JP2010096005A - Exhaust emission control device for 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関し、特に、パティキュレートフィルタ、還元剤噴射弁及び還元触媒が排気上流側から順次に設けられた内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in which a particulate filter, a reducing agent injection valve, and a reduction catalyst are sequentially provided from the exhaust upstream side.
内燃機関から排出される排気ガス中には、排気微粒子(以下、「PM」と称する。)や窒素酸化物(以下、「NOX」と称する。)が含まれている。そのため、従来、内燃機関の排気通路に、PMを捕集するためのパティキュレートフィルタ(以下、単に「フィルタ」と称する。)と、NOXを還元するための還元触媒とが備えられ、排気ガスの浄化が行われる排気浄化装置が実用化されている。また、この還元触媒の一態様として、還元触媒の上流側で供給される還元剤を用いて、排気ガス中のNOXを選択的に還元する還元触媒がある。 The exhaust gas discharged from the internal combustion engine contains exhaust particulates (hereinafter referred to as “PM”) and nitrogen oxides (hereinafter referred to as “NO X ”). For this reason, conventionally, a particulate filter (hereinafter simply referred to as “filter”) for collecting PM and a reduction catalyst for reducing NO x are provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, and the exhaust gas. Exhaust gas purification devices that perform this purification have been put into practical use. As one aspect of this reduction catalyst, there is a reduction catalyst that selectively reduces NO x in exhaust gas by using a reducing agent supplied on the upstream side of the reduction catalyst.
ここで、フィルタには、PMの捕集量が増大すると目詰まりを生じるという問題がある。そのため、フィルタが用いられる場合には、捕集されたPMを燃焼してフィルタを再生させる再生制御が行われる。フィルタの再生制御方法としては、例えば、フィルタの排気上流側に酸化触媒を設け、内燃機関の運転状態を制御する等の方法により酸化触媒に未燃燃料(HC)を供給して酸化反応を生じさせ、この酸化反応によって生じる排気熱を利用してフィルタに捕集されたPMを燃焼させる方法が知られている。また、これ以外にも、バーナや電熱線等の加熱手段をフィルタの上流側に設け、再生制御を行う際に加熱手段を作動させてフィルタの再生を行う方法もある。 Here, the filter has a problem that clogging occurs when the amount of collected PM increases. Therefore, when a filter is used, regeneration control is performed in which the collected PM is burned to regenerate the filter. As a method for controlling the regeneration of the filter, for example, an oxidation catalyst is provided on the upstream side of the exhaust of the filter, and an oxidation reaction is caused by supplying unburned fuel (HC) to the oxidation catalyst by a method such as controlling the operating state of the internal combustion engine. There is known a method for burning PM collected by a filter using exhaust heat generated by this oxidation reaction. In addition to this, there is a method in which a heating means such as a burner or a heating wire is provided on the upstream side of the filter, and the regeneration of the filter is performed by operating the heating means when performing regeneration control.
フィルタの上流側に酸化触媒を設け、内燃機関の運転状態を制御して排気ガスに未燃燃料を含ませて酸化触媒に供給する再生制御を行う場合、この再生制御には相当程度の排気ガスの温度が必要となる。そのため、フィルタ、還元触媒及び還元剤噴射弁を備えた排気浄化装置において、フィルタが、還元剤噴射弁や還元触媒よりも排気上流側に設けられる場合がある。また、還元触媒がフィルタよりも上流側に設けられると、還元触媒にPMが付着するおそれがあることからも、図10に示すように、フィルタ300が、還元剤噴射弁301や還元触媒302よりも排気上流側に設けられる場合がある(例えば、特許文献1参照)。
When an oxidation catalyst is provided on the upstream side of the filter and the operation state of the internal combustion engine is controlled so that the exhaust gas contains unburned fuel and supplied to the oxidation catalyst, the regeneration control requires a considerable amount of exhaust gas. Temperature is required. Therefore, in an exhaust gas purification apparatus provided with a filter, a reduction catalyst, and a reducing agent injection valve, the filter may be provided on the exhaust upstream side of the reducing agent injection valve and the reduction catalyst. In addition, if the reduction catalyst is provided upstream of the filter, PM may adhere to the reduction catalyst. Therefore, as shown in FIG. 10, the
一方、還元触媒は、その温度が活性温度未満であるとNOXの還元効率が著しく低下するという性質を有しており、還元触媒の温度が低い場合には、NOXの還元が効率的に進行せず、未浄化の排気ガスが大気中に放出されるおそれが生じる。そのため、例えば内燃機関の冷間始動時等、還元触媒の温度が活性温度に達しないような運転条件下においては、必要に応じて還元触媒の昇温制御が行われる。 On the other hand, when the temperature of the reduction catalyst is lower than the activation temperature, the reduction efficiency of NO x is remarkably lowered. When the temperature of the reduction catalyst is low, the reduction of NO x is efficiently performed. There is a risk that unpurified exhaust gas will not be released and released into the atmosphere. For this reason, for example, when the internal combustion engine is cold started, under the operating conditions where the temperature of the reduction catalyst does not reach the activation temperature, the temperature increase control of the reduction catalyst is performed as necessary.
還元触媒の昇温制御方法についても、還元触媒の排気上流側に設けた酸化触媒による酸化熱を利用する方法や、加熱手段を利用する方法が提案されている。例えば、フィルタを備えていない例ではあるが、図11に示すように、ヒータ303等の加熱手段と、還元剤噴射弁304と、還元触媒305とを排気上流側から順次に備えた排気浄化装置が開示されている(例えば、特許文献2)。
As a method for controlling the temperature increase of the reduction catalyst, a method using oxidation heat by an oxidation catalyst provided on the exhaust gas upstream side of the reduction catalyst and a method using heating means have been proposed. For example, as shown in FIG. 11, an exhaust purification apparatus that includes heating means such as a
ところで、特許文献1に記載の排気浄化装置のように、フィルタが還元触媒の上流側に設けられている排気浄化装置においては、内燃機関から排出された排気ガスが、還元触媒に到達する前にフィルタを通過する構成となっている。このような排気浄化装置では、フィルタの上流側に酸化触媒や加熱手段を設け、フィルタの再生制御と同じ方法によって排気ガスを昇温させて還元触媒の昇温制御を試みたとしても、フィルタの熱容量が比較的大きく、フィルタに熱を奪われやすいために、還元触媒の昇温活性化に時間がかかるおそれがある。特に、還元触媒も熱容量が比較的大きく、還元触媒が昇温活性化するために比較的多くの熱量が必要であることも相俟って、還元触媒の昇温活性化に時間がかかってしまう。その結果、排気ガス中のNOXの還元が効率的に行われるまでに時間を要し、その間、未浄化の排気ガスが大気中に放出されてしまうことになる。 By the way, in the exhaust gas purification device in which the filter is provided on the upstream side of the reduction catalyst as in the exhaust gas purification device described in Patent Document 1, before the exhaust gas discharged from the internal combustion engine reaches the reduction catalyst. It is configured to pass through the filter. In such an exhaust purification device, even if an oxidation catalyst or heating means is provided upstream of the filter, and the temperature of the exhaust gas is raised by the same method as the filter regeneration control, and the temperature increase control of the reduction catalyst is attempted, Since the heat capacity is relatively large and the filter is easily deprived of heat, it may take time to activate the reduction catalyst at an elevated temperature. In particular, the reduction catalyst also has a relatively large heat capacity, and it takes a long time to activate the reduction catalyst due to the relatively large amount of heat required for the reduction catalyst to be activated. . As a result, it takes time to efficiently reduce NO x in the exhaust gas, and unpurified exhaust gas is released into the atmosphere during that time.
一方、フィルタが還元触媒の上流側に設けられている排気浄化装置において、還元触媒を効率的に昇温させるためには、特許文献2に記載されたように還元触媒の上流側にバーナ等の加熱手段を設けることが有効と考えられるが、還元剤噴射弁は高温に弱く、加熱手段を還元剤噴射弁の上流側に設けた場合、加熱手段によって還元剤噴射弁の熱損傷を生じるおそれがある。また、加熱手段を還元剤噴射弁よりも下流側かつ還元触媒よりも上流側に設けた場合、還元剤噴射弁と還元触媒とは極端に離されて設けられることがないことからも、還元触媒が直接加熱手段に晒され、還元触媒の熱劣化を生じるおそれがある。 On the other hand, in an exhaust purification device in which a filter is provided on the upstream side of the reduction catalyst, in order to efficiently raise the temperature of the reduction catalyst, a burner or the like is provided upstream of the reduction catalyst as described in Patent Document 2. Although it is considered effective to provide a heating means, the reducing agent injection valve is vulnerable to high temperatures, and if the heating means is provided upstream of the reducing agent injection valve, the heating means may cause thermal damage to the reducing agent injection valve. is there. In addition, when the heating means is provided downstream of the reducing agent injection valve and upstream of the reduction catalyst, the reducing agent injection valve and the reduction catalyst are not provided extremely separated from each other. May be directly exposed to the heating means, resulting in thermal degradation of the reduction catalyst.
そこで、本発明の発明者は以上の問題を鋭意検討した結果、還元剤噴射弁よりも上流側で分岐し、還元剤噴射弁よりも下流側かつ還元触媒よりも上流側で合流する第1の通路及び第2の通路を設け、一方の第1の通路に還元剤噴射弁を備えるとともに他方の第2の通路に加熱手段を備えることにより、このような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、高温による還元剤噴射弁の熱損傷や還元触媒の熱劣化を防止しつつ、フィルタの排気下流側に設けられた還元触媒を速やかに昇温させることができる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。 Therefore, as a result of earnestly examining the above problems, the inventor of the present invention branches the upstream side of the reducing agent injection valve and joins the downstream side of the reducing agent injection valve and the upstream side of the reduction catalyst. It has been found that such a problem can be solved by providing a passage and a second passage, including a reducing agent injection valve in one first passage and a heating means in the other second passage. It has been completed. That is, the present invention provides an internal combustion engine exhaust capable of quickly raising the temperature of the reduction catalyst provided downstream of the filter exhaust while preventing thermal damage to the reducing agent injection valve and thermal degradation of the reduction catalyst due to high temperatures. An object is to provide a purification device.
本発明によれば、内燃機関の排気通路に備えられ、排気ガス中の排気微粒子を捕集するパティキュレートフィルタと、排気通路中に還元剤を噴射する還元剤噴射弁と、還元剤を用いて排気ガス中のNOXを還元する還元触媒と、が排気上流側から順次に設けられた内燃機関の排気浄化装置において、排気通路は、還元剤噴射弁よりも上流側で分岐し、還元剤噴射弁よりも下流側かつ還元触媒よりも上流側で合流する第1の通路及び第2の通路を備えるとともに、第1の通路に還元剤噴射弁が設けられており、第2の通路に設けられ第2の通路を流れる排気ガスを加熱するための加熱手段と、加熱手段を制御するための制御部と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置が提供され、上述した問題を解決することができる。 According to the present invention, a particulate filter that is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and collects exhaust particulates in exhaust gas, a reducing agent injection valve that injects a reducing agent into the exhaust passage, and a reducing agent are used. In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in which a reduction catalyst for reducing NO x in exhaust gas is sequentially provided from the exhaust upstream side, the exhaust passage branches on the upstream side of the reducing agent injection valve, and the reducing agent injection The first passage and the second passage that join downstream from the valve and upstream from the reduction catalyst are provided, and the reducing agent injection valve is provided in the first passage, and is provided in the second passage. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, characterized by comprising a heating means for heating the exhaust gas flowing through the second passage and a control unit for controlling the heating means, solves the above-mentioned problems can do.
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置を構成するにあたり、第1の通路及び第2の通路は、パティキュレートフィルタよりも下流側かつ還元剤噴射弁よりも上流側で分岐することが好ましい。 Further, in configuring the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, it is preferable that the first passage and the second passage branch on the downstream side of the particulate filter and the upstream side of the reducing agent injection valve.
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置を構成するにあたり、内燃機関から排出される排気ガスの流量全体に対して、第2の通路を流れる排気ガスの流量割合を50%以下とすることが好ましい。 In configuring the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the flow rate ratio of the exhaust gas flowing through the second passage may be 50% or less with respect to the entire flow rate of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine. preferable.
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置を構成するにあたり、加熱手段がバーナであって、第2の通路は、バーナから放射される火炎を衝突させる火炎衝突部を備えることが好ましい。 Further, in configuring the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, it is preferable that the heating means is a burner, and the second passage includes a flame collision portion that causes the flame radiated from the burner to collide.
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置を構成するにあたり、制御部は、還元触媒の温度が所定の閾値以上であるか否かを判定する触媒温度判定部と、触媒温度判定部による判定結果に基づいて加熱手段の制御を行う加熱手段制御部と、を備えることが好ましい。 In configuring the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the control unit determines whether the temperature of the reduction catalyst is equal to or higher than a predetermined threshold, and the determination result by the catalyst temperature determination unit And a heating means control section that controls the heating means based on the above.
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置を構成するにあたり、制御部は、加熱手段の作動時において加熱手段としてのバーナの燃焼温度が600℃以上になるように加熱手段の出力を制御することが好ましい。 In configuring the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the control unit controls the output of the heating means so that the combustion temperature of the burner as the heating means becomes 600 ° C. or more when the heating means is operated. Is preferred.
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置を構成するにあたり、制御部は、内燃機関の運転状態に基づいて加熱手段の作動の可否を判定する加熱手段作動判定部を備えることが好ましい。 In configuring the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, it is preferable that the control unit includes a heating unit operation determination unit that determines whether the heating unit can be operated based on the operating state of the internal combustion engine.
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置を構成するにあたり、加熱手段がバーナである場合に、加熱手段作動判定部は、バーナの作動時においてバーナが失火するおそれがあるか否かを判定し、バーナが失火するおそれがあると判定されたときに、加熱手段制御部がバーナを停止させることが好ましい。 Further, in configuring the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, when the heating means is a burner, the heating means operation determination unit determines whether or not the burner may be misfired during the operation of the burner. When it is determined that the burner may misfire, it is preferable that the heating means controller stops the burner.
本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、還元剤噴射弁よりも上流側で分岐し、還元剤噴射弁よりも下流側かつ還元触媒よりも上流側で合流する第1の通路及び第2の通路に排気通路が分岐し、還元剤噴射弁が設けられた第1の通路とは異なる第2の通路に、排気ガスを加熱するための加熱手段が備えられている。したがって、加熱手段によって高温にされた排気ガスの熱量がフィルタに奪われることなく、高温の排気ガスが効率よく還元触媒に流入し、還元触媒が速やかに昇温させられる。
また、還元剤噴射弁が設けられた第1の通路とは異なる第2の通路に、排気ガスを加熱するための加熱手段が備えられているために、還元剤噴射弁が高温の排気ガスに晒されることがなく、また、還元触媒が加熱手段に直接晒されることがない。したがって、還元剤噴射弁の熱損傷や還元触媒の熱劣化が防止される。
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the first passage and the second passage that branch upstream from the reducing agent injection valve and merge downstream from the reducing agent injection valve and upstream from the reduction catalyst. The exhaust passage is branched into this passage, and a heating means for heating the exhaust gas is provided in a second passage different from the first passage provided with the reducing agent injection valve. Therefore, the heat quantity of the exhaust gas heated to high temperature by the heating means is not taken away by the filter, and the high temperature exhaust gas efficiently flows into the reduction catalyst, and the temperature of the reduction catalyst is quickly raised.
In addition, since the second passage different from the first passage provided with the reducing agent injection valve is provided with a heating means for heating the exhaust gas, the reducing agent injection valve is changed to a high temperature exhaust gas. It is not exposed and the reduction catalyst is not directly exposed to the heating means. Therefore, thermal damage of the reducing agent injection valve and thermal deterioration of the reduction catalyst are prevented.
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、第1の通路及び第2の通路がフィルタの下流側かつ還元剤噴射弁の上流側で分岐することにより、すべての排気ガスがフィルタを通過させられるため、PMが還元触媒に付着したり大気中に放出されたりすることがない。 In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the first passage and the second passage branch on the downstream side of the filter and the upstream side of the reducing agent injection valve, thereby allowing all exhaust gas to pass through the filter. Therefore, PM does not adhere to the reduction catalyst or be released into the atmosphere.
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、第2の通路を流れる排気ガスの流量割合が50%以下であることにより、第1の通路に設けられた還元剤噴射弁から噴射される還元剤の分裂、蒸発効果を著しく低下させるおそれがなく、また、加熱手段の作動時に、著しく高温の排気ガスが還元触媒に流入することが防止される。 Further, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, when the flow rate ratio of the exhaust gas flowing through the second passage is 50% or less, the reduction injected from the reducing agent injection valve provided in the first passage. There is no possibility of significantly reducing the agent splitting and evaporation effects, and it is possible to prevent the exhaust gas having a very high temperature from flowing into the reduction catalyst during the operation of the heating means.
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、加熱手段がバーナである場合に、第2の通路が火炎衝突部を備えることにより、還元触媒がバーナから放射された火炎に直接晒されることが防止される。 Further, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, when the heating means is a burner, the second passage is provided with a flame collision part, so that the reduction catalyst is directly exposed to the flame radiated from the burner. Is prevented.
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、制御部が、触媒温度判定部と加熱手段制御部とを備えることにより、還元触媒の昇温の必要性に応じて排気ガスを加熱することができる。したがって、還元剤噴射弁の熱損傷や還元触媒の熱劣化が防止されつつ、還元触媒の速やかな昇温が効率的に行われる。 Further, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the control unit includes the catalyst temperature determination unit and the heating means control unit, so that the exhaust gas can be heated according to the necessity of raising the temperature of the reduction catalyst. it can. Therefore, the temperature of the reducing catalyst can be raised quickly while preventing thermal damage of the reducing agent injection valve and thermal deterioration of the reducing catalyst.
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、制御部が、燃焼温度が600℃以上になるようにバーナの出力を制御することにより、バーナから未燃のままの燃料が噴射されることが防止される。したがって、還元触媒への未燃燃料の付着や、大気中への未燃燃料の放出が防止される。 Further, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the control unit controls the output of the burner so that the combustion temperature becomes 600 ° C. or higher, whereby unburned fuel is injected from the burner. Is prevented. Therefore, adhesion of unburned fuel to the reduction catalyst and release of unburned fuel into the atmosphere are prevented.
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、制御部が、所定の加熱手段作動判定部を備えることにより、還元触媒の温度が閾値未満の場合であっても、還元触媒の昇温が不要な時期や加熱手段の作動の安定性が確保されにくい状況での加熱手段の作動が抑えられる。 Further, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the control unit includes a predetermined heating means operation determination unit, so that it is not necessary to raise the temperature of the reduction catalyst even when the temperature of the reduction catalyst is lower than the threshold value. It is possible to suppress the operation of the heating unit in a situation where it is difficult to ensure the stability of the operation of the heating unit or the heating unit.
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、加熱手段がバーナである場合に、加熱手段作動判定部がバーナが失火するおそれがあると判定したときに、加熱手段制御部がバーナを停止することにより、バーナの作動時において失火の発生が防止される。 Further, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, when the heating means is a burner, the heating means control section stops the burner when the heating means operation determination section determines that the burner may misfire. This prevents the occurrence of misfire during the operation of the burner.
以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置に関する実施の形態について、適宜図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、この実施の形態は本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものについては同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments relating to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be specifically described below with reference to the drawings as appropriate. However, this embodiment shows one aspect of the present invention and does not limit the present invention, and can be arbitrarily changed within the scope of the present invention.
In addition, in each figure, what has attached | subjected the same code | symbol has shown the same member, and description is abbreviate | omitted suitably.
[第1の実施の形態]
1.内燃機関の排気浄化装置の全体的構成
図1は、本発明の第1の実施の形態にかかる内燃機関の排気浄化装置(以下、単に「排気浄化装置」と称する。)10の全体構成を示している。
この排気浄化装置10は、内燃機関11に接続された排気通路12を備えている。この排気通路12は、上流側排気通路12aと下流側排気通路12bとを含むとともに、上流側排気通路12aと下流側排気通路12bとの間は、分岐する第1の通路13及び第2の通路14を備えた排気ガス調整部50で接続されている。上流側排気通路12aと排気ガス調整部50、及び下流側排気通路12bと排気ガス調整部50は、それぞれ、端部に設けられた取付フランジ15a、15b、15c、15dによって互いに連結されている。
[First Embodiment]
1. FIG. 1 shows an overall configuration of an internal combustion engine exhaust purification device (hereinafter simply referred to as “exhaust purification device”) 10 according to a first embodiment of the present invention. ing.
The
上流側排気通路12aには上流側から酸化触媒19及びフィルタ20が設けられている。また、下流側排気通路12bには還元触媒21が設けられるとともに、還元触媒21の上流側及び下流側にそれぞれ温度センサ24、25が取付けられている。さらに、排気ガス調整部50のうち、第1の通路13には還元剤噴射弁27が設けられ、第2の通路14には加熱手段としてのバーナ70が設けられている。この排気浄化装置10には、還元剤噴射弁27やバーナ70の制御を行う制御部30が備えられている。
An
上流側排気通路12aに設けられたフィルタ20は、排気ガス中のPMを捕集するためのものであり、例えば、セラミック材料から構成されたハニカム構造のフィルタをはじめとする公知のフィルタが用いられる。
また、フィルタ20の排気上流側に設けられた酸化触媒19は、主として、フィルタ20の再生制御に用いられ、内燃機関11の運転状態の制御によって排気ガスに含まれた未燃燃料を酸化して、この酸化熱によって、フィルタ20に捕集されたPMを燃焼させる。酸化触媒19は、例えば、アルミナに白金を担持させたものに所定量のセリウム等の希土類元素を添加したものをはじめとして、公知の酸化触媒が用いられる。
The
The
下流側排気通路12bに設けられた還元触媒21は、還元剤噴射弁27から供給された還元剤を用いて排気ガス中のNOXを還元するものである。還元触媒21としては、例えば、多孔質担体上に、活性成分としてのストロンチウム又はバリウム、及びマグネシウム等のアルカリ土類金属や、セリウムとランタン等の希土類金属、白金とロジウム等の貴金属等を含むものをはじめとして、公知の還元触媒が用いられる。この還元触媒21は、触媒温度が活性温度未満であるとNOXの還元効率が低下する特性を有している。
The
2.排気ガス調整部
(1)排気ガス調整部の全体的構成
図2(a)〜(b)、図3及び図4は、本実施形態の排気浄化装置における、排気ガス調整部50の構成を詳細に示している。図2(b)は、図2(a)の排気ガス調整部50を矢印X方向に見た図である。また、図3は図2(a)のZZ断面図であり、図4は図2(b)のYY断面図である。
この排気ガス調整部50は、上流側排気通路12aと連通する排気ガス導入室51と、排気ガス導入室51の一部に設けられた第1の開口部51aに連通させて接続されたL字管56と、排気ガス導入室51の一部に設けられた第2の開口部51bに連通させて接続されたバーナカバー52と、L字管56及びバーナカバー52と接続される合流管57とを備えている。
2. Exhaust Gas Adjusting Unit (1) Overall Configuration of Exhaust Gas Adjusting Unit FIGS. 2A to 2B, 3 and 4 show details of the configuration of the exhaust
The exhaust
合流管57の外周のうち、L字管56内に配置される部分及びバーナカバー52内に配置される部分には、それぞれ複数の排気ガス導入孔57a、57bが設けられている(図4を参照)。したがって、排気ガス導入室51に流入した排気ガスのうち、第1の開口部51aからL字管56側を流れる排気ガスは、複数の排気ガス導入孔57aから合流管57内に流入し、下流側排気通路12bに導かれる。本実施形態の排気浄化装置では、L字管56及び合流管57によって第1の通路13が構成されている。一方、排気ガス導入室51に流入した排気ガスのうち、第2の開口部51bからバーナカバー52側を流れる排気ガスは、複数の排気ガス導入孔57bから合流管57内に流入する。本実施形態の排気ガス浄化装置では、バーナカバー52によって第2の通路14が構成されている。
A plurality of exhaust gas introduction holes 57a and 57b are provided in a portion arranged in the L-shaped
(2)第1の通路の構成
第1の通路13を構成する合流管57における、下流側排気通路12b側の端部とは反対側の端部に還元剤噴射弁27が固定されている。排気ガス調整部50の第1の通路13に設けられた還元剤噴射弁27は、還元触媒の上流側で排気ガス中に還元剤を供給するためのものであり、例えば、通電制御により弁の開閉がON−OFFで制御されるON−OFF弁が用いられる。この還元剤噴射弁27は、精密な開弁動作を達成するための電磁制御部分や樹脂部分を含んで構成される。
(2) Configuration of First Passage Reducing
還元剤噴射弁27によって噴射される還元剤は、例えば、尿素水溶液が用いられる。尿素水溶液が還元剤として用いられる場合、排気ガス中に供給された尿素水溶液が排気熱によって分解され、アンモニアが生成される。そして、アンモニアと排気ガス中のNOXとが還元触媒中で還元反応を生じ、NOXが窒素(N2)と水(H2O)とに浄化される。使用できる還元剤はアンモニアが生成されるものに限られず、還元触媒の種類に応じて未燃燃料(HC)等が用いられる場合がある。
As the reducing agent injected by the reducing
本実施形態の排気浄化装置では、還元剤噴射弁27は、還元剤噴射弁27から噴射される還元剤の噴射形状の中心軸と合流管57の軸心とが一致するように配置されており、還元剤噴射弁27は合流管57の軸方向に向けて還元剤を噴射する。還元剤噴射弁27がこのように配置されているために、第1の通路13を流れる排気ガスの流れ方向に沿って還元剤を噴射することができ、還元剤を排気ガス中に均一に分布させることができるとともに、還元剤噴射弁27の放熱性が効率化されている。ただし、還元剤噴射弁27の配置位置は合流管57の端部に限定されるものではない。
In the exhaust purification apparatus of the present embodiment, the reducing
また、本実施形態の排気浄化装置では、第1の通路13の終端部である下方側排気通路12bとの接続部分に、排気ガスと還元剤との混合、拡散を促進させるためのミキサ18が設けられている。ミキサ18の形態は特に制限されるものではなく、種々のミキサが用いられる。また、ミキサ18を設ける位置は、還元剤噴射弁27よりも下流側かつ還元触媒よりも上流側であれば特に制限されるものではない。例えば、L字管56及び合流管57の接続部分と、バーナカバー52及び合流管57の接続部分との間にミキサを設けてもよい。
Further, in the exhaust purification apparatus of the present embodiment, a
ただし、本実施形態の排気浄化装置に用いられる排気ガス調整部50のようにバーナカバー52及び合流管57の接続部分よりも下流側にミキサ18を設けた場合には、還元触媒の昇温時において、還元剤のみならず、第2の通路14を通ってきた高温の排気ガスが持つ熱量をも拡散させることができる。さらに、この位置にミキサ18を設けた場合には、ミキサ18に還元剤の結晶が生じたとしても、高温の排気ガスが持つ熱量によって、結晶化した還元剤を溶解させることができる。
However, when the
(3)第2の通路の構成
(3)−1 加熱手段
排気ガス調整部50の第2の通路14に設けられる加熱手段としては、電熱線やバーナ等が用いられるが、本実施形態の排気浄化装置では、バーナ70が用いられている。本実施形態の排気浄化装置に備えられたバーナ70は、図3に示すように、ノズル71の軸方向孔71a内に、燃料を加熱するためのグロープラグ72が配置され、このグロープラグ72の先端側の加熱部73とノズル71との間隙に燃料及び空気を供給するエアアシスト式のバーナ70である。燃料の着火手段としてグロープラグ72が用いられることで、燃料温度が上昇させられて燃料の粘性が低下し、当該燃料の微粒化や燃料着火の促進が図られる。
(3) Configuration of the second passage (3) -1 Heating means As the heating means provided in the
また、本実施形態の排気浄化装置では、バーナ70に空気を供給する手段として、低出力のピストンポンプ(図示せず。)が用いられている。低出力のピストンポンプであれば、バーナ70が着火しない間にピストンポンプが駆動しても排気温度を低下させるおそれがない。また、エアアシスト式のバーナ70であれば、バーナ70の停止時に空気を供給してノズル71と加熱部73との間の間隙に生じたコンタミの除去や、当該間隙の洗浄が容易になる。ただし、使用できる加熱手段は上述した例に制限されない。
In the exhaust purification system of this embodiment, a low-power piston pump (not shown) is used as means for supplying air to the
また、バーナ70は、還元触媒の上流側の温度センサ(図1の24)や、あるいはバーナカバー52又は第1の通路13に設けられた図示しない温度センサで検出される排気ガス温度の値に基づいて推定されるバーナ70の燃焼温度が600℃以上となるように燃料が供給される。推定される燃焼温度が600℃以上になっている状態においては、火炎に混じって大量の未燃燃料が排出されることがないため、還元触媒への未燃燃料の付着や、未燃燃料の大気中への放出が防止される。
Further, the
(3)−2 バーナカバー
バーナ70は、ノズル71の先端部がバーナカバー52内に臨むようにバーナカバー52に取付けられている。図3及び図4に示すように、バーナカバー52の内部は、排気ガス導入室51側に設けられた第1の小室52aと、バーナ70から放射される火炎が導かれる第2の小室52bと、第2の小室52bと連通する大室52cと、大室52cと連通して排気ガスを第1の通路13の一部である合流管57との接続部分に導く連通室52dとに区画されており、バーナカバー52は、排気ガスの流入方向と流出方向とを90度に屈曲させている。
(3) -2 Burner Cover The
バーナカバー70内の大室52cには円筒燃焼管53が配設されており、この円筒燃焼管53の外周面には排気ガス導入通路54が設けられ、排気ガス導入通路54の端部54aは排気ガス導入室51側に設けられた第1の小室52aに臨んでいる。また、円筒燃焼管53の排気ガス導入通路54は、円筒燃焼管53の中心軸からオフセットされており、排気ガス導入通路54を介して円筒燃焼管53内に流れ込む排気ガスによって、円筒燃焼管53内にスワール流が形成される。そのため、バーナ70によって放射された火炎の熱量と排気ガスとの混合性や燃焼性の促進が図られる。
A
また、円筒燃焼管53の一端は、バーナ70を包囲するようにバーナカバー52の側壁に固定されるとともに、円筒燃焼管53の他端は第2の小室52bに臨んでいる。このように、円筒燃焼管53の軸方向は、バーナカバー52への排気ガスの流入方向と90度をなし、また、バーナカバー52からの排気ガスの流出方向とも90度をなしている。
One end of the
第2の通路14がこのように構成された排気ガス調整部50では、第1の小室52aから円筒燃焼管53内に導入された排気ガスは、スワール流を形成しながら第2の小室52bに向かって進行する。円筒燃焼管53内でバーナ70によって加熱された排気ガスは、第2の小室52bに導かれると火炎衝突部55としてのバーナカバー52の側壁に衝突した後、大室52cに流れ込み、さらに連通室52dを流れて第1の通路13との合流部分17に導かれる。
In the exhaust
バーナカバー52が上述のように構成され、バーナ70から還元触媒までの排気通路が直線的ではない構成となっているため、バーナ70を用いて排気ガスが加熱される場合において、バーナ70から放射される火炎が長く延びた場合であっても火炎衝突部55に衝突するため、還元触媒が火炎に直接晒されることが防止される。したがって、還元触媒の熱劣化が防止される。
Since the
(4)合流部分の構成
また、図4に示すように、排気ガス調整部50の第1の通路13及び第2の通路14の合流部分17において、第1の通路13を構成する合流管57の外周面には複数の排気ガス導入孔57bが設けられ、さらにその外側を被覆するように第2の通路14を構成するバーナカバー52が接続されている。第1の通路13及び第2の通路14の合流部分17がこのように構成されていることにより、第1の通路13内を流れる排気ガスに対して、第2の通路14を流れる高温の排気ガスが360度周囲方向から流入する。そのため、第1の通路13内を流れる排気ガスに対して第2の通路14から流れてくる高温の排気ガスが十分に混合され、還元触媒の入口面全体に対して還元剤及び排気ガスの熱量がムラなく均一に流入する。
(4) Configuration of Merged Portion As shown in FIG. 4, a
なお、本実施形態の排気浄化装置は、フィルタの下流側で第1の通路13と第2の通路14とが分岐しているが、分岐部分はフィルタの上流側であってもよい。ただし、フィルタの下流側で第1の通路13と第2の通路14とを分岐させれば、排気ガスの一部を第2の通路14に流してバーナ70によって加熱する期間中にも全量の排気ガスがフィルタを通過する。そのため、排気微粒子が第2の通路14内のバーナ70や、還元触媒に付着したり、大気中に放出されたりすることが防止される。
In the exhaust purification apparatus of the present embodiment, the
3.制御部
次に、本実施形態の排気浄化装置に備えられた制御部30について、図5を用いて説明する。図5は、制御部30のうち、バーナ70の動作制御に関する部分について機能的なブロックに表された構成例を示している。
3. Control Unit Next, the control unit 30 provided in the exhaust emission control device of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a configuration example represented by functional blocks with respect to the operation control of the
この制御部30は、還元触媒の温度を演算する触媒温度演算部(図5では「触媒温度演算」と表記。)と、還元触媒の温度が所定の閾値以上であるか否かを判定する触媒温度判定部(図5では「触媒温度判定」と表記。)と、内燃機関の運転状態に基づいてバーナ70の作動の可否を判定するバーナ作動判定部(図5では「バーナ作動判定」と表記。)と、触媒温度判定部及びバーナ作動判定部の判定結果に基づいてバーナ70の出力を制御するバーナ制御部(図5では「バーナ制御」と表記。)等を主要な要素として構成されている。これらの各部は、具体的にはマイクロコンピュータ(図示せず)によるプログラムの実行によって実現される。
The control unit 30 is a catalyst temperature calculation unit (indicated as “catalyst temperature calculation” in FIG. 5) that calculates the temperature of the reduction catalyst, and a catalyst that determines whether or not the temperature of the reduction catalyst is equal to or higher than a predetermined threshold value. A temperature determination unit (denoted as “catalyst temperature determination” in FIG. 5) and a burner operation determination unit (denoted as “burner operation determination” in FIG. 5) for determining whether or not the
触媒温度演算部は、還元触媒の上流側の温度センサ24のセンサ値Tgu及び還元触媒の下流側の温度センサ25のセンサ値Tglに基づいて還元触媒の温度Tcatを演算により推定する部分である。算出された還元触媒の温度は触媒温度判定部に出力される。ただし、還元触媒の温度Tcatの推定方法は上述した例に限られない。
The catalyst temperature calculation unit is a part that estimates the temperature Tcat of the reduction catalyst by calculation based on the sensor value Tgu of the
触媒温度判定部は、還元触媒の温度が所定の閾値以上であるか否かの判定を行い、還元触媒が活性化状態にあるか否かを推定する部分である。本実施形態の排気浄化装置において、触媒温度判定部は、触媒温度演算部で算出した還元触媒の温度Tcatが活性温度Tact未満であるか否かの判定を行う。還元触媒の活性温度Tactは一般的に200〜250℃程度の値であるため、閾値の値は、例えば、使用される還元触媒の特性により200〜250℃の範囲内で選択され設定される。 The catalyst temperature determination unit is a part that determines whether or not the temperature of the reduction catalyst is equal to or higher than a predetermined threshold and estimates whether or not the reduction catalyst is in an activated state. In the exhaust purification apparatus of the present embodiment, the catalyst temperature determination unit determines whether or not the temperature Tcat of the reduction catalyst calculated by the catalyst temperature calculation unit is lower than the activation temperature Tact. Since the activation temperature Tact of the reduction catalyst is generally a value of about 200 to 250 ° C., the threshold value is selected and set within a range of 200 to 250 ° C., for example, depending on the characteristics of the reduction catalyst used.
バーナ作動判定部は、内燃機関の運転状態に基づいてバーナ70の作動の可否を判定する部分である。還元触媒が活性化状態にないとしてもバーナ70を作動させたくない場合があるために、バーナ作動判定部がバーナ70の作動の可否を判定する。本実施形態の排気浄化装置において、バーナ作動判定部は、内燃機関の回転数Neや内燃機関への燃料噴射量Q等を検出するとともに、当該回転数Neや燃料噴射量Q等を考慮して内燃機関の運転状態を推定し、バーナ70の作動の可否の判定を行う。
The burner operation determination unit is a portion that determines whether the
例えば、車両が下り坂を走行中でエンジンブレーキを使用している場合等、内燃機関から排出されるNOX流量が少ない運転状態の場合には還元触媒を昇温させる必要がないため、バーナ作動判定部はバーナ70の作動を待機するよう指示する。また、内燃機関の回転数Neの急増によって排気ガスの流量や流速が増加する場合にはバーナ70の失火のおそれがあるため、バーナ作動判定部はバーナ70の作動を待機するよう指示する。
なお、バーナ70の失火防止を防ぐ観点では、上流側排気通路や第2の通路等に排気流量センサや排気流速センサを取り付け、これらのセンサ値に基づいて、バーナ70の失火のおそれがあるか否かを判定するようにバーナ作動判定部を構成することもできる。また、バーナ70の排気下流側に温度センサを配置し、当該温度センサのセンサ値に基づいてバーナ70から火炎が放射されているか否かを直接的に判別してもよい。
For example, because the vehicle is a like when using the engine brake during traveling, in the case of the NO X flow rate is small operating state discharged from the internal combustion engine is not necessary to raise the temperature of the reduction catalyst downhill, burner operation The determination unit instructs to wait for the operation of the
From the viewpoint of preventing misfire prevention of the
バーナ制御部は、基本的には触媒温度判定部の判定結果に基づき、還元触媒の昇温が必要な場合に、バーナ70の駆動信号を出力する部分である。また、本実施形態の排気浄化装置において、バーナ制御部は、バーナ70によって高温に加熱した排気ガスの温度を検出し、検出される排気ガスの温度が600℃以上になるようにバーナ70への燃料供給量の制御を行う。ただし、バーナ作動判定部からバーナの作動を待機する指示が出力されている場合には、バーナ制御部は、還元触媒の温度にかかわらずバーナ70の作動を待機させる。
The burner control unit is basically a part that outputs a drive signal for the
4.排気浄化装置の制御方法
次に、図1に示す排気浄化装置10の制御方法のルーチンの一例について、図6及び図7のフロー図に基づき具体的に説明する。このルーチンは、内燃機関11の始動中において常時実行される。
4). Next, an example of a routine of the control method of the
まず、スタート後のステップS11で、還元触媒21の温度Tcatを算出した後、ステップS12に進み、還元触媒21の温度Tcatが、活性温度Tact未満となっているか否かの判定を行う。還元触媒21の温度Tcatが活性温度Tact未満である場合にはステップS13に進む一方、還元触媒21の温度Tcatが活性温度Tact以上である場合にはステップS18に進む。
First, in step S11 after the start, the temperature Tcat of the
還元触媒21の温度Tcatが活性温度Tact未満と判定されると、ステップS13で内燃機関11の回転数Neや燃料噴射量Q等を読み込み、ステップS14で当該回転数Neや燃料噴射量Q等に基づいて内燃機関11の運転状態を推定した後、ステップS15でバーナ70を作動するか否かを判定する。
ステップS15でバーナ70を作動すると判定した場合には、ステップS16に進みバーナ70が現在作動中であるか否かを判定する。このステップS16でバーナ70が作動中でないと判定された場合は、ステップS17でバーナ70を作動し、排気ガスの加熱を開始して本ルーチンを終了する。その後、再びステップS11に戻り、還元触媒21の温度Tcatの算出を行う。一方、ステップS16でバーナ70がすでに作動中であると判定された場合は、ステップS17に進まずに本ルーチンを終了して、ステップS11に戻る。
If it is determined that the temperature Tcat of the
If it is determined in step S15 that the
上記ステップS15でバーナ70を作動しないと判断した場合には、ステップS18に進みバーナ70が現在作動中であるか否かを判定する。このステップS18でバーナ70がすでに作動中であると判定された場合は、ステップS19に進みバーナの運転を停止して本ルーチンを終了した後、ステップS11に戻る。一方、ステップS18でバーナ70が作動中でないと判定された場合は、そのまま本ルーチンを終了してステップS11に戻る。
なお、上記のステップS12で、還元触媒21の温度Tcatが活性温度Tact以上であると判定された場合には、直接ステップS18に進み、上述のステップS18〜S19を経て本ルーチンを終了してからステップS11に戻ることになる。
When it is determined in step S15 that the
If it is determined in step S12 that the temperature Tcat of the
このように、ステップS12において、還元触媒21の温度Tcatが活性温度Tact以上であると判定されるまでは、ステップS13〜ステップS19においてバーナ70を作動させる必要があるか否か及びバーナ70の失火のおそれがあるか否かを考慮しながら排気ガスを加熱し、その排気熱によって還元触媒21の昇温を行う。
そして、ステップS12において還元触媒21の温度Tcatが活性温度Tact以上と判定された場合に、ステップS18〜S19において、バーナ70を作動していた場合は当該バーナ70を停止して本ルーチンを終了する。
Thus, until it is determined in step S12 that the temperature Tcat of the
When it is determined in step S12 that the temperature Tcat of the
また、図7は、内燃機関11が停止した場合の制御フローの一例を示している。
内燃機関11の停止信号が入力された場合には、まずステップS20で、バーナ70が作動中であるか否かを判定する。バーナ70が作動中であると判定された場合はステップS21に進みバーナの運転を停止して、本ルーチンを終了する。また、ステップS20でバーナ70が作動中でないと判定された場合には、そのまま本ルーチンを終了する。
FIG. 7 shows an example of a control flow when the
When a stop signal for the
以上、本実施形態の排気浄化装置10は、還元触媒21の昇温が必要である場合に、第2の通路に設けられたバーナ70によって排気ガスが加熱されるため、還元剤噴射弁の熱損傷や還元触媒の熱劣化が防止されつつ還元触媒21が速やかに昇温活性化され、排気ガス中のNOXの還元が早期に開始される。また、本実施形態の排気浄化装置10は、内燃機関11から排出される排気ガスの全量に対する、第2の通路14側を流れる排気ガスの流量の割合が50%以下になるように構成され、第1の通路13側に流れる排気ガスの流量が過度に少なくなることがないため、第1の通路13に設けられた還元剤噴射弁27によって噴射される還元剤の分裂、蒸発の効果が著しく低下することがない。
また、本実施形態の排気浄化装置10は、バーナ70の作動時において、内燃機関11の運転状態に基づいてバーナ70の失火のおそれがあると判断される場合は、バーナ70を停止することで、バーナ70の失火が回避される。
As described above, in the
Further, the
[第2の実施の形態]
本発明の第2の実施の形態にかかる排気浄化装置は、排気ガス調整部の構成が第1の実施の形態と異なる他は、第1の実施の形態と同様の構成となっている。以下、排気ガス調整部の構成を中心に本実施形態の排気浄化装置について説明する。
[Second Embodiment]
The exhaust gas purification apparatus according to the second embodiment of the present invention has the same configuration as that of the first embodiment, except that the configuration of the exhaust gas adjusting unit is different from that of the first embodiment. Hereinafter, the exhaust emission control device of the present embodiment will be described focusing on the configuration of the exhaust gas adjusting unit.
図8(a)〜(b)及び図9(a)〜(b)は、本実施形態の排気浄化装置に備えられる排気ガス調整部100の構成を示している。図8(b)は、図8(a)の排気ガス調整部100を矢印P方向に見た図であり、図9(a)は、図8(b)のQQ断面図であり、図9(b)は、図8(a)のRR断面図である。
この排気ガス調整部100は、排気ガス導入口101aが設けられたケーシング101を備えている。ケーシング101内にはバーナカバー102及び合流管103が収容されている。
FIGS. 8A to 8B and FIGS. 9A to 9B show the configuration of the exhaust
The exhaust
バーナカバー102とケーシング101との間には間隙105が形成され、バーナカバー102内に流入しない排気ガスがこの間隙105を流れ、合流管103まで導かれる。合流管103の外周のうち、この間隙105内に配置される部分には複数の排気ガス導入孔103aが設けられている。したがって、バーナカバー102とケーシング101との間の間隙105を流れ合流管103まで導かれた排気ガスは、複数の排気ガス導入孔103aから合流管103内に流入し、下流側排気通路12bに導かれる。本実施形態の排気浄化装置では、これらの間隙105及び合流管103によって第1の通路113が構成されている。
A
また、第1の通路113を構成する合流管103における、下流側排気通路12b側の端部とは反対側の端部に還元剤噴射弁27が固定されている。還元剤噴射弁27から噴射される還元剤の噴射形状の中心軸と合流管103の軸心とが一致しており、還元剤噴射弁27は合流管103の軸方向に向けて還元剤を噴射する。また、本実施形態の排気浄化装置に用いられる排気ガス調整部100では、第1の実施の形態の排気浄化装置に用いられる排気ガス調整部と同様、第1の通路113の終端部である下方側排気通路12bとの接続部分にミキサ18が配置されている。
Further, the reducing
また、バーナカバー102の内部は、ケーシング101の排気ガス導入口101a側に設けられた第1の小室102aと、バーナ70から放射される火炎が導かれる第2の小室102bと、第2の小室102bと連通するとともに円筒燃焼管53が配置された大室102cと、大室102cと連通して排気ガスを第1の通路113との合流部分117に導く連通室102dとに区画されており、バーナカバー102は排気ガスの流入方向と流出方向とを90度に屈曲させている。本実施形態の排気浄化装置では、これらの第1の小室102a、第2の小室102b、大室102c及び連通室102dによって第2の通路114が構成されている。
The
バーナカバー102の大室102cには、第1の実施の形態の排気ガス調整部と同様に、端部54aが第1の小室102aに臨む排気ガス導入通路54が設けられた円筒燃焼管53が配設されており、円筒燃焼管53の一端はバーナ70を包囲するようにバーナカバー102の側壁に固定され、他端は第2の小室102bに臨んでいる。
In the
本実施形態の排気浄化装置に用いられる排気ガス調整部100では、バーナ70は、ノズル71の先端部がバーナカバー102の大室102cに臨むように、ケーシング101に取付けられている。このバーナ70から放射される火炎が長く延びた場合であっても火炎衝突部55に衝突するため、還元触媒が火炎に直接晒されることがなく、還元触媒の熱劣化が防止される。
In the exhaust
また、第1の通路113を構成する合流管103の外周における、バーナカバー102の連通室102d内に配置される部分にも複数の排気ガス導入孔103bが設けられている。したがって、第2の通路114を流れる排気ガスは、連通室102d内に配置された合流管103の外周の複数の排気ガス導入孔103bを介して合流管103に流入し、第1の通路113内を流れる排気ガスと混合される。
A plurality of exhaust gas introduction holes 103 b are also provided in a portion of the outer periphery of the
このように、本実施形態の排気浄化装置に用いられる排気ガス調整部100は、還元触媒の昇温が必要な場合に排気ガスが加熱される第2の通路114が、第1の通路113の内側に設けられた二重管構造となっている。したがって、バーナ70によって加熱される高温の排気ガスが通過する第2の通路114が外部に露出することがなく、排気ガス調整部100の表面温度が比較的低く保たれる。その結果、排気浄化装置の外側への熱の影響が低減され、安全性がより向上する。
さらに、本実施形態の排気浄化装置に用いられる排気ガス調整部100は、バーナ70によって加熱される高温の排気ガスが流れる第2の通路114が第1の通路113によって包囲されているために、第2の通路114を流れる排気ガスの熱損失が軽減される。したがって、バーナ70による排気ガスの加熱効率の向上が図られ、バーナ70作動時の燃料消費量が削減される。
As described above, the exhaust
Furthermore, since the
10:排気浄化装置、11:内燃機関、12:排気通路、12a:上流側排気通路、12b:下流側排気通路、13:第1の通路、13a:屈曲部、14:第2の通路、15a・15b・15c・15d:取付フランジ、17:合流部分、18:ミキサ、19:酸化触媒、20:パティキュレートフィルタ、21:還元触媒、24・25:温度センサ、27:還元剤噴射弁、30:制御部、50:排気ガス調整部、51:排気ガス導入室、51a:第1の開口部、51b:第2の開口部、52:バーナカバー、52a:第1の小室、52b:第2の小室、52c:大室、52d:連通室、53:円筒燃焼管、54:排気ガス導入通路、54a:端部、55:火炎衝突部、56:L字管、57:合流管、57a・57b:排気ガス導入孔、70:加熱手段(バーナ)、71:ノズル、71a:軸方向孔、72:グロープラグ、73:加熱部、100:排気ガス調整部、101:ケーシング、101a:排気ガス導入口、102:バーナカバー、103:合流管、103a・103b:排気ガス導入孔、105:間隙、113:第1の通路、114:第2の通路、117:合流部分 10: exhaust purification device, 11: internal combustion engine, 12: exhaust passage, 12a: upstream exhaust passage, 12b: downstream exhaust passage, 13: first passage, 13a: bent portion, 14: second passage, 15a 15b, 15c, 15d: mounting flange, 17: junction, 18: mixer, 19: oxidation catalyst, 20: particulate filter, 21: reduction catalyst, 24/25: temperature sensor, 27: reducing agent injection valve, 30 : Control unit, 50: exhaust gas adjusting unit, 51: exhaust gas introduction chamber, 51a: first opening, 51b: second opening, 52: burner cover, 52a: first small chamber, 52b: second Small chamber, 52c: large chamber, 52d: communication chamber, 53: cylindrical combustion pipe, 54: exhaust gas introduction passage, 54a: end, 55: flame collision section, 56: L-shaped pipe, 57: junction pipe, 57a 57b: exhaust gas introduction hole, 70 Heating means (burner), 71: nozzle, 71a: axial hole, 72: glow plug, 73: heating unit, 100: exhaust gas adjusting unit, 101: casing, 101a: exhaust gas inlet, 102: burner cover, 103 : Confluence pipe, 103a and 103b: exhaust gas introduction hole, 105: gap, 113: first passage, 114: second passage, 117: confluence portion
Claims (8)
前記排気通路は、前記還元剤噴射弁よりも上流側で分岐し、前記還元剤噴射弁よりも下流側かつ前記還元触媒よりも上流側で合流する第1の通路及び第2の通路を備えるとともに、前記第1の通路に前記還元剤噴射弁が設けられており、
前記第2の通路に設けられ前記第2の通路を流れる排気ガスを加熱するための加熱手段と、前記加熱手段を制御するための制御部と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A particulate filter provided in the exhaust passage of the internal combustion engine for collecting exhaust particulates in the exhaust gas, a reducing agent injection valve for injecting a reducing agent into the exhaust passage, and the exhaust gas using the reducing agent in the exhaust gas a reduction catalyst for reducing NO X in an exhaust purification device of an internal combustion engine which is sequentially provided from the exhaust upstream side,
The exhaust passage includes a first passage and a second passage that branch on the upstream side of the reducing agent injection valve and merge on the downstream side of the reducing agent injection valve and the upstream side of the reduction catalyst. The reducing agent injection valve is provided in the first passage,
An exhaust gas purification system for an internal combustion engine, comprising: a heating unit provided in the second passage for heating the exhaust gas flowing through the second passage; and a control unit for controlling the heating unit. apparatus.
前記バーナが失火するおそれがあると判定されたときに、前記加熱手段制御部が前記バーナを停止させることを特徴とする請求項5〜7のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 When the heating means is the burner, the heating means operation determination unit determines whether or not the burner may misfire during the operation of the burner,
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 5 to 7, wherein when it is determined that the burner may misfire, the heating means control unit stops the burner. .
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