JP2006105014A - Exhaust emission control device utilizing reducing agent - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用エンジン、産業用あるいは発電用の定置型エンジン等に適用され、エンジンからの高温冷却水が導入されるサージタンクにて冷却水中の空気を分離するように構成されたエンジン冷却系を備えるとともに、還元剤タンクに収容された液体還元剤を還元触媒コンバータ内に供給するようにした排ガス浄化システムを備えた還元剤利用式排ガス浄化装置に関する。 The present invention is applied to a vehicle engine, a stationary engine for industrial use or power generation, and the like, and engine cooling configured to separate air in cooling water in a surge tank into which high-temperature cooling water from the engine is introduced. The present invention relates to a reducing agent-utilizing exhaust gas purification apparatus including an exhaust gas purification system that includes a system and supplies a liquid reducing agent accommodated in a reducing agent tank into a reduction catalytic converter.
NOx還元触媒を用いた排ガス浄化コンバータにおいて、該排ガス浄化コンバータの還元触媒上流側にユリア水(尿素水)等の液体還元剤を噴出せしめて該還元触媒による還元反応を促進する技術が提供されている。
かかる技術として、特許文献1(特開2000−27627号公報)及び特許文献2(特許第3238416号公報)の技術が提供されている。
In an exhaust gas purification converter using a NOx reduction catalyst, a technique for promoting a reduction reaction by the reduction catalyst by injecting a liquid reducing agent such as urea water (urea water) on the upstream side of the reduction catalyst of the exhaust gas purification converter is provided. Yes.
As such a technique, the technique of patent document 1 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-27627) and patent document 2 (patent 3238416) is provided.
特許文献1(特開2000−27627号公報)の技術においては、内燃機関の排気通路に設置された排ガス浄化コンバータの還元触媒の還元反応を促進するための液体還元剤を排ガス浄化に電熱線を配置して該電熱線を断熱材で覆い、また前記還元剤タンク内にも電熱線を設け、外気温度または還元剤温度に応じて前記電熱線に通電あるいは通電を遮断し、液体還元剤の温度を該液体還元剤の凍結を回避するに必要な温度範囲に保持することにより、液体還元剤の凍結による還元反応作用の低下を阻止している。
また、特許文献2(特許第3238416号公報)の技術においては、燃料を収容する燃料収容部(燃料タンク)内に、排ガス浄化コンバータの還元触媒の還元反応を促進するための液体還元剤が収容された還元剤収容部を伝熱性の良好な壁を隔てて設け、該還元剤収容部を燃料で包囲することにより、液体還元剤の凍結を防止している。
In the technique of Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-27627), a liquid reductant for promoting a reduction reaction of a reduction catalyst of an exhaust gas purification converter installed in an exhaust passage of an internal combustion engine is used as a heating wire for exhaust gas purification. The heating wire is disposed and covered with a heat insulating material, and the heating wire is also provided in the reducing agent tank, and the heating wire is energized or interrupted according to the outside air temperature or the reducing agent temperature, and the temperature of the liquid reducing agent Is kept in the temperature range necessary to avoid freezing of the liquid reducing agent, thereby preventing the reduction of the reduction reaction due to freezing of the liquid reducing agent.
Moreover, in the technique of patent document 2 (patent 3238416 gazette), the liquid reducing agent for accelerating | stimulating the reduction reaction of the reduction catalyst of an exhaust gas purification converter is accommodated in the fuel accommodating part (fuel tank) which accommodates fuel. The reducing agent container is provided with a wall having good heat conductivity, and the reducing agent container is surrounded by fuel to prevent the liquid reducing agent from freezing.
前記のような排ガス浄化コンバータの還元触媒の還元反応を促進するための液体還元剤の凍結を防止する手段として提供されている特許文献1(特開2000−27627号公報)の技術にあっては、電熱線によって還元剤タンク内及び還元剤供給通路を加熱しているが、エンジンの寒冷地における低温運転時等において液体還元剤の温度が低下する場合には、液体還元剤温度を凍結温度以上に保持するには電熱線による加熱熱量を増大する必要があり、電熱線加熱装置の作動エネルギー(作動電力)が増大するとともに装置が大型化する。 In the technique of Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-27627) provided as means for preventing freezing of the liquid reducing agent for promoting the reduction reaction of the reduction catalyst of the exhaust gas purification converter as described above. If the temperature of the liquid reductant is reduced when the temperature of the liquid reductant decreases during operation at low temperatures in a cold region of the engine, the temperature of the liquid reductant is higher than the freezing temperature. Therefore, it is necessary to increase the amount of heat heated by the heating wire, so that the operating energy (operating power) of the heating wire heating device increases and the size of the device increases.
また、特許文献2(特許第3238416号公報)の技術にあっては、液体還元剤が収容された還元剤収容部を加熱する燃料の温度が比較的低いため、前記のようにエンジンの寒冷地における低温運転時等において液体還元剤の温度が低下する場合には、液体還元剤の加熱熱量が不足して液体還元剤を凍結温度以上に昇温するのが困難となって、液体還元剤の凍結が免れなくなる。
等の問題点を有している。
Further, in the technique of Patent Document 2 (Japanese Patent No. 3238416), the temperature of the fuel for heating the reducing agent storage section in which the liquid reducing agent is stored is relatively low. When the temperature of the liquid reducing agent decreases during low-temperature operation, the amount of heat of heating of the liquid reducing agent is insufficient, and it becomes difficult to raise the temperature of the liquid reducing agent above the freezing temperature. Freezing is inevitable.
And so on.
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、エンジンの寒冷地における低温運転時等のような液体還元剤温度が低下するような運転時においても、格別な消費エネルギーを要することなくかつ小型コンパクトな装置で以って、液体還元剤温度を常時凍結温度以上に保持して該液体還元剤の凍結を回避可能とした還元剤利用式排ガス浄化装置を提供することを目的とする。 In view of the problems of the prior art, the present invention is a compact and compact device that does not require special energy consumption even during operation in which the temperature of the liquid reducing agent is lowered, such as during low-temperature operation in a cold region of an engine. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a reducing agent-utilizing exhaust gas purification apparatus that can keep the liquid reducing agent temperature at or above the freezing temperature and avoid the freezing of the liquid reducing agent.
本発明はかかる目的を達成するもので、エンジン冷却後の高温冷却水をサージタンクに導入し、該サージタンクにて空気を分離した冷却水をウォータポンプに送り込むようにしたエンジン冷却系を備えるとともに、還元剤タンクに収容された液体還元剤を還元触媒コンバータ内に供給するようにした排ガス浄化システムを備えた還元剤利用式排ガス浄化装置において、前記還元剤タンク内に前記サージタンクを該還元剤タンク内の前記液体還元剤と該サージタンクとを直接熱交換可能にして設置し、該サージタンクの熱で前記液体還元剤を加熱するように構成したことを特徴とする。 The present invention achieves such an object, and includes an engine cooling system in which high-temperature cooling water after engine cooling is introduced into a surge tank, and cooling water separated from air in the surge tank is sent to a water pump. The reductant-utilizing exhaust gas purification apparatus having an exhaust gas purification system configured to supply the liquid reductant contained in the reductant tank into the reduction catalytic converter, wherein the surge tank is placed in the reductant tank. The liquid reducing agent in the tank and the surge tank are installed so that heat can be directly exchanged, and the liquid reducing agent is heated by the heat of the surge tank.
近年、排ガス浄化コンバータの還元触媒の還元反応を促進するための液体還元剤としてユリア水(尿素水)を使用する手段が用いられるようになってきた。該ユリア水は、凍結温度が−11℃程度という低温になるまで凍結しないので、液体還元剤としては好適な物質ではあるが、寒冷地における極低温運転時には、該液体還元剤の温度がユリア水の凍結温度−11℃程度よりも低下することがあり、このような場合は、液体還元剤に前記ユリア水を用いても凍結は免れなくなる。 In recent years, means using urea water (urea water) as a liquid reducing agent for promoting a reduction reaction of a reduction catalyst of an exhaust gas purification converter has come to be used. The urea water does not freeze until the freezing temperature is as low as about −11 ° C., so it is a suitable material as a liquid reducing agent. However, during operation at a very low temperature in a cold region, the temperature of the liquid reducing agent is urea water. In such a case, freezing cannot be avoided even if the urea water is used as the liquid reducing agent.
然るにかかる発明によれば、エンジンの運転時には、大気温度に大きく影響されることなく常時50〜60℃程度以上の高温に保持されたエンジン出口側のエンジン冷却水が収容されているサージタンクを、好ましくは還元剤タンク内に浸漬して該サージタンクと液体還元剤とを直接熱交換することによって、前記のような高温のエンジン冷却水で還元剤タンク内の液体還元剤を直接加熱するので、エンジン冷却水からなる加熱源が高温で、かつサージタンクの外面全体で構成される広い伝熱面積の伝熱面から放出される熱で還元剤タンク内の液体還元剤を加熱することが可能となる。 Therefore, according to the invention, when the engine is operated, the surge tank in which the engine cooling water on the engine outlet side, which is constantly kept at a high temperature of about 50 to 60 ° C. or more without being greatly affected by the atmospheric temperature, is accommodated, Preferably, the liquid reductant in the reductant tank is directly heated with the high-temperature engine cooling water as described above by immersing in the reductant tank and directly exchanging heat between the surge tank and the liquid reductant. It is possible to heat the liquid reductant in the reductant tank with heat released from the heat transfer surface with a large heat transfer area composed of the entire outer surface of the surge tank, and the heating source consisting of engine coolant is high Become.
また、高温のエンジン冷却水の熱を利用して還元剤タンク内の液体還元剤を直接加熱するので、前記特許文献1(特開2000−27627号公報)のような各別な液体還元剤の加熱装置は不要となり、格別な消費エネルギーを必要とせずエネルギー効率が向上する。
さらには、サージタンクを還元剤タンク内に浸漬して該サージタンクと液体還元剤とを直接熱交換させるように構成したので、液体還元剤加熱装置の構造が簡単となるとともに、還元剤タンク内にサージタンクをすっぽりと収めるので装置が小型コンパクトになる。
In addition, since the liquid reducing agent in the reducing agent tank is directly heated using the heat of the high-temperature engine cooling water, each of the different liquid reducing agents such as Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-27627) can be used. No heating device is required, and energy efficiency is improved without requiring special energy consumption.
Furthermore, since the surge tank is immersed in the reducing agent tank and heat is directly exchanged between the surge tank and the liquid reducing agent, the structure of the liquid reducing agent heating device is simplified and the inside of the reducing agent tank Since the surge tank is fully contained, the device becomes compact and compact.
かかる発明において好ましくは、前記サージタンクは、前記液体還元剤タンク内に臨む外面に複数の伝熱フィンを設けてなる。
このように構成すれば、サージタンクの外面に複数の伝熱フィンを設けたことによりサージタンクと液体還元剤との間の伝熱面積が増大してサージタンクによる液体還元剤の加熱効果が向上する。
In this invention, preferably, the surge tank is provided with a plurality of heat transfer fins on an outer surface facing the liquid reducing agent tank.
With this configuration, the heat transfer area between the surge tank and the liquid reducing agent is increased by providing a plurality of heat transfer fins on the outer surface of the surge tank, and the heating effect of the liquid reducing agent by the surge tank is improved. To do.
また、かかる発明において好ましくは、前記還元剤タンクの下部に、前記液体還元剤を加熱するヒータを設置する。
そして、前記ヒータの電流制御を行う電気制御回路の具体的構成として、前記ヒータの電流制御を行う電気制御回路は、エンジン始動用のキーイグニッションスイッチのON操作により励磁される第1励磁コイル、該第1励磁コイルによりバッテリーからの電流を前記ヒータに通電する第1の接点、及び、該第1の接点と連動して前記第1励磁コイルの励磁作動中は開接点、非励磁中は閉接点となる第2の接点を有する第1のヒータ回路と、手動操作中のみ電源からの電流を通電する第1のヒータスイッチ、該第1のヒータスイッチの通電により励磁する第2励磁コイル、及び、該第2励磁コイルの励磁により電源からの電流を前記ヒータへ通電する常開の第3の接点、該第3の接点の下流側から前記第2の接点の閉時に該第2の接点を介して前記第2励磁コイルと前記第1のヒータスイッチとの間に接続し、前記第2励磁コイルを励磁させるとともに、前記第2の接点と前記第2励磁コイルとの間に常閉型のスイッチをそなえ該スイッチを遮断操作することにより前記第2励磁コイルの励磁を停止させる第2のヒータスイッチを有する第2のヒータ回路とを備える。
さらに、かかる電気制御回路において、前記第2のヒータ回路は、前記第2のヒータスイッチの下流側に前記第2励磁コイルと並列に、前記第2のヒータ回路の作動時に点灯するパイロットランプを配設するのがよい。
In the present invention, preferably, a heater for heating the liquid reducing agent is installed in a lower portion of the reducing agent tank.
As a specific configuration of the electric control circuit for controlling the heater current, the electric control circuit for controlling the heater current includes a first excitation coil that is excited by an ON operation of a key ignition switch for starting the engine, A first contact for energizing the heater with a current from the battery by the first excitation coil, and an open contact during the excitation operation of the first excitation coil and a closed contact during the non-excitation in conjunction with the first contact. A first heater circuit having a second contact, a first heater switch for energizing a current from a power source only during manual operation, a second excitation coil energized by energization of the first heater switch, and A normally-open third contact for energizing the heater with a current from a power source by excitation of the second excitation coil, and via the second contact when the second contact is closed from the downstream side of the third contact. Connected between the second excitation coil and the first heater switch to excite the second excitation coil, and a normally closed switch between the second contact and the second excitation coil And a second heater circuit having a second heater switch for stopping the excitation of the second exciting coil by shutting off the switch.
Further, in the electric control circuit, the second heater circuit has a pilot lamp that is turned on when the second heater circuit is operated in parallel with the second excitation coil on the downstream side of the second heater switch. It is good to install.
このようにヒータ及びこれの電流制御を行う電気制御回路を備えれば、寒冷地での運転時等において、夜間等にエンジンの運転を長時間停止中に液体還元剤が凍結した場合には、ヒータで液体還元剤を加熱することにより凍結を解除して、エンジンの始動時から液体還元剤の供給が可能となる。
また、液体還元剤が凍結し易い極低温状態でのエンジン運転時においても、前記サージタンクによる加熱とヒータによる加熱とを併用することにより、液体還元剤の凍結を確実に回避できる。
If the heater and the electric control circuit for controlling the current of the heater are provided in this way, when the liquid reducing agent is frozen during a long period of stoppage of the engine operation at night or the like during operation in a cold region, Freezing is released by heating the liquid reducing agent with a heater, and the liquid reducing agent can be supplied from the start of the engine.
In addition, even when the engine is operated in a cryogenic state where the liquid reducing agent is likely to freeze, freezing of the liquid reducing agent can be reliably avoided by using both the heating by the surge tank and the heating by the heater.
また、かかる発明において好ましくは、前記還元剤タンク内に収容された前記液体還元剤の温度を検出する温度センサと、該温度センサからの前記液体還元剤の温度検出値が入力され、該温度検出値に基づき前記液体還元剤の温度が設定された許容温度以下のとき前記ヒータを作動させるヒータコントローラとを備える。
このように構成すれば、温度センサからの液体還元剤の温度検出値が凍結温度を超えたとき、自動的にヒータの作動を停止できるので、ヒータの作動を必要最小限に保持可能となってヒータの作動エネルギーを節減でき、該ヒータの作動エネルギーをエンジンで賄う場合にはエンジンの燃料消費率を低減できる。
In this invention, preferably, a temperature sensor for detecting a temperature of the liquid reducing agent stored in the reducing agent tank, and a temperature detection value of the liquid reducing agent from the temperature sensor are input, and the temperature detection is performed. And a heater controller that operates the heater when the temperature of the liquid reducing agent is equal to or lower than a set allowable temperature based on the value.
With this configuration, when the temperature detection value of the liquid reducing agent from the temperature sensor exceeds the freezing temperature, the heater operation can be automatically stopped, so that the heater operation can be kept to the minimum necessary. The operating energy of the heater can be saved, and when the operating energy of the heater is covered by the engine, the fuel consumption rate of the engine can be reduced.
また、かかる発明において好ましくは、前記還元剤タンク内に収容された前記液体還元剤の収容量を検出する還元剤量計を備え、前記ヒータコントローラは、前記還元剤量計から入力される還元剤収容量計測値が設定された最低収容量以下になったとき前記ヒータの作動を停止するように構成されてなる。
このように構成すれば、還元剤量計での還元剤収容量計測値が、液体還元剤の加熱が不要な最低収容量以下になったときには自動的にヒータの作動を停止することにより、ヒータの作動エネルギーの無駄を排除できる。
In this invention, it is preferable that a reducing agent amount meter that detects the amount of the liquid reducing agent stored in the reducing agent tank is provided, and the heater controller receives the reducing agent input from the reducing agent amount meter. The heater is configured to stop operating when the measured amount of storage becomes equal to or less than the set minimum storage.
With this configuration, the heater operation is automatically stopped when the measured amount of the reducing agent in the reducing agent amount meter is less than the minimum amount that does not require heating of the liquid reducing agent. The waste of operating energy can be eliminated.
また、かかる発明において好ましくは、前記ヒータコントローラは、エンジンのキーイグニッションスイッチ回路に接続され前記キーイグニッションスイッチがON状態にあるとき前記ヒータを作動させるように構成されてなる。
このように構成すれば、ヒータの作動をエンジンの作動(キーイグニッションスイッチがON状態のとき)と連繋することにより、エンジン不作動時におけるヒータの無駄な作動を回避できる。
In this invention, it is preferable that the heater controller is connected to a key ignition switch circuit of an engine and is configured to operate the heater when the key ignition switch is in an ON state.
If comprised in this way, useless operation of a heater at the time of an engine non-operation can be avoided by connecting operation of a heater with operation of an engine (when a key ignition switch is in an ON state).
本発明によれば、サージタンク内の高温エンジン冷却水の熱を利用して還元剤タンク内の液体還元剤を直接加熱するので、各別な液体還元剤の加熱装置が不要となって、格別な消費エネルギーを必要とせずエネルギー効率が向上するとともに、サージタンクを還元剤タンク内に浸漬して該サージタンクと液体還元剤とを直接熱交換させるように構成したので、液体還元剤加熱装置の構造が簡単となるとともに装置が小型コンパクトになる。 According to the present invention, since the liquid reducing agent in the reducing agent tank is directly heated by utilizing the heat of the high-temperature engine cooling water in the surge tank, there is no need for a separate liquid reducing agent heating device. Energy efficiency is improved without requiring a large amount of energy consumption, and the surge tank is immersed in the reducing agent tank so that the surge tank and the liquid reducing agent are directly heat-exchanged. The structure becomes simple and the device becomes small and compact.
このような、格別な消費エネルギーを必要とせずエネルギー効率が向上するとともに構造が簡単で小型コンパクトな装置で以って、液体還元剤に凍結温度が低いユリア水を用いても該液体還元剤の凍結が免れなくなるような極低温の運転状態にあっても、液体還元剤の温度を常時凍結温度以上の温度に保持することができることとなり、液体還元剤を凍結させることなく排ガス浄化コンバータの還元触媒側に供給して還元触媒による還元反応を促進せしめることができる。 With such a small and compact device that improves energy efficiency without requiring special energy consumption and has a simple structure, even if urea water having a low freezing temperature is used as the liquid reducing agent, Even in an extremely low temperature operation state where freezing is not avoided, the temperature of the liquid reducing agent can be maintained at a temperature equal to or higher than the freezing temperature at all times. It can be supplied to the side to promote the reduction reaction by the reduction catalyst.
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this example are not intended to limit the scope of the present invention only to specific examples unless otherwise specified. Only.
図6は、本発明の第1実施例が適用されるエンジンの還元剤利用式排ガス浄化装置の全体構成図である。
図6において、6は還元触媒コンバータで、エンジンからの排気ガス中のNOx(窒素酸化物)除去用の還元触媒が充填されている。1はユリア水タンクで、液体還元剤であるユリア水(尿素水)1aが収容されている。3は該ユリア水及び空気を前記還元触媒コンバータ6に供給するポンプ、4はインジェクタである。
かかる還元剤利用式排ガス浄化装置において、前記ユリア水タンク1からユリア水管7を経たユリア水及び、空気管11からの空気は前記ポンプ3により、それぞれユリア水管9及び空気管12を通ってインジェクタ4に送り込まれ、該インジェクタ4において空気中にユリア水を噴射することにより該ユリア水を霧化し、この霧化ユリア水を噴出管10を通してアトマイザ5に導き、該アトマイザ5から還元触媒コンバータ6中の還元触媒上流部に噴出せしめて、還元触媒還元反応を促進せしめる。
8は前記ポンプ3からの、余ったユリア水を戻す戻し管である。
2は前記ユリア水タンク1内に浸漬状態で設置されたエンジン冷却水のサージタンクである。
FIG. 6 is an overall configuration diagram of an exhaust gas purification apparatus using a reducing agent for an engine to which the first embodiment of the present invention is applied.
In FIG. 6, 6 is a reduction catalyst converter, which is filled with a reduction catalyst for removing NOx (nitrogen oxide) in exhaust gas from the engine. A
In such a reducing agent-utilizing exhaust gas purification apparatus, urea water from the
図1は、図6に示された本発明の第1実施例に係るエンジンの還元剤利用式排ガス浄化装置におけるユリア水タンク及びサージタンク周辺の構成図である。
図1において、1は前記ユリア水タンク、2はエンジン冷却水のサージタンク、15はエンジン、16はサーモスタット、17はラジエータ、18はウォータポンプである。
かかるエンジン冷却水系においては、前記エンジン15を冷却して昇温された高温のエンジン冷却水はサーモスタット16で、該サーモスタット16の設定温度よりも高温の場合と該設定温度よりも低温の場合とで流路が変わり、高温の場合の冷却水はラジエータ17で所定の温度まで冷却された後、ウォータポンプ18に吸入される。低温の場合の冷却水はウォータポンプ18に送り込まれる。
該ウォータポンプ18にはサージタンク2で空気と分離された水も導入されおり、該ウォータポンプ18で圧送された冷却水はエンジンのシリンダライナ、シリンダヘッド等の被冷却部に供給される。
FIG. 1 is a configuration diagram around a urea water tank and a surge tank in the reducing agent-utilizing exhaust gas purification apparatus for an engine according to the first embodiment of the present invention shown in FIG.
In FIG. 1, 1 is the urea water tank, 2 is a surge tank for engine cooling water, 15 is an engine, 16 is a thermostat, 17 is a radiator, and 18 is a water pump.
In such an engine cooling water system, the high-temperature engine cooling water that has been heated by cooling the
Water that has been separated from air by the
前記サージタンク2には、サーモスタット16のエア抜き口からの水蒸気が混入された空気及びラジエータ17のエア抜き口からの水蒸気が混入された空気がエア抜き管19を通って導入されている。そして、これらの水蒸気が混入された空気は該サージタンク2内で大気圧に開放されることにより、水蒸気が液化した水と空気とに分離され、前記冷却水は該サージタンク2内に溜められた後、前記のように冷却水管20を通ってウォータポンプ18とラジエータ17との中間部に吸入される。空気が該サージタンク2のエア抜き口から大気中に放出される。
以上の作用によって、前記サージタンク2内には前記水蒸気が液化した比較的高温(50〜60℃程度以上)の冷却水が溜められることとなる。
The
Due to the above action, the
かかる第1実施例においては、前記サージタンク2を前記ユリア水(尿素水)1aが収容されたユリア水タンク1内に浸漬した形態で該ユリア水タンク1と一体に設け、該サージタンクの外面とユリア水1aとの間で直接熱交換可能に構成している。従ってエンジンの運転中、ユリア水タンク1内のユリア水1aは、前記のように比較的高温に保持されたサージタンク2内の冷却水の熱によって加熱されることとなり、常時該ユリア水1aの凍結温度である−11℃以上に保持される。
In the first embodiment, the
かかる第1実施例によれば、エンジンの運転時には、大気温度に大きく影響されることなく常時50〜60℃程度以上の高温に保持されたエンジン出口側のエンジン冷却水が収容されているサージタンク2を、ユリア水タンク1内に浸漬した形態で該ユリア水タンク1と一体に設けることにより該サージタンク2の外面とユリア水1aとを直接熱交換することによって、前記のような比較的高温のエンジン冷却水でユリア水タンク1内のユリア水1aを直接加熱するので、エンジン冷却水からなる加熱源が高温で、かつサージタンク2の外面全体で構成される広い伝熱面積の伝熱面から放出される熱でユリア水タンク1内のユリア水1aを加熱することが可能となる。
According to the first embodiment, during operation of the engine, the surge tank in which the engine cooling water on the engine outlet side, which is constantly maintained at a high temperature of about 50 to 60 ° C. or higher without being greatly affected by the atmospheric temperature, is accommodated. 2 is immersed in the
また、比較的高温になっているエンジン冷却水の熱を利用してユリア水タンク1内のユリア水1aを直接加熱するので、前記特許文献1(特開2000−27627号公報)のような各別な液体還元剤の加熱装置は不要となり、ユリア水1aを加熱するための格別な消費エネルギーを必要とせずエンジン冷却水の熱の有効利用がなされ、エネルギー効率を向上できる。
さらにかかる第1実施例によれば、サージタンク2をユリア水タンク1内に浸漬して該サージタンク2の外面とユリア水1aとを直接熱交換させるように構成したので、ユリア水1aの加熱装置の構造が簡単となるとともに、ユリア水タンク1内にサージタンク2をすっぽりと収めるので装置が小型コンパクトになる。
Further, since the
Further, according to the first embodiment, the
図2は、本発明の第2実施例を示す図1対応図である。
かかる第2実施例においては、前記サージタンク2の、前記ユリア水タンク1内に臨む外面2bに複数の伝熱フィン2aを設けている。図2では、サージタンク2の底面に伝熱フィン2aを設けているが、前記伝熱フィン2aは前記サージタンク2のユリア水1a内に浸漬される外面2b全体に設けるのが好ましい。
かかる第2実施例によれば、サージタンク2の外面2bに複数の伝熱フィン2aを設けたことにより、サージタンク2とユリア水1aとの間の伝熱面積が増大して該サージタンク2によるユリア水1aの加熱効果が向上する。
その他の構成及び作用効果は前記第1実施例と同様であり、これと同一の部材、要素は同一の符号で示す。
FIG. 2 is a view corresponding to FIG. 1 showing a second embodiment of the present invention.
In the second embodiment, a plurality of
According to the second embodiment, by providing a plurality of
Other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment, and the same members and elements are denoted by the same reference numerals.
図3は本発明の第3実施例に係るエンジンの還元剤利用式排ガス浄化装置におけるユリア水タンク及びサージタンク周辺の構成図、図4はかかる第3実施例における電気回路図である。
図3において、25は前記ユリア水タンク1の底部に設けられたヒータで、後述する手段により通電することにより、前記ユリア水タンク1内のユリア水1aを加熱する。26は前記ヒータの通電、遮断を行うヒータ回路、50は該ヒータ回路26の作動を制御するヒータコントローラである。29は車両のキーイグニッションスイッチ、31はヒューズ、30はヒータ25用の電源である。
28は前記ユリア水タンク1内に収容されたユリア水1aの温度を検出するユリア水温度センサ、27は前記ユリア水1aの収容量(水量)を検出するユリア水水量計である。前記ユリア水温度センサ28からのユリア水温度検出値及びユリア水水量計27からのユリア水水量検出値は前記ヒータコントローラ50に入力される。
FIG. 3 is a configuration diagram around the urea water tank and the surge tank in the reducing agent-utilizing exhaust gas purification apparatus for an engine according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an electric circuit diagram in the third embodiment.
In FIG. 3,
28 is a urea water temperature sensor that detects the temperature of the
図4に示すこの実施例の電気回路図において、29は車両のキーイグニッションスイッチ、31はヒューズ、30はヒータ25用の電源(いずれも図3参照)である。
26は該ヒータコントローラ50により作動を制御されるヒータ回路で、つぎのように構成されている。
26aは前記キーイグニッションスイッチ29に接続される第1のヒータ回路、26bは常開の第1ヒータスイッチ45及び常閉の第2ヒータスイッチ46に接続される第2のヒータ回路である。また26cは前記ヒータコントローラ50からの制御信号により前記ヒータ25への通電をON、OFFする第3のヒータ回路である。
In the electric circuit diagram of this embodiment shown in FIG. 4, 29 is a vehicle key ignition switch, 31 is a fuse, and 30 is a power supply for the heater 25 (both of which are shown in FIG. 3).
A
前記第1のヒータ回路26aは、前記キーイグニッションスイッチ29に接続される励磁コイル40及び該励磁コイル40によりON、OFFする接点42及び41からなり、前記キーイグニッションスイッチ29がON状態にあるとき、つまりエンジンが運転状態にあるとき前記励磁コイル40が励磁され接点42が閉じ、前記電源30から接点42を経由してヒータ25への回路が接続され、前記電源30からの電流が該接点42、常閉の接点48を通してヒータ25に流れて該ヒータ25を作動させるようになっている。
The
また、前記第2のヒータ回路26bは、寒冷地等においてエンジンを運転しないで、凍結したユリア水1aを解凍させるための装置で、前記電源30との接続をON−OFFする手動型常開の第1ヒータスイッチ45に接続される励磁コイル43及び該励磁コイル43によりON、OFFする接点44からなり、前記常開の第1ヒータスイッチ45をONにすると、前記励磁コイル43が励磁され接点44が閉じ、前記電源30から接点44を経由してヒータ25への回路が接続され、前記電源30からの電流が該接点44を通してヒータ25に流れて該ヒータ25を作動させるようになっている。
The
この際、前記エンジン15は運転を中止している。即ち、前記キーイグニッションスイッチ29はOFF状態であるので、前記励磁コイル40は非励磁状態となっており、前記接点41は閉接点状態となっている。
また、前記第1ヒータスイッチ45は、一度押し操作すると接点が電気的に接続し、離すと自動復帰して接点が開いて電流が遮断される常開型のスイッチで、該第1ヒータスイッチ45の接点を流れた電流が、接点41から常閉型の第2ヒータスイッチ46を流れて前記励磁コイル43に流れ、該励磁コイル43の励磁力により前記接点44を閉じ続ける、いわゆる励磁保持回路を形成している。
従って、前記第1ヒータスイッチ45は、一度押し操作するだけで、前記第1ヒータスイッチ45から手を離しても接点部は開状態になるが、ヒータ25へは通電が継続される。一方、前記励磁保持回路が作動してヒータ25へ通電を続けていることを示すパイロットランプ47が前記励磁コイル43と並列に配設され、点灯するようになっている。
At this time, the
The
Therefore, the
前記第2のヒータ回路26bを停止する場合には、常閉の第2ヒータスイッチ46を押し操作すると、前記第2ヒータスイッチ46の接点が開き電流が遮断される。前記第2ヒータスイッチ46は操作後自動復帰し、接点部は常閉状態になる。
従って、前記励磁コイル43及び前記パイロットランプ47には通電されないので、前記接点44は電流が遮断され、前記パイロットランプ47も消灯する。
また、前記第2のヒータ回路26bは、前記キーイグニッションスイッチ29を作動すると、第1のヒータ回路26aの励磁コイル40に電流が流れるため、前記接点42が通電状態になるとともに、前記接点41が遮断状態になる。
従って、前記第2のヒータ回路26bが作動中に前記キーイグニッションスイッチ29を作動すると、前記第2のヒータ回路26bは停止するように構成されているので、ドライバーの操作の煩雑さを解消することができる。
一方、前記第2のヒータ回路26bが作動中に前記キーイグニッションスイッチ29を作動すると、前記第1のヒータ回路26aが作動するので、前記ヒータ25へ通電する回路は確保され、該ヒータ25の加熱は継続される。
In order to stop the
Accordingly, since the
Also, when the
Accordingly, when the
On the other hand, if the
また、第3のヒータ回路26cは、前記第2のヒータ回路26bからの電流をヒータ25へ通電する回路であるが、前記ユリア水1aの温度または貯留量をセンサにより検出した値に基づいた前記ヒータコントローラ50からの信号によって、前記ヒータ25への通電、遮断を行う。
前記ユリア水1aの温度が設定値以上になったことを検知する前記ユリア水温度センサ28、または前記ユリア水1aの貯水量が一定値以下になったことを検知する前記ユリア水水量計27のいずれかのセンサが感知すると、前記ヒータコントローラ50からの信号に基づいて、第3の励磁コイル49が励磁して、常閉接点である接点48を開いて電流を遮断することにより前記ヒータ25の加熱を中止する。
The
The urea
図3に戻って、前記ヒータコントローラ50においては、ユリア水1aの凍結許容温度(−11℃程度)が設定されており、前記第1ヒータスイッチ45をONにせしめると、前記のように、励磁コイル43の励磁により接点44が閉じ電源30から接点44を経由してヒータ25へ電流が流れ該ヒータ25を作動させる。
かかる構成により、寒冷地での夜間等にエンジンの運転を長時間停止中にユリア水1aが凍結した場合には、ヒータ25でユリア水1aを加熱することにより凍結を解除して、円滑にエンジンの運転に入ることができる。また、ユリア水1aが凍結し易い極低温状態でのエンジン運転時においても、前記サージタンク2による加熱とヒータ25による加熱とを併用することによりユリア水1aの凍結を確実に回避できる。
Returning to FIG. 3, in the
With this configuration, when the
前記第2のヒータ回路26bは、車両運行準備のため、エンジン停止の状態で前記ユリア水1aを解凍しているような場合、都合により運行が延期等になり該ユリア水1aの解凍を中止する場合、前記第2ヒータスイッチ46を押し操作して接点を開くのみで、前記第2のヒータ回路26bを停止でき、前記キーイグニッションスイッチ29を操作する煩わしさが省けるとともに、前記パイロットランプ47によるヒータ25の加熱停止操作忘れ等を防止し、ヒータ25への通電を遮断して節電が図れる。
従ってかかる実施例によれば、前記ユリア水温度センサ28からのユリア水1aの温度検出値が前記凍結許容温度を超えたとき、自動的にヒータ25の作動を停止できるので、該ヒータ25の作動を必要最小限に保持可能となって、ヒータ25の作動エネルギーを節減でき、該ヒータ25の作動エネルギーをエンジンで賄う場合にはエンジンの燃料消費率を低減できる。
When the
Therefore, according to this embodiment, when the temperature detection value of the
図5は本発明の第4実施例を示す図3対応図である。
この実施例においては、キーイグニッションスイッチ29とヒータ25とを接続する回路に、手動のスイッチ51を設置し、該手動のスイッチ51のON−OFFによってヒータ25を作動あるいは不作動に切り換えている。31はヒューズ、30はヒータ25用の電源である。その他の構成は図2に示される第2実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
尚、前記ユリア水1aに限らず広範囲の液体還元剤を用いることができる。
FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 3 showing a fourth embodiment of the present invention.
In this embodiment, a
A wide range of liquid reducing agents can be used in addition to the
本発明によれば、エンジンの寒冷地における低温運転時等のような液体還元剤温度が低下するような運転時においても、格別な消費エネルギーを要することなくかつ小型コンパクトな装置で以って、液体還元剤温度を常時凍結温度以上に保持して該液体還元剤の凍結を回避可能とした還元剤利用式排ガス浄化装置を提供できる。
を提供できる。
According to the present invention, even during operation in which the temperature of the liquid reducing agent is lowered, such as during low-temperature operation in a cold region of the engine, with a small and compact device without requiring special energy consumption, It is possible to provide a reducing agent-utilizing exhaust gas purification apparatus that can keep the liquid reducing agent temperature at or above the freezing temperature and avoid the freezing of the liquid reducing agent.
Can provide.
1 ユリア水タンク
1a ユリア水(尿素水)
2 サージタンク
2a 伝熱フィン
2b 外面
3 ポンプ
4 インジェクタ
6 還元触媒コンバータ
15 エンジン
16 サーモスタット
17 ラジエータ
18 ウォータポンプ
25 ヒータ
26 ヒータ回路
27 ユリア水水量計
28 ユリア水温度センサ
50 ヒータコントローラ
1
DESCRIPTION OF
Claims (8)
手動操作中のみ電源からの電流を通電する第1のヒータスイッチ、該第1のヒータスイッチの通電により励磁する第2励磁コイル、及び、該第2励磁コイルの励磁により電源からの電流を前記ヒータへ通電する常開の第3の接点、該第3の接点の下流側から前記第2の接点の閉時に該第2の接点を介して前記第2励磁コイルと前記第1のヒータスイッチとの間に接続し、前記第2励磁コイルを励磁させるとともに、前記第2の接点と前記第2励磁コイルとの間に常閉型のスイッチをそなえ該スイッチを遮断操作することにより前記第2励磁コイルの励磁を停止させる第2のヒータスイッチを有する第2のヒータ回路とを備えたことを特徴とする請求項3ないし6のいずれかの項に記載の還元剤利用式排ガス浄化装置。 The electric control circuit for controlling the current of the heater includes a first excitation coil that is excited by turning on a key ignition switch for starting the engine, and a first excitation coil that supplies current from the battery to the heater through the first excitation coil. A first heater circuit having a contact and a second contact that is linked to the first contact during the excitation operation of the first excitation coil and is a closed contact during the non-excitation,
A first heater switch that energizes current from the power source only during manual operation, a second excitation coil that is energized by energization of the first heater switch, and current from the power source that is energized by the excitation of the second excitation coil A normally-open third contact for energizing the first contact point, and when the second contact is closed from the downstream side of the third contact, the second excitation coil and the first heater switch are connected via the second contact. The second excitation coil is connected by exciting the second excitation coil, and a normally closed switch is provided between the second contact point and the second excitation coil to cut off the switch. And a second heater circuit having a second heater switch for stopping the excitation of the reducing agent using exhaust gas purifying apparatus according to any one of claims 3 to 6.
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