JP2005264756A - Exhaust emission control device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device having a cooling structure effectively suppressing temperature rise in an injector nozzle. <P>SOLUTION: The injector 2 is installed so as to pass through an exhaust pipe 4 through a nozzle cover 8. The nozzle cover 8 is provided with a cylindrical part 10 covering a nozzle 6 of the injector 2, and a disc part 11. The upper surface of the disc part 11 is brought in contact with the lower surface of a circulation part 15 of a cooling pipe 12 for circulation of cooling water. The disc part 11 is cooled by passing the cooling water through the cooling pipe 12, and as a result, the cylindrical part 10 is cooled. Atmospheric temperature in the internal peripheral face of the cylindrical part 10 is dropped to suppress the temperature rise in the nozzle 6. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、排気浄化装置に係り、とくに、排気浄化装置の冷却構造に関する。   The present invention relates to an exhaust purification device, and more particularly to a cooling structure for an exhaust purification device.

エンジンから直接排出される排気ガス中には、大気汚染の一因となる窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれている。排気中のＮＯｘを浄化するため、炭化水素である燃料を還元剤として、触媒コンバータでＮＯｘを環境への負荷がより低い窒素（Ｎ２）、二酸化炭素（ＣＯ２）及び水（Ｈ２Ｏ）に還元することが行われている。
このような排気浄化装置においては、排気ガスの温度がより高い部位に燃料を噴霧するほど浄化作用が高くなる。しかしながら、燃料を噴霧するインジェクターのノズル先端が高温になると、ノズル内の燃料が炭化し、ノズルの目詰まりの要因となる。このため、インジェクターの機能確保のために、ノズルを一定温度以下に冷却する必要がある。このようなインジェクターを冷却する機能を有した排気浄化装置が、特許文献１に開示されている。 The exhaust gas directly discharged from the engine contains nitrogen oxides (NOx) that contribute to air pollution. Nitrogen (N 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), and water (H 2 O), which have a lower load on the environment in a catalytic converter, using a hydrocarbon fuel as a reducing agent to purify NOx in the exhaust gas It has been reduced to.
In such an exhaust purification device, the purifying action becomes higher as the fuel is sprayed on the part where the temperature of the exhaust gas is higher. However, when the temperature of the nozzle tip of the injector spraying the fuel becomes high, the fuel in the nozzle is carbonized, which causes clogging of the nozzle. For this reason, in order to ensure the function of the injector, it is necessary to cool the nozzle below a certain temperature. An exhaust purification device having a function of cooling such an injector is disclosed in Patent Document 1.

この排気浄化装置は、図６に示すように、排気管３１にインジェクター３２が貫通して装着されており、インジェクター３２を覆うボス部３３の内部に、インジェクター３２と同心円筒状のウォータージャケット３４が内設するように構成されている。このウォータージャケット３４に冷却水を流すことによって、インジェクター３２を冷却することができる。   As shown in FIG. 6, this exhaust purification device has an injector 32 penetrating through an exhaust pipe 31, and a water jacket 34 that is concentric with the injector 32 is formed inside a boss portion 33 that covers the injector 32. It is configured to be installed internally. The injector 32 can be cooled by flowing cooling water through the water jacket 34.

特開２００３−１８４５５１号公報JP 2003-184551 A

しかしながら、インジェクター３２の外周をウォータージャケット３４が円筒状に覆う構造、すなわちボス部３３にインジェクター３２を差込む構造では、インジェクター３２を挿入するのに必要な嵌め合い公差により、インジェクター３２の外周とボス部３３の間に隙間が生じる。このため、インジェクター３２とボス部３３の接触面積が制限され、熱伝達が妨げられ冷却性能が上げにくいという問題がある。また、ウォータージャケット３４を用いてインジェクター３２を冷却するためには、ウォータージャケット３４とインジェクター３２の間のボス部３３も冷却する必要があるが、ボス部３３の有する熱容量のため、必要とする冷却能力が大きくなるといった問題点があった。 また、最も冷却したい部分はインジェクター３２の先端部分のノズルであるが、ウォータージャケット３４をノズルの周辺に形成するためには、複雑な中子形状が必要となるといった問題点もあった。
ウォータージャケット３４を排気管と別体とすれば、熱容量と中子形状の問題は一部解決できる。しかしながら、インジェクター３２とボス部３３の間の隙間は、充填材等の利用で冷却性能向上を図る案も考えられるが、インジェクター３２のメンテナンスが困難になるという別の問題を生じ、適切な解決手段が無かった。 However, in the structure in which the water jacket 34 covers the outer periphery of the injector 32 in a cylindrical shape, that is, the structure in which the injector 32 is inserted into the boss portion 33, the outer periphery of the injector 32 and the boss due to the fitting tolerance required to insert the injector 32. A gap is generated between the portions 33. For this reason, the contact area of the injector 32 and the boss | hub part 33 is restrict | limited, There exists a problem that heat transfer is prevented and cooling performance is hard to raise. Moreover, in order to cool the injector 32 using the water jacket 34, it is necessary to also cool the boss part 33 between the water jacket 34 and the injector 32. However, because of the heat capacity of the boss part 33, the necessary cooling is required. There was a problem that ability increased. Further, the most desired portion to be cooled is the nozzle at the tip of the injector 32. However, in order to form the water jacket 34 around the nozzle, there is a problem that a complicated core shape is required.
If the water jacket 34 is separated from the exhaust pipe, the problems of heat capacity and core shape can be partially solved. However, the gap between the injector 32 and the boss portion 33 may be considered to improve the cooling performance by using a filler or the like, but this causes another problem that the maintenance of the injector 32 becomes difficult, and an appropriate solution. There was no.

この発明は、このような問題点を解決し、インジェクターの高温化を抑制できる冷却構造を有した排気浄化装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve such problems and to provide an exhaust emission control device having a cooling structure capable of suppressing a high temperature of an injector.

この発明に係る排気浄化装置は、エンジンの排気管に設置され、燃料を還元剤として排気ガスを浄化するための触媒コンバータと、触媒コンバータよりも上流の排気管に設置され、燃料を前記排気管内へ噴霧するノズルを有するインジェクターと、冷却水が循環するための冷却パイプと、一方で冷却パイプに接し、他方でノズルの周りを覆うノズルカバーとを備える。
排気ガスに直接曝されるノズルカバーを冷却することにより、ノズルカバーに挿入されているノズルの昇温を抑制することができる。
また、ノズルカバーは、ノズルの周りを覆う円筒部と、冷却パイプと接する円盤部とから構成され、冷却パイプを流れる冷却水により、円盤部が冷却されることで、円筒部が冷却されるようにしてもよい。ノズルを覆う円筒部が冷却されることにより、ノズルの昇温を抑制することができる。
また、冷却パイプとノズルカバーが一体に形成されていてもよい。この場合、部品点数を削減できる。 An exhaust emission control device according to the present invention is installed in an exhaust pipe of an engine, is installed in an exhaust pipe upstream of the catalytic converter for purifying exhaust gas using fuel as a reducing agent, and fuel is disposed in the exhaust pipe. An injector having a nozzle for spraying, a cooling pipe for circulating cooling water, and a nozzle cover that contacts the cooling pipe on the one hand and covers the periphery of the nozzle on the other hand.
By cooling the nozzle cover that is directly exposed to the exhaust gas, the temperature rise of the nozzle inserted in the nozzle cover can be suppressed.
The nozzle cover is composed of a cylindrical portion that covers the periphery of the nozzle and a disc portion that contacts the cooling pipe, and the cylindrical portion is cooled by cooling the disc portion with cooling water flowing through the cooling pipe. It may be. By cooling the cylindrical portion covering the nozzle, the temperature rise of the nozzle can be suppressed.
Further, the cooling pipe and the nozzle cover may be integrally formed. In this case, the number of parts can be reduced.

インジェクターを保持するホルダーを使用し、ホルダーの下端面が円盤部と接することで、排気管からの排気ガスのもれをシールすることもできる。
また、冷却パイプ周辺に、車両走行中の空気流を取り込むための導風板を設けてもよい。導風板に導かれた空気流によって冷却効果を増すことができる。 By using a holder that holds the injector and the lower end surface of the holder is in contact with the disk portion, it is possible to seal the leak of exhaust gas from the exhaust pipe.
Moreover, you may provide the baffle plate for taking in the airflow during vehicle travel around a cooling pipe. The cooling effect can be increased by the air flow guided to the air guide plate.

この発明によれば、インジェクターノズルの周りを覆うノズルカバーをエンジン冷却水で冷却するようにしたので、インジェクターのノズルの昇温を効果的に抑制することができる。   According to this invention, since the nozzle cover covering the periphery of the injector nozzle is cooled by the engine cooling water, the temperature rise of the nozzle of the injector can be effectively suppressed.

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１〜３に基づいて、この実施の形態に係る排気浄化装置１の構造を説明する。排気浄化装置１は、図１に示すように、インジェクター２がインジェクターホルダー３に保持されて、排気管４に貫通するように装着されている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
Based on FIGS. 1-3, the structure of the exhaust gas purification apparatus 1 which concerns on this embodiment is demonstrated. As shown in FIG. 1, the exhaust purification device 1 is mounted so that an injector 2 is held by an injector holder 3 and penetrates through an exhaust pipe 4.

この排気浄化装置１の構成を、図２及び３を基に説明する。
排気浄化装置１は、図示しない触媒コンバータよりも上流に設置されている。図２に示されるように、排気管４の外周には、インジェクターホルダー３を設置するための取付台５が、一体的に形成されている。取付台５には、排気管４を貫通するスリーブ部７が設けられている。ノズルカバー８は、先端に切欠部９が形成された円筒部１０と円盤部１１から構成され、円筒部１０がスリーブ部７に挿入されることにより、ノズルカバー８が取付台５に取り付けられる。
ノズルカバー８の上には冷却パイプ１２が設置される。冷却パイプ１２は、冷却水を給水するための直線形状の配管である給水部１３と、冷却水を排水するための直線形状の配管である排水部１４と、給水部１３及び排水部１４と連通する円筒形状の循環部１５とから構成される。循環部１５の下面は円盤部１１の上面に接している。 The configuration of the exhaust emission control device 1 will be described with reference to FIGS.
The exhaust purification device 1 is installed upstream of a catalytic converter (not shown). As shown in FIG. 2, a mounting base 5 for installing the injector holder 3 is integrally formed on the outer periphery of the exhaust pipe 4. The mounting base 5 is provided with a sleeve portion 7 that penetrates the exhaust pipe 4. The nozzle cover 8 includes a cylindrical part 10 having a notch 9 formed at the tip and a disk part 11, and the nozzle cover 8 is attached to the mounting base 5 by inserting the cylindrical part 10 into the sleeve part 7.
A cooling pipe 12 is installed on the nozzle cover 8. The cooling pipe 12 communicates with a water supply unit 13 that is a linear pipe for supplying cooling water, a drainage unit 14 that is a linear pipe for draining cooling water, and a water supply unit 13 and a drainage unit 14. And a cylindrical circulation portion 15. The lower surface of the circulation part 15 is in contact with the upper surface of the disk part 11.

インジェクターホルダー３は、円筒部１６と、取付台５に固定するための取付フランジ部１９と、円筒部１６の下端に形成された径の小さい挿入部１７とから構成されている。図３に示されるように、挿入部１７は冷却パイプ１２の循環部１５の内側に挿入されている。挿入部１７の下端面２７はノズルカバー８の円盤部１１の上面に接している。取付フランジ部１９は、図示しないナットにより、取付台５に固定されている。
インジェクター２はインジェクターホルダー３の円筒部１６に、銅ガスケット１８を挟んで挿入され、固定されている。ノズルカバー８の円筒部１０の内周面がノズル６を覆っている。円筒部１０には、ノズルの噴射方向Ｂだけを切り欠いた切欠部９が形成されている。これにより、ノズル６に対して上流側が排気管４の内周面４ａよりも突き出た形状になっており、下流側は内周面４ａよりも凹んだ形状になっている。 The injector holder 3 includes a cylindrical portion 16, a mounting flange portion 19 for fixing to the mounting base 5, and an insertion portion 17 having a small diameter formed at the lower end of the cylindrical portion 16. As shown in FIG. 3, the insertion portion 17 is inserted inside the circulation portion 15 of the cooling pipe 12. The lower end surface 27 of the insertion portion 17 is in contact with the upper surface of the disk portion 11 of the nozzle cover 8. The mounting flange portion 19 is fixed to the mounting base 5 with a nut (not shown).
The injector 2 is inserted and fixed to the cylindrical portion 16 of the injector holder 3 with a copper gasket 18 interposed therebetween. The inner peripheral surface of the cylindrical portion 10 of the nozzle cover 8 covers the nozzle 6. The cylindrical part 10 is formed with a notch part 9 in which only the nozzle injection direction B is notched. Thus, the upstream side of the nozzle 6 protrudes from the inner peripheral surface 4a of the exhaust pipe 4, and the downstream side is recessed from the inner peripheral surface 4a.

次に、この実施の形態に係る排気浄化装置の動作を、図３に基づいて説明する。
エンジン冷却水が、冷却パイプ１２の給水部１３に供給され、循環部１５を通り、排水部１４を介して戻されることにより、冷却パイプ１２を循環する。循環部１５の下端面を介して、ノズルカバー８の円盤部１１が冷却され、それによって円筒部１０も冷却される。円筒部１０が冷却されることで、円筒部１０内の、インジェクター２のノズル６の昇温を抑制することができる。 Next, the operation of the exhaust emission control device according to this embodiment will be described with reference to FIG.
The engine cooling water is supplied to the water supply unit 13 of the cooling pipe 12, passes through the circulation unit 15, and returns through the drainage unit 14, thereby circulating the cooling pipe 12. The disk part 11 of the nozzle cover 8 is cooled via the lower end surface of the circulation part 15, and thereby the cylindrical part 10 is also cooled. By cooling the cylindrical part 10, the temperature rise of the nozzle 6 of the injector 2 in the cylindrical part 10 can be suppressed.

詳述すると、ＮＯｘを含み、エンジンから排出される排気ガスは、排気管４内を矢印Ａの方向に流れている。排気管４内を流れる高温の排気ガスは、円筒部１０の排気管４の内周面よりも突き出た部分に当たり、ノズル６に高温の排気ガスが直接当たるのを防いでいる。ノズル６は、おもに、円筒部１０が昇温し高温となることで円筒部１０内の雰囲気等を介し間接的に昇温するが、本実施形態では、円筒部１０が冷却されることでノズル６の昇温も抑制される。   More specifically, exhaust gas containing NOx and exhausted from the engine flows in the direction of arrow A in the exhaust pipe 4. The hot exhaust gas flowing through the exhaust pipe 4 hits a portion protruding from the inner peripheral surface of the exhaust pipe 4 of the cylindrical portion 10 and prevents the hot exhaust gas from directly hitting the nozzle 6. The nozzle 6 mainly increases the temperature indirectly through the atmosphere in the cylindrical portion 10 when the temperature of the cylindrical portion 10 rises and becomes high. In this embodiment, the nozzle 10 is cooled to cool the nozzle 6 The temperature rise of 6 is also suppressed.

ノズル６の先端からは、矢印Ｂの方向へ向かって、燃料が間欠的に噴霧される。図示しない触媒コンバータに一時的に蓄積されているＮＯｘを、噴霧された燃料を還元剤として、環境への負荷がより低いＮ２、ＣＯ２及びＨ２Ｏに還元し、排気ガスを排出する。 Fuel is sprayed intermittently from the tip of the nozzle 6 in the direction of arrow B. NOx temporarily stored in a catalytic converter (not shown) is reduced to N 2 , CO 2, and H 2 O having a lower environmental load using the sprayed fuel as a reducing agent, and exhaust gas is discharged.

このように、ノズルカバー８をエンジン冷却水で冷却し、ノズル６をノズルカバー８の円筒部１０で覆う構造にすることによって、ノズル６の昇温を効果的に抑制することができる。

さらに、インジェクターホルダー３の円筒部１６の下端に設けられた挿入部１７の下端面２７がノズルカバー８の円盤部１１の上面に接しているため、排気管４からの排気ガスのもれをシールすることができる。
さらに、冷却パイプの循環部の平坦面とノズルカバーの円盤部の平坦面とにより熱伝達を行う構造であるため、平坦面同士の接触により隙間など設定する必要も無く、冷却性能を上げやすい。また、平坦面同士の接触部分の面積を広げることも容易である。 As described above, by cooling the nozzle cover 8 with the engine cooling water and covering the nozzle 6 with the cylindrical portion 10 of the nozzle cover 8, the temperature rise of the nozzle 6 can be effectively suppressed.

Furthermore, since the lower end surface 27 of the insertion portion 17 provided at the lower end of the cylindrical portion 16 of the injector holder 3 is in contact with the upper surface of the disk portion 11 of the nozzle cover 8, the leakage of exhaust gas from the exhaust pipe 4 is sealed. can do.
Furthermore, since heat transfer is performed by the flat surface of the circulating portion of the cooling pipe and the flat surface of the disk portion of the nozzle cover, it is not necessary to set a gap or the like by contact between the flat surfaces, and the cooling performance is easily improved. It is also easy to increase the area of the contact portion between the flat surfaces.

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る排気浄化装置を図４及び５に基づいて説明する。尚、図４において、図１〜３の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
図４に示されるように、この排気浄化装置２０の構成は、実施の形態１に対して、インジェクターホルダー３に一対の導風板２１を設けたものである。 Embodiment 2. FIG.
Next, an exhaust purification system according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 4, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3 are the same or similar components, and detailed description thereof is omitted.
As shown in FIG. 4, the configuration of the exhaust emission control device 20 is obtained by providing a pair of air guide plates 21 in the injector holder 3 with respect to the first embodiment.

図５に示すように、導風板２１は、長方形の一角が階段状に切り欠かれた底面部２２と、底面部２２の一方の縁に沿ってほぼ垂直に段付状に形成された側面部２３と、底面部２２の奥側の縁に沿ってほぼ垂直に形成された背面部２４と、背面部２４及び側面部２３の一部の上端に底面部２２に対して平行に形成された取付部２５とから構成される。取付部２５には、導風板２１をインジェクターホルダー３に取り付けるためのボルト穴２６が形成されている。
図４に示されるように、左右対称な一対の導風板２１を、ボルト穴２６を介してインジェクターホルダー３の両側にナット固定している。尚、側面部２３が、車両走行中の空気流（矢印Ｃ）に平行か空気流に向かって広がるように、導風板２１は設置される。 As shown in FIG. 5, the air guide plate 21 has a bottom surface portion 22 in which one corner of the rectangle is cut out in a staircase shape, and a side surface formed in a step shape substantially perpendicularly along one edge of the bottom surface portion 22. Part 23, a back part 24 formed substantially perpendicularly along the edge on the back side of the bottom part 22, and a part of the back part 24 and the side part 23 at a part of the upper end formed in parallel to the bottom part 22. The mounting part 25 is comprised. A bolt hole 26 for attaching the air guide plate 21 to the injector holder 3 is formed in the attachment portion 25.
As shown in FIG. 4, a pair of symmetrical air guide plates 21 are nut-fixed to both sides of the injector holder 3 through bolt holes 26. In addition, the baffle plate 21 is installed so that the side part 23 may spread in parallel to the air flow (arrow C) during vehicle travel.

このように、インジェクターホルダー３に導風板２１を設置することにより、車両走行中の空気流を冷却パイプ１２のまわりに供給することができ、空冷効果を利用して冷却効果を上げることができる。
また、底面部２２により、排気管４からの放熱を遮熱する効果もある。 Thus, by installing the air guide plate 21 in the injector holder 3, an air flow during traveling of the vehicle can be supplied around the cooling pipe 12, and the cooling effect can be increased by utilizing the air cooling effect. .
Further, the bottom surface portion 22 also has an effect of blocking heat radiation from the exhaust pipe 4.

実施の形態１及び２では、ノズルカバー８と冷却パイプ１２とを分離して構成していたが、一体的に形成してもよい。これにより、上述した実施の形態と同様な効果を有すると共に、部品点数を削減することができる。   In the first and second embodiments, the nozzle cover 8 and the cooling pipe 12 are separated from each other, but may be formed integrally. As a result, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained, and the number of parts can be reduced.

実施の形態１に係る排気浄化装置の全体図である。1 is an overall view of an exhaust purification device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係る排気浄化装置の分解図である。1 is an exploded view of an exhaust purification device according to Embodiment 1. FIG. 図１のＩＩＩ-ＩＩＩ線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the III-III line of FIG. 実施の形態２に係る排気浄化装置の全体図である。FIG. 3 is an overall view of an exhaust emission control device according to a second embodiment. 導風板の斜視図である。It is a perspective view of an air guide plate. 従来の排気浄化装置の断面図である。It is sectional drawing of the conventional exhaust gas purification apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１，２０ 排気浄化装置、２ インジェクター、３ インジェクターホルダー、４ 排気管、６ ノズル、８ ノズルカバー、１０ 円筒部、１１ 円盤部、１２ 冷却パイプ、２１ 導風板、２７ 挿入部１７の下端面。   1,20 Exhaust gas purification device, 2 injectors, 3 injector holders, 4 exhaust pipes, 6 nozzles, 8 nozzle covers, 10 cylindrical parts, 11 disk parts, 12 cooling pipes, 21 air guide plates, 27 lower end surface of the insertion part 17.

Claims (5)

エンジンの排気管に設置され、燃料を還元剤として排気ガスを浄化するための触媒コンバータと、
前記触媒コンバータよりも上流の前記排気管に設置され、前記燃料を前記排気管内へ噴霧するノズルを有するインジェクターと、
冷却水が循環するための冷却パイプと、
一方で前記冷却パイプに接し、他方で前記ノズルの周りを覆うノズルカバーと、
を備える排気浄化装置。 A catalytic converter installed in the exhaust pipe of the engine for purifying exhaust gas using fuel as a reducing agent;
An injector installed in the exhaust pipe upstream of the catalytic converter and having a nozzle for spraying the fuel into the exhaust pipe;
A cooling pipe for circulating cooling water;
A nozzle cover that touches the cooling pipe on the one hand and covers the periphery of the nozzle on the other hand,
An exhaust purification device comprising: 前記ノズルカバーは、
前記ノズルの周りを覆う円筒部と、
前記冷却パイプと接する円盤部と、
を備え、
前記冷却パイプを流れる冷却水により、前記円盤部が冷却されることで、前記円筒部が冷却され、前記円筒部に覆われた前記ノズルの昇温が抑制されることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。 The nozzle cover is
A cylindrical portion covering around the nozzle;
A disk part in contact with the cooling pipe;
With
2. The cooling of the disk portion by cooling water flowing through the cooling pipe cools the cylindrical portion and suppresses the temperature rise of the nozzle covered by the cylindrical portion. Exhaust gas purification device described in 1. 前記冷却パイプと前記ノズルカバーが一体に形成されている請求項１または２に記載の排気浄化装置。   The exhaust emission control device according to claim 1 or 2, wherein the cooling pipe and the nozzle cover are integrally formed. 前記インジェクターを保持するホルダーを有し、
前記ホルダーの下端面が前記円盤部と接することで、前記排気管からの排気ガスのもれをシールすることを特徴とする請求項２または３に記載の排気浄化装置。 A holder for holding the injector;
The exhaust emission control device according to claim 2 or 3, wherein a lower end surface of the holder is in contact with the disk portion to seal a leak of exhaust gas from the exhaust pipe. 前記冷却パイプ周辺に、車両走行中の空気流を取り込むための導風板が設けられていることを特徴とする請求項１〜４いずれか一項に記載の排気浄化装置。   The exhaust emission control device according to any one of claims 1 to 4, wherein an air guide plate is provided around the cooling pipe to take in an air flow during traveling of the vehicle.
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