JP2010019197A - Exhaust emission control device - Google Patents
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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、上記汚染物質を分解(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 exhaust gas exhausted from engines mounted on automobiles, especially diesel engines, carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NOx), and particulate matter (PM) ) Etc. are included. For this reason, in general, for example, a three-way catalyst for decomposing (reducing, etc.) the pollutants and a particulate filter for capturing PM in an exhaust passage through which exhaust gas discharged from the engine passes. Etc., so that the exhaust gas is discharged into the atmosphere as harmless 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。 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 regeneration processing, a heating device is provided in the particulate filter, and PM is burned and removed by heating. However, fuel (light oil) is added to the oxidation catalyst provided upstream of the particulate filter. A method is also proposed in which a hydrocarbon-based liquid such as) is introduced to cause an exothermic reaction and the particulate filter is regenerated by this heat.
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(添加剤)を適宜供給する必要がある。このため、一般的には、燃料(軽油)等を還元剤として排気通路内に噴射することでNOxトラップ触媒に供給するようにしている。例えば、排気管に設けられたインジェクタによって燃料を排気通路内に噴射し、燃料が混合された排気ガスを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)。 Since such NOx trap catalyst decomposes (reduces) adsorbed NOx, it is necessary to appropriately supply a reducing agent (additive) from the outside to the NOx trap catalyst. For this reason, in general, fuel (light oil) or the like is supplied as a reducing agent into the exhaust passage so as to be supplied to the NOx trap catalyst. For example, there is one in which fuel is injected into an exhaust passage by an injector provided in an exhaust pipe, and exhaust gas mixed with the fuel is supplied to a NOx trap catalyst (see, for example, Patent Document 1).
またNOxトラップ触媒にはNOxと共に硫黄酸化物(SOx)も吸着されるため、NOxトラップ触媒に燃料(還元剤)を供給してNOxトラップ触媒を高温にすることで、SOxを分解(還元)することも行われている。 Since NOx trap catalyst also adsorbs sulfur oxide (SOx) together with NOx, fuel (reducing agent) is supplied to the NOx trap catalyst to raise the temperature of the NOx trap catalyst, thereby decomposing (reducing) SOx. Things are also done.
このようなインジェクタの先端面及びその周囲には、いわゆるデポジットが徐々に堆積してしまい、ノズルの目詰まり等の問題が生じる虞がある。 There is a possibility that so-called deposits gradually accumulate on the tip surface of the injector and the periphery thereof, and problems such as nozzle clogging may occur.
具体的には、排気通路内に燃料等の還元剤を噴射するインジェクタのノズルが開口する先端面は、排気通路内に露出されており高温の排気ガスに晒されるため、この先端面の温度は比較的高温になる。このため、インジェクタから噴射した還元剤(例えば、燃料)がインジェクタの先端面に付着すると、付着した還元剤の揮発成分が蒸発して残った成分が変質してデポジットとして徐々に堆積してしまう。また付着した還元剤がバインダとなって排ガス中の煤が付着してデポジットとして徐々に堆積してしまう。 Specifically, the tip surface of the injector nozzle that injects a reducing agent such as fuel into the exhaust passage is exposed in the exhaust passage and exposed to high-temperature exhaust gas. It becomes relatively hot. For this reason, when the reducing agent (for example, fuel) injected from the injector adheres to the tip end surface of the injector, the volatile component of the attached reducing agent evaporates and the remaining component is denatured and gradually accumulates as deposit. Further, the adhering reducing agent becomes a binder, soot in the exhaust gas adheres and gradually accumulates as a deposit.
このようにインジェクションの先端面にデポジットが堆積すると、インジェクタのノズルの目詰まりが生じて排気通路に還元剤を良好に供給できなくなる虞がある。また連通路の壁面にデポジットが堆積しノズルから噴射された還元剤の通路が狭まってしまい、同様に、排気通路に還元剤を良好に供給できなくなる虞がある。 If deposits accumulate on the tip surface of the injection in this way, the nozzles of the injector may become clogged, and the reducing agent may not be supplied satisfactorily to the exhaust passage. Further, deposits accumulate on the wall surface of the communication passage, and the passage of the reducing agent injected from the nozzle is narrowed. Similarly, there is a possibility that the reducing agent cannot be supplied satisfactorily to the exhaust passage.
なおこのようにインジェクタ等にデポジットが堆積してしまった場合には、インジェクタを取り外して堆積したデポジットを除去するメンテナンス作業を行う必要がある。インジェクタを取り外すには、インジェクタが取り付けられている装着部材や、インジェクタに取り付けられている還元剤(燃料)の配管や、その周囲に配されている冷却水の配管等を取り外す必要があり、メンテナンス作業にはかなりの労力を必要とする。 When deposits are deposited on the injector or the like in this way, it is necessary to perform maintenance work for removing the deposited deposits by removing the injectors. To remove the injector, it is necessary to remove the mounting member to which the injector is attached, the reducing agent (fuel) pipe attached to the injector, the cooling water pipe around it, etc. Work requires considerable effort.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、インジェクタの先端面に堆積するデポジットによる排気通路内への添加剤の供給不良を防止した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, and an object of the present invention is to provide an exhaust purification device that prevents poor supply of additives into the exhaust passage due to deposits deposited on the tip surface of an injector.
上記課題を解決する本発明の第1の態様は、エンジンに連通する排気通路に介装される排気浄化用触媒と、該排気浄化用触媒よりも上流側に設けられて前記排気通路内に添加剤を噴射するインジェクタとを具備し、該インジェクタが前記排気通路に繋がる連通路内にその先端面が露出された状態で固定されており、前記連通路には前記インジェクタの先端面を摺動する摺動部材によって前記インジェクタの先端面に堆積したデポジットを掻き取る掻取手段が配設されてい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 problems is an exhaust purification catalyst that is interposed in an exhaust passage communicating with an engine, and is provided upstream of the exhaust purification catalyst and added to the exhaust passage. An injector for injecting the agent, and the injector is fixed in an exposed state in a communicating path connected to the exhaust passage, and the leading end surface of the injector slides in the communicating path. In the exhaust emission control device, scraping means for scraping the deposit accumulated on the tip surface of the injector by a sliding member is provided.
かかる第1の態様では、インジェクタの先端面にデポジットが堆積しても、このデポジットは掻取手段の摺動部材によって所定のタイミングで掻き落とされる。したがって、インジェクタのノズルの目詰まり、或いは連通路が狭められるといった問題の発生を防止することができ、添加剤を排気通路内に常に良好に供給することができる。 In the first aspect, even if deposits are accumulated on the tip surface of the injector, the deposits are scraped off at a predetermined timing by the sliding member of the scraping means. Therefore, it is possible to prevent occurrence of problems such as clogging of the nozzle of the injector or narrowing of the communication path, and it is possible to always supply the additive into the exhaust path satisfactorily.
本発明の第2の態様は、前記摺動部材は、前記連通路の周壁の一部としても機能す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 emission control device according to the first aspect, the sliding member also functions as a part of a peripheral wall of the communication path.
かかる第2の態様では、掻取手段の摺動部材自体が添加剤の流路である連通路を狭めることがなく、連通路を介して排気通路内に添加剤が良好に供給される。 In this second aspect, the sliding member of the scraping means itself does not narrow the communication path which is the flow path of the additive, and the additive is satisfactorily supplied into the exhaust passage through the communication path.
本発明の第3の態様は、前記摺動部材は、前記連通路の周方向に沿って配されると共に一端が前記連通路の周壁に固定された板状の形状記憶合金からなることを特徴とする第1又は2の態様の排気浄化装置にある。 In a third aspect of the present invention, the sliding member is made of a plate-shaped shape memory alloy that is disposed along the circumferential direction of the communication path and has one end fixed to the peripheral wall of the communication path. In the exhaust emission control device of the first or second aspect.
かかる第3の態様では、摺動部材自体の変形を利用してデポジットを掻き落とすことができるため、掻取手段の構造を簡素化できる。 In the third aspect, since the deposit can be scraped off by utilizing the deformation of the sliding member itself, the structure of the scraping means can be simplified.
本発明の第4の態様は、前記掻取手段が、前記摺動部材と当該摺動部材を移動させるための移動手段とを有し、該移動手段が、前記摺動部材を前記連通路の中心部に向かって付勢するばね部材からなる第1の付勢部材と、所定条件下で前記ばね部材による付勢力に抗して前記摺動部材を付勢可能な第2の付勢部材とで構成されていることを特徴とする第1又は2の態様の排気浄化装置にある。 In a fourth aspect of the present invention, the scraping means includes the sliding member and a moving means for moving the sliding member, and the moving means moves the sliding member to the communication path. A first biasing member comprising a spring member biasing toward the center, and a second biasing member capable of biasing the sliding member against a biasing force by the spring member under a predetermined condition; The exhaust emission control device according to the first or second aspect is characterized by comprising:
かかる第4の態様では、比較的簡単な構造を有する移動手段によって、摺動部材をインジェクタの先端面に対して確実に摺動させることができる。 In the fourth aspect, the sliding member can be reliably slid with respect to the tip surface of the injector by the moving means having a relatively simple structure.
本発明の第5の態様は、前記第2の付勢部材が、縮んだ状態の形状を記憶した形状記憶合金からなることを特徴とする第4の態様の排気浄化装置にある。 According to a fifth aspect of the present invention, in the exhaust emission control device according to the fourth aspect, the second urging member is made of a shape memory alloy storing a shape in a contracted state.
かかる第5の態様では、比較的簡単な構造を有する移動手段によって、摺動部材をインジェクタの先端面に対して確実に摺動させることができる。 In the fifth aspect, the sliding member can be reliably slid relative to the tip surface of the injector by the moving means having a relatively simple structure.
本発明の第6の態様では、前記第2の付勢部材が、内部を負圧にすることで前記摺動部材を付勢するエアアクチュエータであることを特徴とする第4の態様の排気浄化装置にある。 According to a sixth aspect of the present invention, the exhaust gas purification according to the fourth aspect, wherein the second biasing member is an air actuator that biases the sliding member by setting the inside to a negative pressure. In the device.
かかる第6の態様では、比較的簡単な構造を有する移動手段によって、摺動部材をインジェクタの先端面に対して確実に摺動させることができる。 In the sixth aspect, the sliding member can be reliably slid with respect to the tip surface of the injector by the moving means having a relatively simple structure.
本発明の第7の態様は、前記摺動部材は、少なくとも前記連通路の前記排気通路下流側に設けられていることを特徴とする第1〜6の何れか一つの態様の排気浄化装置にある。 According to a seventh aspect of the present invention, in the exhaust emission control device according to any one of the first to sixth aspects, the sliding member is provided at least downstream of the exhaust passage of the communication passage. is there.
かかる第7の態様では、デポジットが堆積しやすい連通路の排気管通路下流側に摺動部材が設けられているため、摺動部材の可動により摺動部材自体や摺動部材周辺のデポジットを落とすことができる。 In the seventh aspect, since the sliding member is provided on the downstream side of the exhaust pipe passage of the communication passage where deposits are likely to accumulate, the sliding member itself and deposits around the sliding member are dropped by the movement of the sliding member. be able to.
かかる本発明では、掻取手段によってインジェクタの先端面に堆積したデポジットが掻き落とされるため、添加剤を排気通路に良好に供給することができる。また、装置を分解してインジェクタの先端面に堆積したデポジットを除去するメンテナンス作業を行う手間もなくなる。 In the present invention, since the deposit accumulated on the tip end surface of the injector is scraped off by the scraping means, the additive can be satisfactorily supplied to the exhaust passage. In addition, there is no need to perform maintenance work for disassembling the apparatus and removing deposits deposited on the tip surface of the injector.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
(実施形態1)
図1は、本実施形態に係る排気浄化装置の概略構成を示す図である。図1に示すように、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。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an exhaust emission control device according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the
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。なお、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、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31が設けられており、この燃料噴射弁31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)32及びNOxトラップ触媒33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)34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32との間の排気管12aには、還元剤(添加剤)である燃料(軽油)を排気管(排気通路)12a内に噴射するインジェクタ50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) 32 and a
酸化触媒32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。酸化触媒32では、排気ガスが流入すると、排気ガス中の一酸化窒素(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32における酸化反応が起こるには、酸化触媒32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32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。酸化触媒32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32を所定温度以上に加熱することができるからである。
The
NOxトラップ触媒33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、トラップ剤としてバリウム(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33では、酸化雰囲気においてNOx、すなわち、酸化触媒32で生成されたNO2、また酸化触媒32で酸化されずに排気ガス中に残存するNOを一旦トラップし、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
また酸化触媒32で生成されたNO2の多くはNOxトラップ触媒33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DPF34での反応により浄化されるようになっている。
Further, most of the NO 2 produced by 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33内が酸化雰囲気となり、NOxトラップ触媒33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33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32との間の排気管12aに固定されたインジェクタ50から添加剤である燃料(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32を通過してNOxトラップ触媒33に供給され、NOxトラップ触媒33内が還元雰囲気となり、吸着されたNOxが分解(還元)される。なおNOxトラップ触媒33は、窒素酸化物(NOx)と同様に硫黄酸化物(SOx)もトラップすると共に分解(還元)している。
Normally, most of the exhaust gas discharged from the
DPF34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、DPF34内には、例えば、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38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39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38に流入し、隣接する排気ガス通路39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39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
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DPF34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、DPF34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、DPF34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
ここで、通常は、上述したようにNOxはNOxトラップ触媒33で吸着されるため、DPF34に供給される排気ガス中のNO2の量は少なく、DPF34にはPMが徐々に堆積されていく。そして、DPF34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50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33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33で吸着されずにDPF34に供給される。これにより、DPF34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32、NOxトラップ触媒33及びDPF34の上流側近傍及びDPF34の下流側近傍には、それぞれ排気温センサ40が設けられており、これら複数の排気温センサ40によって、酸化触媒32、NOxトラップ触媒33及びDPF34に流入する排気ガスの温度と、酸化触媒32、NOxトラップ触媒33及びDPF34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32及びDPF34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41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
図2は、実施形態1に係る排気浄化装置の要部を示す拡大断面図であり、図3は、図2のA−A′断面図である。還元剤である燃料を噴射するインジェクタ50は、図2に示すように、本実施形態では、排気管(排気通路)12aに対して略直交する方向に配され、排気管12aに固定された装着部材60とこの装着部材60に固定される固定部材70とによって保持されている。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of the exhaust emission control device according to the first embodiment, and FIG. As shown in FIG. 2, the
装着部材60には、一端が排気管(排気通路)12aに連通する連通路61が形成されており、この連通路61の他端側に、インジェクタ50が装着される装着孔62が形成されている。さらに装着孔62の周囲には冷却水の流路である冷却水路63が形成されている。インジェクタ50は、この装着部材60の装着孔62に装着され、ノズル51が開口する先端面52が連通路61内に露出された状態で、固定部材70によって装着部材60に固定されている。なお固定部材70は、例えば、ボルト等の締結部材によって装着部材60に対して取り外し可能に固定されている。
The mounting
ここで、装着部材60の連通路61内には、図2及び図3に示すように、摺動部材81を有する掻取手段80がインジェクタ50に近接して配設されている。この掻取手段80は、以下に説明するように摺動部材81がインジェクタ50の先端面52上を摺動することで、この先端面52に堆積しているデポジットを掻き落とす。
Here, as shown in FIGS. 2 and 3, scraping means 80 having a sliding
掻取手段80は、摺動部材81とこの摺動部材81を付勢する付勢部材82とで構成されている。摺動部材81は、連通路61の周壁に沿った形状を記憶した一方向性の形状記憶合金からなる板状の部材で形成され、その一端のみが連通路61の周壁部分に固定されている。
The scraping means 80 includes a sliding
付勢部材82は、摺動部材81の他端部と装着部材60の間に配設され、連通路61の中心部、つまりインジェクタ50に向かって摺動部材81を付勢する。この付勢部材82としては、具体的には、圧縮コイルばねが挙げられるが、摺動部材81を付勢できるものであれば、その形状等は特に限定されるものではない。
The urging
また装着部材60には、連通路61の周壁部分に、摺動部材81が収容される凹部64が形成されている。摺動部材81は、この凹部64に収容された状態の形状を記憶しており、連通路61内の温度上昇に伴って摺動部材81が所定温度以上になると、その復元力によって変形してこの凹部64内に収容される。このとき、摺動部材81は凹部64内に実質的に突出することなく収容される。つまり摺動部材81は凹部64に収容された状態では連通路61の周壁の一部を構成している。
In addition, the mounting
本実施形態では、エンジン11が運転状態であり排気管(排気通路)12a及び連通路61内を流れる高温の排気ガスによって摺動部材81が所定温度以上となっていると、摺動部材81がこの凹部64に収容された状態で保持されて連通路61の周壁の一部を構成する(図3(a)参照)。
In the present embodiment, when the
一方、エンジン11が停止され、摺動部材81の温度が所定温度よりも低い温度、例えば、常温になると、図3(b)に示すように、付勢部材82のばね力によって摺動部材81が連通路61の中心部に向かって変形してインジェクタ50の先端面52上を摺動する。またエンジン11が停止した状態から再始動され、摺動部材81の温度が所定温度以上になると、摺動部材81はその復元力によって変形してインジェクタ50の先端面52上を摺動し、再び、装着部材60の凹部64内に収容される(図3(a))。
On the other hand, when the
このように摺動部材81は、所定温度以上であるときには付勢部材82のばね力よりも強い復元力を発揮する。一方、摺動部材81の温度が所定温度よりも低いときには、摺動部材81は付勢部材82のばね力で変形可能な程度の柔軟性を有する。すなわち、付勢部材82は、所定温度よりも低いときに摺動部材81を変形させることができる程度のばね力を発揮する。
Thus, the sliding
そして、上述のように摺動部材81がインジェクタ50の先端面52上を摺動することで、インジェクタ50の先端面52に堆積しているデポジットが掻き落とされる。
Then, as described above, the sliding
このような本実施形態の排気浄化装置10では、定期的にインジェクタ50を取り外してデポジットを除去するメンテナンス作業を行わなくても、デポジットによるノズル51の目詰まり等の問題が発生することがない。また本実施形態では、摺動部材81が連通路61の周壁の一部を構成するため、摺動部材81によって燃料噴射が妨げられることもない。すなわち燃料が通過する通路である連通路61が狭められることもない。したがって、インジェクタ50から排気管(排気通路)12a内に燃料を常に良好に供給することができる。さらに掻取手段80は、上述したようにエンジン11のオンオフに伴う温度変化に応じて作動するため、例えば、電気的な制御等を必要とすることなくデポジットを確実に除去することができる。
In such an
なお本実施形態では、摺動部材81が一方向性の形状記憶合金で形成されていたが、例えば、二方向性の形状記憶合金で形成されていてもよい。つまり掻取手段80が二方向性の形状記憶合金からなる摺動部材81のみで構成されていてもよい。勿論、このような構成としても、エンジン11のオンオフに伴って摺動部材81がインジェクタ50の先端面52上を摺動し、インジェクタ50の先端面52に堆積しているデポジットが掻き落とされる。
In the present embodiment, the sliding
(実施形態2)
図4は、実施形態2に係る排気浄化装置の要部を示す拡大断面図であり、図5は、図4のB−B′断面図である。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of the exhaust emission control device according to the second embodiment, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG.
本実施形態は、図4及び図5に示すように、掻取手段80Aが、摺動部材81Aとこの摺動部材81Aを移動させるための移動手段90とで構成されている例である。つまり、摺動部材81Aは、それ自体が変形することはなく摺動部材81Aに接続された移動手段90の変形に伴って移動する。
As shown in FIGS. 4 and 5, the present embodiment is an example in which the scraping means 80A includes a sliding
移動手段90は、摺動部材81Aを連通路61の中心部に向かって付勢するばね部材からなる第1の付勢部材91と、所定条件下で第1の付勢部材91の付勢力に抗して摺動部材81Aを付勢可能な第2の付勢部材92とで構成されている。
The moving means 90 is provided with a first urging
第1の付勢部材91は、例えば、圧縮コイルばねが好適に用いられるが、第1の付勢部材91はばね力によって摺動部材81Aを付勢できるものであればよく、その材料、形状等は特に限定されるものではない。
For example, a compression coil spring is preferably used as the first urging
第2の付勢部材92は、本実施形態では、縮んだ状態の形状を記憶した形状記憶合金からなり、第1の付勢部材91の周囲に複数配されている。そして連通路61内の温度上昇に伴って第2の付勢部材92が所定温度以上になると、第1の付勢部材91の付勢力に抗して摺動部材81Aを付勢する。つまり第2の付勢部材92は、所定温度以上になると第1の付勢部材91よりも強い復元力(付勢力)を発揮して摺動部材81Aを移動させる。なお第2の付勢部材92は、本実施形態ではコイル状に形成されているが、勿論、第2の付勢部材92の形状は、特に限定されるものではない。
In the present embodiment, the second urging
そして、このような構成の排気浄化装置10では、エンジン11が運転状態であり排気管(排気通路)12a及び連通路61内を流れる高温の排気ガスによって第2の付勢部材92が所定温度以上となっていると、第2の付勢部材92の復元力(付勢力)によって摺動部材81Aが凹部64に収容された状態に保持される。つまり第1の付勢部材91の付勢力(ばね力)に抗した第2の付勢部材92の付勢力によって摺動部材81Aが凹部64に収容される(図4(a))。
In the
一方、エンジン11が停止されて第2の付勢部材92の温度が所定温度よりも低い温度、例えば、常温になると、第2の付勢部材92の付勢力は弱まり第1の付勢部材91の付勢力が発揮される。この第1の付勢部材91の付勢力によって摺動部材81Aは、連通路61の中心部に向かって移動してインジェクタ50の先端面52上を摺動する(図4(b))。またエンジン11が再始動されて第2の付勢部材92が所定温度以上となると、第1の付勢部材91の付勢力に抗して第2の付勢部材92の復元力(付勢力)が発揮され、摺動部材81Aはインジェクタ50の先端面52上を摺動して凹部64に収容される(図4(a))。
On the other hand, when the
このような本実施形態の排気浄化装置10であっても、上述した実施形態と同様に、摺動部材81Aによってインジェクタ50に堆積したデポジットが確実に掻き落とされるため、インジェクタ50から排気管(排気通路)12a内に燃料を常に良好に供給することができる。
Even in such an
なお本実施形態では、第1の付勢部材91の周囲に第2の付勢部材92が複数配されて移動手段90が構成されているが、これら第1の付勢部材91及び第2の付勢部材92の配置や数等は、特に限定されず、第1の付勢部材91及び第2の付勢部材92が発揮する付勢力を考慮して適宜決定すればよい。
In the present embodiment, a plurality of
また、摺動部材81Aは、連通路61の内周面の何れの位置に設けられていてもよいが、連通路61の排気通路12aの下流側に設けられていることが好ましい。排気通路12aの下流側の連通路61の内面にはデポジットが堆積しやすいため、この部分に摺動部材81Aが設けられていることで、デポジットをより良好に掻き落とすことができる。
The sliding
さらに本実施形態では、インジェクタ50の周囲に一つの掻取手段80を設けるようにしたが、勿論、複数の掻取手段80を設けるようにしてもよい。
Furthermore, in this embodiment, one scraping means 80 is provided around the
(実施形態3)
図6は、実施形態3に係る排気浄化装置の要部を示す拡大断面図である。
(Embodiment 3)
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of the exhaust gas purification apparatus according to the third embodiment.
本実施形態は、図6に示すように、掻取手段80Bが、摺動部材81Bとこの摺動部材を移動させるための移動手段90Aとで構成されている例である。つまり、実施形態2と同様に、摺動部材81Bは、それ自体が変形することはなく摺動部材81Bに接続された移動手段90Aの変形に伴って移動する。
As shown in FIG. 6, the present embodiment is an example in which the scraping means 80B includes a sliding
本実施形態の移動手段90Aは、連通路61の中心部に向かって摺動部材81Bを付勢するばね部材からなる第1の付勢部材91Aと、所定条件下で第1の付勢部材91Aの付勢力に抗して摺動部材81Aを付勢可能な第2の付勢部材92Aとで構成されている。
The moving means 90A of the present embodiment includes a first urging
第1の付勢部材91Aは、例えば、圧縮コイルばねが好適に用いられるが、第1の付勢部材91はばね力によって摺動部材81Bを付勢できるものであればよく、その材料、形状等は特に限定されるものではない。
For example, a compression coil spring is preferably used as the first urging
第2の付勢部材92Aは、内部を負圧にすることによって摺動部材81Bを付勢するエアアクチュエータであり、圧縮コイルばねである第1の付勢部材91A内に配されている。この第2の付勢部材92Aには、例えば、各種バルブの開閉等に使用されるバキュームポンプ(図示なし)が吸引管93を介して接続されている。このため、エンジン11が運転状態である場合には、第2の付勢部材92Aは、その内部は吸引管93を介して吸引されて負圧となっており、第1の付勢部材91Aの付勢力(ばね力)に抗して摺動部材81Bを付勢する。したがって、摺動部材81Bは、凹部64内に収容されてその状態が維持される。
The
一方、エンジン11が停止されると、第2の付勢部材92Aの内部の圧力が徐々に大気圧まで上昇し、摺動部材81Bには第1の付勢部材91Aのばね力が働く。すなわち、摺動部材81Bは第1の付勢部材91Aの付勢力(ばね力)によってインジェクタ50の先端面52上を摺動する。
On the other hand, when the
勿論、本実施形態の排気浄化装置10であっても、上述した実施形態と同様に、摺動部材81Bによってデポジットが確実に掻き落とされるため、インジェクタ50から排気管(排気通路)12a内に燃料を常に良好に供給することができる。
Of course, even in the
なお本実施形態では、第1の付勢部材91Aによって摺動部材81Bを連通路61の中央部に向かって付勢するようにしたが、ばね部材からなる第1の付勢部材91Aによって摺動部材81Bを逆方向(連通路61の周壁に向かって)に付勢するようにしてもよい。この場合、第2の付勢部材92Aとして、内部の圧力を上昇させることで摺動部材81Bを付勢するエアアクチュエータを採用すればよい。
In the present embodiment, the sliding
(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、この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、摺動部材が連通路の周壁の一部を構成するようにしているが、摺動部材は、インジェクタからの燃料(還元剤)の噴射を妨げないように配されていれば、勿論、連通路の周壁の一部を構成している必要はない。
(Other embodiments)
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this embodiment. For example, in the above-described embodiment, the sliding member constitutes a part of the peripheral wall of the communication path, but the sliding member is arranged so as not to prevent the injection of fuel (reducing agent) from the injector. Of course, it is not necessary to constitute a part of the peripheral wall of the communication path.
また、上述の実施形態2,3では、摺動部材を移動させるための移動手段について例示したが、勿論、移動手段はこれらの構成に限定されるものではなく、例えば、モータ等を採用することもできる。 In the above-described Embodiments 2 and 3, the moving means for moving the sliding member is illustrated, but of course, the moving means is not limited to these configurations. For example, a motor or the like is employed. You can also.
また上述の実施形態では、排気浄化装置として、排気管(排気通路)に、排気浄化用触媒である酸化触媒及びNOxトラップ触媒と、排気浄化用フィルタであるDPFとを、上流側から酸化触媒、NOxトラップ触媒、DPF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。 In the above-described embodiment, as an exhaust purification device, an oxidation catalyst and NOx trap catalyst that are exhaust purification catalysts and a DPF that is an exhaust purification filter are provided in an exhaust pipe (exhaust passage) from the upstream side as an oxidation catalyst, Although an example in which the NOx trap catalyst and the DPF are arranged in the order is given, the arrangement and types of the exhaust purification catalyst and the exhaust purification filter are not particularly limited.
例えば、図7(a)に示すように、ターボチャージャ27の下流側の排気管12に、NOxトラップ触媒33、酸化触媒32、DPF34の順で配置するようにしてもよい。また、例えば、図7(b)に示すように、ターボチャージャ27の下流側の排気管12に、酸化触媒32を設けずに、NOxトラップ触媒33とDPF34とを順に配置するようにしてもよい。また、例えば、図7(c)に示すように、排気浄化用触媒を設けずに、触媒機能を有するDPF34Aのみを設けた構成としてもよい。すなわち、排気浄化用触媒を兼ねる排気浄化用フィルタであるDPF34Aのみを設けた構成としてもよい。何れにしても、排気浄化用触媒や排気浄化フィルタの上流側に燃料等の添加剤を噴射するインジェクタを有する構成であれば、本発明を採用することで上述したような効果を奏する。
For example, as shown in FIG. 7A, 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添加した例を説明したが、添加剤は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等であってもよい。 In the above-described embodiment, the example in which the reducing agent is added as the additive has been described. However, the additive is not limited to the purpose of the reducing action, and if it is added to the exhaust system, for example, by combustion A fuel for the purpose of raising the temperature 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、排気通路と吸気通路とにわたり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装置を設けるようにしてもよい。 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. Further, a cooling exhaust gas recirculation device having a cooling exhaust gas recirculation passage between the exhaust passage and the intake passage, that is, a so-called EGR device may be provided.
10 排気浄化装置
11 エンジン
12 排気管(排気通路)
13 シリンダヘッド
14 シリンダブロック
15 シリンダボア
16 ピストン
17 燃焼室
18 コンロッド
19 クランクシャフト
20 吸気ポート
21 吸気マニホールド
22 吸気管
23 吸気弁
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
31 燃料噴射弁
32 酸化触媒
33 NOxトラップ触媒
34 DPF
40 排気温センサ
41 酸素濃度センサ
50 インジェクタ
51 ノズル
52 先端面
60 装着部材
61 連通路
62 装着孔
63 冷却水路
64 凹部
70 固定部材
80 掻取手段
81 摺動部材
82 付勢部材
90 移動手段
91 第1の付勢部材
92 第2の付勢部材
93 吸引管
10
13
40
Claims (7)
該インジェクタが前記排気通路に繋がる連通路内にその先端面が露出された状態で固定されており、前記連通路には前記インジェクタの先端面を摺動する摺動部材によって前記インジェクタの先端面に堆積したデポジットを掻き取る掻取手段が配設されていることを特徴とする排気浄化装置。 An exhaust purification catalyst disposed in an exhaust passage communicating with the engine, and an injector provided upstream of the exhaust purification catalyst and injecting an additive into the exhaust passage;
The injector is fixed in a communicating path connected to the exhaust passage in a state in which the tip end face is exposed, and the communicating path is attached to the tip end face of the injector by a sliding member that slides on the tip end face of the injector. An exhaust emission control device comprising scraping means for scraping the deposited deposit.
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