JP2009156067A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、触媒の反応に求められる添加剤の噴射を行う構造をもつ内燃機関の排気ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine having a structure for injecting an additive required for a reaction of a catalyst.
ディーゼルエンジン車(車両)の排気ガスの浄化には、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるNOx(窒素酸化物)やPM(パティキュレートマター)の大気への放出を防ぐために、NOxトラップ触媒や選択還元型NOx触媒やディーゼルパティキュレートフィルタなどを組み合わせた排気ガス浄化装置が用いられる。
こうした排気ガス浄化装置には、エンジンから排気された排気ガスを外部へ排気する排気管部内に、前段触媒と呼ばれる酸化触媒やNOxトラップ触媒や選択還元型NOx触媒などの触媒を設け、触媒の上流側、例えば酸化触媒の上流に該触媒の反応に求められる燃料を噴射する燃料添加弁(添加剤を添加するもの)を設けた構造が採用されつつある。
In order to purify exhaust gas from diesel engine vehicles (vehicles), NOx trap catalysts and options are used to prevent NOx (nitrogen oxides) and PM (particulate matter) contained in the exhaust gas from diesel engines from being released into the atmosphere. An exhaust gas purification device combined with a reduced NOx catalyst, a diesel particulate filter, or the like is used.
In such an exhaust gas purification device, an oxidation catalyst called a pre-stage catalyst, a NOx trap catalyst, a selective reduction type NOx catalyst, or the like is provided in an exhaust pipe portion for exhausting exhaust gas exhausted from the engine to the outside, and upstream of the catalyst. On the other hand, for example, a structure in which a fuel addition valve (which adds an additive) for injecting fuel required for the reaction of the catalyst is provided upstream of the oxidation catalyst is being adopted.
このような排気ガス浄化装置で、前段触媒を効率よく反応させるためには、噴射された燃料を排気ガスと混合させて十分に霧化させることが重要である。
このためには、燃料添加弁と触媒間で十分な混合のための距離を確保することが求められる。
しかし、最近のようにエンジンの冷態時の浄化効率を高めるため、エンジンの排気側の近くで触媒の設置箇所を確保することが求められるようになると、混合距離が十分に確保しにくい。例えばエンジンルームの収まるエンジンの排気側の近くで、触媒の設置箇所を確保するためには、特許文献1に開示されているようにエンジンの排気側に、例えばL形に屈曲した屈曲部を有した排気管部を設けて、屈曲部から下流部分に触媒の設置場所を確保することが多い。
For this purpose, it is required to secure a sufficient mixing distance between the fuel addition valve and the catalyst.
However, if it is recently required to secure a catalyst installation location near the exhaust side of the engine in order to improve the purification efficiency when the engine is cold, it is difficult to ensure a sufficient mixing distance. For example, in order to secure the catalyst installation location near the exhaust side of the engine in which the engine room is housed, there is a bent portion bent in an L shape, for example, on the exhaust side of the engine as disclosed in
ところが、この触媒の設置を活かすためには、特許文献1のように触媒の直上流の地点、例えば屈曲部の外周側に燃料添加弁を設けることになる。このため、設置場所の制約などの理由から、燃料添加弁と触媒との間には、燃料と排気ガスとを混合させる距離が稼ぎにくい。
それ故、十分に霧化した燃料が触媒へ供給されないことがある。
However, in order to make use of the installation of this catalyst, a fuel addition valve is provided at a point immediately upstream of the catalyst, for example, at the outer peripheral side of the bent portion as in
Therefore, sufficiently atomized fuel may not be supplied to the catalyst.
特にエンジンから排気された排気ガスが低流量のとき、燃料添加弁から燃料を噴射する場合、排気ガスの温度は燃料の蒸発(気化)により下降しやすいので、燃料が十分に霧化されないまま、触媒へ供給されやすい。またエンジンから排気された排気ガスが高流量のときは、排気ガスの流速が高いために、燃料が十分に均一に霧化されないまま、触媒へ供給されるおそれがある。 Especially when the exhaust gas exhausted from the engine has a low flow rate, when the fuel is injected from the fuel addition valve, the temperature of the exhaust gas tends to drop due to the evaporation (vaporization) of the fuel, so that the fuel is not sufficiently atomized, Easy to be supplied to the catalyst. Further, when the exhaust gas exhausted from the engine has a high flow rate, the flow rate of the exhaust gas is high, so that the fuel may be supplied to the catalyst without being atomized sufficiently uniformly.
このため、反応のための燃料は、有効に触媒へ供給され難く、触媒の機能が十分に発揮できないことがある。
そこで、本発明の目的は、添加噴射弁と触媒との間で十分に添加剤と排気ガスとを混合させるスペースが確保されなくとも、添加噴射弁から噴射された添加剤の霧化の促進が行える内燃機関の排気ガス浄化装置を提供することにある。
For this reason, the fuel for reaction cannot be effectively supplied to the catalyst, and the function of the catalyst may not be sufficiently exhibited.
Therefore, an object of the present invention is to promote atomization of the additive injected from the additive injection valve even if a space for sufficiently mixing the additive and the exhaust gas is not ensured between the additive injection valve and the catalyst. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device for an internal combustion engine that can be used.
請求項1に記載の発明は、上記目的を達成するために、添加剤の噴射領域に位置する添加剤滞留体の添加剤を受ける面積を変更可能とした。
同構成により、添加剤を受ける面積をエンジンの運転状態に応じた所定の面積に変更できるため、適切な添加剤の霧化が行える。
請求項2に記載の発明は、エンジンの運転状態に応じて、添加剤の衝突による拡散か、渦流による拡散かを選択できるように、添加剤滞留体は添加剤の拡散を可能とした添加剤拡散姿勢と、排気ガスとの衝突により渦流を発生可能とした渦流発生姿勢とに切換可能な滞留制御体を備えている。
In order to achieve the above object, the invention according to the first aspect makes it possible to change the area for receiving the additive in the additive retaining body located in the injection region of the additive.
With this configuration, the area for receiving the additive can be changed to a predetermined area corresponding to the operating state of the engine, so that the appropriate additive can be atomized.
The invention according to
請求項3に記載の発明は、排気ガスの温度に応じ適切な姿勢となるように、滞留制御体が、エンジンから排気される排気ガスが低温時のとき、渦流発生姿勢に切換わり、エンジンから排気される排気ガスが高温時のとき、添加剤拡散姿勢に切換わるようにした。
請求項4に記載の発明は、上記姿勢切換えが簡単な構造で行えるよう、滞留制御体には、壁状部材を用い、壁状部材が、渦流発生姿勢のときは、添加剤噴射弁から噴射される添加剤の噴射流にならう向きに切換わり、添加剤拡散姿勢のときは、噴射流を遮る向きに切換わるようにした。
According to the third aspect of the present invention, when the exhaust gas exhausted from the engine is at a low temperature, the retention control body is switched to the vortex generation posture so that the posture is appropriate according to the temperature of the exhaust gas. When the exhaust gas to be exhausted is at a high temperature, the additive diffusion posture is switched.
According to a fourth aspect of the present invention, a wall-like member is used for the stay control body so that the posture switching can be performed with a simple structure. When the wall-like member is in the vortex generation posture, the injection is performed from the additive injection valve. The direction was changed to follow the jet flow of the additive, and when the additive diffusion posture, the direction was changed to block the jet flow.
請求項5に記載の発明は、特に混合するスペースの確保が難しい、屈曲部の有る排気管部に、触媒や燃料添加弁を設けた排気ガス浄化装置において十分に作用効果が発揮されるよう、排気管部には、途中に屈曲部を有し、触媒は、屈曲部の直下流部分の排気管部分内に収められ、添加剤噴射弁は、屈曲部の外周側に配置されて、当該屈曲部の外周側から触媒に指向して噴射する。
The invention according to
請求項1の発明によれば、基本的に添加剤滞留体の添加剤を受ける面積が大きくすることで添加剤の霧化を促進するが、逆に添加剤滞留体の添加剤を受ける面積が大きいことにより添加剤の霧化を阻害する場合には添加剤を受ける面積を少なくすることができる。
請求項2の発明によれば、添加剤の衝突による霧化と、渦流による霧化とを選択できるため、エンジンの運転状態に応じた制御が行える。
According to the invention of
According to the invention of
請求項3の発明によれば、排気ガスが低いときには添加剤が添加剤滞留体に衝突したとしても、添加剤が添加剤滞留体に付着して霧化が促進されないため、渦流による霧化を行い、排気ガス温度が高いときには添加剤滞留体が高温となるため、この熱で添加剤の霧化を促進させることができる。
請求項4の発明によれば、壁状部材を用いた簡単な構造で、添加剤を滞留させる渦流発生姿勢と、燃料をライデンフロスト現象で拡散させる添加剤拡散姿勢とに切換えることができる。
According to the invention of
According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to switch between an eddy current generation posture in which the additive is retained and an additive diffusion posture in which fuel is diffused by the Leidenfrost phenomenon with a simple structure using a wall-like member.
請求項5の発明によれば、特に燃料添加弁と触媒との間で混合のスペースを確保することが難しい、屈曲部の有る排気管部に、触媒や添加剤噴射弁を設けた排気ガス浄化装置において有効なものとなる。
According to the invention of
以下、本発明を図1〜図3に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図1はディーゼルエンジン(内燃機関)の排気系を示し、同図中1は、ディーゼルエンジンのエンジン本体、1aは同エンジン本体1のエキゾーストマニホールド(一部しか図示せず)、2はそのエキゾーストマニホールド1aの出口に接続された過給機、例えばターボチャージャを示す。
Hereinafter, the present invention will be described based on an embodiment shown in FIGS.
FIG. 1 shows an exhaust system of a diesel engine (internal combustion engine). In FIG. 1, 1 is an engine body of the diesel engine, 1a is an exhaust manifold (only a part of the
ディーゼルエンジン1の排気側をなすターボチャージャ1aの排気出口には、排気ガス浄化装置3が設けられている。この排気ガス浄化装置3には、例えば、排気ガス中のNOx(窒素酸化物)を吸蔵し、定期的に吸蔵したNOxを還元除去するNOx除去系3aと、PM(パティキュレートマター)を捕集するPM捕集系3bとを組み合わせた構造が用いられている。
An exhaust
例えば、NOx除去系3aには、ターボチャージャ1aの排気出口から、下方へ向うように連結された、前段触媒となる酸化触媒(本願の触媒に相当)5が内蔵された触媒コンバータ6と、同触媒コンバータ6の後に横方向に連結された、NOxトラップ触媒8が内蔵された触媒コンバータ9と、後述する酸化触媒5へ燃料を供給する燃料添加弁23(本願の添加剤噴射弁に相当)とを組み合わせた構成が用いられている。また捕集系3bには、触媒コンバータ9に、ディーゼルパティキュレートフィルタ11が内蔵された触媒コンバータ12を連結した構成が用いられている。これらの触媒コンバータ6,9,12や同コンバータ間をつなぐ接続部13などから、ディーゼルエンジンから排気された排気ガスを外部へ導く排気管部15を構成している。
For example, the
このうち触媒コンバータ6の酸化触媒5を収容している縦筒形のハウジング17は、例えば上部側がL形に成形されていて、上部のターボチャージャ2と接続される入口部17aを横向きに配置させている。なお、触媒コンバータ9と連通する出口部17bは、下向きの配置となっている。このハウジング17により、排気管部15のうち、ディーゼルエンジンの排気側の直後の地点に、L形に屈曲した屈曲部15aを形成している。またこの屈曲部15aの下部を触媒設置スペースとしている。この確保された触媒設置スペースのうちの屈曲部15aの直下流となる地点に酸化触媒5が設置してある。これにより、酸化触媒5を、エンジン本体1に近い地点に設置させている(エンジン冷態時の昇温性を高めるため)。
Among these, the vertical
燃料添加弁23は、例えば酸化触媒5への燃料の噴射を果たすために、酸化触媒5の直上流、例えば屈曲部15aの外周側の壁部に設けられている。燃料添加弁23は、先端部に燃料噴射部23aをもつ。この燃料添加弁23は、先端の燃料噴射部23aを屈曲部15aの内面から退避させて、ハウジング17に形成した据付座24に設置させてある。噴射方向は、酸化触媒5の入口端面の所定位置へ向くように定められていて、燃料噴射部23aから、酸化触媒5の反応に求められる添加剤としての燃料(例えばディーゼルエンジンの燃料である軽油など)が、酸化触媒5の入口端面へ向かって噴射されるようにしている。なお、据付座24には、燃料噴射部23aから噴射された燃料をハウジング17内へ導くためのポート24aが形成してある。
The
ここで、燃料添加弁23から噴射される燃料は、酸化触媒5の反応により添加剤を生成し、この添加剤でNOxトラップ触媒8に吸蔵されたNOxやSOxを還元除去したり、同じく酸化触媒5の反応で得られる昇温により、ディーゼルパティキュレートフィルタ11で捕集したPMを燃焼除去したりするのに用いる。そのため、燃料添加弁23は、ディーゼルエンジンを制御する制御部、例えばECU25によって、ディーゼルエンジンの運転中、NOxやSOxの還元除去、PMの燃焼除去といった、触媒反応が求められるときに燃料が噴射されるようにしてある。
Here, the fuel injected from the
一方、燃料添加弁23と酸化触媒5との間となる、燃料添加弁23から噴射された燃料の噴射範囲内、例えば燃料の噴射流αの先端側(燃料の貫徹力が弱い部位)が通る地点には、噴射した燃料を滞留させる燃料滞留体として、例えば可動式の滞留制御体30が設けられている。この滞留制御体30には、ディーゼルエンジンから排気される排気ガスの低温時や高温時に適した手法で、燃料を排気ガスに滞留させる構造が用いられている。
On the other hand, within the injection range of the fuel injected from the
具体的には、滞留制御体30は、例えば図1に示されるような先端側の噴射流部分に収まる大きさをもつ壁状部材30aで形成されている。この壁状部材30aの両端部(図1において手前と奥側となる端)の中央は、シャフト部材31でハウジング17の壁部に回動自在に支持されている。この支持により、壁状部材30aの全体は、屈曲部15aを流れる排気ガス流に対して回動できるようにしている。壁状部材30aは、図1中の実線で示す噴射流αの流れに合わせた状態を渦流発生姿勢Aとし、図1中の二点鎖線で示す噴射流αに対して遮る方向に配置した状態を燃料拡散姿勢Bとしてある。そして、シャフト部材31は、例えばリンク機構で構成される伝達機構32を介して、ハウジング17外に設置したアクチュエータ、例えばダイヤフラム式駆動装置33に接続されていて、ダイヤフラム式駆動装置33の作動により、壁状部材30aを渦流発生姿勢Aあるいは燃料拡散姿勢Bに切換えられるようにしてある。ダイヤフラム式駆動装置33は、制御部、例えばECU25に接続されている。このECU25で行われる制御を利用して、例えばディーゼルエンジンの運転状態のうち、排気ガスの流量が少ない運転時(低温時)のときには、図1中の実線で示すように壁状部材30aが、燃料を受ける面積が少ない渦流発生姿勢A、すなわち噴射流αにならう向きに切換わり、排ガスの流量が多い運転時(高温時)のときには、図1中の二点鎖線で示すように壁状部材30aが、燃料を受ける面積が多い燃料拡散姿勢B、すなわち噴射流αを遮る向きに切換わるようにしてある。なお、燃料添加弁23が屈曲部15aの外周側の壁部に設けられているため、燃料添加弁23の噴射方向を酸化触媒5に指向させつつ、排気ガスが当たる方向とは異なる方向から壁状部材30aに燃料を当てることができる。このことにより燃料を受ける面積が最小となる渦流発生姿勢Aでも、排気ガスを受ける面積を確保することができ渦流Sを発生させることができる。
Specifically, the
この切換えにより、壁状部材30aが渦流発生姿勢Aになると、排気ガス流との衝突により、壁状部材30aの後方の燃料噴射範囲に、渦流S(図2に図示)が発生する。燃料拡散姿勢Bになると、排気ガス流により高温に加熱された壁状部材30aが噴射流αを遮り、ライデンフロスト現象で、燃料を飛び散らせる体勢が整うようになっていて、低流量に適した、渦流Sで燃料を取り込む手法や、高流量に適した、ライデンフロスト現象で燃料を周囲に飛び散らせる手法により、燃料添加弁23からの燃料が、ハウジング17内(排気管部15)に滞留されるようにしている。つまり、排気ガスの流量が少ない運転時に燃料拡散姿勢Bのままにしておくと、燃料を周囲に飛び散らせて霧化を促進させるように思えるが、排気ガス自体の温度も低いため噴射された燃料が液状のまま壁状部材30aに付着し、霧化を阻害してしまうことがある。この場合には渦流発生姿勢Aに制御して渦流による霧化の方が好ましい。
When the wall-shaped
つぎに、このように構成された排気ガス浄化装置の作用について説明する。
ディーゼルエンジンの運転中、ディーゼルエンジンから排気された排気ガスは、エキゾーストマニホールド1a、ターボチャージャ2、酸化触媒5、NOxトラップ触媒8およびパティキュレートフィルタ11を通じて、外気へ排気される。
このとき、排気ガス中に含まれるNOxは、NOxトラップ触媒8に吸蔵され、同じくPMは、パティキュレートフィルタ11により捕集される。
Next, the operation of the exhaust gas purification device configured as described above will be described.
During operation of the diesel engine, exhaust gas exhausted from the diesel engine is exhausted to the outside air through the exhaust manifold 1a, the
At this time, NOx contained in the exhaust gas is occluded in the NOx trap catalyst 8, and similarly PM is collected by the particulate filter 11.
ここで、ディーゼルエンジンの運転状態が、低流量の排気ガスで排気される運転状態であると、図2に示されるように滞留制御体30は、渦流発生姿勢A、すなわち燃料添加弁23から噴射される噴射流αの噴射軌跡に沿って配置される。この状態では、排気ガスが、滞留制御体30と衝突しながら、屈曲部15aを流れるので、滞留制御体30の後方の燃料噴射範囲には渦流Sが生ずる。
Here, if the operation state of the diesel engine is an operation state in which exhaust is performed with a low flow rate exhaust gas, the
このとき、吸蔵されたNOxや捕集されたPMを除去する時期となり、燃料噴射部23aから、これらの除去のために燃料が噴射されたとする。
すると、燃料は、燃料噴射部23aからコーン状に拡がりながら、酸化触媒5の入口端面へ噴射される。
このとき、渦流Sは、燃料の噴射流αの先端側が通る地点で生じているから、燃料の一部あるいは大部分は、渦流Sに取り込まれ、排気ガス中を滞留する。この滞留している間、燃料の霧化(蒸発)は進む。
At this time, it is time to remove the stored NOx and the collected PM, and it is assumed that fuel is injected from the
Then, the fuel is injected from the
At this time, since the vortex S is generated at a point where the tip of the fuel injection flow α passes, a part or most of the fuel is taken into the vortex S and stays in the exhaust gas. During this stay, fuel atomization (evaporation) proceeds.
排気ガスの低温時は、燃料は霧化しにくいが、渦流Sがもたらす燃料の滞留によって、排気ガスと接触する期間が多く確保されるので、そのような状況でも、燃料の霧化が有効に進む。この霧化により、添加剤が生成される。
この添加剤が、酸化触媒5へ供給され、酸化触媒5や、その下流のNOxトラップ触媒8やパティキュレートフィルタ11を反応させる。
When the exhaust gas is at a low temperature, the fuel is difficult to atomize. However, since the fuel stagnation caused by the vortex flow S ensures a long period of contact with the exhaust gas, the fuel atomization effectively proceeds even in such a situation. . This atomization produces an additive.
This additive is supplied to the
またディーゼルエンジンの運転状態が、高流量の排気ガスで排気される運転状態であると、図3に示されるように滞留制御体30は、燃料拡散姿勢B、すなわち燃料添加弁23から噴射される噴射流αの噴射軌跡を遮る横方向の向きに切換わる。この状態では、滞留制御体30は、多量の排気ガスの熱により加熱されているから、滞留制御体30の全体は高温化する。
Further, when the operation state of the diesel engine is an operation state in which exhaust is performed with a high flow rate of exhaust gas, the
このとき、吸蔵されたNOxや捕集されたPMを除去する時期となり、燃料噴射部23aから、これらの除去のために燃料が噴射されたとする。
すると、燃料は、燃料噴射部23aからコーン状に拡がりながら、酸化触媒5の入口端面へ噴射される。
このとき、燃料の噴射流αは、途中で滞留制御体30と衝突する。すると、滞留制御体30、排気ガスで高温に熱せられているから、表面でライデンフロスト現象が生じ、噴射された燃料が、図3中のC矢印のように周囲へ飛び散り、燃料を広範囲にかつ細かく拡散させる。
At this time, it is time to remove the stored NOx and the collected PM, and it is assumed that fuel is injected from the
Then, the fuel is injected from the
At this time, the fuel injection flow α collides with the
これにより、噴射された燃料は、排気ガス中に滞留する。この滞留している間、燃料の霧化(蒸発)は進む。これにより、混合する期間が確保されるので、排気ガスの流速が高くとも、燃料は均一に霧化される。そして、生成された添加剤が、酸化触媒5へ供給され、同様に、酸化触媒5や、その下流のNOxトラップ触媒8やDPF11を反応させる。
したがって、たとえ燃料添加弁23と酸化触媒5(触媒)との間で十分に燃料と排気ガスとを混合させる距離やスペースが確保されなくとも、滞留制御体30の燃料を受ける面積の変更により、エンジンの運転に応じた所定の面積に変更することができ、燃料の適切な霧化が行える。
それ故、有効に燃料を酸化触媒5(触媒)へ供給することができ、排気ガス浄化装置3の排気ガス浄化性能を十分に発揮させることができる。加えて、滞留制御体30は、添加剤の衝突による拡散か、渦流による選択が行えるので、エンジンの運転に応じた制御が十分に行える。
As a result, the injected fuel stays in the exhaust gas. During this stay, fuel atomization (evaporation) proceeds. As a result, a mixing period is ensured, so that the fuel is atomized uniformly even when the flow rate of the exhaust gas is high. Then, the generated additive is supplied to the
Therefore, even if the distance and space for sufficiently mixing the fuel and the exhaust gas are not ensured between the
Therefore, the fuel can be effectively supplied to the oxidation catalyst 5 (catalyst), and the exhaust gas purification performance of the exhaust
しかも、排気ガスの低流量時は、渦流Sに燃料を取り込んで滞留させるという、排気ガスの低流量時(低温)に適した手法で、燃料の霧化を促進し、排気ガスの高流量時(高温)は、ライデンフロスト現象を用いて、燃料を周囲に飛び散らせて、排気ガス中に滞留させるという、排気ガスの高流量時に適した手法で、燃料の霧化を促進させたので、ディーゼルエンジンの運転状態に応じた燃料の霧化ができ、有効な燃料の霧化が期待できる。 In addition, when the exhaust gas is at a low flow rate, it is a technique suitable for the low flow rate (low temperature) of the exhaust gas, in which the fuel is taken in and retained in the vortex flow S. (High temperature) uses the Leidenfrost phenomenon to scatter fuel around it and retain it in the exhaust gas. The fuel can be atomized according to the operating state of the engine, and effective fuel atomization can be expected.
そのうえ、滞留制御体30には、壁状部材30aを用い、その向きを切換えるという構造が用いてあるので、簡単な構造ですむ。
特に十分な噴射距離を確保することが難しい、屈曲部15aの有る排気管部15に、酸化触媒5(触媒)や燃料添加弁23を組み込む構造の排気ガス浄化装置3には有効である。
In addition, since the
In particular, it is effective for the exhaust
なお、本発明は上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。例えば一実施形態では、滞留制御体として、壁状部材を用いた例を挙げたが、これに限らず、他の形状や構造でもよい。また一実施形態では、排気ガスの低流量時や高流量時の制御として、エンジンの運転を制御するECUを用いて行う構造を例に挙げたが、これに限らず、例えば滞留制御体自身の温度を、同滞留制御体を支持するシャフト部材を通じて温度センサで検出して、低流量に相当する温度センサの検出温度(排気ガスが低流量であれば:低、排気ガスが高流量であれば:高)を用いても良く、制御の手法はいずれでもでもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in one embodiment, an example in which a wall-shaped member is used as the stay control body has been described. Moreover, in one embodiment, the control performed at the time of low flow rate or high flow rate of the exhaust gas using an ECU that controls the operation of the engine is described as an example. The temperature is detected by a temperature sensor through a shaft member that supports the dwell control body, and the temperature sensor detection temperature corresponding to a low flow rate (if the exhaust gas is low flow: low, if the exhaust gas is high flow rate) : High) may be used, and any control method may be used.
また一実施形態では、屈曲部の直下流の触媒として酸化触媒を用い、その下流にNOxトラップ触媒、パティキュレートフィルタを設けた排ガス浄化装置に本発明を適用した例を挙げたが、これに限らず、他の浄化方式の排気ガス浄化装置、例えば屈曲部の直下流の触媒としてNOxトラップ触媒を用い、その下流にパティキュレートフィルタを設け、NOxトラップ触媒の上流に添加弁を設けた排気ガス浄化装置でも、屈曲部の直下流の触媒としてNOxトラップ触媒を用い、その下流にNOxトラップ触媒、酸化触媒、パティキュレートフィルタを設け、NOxトラップ触媒の上流に添加弁を設けた排気ガス浄化装置や添加剤噴射弁の直下流に選択還元型触媒やパティキュレートフィルタを設けた排気ガス浄化装置などでもよい。 In one embodiment, an example is given in which the present invention is applied to an exhaust gas purification apparatus in which an oxidation catalyst is used as a catalyst immediately downstream of a bent portion, and a NOx trap catalyst and a particulate filter are provided downstream thereof. First, other purification type exhaust gas purification devices, for example, exhaust gas purification using a NOx trap catalyst as a catalyst immediately downstream of the bent portion, a particulate filter provided downstream thereof, and an addition valve provided upstream of the NOx trap catalyst Even in the system, an NOx trap catalyst is used as a catalyst immediately downstream of the bent portion, an NOx trap catalyst, an oxidation catalyst, and a particulate filter are provided downstream thereof, and an exhaust gas purification device and an addition provided with an addition valve upstream of the NOx trap catalyst An exhaust gas purifying device provided with a selective reduction catalyst or a particulate filter directly downstream of the agent injection valve may be used.
また、一実施形態では、触媒の直上流に屈曲部を設け、屈曲部から仕切壁が延びているが、触媒の直上流がストレートな排気管部分、例えば屈曲部と触媒上流端との間に形成されるストレート部分に仕切壁を設けても良い。
さらに、上述した一実施形態では、添加剤として燃料を用いて説明したが、触媒に供給するものであれば何でもよく、例えば添加剤としての軽油,ガソリン,エタノール,ジメチルエーテル,天然ガス,プロパンガス,尿素,アンモニア,水素,一酸化炭素などでもよい。また、添加剤以外の物質でもよく、例えば触媒冷却のための空気,窒素,二酸化炭素などや,パティキュレートフィルタに捕集した煤の燃焼除去を促進させるための空気やセリアなどでもよい。また、燃料添加弁23の噴射形状としてはコーン状の他に偏平で扇状に拡がる添加剤噴射弁や複数の噴射孔より添加剤が噴射される添加剤噴射弁でもよい。
Further, in one embodiment, a bent portion is provided immediately upstream of the catalyst, and the partition wall extends from the bent portion, but the upstream portion of the catalyst is a straight exhaust pipe portion, for example, between the bent portion and the catalyst upstream end. You may provide a partition wall in the straight part formed.
Further, in the above-described embodiment, the fuel is used as the additive. However, any fuel may be used as long as it is supplied to the catalyst. For example, light oil, gasoline, ethanol, dimethyl ether, natural gas, propane gas, Urea, ammonia, hydrogen, carbon monoxide, etc. may be used. Substances other than the additive may be used, for example, air for cooling the catalyst, nitrogen, carbon dioxide, or air or ceria for promoting combustion removal of the soot collected in the particulate filter. In addition to the cone shape, the
1 エンジン本体
3 排気ガス浄化装置
5 酸化触媒(触媒)
15 排気管部
15a 屈曲部
23 燃料添加弁(添加剤噴射弁)
30 滞留制御体(添加剤滞留体)
33 駆動装置
1
15
30 Residence control body (additive storage body)
33 Drive unit
Claims (5)
前記排気管部内に収められた触媒と、
前記触媒から直上流の排気管部分に設けられ、前記触媒へ添加剤を供給する添加剤噴射弁と、
前記触媒と前記添加剤噴射弁との間に設けられ、前記添加剤噴射弁から噴射された添加剤の噴射領域に位置する添加剤滞留体とを備え、
前記添加剤滞留体は、前記エンジンの運転状態に応じて添加剤を受ける面積を変更可能とした
ことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。 An exhaust pipe that guides exhaust gas exhausted from the engine to the outside;
A catalyst housed in the exhaust pipe section;
An additive injection valve that is provided in an exhaust pipe portion immediately upstream from the catalyst and supplies the additive to the catalyst;
An additive retention body provided between the catalyst and the additive injection valve, and located in an injection region of the additive injected from the additive injection valve;
The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, wherein the additive retaining body can change an area for receiving the additive according to an operating state of the engine.
前記添加剤噴射弁から噴射された添加剤の拡散を可能とした添加剤拡散姿勢と、前記添加剤拡散姿勢より添加剤を受ける面積が減少し添加剤の噴射領域で排気ガスとの衝突により渦流を発生可能とした渦流発生姿勢とに切換可能な滞留制御体を備えたことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。 The additive reservoir is
An additive diffusion posture that enables diffusion of the additive injected from the additive injection valve, and an area that receives the additive from the additive diffusion posture is reduced, and vortex flows due to collision with exhaust gas in the additive injection region The exhaust gas purifying device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising a dwell control body that can be switched to an eddy current generating posture capable of generating the.
ことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。 When the exhaust gas exhausted from the engine is low temperature, the retention control body switches to the vortex generation posture, and when the exhaust gas exhausted from the engine is high temperature, it switches to the additive diffusion posture. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the exhaust gas purification device is an internal combustion engine.
前記壁状部材が、前記渦流発生姿勢のときは、添加剤添加弁から噴射される添加剤の噴射流にならう向きに切換わり、前記添加剤拡散姿勢のときは、前記噴射流を遮る向きに切換わる
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。 The stay control body is composed of a wall-shaped member,
When the wall-shaped member is in the vortex generation posture, the direction is changed to follow the flow of the additive injected from the additive addition valve, and when the additive diffusion posture is in the direction of blocking the injection flow The exhaust gas purifying device for an internal combustion engine according to claim 2 or 3, wherein
前記触媒は、前記屈曲部の直下流部分の排気管部分内に収められ、
前記添加剤添加弁は、前記屈曲部の外周側に配置されて、当該屈曲部の外周側から前記触媒に指向して添加剤が噴射される
ことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一つに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。 The exhaust pipe part has a bent part in the middle,
The catalyst is housed in an exhaust pipe portion immediately downstream of the bent portion,
5. The additive addition valve according to claim 1, wherein the additive addition valve is disposed on an outer peripheral side of the bent portion, and the additive is injected toward the catalyst from the outer peripheral side of the bent portion. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of the above.
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