JP3600509B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する内燃機関の排気浄化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
酸素過剰の雰囲気で、還元剤により排気ガス中の有害なNOxを還元または分解する選択還元型NOx触媒は、リーン空燃比で燃焼可能な内燃機関(例えばディーゼルエンジンやリーンバーンガソリンエンジン)から排出される排気ガス中のNOxを浄化する排気浄化装置として多用されている。
【0003】
このような選択還元型NOx触媒では還元剤として炭化水素を用いることが多いが、他の還元剤として尿素等、アンモニア由来の還元剤を使用することが検討されている。例えば、固体尿素を還元剤として用いたものとしては特開2000−27626号公報に記載の還元剤供給装置がある。
【0004】
この特開2000−27626号公報に記載の還元剤供給装置は、固体尿素の貯蔵タンクと、この貯蔵タンクの内部上面に固定されたバネ部材と、バネ部材の下方先端部に固定された粉砕機構とからなる粉砕手段が配置されている。この粉砕機構は、垂直棒材から貯蔵装置の側壁近傍まで半径方向に延在する複数の粉砕アームを有し、この垂直棒材の下方先端部は、貯蔵装置の底壁から内側に延在するガイド部材によって上下方向に摺動可能に案内される。
【0005】
還元剤である固体尿素の貯蔵装置への供給に際して、粉砕手段のバネ部材は自由に伸縮可能なように、かつ固体尿素に埋没しないようにされる。固体尿素は貯蔵装置内で塊状となり易いが、貯蔵装置内に前記のような粉砕手段が配置されているので、ガイド部材により上下方向に摺動可能に案内された粉砕機構は、車両振動によってバネ部材を介して上下に振動するために、尿素の塊を貯蔵装置内の全体に亘り粉砕することができる。したがって貯蔵装置内の粉砕された尿素を連続的に排出できる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記の特開2000−27626号公報に記載の還元剤供給装置では、固体還元剤を貯蔵タンクから排出させるためにバネ部材と粉砕機構を必要とし、貯蔵タンク内の構造が複雑化する問題がある。
【0007】
またこの装置では、貯蔵タンクから排出された固体還元剤をどのようにして排気ガスの通路に供給するのか、具体的な供給手段については開示されていない。実際には排気通路に設置された選択還元型NOx触媒上流の所定位置に、どのようにして所定量の還元剤を確実に供給するのかが問題となり、簡便で制御性に優れた還元剤の供給装置の提供が望まれている。
【0008】
本発明は、このような事情に鑑みてされたものであり、還元剤の保存と供給がより確実であって、かつ効率的に所定量の還元剤を選択還元型NOx触媒の上流の排気ガス通路に供給することができる還元剤供給装置を提供することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。即ち、本発明は、内燃機関の排気ガス通路に設けられ、アンモニア由来の還元剤の存在下でNOxを還元または分解する選択還元型NOx触媒と、固体状の還元剤を貯蔵する固体還元剤貯蔵部と、前記固体還元剤貯蔵部から導かれた固体還元剤を加熱液化し貯蔵する溶融還元剤貯蔵部と、前記固体還元剤貯蔵部に貯蔵された固体状の還元剤を前記溶融還元剤貯蔵部に搬送する固体還元剤搬送手段と、前記溶融還元剤貯蔵部で液化された液化還元剤を前記選択還元型NOx触媒よりも上流の前記排気ガス通路に供給する溶融還元剤
供給手段と、を備え、前記還元剤の表面は、還元剤が互いに固着することを抑止する固着抑止剤で被覆されていることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置である。
【0010】
固体還元剤貯蔵部に貯蔵された固体状の還元剤は、固体還元剤搬送手段により溶融還元剤貯蔵部に導かれて加熱液化され、液化した還元剤は溶融還元剤供給手段によって選択還元型NOx触媒よりも上流の排気通路に供給される。
【0011】
本発明における内燃機関は、筒内直接噴射式のリーンバーンガソリンエンジンやディーゼルエンジンを例示することができる。
前記選択還元型NOx触媒としては、ゼオライトにCu等の遷移金属をイオン交換して担持したものやチタニヤ/バナジウム触媒、ゼオライトまたはアルミナに貴金属を担持した触媒等が例示できる。
【0012】
また本発明において、前記還元剤の形態は球状とすることができ、これを固体還元剤収納部に多数収納する。この場合、前記固体還元剤搬送手段が前記固体還元剤貯蔵部に形成した傾斜面であれば、固体還元剤はこの傾斜面を転動して連続的に排出される。
【0013】
また還元剤としては、例えば尿素、またはカルバミン酸アンモニウムを使用することができる。前記貯蔵室の固体還元剤の形状を球状または棒状とすることができる。そして、固体還元剤表面を固着防止剤により被覆することで、還元剤どうしが固着することが防止され、還元剤の搬送を円滑に行うことができる。
【0014】
前記固体還元剤搬送手段は、モータと、このモータにより駆動される回転体を含み、この回転体が還元剤に接触してこれを固体還元剤貯蔵部から搬出するように構成することができる。
【0015】
本発明では、前記溶融還元剤貯蔵部において固体状の還元剤を加熱液化する熱源を、電気ヒータとすることができる。
前記溶融還元剤貯蔵部で固体状の還元剤がガス化しないように、還元剤の温度を所定温度範囲に制御する温度制御手段を備えるのが好ましい。固体状の還元剤を必要以上の高温に加熱すると還元剤が変質して凝固し流動性劣化や特性変化が生じる。また、還元剤がガス化してしまい、ガス化した還元剤が貯蔵手段から外に漏出する虞がある。温度制御手段を備えることにより、これを防止することができる。
【0016】
液化した還元剤は、例えばエンジンコントロール用電子制御ユニット(ECU)により作動が制御され、所定量ずつを排気ガス路中に噴射するインジェクタ等の供給量制御手段によって供給することができる。
【0017】
本発明では、還元剤を固体の状態で保存し、これを加熱液体化して供給するので、装置の小型化、簡略化が実現でき、かつ還元剤の供給量を高精度に制御することが可能である。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施の形態を図1から図6の図面に基づいて説明する。なお、以下に記載の各実施形態は、本発明を内燃機関としての車両駆動用ディーゼルエンジンに適用したものである。
[第1の実施の形態]
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第1の形態について、図1から図3を参照して説明する。車両用のディーゼルエンジン1の各気筒の燃焼室2にはピストン6が設けられ、かつエアクリーナ3を経て吸気管4から空気が導入されるようになっている。また各燃焼室2には燃料噴射弁5から燃料が噴射され、これはリーン空燃比で燃焼する。
【0019】
各燃焼室2から排出された排気ガスは、排気管7、NOx触媒コンバータ8、及び排気管9を通って大気中に排気される。NOx触媒コンバータ8には、還元剤の存在下で、排気ガス中のNOxを還元または分解するゼオライト・シリカ系やチタニア・バナジウム系の選択還元型NOx触媒10が収容されている。
【0020】
この選択還元型NOx触媒10により排気ガス中のNOxを浄化するには、これに用いる還元剤の存在が必要である。そのためこの排気浄化装置には、NOx触媒コンバータ8よりも上流の排気管7内に還元剤を添加する還元剤添加装置(還元剤添加手段)11が、排気管7に設けられている。
【0021】
この還元剤添加装置11は、固体還元剤として固体尿素Aを液化して排気管7内に供給するものである。この装置は、固体還元剤貯蔵部であって固体尿素Aを収容する収納容器12と、この収納容器12の下部に連結された溶融還元剤貯蔵部である液体尿素収納室13と、この液体尿素収納室13の下部に設けた添加制御弁14と、からなる。
【0022】
収納容器12は、上部に還元剤投入口12aを有し、この投入口12aは蓋12bによって開閉可能になっており、図2、図3に示すように、その底面12cは傾斜面になっている。底面12cの最低部には排出口12dが形成され、これは連通路12eを介して液体尿素収納室13に連通している。
【0023】
図2では、収納容器12に収容されている固体還元剤は固体尿素Aであり、この固体尿素Aは球状に成形され、この固体尿素Aは底面12cを転がり、排出口12dから液体尿素収納室13に向かって落下する。
【0024】
また図3のように固体尿素Aを棒状に成形して、これを傾斜した底面12cによって排出口12dに誘導することもできる。この固体尿素Aは底面12c上を滑り落ち、排出口12dから液体尿素収納室13に向けて排出される。
【0025】
なお固体尿素Aは吸湿して固着し易い性質を有するため、固体還元剤貯蔵部12には、シリカゲル等による除湿手段15が備えられる。この除湿手段15はシリカゲル等を収納した容器であり、 固体尿素Aが供給される収納容器12に通路15aを介して連通している。
【0026】
また前記固体尿素Aは、固着防止剤で被覆されているので互いに固着して塊状になり、排出が困難になる事態が防止される。
次に、前記液体尿素収納室13は、図示しない電気ヒータ等の加熱源を備え、上部の収納容器12から連通路12cを介して供給された固体尿素Aを加熱し、これを液化させて液体尿素とする。この液体尿素は、図7に示す添加制御弁14により流量制御されて排気管7内に添加される。添加制御弁14は先端がニードルバルブ14aとなっており、軸方向に軸状の弁体14cが貫通した供給路14dに液体尿素収納室13からの連通路12cが接続され、弁体14cは往復動可能なように支持体14eにより案内されている。添加制御弁14の後端には、貫通した弁体14cの後部に装着したストッパ14fが設けられ、これは添加制御弁14の本体の後端面に係止している。このストッパ14fの後方にはソレノイド が配置されており、これが励磁するとストッパ14fを後方に引き寄せるようになっている。また弁体14cの支持体14eの外周面には、供給された液体尿素が漏出しないようにシール14bが設けられている。
【0027】
この添加制御弁14は、その開閉時間をECU16によってデューティ比制御され、これによって液体尿素の流量や添加タイミングが制御されるので、ECU16からの命令によってソレノイド37が通電によって励磁し、ストッパ14fが後方に移動し、弁体14cがこれに伴って後方に移動して先端のニードルバルブ14aが開くと、開弁中の所定時間にわたって所定量の尿素が排気通路内に添加される。
【0028】
ソレノイド37への通電が停止すると、ストッパ14fはスプリング38により原位置に戻されてニードルバルブ14aが閉じられ、尿素の添加が終了する。なお、この添加制御弁14と液体尿素収納室13の間には、液体尿素を加圧してこれを調圧部に送るポンプ(図示せず)と、調圧部において液体尿素を一定圧力に加圧するプレッシャレギュレータ39を備えている。
【0029】
前記液体尿素収納室13に備えられた電気ヒータ等の加熱源は、液体尿素収納室13内において固体尿素Aが液化するのに最適な温度(約160〜230℃)となるように、ECU16によってその作動が制御される。これは固体尿素Aを前記最適温度以上の高温に加熱すると、固体尿素Aがガス化してしまう虞があるからである。
【0030】
また、収納容器12には固体尿素Aの残量を検出する残量センサ17が設けられており、残量センサ17は検出した固体尿素Aの残量に比例した出力信号をECU16に出力する。ECU16は、残量センサ17から所定の残量値(以下、これを警報残量値と称す)を示す入力信号を入力したときに、メータパネル22の警報ランプ23を点灯し、固体尿素Aの残量が少なくなったことを知らせる。また、ECU16は、残量センサ17から警報残量値よりもさらに少ない下限値を示す入力信号を入力したときに、還元剤添加装置11の稼動を停止し、添加制御弁14を全閉にして、液体尿素の添加を停止する。
【0031】
液体尿素収納室13には液体尿素の液温を検出する温度センサ18が設けられており、温度センサ18は検出した液体尿素の液温に比例した出力信号をECU16に出力する。
【0032】
一方、NOx触媒コンバータ8より上流の排気管7には、NOx触媒コンバータ8に流入する排気ガスの温度を検出する触媒入ガス温センサ19が設けられており、検出した触媒入ガス温度に比例した出力信号をECU16に出力する。
【0033】
前記触媒入ガス温センサ19より上流の排気管7には、NOxセンサ21が設けられ排気ガス中のNOx量を計測する。
また前記触媒入ガス温センサ19より下流の排気管7には、アンモニアガスセンサ36が設置され、計測されたアンモニアガス量に比例した出力信号をECU16に出力する。
【0034】
またECU16はデジタルコンピュータからなり、双方向バスによって相互に接続されたROM(リードオンリメモリ)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、CPU(セントラルプロセッサユニット)、入出力ポート、出力ポートを具備し、エンジン1の燃料噴射量制御等の基本制御を行うほか、この実施の形態では、液体尿素の添加量制御を行っている。
【0035】
これらの制御のために、ECU16の入力ポートには、エアフロメータ20からの入力信号がA/Dコンバータを介して入力される。エアフロメータ20は吸気量に比例した出力信号をECU16に出力し、ECU16はエアフロメータ20の出力信号に基づいて吸気量を演算する。
【0036】
前記NOxセンサ21は、NOx触媒コンバータ8より上流の排気管7に設置されているので、NOx触媒コンバータ8に流入するNOx量を検出することができ、検出したNOx濃度に比例した出力信号をECU16に出力する。ECU16は、このNOxセンサで検出したNOx濃度と、エアフロメータ20で検出した吸気量からNOx排出量を演算する。
【0037】
ECU16は、上記のNOx排出量を基にNOxを浄化するのに必要な液体尿素の目標添加量を演算し、この目標添加量に対応する流量が得られる添加制御弁14のデューティ比を演算し、添加制御弁14をデューティ比制御する。
【0038】
なお、添加制御弁14を流れる液体尿素の流量は、添加制御弁16のデューティ比が同じであっても液体尿素の液温や添加制御弁14の出口側の背圧が異なると変化するので、添加制御弁14をデューティ比制御する際に、ECU16は、温度センサ18により検出した液体尿素の液温と、入りガス圧センサ19により検出したガス圧力に基づいて、目標デューティ比の補正を行う。
【0039】
次に、この内燃機関の排気浄化装置の作用を説明する。前述したように、ECU16は、エンジン1の運転状態に応じて、即ちNOx排出量に応じて、添加制御弁14のデューティ比制御を行い、排気管7内に適正量の液体尿素を添加する。排気管7内に添加された液体尿素は排気ガスによって加熱される結果、直ちに気化して還元ガス(アンモニアガス)となり、排気ガスと共にNOx触媒コンバータ8に流入する。
【0040】
還元ガスは、選択還元型NOx触媒10上において排気ガスに含まれるNOxを還元あるいは分解する。浄化された排気ガスは排気管9を通って大気中に放出される。
【0041】
なお、この選択還元型NOx触媒10は排気ガス温がある所定の温度以下のときにはNOx浄化率が低く、排気ガス温が前記所定温度を越えると急激にNOx浄化率が高くなる性質がある。そのため、排気ガス温が低いときに還元ガスを添加しても、その添加された還元ガスはNOxの還元反応に利用されないままNOxコンバータ8を素通りし、大気に放出されてしまう。そこで、この実施の形態では、入りガス温センサ19で検出した入りガス温度が前記所定温度以下のときには、ECU16が添加制御弁14を全閉に制御し、これにより液体尿素の添加を停止して、還元ガスのリークを未然に防止するようにしている。
【0042】
なお、上述した実施の形態では、NOx触媒コンバータ8の上流側の排気管7に、排気ガスのNOx濃度を検出するNOxセンサを設け、このNOxセンサで検出したNOx濃度とエアフロメータ20で検出した吸気量から、NOx排出量を演算するようにしているが、これに代えて次のような方法を採用していもよい。
すなわち、エンジン負荷とエンジン回転数に基づいてエンジン1から排出されるNOx量との関係を求めて予めマップ化し、このNOx排出量マップをECU16に記憶しておく。ECU16は、このNOx排出量マップを参照し、エンジン負荷とエンジン回転速度に基づいてエンジン1から排出されるるNOx排出量を推定算出する。この場合、ECU16の入力ポートには、図示しないアクセル開度センサからの入力信号と、クランク角センサからの入力信号が入力されるようにする。このアクセル開度センサはアクセル開度に比例した出力電圧をECU16に出力し、ECU16はアクセル開度センサからの出力信号に基づいて機関負荷を演算する。クランク角センサはエンジン1のクランクシャフトが一定角度回転する毎に主力パルスをECU16に出力し、ECU16はこの出力パルスに基づいて機関回転速度を演算する。
【0043】
この実施の形態の排気浄化装置では、固体尿素を加熱液化して液体尿素とし、この液体尿素を添加制御弁14で流量制御して排気管7内に添加している。このように固体尿素を液化するのに必要な熱量は、固体尿素を気化するのに必要な熱量よりも小さいので、従来よりも加熱源(電気ヒータ)を小さくできる利点がある。
【0044】
また、液体尿素は、固体尿素を直接に加熱液化して生成するため、100%濃度となり高濃度の添加量制御が必要になるが、制御対象が気体ではなく液体であるため、添加制御弁14により高精度の流量制御が十分可能である。
[第2の実施の形態]
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第2の実施の形態について図4を参照して説明する。
【0045】
この第2の実施の形態では、固体還元剤貯蔵部12の底面に固体尿素Aの強制的な搬送機構を設けている。
固体還元剤貯蔵部12は、第1の実施の形態のものと同様である。すなわち図4に示すように、固体還元剤貯蔵部12の下部は傾斜面12cになっており、この傾斜面12cの最低部には排出口12dがあり、この排出口12dは液体尿素収納室13に連通している。
【0046】
ここでは収納容器12に収容されている固体尿素Aは棒状であり、複数の棒状の固定尿素Aが、一本ずつ排出口12dから排出されるようになっている。排出口12dの周縁には、モータ25に連結されて回転する歯車状の回転体26が2個対向するように設けられている。これらの回転体26は、固体尿素Aの搬出路に臨み、その外周の一部が搬出路に突出している。したがって回転体26は固体尿素Aに接触することが可能で、斜面を摺動する固体尿素Aを下方に強制的に移動させることができる。
【0047】
固体尿素Aは排出口12d下方の連通路12eを介して、液体尿素収納室13に送られる。第1の実施の形態と同様に液体尿素収納室13に到達した固体尿素Aは液化されて排気通路7中に、一定量ずつ供給される。
【0048】
前記モータ25の運転・停止はECU16によって制御される。モータ25の運転時期及び期間については、エンジン1が使用される場所における環境や季節的な要因などを考慮して適宜に設定することができる。
【0049】
この実施の形態によれば固体尿素Aを、連続的に確実に収納容器12から取り出すことができる。
[第3の実施の形態]
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第3の実施の形態について、図5を参照して説明する。
【0050】
この第3の実施の形態では、固体還元剤は回転自在に支持された円筒形の容器内に収納されている。この容器に隣接するように、モータ25により回転する駆動歯車28が設けられている。また固体尿素Aを収納した固体還元剤貯蔵部12である容器の外壁には、前記駆動歯車28に噛み合い、この駆動歯車28の回転に従って回転する被駆動歯車29が形成されている。
【0051】
一方、円筒形の収納容器12の底面12aは開放されており、収納容器12と一体に回転せずに固定された円形の受板32に対向している。収納容器12は受板32に対して回転し、かつ受板32に接触しないように支持される。
【0052】
また容器と一体に回転する加圧手段33が設けられ、この加圧手段33は前記固体尿素Aの上面を押圧し、これを矢印X方向に加圧する。
前記固体尿素Aは収納容器12と共に回転するが、加圧により受板32に当接する。
この受板32の表面には、その中心部から外周方向にわたって扇形の開口部34が設けられ、この開口部34にはカッタ30が取り付けられている。このカッタ30は、固体尿素Aに接触してこれを切削することが可能である。
【0053】
このような構成であるので、モータ25を駆動させることにより収納容器12が回転し、これと一体に固体尿素Aが回転する。このとき固体尿素Aは受板32に接触するのでカッタ30により切削される。切削された固体尿素Aは一時的に還元剤収納部35に落下し、この還元剤収納部35に設けたヒータ40により熱せられて溶融し、連通路12eを介して液体尿素収納室13に送られる。
【0054】
前記モータ25の作動及び停止はECU16によって制御される。モータ25の運転時期及び時間については、エンジン1が使用される場所における環境や季節的な要因などを考慮して適宜に設定することができる。
【0055】
なおこの実施の態様では、収納容器12を円筒状のものとし、これは加圧手段Xと共に回転する構成としたが、次のような構成としてもよい。
前記収納容器12を回転可能な有底のものとし、その底面の一部に上述したような開口部とカッタを設置して、回転しない加圧手段により固体尿素Aを加圧可能とする。この場合、固体尿素Aは加圧手段により収納容器12の底面に向けて加圧される。すると固体尿素Aと収納容器12との間に速度差が生じるので、固体尿素Aがカッタにより切削される。
【0056】
この実施の形態によれば固体尿素Aを、連続的に確実に、かつ所定量を収納容器12から取り出すことができる。
[第4の実施の形態]
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第4の実施の形態について、図6を参照して説明する。
【0057】
この第4の実施の形態では、固体還元剤は回転自在に支持された円筒形の容器内に収納されている。この容器に隣接するように、モータ25により回転する駆動歯車28が設けられている。また固体尿素Aを収納した固体還元剤貯蔵部12である容器の外壁には、前記駆動歯車28に噛み合い、この駆動歯車28の回転に従って回転する被駆動歯車29が形成されている。
【0058】
一方、円筒形の収納容器12の底面12aは開放されており、この底面12aは、固定された円形の受板32に対向している。収納容器12は前記モータ25の駆動によって回転可能であり、かつ受板32に接触しないように支持される。
【0059】
また収納容器12の上部には固体尿素Aの加圧手段33が設けられている。この加圧手段33は、前記固体尿素Aの上面を押圧しこれを矢印X方向に加圧し、かつ収納容器12と一体に回転する。
【0060】
前記固体尿素Aは収納容器12と共に回転するが、加圧手段33による加圧により受板32に当接する。
この受板32の表面には、その中心部から外周方向にわたって扇形の開口部34が設けられ、この開口部34の周囲にはヒータ31が取り付けられている。このヒータ31は固体尿素Aに接触して、ヒータ31から発生する熱により固体尿素Aを溶融させる。
【0061】
このような構成であるので、モータ25を駆動させることで収納容器12が回転し、これと一体に固体尿素Aが回転する。このとき固体尿素Aは受板32に接触し溶融して一時的に還元剤収納部34内に落下し、液化した尿素は液体尿素収納室13に向かい流出する。
【0062】
前記モータ25の運転・停止はECU16によって制御される。モータ25の運転時期及び期間については、エンジン1が使用される場所における環境や季節的な要因などを考慮して適宜に設定することができる。
【0063】
なおこの発明の実施の形態では、収納容器12を円筒状のものとし、これを加圧手段と共に回転する構成としたが、これに替えて次のような構成としてもよい。
【0064】
前記収納容器12を回転可能な有底のものとし、その底面の一部に上述したような開口部及びヒータを設置して、回転しない加圧手段により固体尿素Aを加圧可能とする。この場合、固体尿素Aは加圧手段により収納容器12の底面に向けて加圧される。すると固体尿素Aと収納容器12との間に速度差が生じ、固体尿素Aの下面全体が順次ヒータにより加熱され、均一に溶融し開口部から流出する。
【0065】
この実施の形態によれば固体尿素Aを、連続的に確実に、かつ所定量を液化しつつ収納容器12から取り出すことができる。
【0066】
【発明の効果】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、固体還元剤貯蔵部で還元剤を固体の状態で保存し、これを取り出して溶融還元剤貯蔵部に貯蔵してから供給する構成としたので、装置の小型化、簡略化が実現でき、かつ還元剤の供給量を高精度に制御することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る排気浄化装置の第1の実施の形態における概略構成図である。
【図2】球状の固体尿素を収納した収納容器の概略構成を示す図である。
【図3】棒状の固体尿素を収納した収納容器の概略構成を示す図である。
【図4】収納容器に固体尿素の搬出機構を設けた状態を示す概略構成図である。
【図5】収納容器に別の固体尿素の搬出機構を設けた状態を示す概略構成図である。
【図6】収納容器にさらに別の固体尿素の搬出機構を設けた状態を示す概略構成図である。
【図7】還元剤を供給する添加制御弁の構造を示す図である。
【符号の説明】
1・・・ディーゼルエンジン(内燃機関)
2・・・燃焼室
3・・・エアクリーナ
4・・・吸気管
5・・・燃料噴射弁
6・・・ピストン
7・・・排気管(吸気系)
8・・・NOx触媒コンバータ
9・・・排気管(排気通路)
10・・・選択還元型NOx触媒
11・・・還元剤添加装置
12・・・収納容器
13・・・液体尿素収納室
14・・・添加制御弁(供給量制御手段)
15・・・除湿手段
16・・・ECU
17・・・残量センサ
18・・・温度センサ
19・・・触媒入りガス温センサ
20・・・エアフロメータ
21・・・NOxセンサ
22 ・・・メータパネル
23・・・警報ランプ
25・・・モータ
26・・・歯車
28・・・駆動歯車
29・・・被駆動歯車
30・・・カッタ
31・・・ヒータ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine that purifies exhaust gas discharged from the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
A selective reduction type NOx catalyst that reduces or decomposes harmful NOx in exhaust gas with a reducing agent in an oxygen-rich atmosphere is discharged from an internal combustion engine (for example, a diesel engine or a lean burn gasoline engine) capable of burning at a lean air-fuel ratio. Is widely used as an exhaust gas purifying apparatus for purifying NOx in exhaust gas.
[0003]
In such a selective reduction type NOx catalyst, a hydrocarbon is often used as a reducing agent, but the use of a reducing agent derived from ammonia such as urea as another reducing agent is being studied. For example, as a device using solid urea as a reducing agent, there is a reducing agent supply device described in JP-A-2000-27626.
[0004]
The reducing agent supply device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-27626 discloses a storage tank for solid urea, a spring member fixed to the inner upper surface of the storage tank, and a crushing mechanism fixed to a lower end of the spring member. And a crushing means comprising: The grinding mechanism has a plurality of grinding arms extending radially from the vertical bar to near a sidewall of the storage device, the lower tip of the vertical bar extending inward from the bottom wall of the storage device. It is slidably guided in the vertical direction by the guide member.
[0005]
When the solid urea as the reducing agent is supplied to the storage device, the spring member of the crushing means is made freely expandable and contractable and is not buried in the solid urea. Solid urea is likely to be agglomerated in the storage device, but since the above-mentioned pulverizing means is disposed in the storage device, the pulverizing mechanism guided slidably in the up and down direction by the guide member has a spring due to vehicle vibration. In order to vibrate up and down through the element, the urea mass can be comminuted throughout the storage device. Therefore, the crushed urea in the storage device can be continuously discharged.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the reducing agent supply device described in JP-A-2000-27626, a spring member and a crushing mechanism are required to discharge the solid reducing agent from the storage tank, and the structure in the storage tank is complicated. There is.
[0007]
Further, this apparatus does not disclose how to supply the solid reducing agent discharged from the storage tank to the exhaust gas passage, with respect to specific supply means. In practice, the problem is how to reliably supply a predetermined amount of reducing agent to a predetermined position upstream of the selective reduction NOx catalyst installed in the exhaust passage, and supply of a simple and excellent controllable reducing agent. It is desired to provide a device.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and it is more reliable to store and supply a reducing agent, and to efficiently reduce a predetermined amount of a reducing agent to an exhaust gas upstream of a selective reduction type NOx catalyst. It is an object to provide a reducing agent supply device that can supply a reducing agent to a passage.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the above problems. That is, the present invention provides a selective reduction type NOx catalyst provided in an exhaust gas passage of an internal combustion engine for reducing or decomposing NOx in the presence of a reducing agent derived from ammonia, and a solid reducing agent storage for storing a solid reducing agent. A molten reducing agent storage unit that heats and liquefies and stores the solid reducing agent introduced from the solid reducing agent storage unit; and stores the solid reducing agent stored in the solid reducing agent storage unit in the molten reducing agent storage unit. a solid reductant conveying means for conveying the parts, and a smelting reduction agent supply means for supplying to the exhaust gas passage upstream of the said molten reducing agent the selective reduction type NOx catalyst liquefied liquefied reducing agent reservoir The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, wherein a surface of the reducing agent is coated with a sticking inhibitor that prevents the reducing agents from sticking to each other.
[0010]
The solid reducing agent stored in the solid reducing agent storage unit is guided to the molten reducing agent storage unit by the solid reducing agent transport unit and liquefied by heating, and the liquefied reducing agent is selectively reduced NOx by the molten reducing agent supply unit. It is supplied to an exhaust passage upstream of the catalyst.
[0011]
The internal combustion engine in the present invention can be exemplified by a direct-injection-type lean-burn gasoline engine or a diesel engine.
Examples of the selective reduction type NOx catalyst include a catalyst in which a transition metal such as Cu is supported on zeolite by ion exchange, a titania / vanadium catalyst, and a catalyst in which a noble metal is supported on zeolite or alumina.
[0012]
In the present invention, the form of the reducing agent may be spherical, and a large number of the reducing agents are stored in the solid reducing agent storage section. In this case, if the solid reducing agent conveying means is an inclined surface formed in the solid reducing agent storage section, the solid reducing agent rolls on the inclined surface and is continuously discharged.
[0013]
As the reducing agent, for example, urea or ammonium carbamate can be used. The shape of the solid reducing agent in the storage chamber may be spherical or rod- like. By coating the surface of the solid reducing agent with the anti-sticking agent, the reducing agents are prevented from sticking to each other, and the transport of the reducing agent can be performed smoothly.
[0014]
The solid reducing agent transporting means may include a motor and a rotating body driven by the motor, and the rotating body may be configured to contact the reducing agent and carry it out of the solid reducing agent storage unit.
[0015]
In the present invention, the heat source for heating and liquefying the solid reducing agent in the molten reducing agent storage unit can be an electric heater.
It is preferable to provide a temperature control means for controlling the temperature of the reducing agent within a predetermined temperature range so that the solid reducing agent does not gasify in the molten reducing agent storage unit. When the solid reducing agent is heated to an unnecessarily high temperature, the reducing agent is altered and solidified to cause deterioration in fluidity and change in characteristics. Further, the reducing agent may be gasified, and the gasified reducing agent may leak out of the storage means. This can be prevented by providing the temperature control means.
[0016]
The operation of the liquefied reducing agent is controlled by, for example, an engine control electronic control unit (ECU), and the liquefied reducing agent can be supplied by supply amount control means such as an injector that injects a predetermined amount into the exhaust gas passage.
[0017]
In the present invention, since the reducing agent is stored in a solid state and is supplied after being heated and liquefied, the apparatus can be reduced in size and simplified, and the supply amount of the reducing agent can be controlled with high precision. It is.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings of FIGS. In each of the embodiments described below, the present invention is applied to a vehicle driving diesel engine as an internal combustion engine.
[First Embodiment]
A first embodiment of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS. A piston 6 is provided in the combustion chamber 2 of each cylinder of the diesel engine 1 for a vehicle, and air is introduced from an intake pipe 4 through an air cleaner 3. Fuel is injected into each combustion chamber 2 from a fuel injection valve 5, which burns at a lean air-fuel ratio.
[0019]
The exhaust gas discharged from each combustion chamber 2 is exhausted to the atmosphere through an exhaust pipe 7, a NOx catalytic converter 8, and an exhaust pipe 9. The NOx catalytic converter 8 contains a zeolite-silica-based or titania-vanadium-based selective reduction type NOx catalyst 10 that reduces or decomposes NOx in exhaust gas in the presence of a reducing agent.
[0020]
In order to purify NOx in exhaust gas with the selective reduction type NOx catalyst 10, the presence of a reducing agent used for the purification is required. Therefore, this exhaust gas purification device is provided with a reducing agent adding device (reducing agent adding means) 11 for adding a reducing agent into the exhaust pipe 7 upstream of the NOx catalytic converter 8.
[0021]
This reducing agent addition device 11 liquefies solid urea A as a solid reducing agent and supplies it to the exhaust pipe 7. The apparatus includes a storage container 12 that is a solid reducing agent storage unit that stores solid urea A, a liquid urea storage chamber 13 that is a molten reducing agent storage unit connected to a lower portion of the storage container 12, And an addition control valve 14 provided at a lower portion of the storage chamber 13.
[0022]
The storage container 12 has a reducing agent inlet 12a at the top, and the inlet 12a can be opened and closed by a lid 12b, and the bottom surface 12c is an inclined surface as shown in FIGS. I have. A discharge port 12d is formed at the lowest portion of the bottom surface 12c, and communicates with the liquid urea storage chamber 13 through a communication passage 12e.
[0023]
In FIG. 2, the solid reducing agent stored in the storage container 12 is solid urea A, and the solid urea A is formed into a spherical shape. The solid urea A rolls on the bottom surface 12c, and flows from the discharge port 12d to the liquid urea storage chamber. Fall toward 13.
[0024]
Further, as shown in FIG. 3, the solid urea A may be formed into a rod shape and guided to the outlet 12d by the inclined bottom surface 12c. The solid urea A slides down on the bottom surface 12c and is discharged from the discharge port 12d toward the liquid urea storage chamber 13.
[0025]
Since the solid urea A has a property of absorbing moisture and being easily fixed, the solid reducing agent storage unit 12 is provided with a dehumidifying means 15 made of silica gel or the like. The dehumidifying means 15 is a container containing silica gel or the like, and communicates with a container 12 to which solid urea A is supplied via a passage 15a.
[0026]
In addition, since the solid urea A is coated with the anti-sticking agent, it sticks to each other to form a lump, thereby preventing a situation in which discharge becomes difficult.
Next, the liquid urea storage chamber 13 is provided with a heating source such as an electric heater (not shown), and heats the solid urea A supplied from the upper storage container 12 via the communication path 12c to liquefy the liquid. Urea. The liquid urea is added into the exhaust pipe 7 by controlling the flow rate by the addition control valve 14 shown in FIG. The tip of the addition control valve 14 is a needle valve 14a, and a communication path 12c from the liquid urea storage chamber 13 is connected to a supply path 14d through which an axial valve body 14c penetrates in the axial direction, and the valve body 14c reciprocates. It is movably guided by a support 14e. At the rear end of the addition control valve 14, a stopper 14f attached to the rear of the penetrating valve body 14c is provided, which is locked to the rear end face of the main body of the addition control valve 14. A solenoid is arranged behind the stopper 14f, and when excited, attracts the stopper 14f backward. A seal 14b is provided on the outer peripheral surface of the support 14e of the valve element 14c so that the supplied liquid urea does not leak.
[0027]
The opening and closing time of the addition control valve 14 is duty ratio controlled by the ECU 16 to control the flow rate and addition timing of the liquid urea. Therefore, the solenoid 37 is energized by energization according to a command from the ECU 16, and the stopper 14f is moved backward. When the valve body 14c moves rearward with this, and the needle valve 14a at the tip opens, a predetermined amount of urea is added into the exhaust passage for a predetermined time during the valve opening.
[0028]
When the energization of the solenoid 37 is stopped, the stopper 14f is returned to the original position by the spring 38, the needle valve 14a is closed, and the addition of urea ends. A pump (not shown) that pressurizes liquid urea and sends it to the pressure adjusting unit is provided between the addition control valve 14 and the liquid urea storage chamber 13, and the liquid urea is pressurized to a constant pressure in the pressure adjusting unit. The pressure regulator 39 is provided for pressure.
[0029]
The heating source such as an electric heater provided in the liquid urea storage chamber 13 is controlled by the ECU 16 so that the temperature of the solid urea A in the liquid urea storage chamber 13 becomes an optimum temperature (about 160 to 230 ° C.) for liquefaction. Its operation is controlled. This is because if the solid urea A is heated to a temperature higher than the optimum temperature, the solid urea A may be gasified.
[0030]
Further, the storage container 12 is provided with a remaining amount sensor 17 for detecting the remaining amount of the solid urea A, and the remaining amount sensor 17 outputs an output signal proportional to the detected remaining amount of the solid urea A to the ECU 16. When an input signal indicating a predetermined remaining amount (hereinafter, referred to as an alarm remaining amount) is input from the remaining amount sensor 17, the ECU 16 turns on the alarm lamp 23 of the meter panel 22, and outputs the solid urea A. Notify when the battery level is low. The ECU 16 stops the operation of the reducing agent addition device 11 and fully closes the addition control valve 14 when an input signal indicating a lower limit value smaller than the alarm remaining amount value is input from the remaining amount sensor 17. Stop adding liquid urea.
[0031]
The liquid urea storage chamber 13 is provided with a temperature sensor 18 for detecting the liquid temperature of the liquid urea, and the temperature sensor 18 outputs an output signal proportional to the detected liquid urea liquid temperature to the ECU 16.
[0032]
On the other hand, the exhaust pipe 7 upstream of the NOx catalytic converter 8 is provided with a catalyst-input gas temperature sensor 19 for detecting the temperature of the exhaust gas flowing into the NOx catalytic converter 8, and is proportional to the detected catalyst-input gas temperature. An output signal is output to the ECU 16.
[0033]
A NOx sensor 21 is provided in the exhaust pipe 7 upstream of the catalyst input gas temperature sensor 19 to measure the amount of NOx in the exhaust gas.
An ammonia gas sensor 36 is provided in the exhaust pipe 7 downstream of the catalyst inlet gas temperature sensor 19, and outputs an output signal proportional to the measured amount of ammonia gas to the ECU 16.
[0034]
The ECU 16 is composed of a digital computer and includes a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a CPU (Central Processor Unit), an input / output port, and an output port interconnected by a bidirectional bus. In addition to performing the basic control such as the fuel injection amount control in this embodiment, in this embodiment, the addition amount control of the liquid urea is performed.
[0035]
For these controls, an input signal from the air flow meter 20 is input to an input port of the ECU 16 via an A / D converter. The air flow meter 20 outputs an output signal proportional to the amount of intake air to the ECU 16, and the ECU 16 calculates the amount of intake air based on the output signal of the air flow meter 20.
[0036]
Since the NOx sensor 21 is installed in the exhaust pipe 7 upstream of the NOx catalytic converter 8, the NOx sensor 21 can detect the amount of NOx flowing into the NOx catalytic converter 8, and outputs an output signal proportional to the detected NOx concentration to the ECU 16. Output to The ECU 16 calculates the NOx emission amount from the NOx concentration detected by the NOx sensor and the intake air amount detected by the air flow meter 20.
[0037]
The ECU 16 calculates a target addition amount of the liquid urea required for purifying NOx based on the NOx emission amount, and calculates a duty ratio of the addition control valve 14 that can obtain a flow rate corresponding to the target addition amount. The duty ratio of the addition control valve 14 is controlled.
[0038]
The flow rate of the liquid urea flowing through the addition control valve 14 changes when the liquid temperature of the liquid urea and the back pressure at the outlet side of the addition control valve 14 are different even when the duty ratio of the addition control valve 16 is the same. When the duty ratio of the addition control valve 14 is controlled, the ECU 16 corrects the target duty ratio based on the liquid temperature of the liquid urea detected by the temperature sensor 18 and the gas pressure detected by the incoming gas pressure sensor 19.
[0039]
Next, the operation of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine will be described. As described above, the ECU 16 controls the duty ratio of the addition control valve 14 according to the operating state of the engine 1, that is, according to the NOx emission amount, and adds an appropriate amount of liquid urea into the exhaust pipe 7. The liquid urea added into the exhaust pipe 7 is heated by the exhaust gas, and as a result, is immediately vaporized and becomes a reducing gas (ammonia gas), and flows into the NOx catalytic converter 8 together with the exhaust gas.
[0040]
The reducing gas reduces or decomposes NOx contained in the exhaust gas on the selective reduction type NOx catalyst 10. The purified exhaust gas is discharged into the atmosphere through the exhaust pipe 9.
[0041]
It should be noted that the selective reduction type NOx catalyst 10 has a property that the NOx purification rate is low when the exhaust gas temperature is lower than a predetermined temperature, and the NOx purification rate sharply increases when the exhaust gas temperature exceeds the predetermined temperature. Therefore, even if the reducing gas is added when the exhaust gas temperature is low, the added reducing gas passes through the NOx converter 8 without being used for the NOx reduction reaction and is released to the atmosphere. Therefore, in this embodiment, when the incoming gas temperature detected by the incoming gas temperature sensor 19 is equal to or lower than the predetermined temperature, the ECU 16 controls the addition control valve 14 to fully close, thereby stopping the addition of the liquid urea. In this way, leakage of reducing gas is prevented beforehand.
[0042]
In the above-described embodiment, a NOx sensor for detecting the NOx concentration of the exhaust gas is provided in the exhaust pipe 7 on the upstream side of the NOx catalytic converter 8, and the NOx concentration detected by the NOx sensor and the NOx concentration detected by the air flow meter 20 are used. Although the NOx emission amount is calculated from the intake air amount, the following method may be adopted instead.
That is, the relationship between the engine load and the amount of NOx exhausted from the engine 1 based on the engine speed is obtained and mapped in advance, and the NOx emission map is stored in the ECU 16. The ECU 16 estimates and calculates the amount of NOx discharged from the engine 1 based on the engine load and the engine speed with reference to the NOx discharge map. In this case, an input signal from an accelerator opening sensor (not shown) and an input signal from a crank angle sensor are input to the input port of the ECU 16. The accelerator opening sensor outputs an output voltage proportional to the accelerator opening to the ECU 16, and the ECU 16 calculates an engine load based on an output signal from the accelerator opening sensor. The crank angle sensor outputs a main force pulse to the ECU 16 every time the crankshaft of the engine 1 rotates by a predetermined angle, and the ECU 16 calculates the engine rotation speed based on the output pulse.
[0043]
In the exhaust gas purifying apparatus of this embodiment, solid urea is heated and liquefied into liquid urea, and the liquid urea is added into the exhaust pipe 7 by controlling the flow rate with the addition control valve 14. Since the amount of heat required to liquefy the solid urea is smaller than the amount of heat required to vaporize the solid urea, there is an advantage that the heating source (electric heater) can be smaller than before.
[0044]
Further, liquid urea is produced by directly heating and liquefying solid urea, so that the concentration becomes 100% and a high concentration addition amount control is required. However, since the control target is not a gas but a liquid, the addition control valve 14 Thus, high-precision flow control can be sufficiently performed.
[Second embodiment]
A second embodiment of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0045]
In the second embodiment, a forced transport mechanism for solid urea A is provided on the bottom surface of the solid reducing agent storage unit 12.
The solid reducing agent storage unit 12 is the same as that of the first embodiment. That is, as shown in FIG. 4, the lower part of the solid reducing agent storage part 12 has an inclined surface 12c, and the lowest part of the inclined surface 12c has an outlet 12d. Is in communication with
[0046]
Here, the solid urea A stored in the storage container 12 is rod-shaped, and a plurality of rod-shaped fixed ureas A are discharged one by one from the discharge port 12d. At the periphery of the discharge port 12d, two gear-shaped rotating bodies 26 that are connected to the motor 25 and rotate are provided so as to face each other. These rotating bodies 26 face the carry-out path of the solid urea A, and a part of the outer periphery thereof projects into the carry-out path. Therefore, the rotating body 26 can come into contact with the solid urea A, and the solid urea A sliding on the slope can be forcibly moved downward.
[0047]
The solid urea A is sent to the liquid urea storage chamber 13 via the communication passage 12e below the outlet 12d. As in the first embodiment, the solid urea A that has reached the liquid urea storage chamber 13 is liquefied and supplied to the exhaust passage 7 in a fixed amount.
[0048]
The operation and stop of the motor 25 are controlled by the ECU 16. The operation timing and period of the motor 25 can be appropriately set in consideration of the environment in the place where the engine 1 is used, seasonal factors, and the like.
[0049]
According to this embodiment, solid urea A can be continuously and reliably taken out of storage container 12.
[Third Embodiment]
A third embodiment of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0050]
In the third embodiment, the solid reducing agent is stored in a rotatably supported cylindrical container. A drive gear 28 rotated by a motor 25 is provided adjacent to the container. A driven gear 29 that meshes with the driving gear 28 and rotates according to the rotation of the driving gear 28 is formed on the outer wall of the container that is the solid reducing agent storage unit 12 that stores the solid urea A.
[0051]
On the other hand, the bottom surface 12 a of the cylindrical storage container 12 is open and faces a circular receiving plate 32 fixed without rotating integrally with the storage container 12. The storage container 12 rotates with respect to the receiving plate 32 and is supported so as not to contact the receiving plate 32.
[0052]
Further, a pressurizing means 33 which rotates integrally with the container is provided. The pressurizing means 33 presses the upper surface of the solid urea A and presses it in the direction of arrow X.
The solid urea A rotates together with the storage container 12, but comes into contact with the receiving plate 32 by pressurization.
A fan-shaped opening 34 is provided on the surface of the receiving plate 32 from the center to the outer peripheral direction, and the cutter 30 is attached to the opening 34. The cutter 30 can contact and cut the solid urea A.
[0053]
With such a configuration, the storage container 12 is rotated by driving the motor 25, and the solid urea A is rotated integrally therewith. At this time, the solid urea A comes into contact with the receiving plate 32 and is cut by the cutter 30. The cut solid urea A temporarily falls into the reducing agent storage section 35, is heated and melted by the heater 40 provided in the reducing agent storage section 35, and is sent to the liquid urea storage chamber 13 through the communication passage 12e. Can be
[0054]
The operation and stop of the motor 25 are controlled by the ECU 16. The operation timing and time of the motor 25 can be appropriately set in consideration of the environment in the place where the engine 1 is used, seasonal factors, and the like.
[0055]
In this embodiment, the storage container 12 has a cylindrical shape and is configured to rotate together with the pressurizing means X. However, the following configuration may be employed.
The storage container 12 has a rotatable bottom, and the opening and the cutter as described above are provided in a part of the bottom surface, so that the solid urea A can be pressurized by a non-rotating pressurizing means. In this case, the solid urea A is pressurized toward the bottom surface of the storage container 12 by the pressurizing means. Then, a speed difference occurs between the solid urea A and the storage container 12, so that the solid urea A is cut by the cutter.
[0056]
According to this embodiment, a predetermined amount of solid urea A can be continuously and reliably taken out of the storage container 12.
[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0057]
In the fourth embodiment, the solid reducing agent is stored in a rotatably supported cylindrical container. A drive gear 28 rotated by a motor 25 is provided adjacent to the container. A driven gear 29 that meshes with the driving gear 28 and rotates according to the rotation of the driving gear 28 is formed on the outer wall of the container that is the solid reducing agent storage unit 12 that stores the solid urea A.
[0058]
On the other hand, the bottom surface 12a of the cylindrical storage container 12 is open, and the bottom surface 12a faces the fixed circular receiving plate 32. The storage container 12 is rotatable by the driving of the motor 25 and is supported so as not to contact the receiving plate 32.
[0059]
A pressurizing means 33 for solid urea A is provided on the upper part of the storage container 12. The pressurizing means 33 presses the upper surface of the solid urea A, pressurizes it in the direction of arrow X, and rotates integrally with the storage container 12.
[0060]
The solid urea A rotates together with the storage container 12, but comes into contact with the receiving plate 32 by pressurization by the pressurizing unit 33.
A fan-shaped opening 34 is provided on the surface of the receiving plate 32 from the center to the outer periphery thereof, and the heater 31 is mounted around the opening 34. The heater 31 contacts the solid urea A and melts the solid urea A by the heat generated from the heater 31.
[0061]
With such a configuration, the storage container 12 rotates by driving the motor 25, and the solid urea A rotates integrally therewith. At this time, the solid urea A comes into contact with the receiving plate 32, melts and temporarily falls into the reducing agent storage section 34, and the liquefied urea flows out toward the liquid urea storage chamber 13.
[0062]
The operation and stop of the motor 25 are controlled by the ECU 16. The operation timing and period of the motor 25 can be appropriately set in consideration of the environment in the place where the engine 1 is used, seasonal factors, and the like.
[0063]
In the embodiment of the present invention, the storage container 12 has a cylindrical shape and is configured to rotate together with the pressurizing means. However, the following configuration may be used instead.
[0064]
The storage container 12 is rotatable and has a bottom, and the opening and the heater as described above are provided in a part of the bottom surface so that the solid urea A can be pressurized by a non-rotating pressurizing means. In this case, the solid urea A is pressurized toward the bottom surface of the storage container 12 by the pressurizing means. Then, a speed difference occurs between the solid urea A and the storage container 12, and the entire lower surface of the solid urea A is sequentially heated by the heater, uniformly melted, and flows out of the opening.
[0065]
According to this embodiment, the solid urea A can be taken out of the storage container 12 continuously and reliably while liquefying a predetermined amount.
[0066]
【The invention's effect】
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the reducing agent is stored in a solid state in the solid reducing agent storage unit, and is taken out, stored in the molten reducing agent storage unit, and then supplied. In addition, the apparatus can be reduced in size and simplified, and the supply amount of the reducing agent can be controlled with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas purification apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a schematic configuration of a storage container storing spherical solid urea.
FIG. 3 is a view showing a schematic configuration of a storage container storing a rod-shaped solid urea.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a state in which a carrying-out mechanism of solid urea is provided in a storage container.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a state in which another storage mechanism of solid urea is provided in the storage container.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a state in which another storage urea discharge mechanism is provided in the storage container.
FIG. 7 is a diagram showing a structure of an addition control valve for supplying a reducing agent.
[Explanation of symbols]
1 ... Diesel engine (internal combustion engine)
2 combustion chamber 3 air cleaner 4 intake pipe 5 fuel injection valve 6 piston 7 exhaust pipe (intake system)
8 NOx catalytic converter 9 exhaust pipe (exhaust passage)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Selective reduction type NOx catalyst 11 ... Reducing agent addition device 12 ... Storage container 13 ... Liquid urea storage chamber 14 ... Addition control valve (supply amount control means)
15 ... dehumidifying means 16 ... ECU
17 Remaining amount sensor 18 Temperature sensor 19 Gas temperature sensor containing catalyst 20 Air flow meter 21 NOx sensor 22 Meter panel 23 Alarm lamp 25 Motor 26 Gear 28 Drive gear 29 Driven gear 30 Cutter 31 Heater

Claims (3)

内燃機関の排気ガス通路に設けられ、アンモニア由来の還元剤の存在下でNOxを還元または分解する選択還元型NOx触媒と、固体状の還元剤を貯蔵する固体還元剤貯蔵部と、前記固体還元剤貯蔵部から導かれた固体還元剤を加熱液化し貯蔵する溶融還元剤貯蔵部と、前記固体還元剤貯蔵部に貯蔵された固体状の還元剤を前記溶融還元剤貯蔵部に搬送する固体還元剤搬送手段と、前記溶融還元剤貯蔵部で液化された液化還元剤を前記選択還元型NOx触媒よりも上流の前記排気ガス通路に供給する溶融還元剤供給手段と、を備え、
前記還元剤の表面は、還元剤が互いに固着することを抑止する固着抑止剤で被覆されていることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
It provided in an exhaust gas passage of an internal combustion engine, a reducing or decomposing NOx selective reduction catalyst for NOx in the presence of ammonia from the reducing agent, and a solid reducing agent storage unit for storing the solid reductant, the solid reducing A molten reducing agent storage unit that heats and liquefies and stores the solid reducing agent guided from the agent storing unit, and a solid reduction unit that conveys the solid reducing agent stored in the solid reducing agent storage unit to the molten reducing agent storage unit Agent transporting means, and a molten reducing agent supply means for supplying the liquefied reducing agent liquefied in the molten reducing agent storage section to the exhaust gas passage upstream of the selective reduction type NOx catalyst ,
An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, wherein a surface of the reducing agent is coated with a sticking inhibitor that prevents the reducing agents from sticking to each other.
前記固体還元剤搬送手段は、モータと、このモータにより駆動される回転体を含み、この回転体が還元剤に接触してこれを固体還元剤貯蔵部から搬出することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。The solid reducing agent conveying means comprises a motor, a rotating member driven by the motor, according to claim 1, the rotating body is characterized in that unloading it in contact with the reducing agent from the solid reductant reservoir An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1. 前記溶融還元剤貯蔵部では、固体状の還元剤を加熱液化する熱源が電気ヒータであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。 3. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 , wherein the heat source for heating and liquefying the solid reducing agent in the molten reducing agent storage unit is an electric heater. 4.
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