JP2591939Y2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas purification device for internal combustion engine

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JP2591939Y2
JP2591939Y2 JP1993002122U JP212293U JP2591939Y2 JP 2591939 Y2 JP2591939 Y2 JP 2591939Y2 JP 1993002122 U JP1993002122 U JP 1993002122U JP 212293 U JP212293 U JP 212293U JP 2591939 Y2 JP2591939 Y2 JP 2591939Y2
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exhaust
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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本考案は内燃機関の排気ガス中に
含まれる窒素酸化物(NOX)の除去装置に関する。
INVENTION The present invention relates to a device for removing nitrogen oxides contained in the exhaust gas of an internal combustion engine (NO X).

【0002】[0002]

【従来の技術】ガソリンエンジンやディーゼルエンジン
等の内燃機関から排出されるガス中のNOXの除去手段
として、活性アルミナ(r−アルミナ)やS12とAl
23から合成されたゼオライト系の触媒が有効であるこ
とが知られ、例えば特開昭63−283727号公報や
特開平3−253713号公報に開示されている。ゼオ
ライト系の触媒は、例えばモルデナイトやH−ZSM5
が用いられるが、この触媒はNOX還元剤として炭化水
素(HC)がNOXとほぼ等量存在する際に効果を発揮
する。通常、排気ガス中に含まれるHCの量はNOX
量に比べて少ない。そこで、内燃機関に装備するNOX
除去装置にあっては、排気管路中に設けられる触媒の上
流側にHCの添加装置を配設し、排ガス中のHC濃度を
NOXが還元され易い値に調整する。HCの添加装置を
配設する位置は、HCの気化し易さを考慮すると、排気
ガスが高温となるシリンダヘッドの排気ポート近傍か排
気マニホールドの上流位置が好ましい。
2. Description of the Related Art As a removal means of the NO X in the gas discharged from an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine, activated alumina (r- alumina) and S 1 O 2 and Al
Zeolite-based catalysts synthesized from 2 O 3 are known to be effective, and are disclosed, for example, in JP-A-63-283727 and JP-A-3-253713. Zeolite-based catalysts include, for example, mordenite and H-ZSM5.
But are used, the catalyst hydrocarbons (HC) to be effective in substantially equal amounts present and NO X as NO X reducing agent. Usually, the amount of HC contained in the exhaust gas is smaller than the amount of NO X. Therefore, NO X
In the removing device, an HC adding device is disposed upstream of a catalyst provided in the exhaust pipe, and the HC concentration in the exhaust gas is adjusted to a value at which NO X is easily reduced. Considering the ease with which HC is vaporized, the position where the HC adding device is disposed is preferably near the exhaust port of the cylinder head where the exhaust gas is heated or upstream of the exhaust manifold.

【0003】[0003]

【考案が解決しようとする課題】排気管に装備される還
元剤添加用のインジェクタは、できるだけ排気バルブの
近傍に設置して、温度の高い排気ガス中に還元剤を添加
することが望ましい。しかし、排気管に流れ出る排気ガ
スは、カーボン等のパティキュレートを含むために、排
気管に設けたインジェクタにカーボンが付着して添加剤
の流量調整不良の原因となっていた。そこで、本考案は
インジェクタのノズルの前面にヒータを設けてカーボン
を燃焼させて、上述した不具合を解消する装置を提供す
るものである。なお、内燃機関の燃焼室内へ燃料を噴射
するノズルの先端にヒータを設けた装置は、本出願人に
係る特開平4−103828号公報に開示してある。上
述した公報の装置は、燃料の蒸発、着火を促進させるも
のであって、NOX還元剤を添加するインジェクタのノ
ズルに堆積するカーボン等を焼却するための装置ではな
い。
It is desirable that an injector for adding a reducing agent provided in an exhaust pipe is installed as close to an exhaust valve as possible to add the reducing agent to exhaust gas having a high temperature. However, since the exhaust gas flowing into the exhaust pipe contains particulates such as carbon, carbon adheres to the injector provided in the exhaust pipe, causing a poor flow rate adjustment of the additive. In view of the above, the present invention provides an apparatus for providing a heater on the front surface of a nozzle of an injector to combust carbon so as to solve the above-mentioned problem. An apparatus in which a heater is provided at the tip of a nozzle for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-103828 to the present applicant. The apparatus of the above publication, the evaporation of fuel, ignition be those that promote, not a device for incinerating carbon or the like deposited on the nozzle of the injector of adding NO X reducing agent.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本考案は具体的な手段と
して、排気管に設ける炭化水素添加装置を、排気マニホ
ールドに設けた炭化水素を噴射するインジェクタと、イ
ンジェクタ前面に配置した燃料の通過孔を有するヒータ
と、インジェクタとヒータの作動を制御するコントロー
ラを備えている。
According to the present invention, as a specific means, a hydrocarbon addition device provided in an exhaust pipe is provided by an injector for injecting hydrocarbon provided in an exhaust manifold, and a fuel passage hole disposed in front of the injector. a heater having a includes a controller for controlling the operation of the injector and the heater.

【0005】[0005]

【作用】ヒータを適当なタイミングで作動することによ
り、還元剤添加用のインジェクタのノズル付近に付着す
るカーボン等は焼却され、ノズルの目づまりは防止され
る。したがって、還元剤の添加量は正確にコントロール
され、NOXの還元効率も向上する。
By operating the heater at an appropriate timing, carbon or the like adhering near the nozzle of the injector for adding the reducing agent is incinerated, and clogging of the nozzle is prevented. Therefore, the addition amount of the reducing agent to be precisely controlled, thereby improving the reduction efficiency of NO X.

【0006】[0006]

【実施例】図1は、本考案の内燃機関のNOX除去装置
の実施例を示すもので、シリンダブロック10は、気筒
数に対応するシリンダヘッド20を有し、各シリンダヘ
ッド20に吸気マニホールド30の吸気ポート32が連
通する。各シリンダヘッド20には、主噴射装置により
燃料が噴射され、燃焼が行なわれる。燃焼を終えた排ガ
スは排気ポート42から排気マニホールド40へ流出す
る。排気マニホールド40は、気筒数に分岐した分岐管
40A、40B、40C、40Dを有し、各分岐管は一
本の排気管45に集約される。還元触媒60は、この排
気管45の管路途中に配設される。
DETAILED DESCRIPTION FIG. 1 shows an example of the NO X removal apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the cylinder block 10 has a cylinder head 20 corresponding to the number of cylinders, the intake manifold to each cylinder head 20 The 30 intake ports 32 communicate. Fuel is injected into each cylinder head 20 by the main injection device to perform combustion. The exhaust gas after the combustion flows out of the exhaust port 42 to the exhaust manifold 40. The exhaust manifold 40 has branch pipes 40A, 40B, 40C, and 40D branched into the number of cylinders, and each branch pipe is integrated into one exhaust pipe 45. The reduction catalyst 60 is disposed in the middle of the exhaust pipe 45.

【0007】HC添加装置100は、例えば集約された
排気管45の最上流部に配設される。還元触媒60の入
口部には、温度センサ90が設けられ、触媒60に流入
する排気温度を検出し、ライン92を介してコントロー
ラ80へ送る。シリンダブロックには水温計95が設け
られ、冷却水の温度をライン97を介してコントローラ
80へ送る。コントローラ80には冷却水温や排気温度
の外にもエンジン回転数Nやエンジンの負荷Lの情報が
入力する。
[0007] The HC addition device 100 is disposed, for example, at the most upstream portion of the integrated exhaust pipe 45. A temperature sensor 90 is provided at the inlet of the reduction catalyst 60, detects the temperature of exhaust gas flowing into the catalyst 60, and sends the detected temperature to the controller 80 via a line 92. A water temperature gauge 95 is provided on the cylinder block, and sends the temperature of the cooling water to the controller 80 via a line 97. In addition to the cooling water temperature and the exhaust temperature, information on the engine speed N and the engine load L is input to the controller 80.

【0008】HC添加装置100は、HC用の専用タン
ク又は内燃機関の燃料タンク70からHCの供給を受
け、パイプ115を介してHC添加装置内に設けたイン
ジェクタにより排気マニホールド40にHCを添加す
る。HC添加装置100は流量調整弁を備え、コントロ
ーラ80により弁の開度が制御される。コントローラ8
0は、エンジンの回転数や負荷の情報に基いてライン8
2を介してインジェクタのHC噴射量を制御する。EG
Rパイプ50は、排気マニホールド40に連通する吸入
口52と、吸気マニホールド30に連通する吐出口54
を有し、排気ガスの一部を吸気系へ還流させる。
The HC addition device 100 receives the supply of HC from a dedicated HC tank or a fuel tank 70 of an internal combustion engine, and adds HC to the exhaust manifold 40 via a pipe 115 by an injector provided in the HC addition device. . The HC addition device 100 includes a flow rate control valve, and the opening of the valve is controlled by the controller 80. Controller 8
0 is a line 8 based on information on the engine speed and load.
2 controls the HC injection amount of the injector. EG
The R pipe 50 has a suction port 52 communicating with the exhaust manifold 40 and a discharge port 54 communicating with the intake manifold 30.
And a part of the exhaust gas is returned to the intake system.

【0009】図2はHC添加装置100の詳細を示す説
明図である。排気管45の管壁に設けた取付用ボス45
aには、貫通穴が設けられ、インジェクタ110がとり
つけられる。インジェクタ110はパイプ115を介し
て燃料タンク70に連結される。コントローラ80から
ライン82を介して送られてくる信号により、インジェ
クタ110のノズル112から噴射される還元剤の流量
が調整される。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing details of the HC adding apparatus 100. Mounting boss 45 provided on the pipe wall of exhaust pipe 45
A is provided with a through hole, and the injector 110 is attached. The injector 110 is connected to the fuel tank 70 via a pipe 115. The flow rate of the reducing agent injected from the nozzle 112 of the injector 110 is adjusted by a signal sent from the controller 80 via the line 82.

【0010】ノズル112の前面にはパッキン130を
介してヒータ140が配設される。ヒータ140はリン
グ状のもので中央の開口部141を通して還元剤が噴出
する。ヒータ140は例えば電熱式のもので、ハーネス
142、144により電源150に連結される。排気管
45の管壁にはこのハーネス142、144を通すため
の穴46が形成される。電源150のスイッチの開閉は
ライン152を介してコントローラ80により制御され
る。
A heater 140 is provided on the front surface of the nozzle 112 via a packing 130. The heater 140 has a ring shape, and a reducing agent is ejected through a central opening 141. The heater 140 is, for example, an electrothermal type, and is connected to a power supply 150 by harnesses 142 and 144. Holes 46 for passing the harnesses 142 and 144 are formed in the pipe wall of the exhaust pipe 45. The opening and closing of the switch of the power supply 150 is controlled by the controller 80 via the line 152.

【0011】インジェクタ110のノズル112から噴
射される還元剤は、霧状となってヒータ140の開口部
141を通って排気管45内の排気中に添加される。冷
却水温度が低い冷間のエンジン始動時等には、排気中の
カーボン等がノズル112の前面等に付着しやすい。コ
ントローラ80は、この状態を判断し、ライン152を
介して電源に指令を発し、ヒータ140を起動する。
The reducing agent injected from the nozzle 112 of the injector 110 is atomized and added to the exhaust gas in the exhaust pipe 45 through the opening 141 of the heater 140. At the start of a cold engine when the cooling water temperature is low, carbon and the like in the exhaust gas easily adhere to the front surface of the nozzle 112 and the like. Controller 80 determines this condition, issues a command to the power supply via line 152, and activates heater 140.

【0012】ヒータ140は、例えば、800℃程度ま
で加熱され、インジェクタ110のノズル112の前面
付近の堆積物を焼却除去する。ヒータ140は、常時作
動する必要はなく、コントローラ80は必要時にのみヒ
ータを作動させて電力を節約する。ノズル112とヒー
タ140との間に介在させるパッキン130は、断熱材
を兼ねる。ノズルから噴射される還元剤は、ヒータ14
0により加熱されて霧化が促進されるので、排気中に均
一に添加される。したがって、触媒80でのNOXの還
元効率も向上する。
The heater 140 is heated to, for example, about 800 ° C. to incinerate and remove deposits near the front surface of the nozzle 112 of the injector 110. The heater 140 does not need to be operated at all times, and the controller 80 operates the heater only when necessary to save power. The packing 130 interposed between the nozzle 112 and the heater 140 also serves as a heat insulating material. The reducing agent injected from the nozzle is supplied to the heater 14
Since it is heated by 0 to promote atomization, it is uniformly added to the exhaust gas. Thus, also improved reduction efficiency of the NO X in the catalyst 80.

【0013】[0013]

【考案の効果】本考案は以上のように、内燃機関の排気
管に還元触媒を配設し、この還元触媒の上流側の排気管
内に炭化水素を還元剤として添加し、排気ガス中のNO
Xを除去する排気ガスの浄化装置にあって、炭化水素の
添加装置を燃料を噴射するインジェクタと、インジェク
タのノズルの前面に配設するヒータで構成したものであ
る。ヒータはインジェクタのノズル前面に付着するカー
ボン等の堆積物を高温で焼却除去する。これによりノズ
ルの通路は正常に確保され、還元剤を正確な量だけ添加
することができる。また、必要に応じて還元剤を加熱す
ることができるので、霧化状況も改善される。したがっ
て、排ガス中に均一に添加され、NOXの還元効率も向
上する。
As described above, according to the present invention, a reduction catalyst is disposed in an exhaust pipe of an internal combustion engine, hydrocarbons are added as a reducing agent in an exhaust pipe upstream of the reduction catalyst, and NO in the exhaust gas is reduced.
In the exhaust gas purifying apparatus for removing X , the hydrocarbon adding apparatus is constituted by an injector for injecting fuel, and a heater disposed in front of a nozzle of the injector. The heater incinerates and removes deposits such as carbon adhering to the front surface of the nozzle of the injector at a high temperature. As a result, the passage of the nozzle is normally secured, and the correct amount of the reducing agent can be added. Further, since the reducing agent can be heated as required, the atomization situation is also improved. Accordingly, uniformly added in the exhaust gas is improved reduction efficiency of NO X.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本考案の実施例を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of the present invention.

【図2】炭化水素添加装置の詳細を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing details of a hydrocarbon addition device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 シリンダブロック 20 シリンダヘッド 30 吸気マニホールド 32 吸気ポート 40 排気マニホールド 42 排気ポート 45 排気管 50 EGRパイプ 52 EGR吸入口 54 EGR吐出口 60 還元触媒 70 燃料タンク 80 コントローラ 100 HC添加装置 110 インジェクタ 112 ノズル 140 ヒータ 150 電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cylinder block 20 Cylinder head 30 Intake manifold 32 Intake port 40 Exhaust manifold 42 Exhaust port 45 Exhaust pipe 50 EGR pipe 52 EGR intake port 54 EGR discharge port 60 Reduction catalyst 70 Fuel tank 80 Controller 100 HC adding device 110 Injector 112 Nozzle 140 Heater 150 power supply

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項1】 内燃機関のシリンダブロックの排気ポー
トに排気マニホールドを介して連結される排気管と、排
気管に配設される還元触媒と、排気管の還元触媒の上流
側に配設されて排気ガスに炭化水素を添加する装置を備
えた内燃機関にあって、炭化水素添加装置は、排気マニ
ホールドに設けた炭化水素を噴射するインジェクタと、
インジェクタ前面に配置した燃料の通過孔を有するヒー
タと、内燃機関の運転状態に対応してインジェクタの噴
射量とヒータの作動を制御するコントローラを備えてな
る内燃機関の排気浄化装置。
An exhaust pipe connected to an exhaust port of a cylinder block of an internal combustion engine via an exhaust manifold, a reduction catalyst disposed in the exhaust pipe, and a reduction catalyst disposed in the exhaust pipe upstream of the reduction catalyst. An internal combustion engine equipped with a device for adding hydrocarbons to exhaust gas, wherein the hydrocarbon addition device is an injector that injects hydrocarbons provided in an exhaust manifold,
An exhaust gas purification device for an internal combustion engine, comprising: a heater having a fuel passage hole disposed in front of an injector; and a controller for controlling the injection amount of the injector and the operation of the heater in accordance with the operation state of the internal combustion engine. .
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