JP2018031262A - Warming device - Google Patents
Warming device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018031262A JP2018031262A JP2016161735A JP2016161735A JP2018031262A JP 2018031262 A JP2018031262 A JP 2018031262A JP 2016161735 A JP2016161735 A JP 2016161735A JP 2016161735 A JP2016161735 A JP 2016161735A JP 2018031262 A JP2018031262 A JP 2018031262A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow path
- gas
- heating
- exhaust
- heat recovery
- 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.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
Description
本発明は、排気ガスを加温するための技術に関する。 The present invention relates to a technique for heating exhaust gas.
近年、内燃機関の排気流路の途中には種々の排気ガス浄化装置が配置されている(例えば、特許文献1)。これら排気ガス浄化装置としては、NOxを還元浄化させるための選択還元触媒(SCR)装置や粒子状物質(PM)を捕集するためのディーゼル微粒子フィルタ(DPF)などが挙げられる。これらの排気ガス浄化装置の多くは、活性化温度が高温(例えば、180度以上)である。よって、従来の技術において、ガス加温部材(例えば、蓄熱器やヒーター)が排気流路の途中に設けられている。ガス加温部材は、排気ガスを活性化温度まで加温する。 2. Description of the Related Art In recent years, various exhaust gas purifying devices are arranged in the middle of an exhaust passage of an internal combustion engine (for example, Patent Document 1). Examples of these exhaust gas purification devices include a selective reduction catalyst (SCR) device for reducing and purifying NOx and a diesel particulate filter (DPF) for collecting particulate matter (PM). Many of these exhaust gas purification apparatuses have a high activation temperature (for example, 180 degrees or more). Therefore, in the conventional technology, a gas heating member (for example, a regenerator or a heater) is provided in the middle of the exhaust passage. The gas heating member warms the exhaust gas to the activation temperature.
従来の技術では、例えば特許文献1に開示されているように、ガス加温部材を配置した排ガス管路(加温用管路)の周囲を、ガス加温部材を配置していない排ガス管路(バイパス管路)で覆うことでガス加温部材の周囲を二重構造にしている。これにより、ガス加温部材からの熱やバイパス管路中の排気ガスからの熱を回収している。しかしながら、従来の技術において、外部への放熱量が多いガス加温部材の周辺(例えば、加温用管路内)には、熱回収のための部材が設置されていない。よって、ガス加温部材からの熱を有効に回収できないといった問題が生じ得る。また、従来の技術では、加温用管路の周囲に配置されたバイパス管路にガス加温部材よりも低温の排気ガスが流れることでガス加温部材の熱引きが大きくなる。これにより、ガス加温部材を目標温度に加温するために必要な電力が大きくなり、燃費が悪化するという問題が生じ得る。よって、従来から、ガス加温部材から放出される熱を有効に利用できる技術が望まれている。 In the prior art, as disclosed in Patent Document 1, for example, an exhaust gas pipe without a gas heating member disposed around an exhaust gas pipe (heating pipe) having a gas heating member arranged therein. The gas heating member has a double structure by covering with (bypass pipe). Thereby, the heat from the gas heating member and the heat from the exhaust gas in the bypass pipe are recovered. However, in the conventional technology, no member for heat recovery is installed around the gas heating member (for example, in the heating pipe) having a large amount of heat radiation to the outside. Therefore, the problem that the heat from a gas heating member cannot be collected effectively may arise. Further, according to the conventional technique, exhaust gas having a temperature lower than that of the gas heating member flows through the bypass pipe arranged around the heating pipe, so that the heat of the gas heating member is increased. Thereby, the electric power required for heating the gas heating member to the target temperature is increased, which may cause a problem that fuel consumption deteriorates. Therefore, conventionally, a technique that can effectively use the heat released from the gas heating member is desired.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be realized as the following forms or application examples.
(1)本発明の一形態によれば、内燃機関の排気流路の途中に設けられ、前記排気流路を流通する排気ガスを加温するための加温装置が提供される。この加温装置は、前記排気流路を流れる前記排気ガスを流通させるためのガス流路部材と、前記ガス流路部材内に配置された、前記ガス流路部材の上流側から下流側へと前記排気ガスを流通させるための第1ガス流路を有するガス加温部材と、前記ガス加温部材の外周部を取り囲むように前記ガス加温部材と前記ガス流路部材との間に配置された、前記ガス加温部材からの熱を回収するための熱回収部材と、を備え、前記熱回収部材は、前記上流側から前記下流側へと前記排気ガスを流通させるための第2ガス流路を有する。この形態によれば、ガス加温部材から放出された熱を熱回収部材によって回収することで、熱回収部材に熱を蓄えることができる。これにより、ガス流路部材内を流通する排気ガスを、ガス加温部材の熱に加えて熱回収部材に蓄えられた熱によっても加温できる。よって、ガス加温部材から放出される熱を有効に利用して排気ガスを加温できる。 (1) According to one aspect of the present invention, there is provided a heating device that is provided in the middle of an exhaust passage of an internal combustion engine and that warms exhaust gas flowing through the exhaust passage. The heating device includes a gas flow path member for circulating the exhaust gas flowing through the exhaust flow path, and an upstream side of the gas flow path member disposed in the gas flow path member from the downstream side. A gas heating member having a first gas flow path for circulating the exhaust gas, and disposed between the gas heating member and the gas flow path member so as to surround an outer peripheral portion of the gas heating member. A heat recovery member for recovering heat from the gas heating member, wherein the heat recovery member is a second gas flow for circulating the exhaust gas from the upstream side to the downstream side. Has a road. According to this aspect, heat can be stored in the heat recovery member by recovering the heat released from the gas heating member by the heat recovery member. Accordingly, the exhaust gas flowing through the gas flow path member can be heated by the heat stored in the heat recovery member in addition to the heat of the gas heating member. Therefore, the exhaust gas can be heated by effectively utilizing the heat released from the gas heating member.
(2)上記形態であって、前記熱回収部材は、前記ガス加温部材の前記外周部と前記ガス流路部材との隙間を埋めるように配置されていてもよい。この形態によれば、ガス加温部材の外周部からの熱伝導によっても熱回収部材は熱を蓄えることができる。これにより、ガス加温部材から放出される熱をさらに有効に利用できる。また、ガス流路部材内を排気ガスが通過する際に、第1ガス流路または第2ガス流路を排気ガスが通過するので、排気ガスの加温を効率良くできる。 (2) It is the said form, Comprising: The said heat recovery member may be arrange | positioned so that the clearance gap between the said outer peripheral part of the said gas heating member and the said gas flow path member may be filled up. According to this aspect, the heat recovery member can store heat also by heat conduction from the outer peripheral portion of the gas heating member. Thereby, the heat released from the gas heating member can be used more effectively. Further, when the exhaust gas passes through the gas channel member, the exhaust gas passes through the first gas channel or the second gas channel, so that the exhaust gas can be efficiently heated.
(3)上記形態であって、前記第2ガス流路の圧力損失は、前記第1ガス流路の圧力損失以上であってもよい。この形態によれば、ガス流路部材の流路に排気ガスを流通させた場合に、第1ガス流路を流通する排気ガスの量が少なくなる可能性を低減できる。これにより、排気ガスをガス加温部材の熱によって効率良く加温できる。 (3) It is the said form, Comprising: The pressure loss of the said 2nd gas flow path may be more than the pressure loss of the said 1st gas flow path. According to this aspect, when exhaust gas is circulated through the flow path of the gas flow path member, the possibility that the amount of exhaust gas flowing through the first gas flow path is reduced can be reduced. Thereby, exhaust gas can be efficiently heated by the heat of a gas heating member.
(4)上記形態であって、前記排気ガスの流れ方向において、前記熱回収部材は前記ガス加温部材よりも長くてもよい。この形態によれば、ガス加温部材から放出される熱のより多くを熱回収部材によって回収できる。 (4) In the above embodiment, the heat recovery member may be longer than the gas heating member in the flow direction of the exhaust gas. According to this aspect, more of the heat released from the gas heating member can be recovered by the heat recovery member.
(5)上記形態であって、前記熱回収部材の熱伝導率は、前記ガス流路部材の熱伝導率以下であってもよい。この形態によれば、ガス加温部材から放出され熱回収部材に蓄えられた熱が、熱伝導によってガス流路部材に移動することを抑制できる。よって、ガス加温部材から放出される熱を排気ガスの加温のためにさらに有効に利用できる。 (5) It is the said form, Comprising: The heat conductivity of the said heat recovery member may be below the heat conductivity of the said gas flow path member. According to this embodiment, it is possible to suppress the heat released from the gas heating member and stored in the heat recovery member from moving to the gas flow path member due to heat conduction. Therefore, the heat released from the gas heating member can be used more effectively for heating the exhaust gas.
(6)上記形態であって、前記第2ガス流路は、ハニカム形状であってもよい。この形態によれば、第2ガス流路を形成する熱回収部材の強度を向上でき、また、排気ガスを第2ガス流路全体に均一に流すことができる。 (6) In the above embodiment, the second gas flow path may have a honeycomb shape. According to this aspect, the strength of the heat recovery member forming the second gas flow path can be improved, and the exhaust gas can be made to flow uniformly throughout the second gas flow path.
(7)上記形態であって、前記熱回収部材は、Si、Mg、Al、C、又は、Siの酸化物、Mgの酸化物、Alの酸化物の少なくとも1種以上を含有してもよい。この形態によれば、Si、Mg、Al、C、又は、Siの酸化物、Mgの酸化物、Alの酸化物の少なくとも1種以上を含有する材料によって熱回収部材を作成できる。 (7) In the above form, the heat recovery member may contain at least one of Si, Mg, Al, C, or an oxide of Si, an oxide of Mg, and an oxide of Al. . According to this aspect, the heat recovery member can be made of a material containing at least one of Si, Mg, Al, C, or an oxide of Si, an oxide of Mg, and an oxide of Al.
(8)上記形態であって、さらに、前記排気流路を流れる前記排気ガスを流通させるためのバイパス流路部材であって、前記ガス流路部材の流路とは異なる流路を形成するバイパス流路部材と、前記ガス流路部材および前記バイパス流路部材の上流側に位置し、前記ガス流路部材の前記流路と前記バイパス流路部材の前記流路とを分岐させる分岐部と、前記ガス流路部材および前記バイパス流路部材の下流側に位置し、前記ガス流路部材の前記流路と前記バイパス流路部材の前記流路とが合流する合流部と、前記排気ガスの流通経路を、前記ガス流路部材の前記流路と前記バイパス流路部材の前記流路とのいずれかに切り替え可能な流路切替部と、を備えてもよい。この形態によれば、流路切替部によって、排気ガスの流通経路をガス流路部材の流路とバイパス流路部材の流路とのいずれかに切り替えることができる。 (8) In the above-described form, further, a bypass channel member for circulating the exhaust gas flowing through the exhaust channel, wherein the bypass forms a channel different from the channel of the gas channel member A flow path member, a branch portion located upstream of the gas flow path member and the bypass flow path member, and branching the flow path of the gas flow path member and the flow path of the bypass flow path member; A merging portion located downstream of the gas flow path member and the bypass flow path member, where the flow path of the gas flow path member and the flow path of the bypass flow path member merge, and circulation of the exhaust gas You may provide the flow path switching part which can switch a path | route to either the said flow path of the said gas flow path member, or the said flow path of the said bypass flow path member. According to this aspect, the flow path switching unit can switch the flow path of the exhaust gas to either the flow path of the gas flow path member or the flow path of the bypass flow path member.
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、加温装置のほかに、加温方法、加温装置の制御方法、加温装置の制御プログラム等の態様で実現することができる。 The present invention can be realized in various forms, and can be realized in a mode such as a heating method, a heating device control method, and a heating device control program in addition to the heating device. it can.
A.第1実施形態:
図1は、本発明の第1実施形態としての加温装置20を備える車両500を概略的に示す説明図である。加温装置20は、加温制御装置60の構成要素である。加温制御装置60は、加温装置20の他に、加温装置20および後述する液体供給部18の動作を制御するための制御部40を備える。
A. First embodiment:
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing a
車両500は、内燃機関としてのディーゼルエンジン(以下、「エンジン」と呼ぶ。)510と、4つの車輪520と、排気ガス浄化システム10と、を備えている。加温制御装置60は、排気ガス浄化システム10に備えられている。エンジン510は、軽油を燃料とし、燃料の爆発燃焼によって駆動力を出力する。爆発燃焼に伴いNOx(窒素酸化物)およびPM(粒子状物質)を含む排気ガスは、排気系統に備えられた排気ガス浄化システム10を介して大気に排出される。なお、第1実施形態において用いられる図1に示す車両構成は、他の実施形態においても同様に用いられ得る。
The
排気ガス浄化システム10は、排気流路(排気管)11の途中に設けられ、排気流路11の一部を構成する種々の排気ガス浄化装置を有する。排気流路11は、エンジン510側(排気ガス流れの上流側)において、マニフォールド11aを介してエンジン510と接続されている。また、排気流路11は、排気ガス流れの最下流側に配置されたマフラエンドパイプ11bを有する。本明細書において、「上流側」および「下流側」は、排気流路11を流れる排気ガスの流れ方向を基準とする。
The exhaust
排気ガス浄化システム10は、上流側から順に、ディーゼル酸化触媒(DOC)12と、ディーゼル微粒子フィルタ(DPF)13と、加温装置20と、選択還元触媒(SCR)装置14と、アンモニアスリップ・ディーゼル酸化触媒(NH3DOC)15と、を備える。これらの種々の排気ガス浄化装置である各要素12,13,20,14,15は、排気流路11の途中に設けられている。排気流路11のうち、DOC12の上流側には燃料噴射装置17が配置されている。DPF13には、DPF13内の下流側の温度を検出するための温度センサ192が配置されている。
The exhaust
DOC12は、白金(Pt)、パラジウム(Pd)等の貴金属を触媒として担持する。DOC12は、排気ガス中に含まれる未燃焼ガス成分である一酸化炭素(CO)および炭化水素(HC)を酸化して、二酸化炭素(CO2)および水(H2O)へと変換すると共に、排気ガス中に含まれる一酸化窒素(NO)を酸化して、二酸化窒素(NO2)に変換する。
The
DPF13は、排気ガス中に含まれる粒子状物質(PM)を多孔質セラミックスまたは金属の微細な間隙で捕集するフィルタである。フィルタの表面には白金等の金属触媒が塗布されている。DPF13は、DOC12により生成されるNOxの存在下において、粒子状物質が250〜300度の雰囲気中で触媒と化学反応を起こし、二酸化炭素(CO2)および水(H2O)に変換されることによって自然再生される。DPF13は、DOC12に対して燃料噴射装置17を介して直接または排気行程を経てエンジン510から間接的に燃料を供給し、燃料由来の炭化水素を触媒燃焼させて排気温度を450度以上として捕集された粒子状物質を酸化させる強制再生によっても再生され得る。
The
なお、DPF13としては、粒子状物質を物理的に捕集して炭化水素の触媒燃焼により粒子状物質を酸化させるタイプの他、プラズマ生成装置において低温プラズマを発生させてO3を中心とする活性種を生成し、生成された活性種をDPF13に供給し、HC、Cといった粒子状物質成分を、H2O、CO2に変換(酸化)するプラズマDPFが用いられてもよい。プラズマDPFにおいては、燃料を用いることなく粒子状物質を酸化することができる一方で、物理的形状にて粒子状物質を捕集しないため、予め処理すべき粒子状物質量に応じた活性種量を生成できるようプラズマ生成装置を設計することが求められている。
In addition to the type in which particulate matter is physically collected and the particulate matter is oxidized by catalytic combustion of hydrocarbons, the
SCR装置14は、ゼオライト系触媒またはバナジウム系触媒を担持し、NOxを選択的に還元するNOx還元触媒を備える装置である。SCR装置14は、一般的に、SCR装置14の上流側(前段)から供給される尿素水の加水分解反応を経て生成されたアンモニア(NH3)ガスと、NOx還元触媒とによって、排気ガス中のNOx成分を窒素(N2)および水(H2O)に変換する。したがって、尿素水の供給を受けるSCR装置14は、尿素水からアンモニアガスを得るための温度(活性化温度)、例えば、180度以上の温度でなければ所望のNOx還元機能を良好に得ることができない。
The
排気流路11のうち加温装置20とSCR装置14との間の供給流路19には、液体供給部18が配置されている。具体的には、液体供給部18は、SCR装置14と、加温装置20の後述する合流部との間に配置されている。液体供給部18は、制御部40からの指示に従って、図示しない尿素水タンクに貯留されている尿素水を供給流路19内に供給する。尿素水は、尿素と純水とを成分として含む。液体供給部18は、先端の噴射孔(供給孔)が供給流路19内に位置するように配置されている。液体供給部18は、電磁式またはピエゾ式のアクチュエータによって、噴射孔を開閉することで高圧での尿素水の噴射または噴射停止を実現する。
A
加温装置20は、排気ガスの流れ方向において、DPF13とSCR装置14との間に配置されている。加温装置20は、SCR装置14が有するNOx還元機能を良好に発揮させるために、排気ガスを加温する機能を有する。具体的には、液体供給部18から供給(噴射)された尿素水からアンモニアガスを得るための温度以上に排気ガスを加温する機能を有する。生成されたアンモニアガスは、SCR装置14に供給され、NOxを還元するための還元剤として用いられる。加温制御装置60が備える加温装置20および制御部40の詳細については後述する。
The
NH3DOC15は、DOC12と同様の触媒を担持し、SCR装置14において反応に供しなかったアンモニアを酸化分解して、窒素またはNOxを生成する。
NH 3 DOC 15 carries the same catalyst as
図2は、加温装置20の概略構成を説明するための図である。図3は、図2のF2−F2断面図である。図2に示す矢印YGの向きは排気ガスの流れ方向を示している。なお、他の図においても必要に応じて排気ガスの流れ方向を矢印YGの向きで示している。
FIG. 2 is a diagram for explaining a schematic configuration of the
加温装置20(図2)は、ガス流路部材24と、ガス加温部材30と、熱回収部材28と、バイパス流路部材25と、分岐部20Aと、合流部20Bと、流路切替部80とを備える。
The heating device 20 (FIG. 2) includes a gas
ガス流路部材24は、金属(例えば、SUS304)によって形成された管状の部材である。本実施形態では、ガス流路部材24は、図3に示すように、自身が延びる方向と直交する断面形状が矩形の枠状である。ガス流路部材24は、排気流路11を流れる排気ガスを流通させる流路21を形成する。なお、ガス流路部材24の断面形状はこれに限定されるものではなく、排気ガスを流通させる流路21を形成できれば、他の形状であってもよい。例えば、ガス流路部材24の断面形状は、円形や楕円の枠状であってもよい。つまり、ガス流路部材24は、円筒状などであってもよい。
The gas
ガス加温部材30は、流路21を流れる排気ガスを加温するために用いられる。ガス加温部材30は、ガス流路部材24内である流路21の途中に配置されている。ガス加温部材30は、制御部40からの指示に従って放熱により周囲を加熱するヒーターである。ガス加温部材30は、通電により自身が発熱する抵抗発熱体(発熱部材)である。ガス加温部材30は、ニクロム線、銅線、タングステン線といった線状の、またはステンレス材、銅材、アルミニウム材といった板状の裸の金属材であってもよい。また、ガス加温部材30は、3次元に形成されたヒーターであってもよい。3次元に形成されたヒーターとしては、例えば、バリ(突起)を周縁に有する複数の貫通孔が形成された金属箔(金属板)を複数回巻くことで円板形状に形成することで作成できる。本実施形態では、ガス加温部材30は、板状の金属材(例えば、銅)を渦巻き状にした形状である。ガス加温部材30の形状はこれに限定されるものではなく、断面が枠状や円形形状であってもよい。図3に示すように、ガス加温部材30は、ガス流路部材24の流路21の上流側から下流側へと排気ガスを流通させるための第1ガス流路32を有する。第1ガス流路32は、渦巻き状に形成された板状の金属材のうちの隣り合う金属材の隙間によって形成されている。ガス加温部材30は、さらに、ガス流路部材24と対向する外周部34を有する。
The
熱回収部材28は、ガス加温部材30から発せられた熱を回収するための部材である。つまり、熱回収部材28は、蓄熱体として機能する。熱回収部材28は、金属材料(例えば、ステンレス鋼)、セラミック、セラミックと金属とを含む混合材料などから選択される1種以上の材料によって形成されている。また、熱回収部材28は、Si、Mg、Al、C、又は、Siの酸化物、Mgの酸化物、Alの酸化物の少なくとも1種以上を含有する部材であってもよい。また、熱回収部材28は、熱伝導率をある程度高くして熱回収の効率を向上させるために、SiO2、MgO2、Al2O3の少なくとも一種以上を含有する部材であってもよい。また、熱回収部材28の熱伝導率(W/m・K)は、ガス流路部材24の熱伝導率以下であることが好ましい。こうすることで、ガス加温部材30から放出され熱回収部材28に蓄えられた熱が、熱伝導によってガス流路部材24に移動することを抑制できる。よって、ガス加温部材30から放出される熱を排気ガスの加温のために有効に利用できる。なお、熱伝導率は、公知の熱伝導率測定器を用いて測定すればよい。
The
熱回収部材28は、上流側から下流側へと排気ガスを流通させるための第2ガス流路29を有する。本実施形態では、熱回収部材28は、網目状構造を有し、この構造によって第2ガス流路29が形成されている。熱回収部材28は、排気ガスの流れ方向に沿って所定の長さLa(図2)を有する。熱回収部材28は、ガス加温部材30の外周部34を取り囲むようにガス加温部材30とガス流路部材24との間に配置されている。本実施形態では、熱回収部材28は、ガス加温部材30の外周部34とガス流路部材24との隙間を埋めるように配置されている。つまり、熱回収部材28は、ガス加温部材30の外周部34とガス流路部材24の内面とに接している。
The
熱回収部材28は、流路21を流れる排気ガスの流れ方向において、ガス加温部材30よりも長いことが好ましい。本実施形態では、熱回収部材28の長さLaは、ガス加温部材30の長さLbよりも長い。これにより、ガス加温部材30から放出された熱のより多くを熱回収部材28によって回収できる。なお、流路21を流れる排気ガスの流れ方向とは、ガス流路部材24の上流端から下流端へと向かう方向であり、図2では左側から右側に向かう方向である。
The
また、第2ガス流路29の圧力損失は、第1ガス流路の圧力損失以上であることが好ましい。こうすることで、ガス流路部材24の流路に排気ガスを流通させた場合に、第1ガス流路32を流通する排気ガスの量が少なくなる可能性を低減できる。これにより、排気ガスをガス加温部材30の熱によって効率良く加温できる。ここで、第2ガス流路29の圧力損失を第1ガス流路32の圧力損失以上とするためには、例えば、以下の方法が挙げられる。例えば、第2ガス流路29の流路断面積を第1ガス流路32の流路断面積以下とする。また例えば、第2ガス流路29の流路の一部を屈曲または蛇行させる。また例えば、第2ガス流路29の流路長を第1ガス流路32の流路長以上とする。
Moreover, it is preferable that the pressure loss of the 2nd
バイパス流路部材25(図2)は、排気流路11を流れる排気ガスを流通させる。バイパス流路部材25は、ガス流路部材24の流路21とは異なる流路(バイパス流路)22を形成する。バイパス流路部材25には、ガス流路部材24とは異なりガス加温部材30および熱回収部材28が配置されていない。バイパス流路部材25は、自身が延びる方向と直交する断面形状が矩形の枠状である。なお、バイパス流路部材25の断面形状はこれに限定されるものではなく、排気ガスを流通させる流路22を形成できれば、他の形状であってもよい。例えば、バイパス流路部材25の断面形状は、円形や楕円の枠状であってもよい。
The bypass flow path member 25 (FIG. 2) distributes the exhaust gas flowing through the
分岐部20Aは、ガス流路部材24およびバイパス流路部材25の上流側に位置する。分岐部20Aは、ガス流路部材24の流路21と、バイパス流路部材25のバイパス流路22とを分岐させる。分岐部20Aは、ガス流路部材24とバイパス流路部材25のそれぞれの上流端に接続され、排気流路11を流れる排気ガスを流路21またはバイパス流路22に導入する。
The
流路切替部80は、制御部40からの指示に従って、排気ガスの流通経路をガス流路部材24の流路21と、バイパス流路部材25のバイパス流路22とのいずれかに切り替える切替弁である。流路切替部80は、ガス流路部材24の上流端に形成された開口と、バイパス流路部材25の上流端に形成された開口とを選択的に塞ぐことで、排気ガスの流通経路を切り替える。
The flow
流路切替部80は、例えば以下の方式1〜3のいずれかを用いてもよい。
<方式1>
一端に備えられている軸を中心にして板状の弁体が揺動することによって流路を選択的に切り替える方式。
<方式2>
内部に連通路を有する回転弁体が1軸を中心に回動することによって流路を選択的に切り替える方式。
<方式3>
板状の弁体が直線移動することによって流路を選択的に切り替える方式。
The flow
<Method 1>
A method of selectively switching the flow path when a plate-like valve body swings about an axis provided at one end.
<Method 2>
A system in which a flow path is selectively switched by rotating a rotary valve body having a communication path inside about one axis.
<Method 3>
A system that selectively switches the flow path when the plate-shaped valve element moves linearly.
弁体を駆動するアクチュエータとしては、ステッピングモータ等のモータ、電磁式のアクチュエータ、空気、オイルといった流体式のアクチュエータが挙げられる。なお、流路は選択的、すなわち、排他的に切り替えられなくてもよい場合がある。よって、流路切替部80として流路を選択的に切り替えない方式を採用してもよい。例えば、流路切替部80をガス流路部材24とバイパス流路部材25とのそれぞれに設けてもよい。この場合、流路切替部80は、弁体の開度を変更することでガス流路部材24の流路21やバイパス流路部材25のバイパス流路22の流路断面を調整できる構成であってもよい。
Examples of the actuator that drives the valve body include motors such as stepping motors, electromagnetic actuators, and fluid actuators such as air and oil. Note that the flow path may not be selectively switched, that is, not exclusively. Therefore, a method that does not selectively switch the flow channel as the flow
合流部20Bは、ガス流路部材24およびバイパス流路部材25の下流側に位置し、ガス流路部材24の流路21とバイパス流路部材25のバイパス流路22とが合流する。合流部20Bは、排気流路11を流れる排気ガスを後段のSCR装置14に向けて排出する。
The
制御部40は、例えば、イグニッションスイッチがONになり、エンジンが始動したことを起点として以下の処理を行う。また、以下の処理は、例えば、イグニッションスイッチがOFFになり、エンジンが停止することで終了する。
For example, the
制御部40は、温度センサ192(図1)によって検出した検出温度に基づいて、流路切替部80の動作を制御して排気ガスの流通経路を切り替える。具体的には、制御部40は、温度センサ192の検出温度が200度以上の場合は、排気ガスの流通経路がバイパス流路部材25となるように流路切替部80によってガス流路部材24の上流端開口を塞ぐ。一方で、温度センサ192の検出温度が200度未満の場合は、排気ガスの流通経路がガス流路部材24となるように流路切替部80によってバイパス流路部材25の上流端開口を塞ぐ。また、制御部40は、排気ガスの流通経路がガス流路部材24のときに、ガス加温部材30に電力を供給してガス加温部材30を発熱させる。これにより、ガス流路部材24の流路21を通過する排気ガスを、SCR装置14のNOx還元機能が有効に発揮できる程度の温度(例えば、200度)以上に昇温させる。なお、制御部40は、液体供給部18を用いて一定時間ごとに供給流路19に尿素水を噴霧する。ここで、制御部40は、イグニッションスイッチがONになったことを起点として、常時、ガス加温部材30に電力を供給してガス加温部材30を発熱させてもよい。
Based on the detected temperature detected by the temperature sensor 192 (FIG. 1), the
上記第1実施形態によれば、ガス加温部材30の外周部34を取り囲むように配置された熱回収部材28を有する(図2)。これにより、ガス加温部材30から放出された熱を熱回収部材28によって回収することで、熱回収部材28に熱を蓄えることができる。これにより、ガス流路部材24内を流通する排気ガスを、ガス加温部材30から放出される熱に加えて熱回収部材28に蓄えられた熱によっても加温できる。よって、ガス加温部材30から放出される熱を有効に利用して排気ガスを加温できる。特に、上記第1実施形態では、熱回収部材28は、ガス加温部材30の外周部34とガス流路部材24との隙間を埋めるように配置されている。これにより、ガス加温部材30の外周部34からの熱伝導によっても熱回収部材28に熱が蓄えられる。これにより、ガス加温部材30から放出される熱をさらに有効に利用できる。また、ガス流路部材24内を排気ガスが通過する際に、第1ガス流路32または第2ガス流路29を排気ガスが通過するので、排気ガスの加温を効率良くできる。
According to the said 1st Embodiment, it has the
また、上記第1実施形態によれば、流路切替部80によって、排気ガスの流通経路をガス流路部材24の流路21とバイパス流路部材25のバイパス流路22とのいずれかに切り替えることができる。これにより、車両500の運転状態に基づいて、排気ガスの流通経路をガス流路部材24の流路21とバイパス流路部材25のバイパス流路22とのいずれかに切り替えることができる。例えば、排気ガスの温度が、SCR装置14の機能が良好に発揮できる活性化温度未満である場合は、流路切替部80によって排気ガスの流通経路をガス流路部材24の流路21とすることで、排気ガスをガス加温部材30や熱回収部材28によって活性化温度以上に加温できる。なお、本実施形態では、加温装置20により排気ガスをSCR装置14のNOx触媒機能が有効に発揮できる程度の温度以上まで昇温させたが、これに限らず、加温装置20は触媒機能を有効に発揮させる為の補助的な加熱に用いてもよい。
Further, according to the first embodiment, the flow
B.第2実施形態:
図4は、第2実施形態の加温装置20aについて説明するための図である。図4は、図3に相当する図である。加温装置20aと上記第1実施形態の加温装置20との異なる点は、熱回収部材28aの第2ガス流路29aの形状である。その他の構成については加温装置20aと加温装置20とは同様の構成であるので、同様の構成については同一符号を付すと共に説明を省略する。また、加温装置20aは、上記第1実施形態と同様に、図2に示すようなバイパス流路部材25や流路切替部80などの構成を有している。
B. Second embodiment:
FIG. 4 is a diagram for explaining the
第2ガス流路29aは、ハニカム形状である。つまり、熱回収部材28aは、正六角柱を隙間なく並べたハニカム構造体である。これにより、第2ガス流路29aを形成する熱回収部材28aの強度を向上でき、また、排気ガスを全体的に均一に流す事ができるので熱回収の効率が向上する。なお、ハニカム形状とは本実施形態のように正六角柱に限られず、例えば正四角柱や正三角柱等でもよく、ハニカム構造体とは均一形状の集合体であればよい。
The
C.変形例:
なお、この発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
C. Variations:
In addition, this invention is not restricted to said embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it can implement in a various aspect.
C−1.第1変形例:
上記各実施形態では、熱回収部材28,28aは、ガス加温部材30の外周部34とガス流路部材24との隙間を埋めるように配置されていたが、熱回収部材28,28aの配置はこれに限定されるものではない。熱回収部材28,28aは、ガス加温部材30の外周部34を取り囲むようにガス加温部材30の外周部34とガス流路部材24の間に配置されていれば、ガス加温部材30の外周部34やガス流路部材24の内面と隙間を有していてもよい。
C-1. First modification:
In each of the above embodiments, the
図5は、熱回収部材28aの配置についての変形例を説明するための図である。熱回収部材28aは、第2実施形態の熱回収部材28aであり、第2ガス流路29aの流路方向が一方向(図5の左右方向)に形成されている。ガス流路部材24は、内面から内方に突出する環状の突出部243を有する。熱回収部材28aは、突出部243とガス加温部材30の外周部34とに接するように配置されている。熱回収部材28aは、ガス流路部材24の内面とは接していない。このようにしても、上記第各実施形態と同様の構成を有する点において同様の効果を奏する。例えば、ガス加温部材30から放出された熱を熱回収部材28によって回収することで、熱回収部材28に熱を蓄えることができる。これにより、ガス流路部材24内を流通する排気ガスを、ガス加温部材30から放出される熱に加えて熱回収部材28に蓄えられた熱によっても加温できる。よって、ガス加温部材30から放出される熱を有効に利用して排気ガスを加温できる。また、本変形例では、突出部243と、上流側から下流側へと向かう一方向に延びる第2ガス流路29aとによって、排気ガスが熱回収部材28aとガス流路部材24との隙間248に流入することを抑制できる。これにより、流路21を流れる排気ガスが第1ガス流路32と第2ガス流路29a以外の部分を通過することを抑制できるので、熱回収部材28aとガス加温部材30とを用いて排気ガスを効率良く加温できる。
FIG. 5 is a view for explaining a modified example of the arrangement of the
C−2.第2変形例:
上記各実施形態では、加温装置20,20aは、流路切替部80、バイパス流路部材25、分岐部20A、および、合流部20Bを有していたが(図2)、省略してもよい。
C-2. Second modification:
In each of the above embodiments, the
C−3.第3変形例
上記各実施形態では、加温装置20,20aは、DPF13とSCR装置14との間に配置されていたが(図1)、上記に限定されるものではない。例えば、加温装置20,20aは、DOC12の前段に配置されていてもよい。
C-3. Third Modification In each of the above embodiments, the
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, examples, and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments, examples, and modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the above effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.
10…排気ガス浄化システム
11…排気流路
11a…マニフォールド
11b…マフラエンドパイプ
12…ディーゼル酸化触媒
14…選択還元触媒装置
17…燃料噴射装置
18…液体供給部
19…供給流路
20,20a…加温装置
20A…分岐部
20B…合流部
21…流路
22…バイパス流路
24…ガス流路部材
25…バイパス流路部材
28,28a…熱回収部材
29,29a…第2ガス流路
30…ガス加温部材
32…第1ガス流路
34…外周部
40…制御部
60…加温制御装置
80…流路切替部
192…温度センサ
243…突出部
248…隙間
500…車両
510…エンジン
520…車輪
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記排気流路を流れる前記排気ガスを流通させるためのガス流路部材と、
前記ガス流路部材内に配置された、前記ガス流路部材の上流側から下流側へと前記排気ガスを流通させるための第1ガス流路を有するガス加温部材と、
前記ガス加温部材の外周部を取り囲むように前記ガス加温部材と前記ガス流路部材との間に配置された、前記ガス加温部材からの熱を回収するための熱回収部材と、を備え、
前記熱回収部材は、前記上流側から前記下流側へと前記排気ガスを流通させるための第2ガス流路を有する、加温装置。 A heating device provided in the middle of an exhaust passage of an internal combustion engine for heating exhaust gas flowing through the exhaust passage,
A gas flow path member for circulating the exhaust gas flowing through the exhaust flow path;
A gas heating member disposed in the gas flow path member and having a first gas flow path for circulating the exhaust gas from the upstream side to the downstream side of the gas flow path member;
A heat recovery member for recovering heat from the gas heating member, disposed between the gas heating member and the gas flow path member so as to surround an outer periphery of the gas heating member; Prepared,
The heating device, wherein the heat recovery member has a second gas flow path for circulating the exhaust gas from the upstream side to the downstream side.
前記熱回収部材は、前記ガス加温部材の前記外周部と前記ガス流路部材との隙間を埋めるように配置されている、加温装置。 The heating device according to claim 1,
The said heat recovery member is a heating apparatus arrange | positioned so that the clearance gap between the said outer peripheral part of the said gas heating member and the said gas flow path member may be filled.
前記第2ガス流路の圧力損失は、前記第1ガス流路の圧力損失以上である、加温装置。 The heating device according to claim 1 or 2,
The heating device, wherein the pressure loss of the second gas channel is greater than or equal to the pressure loss of the first gas channel.
前記排気ガスの流れ方向において、前記熱回収部材は前記ガス加温部材よりも長い、加温装置。 It is a heating apparatus as described in any one of Claim 1- Claim 3, Comprising:
The heating device, wherein the heat recovery member is longer than the gas heating member in a flow direction of the exhaust gas.
前記熱回収部材の熱伝導率は、前記ガス流路部材の熱伝導率以下である、加温装置。 It is a heating apparatus as described in any one of Claim 1- Claim 4, Comprising:
The heating device, wherein the heat recovery member has a heat conductivity equal to or less than a heat conductivity of the gas flow path member.
前記第2ガス流路は、ハニカム形状である、加温装置。 It is a heating apparatus as described in any one of Claim 1- Claim 5, Comprising:
The heating device, wherein the second gas channel has a honeycomb shape.
前記熱回収部材は、Si、Mg、Al、C、又は、Siの酸化物、Mgの酸化物、Alの酸化物の少なくとも1種以上を含有する、加温装置。 It is a heating apparatus as described in any one of Claim 1- Claim 6, Comprising:
The heat recovery member is a heating apparatus containing Si, Mg, Al, C, or at least one of an oxide of Si, an oxide of Mg, and an oxide of Al.
前記排気流路を流れる前記排気ガスを流通させるためのバイパス流路部材であって、前記ガス流路部材の流路とは異なる流路を形成するバイパス流路部材と、
前記ガス流路部材および前記バイパス流路部材の上流側に位置し、前記ガス流路部材の前記流路と前記バイパス流路部材の前記流路とを分岐させる分岐部と、
前記ガス流路部材および前記バイパス流路部材の下流側に位置し、前記ガス流路部材の前記流路と前記バイパス流路部材の前記流路とが合流する合流部と、
前記排気ガスの流通経路を、前記ガス流路部材の前記流路と前記バイパス流路部材の前記流路とのいずれかに切り替え可能な流路切替部と、を備える加温装置。 The heating apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising:
A bypass flow path member for circulating the exhaust gas flowing through the exhaust flow path, wherein the bypass flow path member forms a flow path different from the flow path of the gas flow path member;
A branching portion located upstream of the gas flow path member and the bypass flow path member and branching the flow path of the gas flow path member and the flow path of the bypass flow path member;
A merging portion located downstream of the gas flow path member and the bypass flow path member, where the flow path of the gas flow path member and the flow path of the bypass flow path member merge;
A heating apparatus comprising: a flow path switching unit capable of switching a flow path of the exhaust gas to one of the flow path of the gas flow path member and the flow path of the bypass flow path member.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016161735A JP2018031262A (en) | 2016-08-22 | 2016-08-22 | Warming device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016161735A JP2018031262A (en) | 2016-08-22 | 2016-08-22 | Warming device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018031262A true JP2018031262A (en) | 2018-03-01 |
Family
ID=61303236
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016161735A Pending JP2018031262A (en) | 2016-08-22 | 2016-08-22 | Warming device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2018031262A (en) |
-
2016
- 2016-08-22 JP JP2016161735A patent/JP2018031262A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2737849T3 (en) | Procedure of heating an exhaust gas in an exhaust post-treatment system | |
US10190466B2 (en) | Pressure differentiated exhaust aftertreatment device | |
JP2010265862A (en) | Exhaust emission control device | |
JP4450257B2 (en) | Exhaust purification device | |
JP2011052611A (en) | Device for controlling exhaust emission | |
JP6553405B2 (en) | Ammonia generation controller | |
US20170198653A1 (en) | Method and apparatus for improved lightoff performance of aftertreatment catalysts | |
JP2007023997A (en) | Exhaust emission control device | |
JP5273303B1 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2018115596A (en) | Exhaust emission control system | |
JP2011033001A (en) | Exhaust emission control device | |
JP2018009561A (en) | Selective catalytic reduction device | |
JP2018031262A (en) | Warming device | |
JP6086529B2 (en) | Catalyst activation device and ship equipped with catalyst activation device | |
JP2014206079A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine, and process for manufacturing the device | |
JP4470746B2 (en) | NOx purification device | |
JP6472991B2 (en) | Heat storage body disposed in exhaust pipe of internal combustion engine and exhaust gas purification system | |
JP4844766B2 (en) | Exhaust purification device | |
JP2010144631A (en) | Exhaust emission control device | |
JP2018003735A (en) | Heating apparatus and heating control device | |
JP2020148140A (en) | Exhaust emission control device | |
JP6160257B2 (en) | Exhaust purification device | |
JP2005105940A (en) | Engine exhaust emission control device | |
JP5188477B2 (en) | Exhaust purification device | |
JP7381423B2 (en) | Exhaust purification device |