JP2009036037A

JP2009036037A - 内燃機関のＮＯｘ浄化装置

Info

Publication number: JP2009036037A
Application number: JP2007199014A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Saito; 智之斉藤; Eishin Tsukada; 英信束田; Kazunori Nakamura; 和則中村; Shohei Kamiya; 象平神谷
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2009-02-19
Anticipated expiration: 2027-07-31
Also published as: JP4891857B2

Abstract

【課題】尿素水タンクへの尿素水以外の液体の誤補給を防止できるとともに、特定の補給ノズルを備えた補給装置を要することなく容易に、尿素水タンクへ尿素水を補給することができる内燃機関のＮＯｘ浄化装置の提供。
【解決手段】尿素水タンク１内に配置され、注入口３ａを有する検査室３と、この検査室３内に設けられる尿素水識別センサ６と、この尿素水識別センサ６から出力される信号に応じて、検査室３と尿素水タンク１との間を連通または遮断する切換手段を備え、この切換手段は、検査室３と尿素水タンク１とを連通させる開口部７と、この開口部７を開閉可能な作動体、例えば開閉板８と、この開閉板８を駆動するアクチュエータ９とを含んでいる。検査室３は、この検査室３に注入された液体を排出させる排出口３ｂを有している。さらに、尿素水タンク１内の尿素水の水位を検出する水位センサ１０を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧ショベル等に搭載された内燃機関の排気系に設けられ、尿素水タンクを備えた内燃機関のＮＯｘ浄化装置に関する。

この種の従来技術として、特許文献１に示されるものがある。この従来技術は、車両の内燃機関を構成するエンジンの排気系にＮＯｘ浄化装置を設けたものであり、このＮＯｘ浄化装置は、尿素水タンクと、この尿素水タンクから供給された尿素水をエンジンの排気系に補給する尿素水補給装置と、ＳＣＲ触媒とを含んでいる。

尿素水タンクの補給口は、特定の補給ノズルとのみ結合可能に形成されている。これにより、尿素水以外の液体の尿素水タンクへの誤補給を防止することができる。
特開２００３−２７８５３２公報

上述した従来技術の尿素水タンクは、その補給口が特定の補給ノズルとのみ結合可能となっていることから、次のような問題がある。すなわち、尿素水タンク内の尿素水が不足して補給が必要になったときに、上述した特定の補給ノズルを持たない補給装置からの尿素水の補給は行なうことができない。また、尿素水タンクを搭載した車両等から、例えば一般的なポンプを用いての尿素水の補給も行なうことができない。このために、尿素水タンクへの尿素水の補給に時間がかかり、尿素水タンクへの尿素水の補給が間に合わず、尿素水切れを招く虞がある。このような尿素水切れを生じると、エンジンの排気系におけるＮＯｘ浄化に支障を来たすことになる。

本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、尿素水タンクへの尿素水以外の液体の誤補給を防止できるとともに、特定の補給ノズルを備えた補給装置を要することなく容易に、尿素水タンクへ尿素水を補給することができる内燃機関のＮＯｘ浄化装置を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明は、尿素水タンクを備えた内燃機関のＮＯｘ浄化装置において、上記尿素水タンクに付設され、注入口を有する検査室と、この検査室内に設けられる尿素水識別センサと、この尿素水識別センサから出力される信号に応じて、上記検査室と上記尿素水タンクとの間を連通または遮断する切換手段を備えたことを特徴としている。

このように構成した本発明は、注入口から検査室に液体が注入されたときに、その液体が尿素水識別センサで検出される。この尿素水識別センサから出力される信号により、その液体が尿素水であると判別されたときには、切換手段が作動して検査室と尿素水タンクとが連通する。これにより、検査室内に注入された尿素水が切換手段を介して尿素水タンクへ導かれ、この尿素水タンクへ尿素水が補給される。また、尿素水識別センサから出力される信号により、その液体が尿素水とは異なるものであると判別されたときには、切換手段が作動して検査室と尿素水タンクとの間が遮断される。これにより、検査室内に注入された液体の尿素水タンクへの混入が防止される。検査室の注入口は、尿素水の注入が可能な形状であればよく、したがって、尿素水タンクへ尿素水を補給する補給装置は、特定の補給ノズルを備えている必要がない。すなわち、本発明は、尿素水タンクへの尿素水以外の液体の誤補給を、液体が注入される検査室、この検査室内に設けた尿素水識別センサ、及び検査室と尿素水タンク間を連通・遮断する作動手段を介して防止することができるとともに、特定の補給ノズルを備えた補給装置を要することなく容易に、尿素水タンクへ尿素水を補給することができる。

また本発明は、上記発明において、上記切換手段が、上記検査室と上記尿素水タンクとを連通させる開口部と、この開口部を開閉可能な作動体と、この作動体を駆動するアクチュエータとを含むことを特徴としている。このように構成した本発明は、尿素水識別センサから出力される信号により、その液体が尿素水であると判別されたときには、アクチュエータが駆動して作動体を、開口部が開かれるように作動させることが行なわれる。これにより開口部を介して、検査室に注入された尿素水が尿素水タンクへ補給される。また、尿素水識別センサから出力される信号により、その液体が尿素水とは異なるものであると判別されたときには、アクチュエータが駆動して作動体を、開口部が閉じられるように作動させることが行なわれる。これにより、開口部が遮断され、検査室内に注入された液体の尿素水タンクへの混入が防止される。

また本発明は、上記発明において、上記検査室が、この検査室に注入された液体を排出させる排出口を有することを特徴としている。このように構成した本発明は、検査室内に注入された液体が、尿素水とは異なるものである場合に、その液体を排出口から検査室外へ排出させることができる。

また本発明は、上記発明において、上記尿素水タンク内の尿素水の水位を検出する水位センサを備え、この水位センサから出力される信号に応じて上記切換手段を作動させることを特徴としている。このように構成した本発明は、尿素水タンク内の尿素水の水位が例えば検査室内に尿素水が浸入する虞のある水位、あるいは検査室内の液体の水位と同程度の水位となっているような場合には、そのことを検出した水位センサからの信号により切換手段が作動して検査室と尿素水タンクとの間が遮断される。これにより、尿素水タンク内の尿素水が検査室に流入することを、また、検査室内の液体の表面に浮かぶ異物が尿素水タンク側へ侵入することを防止できる。

また本発明は、上記発明において、上記尿素水識別センサから出力される信号に応じて作動可能な報知手段を備えたことを特徴としている。このように構成した本発明は、尿素水識別センサから出力される信号により、検査室に注入された液体が尿素水とは異なるものであると判別されたときには、報知手段が作動して誤補給が行われていることを補給者に気付かせることができる。

本発明は、尿素水タンクへの尿素水以外の液体の誤補給を防止できるとともに、従来のような特定の補給ノズルを備えた補給装置を要することなく容易に、尿素水タンクへ尿素水を補給することができ、したがって、尿素水タンクへの尿素水の補給が必要になったときには比較的短時間のうちに補給することが可能となり、尿素水タンク内の尿素水切れを防ぐことができる。これにより、従来よりも優れたＮＯｘ浄化性能を得ることができる。

以下，本発明に係る内燃機関のＮＯｘ浄化装置を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。

図１は本発明に係る内燃機関のＮＯｘ浄化装置の第１実施形態の要部構成を示す図、図２は図１に示す第１実施形態に備えられる信号処理系統を示すブロック図である。

この第１実施形態に係るＮＯｘ浄化装置は、例えば油圧ショベルに備えられるものであり、油圧ポンプを駆動するエンジンの排気系に配置され、尿素水が収容される図１に示す尿素水タンク１と、この尿素水タンク１の尿素水をエンジンの排ガス通路に供給する図示しない尿素水噴射装置と、尿素水が添加された排ガスを還元浄化する図示しない尿素ＳＣＲ触媒とを含んでいる。

第１実施形態に備えられる図１に示す尿素水タンク１は、上述した図示しない尿素水噴射装置に尿素水を供給する供給管２が接続される供給口１ａを備えている。また、この第１実施形態は、尿素水タンク１に付設されて、例えば尿素水タンク１内に、注入口３ａと排出口３ｂを有する検査室３を配置してある。この検査室３の排出口３ｂには、検査室３の水平方向に延設されて、尿素水タンク１の外部へ導出される排出管４を接続してある。また、この排出管４の途中には、この排出管４を開閉する開閉バルブ５を取り付けてある。検査室３内には、注入口３ａから検査室３に注入された液体の例えば尿素濃度を検出して信号を出力する尿素水識別センサ６を配置してある。

また、この第１実施形態は、検査室３と尿素水タンク１とを連通させる開口部７と、この開口部７を開閉可能な作動体、例えば開閉板８と、尿素水タンク１の例えば上面に配置され、開閉板８を駆動するアクチュエータ９とを備えている。アクチュエータ９に制御信号が与えられないときには、例えば図１に示すように、開口部７を開くように開閉板８が保持されるようになっている。

また、尿素水タンク１内の尿素水の水位を検出する水位センサ１０を備え、この水位センサ１０は、例えば尿素水タンク１内の尿素水の水位が、検査室３と尿素水タンク１とを連通させる開口部７の下端に相応する水位となったときに、信号を出力するようになっている。また、尿素水タンク１の例えば上面に、報知手段例えば警報を発する警報器１２を配置してある。

さらに、この第１実施形態は、尿素水タンク１の例えば上面に配置され、尿素水識別センサ６から出力される信号、及び水位センサ１０から出力される信号を入力し、これらの信号に基づく所定の判別処理を行ない、判別結果に応じた信号をアクチュエータ９、及び警報器１２に出力可能なコントローラ１１を備えている。

このコントローラ１１は、尿素水識別センサ６から出力される信号に応じて、検査室３に注入された液体が尿素水であるかどうか判別する第１判別手段と、水位センサ１０からの信号が入力されたかどうか判別する第２判別手段と、これらの第１，第２判別手段の判別結果に応じた制御信号をアクチュエータ９に出力可能な、また、作動信号を警報器１２に出力可能な出力手段とを含んでいる。

なお、上述した検査室３と尿素水タンク１とを連通させる開口部７と、この開口部７を開閉する開閉板８と、この開閉板８を駆動するアクチュエータ９等とによって、尿素水識別センサ６から出力される信号に応じて、検査室３と尿素水タンク１との間を連通または遮断する切換手段が構成されている。

このように構成した第１実施形態は、尿素水タンク１に収容された尿素水が、図１に示す供給口１ａから供給管２を介して図示しない尿素水噴射供給装置に送られ、この尿素水噴射装置からエンジンの排ガス通路に尿素水が噴射され、これによって尿素水が添加された排ガスが尿素ＳＣＲ触媒で還元され、浄化される。これにより排ガス中のＮＯｘを低減することができる。

なお、このような尿素水供給操作が行なわれる間、検査室３の排出口３ｂに接続された排出管４は開閉バルブ５によって閉じられた状態に保たれている。

このような状態から尿素水タンク１内の尿素水が少なくなり、補給が必要になったときには、尿素水が収容された図示しない補給装置による補給が行なわれる。このとき補給装置の尿素水は検査室３の注入口３ａから補給される。検査室３内に尿素水が注入されると、尿素水識別センサ６が、注入された液体、すなわち尿素水の尿素濃度を検出し、検出信号をコントローラ１１に出力する。コントローラ１１の第１判別手段は、尿素水識別センサ６から出力される信号に基づき、検査室３に注入された液体が尿素水であるかどうか判別する。今の場合は、尿素水であると判別されるので、このコントローラ１１の出力手段からアクチュエータ９及び警報器１２に、制御信号あるいは作動信号が出力されることがない。

尿素水タンク１への尿素水の補給が引き続き行なわれ、この尿素水タンク１内の尿素水の水位が高くなり、水位センサ１０が作動すると、この水位センサからコントローラ１１に信号が出力される。コントローラ１１の第２判別手段は、水位センサ１０から信号が出力されたかどうか判別しているが、今の場合は水位センサ１０から信号が出力されたと判別され、この判別結果に応じてコントローラ１１の出力手段からアクチュエータ９に制御信号が出力され、また、警報器１２に作動信号が出力される。これにより、アクチュエータ９が駆動し、開閉板８が開口部７を閉じるように回動し、検査室３と尿素水タンク１との間が遮断される。したがって、尿素水タンク１から検査室３への尿素水の浸入、及び検査室３から尿素水タンク１への尿素水等の液体や、液体の表面に浮かぶ油等の異物の侵入が防止される。また、同時に警報器１２が警報を発し、これにより補給者に尿素水タンク１への尿素水の補給が完了したことを気付かせることができる。

また、尿素水タンク１内の尿素水の残量が少なくなって液体が補給された際、その液体が、尿素水とは異なる液体、例えば水、燃料、作動油等であった場合には、その液体の尿素濃度が尿素水識別センサ６によって検出され、検出信号がコントローラ１１に出力される。コントローラ１１の第１判別手段は、尿素水識別センサ６から出力される信号に基づき、検査室３に注入された液体が尿素水であるかどうか判別する。今の場合は、尿素水でないと判別され、この判別結果に応じてコントローラ１１の出力手段からアクチュエータ９に制御信号が出力され、また、警報器１２に作動信号が出力される。これにより、アクチュエータ９が駆動し、開閉板８が開口部７を閉じるように回動し、検査室３と尿素水タンク１との間が遮断される。したがって、検査室３から尿素水タンク１への尿素水とは異なる液体の混入が防止される。また、同時に警報器１２が警報を発し、これにより補給者に尿素水タンク１へ尿素水とは異なる液体が補給されようとしていること、すなわち誤補給が行なわれていることを気付かせることができる。

このような誤補給に気付いた補給者は、尿素水でない液体の誤補給を直ちに停止するとともに、例えば検査室３に接続された排出管４の開閉バルブ５を操作して、排出管４を開く操作を行なう。これにより、検査室３に注入された液体が検査室３の排出口３ｂから排出管４に導かれ、この排出管４によって外部に放出される。その後に補給者は、尿素水が収容された正規の補給装置によって、再び検査室３の注入口３ａから尿素水の補給を行なえばよい。このようにして、上述したように尿素水タンク１へ必要量の尿素水を補給することができる。

このように構成した第１実施形態に係る内燃機関のＮＯｘ浄化装置によれば、尿素水識別センサ６から出力される信号により、検査室３内へ注入された液体の尿素水タンク１への誤補給を防止でき、また、検査室３の注入口３ａは尿素水の注入が可能な形状であればよく、したがって、尿素水タンク１へ尿素水を補給する補給装置は、特定の補給ノズルを備えている必要がない。すなわち、この第１実施形態は、尿素水タンク１への尿素水以外の液体の誤補給を、液体が注入される検査室３、この検査室３内に設けた尿素水識別センサ６、及び検査室３と尿素水タンク１間を連通・遮断する開閉板８等を含む作動手段を介して防止できるとともに、特定の補給ノズルを備えた補給装置を要することなく容易に、尿素水タンク１へ尿素水を補給することができる。したがって、尿素水タンク１への尿素水の補給が必要になったときには、比較的短時間のうちに補給することが可能となり、尿素水タンク１内の尿素水切れを防ぐことができる。これにより、優れたＮＯｘ浄化性能を確保することができる。

また、この第１実施形態は、尿素水タンク１内の尿素水の水位を検出する水位センサ１０を備え、この水位センサ１０から出力される信号に応じて開閉板８等を含む切換手段を作動させることから、尿素水タンク１内の尿素水の水位が例えば検査室３内に尿素水が浸入する虞のある水位、あるいは検査室３内の液体の水位と同程度の水位となっているような場合には、そのことを検出した水位センサ１０からの信号により開閉板８等を含む切換手段が作動して検査室３と尿素水タンク１との間が遮断される。これにより、尿素水タンク１内の尿素水が検査室３に流入することを、また、検査室３内の液体の表面に浮かぶ異物が尿素水タンク１側へ侵入することを防止でき、信頼性の高いＮＯｘ浄化装置が得られる。

また、この第１実施形態は、尿素水識別センサ６から出力される信号に応じて作動可能な、また、水位センサ１０から出力される信号に応じて作動可能な報知手段、例えば警報器１２を備えていることから、検査室３に注入された液体が尿素水とは異なる液体であり誤補給が行なわれようとしているときには、また、尿素水タンク１内への尿素水の補給が完了したときには、これらのことを警報器１２の警報によって補給者に気付かせることができる。なお、報知手段は、警報器１２に限られず、警報灯、音声発生装置等を設けることもできる。

図３は本発明の第２実施形態の要部構成を示す図である。この第２実施形態は、検査室３を尿素水タンク１の外部に設けてあり、検査室３と尿素水タンク１とを連通管１３によって連通させてある。検査室３と尿素水タンク１との間を連通させる切換手段は、連通管１３と尿素水タンク１との接続部分に設けてある。すなわち、連通管１３と尿素水タンク１の接続部分に、切換手段に含まれる開口部７が形成され、この開口部７を開閉する作動体、例えば開閉板８を備え、この開閉板８を駆動するアクチュエータ９を尿素水タンク１の上面側部分に設けてある。水位センサ１０は、例えば尿素水タンク１内に配置され、開口部７の下端付近に設けてある。第１実施形態では、排水管４は検査室３から水平方向に延設されているが、この第２実施形態では、検査室３から下方向に向かって延設されている。その他の構成は、第１実施形態と同等である。

このように構成した第２実施形態も、水位センサ１０が作動したときには、あるいは、尿素水タンク１内の尿素水が少なくなって液体が補給された際その液体が、尿素水とは異なる液体、例えば水、燃料、作動油等であることが尿素水識別センサ６によって検出されたときには、第１実施形態におけるのと同様に、コントローラ１１の出力手段からアクチュエータ９に制御信号が出力され、また、警報器１２に作動信号が出力され、第１実施形態におけるのと同等の作用効果が得られる。

また特に、この第２実施形態は、検査室３を尿素水タンク１の外部に配置してあることから、尿素水タンク１の容量を大きく確保することができ、比較的多くの尿素水を尿素水タンク１内に収容させることができ、ＮＯｘ低減効率を向上させることができる。

本発明に係る内燃機関のＮＯｘ浄化装置の第１実施形態の要部構成を示す図である。図１に示す第１実施形態に備えられる信号処理系統を示すブロック図である。本発明の第２実施形態の要部構成を示す図である。

符号の説明

１尿素水タンク
１ａ供給口
２供給管
３検査室
３ａ注入口
３ｂ排出口
４排出管
５開閉バルブ
６尿素水識別センサ
７開口部（切換手段）
８開閉板（作動体）［切換手段］
９アクチュエータ（切換手段）
１０水位センサ
１１コントローラ
１２警報器（報知手段）
１３連通管

Claims

尿素水タンクを備えた内燃機関のＮＯｘ浄化装置において、
上記尿素水タンクに付設され、注入口を有する検査室と、この検査室内に設けられる尿素水識別センサと、この尿素水識別センサから出力される信号に応じて、上記検査室と上記尿素水タンクとの間を連通または遮断する切換手段を備えたことを特徴とする内燃機関のＮＯｘ浄化装置。
上記請求項１記載の発明において、
上記切換手段が、上記検査室と上記尿素水タンクとを連通させる開口部と、この開口部を開閉可能な作動体と、この作動体を駆動するアクチュエータとを含むことを特徴とする内燃機関のＮＯｘ浄化装置。
上記請求項１記載の発明において、
上記検査室が、この検査室に注入された液体を排出させる排出口を有することを特徴とする内燃機関のＮＯｘ浄化装置。
上記請求項１記載の発明において、
上記尿素水タンク内の尿素水の水位を検出する水位センサを備え、この水位センサから出力される信号に応じて上記切換手段を作動させることを特徴とする内燃機関のＮＯｘ浄化装置。
上記請求項１記載の発明において、
上記尿素水識別センサから出力される信号に応じて作動可能な報知手段を備えたことを特徴とする内燃機関のＮＯｘ浄化装置。