JP2006090259A - Exhaust emission control system of diesel engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はディーゼルエンジンの排気浄化技術に関し、特に排気管の途中に燃料添加弁を設けて燃料を排気浄化用触媒に供給して機能維持を図るようにした排気浄化システムに関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification technology for a diesel engine, and more particularly to an exhaust gas purification system in which a fuel addition valve is provided in the middle of an exhaust pipe to supply fuel to an exhaust gas purification catalyst to maintain its function.
ディーゼルエンジンの排気管の途中には排気浄化のため排気浄化用触媒を設けた排気浄化システムが採用されている。ここで使用される排気浄化用触媒として、例えば排気空燃比がリーンの時に排気ガス中のNOxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下した時に未燃HCやCO等の介在によりNOxを放出して還元浄化するNOx吸蔵還元触媒が知られている。 An exhaust gas purification system provided with an exhaust gas purification catalyst for exhaust gas purification is employed in the middle of the exhaust pipe of the diesel engine. As the exhaust purification catalyst used here, for example, when the exhaust air-fuel ratio is lean, NOx in the exhaust gas is oxidized and temporarily stored in the form of nitrate, and unburned when the oxygen concentration in the exhaust gas decreases. NOx storage and reduction catalysts that reduce and purify NOx through the intervention of HC, CO, and the like are known.
ところが、上記NOx吸蔵還元触媒はNOxの吸蔵量が増大して飽和量に達してしまうと、それ以上のNOxを吸蔵できなくなる。そこで、このNOx吸蔵還元触媒に流入する排気ガスの酸素濃度を定期的に低下させて、吸蔵したNOxを放出させて触媒機能の維持を図ることが必要である。 However, the NOx occlusion reduction catalyst cannot occlude more NOx when the occlusion amount of NOx increases and reaches the saturation amount. Therefore, it is necessary to periodically reduce the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the NOx occlusion reduction catalyst so as to release the occluded NOx and maintain the catalytic function.
ガソリンエンジンの場合には運転空燃比(A/F)を低下(リッチ空燃比で運転)させることにより、排気ガス中の酸素濃度を低下し且つ排気ガス中の未燃HC(炭化水素)やCO等の還元成分を増加させてNOxの放出を促すことができる。しかし、ディーゼルエンジンの場合には、リッチ空燃比で運転することが困難であるためにNOx吸蔵還元触媒からNOxの放出を促すことが難しい。 In the case of a gasoline engine, by reducing the operating air-fuel ratio (A / F) (operating at a rich air-fuel ratio), the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced and unburned HC (hydrocarbon) and CO in the exhaust gas are reduced. The reduction component such as NO can be increased to promote the release of NOx. However, in the case of a diesel engine, since it is difficult to operate at a rich air-fuel ratio, it is difficult to promote the release of NOx from the NOx storage reduction catalyst.
そこで、NOx吸蔵還元触媒より上流側の排気管に燃料添加弁を配設し、この燃料添加弁からNOx吸蔵還元触媒に燃料を添加してNOxの放出を促す技術が従来から提案されている。NOx吸蔵還元触媒の上流側で排気ガス中に燃料を添加すると、燃料が高温の排気ガス中で熱分解されて多量の炭化水素を生成する。この炭化水素を還元剤としてNOx吸蔵還元触媒上で酸素と反応させることで、排気ガス中の酸素濃度を低下させてNOxの放出を促すことができる。 In view of this, a technique has been conventionally proposed in which a fuel addition valve is provided in the exhaust pipe upstream of the NOx storage reduction catalyst, and fuel is added from the fuel addition valve to the NOx storage reduction catalyst to promote the release of NOx. When fuel is added to the exhaust gas upstream of the NOx storage reduction catalyst, the fuel is pyrolyzed in the high-temperature exhaust gas to generate a large amount of hydrocarbons. By reacting this hydrocarbon with oxygen on the NOx occlusion reduction catalyst using the hydrocarbon as a reducing agent, it is possible to reduce the oxygen concentration in the exhaust gas and promote the release of NOx.
また、ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート(Particulate Matter:粒子状物質)の低減対策として、パティキュレートフィルタに担持させた酸化触媒やフロースルー型の酸化触媒といった排気浄化用触媒が排気管の途中に配備されている。このような酸化触媒を使用すれば、パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートや排気ガス中のパティキュレートの酸化反応を促進して燃焼除去によりパティキュレートの低減化を図ることができる。 In addition, as a measure to reduce particulate matter (particulate matter) emitted from diesel engines, exhaust purification catalysts such as oxidation catalysts supported on particulate filters and flow-through oxidation catalysts are placed in the middle of exhaust pipes. Has been deployed. If such an oxidation catalyst is used, it is possible to promote the oxidation reaction of the particulates collected in the particulate filter and the particulates in the exhaust gas and to reduce the particulates by combustion removal.
ところが、酸化触媒には活性温度領域があるため、活性下限温度を下まわるような排気温度での運転状態が続くと、酸化触媒が活性化せずパティキュレートを効率良く除去できない場合がある。このような場合にも、前述したと同様に酸化触媒の上流側に燃料添加弁を設けて排気ガス中に燃料を添加するという技術で対処できる。すなわち、添加した燃料を高温の排気ガス中で熱分解して多量の炭化水素を生成させ、この炭化水素を酸化触媒上で酸化反応させたときの反応熱により触媒床温度を上昇させることでパティキュレートを低減できる。 However, since the oxidation catalyst has an activation temperature region, if the operation state at an exhaust temperature that falls below the activation lower limit temperature continues, the oxidation catalyst may not be activated and particulates may not be efficiently removed. Such a case can be dealt with by a technique in which a fuel addition valve is provided on the upstream side of the oxidation catalyst to add fuel to the exhaust gas as described above. In other words, the added fuel is pyrolyzed in high-temperature exhaust gas to produce a large amount of hydrocarbons, and the catalyst bed temperature is raised by the reaction heat generated when this hydrocarbon is oxidized on the oxidation catalyst. Curation can be reduced.
このように排気管の途中に設けられた排気浄化用触媒(NOx吸蔵還元触媒や酸化触媒、或いはこれらを担持したパティキュレートフィルタ)よりも上流側に燃料添加弁を配設して、燃料を添加すると排気浄化用触媒の機能維持を図ることができる。また、燃料添加弁を設けて燃料を添加することで排気浄化用触媒を活性温度内に維持することもできる。よって、燃料添加弁を排気浄化用触媒の上流に配置する技術に関して従来から複数の提案がある。 In this way, the fuel addition valve is arranged upstream of the exhaust purification catalyst (NOx storage reduction catalyst, oxidation catalyst, or particulate filter carrying these) provided in the middle of the exhaust pipe to add fuel. Then, the function of the exhaust gas purification catalyst can be maintained. Moreover, the exhaust purification catalyst can be maintained within the activation temperature by providing a fuel addition valve and adding fuel. Therefore, there have conventionally been a plurality of proposals regarding the technology for disposing the fuel addition valve upstream of the exhaust purification catalyst.
なお、ディーゼルエンジンを搭載した乗用車では、排気マニホールド及びターボチャージャの直下で排気ガス温の高い所にスペースを確保して排気浄化用触媒を配置できる場合がある。この場合にはシリンダヘッドの排気ポートに燃料添加弁を配設して、排気ガス中に燃料を添加して排気浄化用触媒に供給できる。しかし、ディーゼルエンジンを搭載したトラック等の場合には、乗用車と同様の位置に排気浄化用触媒を設置するスペースを確保することが一般に困難である。そこで、ディーゼルエンジンを搭載したトラック等の場合は排気管途中に排気浄化用触媒を配置し、この排気浄化用触媒よりも上流側に燃料添加弁を配設して燃料添加を行うようにしている。例えば特許文献1は、このように搭載スペースの関係から排気管の途中に排気浄化用触媒を配置しているディーゼルエンジに適した排気浄化システムを開示している。 Incidentally, in a passenger car equipped with a diesel engine, there may be a case where an exhaust purification catalyst can be arranged while securing a space immediately under the exhaust manifold and the turbocharger where the exhaust gas temperature is high. In this case, a fuel addition valve can be provided in the exhaust port of the cylinder head so that fuel can be added to the exhaust gas and supplied to the exhaust purification catalyst. However, in the case of a truck or the like equipped with a diesel engine, it is generally difficult to secure a space for installing an exhaust purification catalyst at the same position as a passenger car. Therefore, in the case of a truck equipped with a diesel engine, an exhaust purification catalyst is disposed in the middle of the exhaust pipe, and a fuel addition valve is disposed upstream of the exhaust purification catalyst to perform fuel addition. . For example, Patent Document 1 discloses an exhaust gas purification system suitable for a diesel engine in which an exhaust gas purification catalyst is arranged in the middle of an exhaust pipe due to the mounting space.
図4は、特許文献1の排気浄化システム100について示した図ある。この排気浄化システム100は、排気浄化用触媒(図示せず)より上流に位置する排気管101の湾曲部101aの外側に、排気管101に沿うように燃料添加弁102を付設している。そして、燃料添加弁102のノズル103の先端部から湾曲部101aより下流の排気管101に沿う方向に向け噴霧通路104を形成している。この噴霧通路104は排気管101から突出するように一体成形されたボス部105に内に形成されている。この排気浄化システム100は、噴霧通路104を介して湾曲部101a下流の排気管101内の流路に燃料FEを噴射する。この浄化システム100は、排気管101から突出するように設けたボス部105が燃料添加弁102の弁取付部となり、燃料添加弁102が排気ガスEGに晒されることがないので燃料添加弁の焼損やノズル103先端への燃料の焼付き等を防止できる。
FIG. 4 is a diagram showing the
また、ボス部105の内部には燃料添加弁102と略同心状の筒形を成すウォータジャケット106が設けられている。このウォータジャケット106にディーゼルエンジン(図示せず)からの冷却水の一部を供給して燃料添加弁102を冷却できるよう構成している。
Further, a
特許文献1の排気浄化システム100は、これ以前に提案されている排気浄化システムと比較すると燃料添加弁102の焼損やノズル103先端への燃料の焼付き等を防止できるという優れた構造を備えている。しかしながら、この排気浄化システム100でも未だ改善すべき課題がある。
The
排気浄化システム100では、弁取付部となるボス部105にウォータジャケット106を設けて燃料添加弁102の焼損やノズル103先端への燃料の焼付きを予防する。しかしながら、ボス部105は鋳物等の熱伝導性の高い素材で形成される。そのためにウォータジャケット106による冷却効果が燃料添加弁102以外の周辺にも及んでしまう。ノズル103から噴射した燃料FEを排気浄化触媒で効率良く利用するためには排気管2及び噴霧通路104を冷すことなくある程度の高い温度に維持することが望ましいがウォータジャケット106によって冷却されてしまうことになる。
In the
特に噴霧通路104が冷却されると内壁面にスス(煤)SMやHC(以下、単にススSMと称す)が堆積し易くなる。このようにススSMが堆積すると燃料添加弁102から噴射された燃料の噴射形状が悪化する。更に堆積したススSMにより燃料添加弁102の噴孔が詰まってしまう場合がある。この場合には触媒機能の維持に必要な添加燃料を浄化用触媒へ供給できなくなるので触媒の機能が十分に発揮されなくなりエミッションや燃費の悪化を招来してしまう。特に焼損等から燃料添加弁を保護するため、図示するように燃料添加弁102のノズル103を噴霧通路104内に臨むようした構成ではススSMが堆積したときの影響を受け易い。
In particular, when the
したがって、本発明の目的は、燃料添加弁を冷却したときに噴霧通路の内壁面へのススの堆積を抑制できるディーゼルエンジンの排気浄化システムを提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification system for a diesel engine that can suppress the accumulation of soot on the inner wall surface of the spray passage when the fuel addition valve is cooled.
上記目的はディーゼルエンジンの排気管に排気浄化用触媒を配置し、該排気浄化用触媒より上流にある湾曲部の曲がり外側に弁取付部を設けて、該弁取付部で燃料添加弁を保持し、前記弁取付部内に前記燃料添加弁を冷却する冷却水を流す冷却水通路を形成すると共に、前記弁取付部内に前記排気管に向けて噴霧通路を形成し、前記噴霧通路に噴孔を臨ませて前記燃料添加弁を配置し、前記噴孔から前記添加燃料を噴射して前記排気浄化用触媒に供給するディーゼルエンジンの排気浄化システムであって、前記冷却水通路と前記噴霧通路との間に断熱層を設けたディーゼルエンジンの排気浄化システムによって達成できる。 The above object is to arrange an exhaust purification catalyst in the exhaust pipe of a diesel engine, provide a valve mounting portion outside the curved portion upstream of the exhaust purification catalyst, and hold the fuel addition valve at the valve mounting portion. A cooling water passage for flowing cooling water for cooling the fuel addition valve is formed in the valve mounting portion, a spray passage is formed in the valve mounting portion toward the exhaust pipe, and an injection hole faces the spray passage. An exhaust purification system for a diesel engine, in which the fuel addition valve is disposed, and the added fuel is injected from the nozzle hole and supplied to the exhaust purification catalyst, and is provided between the cooling water passage and the spray passage. This can be achieved by an exhaust gas purification system for a diesel engine provided with a heat insulating layer.
本発明によると、冷却水通路と噴霧通路との間に断熱層が設けられているので、冷却水通路内に冷却水を流したとき生じる冷却効果(吸熱効果)が、冷却の不要な噴霧通路にまで波及しないようにできる。よって、燃料添加弁を冷却したときでも噴霧通路の内壁面にススが堆積するのを抑制できる。その結果、燃料添加弁から燃料を安定して供給できるようになるので、排気浄化用触媒の機能を維持してディーゼルエンジンのエミッション及び燃費の向上を図ることができる。 According to the present invention, since the heat insulating layer is provided between the cooling water passage and the spray passage, the cooling effect (endothermic effect) generated when the cooling water flows in the cooling water passage is the spray passage that does not require cooling. It can be prevented from spreading to. Therefore, it is possible to suppress the accumulation of soot on the inner wall surface of the spray passage even when the fuel addition valve is cooled. As a result, the fuel can be stably supplied from the fuel addition valve, so that the function of the exhaust purification catalyst can be maintained and the emission and fuel consumption of the diesel engine can be improved.
また、前記冷却水通路より前記排気管側の前記弁取付部内に、前記排気管に沿う断熱層をさらに設けた構造を採用してもよい。また、前記断熱層が前記冷却水通路の一部を形成する構造としてもよい。さらに、前記冷却水通路にディーゼルエンジンの冷却水の一部を供給するように構成し、前記ディーゼルエンジンの前記冷却水が所定水温以下で、且つ前記排気管内を流れる排気ガスが所定ガス温以下である場合に、前記冷却水通路への冷却水の供給を制限するようにしてもよい。 Moreover, you may employ | adopt the structure which further provided the heat insulation layer in alignment with the said exhaust pipe in the said valve attachment part of the said exhaust pipe side from the said cooling water channel | path. Moreover, it is good also as a structure where the said heat insulation layer forms a part of said cooling water channel | path. Furthermore, the cooling water passage is configured to supply a part of the cooling water of the diesel engine, the cooling water of the diesel engine is not higher than a predetermined water temperature, and the exhaust gas flowing in the exhaust pipe is not higher than the predetermined gas temperature. In some cases, the supply of cooling water to the cooling water passage may be restricted.
本発明のディーゼルエンジンの排気浄化システムによると、燃料添加弁を冷却したときの冷却効果が燃料添加弁の周辺部にまで波及することを抑制できる。よって、燃料添加弁を冷却したときにススの発生を抑制できるディーゼルエンジンの排気浄化システムを提供できる。 According to the exhaust purification system for a diesel engine of the present invention, the cooling effect when the fuel addition valve is cooled can be prevented from spreading to the periphery of the fuel addition valve. Therefore, it is possible to provide a diesel engine exhaust purification system that can suppress the generation of soot when the fuel addition valve is cooled.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係るディーゼルエンジンの排気浄化システム(以下、単に排気浄化システムと称する)について説明する。図1は、排気浄化システムが適用されているディーゼルエンジンについて示した図である。 A diesel engine exhaust purification system (hereinafter simply referred to as an exhaust purification system) according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a diesel engine to which an exhaust purification system is applied.
ディーゼルエンジン1は、ターボチャージャ3を搭載している。エアクリーナ4を介して導入される吸気NAを吸気管5を介して前記ターボチャージャ3のコンプレッサ3aへ導いて加圧し、その加圧された吸気NAをインタークーラ6を介して吸気マニホールド7に供給し、各気筒8a〜8dに分配するように形成されている。
The diesel engine 1 is equipped with a turbocharger 3. Intake air NA introduced through the air cleaner 4 is introduced into the
ディーゼルエンジン1の各気筒8a〜8dから排気マニホールド9を介し排出された排気ガスEGは、排気管2を通して前記ターボチャージャ3のタービン3bへ送られ、このタービン3bを駆動した後に排出されるように構成されている。なお、このディーゼルエンジン1は排気浄化を促進するEGR(排気ガス再循環)装置10を備えている。EGR装置10は、排気ガスEGの一部を排気マニホールド9から吸気マニホールド7へ還流するEGR通路11、このEGR通路11に設けたEGRクーラ12及びEGRバルブ13を含んでいる。また、燃料タンク21に貯留されている燃料FEが燃料ポンプ22によりコモンレール23へ供給されている。このコモンレール23には各気筒8a〜8dそれぞれに配置されているインジェクタ24a〜24dが接続されている。
The exhaust gas EG discharged from the
また、ディーゼルエンジン1は排気管2の下流側に配置した排気浄化装置50と、この排気浄化装置50内の排気浄化用触媒51に燃料を添加する燃料添加弁30とで構成される排気浄化システムを含んでいる。排気浄化装置50はタービン3bを駆動した後の排気ガスEGを浄化してから機外へ排出するように、排気管2の所定位置に配設されている。燃料添加弁30は排気ガスEGの流れる方向において排気浄化装置50よりも上流側で排気管2が湾曲している湾曲部2aの曲がり方向で外側に配設されている。この燃料添加弁30は、前述した従来の燃料添加弁(図4参照)と同様に排気管2内を流れる排気ガスEGに晒されない位置に付設されている。
In addition, the diesel engine 1 includes an
排気浄化装置50の内部には、燃料を添加することによって機能維持(或いは再生)を図ることができる排気浄化用触媒51が配設されている。このような再生型の触媒としては、例えば触媒再生型のパティキュレートフィルタ、NOx還元触媒(選択還元型触媒)やNOx吸蔵還元触媒、NOx吸蔵還元触媒を担持したパティキュレートフィルタ、酸化触媒等を採用できる。
An
また、上記燃料添加弁30を冷却するため冷却水通路としてのウォータジャケット41が配設されている。このウォータジャケット41で使用する冷却水は、ディーゼルエンジン1用の冷却水の一部が使用されている。すなわちディーゼルエンジン1のシリンダヘッド25内に設けられたウォータジャケット(図示せず)の冷却水を利用できるように、シリンダヘッド25の所定位置に送り配管26と戻り配管27とが接続されている。これら配管26、27の他端側に燃料添加弁30側のウォータジャケット41が接続されている。送り配管26側には冷却水の温度を検出する水温センサ28及び送り配管26を開閉するバルブ29が配設されている。
In addition, a
図2は、燃料添加弁30が固定される排気管2の湾曲部2aの周辺を拡大して示した図である。湾曲部2aの曲がり方向での外側部に弁取付部としてのボス部40が一体的に突出形成されている。このボス部40によって燃料添加弁30が保持されている。このボス部40は図4で示した従来のボス部と同様の外形を成している。ボス部40内には排気ガスEGが通過する領域から外れるように(外側に突出するように)略円錐状の噴霧通路44が形成されている。この噴霧通路44に噴孔32が臨むようにして、燃料添加弁30がボス部40に固定されている。すなわち、燃料添加弁30は噴孔32が形成されているノズル部31の一部を噴霧通路44内に突出させた状態でボス部40に固定されている。図示する例では、ノズル部31が噴霧通路44の奥まった位置に配設されている。このように噴霧通路44の奥側に燃料添加弁30を配置すると、より確実に燃料添加弁30を熱損や燃料の焼き付きから保護できる。燃料添加弁30の基端部30aは燃料FEを圧送する燃料ポンプ22に接続されており、燃料FEの一部を添加燃料として使用できるように構成されている(図1参照)。なお、図2ではボス部40を排気管2と一体に形成した場合の構造例を示しているが、ボス部40を別体で形成して排気管2に固定するようにしてもよい。
FIG. 2 is an enlarged view of the periphery of the
上記ボス部40の内部には、燃料添加弁30を冷却するため前述したウォータジャケット41が配設されている。このウォータジャケット41は燃料添加弁30を囲むようにリング状に配設されている。ウォータジャケット41の冷却水供給口43は前述した送り配管26に接続され、冷却水排出口42は前述した戻り配管27に接続されている(図1参照)。
Inside the
ウォータジャケット41を設けて燃料添加弁30を冷却すると、先に課題として指摘したように冷却効果が燃料添加弁30の周部にまで及んで、噴霧通路44の壁面44WAでのススの堆積が助長される場合がある。そこで、ボス部40の内部には噴霧通路44への不要な冷却を抑制するため断熱層45が設けられている。断熱層45は、例えば空気層やセラミック層などの断熱作用のある層として形成される。例えばボス部40内で噴霧通路44に沿うように所定空間を設けることで空気層を形成できる。また、空間内にセラミック材を収納することでセラミック層を形成できる。
When the
なお、図2では好ましい構造例として、ウォータジャケット41よりも排気管2側に、排気管2に沿うようにして断熱層45を設けた場合を示している。ボス部40は鋳物やステンレス等の金属素材を用いて形成される。このような素材は熱伝導性が高いので、噴霧通路44側と共に排気管2側にも断熱層45を配備することで、噴霧通路44の壁面44WAでのスス発生をより確実に抑制できる。ただし、構造を簡易するという観点から噴霧通路44の壁面44WAに沿った部分にだけ断熱層45を形成する構造としてもよい。
In addition, in FIG. 2, the case where the
また、図2で図示しているボス部40では断熱層45を独立した領域に形成した例を示しているが、断熱層45をセラミックを用いて形成したような場合にはこのセラミックの面を利用してウォータジャケット41を形成してもよい。このような構造を採用すると、断熱層45がウォータジャケット41の構成の一部となるのでボス部40の構造の簡素化及び小型化を図ることができる。
2 shows an example in which the
さらに、ディーゼルエンジン1(以下、単にエンジン1と称す)に適用されている排気浄化システムは、燃料添加弁30の周部が低温である場合には早期の暖機を図ってススの発生を抑制できるように構成されている。この点について説明する。冷間時ではエンジン冷却水の温度及び排気ガスの温度が低い。また、アイドル時などの低負荷運転時などでも相対的にエンジン冷却水の温度及び排気ガスの温度が低い。これらの時にあっては燃料添加弁30の周辺部も低温であり、噴霧通路44の壁面44WAにススが堆積し易い状況にある。このような状況にあるときにウォータジャケット41に冷却水を流すと、壁面44WAへのススの堆積を助長してしまう。そこで、エンジン1に適用されている排気浄化システムは、燃料添加弁30の周辺部が低温であることが想定される場合に、ウォータジャケット41への冷却水の供給を制限するというより好ましい構成を備えている。
Furthermore, the exhaust gas purification system applied to the diesel engine 1 (hereinafter simply referred to as the engine 1) suppresses soot generation by warming up early when the peripheral portion of the
再度、図1を参照する。前述したように冷却水の送り配管26内を通過する冷却水の水温を検出する水温センサ28が配設されている。また、排気管2内を通過する排気ガスEGのガス温を検出するガス温センサ14が、排気浄化用触媒51より上流側の排気管2に配設されている。上記水温センサ28及びガス温センサ14からの出力信号は、ECU(電子制御ユニット)20に供給されている。ECU20は水温センサ28及びガス温センサ14の出力信号に基づいて燃料添加弁30の周辺部が低温状態にあるか否かの判断を行って、低温であると判断したときにはバルブ29を閉じてウォータジャケット41への冷却水の供給を停止するように設定されている。このように構成することで燃料添加弁30の周辺部を早期に暖機できるので、ススの堆積をより確実に抑制できる。また、燃料添加弁30の周辺部が低温状態である場合には、排気浄化用触媒51の温度も低いと想定できる。よって、ECU20が行う上記の冷却水供給制御により、排気浄化用触媒51側を早期に活性化できることになる。そして、このように燃料添加弁30の周辺部及び排気浄化用触媒51が早期に暖機されて燃料添加弁30から燃料FEが噴射されれば、排気浄化用触媒51を効率良く作動できることになる。
Reference is again made to FIG. As described above, the
図3は、ECU20によって実行される冷却水供給制御のルーチン例を示したフローチャートである。例えばECU20はエンジン1のイグニッションキーがオンされたときに本ルーチンを起動させる。先ず、ECU20は水温センサ28の出力信号からエンジン1の冷却水温が、所定温度以下であるか否かの確認を行う(S101)。ここでECU20が判断に用いる所定温度は適宜に定めることができるが、例えばエンジン1が中負荷で安定運転されたときに水温センサ28で検出される冷却水温(例えば、60〜70度)を参照して設定すればよい。
FIG. 3 is a flowchart showing a routine example of the cooling water supply control executed by the
ECU20は、エンジン1の冷却水温が所定温度を越えている場合、すなわちエンジン1が十分に昇温していると判断したときには(S101)、バルブ29を開いてウォータジャケット41に冷却水を供給して燃料添加弁30の冷却を行う(S103)。一方、上記ステップ101(S101)でエンジンの冷却水温が所定温度以下である場合、さらにECU20はガス温センサ14の出力信号により排気ガスEGのガス温が所定温度以下であるか否かの確認を行う(S102)。ここでの所定温度についても中負荷でエンジン1が安定運転されたときにガス温センサ14で検出される排気ガス温(例えば、200〜220度)を参照して設定すればよい。
The
ECU20は、ガス温が所定温度を越えている場合、すなわち燃料添加弁30の周辺部が十分に昇温していると判断したときにはバルブ29を開いてウォータジャケット41に冷却水を供給して燃料添加弁30の冷却を行う(S103)。一方、上記ステップ102(S102)で排気ガス温が所定温度以下である場合には、エンジン1が冷間時やアイドルなどの低負荷運転時であり燃料添加弁30の周辺部も低温であると想定される。そこで、ECU20はバルブ29を閉じてウォータジャケット41への冷却水の供給を停止する(S104)。このように燃料添加弁30の周辺部が低温となっているときに、ウォータジャケット41への冷却水の供給を停止することで、前述した断熱層45を備えたボス部40の構造との相乗効果で壁面44WAへのススの堆積を確実に予防できる。
When the gas temperature exceeds the predetermined temperature, that is, when the
なお、上述した例ではECU20が排気浄化用触媒51より上流側の排気管2に配設したガス温センサ14からの出力信号を用いて冷却水供給制御を行っているが、排気浄化用触媒51より下流側にガス温センサ15が配設されている場合にはガス温センサ15からの出力信号を用いてもよい(図1参照)。この場合にECU20が判断に用いる所定温度は、例えばエンジン1が中負荷で安定運転されたときにガス温センサ15により検出される触媒出口温度とすることができる。触媒出口温度を用いて冷却水供給制御をすると、燃料添加弁30の周辺部でのスス発生の抑制及び排気浄化用触媒51の早期暖機を同時に実現できるようになる。
In the above-described example, the
以上説明したように、エンジン1に適用されている排気浄化システムによるとウォータジャケット41で燃料添加弁30を冷却しても、冷却効果が噴霧通路44にまで波及しないので壁面44WAでのススの堆積を抑制できる。よって、ボス部40に形成した噴霧通路44に噴孔32が臨むようにして配設した燃料添加弁30によって燃料FEを安定して噴射できる。その結果、排気浄化用触媒51の機能が十分に発揮されるのでエンジン1のエミッション及び燃費が向上する。
As described above, according to the exhaust purification system applied to the engine 1, even if the
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
1 ディーゼルエンジン
2 排気管
2a 排気管の湾曲部
30 燃料添加弁
31 ノズル部
32 噴孔
40 ボス部(弁取付部)
41 ウォータジャケット(冷却水通路)
44 噴霧通路
45 断熱層
50 排気浄化装置
51 排気浄化用触媒
FE 燃料(添加燃料)
EG 排気ガス
SM スス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
41 Water jacket (cooling water passage)
44
EG exhaust gas SM soot
Claims (4)
前記弁取付部内に前記燃料添加弁を冷却する冷却水を流す冷却水通路を形成すると共に、前記弁取付部内に前記排気管に向けて噴霧通路を形成し、
前記噴霧通路に噴孔を臨ませて前記燃料添加弁を配置し、前記噴孔から前記添加燃料を噴射して前記排気浄化用触媒に供給するディーゼルエンジンの排気浄化システムであって、
前記冷却水通路と前記噴霧通路との間に断熱層を設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化システム。 An exhaust purification catalyst is disposed in the exhaust pipe of the diesel engine, a valve mounting portion is provided outside the curved portion upstream of the exhaust purification catalyst, and a fuel addition valve is held by the valve mounting portion,
Forming a cooling water passage for flowing cooling water for cooling the fuel addition valve in the valve attachment portion, and forming a spray passage in the valve attachment portion toward the exhaust pipe;
An exhaust purification system for a diesel engine, in which the fuel addition valve is disposed with the injection hole facing the spray passage, and the added fuel is injected from the injection hole and supplied to the exhaust purification catalyst,
An exhaust gas purification system for a diesel engine, wherein a heat insulating layer is provided between the cooling water passage and the spray passage.
When the cooling water passage is configured to supply a part of the cooling water of the diesel engine, the cooling water of the diesel engine is equal to or lower than a predetermined water temperature, and the exhaust gas flowing through the exhaust pipe is equal to or lower than the predetermined gas temperature The exhaust purification system for a diesel engine according to any one of claims 1 to 3, wherein supply of cooling water to the cooling water passage is restricted.
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