JP2009097436A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に係り、詳しくは、排気管内に還元剤を噴射して排気浄化触媒に還元剤を供給する技術に関する。 The present invention relates to an exhaust purification device for an internal combustion engine, and more particularly to a technique for injecting a reducing agent into an exhaust pipe and supplying the reducing agent to an exhaust purification catalyst.
ディーゼルエンジンの排気を浄化する排気ガス後処理システムとして、SCRシステムが知られている。SCRシステムは、排気管に介装されたSCR触媒の上流側に噴射ノズルを備え、この噴射ノズルから還元剤を噴射供給することで、SCR触媒において排気中の窒素酸化物を無害な窒素及び水に還元する。更に、還元剤の噴射位置近傍で排気管に絞り部を設けており、この絞り部により排気の流速を上昇させて還元剤を排気中に十分に拡散させ、SCR触媒における排気浄化性能の向上を図っている(特許文献1)。
上記SCRシステムの還元剤としては安全性及び取扱性を考慮して尿素水溶液が広く用いられている。
また、上記排気管の絞り部は、一般的には、軸線方向に分割した2つの型によって夫々プレス成形した部品を溶接等により接合することで得られる。
しかしながら、このような接合形状の排気管では、噴射ノズルから尿素水溶液を噴射すると、下方に位置する排気管の合わせ目に尿素水溶液が溜まり、そこで尿素水溶液から尿素が析出して堆積する虞がある。このように、合わせ目に尿素が堆積すると、そこが基点となって尿素が絞り部で堆積し易くなってしまう。また、合わせ目に尿素が堆積すると、この合わせ目から排気管が腐食する虞がある。更には、噴射ノズルから噴射した尿素水溶液の成分である尿素が絞り部で析出してしまうと、排気中に拡散される尿素水溶液が減少し、SCR触媒における排気浄化性能が低下してしまうといった問題点がある。
As the reducing agent for the SCR system, an aqueous urea solution is widely used in consideration of safety and handleability.
Further, the throttle part of the exhaust pipe is generally obtained by joining parts press-formed by two molds divided in the axial direction by welding or the like.
However, in the exhaust pipe having such a joint shape, when the aqueous urea solution is injected from the injection nozzle, the aqueous urea solution accumulates at the joint of the exhaust pipe located below, and there is a risk that urea precipitates and accumulates from the aqueous urea solution there. . In this way, when urea is deposited at the joint, urea becomes easy to deposit at the throttle portion as a base point. Further, when urea accumulates at the joint, the exhaust pipe may corrode from the joint. Furthermore, if urea, which is a component of the urea aqueous solution injected from the injection nozzle, precipitates at the throttle portion, the urea aqueous solution diffused into the exhaust gas decreases, and the exhaust purification performance of the SCR catalyst decreases. There is a point.
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、排気管の合わせ目における還元剤の析出を防止し、絞り部での還元剤の堆積を抑制する内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems, and the object of the present invention is to prevent the deposition of the reducing agent at the joint of the exhaust pipe and suppress the deposition of the reducing agent at the throttle portion. An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
上記の目的を達成するために、請求項1の発明では、内燃機関の排気管に設けられた排気浄化触媒と、前記排気浄化触媒の上流側に設けられ、前記排気管を絞るように形成された絞り部と、前記絞り部またはその上流側に近接した位置で前記排気管内に還元剤を噴射する還元剤噴射装置と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記絞り部は、軸線方向に切断した2個の部品を合わせて接合することで形成され、その合わせ目が断面上で中心から左右方向に位置するように配置されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, an exhaust purification catalyst provided in an exhaust pipe of an internal combustion engine and an upstream side of the exhaust purification catalyst are formed so as to restrict the exhaust pipe. In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, the throttle unit is arranged in the axial direction, and a reducing agent injection device that injects a reducing agent into the exhaust pipe at a position close to the throttle unit or its upstream side. It is characterized by being formed by joining two parts cut together and being arranged so that the joint is located in the left-right direction from the center on the cross section.
また、請求項2の発明では、請求項1において、前記絞り部は、前記合わせ目が断面上で中心を通る水平線に対して上下角度が夫々22.5度の範囲内に位置するように配置されることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, in the first aspect, the throttle portion is disposed such that the vertical angle is within a range of 22.5 degrees with respect to a horizontal line passing through the center on the cross section. It is characterized by being.
本発明の請求項1の内燃機関の排気浄化装置によれば、絞り部の合わせ目が下方に位置しないので、還元剤噴射ノズルから還元剤が噴射されても合わせ目に還元剤が溜まることがない。したがって、合わせ目において還元剤が析出することがなく、合わせ目を基点とする還元剤の堆積が防止され、絞り部での還元剤の堆積を抑制することができる。
また、本発明の請求項2の内燃機関の排気浄化装置によれば、合わせ目での還元剤の析出を確実に防止することができる。
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of claim 1 of the present invention, since the joint of the throttle portion is not located below, even if the reducing agent is injected from the reducing agent injection nozzle, the reducing agent can accumulate in the joint. Absent. Therefore, the reducing agent does not deposit at the joint, and the accumulation of the reducing agent based on the joint is prevented, and the accumulation of the reducing agent at the throttle portion can be suppressed.
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の排気浄化装置が適用されたディーゼルエンジン(以下、単にエンジン1という)の排気系の概略構成図である。
エンジン1は、走行駆動源として車両に搭載されている。
図1に示すように、エンジン1の排気系には、排気中の窒素酸化物を還元除去するSCRシステム2が採用されている。SCRシステム2は、エンジン1の排気管3に介装されたSCR触媒4と、排気中に還元剤として尿素水溶液を供給する還元剤供給装置5とを含んで構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust system of a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine 1) to which an exhaust purification apparatus of the present invention is applied.
The engine 1 is mounted on a vehicle as a travel drive source.
As shown in FIG. 1, an
還元剤供給装置5は、尿素水溶液を貯蔵するタンク6と、SCR触媒4の上流で排気管3内に先端が開口した噴射ノズル7と、タンク6内の尿素水溶液を噴射ノズル7に供給するポンプ8とを備えており、エンジン1の運転状況等に応じてポンプ8が作動制御されることで、タンク6内の尿素水溶液を噴射ノズル7から排気管3内に噴射供給する機能を有する。
The reducing agent supply device 5 includes a
還元剤供給装置5により噴射ノズル7から排気管3内に噴射供給された尿素水溶液は、排気の熱と水分とにより加水分解して、アンモニアが発生する。そして、このアンモニアは排気とともにSCR触媒4に流入し、SCR触媒4にて排気中の窒素酸化物を還元反応させ、無害な窒素と水とに分解する。
SCR触媒4の上流側には、排気中のPM(排気微粒子)等を捕捉するフィルタ9が設けられており、SCR触媒4へのPMの流入を防止している。フィルタ9とSCR触媒4との間の排気管3には、ベンチュリ部(絞り部)10が設けられている。ベンチュリ部10は、排気管3内の流路を絞り、排気の流速を高める機能を有している。ベンチュリ部10には、前述の還元剤供給装置5の噴射ノズル7が、その噴射口がベンチュリ部10の断面略中心に位置するように配置されている。ベンチュリ部10によって流速が高められた排気に尿素水溶液が噴射される構成になっている。このように流速が上昇した排気に尿素水溶液が噴射することで、排気中に尿素水溶液が十分に拡散され、加水分解並びにSCR触媒4での還元反応の効率が向上する。
The urea aqueous solution injected and supplied from the
A filter 9 that captures PM (exhaust particulates) and the like in the exhaust is provided on the upstream side of the SCR catalyst 4 to prevent the PM from flowing into the SCR catalyst 4. The
更に、噴射ノズル7の直上流側には、混合拡散デバイス11が設けられている。混合拡散デバイス11は、例えば排気に旋回流を発生させる機能を有しており、ベンチュリ部10における尿素水溶液の拡散効果を更に向上させる。
図2はベンチュリ部10の詳細構造を示し、(A)は側面図、(B)は断面図である。
図2(A)に示すように、ベンチュリ部10は、筒状部材の中央部を絞って鼓状に形成されている。このような形状のベンチュリ部10は、軸線に沿って上半分側の上部部材10aと下半分側の下部部材10bとを合わせて溶接等により接合して形成されている。上部部材10a及び下部部材10bは夫々プレスによって製造されており、その内壁は滑らかに形成されている。そして、図2(B)に示すように、ベンチュリ部10は、上部部材10aと下部部材10bとの合わせ目10cが断面上で中心Cから左右方向に位置するように、車両に配置されている。
Furthermore, a mixing and diffusing
2A and 2B show a detailed structure of the
As shown in FIG. 2A, the
以上のように構成することで、本発明の排気浄化装置では、噴射ノズル7から噴射した尿素水溶液がベンチュリ部10の内壁に付着しても、この内壁の下部には合わせ目10cがないので、合わせ目10cに尿素水溶液が貯まることがない。したがって、合わせ目10cでの尿素水溶液からの尿素の析出が防止され、ベンチュリ部10での尿素の堆積を抑制することができる。このようにして、合わせ目10cでの尿素の堆積が防止されることで、合わせ目10cにおける腐食が防止される。また、ベンチュリ部10での尿素の堆積が抑制されることで、噴射ノズル7から噴射された尿素水溶液が無駄なく排気中に拡散され、SCR触媒4における排気浄化性能を十分に確保することができる。
By configuring as described above, in the exhaust purification device of the present invention, even if the urea aqueous solution injected from the
図3は、ベンチュリ部10での尿素の堆積状況の一例を示す説明図である。
図3は、低速運転を長期間実施したときの、ベンチュリ部10での尿素の堆積状況を示す。
アイドリング等の低速運転を長期間繰り返されると、ベンチュリ部10の底部10dで尿素水溶液から尿素が析出して堆積する場合がある。しかしながら、このように堆積したとしても、尿素はベンチュリ部10の下部に堆積するのであって、図3に示すように、尿素水溶液の噴射位置であるベンチュリ部10の中心Cを通る水平線Lhに対して下方22.5度の範囲より上方には尿素が堆積しないことが実験により判明した。したがって、ベンチュリ部10の合わせ目10cが中心Cを通る水平線Lhに対して上下角度が夫々22.5度の範囲に位置するようにベンチュリ部10を配置すれば、合わせ目10cに尿素が堆積することが確実に防止される。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the state of urea deposition in the
FIG. 3 shows the state of urea deposition in the
When low-speed operation such as idling is repeated for a long period of time, urea may precipitate from the urea aqueous solution and deposit on the
1 エンジン
2 SCRシステム
3 排気管
4 SCR触媒
5 還元剤供給装置
7 噴射ノズル
10 ベンチュリ部
10c 合わせ目
1
Claims (2)
前記排気浄化触媒の上流側に設けられ、前記排気管を絞るように形成された絞り部と、
前記絞り部またはその上流側に近接した位置で前記排気管内に還元剤を噴射する還元剤噴射装置と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記絞り部は、軸線方向に切断した2個の部品を合わせて接合することで形成され、その合わせ目が断面上で中心から左右方向に位置するように配置されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 An exhaust purification catalyst provided in an exhaust pipe of an internal combustion engine;
A throttle portion provided on the upstream side of the exhaust purification catalyst and formed to throttle the exhaust pipe;
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine comprising: a reducing agent injection device that injects a reducing agent into the exhaust pipe at a position close to the throttle portion or an upstream side thereof,
The throttle part is formed by joining two parts cut in the axial direction and joining them, and the joint is arranged so as to be located in the left-right direction from the center on the cross section. Exhaust purification equipment.
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