JP2005105969A - Exhaust emission control device of engine - Google Patents
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Description
本発明は、液体還元剤を用いて、排気中の窒素酸化物(NOx)を還元除去するエンジンの排気浄化装置(以下「排気浄化装置」という)に関し、特に、噴射ノズル及びその配管の目詰まりを起き難くする技術に関する。 The present invention relates to an exhaust purification device for an engine (hereinafter referred to as “exhaust purification device”) that uses a liquid reducing agent to reduce and remove nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas, and in particular, an injection nozzle and its piping are clogged. It relates to technology that makes it difficult to get up
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2000−27627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。 As a catalyst purification system for removing NOx contained in engine exhaust, an exhaust purification device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-27627 (Patent Document 1) has been proposed.
かかる排気浄化装置は、エンジンの排気通路に還元触媒を配設し、還元触媒の排気上流に還元剤を噴射供給することにより、排気中のNOxと還元剤とを触媒還元反応させて、NOxを無害成分に浄化処理するものである。還元剤は、常温において液体状態で貯蔵タンクに貯蔵され、エンジン運転状態に対応した必要量が噴射ノズルから噴射供給される。ここで、還元剤としては、尿素水溶液、アンモニア水溶液、炭化水素を主成分とする軽油などの液体還元剤が用いられる。
ところで、エンジン運転状態によっては排気温度が低く、還元触媒が十分に機能しない運転状態が存在する。このため、液体還元剤の不必要な消費を防止する観点から、還元触媒の排気上流には、エンジン運転状態や排気温度に応じて断続的に液体還元剤が噴射供給される構成が採用される。このような構成を採用した場合、液体還元剤の噴射供給が停止した後に、噴射ノズル及びその配管内で液体還元剤が凝固して目詰まりを起こし、液体還元剤の噴射供給ができなくなるおそれがある。即ち、液体還元剤の噴射供給を停止した直後には、噴射ノズル及びその配管内には液体還元剤の液滴が付着している。そして、噴射ノズル及びその配管は、高温の排気に直接晒されているため排気熱によってその温度が上昇し、液体還元剤の水分が蒸発してその成分が析出されてしまう。また、噴射ノズル及びその配管が高温であるときにエンジンが停止すると、同様に目詰まりを起こし、液体還元剤の噴射供給ができなくなるおそれがある。液体還元剤の噴射供給ができなくなると、還元触媒によるNOx浄化が期待できず、NOxを多量に含んだ排気が大気中に放出されてしまうこととなる。 By the way, depending on the engine operating state, there is an operating state where the exhaust temperature is low and the reduction catalyst does not function sufficiently. For this reason, from the viewpoint of preventing unnecessary consumption of the liquid reducing agent, a configuration is adopted in which the liquid reducing agent is intermittently injected and supplied upstream of the reduction catalyst according to the engine operating state and the exhaust temperature. . When such a configuration is adopted, there is a possibility that after the supply of liquid reducing agent stops, the liquid reducing agent coagulates in the injection nozzle and its piping, causing clogging, and the liquid reducing agent cannot be supplied. is there. That is, immediately after the supply of the liquid reducing agent is stopped, the liquid reducing agent droplets adhere to the injection nozzle and its piping. And since the injection nozzle and its piping are directly exposed to the high-temperature exhaust gas, the temperature rises due to the exhaust heat, the moisture of the liquid reducing agent evaporates, and its components are deposited. Further, if the engine is stopped when the injection nozzle and its piping are at a high temperature, clogging may occur in the same manner, and there is a possibility that the liquid reducing agent cannot be supplied by injection. If injection of the liquid reducing agent cannot be performed, NOx purification by the reduction catalyst cannot be expected, and exhaust gas containing a large amount of NOx will be released into the atmosphere.
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、噴射ノズル及びその配管のうち少なくとも一方の内壁に撥水加工を施して、噴射ノズル及びその配管の目詰まりを起き難くする排気浄化装置を提供することを目的とする。 Accordingly, in view of the above-described conventional problems, the present invention provides an exhaust purification device that makes water-repellent treatment on the inner wall of at least one of the injection nozzle and its piping so that the injection nozzle and its piping are not easily clogged. The purpose is to provide.
このため、請求項1記載の発明は、エンジン排気通路に配設され、窒素酸化物を液体還元剤により還元浄化する還元触媒と、エンジン運転状態に応じて、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、前記還元触媒の排気上流に液体還元剤を噴射供給する噴射ノズルと、前記還元剤供給装置と前記噴射ノズルとを連通接続させる配管と、を含んで構成されるエンジンの排気浄化装置において、前記噴射ノズル及び配管のうち、少なくとも一方の内壁に撥水加工を施したことを特徴とする。 For this reason, the invention described in claim 1 is a reduction catalyst that is disposed in an engine exhaust passage and that reduces and purifies nitrogen oxides with a liquid reducing agent, and a liquid reducing agent that is supplied to the reduction catalyst in accordance with an engine operating state. A reducing agent supply device that controls the flow rate of the reducing catalyst, an injection nozzle that injects and supplies a liquid reducing agent upstream of the exhaust of the reduction catalyst, and a pipe that communicates the reducing agent supply device and the injection nozzle. In the engine exhaust gas purification apparatus, at least one of the injection nozzle and the pipe has a water repellent finish.
請求項2記載の発明は、前記撥水加工は、フッ素樹脂加工であることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is characterized in that the water repellent finish is a fluororesin finish.
請求項3記載の発明は、前記撥水加工は、有機メッキ加工であることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is characterized in that the water repellent finish is an organic plating finish.
請求項4記載の発明は、前記配管は、略鉛直方向に延びるとともに、下端に前記ノズルを接続したことを特徴とする。
The invention according to
請求項1記載の発明によれば、エンジンの排気中に含まれる窒素酸化物は、還元剤供給装置により供給された液体還元剤を用いて、還元触媒において還元除去される。噴射ノズル及びその配管のうち少なくとも一方の内壁には撥水加工が施されているので、液体還元剤の噴射供給が停止したときに、噴射ノズル及びその配管内の液体還元剤は鉛直下方へ流れ落ち、その内壁に付着する液体還元剤が減少する。従って、排気熱により、液体還元剤から水分が蒸発して固体状の成分が析出されたとしても、その絶対量が少ないため、噴射ノズル及び配管に目詰まりを起こすまでには至らない。 According to the first aspect of the present invention, nitrogen oxides contained in the exhaust of the engine are reduced and removed by the reduction catalyst using the liquid reducing agent supplied by the reducing agent supply device. Since at least one inner wall of the injection nozzle and its piping is water-repellent, when the supply of the liquid reducing agent is stopped, the injection nozzle and the liquid reducing agent in the piping flow down vertically. The liquid reducing agent adhering to the inner wall is reduced. Therefore, even if moisture is evaporated from the liquid reducing agent due to the exhaust heat and a solid component is deposited, the absolute amount thereof is small, so that the injection nozzle and the pipe are not clogged.
一方、液体還元剤の噴射供給が再開されると、噴射ノズル及びその配管には、液体還元剤が勢いよく通過するので、その内壁に液体還元剤が凝固して付着していたとしても、溶解して容易に排気管へと排出される。従って、液体還元剤の噴射供給が断続的に行われたとしても、配管及び噴射ノズルの内壁には、凝固した成分が徐々に蓄積されてしまうことがなく、エンジン運転状態に応じた液体還元剤の噴射供給が可能なことから、所要のNOx浄化効率を長期間に亘って維持することができる。 On the other hand, when the liquid supply of the liquid reducing agent is resumed, the liquid reducing agent passes through the injection nozzle and its piping vigorously, so even if the liquid reducing agent is solidified and adhered to the inner wall, it dissolves. And easily discharged into the exhaust pipe. Accordingly, even if the liquid supply of the liquid reducing agent is intermittently supplied, the solidified component does not gradually accumulate on the inner wall of the pipe and the injection nozzle, and the liquid reducing agent according to the engine operating state Therefore, the required NOx purification efficiency can be maintained over a long period of time.
請求項2記載の発明によれば、噴射ノズル及びその配管のうち少なくとも一方の内壁に施す撥水加工として、フッ素樹脂加工を用いたので、エンジンの排気により噴射ノズル及び配管が加熱されても、撥水性能の低下を抑制することができる。 According to the invention of claim 2, since the fluororesin processing is used as the water-repellent processing applied to at least one inner wall of the injection nozzle and its piping, even if the injection nozzle and the piping are heated by the exhaust of the engine, A decrease in water repellency can be suppressed.
請求項3記載の発明によれば、噴射ノズル及びその配管のうち少なくとも一方の内壁に施す撥水加工として、有機メッキ加工を用いたので、内壁に形成される撥水層が剥がれ難くなるとともに、撥水性能が向上する。 According to the invention of claim 3, as the water-repellent process applied to at least one inner wall of the spray nozzle and its pipe, since the organic plating process is used, the water-repellent layer formed on the inner wall is difficult to peel off, Water repellency is improved.
請求項4記載の発明によれば、略鉛直方向に延びた配管の下端に噴射ノズルが接続されるので、液体還元剤の噴射供給が停止したときに、配管内の液体還元剤は、重力によって下方へ流れ落ち、噴射ノズルから排出される。これにより、配管の内壁に付着する液体還元剤が減少するので、排気熱により液体還元剤から水分が蒸発して固体状の成分が析出されたとしても、その絶対量が少ないため、配管の目詰まりを起き難くすることができる。
According to the invention described in
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明のエンジンの排気浄化装置の構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram of an exhaust emission control device for an engine according to the present invention.
エンジン1の排気通路である排気管2には、NOxを還元浄化するNOx還元触媒3が配設されている。NOx還元触媒3の上流側には、排気管2内に開口した噴孔4から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5が設けられている。なお、本実施形態では、液体還元剤として尿素水溶液を用いるが、アンモニア水溶液,炭化水素を主成分とする軽油などを用いてもよい。
An exhaust pipe 2 that is an exhaust passage of the engine 1 is provided with a NOx reduction catalyst 3 that reduces and purifies NOx. An
噴射ノズル5は、排気管2の周壁に開口した開口部10を塞ぐようにして設けられたフランジ11をボルト12で固定することによって、排気管2に固定されるとともに、配管15を介して還元剤供給装置16に連通接続されている。
The
還元剤供給装置16には、尿素水溶液及び圧縮空気が供給され、尿素水溶液が圧縮空気とともに噴射ノズル5から排気管2内に噴射供給される。また、エンジン運転状態に応じて、NOx還元触媒3に供給する尿素水溶液の流量を制御するために、コンピュータを内蔵したコントローラ20が備えられる。コントローラ20は、CAN(Controller Area Network)を介して入力されたエンジン運転状態即ちエンジン回転速度及び燃料噴射量に応じて還元剤供給装置16を制御する。
The reducing
配管15の内壁15aには、図2に示すように、撥水加工としてのフッ素樹脂加工が施され、撥水層30が形成されている。また、噴射ノズル5の内壁も同様にフッ素樹脂加工が施されている。
As shown in FIG. 2, the
以上のような構成によれば、エンジン1の排気は、排気管2を通過して、NOx還元触媒3へと導かれる。このとき、コントローラ20は、エンジン1の回転速度や燃料噴射量に基づいて還元剤供給装置16を作動制御することにより、エンジン運転状態に見合った最適な量の尿素水溶液が、圧縮空気とともに配管15を通過して噴射ノズル5からNOx還元触媒3の排気上流である排気管2内に噴射供給される。そして、排気管2内に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、アンモニアが容易に発生する。発生したアンモニアは、NOx還元触媒3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。
According to the above configuration, the exhaust of the engine 1 passes through the exhaust pipe 2 and is guided to the NOx reduction catalyst 3. At this time, the
噴射ノズル5及び配管15の内壁には、撥水加工が施されるので、尿素水溶液の噴射供給が停止したときに、噴射ノズル5及び配管15内の液体還元剤は鉛直下方へ流れ落ち、噴射ノズル5及び配管15の内壁に付着する尿素水溶液が減少する。従って、エンジン1の排気熱により噴射ノズル5及び配管15の内壁に付着した尿素水溶液から水分が蒸発して尿素が析出されたとしても、その絶対量が少ないため、噴射ノズル5及び配管15に目詰まりを起こすまでには至らない。
Since the water repellent finish is applied to the inner walls of the
一方、エンジン運転状態が変化して、尿素水溶液の噴射供給が再開されると、配管15及び噴射ノズル5には、尿素水溶液と圧縮空気とが通過する。このため、その内壁で尿素が凝固して付着していたとしても、溶解して容易に排気管2へと排出される。従って、尿素水溶液の噴射供給が断続的に行われたとしても、配管15及び噴射ノズル5の内壁には、尿素が徐々に蓄積されてしまうことがなく、エンジン運転状態に応じた尿素水溶液の噴射供給が可能なことから、所要のNOx浄化効率を長期間に亘って維持することができる。
On the other hand, when the engine operating state changes and the supply of urea aqueous solution is restarted, the urea aqueous solution and compressed air pass through the
また、噴射ノズル5及び配管15の内壁に施す撥水加工として、フッ素樹脂加工を用いたので、エンジン1の排気により噴射ノズル5及び配管15が加熱されても、噴射ノズル5及び配管15内の撥水性能の低下を抑制することができる。
In addition, since the fluororesin processing is used as the water repellent process applied to the inner walls of the
なお、撥水加工として、フッ素樹脂加工の他に有機メッキ加工を用いてもよい。有機メッキ加工を用いれば、内壁に形成される撥水層が内壁から剥がれ難くなるとともに、噴射ノズル5及び配管15内の撥水性能が向上する。
In addition to the fluororesin process, an organic plating process may be used as the water repellent process. If the organic plating process is used, the water repellent layer formed on the inner wall becomes difficult to peel off from the inner wall, and the water repellent performance in the
更に、配管15は、略鉛直方向に延びるとともに、その下端に噴射ノズル5を接続させることが望ましい。このような構成にすると、尿素水溶液の噴射供給が停止したときに、配管15内の尿素水溶液は、重力によって鉛直下方へ流れ落ち、噴射ノズル5の噴口4から排気管2内へ排出されるので、配管15の内壁15aに付着する尿素水溶液が減少する。このため、排気熱により尿素水溶液から水分が蒸発して尿素が析出されたとしても、その絶対量が少ないため、配管15の目詰まりをより起き難くすることができる。
Further, it is desirable that the
なお、以上の実施形態では、噴射ノズル5及び配管15の両方に撥水加工を施したが、このうち目詰まりの起き易い一方にのみ撥水加工を施してもよい。また、配管15の内壁15aには、排気によって尿素水溶液が凝固する温度になるまで加熱される可能性のある部分にのみ撥水加工を施せば、配管15の目詰まりが起き難くなる。
In the above embodiment, both the
1 エンジン
2 排気管
3 NOx還元触媒
5 噴射ノズル
15 配管
15a 内壁
16 還元剤供給装置
30 撥水層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Exhaust pipe 3
Claims (4)
エンジン運転状態に応じて、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、
前記還元触媒の排気上流に液体還元剤を噴射供給する噴射ノズルと、
前記還元剤供給装置と前記噴射ノズルとを連通接続させる配管と、
を含んで構成されるエンジンの排気浄化装置において、
前記噴射ノズル及び配管のうち、少なくとも一方の内壁に撥水加工を施したことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 A reduction catalyst disposed in the engine exhaust passage for reducing and purifying nitrogen oxides with a liquid reducing agent;
A reducing agent supply device for controlling a flow rate of the liquid reducing agent supplied to the reduction catalyst according to an engine operating state;
An injection nozzle for injecting and supplying a liquid reducing agent upstream of the exhaust of the reduction catalyst;
Piping for connecting the reducing agent supply device and the injection nozzle in communication with each other;
In an exhaust emission control device for an engine comprising:
An exhaust purification device for an engine, wherein a water repellent finish is applied to at least one inner wall of the injection nozzle and the pipe.
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