,Mn2 3 ,Cr2
3 ,MoO3 等で形成する。
In this SCR catalyst 3, the carrier is Al 2 O 3 ,
It is made of TiO 2 or the like, and the catalytic metal as an activator is Pt,
V 2 O 5 , Fe 2 O 3 , CuO, Mn 2 O 3 , Cr 2 O
3 , MoO 3 or the like.

【0045】そして、尿素水溶液Lを封入して貯蔵した
交換可能なカートリッジ21を備え、このカートリッジ21
を供給管路22に着脱可能に連結して、このカートリッジ
21内の尿素水溶液Lを噴射ノズル8に供給するように構
成する。
A replaceable cartridge 21 in which an aqueous urea solution L is sealed and stored is provided.
This cartridge is detachably connected to the supply line 22 so that the cartridge
The urea aqueous solution L in 21 is supplied to the injection nozzle 8.

【0046】この尿素水溶液Lを噴射ノズル8に供給す
る方法としては、図1に示す排気浄化システム1のよう
に、カートリッジ21内に加圧ガスPを封入し、この加圧
ガスPの圧力によって、噴射ノズル8に供給する方法
と、図2に示す排気浄化システム1Aのように、カート
リッジ21内の尿素水溶液Lを噴射ノズル8に供給する還
元剤供給ポンプ5を設ける方法とがあるが、別の方法を
使用してもよい。
As a method of supplying the aqueous urea solution L to the injection nozzle 8, a pressurized gas P is sealed in a cartridge 21 as in the exhaust gas purification system 1 shown in FIG. There is a method of supplying the reducing agent supply pump 5 for supplying the aqueous urea solution L in the cartridge 21 to the injection nozzle 8 as in the exhaust gas purification system 1A shown in FIG. May be used.

【0047】また、噴霧用の加圧空気供給源としてエア
ボンベ7を交換可能に設け、このエアボンベ7から加圧
空気Aを噴射ノズル8に供給し、エアアシストタイプの
噴射ノズル8の噴射孔8aから排気通路2内に、コント
ローラ(コントロールユニット)9の制御に従って、尿
素水溶液Lを噴霧するように構成する。
Also, an air cylinder 7 is replaceably provided as a source of pressurized air for spraying, and pressurized air A is supplied from the air cylinder 7 to the injection nozzle 8, through an injection hole 8 a of the air assist type injection nozzle 8. The urea aqueous solution L is configured to be sprayed into the exhaust passage 2 under the control of a controller (control unit) 9.

【0048】この尿素水溶液Lの噴霧の原理は、霧吹き
の原理と同様であり、加圧空気Aにより、噴射ノズル8
に供給された尿素水溶液Lを加圧空気Aの流れに吸引し
て吹き飛ばして微粒子化して噴霧するものである。
The principle of spraying the aqueous urea solution L is the same as the principle of spraying.
Is sucked into the flow of the pressurized air A, blown off, atomized and sprayed.

【0049】この噴霧は、コントローラ9がエンジンの
各種情報等を参照して算出した目標の噴霧量になるよう
に、噴射ノズル8をデューティ(Duty)制御で開閉
制御して行う。
The spraying is performed by controlling the opening and closing of the injection nozzle 8 by duty control so that the target spray amount calculated by the controller 9 with reference to various information of the engine and the like.

【0050】この構成によれば、カートリッジ21内の加
圧ガスP又は還元剤供給ポンプ5によって、尿素水溶液
Lを噴射ノズル8に供給でき、エアボンベ7から得られ
る加圧空気Aによって、尿素水溶液Lを微粒子化して噴
霧することができる。
According to this configuration, the urea aqueous solution L can be supplied to the injection nozzle 8 by the pressurized gas P or the reducing agent supply pump 5 in the cartridge 21, and the urea aqueous solution L can be supplied by the pressurized air A obtained from the air cylinder 7. Can be atomized and sprayed.

【0051】また、尿素水溶液Lをカートリッジ21に封
入しているので、蒸発等による濃度変化が無く、安定し
た濃度で還元剤を触媒3に適切な量供給でき、浄化効率
を良好に保つことができる。
Further, since the aqueous urea solution L is sealed in the cartridge 21, there is no change in concentration due to evaporation or the like, an appropriate amount of reducing agent can be supplied to the catalyst 3 at a stable concentration, and the purification efficiency can be kept good. it can.

【0052】〔エアボンベの管理〕そして、加圧空気供
給源であるエアボンベ7の加圧空気Aの圧力Paが、低
下してくると、噴射ノズル8の噴霧の微粒子化機能が低
下するので、排気ガスの浄化効率が悪化する。そのため
の、エアボンベ7の空気圧力Paが所定の警告圧力値P
w以下になった時に警告を発生する圧力管理手段を備え
る。
[Management of Air Cylinder] When the pressure Pa of the pressurized air A of the air cylinder 7 as the pressurized air supply source decreases, the atomizing function of the spray of the injection nozzle 8 decreases. Gas purification efficiency deteriorates. For this purpose, the air pressure Pa of the air cylinder 7 is equal to a predetermined warning pressure value P.
A pressure management means for generating a warning when the value becomes w or less is provided.

【0053】この圧力管理手段は、エアボンベ7と噴射
ノズル8を連結する空気供給管路32に設けられた圧力セ
ンサ34と、この圧力センサ34の検出値を入力して、空気
圧力Paが予め設定されている所定の警告圧力値Pw以
下になった場合に、警告ランプ10aによる警告を発生
し、運転者に、エアボンベ7の交換を促すように構成さ
れた演算部9aとからなる。この演算部9aは、通常
は、コントローラ9に組み込まれる。
The pressure management means is provided with a pressure sensor 34 provided in an air supply pipe 32 connecting the air cylinder 7 and the injection nozzle 8, and a detection value of the pressure sensor 34, and the air pressure Pa is set in advance. When the pressure becomes equal to or less than the predetermined warning pressure value Pw, a warning is generated by a warning lamp 10a, and the arithmetic unit 9a is configured to urge the driver to replace the air cylinder 7. The calculation unit 9a is usually incorporated in the controller 9.

【0054】この警告圧力値Pwは、予め噴霧不可能と
なる噴霧限界圧力を実験等により求め、交換までに要す
る消費量を見込んで余裕を持たせて、この噴霧限界圧力
よりある程度大きい値を警告圧力値Pwとする。
As the warning pressure value Pw, a spraying limit pressure at which spraying becomes impossible is determined in advance by an experiment or the like, and a margin is set to some extent larger than the spraying limit pressure in consideration of the amount of consumption required until replacement. Let it be pressure value Pw.

【0055】この圧力管理手段を設けることにより、エ
アボンベ7の空気圧力Paが所定の微粒子化が可能な圧
力範囲から外れて、排気ガス浄化効率が悪化する前に、
警告ランプ10aを点灯して、運転者にエアボンベ7の交
換を促す警告をすることができる。そのため、適切な時
期にエアボンベ7を交換し、十分な圧力の加圧空気Aを
供給できるので、排気ガス浄化効率の悪化を防止でき
る。
By providing this pressure control means, before the air pressure Pa of the air cylinder 7 deviates from a predetermined pressure range in which fine particles can be formed, the exhaust gas purification efficiency deteriorates.
The warning lamp 10a can be turned on to warn the driver to replace the air cylinder 7. Therefore, the air cylinder 7 can be replaced at an appropriate time, and the pressurized air A having a sufficient pressure can be supplied, so that the deterioration of the exhaust gas purification efficiency can be prevented.

【0056】〔残存量の推定〕更に、カートリッジ21内
の尿素水溶液Lの残存量Wsを推定し、必要に応じて運
転者等に警告するために、演算手段や重量センサ23等で
構成される残存量検知手段とカートリッジ21の交換を検
知する交換検知手段を設け、後述する図3〜図5に示す
フローにそれぞれ従うような演算及び制御を行う。
[Estimation of the Remaining Amount] Further, in order to estimate the remaining amount Ws of the aqueous urea solution L in the cartridge 21 and warn the driver or the like if necessary, it is constituted by a calculating means, a weight sensor 23 and the like. An exchange detecting means for detecting the exchange of the remaining amount and the cartridge 21 is provided, and performs the calculation and control according to the flow shown in FIGS.

【0057】この残存量検知手段と警告発生手段を設け
ることにより、正確な残存量Wsを把握して、運転者に
残存量Wsの表示又は交換を促す警告をすることができ
る。そのため、適切な時期にカートリッジ21を交換し液
体還元剤Lを供給できるので、液体還元剤Lの中断を防
止できる。
By providing the remaining amount detecting means and the warning generating means, it is possible to grasp the accurate remaining amount Ws and to give a warning to the driver to display or replace the remaining amount Ws. Therefore, the cartridge 21 can be replaced at an appropriate time and the liquid reducing agent L can be supplied, so that interruption of the liquid reducing agent L can be prevented.

【0058】更に、カートリッジ21の交換を検知する交
換検知手段を備えることにより、残存量Wsの初期値を
所定の値にリセットできるので正確に残存量Wsを推定
できる。また、カートリッジ21の交換が検知された時
に、カートリッジ21に加圧ガスPが封入されている場合
は噴射ノズル8を、また、還元剤供給ポンプ5を使用す
る場合は噴射ノズル8と還元剤供給ポンプ5を、所定時
間の間、作動させることにより、供給管路22のエア抜き
を自動的に行うことができるので、エア噛みを防止して
噴射ノズル8の正確な作動を維持できる。
Further, the provision of the replacement detecting means for detecting replacement of the cartridge 21 allows the initial value of the remaining amount Ws to be reset to a predetermined value, so that the remaining amount Ws can be accurately estimated. When the exchange of the cartridge 21 is detected, the injection nozzle 8 is used when the pressurized gas P is sealed in the cartridge 21, and the injection nozzle 8 is used when the reducing agent supply pump 5 is used. By operating the pump 5 for a predetermined period of time, the air can be automatically removed from the supply pipe line 22, so that the air nozzle can be prevented from being caught and the injection nozzle 8 can be operated accurately.

【0059】〔空気圧及び残存量の推定(その1)〕最
初に、カートリッジ21の交換を検知する交換検知手段24
を設けた場合について説明する。
[Estimation of Air Pressure and Remaining Amount (Part 1)] First, replacement detecting means 24 for detecting replacement of cartridge 21
The case in which is provided will be described.

【0060】この交換検知手段24は、空になったカート
リッジ21を取り外した時にOFFになり、新しいカート
リッジ21を装着した時にONとなるような、単純なON
/OFFスイッチ24で形成できる。この場合は、スイッ
チ24からコントローラ9への出力がOFF信号からON
信号に変化した時に、交換が行われた判断し、液体残存
量Wsの初期値を工場出荷時の所定の量にリセットす
る。なお、ONとOFFを逆に設定してもよい。
The replacement detecting means 24 is a simple ON such that it becomes OFF when the empty cartridge 21 is removed and turns ON when a new cartridge 21 is installed.
It can be formed by the / OFF switch 24. In this case, the output from the switch 24 to the controller 9 changes from the OFF signal to the ON signal.
When the signal changes, it is determined that the replacement has been performed, and the initial value of the remaining liquid amount Ws is reset to a predetermined amount at the time of factory shipment. Note that ON and OFF may be reversed.

【0061】また、この構成では、残存量検知手段を、
噴射ノズル8の作動を制御するコントローラ9の制御信
号を積算し、この積算値から液体還元剤Lの消費量Wc
を計算することによって、残存量Wsを算出するように
構成する。
Further, in this configuration, the remaining amount detecting means includes:
The control signal of the controller 9 for controlling the operation of the injection nozzle 8 is integrated, and the consumption Wc of the liquid reducing agent L is calculated from the integrated value.
Is calculated to calculate the remaining amount Ws.

【0062】従って、簡単なON/OFFスイッチ24と
新たな残存量算出プログラムを追加するだけで、残存量
検知手段とすることができるので、新たに高価なセンサ
を設ける必要が無い。
Therefore, the remaining amount detecting means can be provided only by adding a simple ON / OFF switch 24 and a new remaining amount calculating program, so that it is not necessary to newly provide an expensive sensor.

【0063】そして、この場合は、図3のフローに従っ
た演算及び制御を行う。この図3のフローの部分がメイ
ンの制御プログラムから所定の期間毎に繰り返し呼ば
れ、このフローがスタートすると、先ず、ステップS11
で、カートリッジ21内の尿素水溶液Lの残存量Wsを算
出する。
In this case, calculation and control are performed according to the flow of FIG. 3 is repeatedly called from the main control program at predetermined intervals, and when this flow starts, first, at step S11
Then, the remaining amount Ws of the aqueous urea solution L in the cartridge 21 is calculated.

【0064】この残存量Wsの算出は、このフローが呼
ばれる前の尿素水溶液Lの残存量(重量)Wsから、消
費した重量Wcを引き算して行う。この消費した重量W
cは、噴射ノズル8を開閉制御するデューティ(Dut
y)信号のデューティ比を積算し、この積算値を噴霧量
に換算して、この換算値に尿素水溶液Lの比重を乗じて
求める。
The remaining amount Ws is calculated by subtracting the consumed weight Wc from the remaining amount (weight) Ws of the aqueous urea solution L before this flow is called. This consumed weight W
c is a duty (Dut) for controlling the opening and closing of the injection nozzle 8.
y) The duty ratio of the signal is integrated, the integrated value is converted into a spray amount, and the converted value is multiplied by the specific gravity of the aqueous urea solution L to obtain the value.

【0065】次に、ステップS12で、圧力センサ34によ
りエアボンベ7の空気圧力Paを検出する。即ち、圧力
センサ34の検出値を取り込む。
Next, at step S12, the air pressure Pa of the air cylinder 7 is detected by the pressure sensor 34. That is, the detection value of the pressure sensor 34 is taken.

【0066】そして、ステップS13に行き、カートリッ
ジ21が交換されたか否かを、交換検知手段24の出力で判
定し、交換がなされたと判断された場合(YES )には、
ステップS14で、残存量Wsを初期化して所定量にリセ
ットし、ステップS15で、所定時間の間、例えば、数秒
間程度、噴射ノズル8又は噴射ノズル8と還元剤供給ポ
ンプ5を作動させる信号を出力して、供給管路22のエア
抜きをしてからステップS16に行き、カートリッジ21の
交換がなされていない場合(NO)にはそのままステップ
S16に行く。
Then, the flow proceeds to step S13, where it is determined whether or not the cartridge 21 has been replaced by the output of the replacement detecting means 24. If it is determined that the replacement has been performed (YES),
In step S14, the remaining amount Ws is initialized and reset to a predetermined amount, and in step S15, a signal for operating the injection nozzle 8 or the injection nozzle 8 and the reducing agent supply pump 5 for a predetermined time, for example, about several seconds. After the output, the supply pipe 22 is deflated, and the flow proceeds to step S16. If the cartridge 21 has not been replaced (NO), the flow directly proceeds to step S16.

【0067】なお、この供給管路22のエア抜きは、カー
トリッジ21を交換した時に、供給管路22にエアが入るの
で、噴射ノズル8にエアが噛んで正確な噴射が出来なく
なることを防ぐために行うものであり、エア抜きバルブ
(図示しない)を設けて、このエア抜きバルブを所定の
時間開放してもよい。
The air bleeding of the supply line 22 is performed in order to prevent air from entering the supply line 22 when the cartridge 21 is replaced. In this case, an air release valve (not shown) may be provided, and the air release valve may be opened for a predetermined time.

【0068】そして、カートリッジ21の交換を督促する
警告をするか否かの判定のための演算を行う。この演算
は、先ず、ステップS16で、現在の残存量Wsから、交
換無しで走行可能な距離Dpを推定演算し、ステップS
17で、この走行可能な距離Dpが所定のしきい値である
警告距離Dwより小さくなったか否かを判定する。
Then, an operation for determining whether or not to give a warning for urging replacement of the cartridge 21 is performed. In this calculation, first, in step S16, a distance Dp that can be traveled without replacement is estimated from the current remaining amount Ws.
At 17, it is determined whether or not the travelable distance Dp has become smaller than the warning distance Dw which is a predetermined threshold value.

【0069】この走行可能な距離Dpは、例えば、60
km/hの一定の基準速度(平地)で走行した場合の単
位時間当たりの尿素水溶液Lの消費量Waを予め入力し
たデータか、あるいは、実際の走行時に蓄積したデータ
から推定して、この消費量Waで残存量Wsを除するこ
とにより、即ち、Dp=Ws/Waとすることにより算
出することができる。また、警告距離Dwとしては、交
換までに走行を要する標準的な距離、例えば、50km
等を採用する。
The travelable distance Dp is, for example, 60
The consumption Wa of the aqueous urea solution L per unit time when traveling at a constant reference speed of km / h (flatland) is estimated from data input in advance or data accumulated during actual traveling, and this consumption is estimated. It can be calculated by dividing the remaining amount Ws by the amount Wa, that is, by setting Dp = Ws / Wa. In addition, the warning distance Dw is a standard distance required for traveling before replacement, for example, 50 km.
And so on.

【0070】そして、走行可能な距離Dpが警告距離D
w以下でない場合(NO)には、そのまま、ステップS19
に行き、以下である場合(YES )には、ステップS18
で、警告ランプ10bを点灯し、運転者に、カートリッジ
21内の尿素水溶液Lが少なくなっていることを知らせ、
交換を促す。
The travelable distance Dp is equal to the warning distance D.
If not less than w (NO), step S19
And if the following is true (YES), step S18
Then, the warning lamp 10b is turned on and the driver is informed of the cartridge.
Notify that the urea aqueous solution L in 21 is low,
Prompt for replacement.

【0071】次に、ステップS19で、エアボンベ7の空
気圧力Paが所定の警告圧力値Pw以下か否かの判定を
し、空気圧力Paが警告圧力値Pw以下でない場合(N
O)には、そのまま、リターンして、メインの制御に戻
り、以下である場合(YES )には、ステップS20で警告
ランプ10aを点灯し、運転者に、エアボンベ7内の加圧
空気Aが少なくなっていることを知らせ、エアボンベ7
の交換を促す。
Next, in step S19, it is determined whether or not the air pressure Pa of the air cylinder 7 is equal to or lower than a predetermined warning pressure value Pw. If the air pressure Pa is not equal to or lower than the warning pressure value Pw (N
In the case of O), the process returns to the main control as it is, and in the case of the following (YES), the warning lamp 10a is turned on in step S20, and the driver is supplied with the pressurized air A in the air cylinder 7. Informing that the fuel tank is running low
Prompt for replacement.

【0072】それから、リターンして、メインの制御に
戻る。なお、警告ランプ10a,10bの代わりに音声で警
告してもよく、音声と警告ランプ10a,10bを併用して
もよい。
Then, the process returns and returns to the main control. The warning may be issued by voice instead of the warning lamps 10a and 10b, or the voice and the warning lamps 10a and 10b may be used together.

【0073】また、警告距離Dwを走行した場合に消費
すると推定される尿素水溶液Lの量を所定の下限量Wp
として予め算出しておき、ステップS16とステップS17
の代わりに、直接、残存量Wsと所定の下限値Wpとを
比較して、残存量Wsが所定の下限量Wp以下になった
時に、ステップS18に行き警告を発生するように構成す
ることもできる。
Further, the amount of the urea aqueous solution L estimated to be consumed when the vehicle travels over the warning distance Dw is reduced to a predetermined lower limit amount Wp.
Is calculated in advance as Step S16 and Step S17.
Instead, the remaining amount Ws may be directly compared with the predetermined lower limit value Wp, and when the remaining amount Ws becomes equal to or less than the predetermined lower limit amount Wp, the process may proceed to step S18 to generate a warning. it can.

【0074】〔空気圧及び残存量の推定(その2)〕次
に、上記の交換検知手段21が配設されず、カートリッジ
21の重量を測定するための重量センサ23が配設され、こ
のカートリッジ21の重量を測定し、その結果をコントロ
ーラ9に出力するように構成した場合について説明す
る。
[Estimation of Air Pressure and Remaining Amount (Part 2)] Next, the above-mentioned replacement detecting means 21 is not provided, and
A case in which a weight sensor 23 for measuring the weight of the cartridge 21 is provided, the weight of the cartridge 21 is measured, and the result is output to the controller 9 will be described.

【0075】この重量センサ23を使用する場合には、尿
素水溶液Lが十分残っている時に、一旦取り外してから
戻した場合や、残留量が新品の量とは異なる中古品のカ
ートリッジ21を取り付けたりした場合に生じる、残存量
の誤った推定を回避することができる。また、直接的に
液体還元剤Lの量を測定できるので、誤差の少ないより
きめ細かい管理ができる。
When the weight sensor 23 is used, when the urea aqueous solution L is sufficiently left, the urea aqueous solution L is once removed and returned, or the used cartridge 21 having a residual amount different from the new amount is attached. In this case, it is possible to avoid erroneous estimation of the remaining amount, which is caused in such a case. In addition, since the amount of the liquid reducing agent L can be directly measured, finer control with less error can be performed.

【0076】そして、この場合は、図4のフローに従っ
た演算及び制御を行う。この図4のフローの部分がメイ
ンの制御プログラムから所定の期間毎に繰り返し呼ば
れ、スタートすると、先ず、ステップS31で、カートリ
ッジ21の総重量Cwを検出し、カートリッジ21本体の重
量(加圧ガスの重量を含む)を引き算し残存量Wsを算
出する。
In this case, calculation and control are performed according to the flow of FIG. 4 is repeatedly called from the main control program at predetermined intervals, and when started, first, in step S31, the total weight Cw of the cartridge 21 is detected, and the weight (pressurized gas Is subtracted to calculate the remaining amount Ws.

【0077】次に、ステップS32で、圧力センサー34に
よりエアボンベ7の空気圧力Paを検出する。
Next, in step S32, the air pressure Pa of the air cylinder 7 is detected by the pressure sensor 34.

【0078】そして、ステップS33で、この重量Cwが
工場出荷時と同じ重さか否か、即ち、所定の重量Co以
上か否かを判定し、以上(YES )であれば、ステップS
34に行き、カートリッジ21が交換されたとして所定時間
の間、噴射ノズル8、又は、噴射ノズル8と還元剤供給
ポンプ5を作動させる信号を出力してからステップS35
に行き、以下(NO)であれば、カートリッジ21の交換が
なされていないとしてそのままステップS35に行く。
Then, in step S33, it is determined whether or not the weight Cw is the same as that at the time of shipment from the factory, that is, whether or not the weight is equal to or more than a predetermined weight Co.
34, and outputs a signal for operating the injection nozzle 8 or the injection nozzle 8 and the reducing agent supply pump 5 for a predetermined period of time assuming that the cartridge 21 has been replaced.
If the result is (NO), it is determined that the cartridge 21 has not been replaced, and the process directly proceeds to step S35.

【0079】そして、ステップS35からステップS37で
カートリッジ21の交換を督促する警告をするか否かの判
定のための演算をするが、この演算は、上記の図3のフ
ローのステップS16からステップS18と同様であるの
で、説明を省く。
Then, in steps S35 to S37, an operation for determining whether or not to give a warning urging replacement of the cartridge 21 is performed. This operation is performed in steps S16 to S18 in the flow of FIG. The description is omitted here.

【0080】また、ステップS38からステップS39でエ
アボンベ7の空気圧力Paをチェックしてエアボンベ7
の交換の警告をする点についても、上記の図3のフロー
のステップS19からステップS20と同様であるので、説
明を省く。
In steps S38 to S39, the air pressure Pa of the air cylinder 7 is checked and the air cylinder 7 is checked.
The warning about the replacement is also the same as steps S19 to S20 in the flow of FIG.

【0081】〔空気圧及び残存量の推定(その3)〕更
に、カートリッジ21の交換の有無を検知できるように、
交換検知手段24と、カートリッジ21の重量を測定するた
めの重量センサ23とが共に配設された場合について説明
する。
[Estimation of Air Pressure and Remaining Amount (Part 3)] Further, in order to detect whether or not the cartridge 21 has been replaced,
A case where both the replacement detecting means 24 and the weight sensor 23 for measuring the weight of the cartridge 21 are provided will be described.

【0082】この場合のメリットは、図4のフローに従
う重量センサ23のみ設置した場合では、所定時間の間の
エア抜き用の噴射ノズル8の作動を繰り返し行わないよ
うにするために、新品のカートリッジ21の重さとエア抜
き作動後の重さとの差を検知できる高精度の重量センサ
23が必要になるが、図5のフローのように、交換検知手
段24を加えた場合には、エア抜き用の噴射はこの交換検
知手段24に基づいてのみ行うので、重量センサ23では残
存量Wsがある程度の精度で分かれば良いことになり、
安価な重量センサ23で済み、高価な重量センサ23が不要
になる点である。
The merit in this case is that if only the weight sensor 23 according to the flow of FIG. 4 is installed, the operation of the air bleeding nozzle 8 for a predetermined time is not repeated so that a new cartridge is used. High-precision weight sensor that can detect the difference between the weight of 21 and the weight after the air release operation
However, when the replacement detection means 24 is added as shown in the flow chart of FIG. 5, the ejection for bleeding is performed only based on the replacement detection means 24. It is only necessary to know Ws with some accuracy,
An inexpensive weight sensor 23 is sufficient, and an expensive weight sensor 23 is not required.

【0083】また、カートリッジ21の充填量及び濃度
は、カートリッジ製造メーカーが工場の品質管理で所定
の値になるように正確に管理して出荷するので、カート
リッジ21の交換時に残存量の初期値をこの所定の値にリ
セットすることにより、より正確な残存量の推定が可能
となる。
Further, since the cartridge maker controls the filling amount and the concentration of the cartridge 21 accurately so as to be a predetermined value in the quality control of the factory and ships the cartridge 21, the initial value of the remaining amount when the cartridge 21 is replaced is determined. By resetting to the predetermined value, the remaining amount can be more accurately estimated.

【0084】そして、この場合には図5のフローに従っ
た演算及び制御を行う。この図5のフローの部分がメイ
ンの制御プログラムから所定の期間毎に繰り返し呼ば
れ、スタートすると、ステップS41で、重量センサ23で
カートリッジ21の総重量Cwを検出し、カートリッジ21
本体の重量(加圧ガスの重量も含む)を引き算し残存量
Wsを算出する。
Then, in this case, calculation and control are performed according to the flow of FIG. 5 is repeatedly called from the main control program at predetermined intervals, and when started, in step S41, the total weight Cw of the cartridge 21 is detected by the weight sensor 23, and the
The remaining amount Ws is calculated by subtracting the weight of the main body (including the weight of the pressurized gas).

【0085】次に、ステップS42で、圧力センサ34によ
りエアボンベ7の空気圧力Paを検出する。
Next, in step S42, the air pressure Pa of the air cylinder 7 is detected by the pressure sensor 34.

【0086】そして、ステップS43で、交換検知手段に
よりカートリッジ21が交換されたか否かを判定し、交換
がなされたと判断された場合(YES )には、ステップS
44で、所定時間の間、噴射ノズル8又は噴射ノズル8と
還元剤供給ポンプ5を作動させる信号を出力してから、
ステップS45に行き、カートリッジ21の交換がなされて
いない場合(NO)にはそのままステップS45に行く。
Then, in step S43, it is determined whether or not the cartridge 21 has been replaced by the replacement detecting means. If it is determined that replacement has been performed (YES), the process proceeds to step S43.
At 44, a signal for operating the injection nozzle 8 or the injection nozzle 8 and the reducing agent supply pump 5 for a predetermined time is output.
The process proceeds to step S45, and if the cartridge 21 has not been replaced (NO), the process directly proceeds to step S45.

【0087】そして、ステップS45からステップS47で
カートリッジ21の交換を督促する警告をするか否かの判
定のための演算をするが、この演算は、上記の図3のフ
ローのステップS16からステップS18と同様であるの
で、説明を省く。
Then, in steps S45 to S47, a calculation is performed to determine whether or not a warning to urge replacement of the cartridge 21 is issued. This calculation is performed in steps S16 to S18 in the flow of FIG. The description is omitted here.

【0088】また、ステップS48からステップS49でエ
アボンベ7の空気圧力Paをチェックしてエアボンベ7
の交換の警告をする点についても、上記の図3のフロー
のステップS19からステップS20と同様であるので、説
明を省く。
In steps S48 to S49, the air pressure Pa of the air cylinder 7 is checked and the air cylinder 7 is checked.
The warning about the replacement is also the same as steps S19 to S20 in the flow of FIG.

【0089】なお、以上の説明では、自動車等のエンジ
ンの排気ガス浄化を例に、また、液体還元剤として尿素
水溶液を例にして説明したが、これらの内燃機関以外の
例えば燃焼炉等の他の排気ガスの浄化にも本発明を使用
でき、また、液体還元剤に関しても、上述の尿素水溶液
やアンモニア水溶液等の還元剤を溶解した水溶液や、液
体アンモニア等の還元剤自体が液状であるものにも使用
できるので、本発明は上記した実施の形態のみに限定さ
れるものではない。
In the above description, purification of exhaust gas from an engine of an automobile or the like has been described as an example, and an aqueous urea solution has been described as an example of a liquid reducing agent. The present invention can be used for purification of exhaust gas of the present invention. Also, as for the liquid reducing agent, an aqueous solution in which the reducing agent such as the above-mentioned urea aqueous solution or aqueous ammonia solution is dissolved, or the reducing agent itself such as liquid ammonia is liquid. The present invention is not limited to only the above-described embodiment.

【0090】[0090]

【発明の効果】以上の説明のように、本発明に係る排気
浄化システムによれば、次のような効果を奏することが
できる。
As described above, according to the exhaust gas purification system of the present invention, the following effects can be obtained.

【0091】液体還元剤を交換可能なカートリッジに封
入し、カートリッジから供給される液体還元剤の微粒子
化を加圧空気供給源から供給される加圧空気によって行
うので、供給される液体還元剤の粒径を非常に微細にす
ることができ、排気ガスの浄化性能を向上させることが
できる。
The liquid reducing agent is sealed in a replaceable cartridge, and the liquid reducing agent supplied from the cartridge is atomized by the pressurized air supplied from the pressurized air supply source. The particle size can be made very fine, and the purification performance of exhaust gas can be improved.

【0092】また、液体還元剤をカートリッジに封入し
ているので、還元剤の蒸発等による液体還元剤の濃度変
化が無く、安定した濃度で還元剤を触媒に適切な量供給
でき、浄化効率を良好に保ち、アンモニアスリップを防
ぐことができる。
Further, since the liquid reducing agent is sealed in the cartridge, there is no change in the concentration of the liquid reducing agent due to evaporation of the reducing agent or the like, an appropriate amount of the reducing agent can be supplied to the catalyst at a stable concentration, and the purification efficiency can be improved. It keeps good and can prevent ammonia slip.

【0093】従って、加圧空気により液体還元剤を微粒
子化できるので、効率良く排気ガスの浄化を行うことが
でき、また、液体還元剤の無駄が無くなる。
Therefore, since the liquid reducing agent can be made finer by the pressurized air, the exhaust gas can be efficiently purified and the liquid reducing agent is not wasted.

【0094】また、加圧空気供給源を交換可能なエアボ
ンベで形成したので、装置がシンプルになるとともに、
保守管理が簡単となり、しかも、エンジン等の燃費への
影響が無くなり、更に、エアボンベの空気圧力が所定の
警告圧力値以下になった時に警告を発生する圧力管理手
段を備えたので、微粒子化が低下する前の適切な時期
に、エアボンベを交換することができ、常に、液体還元
剤を浄化効率の高い状態で触媒に供給できる。
Further, since the pressurized air supply source is formed by an exchangeable air cylinder, the apparatus becomes simple and
Maintenance management is simplified, and there is no effect on fuel efficiency of the engine and the like.Furthermore, a pressure management means that generates a warning when the air pressure of the air cylinder falls below a predetermined warning pressure value is provided. The air cylinder can be replaced at an appropriate time before the temperature decreases, and the liquid reducing agent can always be supplied to the catalyst with high purification efficiency.

【0095】その上、液体還元剤に関して、残存量検知
手段と警告発生手段を設けることにより、正確な残存量
を把握して、運転者に残存量の表示又は交換を促す警告
をすることができる。そのため、液体還元剤の管理を確
実に行えるようになり、適切な時期にカートリッジを交
換し液体還元剤を供給できるので、液体還元剤の中断に
よる排気ガス浄化不良を回避できる。
In addition, by providing the remaining amount detecting means and the warning generating means for the liquid reducing agent, the accurate remaining amount can be grasped, and the driver can be warned to display or replace the remaining amount. . Therefore, the liquid reducing agent can be reliably managed, and the cartridge can be replaced at an appropriate time and the liquid reducing agent can be supplied, so that it is possible to avoid the exhaust gas purification failure due to the interruption of the liquid reducing agent.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る排気浄化システムの加圧ガスを封
入したカートリッジを使用した場合の実施の形態を示す
構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a case where a cartridge containing a pressurized gas is used in an exhaust gas purification system according to the present invention.

【図2】本発明に係る排気浄化システムの還元剤供給ポ
ンプを使用した場合の実施の形態を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an embodiment when a reducing agent supply pump of the exhaust gas purification system according to the present invention is used.

【図3】カートリッジに対する交換検出手段を使用した
本発明に係る排気浄化システムの制御フローを示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing a control flow of an exhaust gas purification system according to the present invention using a replacement detection unit for a cartridge.

【図4】カートリッジに対する重量検出手段を使用した
本発明に係る排気浄化システムの制御フローを示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram showing a control flow of an exhaust gas purification system according to the present invention using a weight detection unit for a cartridge.

【図5】カートリッジに対する交換検出手段と重量検出
手段を使用した本発明に係る排気浄化システムの制御フ
ローを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a control flow of the exhaust gas purification system according to the present invention using replacement detection means and weight detection means for the cartridge.

【図6】従来技術の排気浄化システムを示す構成図であ
る。
FIG. 6 is a configuration diagram showing a conventional exhaust gas purification system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1A 排気浄化システム 2 排気通路 3 SCR触媒(触媒) 7 エアボンベ(加圧空気供給源) 8 エアアシストタイプの噴射ノズル 9 コントローラ(残存量検知手段) 10a,10b 警告ランプ(警告発生手段) 21 カートリッジ 22 供給管路 23 重量センサ(残存量検知手段) 24 ON/OFFスイッチ(交換検知手段) 34 圧力センサ G 排気ガス L 尿素水溶液(液体還元剤) P 加圧ガス Pa 空気圧力 Pw 所定の警告圧力値 Ws 残存量 Wc 消費量 Wp 所定の下限量 1, 1A Exhaust gas purification system 2 Exhaust passage 3 SCR catalyst (catalyst) 7 Air cylinder (pressurized air supply source) 8 Air-assist type injection nozzle 9 Controller (residual amount detecting means) 10a, 10b Warning lamp (warning generating means) 21 Cartridge 22 Supply line 23 Weight sensor (remaining amount detection means) 24 ON / OFF switch (replacement detection means) 34 Pressure sensor G Exhaust gas L Urea aqueous solution (liquid reducing agent) P Pressurized gas Pa Air pressure Pw Predetermined warning pressure Value Ws Remaining amount Wc Consumption amount Wp Predetermined lower limit amount

フロントページの続き Fターム(参考) 3G091 AA02 AA04 BA14 BA31 CA15 CA17 CB08 DB10 DC05 EA00 EA22 GA01 GA06 GB01W GB01X GB06W GB10W GB10X GB16X 4D048 AA06 AB02 AC03 AC04 BA07X BA23X BA25X BA26X BA28X BA30X BA35X BA36X BA41X BB01 BB02 CC61 DA01 DA02 DA10 Continued on front page F-term (reference) 3G091 AA02 AA04 BA14 BA31 CA15 CA17 CB08 DB10 DC05 EA00 EA22 GA01 GA06 GB01W GB01X GB06W GB10W GB10X GB16X 4D048 AA06 AB02 AC03 AC04 BA07X BA23X BA25X BA26X BA28X BA30X BA35 DA01

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関等の排気通路に、上流側から順
に噴射ノズルと排気ガス浄化用の触媒を配置し、前記噴
射ノズルより液体還元剤を噴霧して前記触媒に供給し
て、排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化する排気浄化シ
ステムにおいて、前記液体還元剤を交換可能なカートリ
ッジに貯蔵し、前記噴射ノズルを、加圧空気供給源から
供給される加圧空気によって前記液体還元剤を霧状にし
て噴射するエアアシストタイプの噴射ノズルで構成した
ことを特徴とする排気浄化システム。
1. An injection nozzle and a catalyst for purifying exhaust gas are arranged in an exhaust passage of an internal combustion engine or the like in order from an upstream side, and a liquid reducing agent is sprayed from the injection nozzle and supplied to the catalyst to form an exhaust gas. In an exhaust purification system that reduces and purifies nitrogen oxides in the liquid, the liquid reducing agent is stored in an exchangeable cartridge, and the injection nozzle is configured to discharge the liquid reducing agent by pressurized air supplied from a pressurized air supply source. An exhaust gas purification system comprising an air-assist type injection nozzle that sprays in a mist state.
【請求項2】 前記加圧空気供給源をエアボンベで形成
するとともに、該エアボンベの空気圧力が所定の警告圧
力値以下になった時に警告を発生する圧力管理手段を有
することを特徴とする請求項1記載の排気浄化システ
ム。
2. The apparatus according to claim 1, wherein said pressurized air supply source is formed by an air cylinder, and further comprises pressure management means for issuing a warning when the air pressure of said air cylinder falls below a predetermined warning pressure value. 2. The exhaust purification system according to 1.
【請求項3】 前記カートリッジ内の前記液体還元剤の
残存量を検知する残存量検知手段と、前記残存量が所定
の下限量以下になった時に警告を発生する警告発生手段
を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の排気
浄化システム。
3. The apparatus according to claim 1, further comprising: a remaining amount detecting unit configured to detect a remaining amount of the liquid reducing agent in the cartridge, and a warning generating unit configured to generate a warning when the remaining amount falls below a predetermined lower limit amount. The exhaust gas purification system according to claim 1.
【請求項4】 前記残存量検知手段が、前記噴射ノズル
の作動を制御する制御信号を積算し、該積算値から前記
液体還元剤の消費量を計算することによって、残存量を
算出する演算手段で構成されることを特徴とする請求項
3記載の排気浄化システム。
4. A calculating means for calculating a remaining amount by integrating a control signal for controlling the operation of the injection nozzle, and calculating a consumption amount of the liquid reducing agent from the integrated value. The exhaust gas purification system according to claim 3, wherein:
【請求項5】 前記残存量検知手段が、前記カートリッ
ジの重量を検出する重量センサと、該重量センサの信号
から前記液体還元剤の残存量を算出する演算手段で構成
されることを特徴とする請求項3記載の排気浄化システ
ム。
5. The apparatus according to claim 1, wherein the remaining amount detecting means includes a weight sensor for detecting a weight of the cartridge, and a calculating means for calculating a remaining amount of the liquid reducing agent from a signal of the weight sensor. The exhaust purification system according to claim 3.
【請求項6】 前記カートリッジの交換を検知する交換
検知手段を有し、該交換検知手段によって前記カートリ
ッジの交換が検知された時に、所定時間の間前記カート
リッジから前記噴射ノズルへ前記液体還元剤を供給する
ための供給管路のエア抜きを行うことを特徴とする請求
項1〜5のいずれかに記載の排気浄化システム。
6. An exchange detecting means for detecting replacement of the cartridge, wherein when the replacement detection means detects replacement of the cartridge, the liquid reducing agent is supplied from the cartridge to the injection nozzle for a predetermined time. The exhaust gas purification system according to any one of claims 1 to 5, wherein air is removed from a supply pipe for supply.
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