JP2009299544A - Exhaust emission control device - Google Patents
Exhaust emission control device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009299544A JP2009299544A JP2008153515A JP2008153515A JP2009299544A JP 2009299544 A JP2009299544 A JP 2009299544A JP 2008153515 A JP2008153515 A JP 2008153515A JP 2008153515 A JP2008153515 A JP 2008153515A JP 2009299544 A JP2009299544 A JP 2009299544A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust
- impactor
- exhaust gas
- injector
- fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
Description
本発明は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust purification device that purifies exhaust gas discharged from an engine.
自動車等の車両に搭載されるエンジン、特にディーゼルエンジンから排出される排気ガス中には、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)や、微粒子状物質(PM:Particulate Matter)等が多く含まれている。このため、一般的には、エンジンから排出される排気ガスが通過する排気通路に、例えば、上記物質を分解(還元等)するための三元触媒や、PMを捕捉するためのパティキュレートフィルタ等を設け、排気ガスができるだけ無害化された状態で大気中に放出されるようにしている。 In an exhaust gas exhausted from an engine mounted on a vehicle such as an automobile, particularly a diesel engine, carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), nitrogen oxide (NOx), and particulate matter (PM: Particulate Matter) is included. For this reason, generally, for example, a three-way catalyst for decomposing (reducing, etc.) the above substances, a particulate filter for capturing PM, etc. in an exhaust passage through which exhaust gas discharged from the engine passes. The exhaust gas is released into the atmosphere in a detoxified state as much as possible.
このようなパティキュレートフィルタは、使用に伴ってフィルタ内にPMが堆積して通過抵抗が増大するため、必要に応じて再生処理を行う必要がある。このような再生処理としては、パティキュレートフィルタに加熱装置を配設し、加熱によりPMを燃焼させて除去することが行われていたが、パティキュレートフィルタの上流に設けられた酸化触媒に燃料(軽油)などの炭化水素系液体を流入させて発熱反応を生じさせ、この熱によりパティキュレートフィルタの再生処理を行う方法も提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In such a particulate filter, since PM accumulates in the filter and the passage resistance increases with use, it is necessary to perform a regeneration process as necessary. As such a regeneration process, a heating device is disposed in the particulate filter, and PM is burned and removed by heating. However, fuel (in the oxidation catalyst provided upstream of the particulate filter is added to the fuel ( There has also been proposed a method in which an exothermic reaction is caused by flowing a hydrocarbon-based liquid such as light oil and the particulate filter is regenerated by this heat (see, for example, Patent Document 1).
また、ディーゼルエンジンにおいては、窒素酸化物(NOx)が特に多く発生し易い。このため、ディーゼルエンジンには、排気ガス中のNOxを効率的に分解するために、例えば、NOxの吸着と還元とを繰り返し行ってNOxを分解(還元)する、いわゆるNOxトラップ触媒が多く採用されている。 In diesel engines, nitrogen oxides (NOx) are particularly likely to be generated. For this reason, in order to efficiently decompose NOx in exhaust gas, many so-called NOx trap catalysts that decompose and reduce NOx by repeatedly adsorbing and reducing NOx, for example, are often used in diesel engines. ing.
このようなNOxトラップ触媒は、吸着したNOxを分解(還元)するため、NOxトラップ触媒に外部から還元剤を適宜供給する必要がある。例えば、エンジンの排気ポートに接続される排気マニホールド内にインジェクタから燃料(軽油)等を還元剤として噴射することでNOxトラップ触媒に供給するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。 Such a NOx trap catalyst needs to appropriately supply a reducing agent from the outside to the NOx trap catalyst in order to decompose (reduce) the adsorbed NOx. For example, there is one in which fuel (light oil) or the like is injected as a reducing agent from an injector into an exhaust manifold connected to an exhaust port of an engine and supplied to a NOx trap catalyst (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1では、インジェクタは、排気マニホールドのEGR導出部から離れた位置に設けられているものの、インジェクタとEGR導出部とを離しても燃料のEGR系への回り込みを防げないので、EGRクーラ、インマニ、吸気ポート・バルブの汚染が生じる。また、筒内インジェクタで噴射した燃料以外に、EGR内の添加燃料成分が筒内に入るため、要求以上にトルクが出てしまう。さらに排気マニホールドや排気ポートなどの温度はタービン下流に比べて高く、排気インジェクタの耐熱温度や噴孔デポジット生成温度を超過してしまうという虞がある。 However, in Patent Document 1, although the injector is provided at a position away from the EGR deriving portion of the exhaust manifold, the fuel does not prevent the fuel from entering the EGR system even if the injector and the EGR deriving portion are separated. Contamination of cooler, intake manifold and intake port valve occurs. In addition to the fuel injected by the in-cylinder injector, the added fuel component in the EGR enters the cylinder, resulting in more torque than required. Further, the temperature of the exhaust manifold, the exhaust port, and the like is higher than that downstream of the turbine, and may exceed the heat resistance temperature of the exhaust injector and the injection hole deposit generation temperature.
また、還元剤と排気ガスとを十分に混合(霧化・拡散)させるためには、還元剤を噴射するインジェクタから触媒までの区間を広く取る必要があり、装置の大型化や構造の複雑化が生じてしまうという問題がある。 In addition, in order to sufficiently mix (atomize and diffuse) the reducing agent and exhaust gas, it is necessary to widen the section from the injector that injects the reducing agent to the catalyst. There is a problem that will occur.
このような問題を解決するために、還元剤を噴射するインジェクタと触媒との間の排気管内に超音波振動手段や、ヒータ等の加熱手段などを設けたものが提案されている(例えば、特許文献2〜4参照)。 In order to solve such a problem, there has been proposed an ultrasonic vibration means, a heating means such as a heater, etc. provided in the exhaust pipe between the injector for injecting the reducing agent and the catalyst (for example, a patent) References 2-4).
特許文献2〜4の構成によれば、超音波振動手段又は加熱手段によって噴射された還元剤と排気ガスとの混合を効率よく行うことができる。
しかしながら、特許文献2〜4のように、排気管内に超音波振動手段やヒータ等の加熱手段を設けると、これらの超音波振動手段や加熱手段の電気的な制御が必要となると共に、装置が複雑化してしまいコストが増大するという問題がある。 However, as in Patent Documents 2 to 4, when heating means such as ultrasonic vibration means and heaters are provided in the exhaust pipe, electrical control of these ultrasonic vibration means and heating means is required, and the apparatus is There is a problem that the cost is increased due to the complexity.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、コストの増大を抑えて、添加剤が全体に亘って均等に混合された排気ガスを触媒に導入することで触媒効率を実質的に向上することができる排気浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances. The catalyst efficiency is substantially reduced by introducing an exhaust gas in which the additive is uniformly mixed throughout the catalyst while suppressing an increase in cost. An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device that can be improved.
上記課題を解決する本発明の第1の態様は、エンジンの排気マニホールドに接続される排気管と、該排気管に介装される排気浄化用触媒と、前記排気浄化用触媒の上流側に設けられて排気ガスに添加剤を噴射するインジェクタと、該インジェクタの排気上流側の高温部材に基端部側が固定され、且つ先端部側が当該インジェクタから噴射される添加剤の噴射領域に位置する棒状のインパクタとを具備することを特徴とする排気浄化装置にある。 A first aspect of the present invention that solves the above problem is provided with an exhaust pipe connected to an exhaust manifold of an engine, an exhaust purification catalyst interposed in the exhaust pipe, and an upstream side of the exhaust purification catalyst. And an injector for injecting the additive into the exhaust gas, and a rod-like member whose base end is fixed to the high temperature member upstream of the injector and whose distal end is located in the injection region of the additive injected from the injector An exhaust emission control device comprising an impactor.
かかる第1の態様では、インパクタを設けることによって、インパクタの先端部が噴射された添加剤に当接してその流れを分断し、気流を乱すと共に、排気ガスの気流を乱して排気ガスと添加剤との混合を促進することができる。また、インパクタを排気上流側の高温部材で加熱することで、インパクタに当接する添加剤の霧化を促進することができる。また、インパクタを排気上流側の高温部材で加熱することで、超音波振動手段やヒータ等の加熱手段を設けるのに比べて電気的な制御が不要となると共に、構造を簡略化することができ、コストの増大を抑えることができる。 In the first aspect, by providing the impactor, the tip of the impactor abuts the injected additive to divide the flow, disturb the air flow, and disturb the exhaust gas flow to add the exhaust gas. Mixing with the agent can be promoted. Further, by heating the impactor with the high temperature member on the exhaust upstream side, the atomization of the additive contacting the impactor can be promoted. In addition, heating the impactor with a high temperature member upstream of the exhaust eliminates the need for electrical control and simplifies the structure compared to providing heating means such as an ultrasonic vibration means and a heater. The increase in cost can be suppressed.
本発明の第2の態様は、前記インパクタの前記基端部側が固定される排気上流側の高温部材が、排気マニホールドであることを特徴とする第1の態様の排気浄化装置にある。 According to a second aspect of the present invention, in the exhaust gas purification apparatus according to the first aspect, the high temperature member on the exhaust upstream side to which the base end side of the impactor is fixed is an exhaust manifold.
かかる第2の態様では、インパクタを排気マニホールドに固定して加熱することで、インパクタを比較的高温に加熱することができると共に、各シリンダからの排気性能にばらつきを生じさせるのを防止できる。 In the second aspect, by fixing the impactor to the exhaust manifold and heating, the impactor can be heated to a relatively high temperature, and variation in exhaust performance from each cylinder can be prevented.
本発明の第3の態様は、前記インパクタの基端部側が、前記排気ガスに接触するように設けられていることを特徴とする第2の態様の排気浄化装置にある。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the exhaust purification apparatus according to the second aspect, wherein a base end portion side of the impactor is provided so as to contact the exhaust gas.
かかる第3の態様では、インパクタを排気ガスによって短時間で比較的高温に加熱することができる。 In the third aspect, the impactor can be heated to a relatively high temperature in a short time by the exhaust gas.
本発明の第4の態様は、前記インパクタが、断面が矩形状を有することを特徴とする第1〜3の何れか一つの態様の排気浄化装置にある。 According to a fourth aspect of the present invention, in the exhaust emission control device according to any one of the first to third aspects, the impactor has a rectangular cross section.
かかる第4の態様では、断面が矩形状を有するインパクタによって、噴射された添加剤の流れを分断することができると共に、インパクタに当接した添加剤を跳ね返らせて添加剤と排気ガスとの混合を促進することができる。 In the fourth aspect, the flow of the injected additive can be divided by the impactor having a rectangular cross section, and the additive contacting the impactor is bounced back so that the additive and the exhaust gas Mixing can be facilitated.
かかる本発明では、インジェクタから噴射された添加剤が、排気浄化用触媒の上流側で良好に霧化・拡散されて排気ガスと十分に混合されるため、添加剤を排気浄化用触媒全体に略均等に供給することができる。したがって、排気浄化用触媒を有効利用することができ、触媒効率を実質的に向上させることができる。また、追加の加熱手段等が不要であり、部品コスト及び構造の簡略化を図ることができ、コストの増大を抑えることができる。 In the present invention, the additive injected from the injector is atomized and diffused well on the upstream side of the exhaust purification catalyst and is sufficiently mixed with the exhaust gas. Can be supplied evenly. Therefore, the exhaust purification catalyst can be used effectively, and the catalyst efficiency can be substantially improved. Further, no additional heating means or the like is required, the parts cost and the structure can be simplified, and the increase in cost can be suppressed.
以下、一実施形態に基づいて本発明について説明する。なお、図1は、一実施形態に係る排気浄化装置の概略構成を示す図であり、図2は、その要部の斜視図であり、図3はその要部の断面図である。 Hereinafter, the present invention will be described based on an embodiment. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an exhaust emission control device according to an embodiment, FIG. 2 is a perspective view of the main part, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part.
図1に示すように、本実施形態に係る排気浄化装置10は、複数の排気浄化用触媒と排気浄化用フィルタとを有し、これら複数の排気浄化用触媒と排気浄化用フィルタとは、車両に搭載される多気筒ディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)11の排気管(排気通路)12に介装されている。
As shown in FIG. 1, an
エンジン11は、シリンダヘッド13とシリンダブロック14とを有し、シリンダブロック14の各シリンダボア15内には、ピストン16が往復移動自在に収容されている。そして、このピストン16とシリンダボア15とシリンダヘッド13とで燃焼室17が形成されている。ピストン16は、コンロッド18を介してクランクシャフト19に接続されており、ピストン16の往復運動によってクランクシャフト19が回転するようになっている。
The
またシリンダヘッド13には吸気ポート20が形成され、この吸気ポート20には吸気マニホールド21を含む吸気管(吸気通路)22が接続されている。また、吸気ポート20には吸気弁23が設けられており、この吸気弁23によって吸気ポート20が開閉されるようになっている。また、シリンダヘッド13には、排気ポート24が形成され、この排気ポート24には、排気マニホールド25を含む排気管(排気通路)12が接続されている。なお、排気ポート24には排気弁26が設けられており、吸気ポート20と同様に、排気ポート24はこの排気弁26によって開閉されるようになっている。そして、これら吸気管22及び排気管12の途中には、ターボチャージャ27が設けられ、排気管12のターボチャージャ27の下流側には、本実施形態に係る排気浄化装置10を構成する排気浄化用触媒及び排気浄化用フィルタが介装されている。
An
ターボチャージャ27は、図示しないタービンと、このタービンに連結されたコンプレッサとを有し、エンジン11からターボチャージャ27内に排気ガスが流れ込むと、排気ガスの流れによってタービンが回転し、このタービンの回転に伴ってコンプレッサが回転して吸気管22aからターボチャージャ27内に空気を吸い込んで加圧するようになっている。そして、ターボチャージャ27で加圧された空気は、吸気管22bを介してエンジン11の各吸気ポート20に供給される。
The
なお、シリンダヘッド13には、各気筒の燃焼室17内に燃料を直噴射する電子制御式の燃料噴射弁28が設けられており、この燃料噴射弁28には、図示しないコモンレールから所定の燃圧に制御された高圧燃料が供給されるようになっている。
The
ここで、本実施形態では、ターボチャージャ27の下流側の排気管12に、排気浄化用触媒であるディーゼル酸化触媒(以下、単に酸化触媒と称する)31及びNOxトラップ触媒32と、排気浄化用フィルタであるディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter:以下、DPFと称する)33とが上流側から順に配されている。また、詳しくは後述するが、ターボチャージャ27と酸化触媒31との間の排気管12aには、添加材として、還元剤である燃料(軽油)を酸化触媒31に向かって噴射するインジェクタ35が設けられている。
Here, in the present embodiment, a diesel oxidation catalyst (hereinafter simply referred to as an oxidation catalyst) 31 and an
酸化触媒31は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造の担体に、白金(Pt)、パラジウム(Pd)等の貴金属が担持されてなる。このような酸化触媒31では、排気ガスが流入すると、排気ガス中の一酸化炭素(NO)が酸化されて二酸化窒素(NO2)が生成される。また、酸化触媒31における酸化反応が起こるには、酸化触媒31が所定温度以上に加熱されている必要があるため、酸化触媒31は可及的にエンジン11に近い位置に配されていることが好ましい。エンジン11に近い位置に配置されることにより、酸化触媒31がエンジン11の熱によって加熱され、エンジン始動時等であっても、比較的短時間で酸化触媒31を所定温度以上に加熱することができる。
The
NOxトラップ触媒32は、例えば、酸化アルミニウム(Al2O3)からなるハニカム構造の担体に、白金(Pt)、パラジウム(Pd)等の貴金属が担持されると共に、吸蔵剤としてバリウム(Ba)等のアルカリ金属、あるいはアルカリ土類金属が担持されてなる。そして、NOxトラップ触媒32では、エンジン11から排出されるNOxや、酸化雰囲気においてNOx、すなわち、酸化触媒31で生成されたNO2、また酸化触媒31で酸化されずに排気ガス中に残存するNOを一旦吸蔵し、例えば、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)等を含む還元雰囲気中において、NOxを放出して窒素(N2)等に還元する。
In the
なお、エンジン11から排出されるNOxや、酸化触媒31で生成されたNO2の多くはNOxトラップ触媒32によって吸着・分解(還元)され、吸着・分解されなかった残りのNO2はDPF33での反応により浄化されるようになっている。
Note that most of NOx discharged from the
通常、エンジン11から排出される排気ガスの大部分はNOが占めておりHCの量は極めて少ないため、NOxトラップ触媒32内が酸化雰囲気となり、NOxトラップ触媒32ではNOxが吸着されるのみで吸着されたNOxが分解(還元)されることはない。このため、NOxトラップ触媒32に所定量のNOxが吸着されると、ターボチャージャ27と酸化触媒31との間の排気管12aに固定されたインジェクタ35から還元剤である燃料(軽油)が噴射されるようになっている。これにより、燃料が混合された排気ガスが酸化触媒31を通過してNOxトラップ触媒32に供給され、NOxトラップ触媒32内が還元雰囲気となり、吸着されたNOxが分解(還元)される。
Normally, most of the exhaust gas discharged from the
ここで、本発明では、図示するように、インジェクタ35は、酸化触媒31からそれほど離間していない上流側の排気管12に連通する燃料通路12bに設けられている。すなわち、燃料通路12bは、ターボチャージャ27と酸化触媒31との間の排気管12aに連通して酸化触媒31側に向かって開口するように設けられており、インジェクタ35は、この燃料通路12bの排気管12a側の開口とは反対側の基端部側にノズル36の噴射方向が、酸化触媒31の上流側端面の中央部付近に向かうように固定されている。したがって、インジェクタ35のノズル36から噴射された燃料(還元剤)は、燃料通路12bを通過して排気管12a内に噴射され、酸化触媒31の中央部に向かって液滴状態で飛行しながら霧化する。
Here, in the present invention, as shown in the figure, the
また、酸化触媒31の上流側には、棒状のインパクタ40が設けられている。インパクタ40は、熱伝導が良好な材料、例えば、ステンレス鋼等の金属材料で形成された棒状部材からなり、基端部側がインジェクタ35よりも排気上流側の高温部材に固定され、先端部側が排気管12a内の酸化触媒31の上流側のインジェクタ35からの噴射される還元剤(添加剤)の噴射領域に配置されている。
A rod-shaped
本実施形態では、図3に示すように、断面が矩形状を有する棒状のインパクタ40を用いて、インパクタ40の外周の一つの平面をインジェクタ35側に向かって配置するようにした。これにより、インジェクタ35から噴射された燃料(還元剤)は、インパクタ40の外周の一つの平面に当接する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, a rod-shaped
また、インパクタ40の基端部側を、インジェクタ35よりも排気上流側の高温部材である排気マニホールド25に固定するようにした。さらに、本実施形態では、図2及び図3に示すように、インパクタ40の基端部側を排気マニホールド25内の排気ガスに接触するように排気マニホールド25内に突出するように設けた。これにより、インパクタ40は、排気マニホールド25内の高温の排気ガスで加熱されることになり、インジェクタ35から燃料が噴射される領域の雰囲気(排気ガス)の温度に比べて高温に加熱される。
Further, the base end side of the impactor 40 is fixed to the
また、インパクタ40の先端部側は、インジェクタ35から噴射された燃料(還元剤)の流れに当接して、噴射された燃料(還元剤)の流れを分断する位置に配置されている。すなわち、インパクタ40は、排気ガスが流れる排気管12a内においてインジェクタ35のノズル36の噴射方向と酸化触媒31との間に配置され、インジェクタ35から噴霧された燃料(還元剤)の流れを分断する。
The tip of the impactor 40 is disposed at a position where it abuts the flow of fuel (reducing agent) injected from the
これにより、インジェクタ35から噴射された燃料(還元剤)が、インパクタ40に当接して、その流れが分断されることによって、燃料(還元剤)と排気ガスとの混合(霧化・拡散)が促進される。
As a result, the fuel (reducing agent) injected from the
また、図3に示すように、インジェクタ35から噴射された燃料(還元剤)がインパクタ40に当接することにより、インパクタ40の後流には燃料によるカルマン渦41が発生する。また、排気ガスがインパクタ40に当接することによって、インパクタ40の後流には排気ガスによるカルマン渦42が発生する。そして、これら2つのカルマン渦41、42によって、排気ガスと燃料(還元剤)との気流が乱されることで、排気ガスと燃料(還元剤)との混合(霧化・拡散)が促進され、酸化触媒31に均一に燃料(還元剤)を供給することができる。
As shown in FIG. 3, the fuel (reducing agent) injected from the
さらに、上述のようにインパクタ40の基端部側を排気上流の高温部材である排気マニホールド25に固定し、インパクタ40を排気ガスによって加熱することで、インパクタ40の先端部側の雰囲気(燃料が噴射される領域)の温度に比べてインパクタ40を高温にすることができる。このようにインパクタ40を高温にすることで、ライデンフロスト現象によってインパクタ40に衝突する燃料(還元剤)の跳ね返りが促進されるため、排気ガスと燃料(還元剤)との混合(霧化・拡散)を促進することができる。また、加熱されたインパクタ40に燃料(還元剤)を当接させることにより、燃料気化を促進して、排気ガスと燃料(還元剤)との混合(霧化・拡散)を促進することができる。このように、排気ガスと燃料との混合(霧化・拡散)を促進することで、酸化触媒31に均一に燃料(還元剤)を供給することができ、還元剤の酸化触媒31への不均一な供給による触媒効率の低下や、還元剤の供給過多によって酸化触媒31で反応しきれない還元剤が下流へそのまま流れてしまうことがなくなる。
Further, as described above, the base end side of the impactor 40 is fixed to the
また、還元剤と排気ガスとを十分に混合(霧化・拡散)させることができるため、インジェクタ35と酸化触媒31との区画を広く取る必要がなく、装置の小型化及び構造の簡略化を図ることができる。一般的には、インジェクタ35は排気浄化触媒から相当の距離だけ離間して設けて噴射された還元剤が排気浄化触媒に到達するまでに十分に拡散し霧化するようにするが、配置スペースの制限からこのような配置が取れない場合がある。例えば、本実施形態では、酸化触媒31がターボチャージャ27の直下に近接して設けられており、またこれらターボチャージャ27と酸化触媒31との間の排気管12aは略L字状に湾曲した湾曲管で構成されているので、酸化触媒31から相当の距離だけ離間した位置にインジェクタ35を設けるためには、燃料通路12bを設ける必要がある。このような燃料通路12bを設けずに、インジェクタ35を直接排気管12aに設けた場合、インジェクタ35から噴射された還元剤は液滴状態で酸化触媒31の上流側端面の一部の領域のみに付着するようになる。しかしながら、上述したように、噴霧された燃料(還元剤)の流れを分流するインパクタ40を設けることで、インジェクタ35と酸化触媒31との区画を広く取らなくても、排気ガスと燃料とを十分に混合(霧化・拡散)させることができる。したがって、燃料通路12bを設けずに、インジェクタ35を排気管12aの内面に直接設けることもできる。このようにインジェクタ35を直接排気管12a内に設けることにより、装置の小型化及び構造の簡略化をさらに図ることができる。
Further, since the reducing agent and the exhaust gas can be sufficiently mixed (atomized / diffused), it is not necessary to take a wide section between the
なお、本実施形態では、断面が矩形状のインパクタ40を設けることで、断面が円形状又は楕円形状等のインパクタに比べて、排気ガスと燃料との混合をさらに向上することができるものである。また、本実施形態では、インパクタ40の外周の一つの平面をインジェクタ35側に向かって配置するようにしたが、インパクタ40の軸を中心とした回転方向の位置は特にこれに限定されず、例えば、インパクタ40の外周の角部をインジェクタ35側に向かって配置するようにしてもよい。
In this embodiment, by providing the impactor 40 having a rectangular cross section, the mixing of exhaust gas and fuel can be further improved as compared to an impactor having a circular or elliptical cross section. . In the present embodiment, one plane on the outer periphery of the impactor 40 is arranged toward the
以上説明したように、インパクタ40をインジェクタ35よりも排気上流側の高温部材である排気マニホールド25に固定することで、インジェクタ35の燃料を噴射する領域に比べて高温に加熱して、燃料と排気ガスとの混合を向上するようにしたため、超音波振動手段やヒータ等の加熱手段を設けるのに比べて、電気的制御が不要となり、構造を簡略化してコストの増大を抑えることができる。
As described above, the impactor 40 is fixed to the
また、インパクタ40の基端部側を、排気マニホールド25に固定するようにしたため、インパクタを比較的高温に加熱することができると共に、排気マニホールド25よりも上流側の排気ガスの流れに影響を与えることがない。すなわち、インパクタ40は、なるべく高温となるエンジン11側に設けるのが好ましいものの、インパクタ40を各シリンダ毎に設けられた排気ポート24と排気マニホールド25との間の何れかの排気経路内に設けると、インパクタ40を設けた排気経路と他の排気経路との排気性能にばらつきが生じてしまう。したがって、インパクタ40は、比較的高温に加熱されると共に、排気性能にばらつきを生じさせない位置である排気マニホールド25に設けるのが好適である。
Further, since the base end side of the impactor 40 is fixed to the
また、酸化触媒31の全体に均等に拡散された還元剤は、酸化触媒31を出た後も排気ガス中に均等に混合されているため、下流に配置されたNOxトラップ触媒32、DPF33等に均等に供給される。
Further, since the reducing agent evenly diffused throughout the
DPF33は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造のフィルタであり、DPF33内には、上流側端部が開放され下流側端部が閉塞された排気ガス通路33aと下流側端部が開放され上流側端部が閉塞された排気ガス通路33bとが交互に配列されている。そして、排気ガスは、まず上流側端部が開放された排気ガス通路33aに流入し、隣接する排気ガス通路33bとの間に設けられた多孔質の壁面から下流側端部が開放された排気ガス通路33bに流入して下流側に流出し、この過程において排気ガス中の微粒子状物質(PM)が、壁面に衝突したり吸着されたりして捕捉される。
The DPF 33 is a filter having a honeycomb structure formed of, for example, a ceramic material. In the DPF 33, an
捕捉されたPMは、排気ガス中のNO2によって酸化(燃焼)されCO2として排出され、またDPF33内に残存するNO2はN2に分解されて排出されるようになっている。すなわち、DPF33では、排気ガスを浄化して、PM及びNOxの排出量を大幅に低減できるようになっている。また、PMが燃焼されることで、DPF33の性能がある程度再生される。 The trapped PM is oxidized (combusted) by NO 2 in the exhaust gas and discharged as CO 2 , and NO 2 remaining in the DPF 33 is decomposed into N 2 and discharged. That is, the DPF 33 can purify the exhaust gas and greatly reduce PM and NOx emissions. Moreover, the performance of the DPF 33 is regenerated to some extent by burning PM.
ここで、通常は、上述したようにNOxはNOxトラップ触媒32で吸着されるため、DPF33に供給される排気ガス中のNO2の量は少なく、DPF33にはPMが徐々に堆積されていく。そして、DPF33に所定量のPMが堆積すると、排気管12aに固定されているインジェクタ35から所定量の燃料が噴射されるようになっている。上述したように排気ガスに燃料が混合されると、NOxトラップ触媒32では吸着されたNOxが還元されるため、排気ガスに含まれているNOx(NO2)はNOxトラップ触媒32で吸着されずにDPF33に供給される。これにより、DPF33におけるPMの燃焼が促進されるようになっている。
Here, since NOx is normally adsorbed by the
なお、これら酸化触媒31、NOxトラップ触媒32及びDPF33の上流側近傍及びDPF33の下流側近傍には、それぞれ排気温センサ38が設けられており、これら複数の排気温センサ38によって、酸化触媒31、NOxトラップ触媒32及びDPF33に流入する排気ガスの温度と、酸化触媒31、NOxトラップ触媒32及びDPF33から排出される排気ガスの温度を検出している。さらに、酸化触媒31及びDPF33の上流側近傍には、排気ガス中の酸素濃度を検出するための酸素濃度センサ39が設けられている。また、車両には、図示しないが電子制御ユニット(ECU)が設けられており、このECUには、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が備えられている。そして、このECUが、上記各センサからの情報に基づいて、エンジン11及び排気浄化装置10の総合的な制御を行っている。
An
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、排気浄化装置10として、排気管12に、排気浄化用触媒である酸化触媒31及びNOxトラップ触媒32と、排気浄化用フィルタであるDPF33とを、上流側から酸化触媒31、NOxトラップ触媒32、DPF33の順で配置した例を挙げたが、これら排気浄化用触媒及び排気浄化用フィルタの配置及び種類は特に限定されるものではない。
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, in the above-described embodiment, as the
また、上述した実施形態では、NOxを分解(還元)する排気浄化用触媒として、燃料(軽油)を還元剤としてNOxを分解(還元)するNOxトラップ触媒を例示したが、これに限定されず、例えば、排気ガス中のNOxを選択的に触媒に吸着させ、還元剤としてアンモニアあるいは尿素をインジェクタから噴射してNOxを分解(還元)する、いわゆるSCR(Selective Catalytic Reduction)等であってもよい。 In the above-described embodiment, the NOx trap catalyst that decomposes (reduces) NOx using fuel (light oil) as a reducing agent is exemplified as the exhaust gas purification catalyst that decomposes (reduces) NOx, but is not limited thereto. For example, a so-called SCR (Selective Catalytic Reduction) that selectively adsorbs NOx in exhaust gas to a catalyst and injects ammonia or urea as a reducing agent from an injector to decompose (reduce) NOx may be used.
また、上述した実施形態では、添加剤として還元剤を用いて説明したが、還元作用を目的としたものに限らず、排気系に添加するものであれば、例えば、燃焼による昇温を目的とした燃料でもよい。 In the above-described embodiment, the reducing agent is used as the additive. However, the reducing agent is not limited to the purpose of reducing action, and if it is added to the exhaust system, for example, the purpose is to raise the temperature by combustion. Fuel that has been used may be used.
さらに、上述した実施形態では過給器としてターボチャージャを備えている吸排気系の構成の一例を示しているが、特にこれに限定されず、例えば、過給器は必ずしも設ける必要はない。また、上述の実施形態では、排気通路と吸気通路との間に冷却排気ガスの再循環路を有する冷却排気ガス再循環装置、いわゆるEGR装置を設けた構成を例示したが、勿論、このEGR装置も必ずしも設ける必要はない。 Furthermore, in the above-described embodiment, an example of the configuration of an intake / exhaust system including a turbocharger as a supercharger is shown. However, the present invention is not particularly limited thereto. For example, the supercharger is not necessarily provided. In the above-described embodiment, the cooling exhaust gas recirculation device having a cooling exhaust gas recirculation path between the exhaust passage and the intake passage, ie, a so-called EGR device is exemplified. Is not necessarily provided.
また、上述した実施形態では、インパクタ40の基端部側を排気マニホールド25に固定して、インパクタ40を排気マニホールド25を流れる排気ガスによって加熱するようにしたが、インパクタ40を固定する部材は特にこれに限定されず、インジェクタ35の燃料が噴射される領域よりも排気ガスの上流側の高温部位であれば、何れの場所であってもよい。排気ガスの上流側の高温部位としては、上述した排気マニホールド25以外に、例えば、シリンダヘッド13やターボチャージャ27などが挙げられる。特にインパクタ40は、エンジン11を構成する部材、例えば、上述した排気マニホールド25やシリンダヘッド13などに固定することで、排気ガスによる熱とエンジン11自体の熱とによりインパクタ40を高温に加熱することができるため好適である。また、上述した実施形態では、インパクタ40の基端部側を排気ガスに接触させることにより、インパクタ40を排気ガスによって加熱するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、インパクタ40の基端部側を高温部材の外周に固定するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the base end side of the impactor 40 is fixed to the
さらに、上述した実施形態では、断面が矩形状を有する棒状のインパクタ40を例示したが、インパクタ40の形状は特にこれに限定されるものではなく、例えば、断面が円形状又は楕円形状を有する棒状部材であってもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the rod-shaped
また、インパクタ40の基端部側に板状のフィンを複数設け、排気ガスによって加熱されるインパクタ40の表面積を拡大して、インパクタが排気ガスによって加熱される効率を向上するようにしてもよい。 Further, a plurality of plate-like fins may be provided on the base end side of the impactor 40, and the surface area of the impactor 40 heated by the exhaust gas may be increased to improve the efficiency of heating the impactor by the exhaust gas. .
もちろん、インパクタ40の数も特に限定されず、2本以上の複数本であってもよい。
Of course, the number of
本発明は、排気ガスから有害物質を除去(削除)する排気浄化装置の産業分野で利用することができる。 The present invention can be used in the industrial field of exhaust purification devices that remove (delete) harmful substances from exhaust gas.
10 排気浄化装置
11 エンジン
12、12a 排気管
12b 燃料通路
24 排気ポート
25 排気マニホールド
26 排気弁
27 ターボチャージャ
28 燃料噴射弁
31 酸化触媒
32 NOxトラップ触媒
33 DPF
35 インジェクタ
36 ノズル
40 インパクタ
DESCRIPTION OF
35
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008153515A JP4844766B2 (en) | 2008-06-11 | 2008-06-11 | Exhaust purification device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008153515A JP4844766B2 (en) | 2008-06-11 | 2008-06-11 | Exhaust purification device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009299544A true JP2009299544A (en) | 2009-12-24 |
JP4844766B2 JP4844766B2 (en) | 2011-12-28 |
Family
ID=41546687
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008153515A Expired - Fee Related JP4844766B2 (en) | 2008-06-11 | 2008-06-11 | Exhaust purification device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4844766B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8793978B2 (en) | 2011-02-04 | 2014-08-05 | Caterpillar Inc. | Exhaust system having thermally conductive dosing channel |
JP2018087497A (en) * | 2016-11-28 | 2018-06-07 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Exhaust gas purifying apparatus |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004532954A (en) * | 2001-06-30 | 2004-10-28 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Mixing equipment for exhaust gas purification equipment |
JP2006322327A (en) * | 2005-05-17 | 2006-11-30 | Isuzu Motors Ltd | Exhaust emission control method and exhaust emission control system |
-
2008
- 2008-06-11 JP JP2008153515A patent/JP4844766B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004532954A (en) * | 2001-06-30 | 2004-10-28 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Mixing equipment for exhaust gas purification equipment |
JP2006322327A (en) * | 2005-05-17 | 2006-11-30 | Isuzu Motors Ltd | Exhaust emission control method and exhaust emission control system |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8793978B2 (en) | 2011-02-04 | 2014-08-05 | Caterpillar Inc. | Exhaust system having thermally conductive dosing channel |
JP2018087497A (en) * | 2016-11-28 | 2018-06-07 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Exhaust gas purifying apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4844766B2 (en) | 2011-12-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4450257B2 (en) | Exhaust purification device | |
US9689290B2 (en) | Reductant mixing system for an exhaust gas after-treatment device | |
JP5561486B2 (en) | Exhaust purification device | |
JP5141900B2 (en) | Exhaust purification device | |
JP5013121B2 (en) | Exhaust purification device | |
JP4784761B2 (en) | Exhaust purification device | |
JP2011052611A (en) | Device for controlling exhaust emission | |
JP2008128046A (en) | Exhaust gas purification device | |
JP2011032999A (en) | Exhaust emission control device | |
KR101795402B1 (en) | Exhaust system | |
CN108060961B (en) | Reducing agent spray and exhaust flow guide and deflector | |
JP2008138633A (en) | Injector mounting structure | |
JP4662334B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP5605578B2 (en) | Exhaust purification device | |
JP2008151039A (en) | Exhaust emission control device | |
JP4671048B2 (en) | Exhaust purification device | |
JP4844766B2 (en) | Exhaust purification device | |
US10329990B2 (en) | Asymmetric catalyst cone for swirl induction of exhaust gas flow | |
JP5041168B2 (en) | Exhaust purification device | |
JP6020105B2 (en) | Diesel engine exhaust gas purification method and exhaust gas purification system | |
JP5019069B2 (en) | Exhaust purification device | |
JP4924844B2 (en) | Exhaust purification device | |
JP2010059806A (en) | Exhaust emission control device | |
JP4696288B2 (en) | Exhaust purification device | |
US10428712B2 (en) | Variable-position mixer for an exhaust gas after-treatment system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100826 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110719 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110727 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110823 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110914 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110927 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141021 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4844766 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141021 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |