JP2008232089A - Exhaust emission control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、還元剤を用いて排気中の窒素酸化物(NOx)を還元除去する排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device that uses a reducing agent to reduce and remove nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas.
エンジン排気中のNOxを除去する触媒浄化システムとして、特許文献1に記載された排気浄化装置が提案されている。この排気浄化装置は、エンジン排気管に配設された還元触媒の排気上流に、エンジン運転状態に応じた還元剤を噴射供給することで、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。ここで、還元反応は、NOxと反応性が良好なアンモニアを用いるもので、還元剤としては、排気熱及び排気中の水蒸気により加水分解してアンモニアを発生する尿素水溶液が用いられる。
上記の排気浄化装置においては、還元触媒より排気上流の排気管に、還元剤を噴射するノズルが設けられており、エンジン運転状態に応じた還元剤をそのノズルに供給するポンプを備えた還元剤添加装置が使用される。この還元剤添加装置にはECU(電子制御ユニット)が搭載されているので、設置位置における雰囲気温度に上限がある。このため、たとえば我国において問題ないレイアウトを設計してあっても、熱帯などの気温が高い地域では雰囲気温度が上限を上回る可能性が考えられ、この場合には、当該地域向けにレイアウトを見直す必要が出てくる。しかし、地域ごとにエンジン周りのレイアウトが違うのは、生産性やコストの点で好ましくない。 In the above exhaust purification device, a nozzle for injecting a reducing agent is provided in an exhaust pipe upstream of the reduction catalyst, and the reducing agent includes a pump for supplying a reducing agent corresponding to the engine operating state to the nozzle. An adder is used. Since this reducing agent addition apparatus is equipped with an ECU (electronic control unit), there is an upper limit to the ambient temperature at the installation position. For this reason, for example, even if a layout that has no problem in Japan is designed, it is possible that the ambient temperature may exceed the upper limit in areas with high temperatures such as the tropics. In this case, it is necessary to review the layout for the area. Comes out. However, it is not preferable in terms of productivity and cost that the layout around the engine is different in each region.
そこで本発明は、気温の高い地域への輸出が考えられるような場合でもレイアウトを見直さずに済ませられるような排気浄化装置を提案するものである。 In view of this, the present invention proposes an exhaust emission control device that does not require a review of the layout even when export to an area with a high temperature is considered.
本発明によれば、車両のエンジン排気管に配設された還元触媒と、該還元触媒の排気上流へ還元剤を噴射するノズルと、エンジン運転状態に応じた還元剤を前記ノズルに供給する還元剤添加装置と、前記還元剤添加装置を冷却するための送風器と、エンジン近傍の雰囲気温度に基づいて前記送風器を制御する温度スイッチと、を含んだ構成とすることを特徴とする。 According to the present invention, the reduction catalyst disposed in the engine exhaust pipe of the vehicle, the nozzle that injects the reducing agent upstream of the exhaust of the reduction catalyst, and the reduction that supplies the reducing agent according to the engine operating state to the nozzle. And a temperature switch for controlling the air blower based on an ambient temperature in the vicinity of the engine.
その送風器は、前記還元剤添加装置に対し、車両後方の斜め上から送風する位置に設置されることが好ましい。また、前記還元剤添加装置よりも車両前方に離間させて、略垂直に立てた防風板を設置し、該防風板の前記還元剤添加装置よりも車両上方に突出する部分を車両後方へ向けて傾斜させる、あるいは、前記還元剤添加装置よりも車両下方に離間させて、略水平に寝かせた導風板を設置し、該導風板の前記還元剤添加装置よりも車両後方に突出する部分を車両上方へ向けて傾斜させるようにしてもよい。 The blower is preferably installed at a position where air is blown obliquely from the rear of the vehicle with respect to the reducing agent adding device. In addition, a windshield plate is installed that is separated from the reducing agent addition device in front of the vehicle and is substantially vertical, and a portion of the windproof plate that protrudes above the reducing agent addition device is directed toward the rear of the vehicle. An air guide plate that is inclined or spaced apart from the reducing agent adding device below the vehicle and laid down substantially horizontally is installed, and a portion of the air guiding plate that protrudes rearward of the reducing agent adding device is provided. You may make it incline toward the vehicle upper direction.
温度スイッチについては、エンジンの排気マニホールド近傍に設置するのが好ましい。 The temperature switch is preferably installed near the exhaust manifold of the engine.
本発明の排気浄化装置によれば、温度スイッチに従って自動的に始動/停止する送風器を用いた空冷方式を還元剤添加装置に対し採用し、雰囲気温度が上限に達するほどに上昇する場合には自動的に送風器を動作させて、温度上昇を抑制することができる。したがって、上限温度を超えるほどの温度上昇が起こりにくくなっているので、地域ごとにレイアウトを見直さずに済み、工数削減、コスト抑制という効果を得られる。 According to the exhaust emission control device of the present invention, when an air cooling method using a blower that automatically starts / stops according to a temperature switch is adopted for a reducing agent addition device, the ambient temperature rises to an upper limit. The blower can be automatically operated to suppress the temperature rise. Therefore, since the temperature rise is difficult to occur so as to exceed the upper limit temperature, it is not necessary to review the layout for each region, and the effects of reducing man-hours and cost can be obtained.
特に、送風器を、車両後方の斜め上から送風する位置に設置すると、車両走行中にラジエータを通して前方から流れてくる熱風を抑えて、後方から比較的温度の低い風を送風することができるので、還元剤添加装置の上面温度上昇を抑制する効果が高くなる。
また、還元剤添加装置の車両前方に防風板を設置すれば、還元剤添加装置前面に対し、車両走行中にラジエータを通して流れてくる熱風があたらないようにする風除けになる。加えて、該防風板の還元剤添加装置よりも車両上方に突出する部分を車両後方へ向けて傾斜させてあると、送風器による風を、防風板と還元剤添加装置との間を通過するように導風することができる。これにより、比較的温度の低い空気の層を防風板と還元剤添加装置との間に形成することができるので、冷却効果を高めることが可能である。
In particular, if the blower is installed at a position where air is blown obliquely from the rear of the vehicle, hot air flowing from the front through the radiator can be suppressed while the vehicle is running, so that relatively cool air can be blown from the rear. And the effect which suppresses the upper surface temperature rise of a reducing agent addition apparatus becomes high.
In addition, if a windbreak plate is installed in front of the reducing agent addition device in the vehicle, the front surface of the reducing agent addition device can be prevented from being exposed to the hot air flowing through the radiator while the vehicle is running. In addition, if the portion of the windshield that protrudes above the reducing agent addition device is inclined toward the rear of the vehicle, the wind from the blower passes between the windbreak plate and the reducing agent addition device. Can be guided. Thereby, since a layer of air having a relatively low temperature can be formed between the windbreak plate and the reducing agent adding device, the cooling effect can be enhanced.
さらに、還元剤添加装置の車両下方に導風板を設置し、該導風板の還元剤添加装置よりも車両後方に突出する部分を車両上方へ向けて傾斜させておくと、送風器による風を、導風板と還元剤添加装置との間を通過するように導風することができる。これにより、比較的温度の低い空気の層を導風板と還元剤添加装置との間に形成することができるので、還元剤添加装置の下方に存在し得る熱源からの影響を抑制し、冷却効果を高めることが可能である。 Furthermore, if a wind guide plate is installed below the reducing agent addition device and the portion of the wind guide plate that protrudes rearward of the reducing agent addition device is inclined toward the vehicle upper direction, Can be guided to pass between the air guide plate and the reducing agent adding device. As a result, a layer of air having a relatively low temperature can be formed between the air guide plate and the reducing agent adding device, so that the influence from the heat source that may exist below the reducing agent adding device is suppressed and cooling is performed. It is possible to increase the effect.
このような送風器を制御する温度スイッチは、より温度の高い排気マニホールド近傍に設置しておくと、雰囲気温度の上昇に対する温度スイッチのレスポンスの遅れを吸収することができ、送風器を始動させる温度をより正確に制御することができる。 If a temperature switch for controlling such a blower is installed in the vicinity of a higher temperature exhaust manifold, it can absorb the delay in the response of the temperature switch to the rise in ambient temperature, and the temperature at which the blower is started. Can be controlled more accurately.
図1は、尿素水溶液を還元剤前駆体として使用し、エンジン排気中に含まれるNOxを触媒還元反応により浄化する排気浄化装置の全体構成を示す。
エンジン10の排気マニフォールド12に接続される排気管14には、排気流通方向に沿って、一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO2)へと酸化させる窒素酸化触媒16と、尿素水溶液を噴射供給する噴射ノズル18と、尿素水溶液を加水分解して得られるアンモニアによりNOxを還元浄化するNOx還元触媒20と、NOx還元触媒20を通過したアンモニアを酸化させるアンモニア酸化触媒22と、が夫々配設される。また、還元剤容器24に貯蔵される尿素水溶液は、その底部で吸込口が開口する供給配管26を通って還元剤添加装置28に供給される。この還元剤添加装置28に還元剤添加ECU30が備えられており、エンジン運転状態に応じた流量の尿素水溶液を噴射ノズル18に供給する。
FIG. 1 shows the overall configuration of an exhaust purification device that uses an aqueous urea solution as a reducing agent precursor and purifies NOx contained in engine exhaust by a catalytic reduction reaction.
A
噴射ノズル18から噴射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、アンモニアへと転化される。転化されたアンモニアがNOx還元触媒20において排気中のNOxと反応することで、排気が浄化されるのは知られたことである。このとき、NOx還元触媒20によるNOx浄化効率を向上させるべく、窒素酸化触媒16によりNOがNO2へと酸化され、排気中のNOとNO2との割合が触媒還元反応に適したものに改善される。また、NOx還元触媒20を通過したアンモニアは、その排気下流に配設されたアンモニア酸化触媒22により酸化される。
The aqueous urea solution injected and supplied from the
上記のような構成をもつ排気浄化装置の還元剤添加装置28は、大型車両のトラクタを例にとると、図2の上方から見た概略レイアウト図に示すように、キャブ下に配置されたエンジン10の後部脇にレイアウトされる。特に、ECU30を搭載している還元剤添加装置28は、高温箇所をできるだけ避けて配置したいため、排気マニフォールド12とは反対側のエンジン脇スペースに配置される。ただし、還元剤添加装置28は、排気管14内に位置するノズル18へ尿素水溶液を供給しなければならないので、排気管14から遠く離して配置することができず、その設置位置は、たとえば図2のようなレイアウトに制約される。
The
このレイアウトにおいて、当該車両が走行すると、ラジエータ32を通った熱風が還元剤添加装置28へ流れてくることになる(矢示)。そこで、還元剤添加装置28の温度上昇を抑制するため、還元剤添加装置28を冷却するための送風器40と、エンジン近傍の雰囲気温度に基づいて送風器40を制御する温度スイッチ42と、が設けられている。送風器40は還元剤添加装置28の近傍に設置される一方、温度スイッチ42は、排気マニフォールド12の近傍に設置されている。
In this layout, when the vehicle travels, hot air that has passed through the
温度スイッチ42を排気マニフォールド12の近傍に設置することで、エンジン10の近傍の中でもより高温となる位置で、温度検出を実行させることができる。その理由は、温度スイッチ42の周囲温度がスイッチ作動温度に到達してから実際に送風器40が回り出すまでに、タイムラグが存在するからである。すなわち、還元剤添加装置28と温度スイッチ42とが同じ位置に設置してあると、レスポンスの遅れによって送風器40の始動が遅くなり、還元剤添加装置28の雰囲気温度が上限値を超えてしまう可能性がある。そこで、還元剤添加装置28の設置位置よりも温度が急上昇する排気マニホールド12の近傍に温度スイッチ42を設置しておくと、温度スイッチ42の周囲がスイッチ作動温度に到達したときに、還元剤添加装置28の雰囲気温度は未だそれよりも低いということになるので、雰囲気温度の上昇に対する温度スイッチ42のレスポンスの遅れを吸収することができ、送風器40を始動させる温度をより正確に制御することができる。
By installing the
送風器40は、図3に示すように、還元剤添加装置28に対し、車両後方の斜め上から送風する位置に設置される。すなわち、車両走行中にラジエータ32を通して流れてくる熱風に対抗する向きから温度の低い風を送り、熱風を抑えて還元剤添加装置28の上面温度上昇を抑制する。
また、本実施形態では、還元剤添加装置28の車両前方に離間させて、略垂直に立てた防風板44を設置している。この防風板44は、還元剤添加装置28よりも車両上方に突出する部分を車両後方へ向けて傾斜させた傾斜面部44aとしてある。このような形状の防風板44は、還元剤添加装置28の前方に位置してラジエータ32から流れてくる熱風を避ける風除けの盾として機能する一方、傾斜面部44aにより、送風器40からの風を、防風板44と還元剤添加装置28との間46を通過するように導風する機能をもつ。この導風機能により、比較的温度の低い空気の層を防風板44と還元剤添加装置28との間46に形成することができるので、冷却効果を高めることが可能となる。このような導風機能のために、還元剤添加装置28に対する防風板44の離間距離は、送風器40による風を淀みなく流せる程度の間隔とするのがよい。
As shown in FIG. 3, the
In the present embodiment, a
さらに、還元剤添加装置28の車両下方にも、略水平に寝かせた導風板48を設置し、該導風板48の還元剤添加装置28よりも車両後方に突出する部分を、車両上方へ向けて傾斜させた傾斜面部48aとしてある。このような形状の導風板48は、傾斜面部48aにより、送風器40からの風を、導風板48と還元剤添加装置28との間50を通過するように導風する機能をもつ。この導風機能により、比較的温度の低い空気の層を導風板48と還元剤添加装置28との間50に形成することができるので、還元剤添加装置28の下方に位置し得る熱源からの影響を抑制し、冷却効果を高めることができる。このような導風機能のために、還元剤添加装置28に対する導風板48の離間距離は、送風器40による風を淀みなく流せる程度の間隔とするのがよい。
Further, a
以上のような送風器40及び温度スイッチ42を備えた排気浄化装置によれば、温度スイッチ42に従って自動的にオンオフする送風器40を用いた還元剤添加装置28の空冷方式を採用しており、雰囲気温度が上限に達するほどに上昇する場合には自動的に送風器40を動作させて、温度上昇を抑制することができる。すなわち、還元剤添加装置28の雰囲気温度上昇が抑制され、上限温度を超えるほどの温度上昇が起こりにくくなっているので、レイアウトを共通化し、工数削減によるコスト抑制という効果を得られる。
According to the exhaust purification device including the
なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、本発明を実施可能な範囲で変更できることは言うまでもない。 Note that the present invention is not limited to the present embodiment, and it goes without saying that the present invention can be modified within a range where the present invention can be implemented.
10 エンジン
12 排気マニフォールド
28 還元剤添加装置
30 ECU
32 ラジエータ
40 送風器
42 温度スイッチ
44 防風板
48 導風板
10
32
Claims (5)
該還元触媒の排気上流へ還元剤を噴射するノズルと、
エンジン運転状態に応じた還元剤を前記ノズルに供給する還元剤添加装置と、
該還元剤添加装置を冷却するための送風器と、
エンジン近傍の雰囲気温度に基づいて前記送風器を制御する温度スイッチと、
を含んで構成されることを特徴とする排気浄化装置。 A reduction catalyst disposed in the engine exhaust pipe of the vehicle;
A nozzle for injecting a reducing agent upstream of the exhaust of the reduction catalyst;
A reducing agent addition device for supplying a reducing agent according to an engine operating state to the nozzle;
A blower for cooling the reducing agent addition device;
A temperature switch for controlling the blower based on the ambient temperature in the vicinity of the engine;
An exhaust emission control device comprising:
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