JP2021127749A - Exhaust emission control device - Google Patents

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晶 福田
Akira Fukuda
晶 福田
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Abstract

To provide an exhaust emission control device capable of reducing exhaust gas to hit a fuel addition valve.SOLUTION: An exhaust emission control device 1 comprises an exhaust pipe 3 forming an exhaust passage 4 where exhaust gas flows, a fuel addition valve 7 for injecting fuel to the exhaust passage 4, and a cylindrical side wall 10 arranged between the exhaust pipe 3 and the fuel addition valve 7 and forming an injection passage 11 where the fuel to be injected from the fuel addition valve 7 passes, the side wall 10 including a lower wall part 12 connected to the exhaust pipe 3, and an upper wall part 13 arranged on the fuel addition valve 7 side further than the lower wall part 12 and connected to the fuel addition valve 7, the lower wall part 12 having an axial length J1 greater than an axial length J2 of the upper wall part 13, the lower wall part 12 and the upper wall part 13 each having a curved shape in cross section cut in a direction parallel to the axial direction of the side wall 10, so as to be convex to the radial outside of the side wall 10. In a boundary between the lower wall part 12 and the upper wall part 13, an annular concave part 14 is provided extending in the peripheral direction of the side wall 10.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device.

従来の排気浄化装置としては、例えば特許文献1に記載されている技術が知られている。特許文献1に記載の排気浄化装置は、内燃機関に接続された排気管と、この排気管を流れる排気ガス中に燃料を直接噴射する噴射ノズルと、この噴射ノズルと排気管の壁面との間に設けられた排気ガス滞留空間部とを備えている。 As a conventional exhaust gas purification device, for example, the technique described in Patent Document 1 is known. The exhaust purification device described in Patent Document 1 is between an exhaust pipe connected to an internal combustion engine, an injection nozzle that directly injects fuel into the exhaust gas flowing through the exhaust pipe, and the wall surface of the injection nozzle and the exhaust pipe. It is provided with an exhaust gas retention space provided in.

特開2017−25797号公報JP-A-2017-25797

しかしながら、上記従来技術においては、噴射ノズル(燃料添加弁)から燃料が噴射されていないときに、排気ガス滞留空間部の内部に滞留する排気ガスの一部が噴射ノズルに向かって流れることがある。この場合には、高温の排気ガスが噴射ノズルに当たり、デポジットの要因となるおそれがある。 However, in the above-mentioned prior art, when fuel is not injected from the injection nozzle (fuel addition valve), a part of the exhaust gas staying inside the exhaust gas retention space may flow toward the injection nozzle. .. In this case, the high-temperature exhaust gas hits the injection nozzle and may cause a deposit.

本発明の目的は、燃料添加弁に当たる排気ガスを低減することができる排気浄化装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an exhaust purification device capable of reducing the exhaust gas that hits the fuel addition valve.

本発明の一態様は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、内燃機関と接続され、排気ガスが流れる排気通路を形成する排気管と、排気通路に向けて燃料を噴射する燃料添加弁と、排気管と燃料添加弁との間に配置され、燃料添加弁から噴射される燃料が通過する噴射通路を形成する円筒状の側壁とを備え、側壁は、排気管に接続された第1壁部と、第1壁部よりも燃料添加弁側に配置されると共に、燃料添加弁に接続された第2壁部とを有し、第1壁部の軸長は、第2壁部の軸長よりも大きくなっており、第1壁部及び第2壁部は、側壁の軸方向に平行な方向に切った断面で側壁の径方向の外側に凸状となるような湾曲形状を有し、第1壁部と第2壁部との境界部には、側壁の周方向に延在する環状の凹部が設けられている。 One aspect of the present invention is an exhaust purification device that purifies exhaust gas discharged from an internal combustion engine, in which fuel is injected toward an exhaust pipe that is connected to the internal combustion engine and forms an exhaust passage through which the exhaust gas flows. A cylindrical side wall that is arranged between the exhaust pipe and the fuel addition valve and forms an injection passage through which fuel injected from the fuel addition valve passes, and the side wall is connected to the exhaust pipe. It has a first wall portion and a second wall portion which is arranged on the fuel addition valve side of the first wall portion and is connected to the fuel addition valve, and the axial length of the first wall portion is the first. It is larger than the axial length of the two wall parts, and the first wall part and the second wall part have a cross section cut in a direction parallel to the axial direction of the side wall so as to be convex outward in the radial direction of the side wall. It has a curved shape, and an annular recess extending in the circumferential direction of the side wall is provided at the boundary between the first wall portion and the second wall portion.

このような排気浄化装置においては、燃料添加弁から排気通路に向けて燃料が噴射されていないときには、排気通路を流れる排気ガスの一部が噴射通路に入り込む。ここで、噴射通路を形成する円筒状の側壁において、第1壁部の軸長は第2壁部の軸長よりも大きい。また、第1壁部は、側壁の軸方向に平行な方向に切った断面で側壁の径方向の外側に凸状となるような湾曲形状を有している。従って、噴射通路に入り込んだ排気ガスは、第1壁部の内壁面に沿って流れて排気通路に戻るようになる。ただし、一部の排気ガスは、第1壁部内から第2壁部内に達する。その排気ガスは、第2壁部の内壁面に沿って流れる。ここで、第2壁部も、側壁の軸方向に平行な方向に切った断面で側壁の径方向の外側に凸状となるような湾曲形状を有している。また、第1壁部と第2壁部との境界部には、側壁の周方向に延在する環状の凹部が設けられている。このため、第2壁部が側壁の径方向の外側に凸状となるような湾曲形状を有していない場合に比べて、第2壁部の径が大きくなる。従って、第2壁部内に達した排気ガスは、第2壁部の内壁面に沿って第2壁部の周方向に周回して流れた後、第1壁部内を通って排気通路に戻るようになる。つまり、排気ガスは、第2壁部内において燃料添加弁の配置箇所に対応する径方向中央部を避けるように流れる。これにより、燃料添加弁から燃料が噴射されていないときに、燃料添加弁に当たる排気ガスが低減される。 In such an exhaust purification device, when fuel is not injected from the fuel addition valve toward the exhaust passage, a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage enters the injection passage. Here, in the cylindrical side wall forming the injection passage, the axial length of the first wall portion is larger than the axial length of the second wall portion. Further, the first wall portion has a curved shape so as to have a cross section cut in a direction parallel to the axial direction of the side wall and to be convex outward in the radial direction of the side wall. Therefore, the exhaust gas that has entered the injection passage flows along the inner wall surface of the first wall portion and returns to the exhaust passage. However, some exhaust gas reaches the inside of the second wall portion from the inside of the first wall portion. The exhaust gas flows along the inner wall surface of the second wall portion. Here, the second wall portion also has a curved shape that is convex outward in the radial direction of the side wall in a cross section cut in a direction parallel to the axial direction of the side wall. Further, at the boundary between the first wall portion and the second wall portion, an annular recess extending in the circumferential direction of the side wall is provided. Therefore, the diameter of the second wall portion is larger than that in the case where the second wall portion does not have a curved shape that is convex outward in the radial direction of the side wall. Therefore, the exhaust gas that has reached the inside of the second wall portion flows around the inner wall surface of the second wall portion in the circumferential direction of the second wall portion, and then returns to the exhaust passage through the inside of the first wall portion. become. That is, the exhaust gas flows in the second wall portion so as to avoid the radial central portion corresponding to the location of the fuel addition valve. As a result, the exhaust gas that hits the fuel addition valve when the fuel is not injected from the fuel addition valve is reduced.

第2壁部の最大径は、第1壁部の最大径と同等であってもよい。このような構成では、第2壁部の径方向の寸法を抑えて側壁の小型化を図りつつ、排気ガスが燃料添加弁の配置箇所に対応する径方向中央部を避けるように第2壁部の内壁面に沿って周回して流れるスペースが確保される。 The maximum diameter of the second wall portion may be the same as the maximum diameter of the first wall portion. In such a configuration, the radial dimension of the second wall portion is suppressed to reduce the size of the side wall, and the second wall portion avoids the radial central portion corresponding to the location where the fuel addition valve is arranged. A space is secured that flows around the inner wall surface of the.

第1壁部の内壁面と第2壁部の内壁面との境界部は、凹部の底部を形成しており、凹部の底部は、R状を有していてもよい。このような構成では、第1壁部の内壁面に沿って流れる排気ガスの一部が第2壁部内に達する際に、排気ガスが第1壁部の内壁面付近から第2壁部の内壁面付近まで滑らかに流れるようになる。従って、燃料添加弁に当たる排気ガスが更に低減される。 The boundary between the inner wall surface of the first wall portion and the inner wall surface of the second wall portion forms the bottom portion of the recess, and the bottom portion of the recess may have an R shape. In such a configuration, when a part of the exhaust gas flowing along the inner wall surface of the first wall portion reaches the inside of the second wall portion, the exhaust gas flows from the vicinity of the inner wall surface of the first wall portion to the inside of the second wall portion. It will flow smoothly to the vicinity of the wall surface. Therefore, the exhaust gas that hits the fuel addition valve is further reduced.

本発明によれば、燃料添加弁に当たる排気ガスを低減することができる。 According to the present invention, the exhaust gas that hits the fuel addition valve can be reduced.

本発明の一実施形態に係る排気浄化装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the exhaust gas purification apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示された排気浄化装置の主要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the main part of the exhaust gas purification apparatus shown in FIG. 図2に示された燃料添加弁から燃料が噴射されたときの排気ガスの流れを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the flow of the exhaust gas when the fuel is injected from the fuel addition valve shown in FIG. 図2に示された燃料添加弁から噴射される燃料噴霧の周辺部の燃料液滴が下壁部の内壁面に付着する様子を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows how the fuel droplet of the peripheral part of the fuel spray injected from the fuel addition valve shown in FIG. 2 adheres to the inner wall surface of the lower wall part. 図2に示された燃料添加弁から燃料が噴射されないときの排気ガスの流れを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the flow of the exhaust gas when the fuel is not injected from the fuel addition valve shown in FIG. 図2に示された燃料添加弁から燃料が噴射されないときの排気ガスの流れを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the flow of the exhaust gas when the fuel is not injected from the fuel addition valve shown in FIG. 図6のVII−VII線断面図を排気ガスの流れと共に示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional view of line VII-VII of FIG. 6 together with the flow of exhaust gas. 比較例としての排気浄化装置の主要部を排気ガスの流れと共に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the main part of the exhaust gas purification apparatus as a comparative example together with the flow of exhaust gas.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or equivalent elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

図1は、本発明の一実施形態に係る排気浄化装置を示す概略構成図である。図2は、図1に示された排気浄化装置の主要部を示す断面図である。図1及び図2において、本実施形態の排気浄化装置1は、車両に搭載されている。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an exhaust gas purification device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main part of the exhaust gas purification device shown in FIG. In FIGS. 1 and 2, the exhaust gas purification device 1 of the present embodiment is mounted on a vehicle.

排気浄化装置1は、内燃機関であるディーゼルエンジン2から排出される排気ガスを浄化する。ディーゼルエンジン2は、特に図示はしないが、複数の気筒にそれぞれ燃料を噴射する複数のインジェクタを有している。排気浄化装置1は、ディーゼルエンジン2に接続された排気管3を備えている。排気管3は、排気ガスが流れる排気通路4を形成している。 The exhaust purification device 1 purifies the exhaust gas discharged from the diesel engine 2 which is an internal combustion engine. Although not particularly shown, the diesel engine 2 has a plurality of injectors that inject fuel into a plurality of cylinders. The exhaust purification device 1 includes an exhaust pipe 3 connected to the diesel engine 2. The exhaust pipe 3 forms an exhaust passage 4 through which exhaust gas flows.

また、排気浄化装置1は、排気通路4に上流側から下流側に向けて順に配設されたDOC5(ディーゼル酸化触媒)及びDPF6(ディーゼル排気微粒子除去フィルタ)を備えている。DOC5は、排気ガスに含まれる粒子状物質(PM)を酸化して除去する。DPF6は、排気ガスに含まれるPMを捕集する。 Further, the exhaust gas purification device 1 includes a DOC5 (diesel oxidation catalyst) and a DPF6 (diesel exhaust fine particle removing filter) which are sequentially arranged in the exhaust passage 4 from the upstream side to the downstream side. DOC5 oxidizes and removes particulate matter (PM) contained in exhaust gas. DPF6 collects PM contained in the exhaust gas.

また、排気浄化装置1は、排気通路4におけるディーゼルエンジン2とDOC5との間に配設された燃料添加弁7を備えている。燃料添加弁7は、排気通路4に向けて燃料を噴射して添加する。燃料添加弁7により添加される燃料は、主としてDPF6の再生を行う際に還元剤として使用される。燃料添加弁7の下端部には、排気通路4に向けて燃料を円錐状に噴射する噴射口7aが設けられている。 Further, the exhaust gas purification device 1 includes a fuel addition valve 7 arranged between the diesel engine 2 and the DOC 5 in the exhaust passage 4. The fuel addition valve 7 injects fuel toward the exhaust passage 4 to add fuel. The fuel added by the fuel addition valve 7 is mainly used as a reducing agent when the DPF 6 is regenerated. At the lower end of the fuel addition valve 7, an injection port 7a for injecting fuel in a conical shape toward the exhaust passage 4 is provided.

燃料添加弁7は、保持部材8により保持されている。噴射口7aは、保持部材8の下端から下側に突き出ないように保持部材8の内部に配置されている。これにより、排気通路4を流れる排気ガスが噴射口7aに当たりにくい構造となっている。 The fuel addition valve 7 is held by the holding member 8. The injection port 7a is arranged inside the holding member 8 so as not to protrude downward from the lower end of the holding member 8. As a result, the structure is such that the exhaust gas flowing through the exhaust passage 4 does not easily hit the injection port 7a.

保持部材8には、燃料添加弁7を冷却する冷却水が流れる冷却水路であるウォータージャケット9が形成されている。ウォータージャケット9は、燃料添加弁7を取り囲むように配置されている。保持部材8の下端部には、フランジ部8aが設けられている。 The holding member 8 is formed with a water jacket 9 which is a cooling water channel through which cooling water for cooling the fuel addition valve 7 flows. The water jacket 9 is arranged so as to surround the fuel addition valve 7. A flange portion 8a is provided at the lower end portion of the holding member 8.

また、排気浄化装置1は、排気管3と燃料添加弁7との間に配置された円筒状の側壁10を備えている。側壁10は、側壁10の軸方向(X方向)に垂直な方向に切った断面で円形状を有している(図7参照)。側壁10の軸方向は、側壁10と燃料添加弁7との配列方向に相当する。側壁10は、燃料添加弁7から噴射される燃料が通過する噴射通路11を形成している。噴射通路11は、排気通路4と連通されている。側壁10は、排気管3から燃料添加弁7側に突出するように設けられている。なお、燃料添加弁7は、側壁10の径方向(Y方向)の中央部に対応する箇所に配置されている。 Further, the exhaust gas purification device 1 includes a cylindrical side wall 10 arranged between the exhaust pipe 3 and the fuel addition valve 7. The side wall 10 has a circular shape with a cross section cut in a direction perpendicular to the axial direction (X direction) of the side wall 10 (see FIG. 7). The axial direction of the side wall 10 corresponds to the arrangement direction of the side wall 10 and the fuel addition valve 7. The side wall 10 forms an injection passage 11 through which the fuel injected from the fuel addition valve 7 passes. The injection passage 11 communicates with the exhaust passage 4. The side wall 10 is provided so as to project from the exhaust pipe 3 toward the fuel addition valve 7. The fuel addition valve 7 is arranged at a position corresponding to the central portion of the side wall 10 in the radial direction (Y direction).

側壁10は、下壁部12と、この下壁部12よりも燃料添加弁7側に配置された上壁部13とを有している。下壁部12は、排気管3に接続された第1壁部である。上壁部13は、燃料添加弁7に接続された第2壁部である。上壁部13は、燃料添加弁7に保持部材8を介して接続されている。 The side wall 10 has a lower wall portion 12 and an upper wall portion 13 arranged on the fuel addition valve 7 side of the lower wall portion 12. The lower wall portion 12 is a first wall portion connected to the exhaust pipe 3. The upper wall portion 13 is a second wall portion connected to the fuel addition valve 7. The upper wall portion 13 is connected to the fuel addition valve 7 via a holding member 8.

下壁部12及び上壁部13は、一体化されている。下壁部12及び上壁部13は、例えば鋳造により排気管3と一体的に形成されている。下壁部12は、溶接等により排気管3に接合されていてもよい。上壁部13は、例えば保持部材8のフランジ部8aに溶接等により接合されている。 The lower wall portion 12 and the upper wall portion 13 are integrated. The lower wall portion 12 and the upper wall portion 13 are integrally formed with the exhaust pipe 3 by casting, for example. The lower wall portion 12 may be joined to the exhaust pipe 3 by welding or the like. The upper wall portion 13 is joined to, for example, the flange portion 8a of the holding member 8 by welding or the like.

下壁部12の軸長J1は、上壁部13の軸長J2よりも大きい。下壁部12の軸長J1は、下壁部12の軸方向(X方向)の寸法である。上壁部13の軸長J2は、上壁部13の軸方向の寸法である。下壁部12の軸長J1は、例えば上壁部13の軸長J2よりも2倍以上大きい。 The shaft length J1 of the lower wall portion 12 is larger than the shaft length J2 of the upper wall portion 13. The axial length J1 of the lower wall portion 12 is a dimension in the axial direction (X direction) of the lower wall portion 12. The axial length J2 of the upper wall portion 13 is an axial dimension of the upper wall portion 13. The axial length J1 of the lower wall portion 12 is, for example, twice or more larger than the axial length J2 of the upper wall portion 13.

下壁部12は、軸方向に平行な方向に切った断面で径方向(Y方向)の外側に凸状となるような湾曲形状を有している。このため、下壁部12の内壁面12aは、径方向の外側に凹状となるような湾曲面となっている。下壁部12において凸状の頂点となる位置は、例えば下壁部12の軸方向の中央位置である。 The lower wall portion 12 has a curved shape that is convex outward in the radial direction (Y direction) in a cross section cut in a direction parallel to the axial direction. Therefore, the inner wall surface 12a of the lower wall portion 12 has a curved surface that is concave outward in the radial direction. The position of the convex apex on the lower wall portion 12 is, for example, the central position in the axial direction of the lower wall portion 12.

上壁部13は、下壁部12と同様に、軸方向に平行な方向に切った断面で径方向の外側に凸状となるような湾曲形状を有している。このため、上壁部13の内壁面13aは、径方向の外側に凹状となるような湾曲面となっている。上壁部13において凸状の頂点となる位置は、例えば下壁部12の軸方向の中央位置よりも上側(燃料添加弁7側)の位置である。 Like the lower wall portion 12, the upper wall portion 13 has a curved shape having a cross section cut in a direction parallel to the axial direction and convex outward in the radial direction. Therefore, the inner wall surface 13a of the upper wall portion 13 has a curved surface that is concave outward in the radial direction. The position of the convex apex on the upper wall portion 13 is, for example, a position above the central position in the axial direction of the lower wall portion 12 (on the fuel addition valve 7 side).

上壁部13の最大径K2は、下壁部12の最大径K1と同等である。ここで、下壁部12の最大径K1は、下壁部12の最大内径である。つまり、下壁部12の最大径K1は、下壁部12の内壁面12aの径の最大値である。より具体的には、下壁部12の最大径K1は、下壁部12において凸状の頂点となる位置での内壁面12aの径である。上壁部13の最大径K2は、上壁部13の最大内径である。つまり、上壁部13の最大径K2は、上壁部13の内壁面13aの径の最大値である。より具体的には、上壁部13の最大径K2は、上壁部13において凸状の頂点となる位置での内壁面13aの径である。 The maximum diameter K2 of the upper wall portion 13 is equivalent to the maximum diameter K1 of the lower wall portion 12. Here, the maximum diameter K1 of the lower wall portion 12 is the maximum inner diameter of the lower wall portion 12. That is, the maximum diameter K1 of the lower wall portion 12 is the maximum value of the diameter of the inner wall surface 12a of the lower wall portion 12. More specifically, the maximum diameter K1 of the lower wall portion 12 is the diameter of the inner wall surface 12a at the position where the lower wall portion 12 has a convex apex. The maximum diameter K2 of the upper wall portion 13 is the maximum inner diameter of the upper wall portion 13. That is, the maximum diameter K2 of the upper wall portion 13 is the maximum value of the diameter of the inner wall surface 13a of the upper wall portion 13. More specifically, the maximum diameter K2 of the upper wall portion 13 is the diameter of the inner wall surface 13a at the position of the convex apex of the upper wall portion 13.

下壁部12と上壁部13との境界部には、側壁10の周方向に延在する環状の凹部14が設けられている。凹部14は、側壁10の径方向の外側に開放されている。従って、側壁10は、下側(排気管3側)から上側(燃料添加弁7側)に向かって、下壁部12において拡径し、下壁部12と上壁部13との境界部において縮径し、上壁部13において再び拡径するような形状を有している。 At the boundary between the lower wall portion 12 and the upper wall portion 13, an annular recess 14 extending in the circumferential direction of the side wall 10 is provided. The recess 14 is open to the outside of the side wall 10 in the radial direction. Therefore, the side wall 10 expands in diameter at the lower wall portion 12 from the lower side (exhaust pipe 3 side) to the upper side (fuel addition valve 7 side), and at the boundary portion between the lower wall portion 12 and the upper wall portion 13. It has a shape that reduces the diameter and expands the diameter again at the upper wall portion 13.

凹部14は、下壁部12の上端部と上壁部13の下端部とで画成されている。凹部14の底部14aは、R状を有している。凹部14の底部14aは、下壁部12の内壁面12aと上壁部13の内壁面13aとの境界部である。 The recess 14 is defined by an upper end portion of the lower wall portion 12 and a lower end portion of the upper wall portion 13. The bottom portion 14a of the recess 14 has an R shape. The bottom portion 14a of the recess 14 is a boundary portion between the inner wall surface 12a of the lower wall portion 12 and the inner wall surface 13a of the upper wall portion 13.

凹部14において、下壁部12の上端部と上壁部13の下端部とがなす角度θは、鋭角となっている。角度θは、例えば下壁部12の内壁面12aに沿って上方に流れる排気ガスが上壁部13の内壁面13a付近に到達しやすくなるような角度である。 In the recess 14, the angle θ formed by the upper end of the lower wall 12 and the lower end of the upper wall 13 is an acute angle. The angle θ is, for example, an angle such that the exhaust gas flowing upward along the inner wall surface 12a of the lower wall portion 12 can easily reach the vicinity of the inner wall surface 13a of the upper wall portion 13.

以上のような排気浄化装置1において、図3に示されるように、燃料添加弁7の噴射口7aから燃料が噴射されている状態では、燃料の噴射に伴う流れによって噴射通路11の上側領域の圧力が低下するため、噴射通路11を上方に向かう排気ガスの流れ(図3中のA参照)が発生する。すると、排気ガスの流れによって、燃料添加弁7から噴射される燃料噴霧Fが巻き返り、燃料噴霧Fの周辺部の燃料液滴Pが上方に向かう。 In the exhaust gas purification device 1 as described above, as shown in FIG. 3, when fuel is injected from the injection port 7a of the fuel addition valve 7, the upper region of the injection passage 11 is formed by the flow accompanying the injection of the fuel. Since the pressure drops, an exhaust gas flow (see A in FIG. 3) is generated upward in the injection passage 11. Then, the fuel spray F injected from the fuel addition valve 7 is rewound by the flow of the exhaust gas, and the fuel droplet P in the peripheral portion of the fuel spray F is directed upward.

このとき、側壁10の下壁部12は、側壁10の径方向の外側に凸状となるような湾曲形状を有している。このため、排気ガスは、図4に示されるように、下壁部12の内壁面12aに沿って上方に流れる。そして、そのような排気ガスの流れによって、燃料噴霧Fの周辺部の燃料液滴Pに慣性力が発生する。従って、燃料噴霧Fの周辺部の燃料液滴Pは、慣性力により下壁部12の内壁面12aに付着しやすくなるため、燃料添加弁7の噴射口7aに到達しにくい。 At this time, the lower wall portion 12 of the side wall 10 has a curved shape that is convex outward in the radial direction of the side wall 10. Therefore, as shown in FIG. 4, the exhaust gas flows upward along the inner wall surface 12a of the lower wall portion 12. Then, due to such an exhaust gas flow, an inertial force is generated in the fuel droplet P in the peripheral portion of the fuel spray F. Therefore, the fuel droplet P in the peripheral portion of the fuel spray F tends to adhere to the inner wall surface 12a of the lower wall portion 12 due to the inertial force, so that it is difficult to reach the injection port 7a of the fuel addition valve 7.

一方、図5に示されるように、燃料添加弁7の噴射口7aから燃料が噴射されていない状態では、排気通路4を流れる排気ガスの一部が噴射通路11に入り込む。噴射通路11に入り込んだ排気ガスは、排気管3の下流側において下壁部12の内壁面12aに沿って上方に流れてから、排気管3の上流側において下壁部12の内壁面12aに沿って下方に流れて排気通路4に戻るようになる。従って、排気ガスは、燃料添加弁7の噴射口7aに到達しにくい。 On the other hand, as shown in FIG. 5, when fuel is not injected from the injection port 7a of the fuel addition valve 7, a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 4 enters the injection passage 11. The exhaust gas that has entered the injection passage 11 flows upward along the inner wall surface 12a of the lower wall portion 12 on the downstream side of the exhaust pipe 3, and then flows onto the inner wall surface 12a of the lower wall portion 12 on the upstream side of the exhaust pipe 3. It flows downward along the line and returns to the exhaust passage 4. Therefore, the exhaust gas does not easily reach the injection port 7a of the fuel addition valve 7.

ただし、図6に示されるように、下壁部12の内壁面12aに沿って上方に流れる排気ガスの一部は、上壁部13内に達する。このとき、上壁部13は、側壁10の径方向の外側に凸状となるような湾曲形状を有している。このため、上壁部13内に達した排気ガスは、図6及び図7に示されるように、上壁部13の内壁面13aに沿って周方向に流れるようになる。つまり、排気ガスは、燃料添加弁7の配置箇所に対応する上壁部13内の径方向の中央部を避けるように流れることとなる。なお、図7では、上壁部13の内壁面13aに沿った排気ガスの流れのみを示し、下壁部12内から上壁部13内への排気ガスの流れについて省略されている。 However, as shown in FIG. 6, a part of the exhaust gas flowing upward along the inner wall surface 12a of the lower wall portion 12 reaches the inside of the upper wall portion 13. At this time, the upper wall portion 13 has a curved shape that is convex outward in the radial direction of the side wall 10. Therefore, the exhaust gas that has reached the inside of the upper wall portion 13 flows in the circumferential direction along the inner wall surface 13a of the upper wall portion 13, as shown in FIGS. 6 and 7. That is, the exhaust gas flows so as to avoid the radial central portion in the upper wall portion 13 corresponding to the location where the fuel addition valve 7 is arranged. Note that FIG. 7 shows only the flow of exhaust gas along the inner wall surface 13a of the upper wall portion 13, and the flow of exhaust gas from the inside of the lower wall portion 12 to the inside of the upper wall portion 13 is omitted.

そして、排気ガスは、上壁部13の内壁面13aに沿って周方向に任意の回数だけ周回して流れた後、下壁部12の内壁面12aに沿って下方に流れて排気通路4に戻る。従って、一部の排気ガスが上壁部13内に達しても、その排気ガスは燃料添加弁7の噴射口7aに到達しにくい。 Then, the exhaust gas circulates around the inner wall surface 13a of the upper wall portion 13 an arbitrary number of times in the circumferential direction, and then flows downward along the inner wall surface 12a of the lower wall portion 12 to the exhaust passage 4. return. Therefore, even if a part of the exhaust gas reaches the inside of the upper wall portion 13, the exhaust gas does not easily reach the injection port 7a of the fuel addition valve 7.

図8は、比較例としての排気浄化装置の主要部を示す断面図である。図8において、本比較例の排気浄化装置50は、排気管3と燃料添加弁7との間に配置された円筒状の側壁51を備えている。側壁51は、燃料添加弁7から噴射される燃料が通過する噴射通路52を形成している。側壁51は、側壁51の軸方向(X方向)に平行な方向に切った断面で直線状を有している。 FIG. 8 is a cross-sectional view showing a main part of an exhaust gas purification device as a comparative example. In FIG. 8, the exhaust purification device 50 of this comparative example includes a cylindrical side wall 51 arranged between the exhaust pipe 3 and the fuel addition valve 7. The side wall 51 forms an injection passage 52 through which the fuel injected from the fuel addition valve 7 passes. The side wall 51 has a linear cross section cut in a direction parallel to the axial direction (X direction) of the side wall 51.

このような排気浄化装置50において、図8(a)に示されるように、燃料添加弁7から燃料が噴射されている状態では、噴射通路52において燃料添加弁7側に向かう排気ガスの流れ(図8(a)中のA参照)によって、燃料添加弁7の噴射口7aから噴射される燃料噴霧Fの巻き返りが起こる。このため、燃料噴霧Fの周辺部の燃料液滴Pが燃料添加弁7の噴射口7aに付着し、噴射口7aの詰まりの原因となるデポジットが生成されるおそれがある。 In such an exhaust gas purification device 50, as shown in FIG. 8A, when fuel is injected from the fuel addition valve 7, the flow of exhaust gas toward the fuel addition valve 7 side in the injection passage 52 ( (See A in FIG. 8A) causes rewinding of the fuel spray F injected from the injection port 7a of the fuel addition valve 7. Therefore, the fuel droplet P in the peripheral portion of the fuel spray F may adhere to the injection port 7a of the fuel addition valve 7 to generate a deposit that causes clogging of the injection port 7a.

一方、図8(b)に示されるように、燃料添加弁7から燃料が噴射されていない状態では、排気通路4を流れる排気ガスの一部が噴射通路52に入り込むと、その排気ガスが噴射通路52を燃料添加弁7側に向かって上方に流れる。このため、高温の排気ガスが燃料添加弁7の噴射口7aに当たり、噴射口7aの温度が上昇し、デポジット生成の要因となり得る。 On the other hand, as shown in FIG. 8B, when fuel is not injected from the fuel addition valve 7, when a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 4 enters the injection passage 52, the exhaust gas is injected. It flows upward through the passage 52 toward the fuel addition valve 7. Therefore, the high-temperature exhaust gas hits the injection port 7a of the fuel addition valve 7, and the temperature of the injection port 7a rises, which may cause a deposit.

そのような不具合に対し、本実施形態では、燃料添加弁7から排気通路4に向けて燃料が噴射されていないときには、排気通路4を流れる排気ガスの一部が噴射通路11に入り込む。ここで、噴射通路11を形成する円筒状の側壁10において、下壁部12の軸長J1は上壁部13の軸長J2よりも大きい。また、下壁部12は、側壁10の軸方向に平行な方向に切った断面で側壁10の径方向の外側に凸状となるような湾曲形状を有している。従って、噴射通路11に入り込んだ排気ガスは、下壁部12の内壁面12aに沿って流れて排気通路4に戻るようになる。ただし、一部の排気ガスは、下壁部12内から上壁部13内に達する。その排気ガスは、上壁部13の内壁面13aに沿って流れる。ここで、上壁部13も、側壁10の軸方向に平行な方向に切った断面で側壁10の径方向の外側に凸状となるような湾曲形状を有している。また、下壁部12と上壁部13との境界部には、側壁10の周方向に延在する環状の凹部14が設けられている。このため、上壁部13が側壁10の径方向の外側に凸状となるような湾曲形状を有していない場合に比べて、上壁部13の径が大きくなる。従って、上壁部13内に達した排気ガスは、上壁部13の内壁面13aに沿って上壁部13の周方向に周回して流れた後、下壁部12内を通って排気通路4に戻るようになる。つまり、排気ガスは、上壁部13内において燃料添加弁7の配置箇所に対応する径方向中央部を避けるように流れる。これにより、燃料添加弁7から燃料が噴射されていないときに、燃料添加弁7に当たる排気ガスが低減される。その結果、高温の排気ガスによる燃料添加弁7の温度上昇が防止される。また、排気ガスが上壁部13の内壁面13aに沿って周回して流れるため、ウォータージャケット9により排気ガスが効果的に冷却される。 In response to such a problem, in the present embodiment, when fuel is not injected from the fuel addition valve 7 toward the exhaust passage 4, a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 4 enters the injection passage 11. Here, in the cylindrical side wall 10 forming the injection passage 11, the axial length J1 of the lower wall portion 12 is larger than the axial length J2 of the upper wall portion 13. Further, the lower wall portion 12 has a curved shape so as to have a cross section cut in a direction parallel to the axial direction of the side wall 10 and to be convex outward in the radial direction of the side wall 10. Therefore, the exhaust gas that has entered the injection passage 11 flows along the inner wall surface 12a of the lower wall portion 12 and returns to the exhaust passage 4. However, some of the exhaust gas reaches the inside of the upper wall portion 13 from the inside of the lower wall portion 12. The exhaust gas flows along the inner wall surface 13a of the upper wall portion 13. Here, the upper wall portion 13 also has a curved shape that is convex outward in the radial direction of the side wall 10 in a cross section cut in a direction parallel to the axial direction of the side wall 10. Further, at the boundary between the lower wall portion 12 and the upper wall portion 13, an annular recess 14 extending in the circumferential direction of the side wall 10 is provided. Therefore, the diameter of the upper wall portion 13 is larger than that in the case where the upper wall portion 13 does not have a curved shape that is convex outward in the radial direction of the side wall 10. Therefore, the exhaust gas that has reached the inside of the upper wall portion 13 flows around the inner wall surface 13a of the upper wall portion 13 in the circumferential direction of the upper wall portion 13, and then passes through the lower wall portion 12 and flows through the exhaust passage. It will return to 4. That is, the exhaust gas flows in the upper wall portion 13 so as to avoid the radial central portion corresponding to the location where the fuel addition valve 7 is arranged. As a result, the exhaust gas that hits the fuel addition valve 7 is reduced when the fuel is not injected from the fuel addition valve 7. As a result, the temperature rise of the fuel addition valve 7 due to the high temperature exhaust gas is prevented. Further, since the exhaust gas circulates along the inner wall surface 13a of the upper wall portion 13 and flows, the exhaust gas is effectively cooled by the water jacket 9.

また、燃料添加弁7から排気通路4に向けて燃料が噴射されているときには、噴射通路11に入り込んだ排気ガスは、下壁部12の内壁面12aに沿って流れる。そして、燃料噴霧Fの周辺部の燃料液滴Pは、慣性力により下壁部12の内壁面12aに効果的に捕集される。これにより、燃料添加弁7に当たる燃料液滴Pが低減される。 Further, when fuel is injected from the fuel addition valve 7 toward the exhaust passage 4, the exhaust gas that has entered the injection passage 11 flows along the inner wall surface 12a of the lower wall portion 12. Then, the fuel droplet P in the peripheral portion of the fuel spray F is effectively collected on the inner wall surface 12a of the lower wall portion 12 by the inertial force. As a result, the fuel droplet P that hits the fuel addition valve 7 is reduced.

このように燃料添加弁7に当たる排気ガス及び燃料液滴Pが低減されるため、燃料添加弁7へのデポジットの生成を抑制し、燃料添加弁7の噴射口7aの詰まりを抑制することができる。 Since the exhaust gas and the fuel droplet P that hit the fuel addition valve 7 are reduced in this way, it is possible to suppress the generation of a deposit on the fuel addition valve 7 and suppress the clogging of the injection port 7a of the fuel addition valve 7. ..

また、本実施形態では、上壁部13の最大径K2は、下壁部12の最大径K1と同等である。従って、上壁部13の径方向の寸法を抑えて側壁10の小型化を図りつつ、排気ガスが燃料添加弁7の配置箇所に対応する径方向中央部を避けるように上壁部13の内壁面13aに沿って周回して流れるスペースが確保される。 Further, in the present embodiment, the maximum diameter K2 of the upper wall portion 13 is equivalent to the maximum diameter K1 of the lower wall portion 12. Therefore, while suppressing the radial dimension of the upper wall portion 13 to reduce the size of the side wall 10, the inside of the upper wall portion 13 so that the exhaust gas avoids the radial central portion corresponding to the location where the fuel addition valve 7 is arranged. A space is secured that flows around the wall surface 13a.

また、本実施形態では、下壁部12の内壁面12aと上壁部13の内壁面13aとの境界部によって形成される凹部14の底部14aは、R状を有している。従って、下壁部12の内壁面12aに沿って流れる排気ガスの一部が上壁部13内に達する際に、排気ガスが下壁部12の内壁面12a付近から上壁部13の内壁面13a付近まで滑らかに流れるようになる。従って、燃料添加弁7に当たる排気ガスが更に低減される。 Further, in the present embodiment, the bottom portion 14a of the recess 14 formed by the boundary portion between the inner wall surface 12a of the lower wall portion 12 and the inner wall surface 13a of the upper wall portion 13 has an R shape. Therefore, when a part of the exhaust gas flowing along the inner wall surface 12a of the lower wall portion 12 reaches the inside of the upper wall portion 13, the exhaust gas flows from the vicinity of the inner wall surface 12a of the lower wall portion 12 to the inner wall surface of the upper wall portion 13. It will flow smoothly to around 13a. Therefore, the exhaust gas that hits the fuel addition valve 7 is further reduced.

なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、上壁部13の最大径K2が下壁部12の最大径K1と同等であるが、特にその形態には限られず、上壁部13の最大径K2が下壁部12の最大径K1よりも大きくてもよいし、或いは上壁部13の最大径K2が下壁部12の最大径K1よりも小さくてもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the maximum diameter K2 of the upper wall portion 13 is equivalent to the maximum diameter K1 of the lower wall portion 12, but the present embodiment is not particularly limited, and the maximum diameter K2 of the upper wall portion 13 is the lower wall portion 12. The maximum diameter K1 of the upper wall portion 13 may be larger than the maximum diameter K1 of the lower wall portion 12, or the maximum diameter K2 of the upper wall portion 13 may be smaller than the maximum diameter K1 of the lower wall portion 12.

上壁部13の最大径K2が下壁部12の最大径K1よりも大きい構造では、上壁部13内において排気ガスが燃料添加弁7の配置箇所に対応する径方向中央部をより避けるように流れるため、排気ガスが燃料添加弁7に更に当たりにくくなる。上壁部13の最大径K2が下壁部12の最大径K1よりも小さい構造では、保持部材8の近傍のスペースが狭くても、側壁10を配置することができる。 In a structure in which the maximum diameter K2 of the upper wall portion 13 is larger than the maximum diameter K1 of the lower wall portion 12, the exhaust gas should avoid the radial central portion corresponding to the location of the fuel addition valve 7 in the upper wall portion 13. Exhaust gas is less likely to hit the fuel addition valve 7. In a structure in which the maximum diameter K2 of the upper wall portion 13 is smaller than the maximum diameter K1 of the lower wall portion 12, the side wall 10 can be arranged even if the space in the vicinity of the holding member 8 is narrow.

また、上記実施形態の排気浄化装置1は、DPF6を備えているが、本発明は、例えばフィルタとしてディーゼルPM,NOx同時低減触媒(DPNR)等を備えた排気浄化装置にも適用可能である。 Further, although the exhaust gas purification device 1 of the above embodiment includes a DPF 6, the present invention can also be applied to an exhaust gas purification device provided with, for example, a diesel PM, a NOx simultaneous reduction catalyst (DPNR) or the like as a filter.

また、本発明は、特にディーゼルエンジンには限られず、ガソリン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も適用可能である。 Further, the present invention is not particularly limited to a diesel engine, and is also applicable to an exhaust purification device that purifies exhaust gas emitted from a gasoline engine.

1…排気浄化装置、2…ディーゼルエンジン(内燃機関)、3…排気管、4…排気通路、7…燃料添加弁、10…側壁、11…噴射通路、12…下壁部(第1壁部)、12a…内壁面、13…上壁部(第2壁部)、13a…内壁面、14…凹部、14a…底部、J1,J2…軸長、K1,K2…最大径。 1 ... Exhaust purification device, 2 ... Diesel engine (internal combustion engine), 3 ... Exhaust pipe, 4 ... Exhaust passage, 7 ... Fuel addition valve, 10 ... Side wall, 11 ... Injection passage, 12 ... Lower wall part (first wall part) ), 12a ... Inner wall surface, 13 ... Upper wall portion (second wall portion), 13a ... Inner wall surface, 14 ... Recession, 14a ... Bottom, J1, J2 ... Shaft length, K1, K2 ... Maximum diameter.

Claims (3)

内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置において、
前記内燃機関と接続され、前記排気ガスが流れる排気通路を形成する排気管と、
前記排気通路に向けて燃料を噴射する燃料添加弁と、
前記排気管と前記燃料添加弁との間に配置され、前記燃料添加弁から噴射される燃料が通過する噴射通路を形成する円筒状の側壁とを備え、
前記側壁は、前記排気管に接続された第1壁部と、前記第1壁部よりも前記燃料添加弁側に配置されると共に、前記燃料添加弁に接続された第2壁部とを有し、
前記第1壁部の軸長は、前記第2壁部の軸長よりも大きくなっており、
前記第1壁部及び前記第2壁部は、前記側壁の軸方向に平行な方向に切った断面で前記側壁の径方向の外側に凸状となるような湾曲形状を有し、
前記第1壁部と前記第2壁部との境界部には、前記側壁の周方向に延在する環状の凹部が設けられている排気浄化装置。
In an exhaust purification device that purifies the exhaust gas emitted from an internal combustion engine
An exhaust pipe that is connected to the internal combustion engine and forms an exhaust passage through which the exhaust gas flows.
A fuel addition valve that injects fuel toward the exhaust passage and
It is provided between the exhaust pipe and the fuel addition valve and has a cylindrical side wall that forms an injection passage through which fuel injected from the fuel addition valve passes.
The side wall has a first wall portion connected to the exhaust pipe, a second wall portion arranged on the fuel addition valve side of the first wall portion, and a second wall portion connected to the fuel addition valve. death,
The axial length of the first wall portion is larger than the axial length of the second wall portion.
The first wall portion and the second wall portion have a curved shape such that the cross section is cut in a direction parallel to the axial direction of the side wall and is convex outward in the radial direction of the side wall.
An exhaust gas purification device provided with an annular recess extending in the circumferential direction of the side wall at a boundary between the first wall portion and the second wall portion.
前記第2壁部の最大径は、前記第1壁部の最大径と同等である請求項1記載の排気浄化装置。 The exhaust gas purification device according to claim 1, wherein the maximum diameter of the second wall portion is equivalent to the maximum diameter of the first wall portion. 前記第1壁部の内壁面と前記第2壁部の内壁面との境界部は、前記凹部の底部を形成しており、
前記凹部の底部は、R状を有している請求項1または2記載の排気浄化装置。
The boundary between the inner wall surface of the first wall portion and the inner wall surface of the second wall portion forms the bottom portion of the recess.
The exhaust gas purification device according to claim 1 or 2, wherein the bottom of the recess has an R shape.
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