JP4290056B2 - Engine exhaust purification system - Google Patents

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本発明は、移動車両搭載のディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等から排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）を、還元剤を還元触媒の排気上流側に噴射ノズルで供給して還元除去するエンジンの排気浄化装置に関し、詳しくは、噴射ノズル近傍の排気上流側の排気通路の開口率をエンジンの排気流量に応じて調整し、噴射ノズルから噴射される還元剤の良好な分散を得ようとするエンジンの排気浄化装置に係るものである。   The present invention relates to an engine exhaust purification device that reduces and removes nitrogen oxides (NOx) discharged from a diesel engine, a gasoline engine or the like mounted on a moving vehicle by supplying a reducing agent to an exhaust upstream side of a reduction catalyst with an injection nozzle. More specifically, the exhaust gas purification of the engine which attempts to obtain a good dispersion of the reducing agent injected from the injection nozzle by adjusting the opening ratio of the exhaust passage on the exhaust upstream side in the vicinity of the injection nozzle according to the exhaust flow rate of the engine It concerns the device.

エンジンから排出される排気中の有害物質のうち、特にＮＯｘを除去して排気を浄化するシステムとして、いくつかの排気浄化装置が提案されている。この排気浄化装置は、エンジンの排気系に還元触媒を置き、該還元触媒の上流側の排気通路に還元剤を噴射供給することにより、排気中のＮＯｘと還元剤とを触媒還元反応させ、ＮＯｘを無害成分に浄化処理するものである。還元剤は貯蔵タンクに常温で液体状態に貯蔵され、必要量を噴射ノズルから噴射供給する。還元反応は、ＮＯｘとの反応性のよいアンモニアを用いるもので、還元剤としては、加水分解してアンモニアを容易に発生する尿素水溶液、アンモニア水溶液、その他の還元剤水溶液が用いられる（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−２７６２７号公報 Several exhaust purification devices have been proposed as a system for purifying exhaust gas by removing NOx in particular from harmful substances in exhaust gas discharged from the engine. This exhaust purification device places a reduction catalyst in an exhaust system of an engine, and injects and supplies a reducing agent into an exhaust passage upstream of the reduction catalyst, thereby causing NOx and reducing agent in the exhaust to undergo a catalytic reduction reaction. Is purified to harmless components. The reducing agent is stored in a storage tank in a liquid state at room temperature, and a required amount is injected and supplied from an injection nozzle. The reduction reaction uses ammonia that has good reactivity with NOx, and as the reducing agent, an aqueous urea solution, an aqueous ammonia solution, or other reducing agent aqueous solution that easily generates ammonia by hydrolysis is used (for example, patents). Reference 1).
JP 2000-27627 A

しかし、このような従来のエンジンの排気浄化装置においては、加速及び減速走行によって排気流量が変化すると、それに応じて排気ノズル近傍部の排気流速も変化するものであった。したがって、噴射ノズルから噴射された還元剤の分散性は、排気流量の変化に伴って変動し、特に、排気流量が少ないときには、還元剤の分散が不十分となって還元剤が排気と十分に反応せず、排気の浄化処理効率が低下する虞があった。   However, in such a conventional engine exhaust purification device, when the exhaust flow rate changes due to acceleration and deceleration travel, the exhaust flow velocity in the vicinity of the exhaust nozzle changes accordingly. Therefore, the dispersibility of the reducing agent injected from the injection nozzle fluctuates with changes in the exhaust flow rate, and particularly when the exhaust flow rate is small, the reducing agent is not sufficiently dispersed and the reducing agent becomes sufficiently exhausted. There was a possibility that the exhaust gas purification treatment efficiency would decrease without reacting.

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、噴射ノズル近傍の排気上流側の排気通路の開口率をエンジンの排気流量に応じて調整し、噴射ノズルから噴射される還元剤の良好な分散を得ようとするエンジンの排気浄化装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention addresses such problems, adjusts the opening ratio of the exhaust passage on the exhaust upstream side in the vicinity of the injection nozzle according to the exhaust flow rate of the engine, and improves the reducing agent injected from the injection nozzle. An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for an engine for obtaining dispersion.

上記目的を達成するために、本発明によるエンジンの排気浄化装置は、エンジンの排気系に配設され、排気中の窒素酸化物を還元剤により還元浄化する還元触媒と、前記排気系の排気通路内にて前記還元触媒の排気上流側に前記還元剤を供給する噴射ノズルとを備えたエンジンの排気浄化装置であって、前記排気通路内にて前記噴射ノズルから噴射される還元剤が衝突する位置に、前記噴射ノズル近傍の排気上流側の排気通路の開口率を調整するバタフライ弁を設け、該バタフライ弁の開閉動作を前記エンジンの排気流量に応じて制御する制御手段を備えたものである。 In order to achieve the above object, an exhaust emission control device for an engine according to the present invention is provided in an exhaust system of the engine and reduces and purifies nitrogen oxides in exhaust gas with a reducing agent, and an exhaust passage of the exhaust system. An exhaust purification device for an engine having an injection nozzle for supplying the reducing agent to an upstream side of the exhaust of the reduction catalyst, wherein the reducing agent injected from the injection nozzle collides with the exhaust passage. in position, the butterfly valve for adjusting the opening rate of the exhaust passage of the exhaust upstream side of the injection nozzle near provided is an opening and closing operation of the butterfly valve that a control means for controlling in accordance with the exhaust flow of the engine .

このような構成により、制御手段で排気通路内にて噴射ノズルから噴射される還元剤が衝突する位置に設けられたバタフライ弁の開閉動作をエンジンの排気流量に応じて制御し、バタフライ弁で噴射ノズル近傍の排気上流側の排気通路の開口率を調整する。これにより、排気流量が少ない場合にも、上記開口率を絞って排気流速を増し、噴射ノズルから噴射される還元剤の良好な分散を得る。 With such a configuration, and controlled in accordance with opening and closing operation of a butterfly valve disposed in a position where the reducing agent injected from the injection nozzle at the exhaust passage in the control means strike the exhaust flow of the engine, injection butterfly valve The opening ratio of the exhaust passage on the exhaust upstream side in the vicinity of the injection nozzle is adjusted. As a result, even when the exhaust gas flow rate is small, the exhaust gas flow rate is increased by reducing the aperture ratio, and good dispersion of the reducing agent injected from the injection nozzle is obtained.

また、前記バタフライ弁は、前記排気通路の開口率を絞る閉動作の際、前記噴射ノズルに接近する部位の縁部にスリットを形成したものである。これにより、噴射ノズル近傍の排気上流側の排気通路の開口率を絞る閉動作の際、噴射ノズルに接近する部位の縁部に形成したスリットで乱流を増大させる。   Further, the butterfly valve is formed by forming a slit at the edge of the portion approaching the injection nozzle during the closing operation for reducing the opening ratio of the exhaust passage. Thereby, in the closing operation for reducing the opening ratio of the exhaust passage on the exhaust upstream side in the vicinity of the injection nozzle, the turbulent flow is increased by the slit formed at the edge of the portion approaching the injection nozzle.

そして、前記バタフライ弁は、その弁体の板面に貫通孔を散点状に形成したものである。これにより、弁体の板面に散点状に形成した貫通孔で乱流を増大させる。   And the said butterfly valve forms a through-hole in the shape of a dot on the plate | board surface of the valve body. Thereby, a turbulent flow is increased by the through-hole formed in the dot shape on the plate | board surface of the valve body.

請求項１に係る発明によれば、バタフライ弁を回動して噴射ノズルの排気上流側の開口率をエンジンの排気流量に応じて調整するようにしたことにより、排気流量が少ない場合にも、上記開口率を絞って排気流速を増し、噴射ノズルから噴射される還元剤の良好な分散を得ることができる。したがって、還元剤と排気との反応を促進して排気の浄化処理効率を向上することができる。これにより、還元剤の利用効率を向上することができると共に加速及び減速時の良好な過渡応答を得ることができる。また、バタフライ弁を噴射ノズルから噴射される還元剤が衝突する位置に配設したことにより、排気で加熱されたバタフライ弁で還元剤の加水分解を促進し、分散性をより向上することができる。 According to the first aspect of the invention, by rotating the butterfly valve and adjusting the opening ratio on the exhaust upstream side of the injection nozzle according to the exhaust flow rate of the engine, even when the exhaust flow rate is small, It is possible to obtain a good dispersion of the reducing agent injected from the injection nozzle by reducing the opening ratio and increasing the exhaust flow velocity. Therefore, the reaction between the reducing agent and the exhaust can be promoted to improve the exhaust purification process efficiency. Thereby, the utilization efficiency of a reducing agent can be improved and a good transient response during acceleration and deceleration can be obtained. Moreover, by disposing the butterfly valve at a position where the reducing agent injected from the injection nozzle collides, hydrolysis of the reducing agent can be promoted by the butterfly valve heated by the exhaust gas, and the dispersibility can be further improved. .

また、請求項２に係る発明によれば、バタフライ弁の排気通路の開口率を絞る閉動作の際、噴射ノズルに接近する部位の縁部にスリットを形成したしたことにより、このスリットで噴射ノズル近傍部の乱流を増大させることができる。したがって、噴射ノズルから噴射される還元剤の分散を更に促進することができる。 According to the second aspect of the present invention, the slit is formed at the edge of the portion approaching the injection nozzle when the closing operation for reducing the opening ratio of the exhaust passage of the butterfly valve is performed. The turbulent flow in the vicinity can be increased. Accordingly, it is possible to further promote the dispersion of the reducing agent injected from the injection nozzle.

そして、請求項３に係る発明によれば、バタフライ弁の弁体の板面に貫通孔を散点状に形成したことにより、この貫通孔で噴射ノズル近傍部の乱流を増大させることができる。したがって、噴射ノズルから噴射される還元剤の分散を更に促進することができる。 And according to the invention which concerns on Claim 3 , the turbulent flow of the injection nozzle vicinity part can be increased with this through-hole by forming the through-hole at the plate | board surface of the valve body of a butterfly valve in the shape of a dot. . Accordingly, it is possible to further promote the dispersion of the reducing agent injected from the injection nozzle.

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明によるエンジンの排気浄化装置の実施形態を示す図である。この排気浄化装置は、移動車両に搭載のディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等から排出されるＮＯｘを、還元剤を用いて還元除去するものである。ガソリンあるいは軽油を燃料とするエンジン１の排気は、排気マニフォールド２から排気通路としての排気管３を経由して大気中に排出される。詳細には、上記排気管３には排気上流側から順に一酸化窒素（ＮＯ）の酸化触媒４、ＮＯｘの還元触媒５、アンモニアスリップ用酸化触媒６が配設されている。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a view showing an embodiment of an exhaust emission control device for an engine according to the present invention. This exhaust purification device is for reducing and removing NOx discharged from a diesel engine, a gasoline engine or the like mounted on a moving vehicle using a reducing agent. The exhaust of the engine 1 using gasoline or light oil as fuel is discharged from the exhaust manifold 2 into the atmosphere via an exhaust pipe 3 serving as an exhaust passage. More specifically, a nitrogen monoxide (NO) oxidation catalyst 4, a NOx reduction catalyst 5, and an ammonia slip oxidation catalyst 6 are disposed in the exhaust pipe 3 in order from the exhaust upstream side.

上記酸化触媒４は、排気管３内を通る排気中のＮＯを酸化反応により酸化してＮＯ2を生成するもので、例えばステンレス鋼等の耐熱性、耐蝕性に優れた材料から成りハニカム形状の横断面を有するモノリスタイプの触媒担体に、アルミナ等の多孔性部材の表面に白金等の貴金属を担持したハニカム型触媒が付設されている。そして、上記排気管３内を通る排気が上記触媒シェル内の触媒と接触しながら流れることにより、排気中のＮＯが酸化反応（燃焼）してＮＯ2となり、下流側の還元触媒５におけるＮＯｘの除去率を向上するようになっている。なお、上記ＮＯの酸化反応と同時に、排気中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）等も酸化反応により低減されることになる。 The oxidation catalyst 4 oxidizes NO in the exhaust gas passing through the exhaust pipe 3 by an oxidation reaction to generate NO 2. The oxidation catalyst 4 is made of a material having excellent heat resistance and corrosion resistance, such as stainless steel, and has a honeycomb shape. A monolith type catalyst carrier having a cross section is provided with a honeycomb type catalyst in which a noble metal such as platinum is supported on the surface of a porous member such as alumina. The exhaust passing through the exhaust pipe 3 flows while contacting the catalyst in the catalyst shell, so that NO in the exhaust undergoes an oxidation reaction (combustion) to become NO 2 , and NOx in the reduction catalyst 5 on the downstream side. The removal rate is improved. Simultaneously with the oxidation reaction of NO, hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), etc. in the exhaust gas are reduced by the oxidation reaction.

上記ＮＯｘの還元触媒５は、排気管３内を通る排気中のＮＯｘを還元剤により還元浄化するもので、例えばセラミックのコーディライトやＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系の耐熱鋼から成るハニカム形状の横断面を有するモノリスタイプの触媒担体に、ゼオライト系の活性成分が担持されている。そして、上記触媒担体に担持された活性成分は、還元剤の供給を受けて活性化し、排気中のＮＯｘを効果的に無害物質に浄化させる。   The NOx reduction catalyst 5 is for reducing and purifying NOx in the exhaust gas passing through the exhaust pipe 3 with a reducing agent. For example, a honeycomb-shaped cross section made of ceramic cordierite or Fe-Cr-Al heat-resistant steel is used. A zeolite-type active component is supported on a monolith type catalyst carrier having the following. Then, the active component supported on the catalyst carrier is activated by the supply of the reducing agent, and effectively purifies NOx in the exhaust gas into a harmless substance.

上記ＮＯｘの還元触媒５の後段には、アンモニアスリップ用酸化触媒６が配設されている。このアンモニアスリップ用酸化触媒６は、ＮＯｘの還元触媒５で処理できなかったアンモニアを酸化処理して無臭化するためのものである。   An ammonia slip oxidation catalyst 6 is disposed downstream of the NOx reduction catalyst 5. The ammonia slip oxidation catalyst 6 is used to oxidize ammonia that could not be treated with the NOx reduction catalyst 5 to make it non-bromide.

また、上記ＮＯｘの還元触媒５の排気上流側には、噴射ノズル７が排気管３の上壁部に設けられており、図示省略のエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）によって制御される還元剤供給装置８から該噴射ノズル７を介して還元剤が圧力エアと共に排気管３内に噴射供給されるようになっている。そして、上記噴射ノズル７と還元剤供給装置８とで、還元剤をＮＯｘの還元触媒５の排気上流側に供給する還元剤供給手段を構成している。   Further, an injection nozzle 7 is provided on the upper wall portion of the exhaust pipe 3 on the exhaust upstream side of the NOx reduction catalyst 5, and a reducing agent supply device 8 controlled by an engine control unit (ECU) (not shown). The reducing agent is injected and supplied into the exhaust pipe 3 together with the pressure air from the injection nozzle 7. The injection nozzle 7 and the reducing agent supply device 8 constitute reducing agent supply means for supplying the reducing agent to the exhaust upstream side of the NOx reduction catalyst 5.

この実施形態では、上記噴射ノズル７で噴射供給する還元剤として例えば尿素水溶液（尿素水）を用いる。そして、噴射ノズル７で噴射供給された尿素水は、排気管３内の排気熱と排気中の水蒸気により加水分解してアンモニアを容易に発生する。得られたアンモニアは、ＮＯｘの還元触媒５において排気中のＮＯｘと反応し、水及び無害なガスに浄化される。尿素水は、固体若しくは粉体の尿素の水溶液で、貯蔵タンク９に貯留されており、供給配管１０を通じて還元剤供給装置８に供給されるようになっている。   In this embodiment, for example, a urea aqueous solution (urea water) is used as the reducing agent to be supplied by the injection nozzle 7. The urea water injected and supplied from the injection nozzle 7 is easily hydrolyzed by the exhaust heat in the exhaust pipe 3 and the water vapor in the exhaust, and ammonia is easily generated. The obtained ammonia reacts with NOx in the exhaust gas in the NOx reduction catalyst 5 to be purified into water and harmless gas. The urea water is a solid or powdery urea aqueous solution, stored in the storage tank 9, and supplied to the reducing agent supply device 8 through the supply pipe 10.

さらに、図１又は図２に示すように、上記排気管３内にて上記噴射ノズル７から噴射される尿素水が衝突する位置には、バタフライ弁１１が設けられている。このバタフライ弁１１は、噴射ノズル近傍の排気上流側の排気管３の開口率を調整するものであり、図３に示すように排気管３の横断面の内面形状と略同一形状に形成された例えば円板状の弁体１２を有し、図２に示す排気の流路方向（矢印Ａ方向）に対して直交方向に設けた回動軸１３で排気管３に図２において矢印Ｂ，Ｃ方向へ回動可能に軸支されている。 Furthermore, as shown in FIG. 1 or FIG. 2, at positions urea water injected from the injection nozzle 7 in the exhaust pipe 3 is conflict, VA Tafurai valve 11 is provided. The butterfly valve 11 adjusts the opening ratio of the exhaust pipe 3 on the exhaust upstream side in the vicinity of the injection nozzle, and is formed in substantially the same shape as the inner surface shape of the cross section of the exhaust pipe 3 as shown in FIG. For example, a disc-like valve body 12 is provided, and the exhaust pipe 3 is connected to the exhaust pipe 3 by a rotating shaft 13 provided in a direction orthogonal to the exhaust flow path direction (arrow A direction) shown in FIG. It is pivotally supported so as to be rotatable in the direction.

このバタフライ弁１１は、排気流量が大きい時には図２において破線で示し符号１２ａを付して示す弁体１２を排気流路方向Ａと平行にして全開状態にし、排気流量が減るに従って矢印Ｂ方向に回動し、図２において実線で示し符号１２ｂを付して示す弁体１２を、排気上流側の縁部１２ｃが噴射ノズル７に接近するように傾斜して閉状態にする。このようにバタフライ弁１１は、排気流量が減るに従って、噴射ノズル７の排気上流側における排気管３の開口率を絞って排気の流速を増すように動作する。   When the exhaust flow rate is large, the butterfly valve 11 is opened in a fully open state with the valve body 12 indicated by a broken line in FIG. 2 and indicated by reference numeral 12a parallel to the exhaust flow path direction A, and in the direction of arrow B as the exhaust flow rate decreases. 2, the valve body 12 indicated by the solid line in FIG. 2 and indicated by reference numeral 12b is inclined and closed so that the edge 12c on the exhaust upstream side approaches the injection nozzle 7. Thus, the butterfly valve 11 operates so as to increase the flow rate of exhaust gas by reducing the opening ratio of the exhaust pipe 3 on the exhaust upstream side of the injection nozzle 7 as the exhaust gas flow rate decreases.

また、上記バタフライ弁１１には、図１又は図２に示すように制御手段１３が接続されている。この制御手段１３は、上記バタフライ弁１１の開閉動作をエンジン１の排気流量に応じて制御するものであり、図２に示すようにバタフライ弁駆動部１５と、バタフライ弁開度制御回路１６とを備えている。   The butterfly valve 11 is connected to control means 13 as shown in FIG. 1 or FIG. This control means 13 controls the opening / closing operation of the butterfly valve 11 in accordance with the exhaust flow rate of the engine 1, and as shown in FIG. 2, a butterfly valve drive unit 15 and a butterfly valve opening control circuit 16 are provided. I have.

このバタフライ弁駆動部１５は、例えばモータ等であり、モータの回転をバタフライ弁１１の回動軸１３に伝達する伝達手段を含んでいる。そして、バタフライ弁開度制御回路１６は、エンジン吸気センサ、エンジン吸気温度センサ、エンジン回転速度センサ、エンジン負荷センサ又は排気温度センサ等から入力したセンサ信号に基づいて、排気流量を算出する。これにより、バタフライ弁開度制御回路１６は、予め記憶した例えば図４に示すような排気流量とバタフライ弁開口率の相関から上記算出した排気流量に応じて、それに対応するバタフライ弁の開口率を求めて目標値として定め、該開口率が得られるようにバタフライ弁開度制御信号をバタフライ弁駆動部１５に出力し、該バタフライ弁駆動部１５を駆動してバタフライ弁１１の開度を目標値に設定するように動作する。   The butterfly valve drive unit 15 is, for example, a motor or the like, and includes a transmission unit that transmits the rotation of the motor to the rotating shaft 13 of the butterfly valve 11. The butterfly valve opening control circuit 16 calculates the exhaust flow rate based on sensor signals input from an engine intake sensor, an engine intake temperature sensor, an engine rotation speed sensor, an engine load sensor, an exhaust temperature sensor, or the like. As a result, the butterfly valve opening control circuit 16 determines the opening rate of the butterfly valve corresponding to the exhaust flow rate calculated from the correlation between the exhaust flow rate and the butterfly valve opening rate as shown in FIG. Obtained and set as a target value, a butterfly valve opening control signal is output to the butterfly valve drive unit 15 so as to obtain the opening ratio, and the butterfly valve drive unit 15 is driven to set the opening of the butterfly valve 11 to the target value. Operates to set.

次に、このように構成されたエンジンの排気浄化装置の動作について説明する。
先ず、例えば排気流量が図４においてＱ以上の場合には、バタフライ弁１１は排気流路方向Ａに平行状態に保たれて排気管３を全開（バタフライ弁開口率100％）している。この場合、排気流量が多いため、噴射ノズル７近傍部の排気流速は高く、噴射ノズル７から噴射される尿素水は容易に分散されて霧状化し、排気の熱と排気中に含まれる水蒸気により加水分解されてアンモニアを発生する。そして、このアンモニアは、排気下流側に配設したＮＯｘの還元触媒５において排気中のＮＯｘと反応し、ＮＯｘを水及び無害なガスに浄化する。さらに、ＮＯｘの還元触媒５で処理できなかったアンモニアは、還元触媒５の排気下流側に配設されたアンモニアスリップ用酸化触媒６で酸化処理されて無臭化され、排気管３端部から大気中に排出される（図１参照）。 Next, the operation of the engine exhaust gas purification apparatus configured as described above will be described.
First, for example, when the exhaust gas flow rate is Q or more in FIG. 4, the butterfly valve 11 is kept parallel to the exhaust flow passage direction A and the exhaust pipe 3 is fully opened (butterfly valve opening ratio 100%). In this case, since the exhaust gas flow rate is large, the exhaust gas flow velocity in the vicinity of the injection nozzle 7 is high, and the urea water injected from the injection nozzle 7 is easily dispersed and atomized, due to the heat of the exhaust gas and the water vapor contained in the exhaust gas. It is hydrolyzed to generate ammonia. The ammonia reacts with NOx in the exhaust gas in the NOx reduction catalyst 5 disposed downstream of the exhaust gas, and purifies NOx into water and harmless gas. Further, the ammonia that could not be treated by the NOx reduction catalyst 5 is oxidized by the ammonia slip oxidation catalyst 6 disposed on the exhaust downstream side of the reduction catalyst 5 to be non-brominated, and is discharged from the end of the exhaust pipe 3 into the atmosphere. (See FIG. 1).

次に、排気流量が例えば図４においてＱよりも減少した場合には、排気流量がバタフライ弁開度制御回路１６によりエンジン吸気量センサ、エンジン吸気温度センサ、エンジン回転速度センサ、エンジン負荷センサ及び排気温度センサ等の各センサ信号に基づいて演算されて算出される。そして、バタフライ弁開度制御回路１６に予め記憶された排気流量とバタフライ弁開口率との相関から上記排気流量に応じたバタフライ弁１１の開口率を求め、該開口率に対応したバタフライ弁開度制御信号をバタフライ弁開度制御回路１６からバタフライ弁駆動部１５へ出力する。   Next, when the exhaust flow rate is reduced from Q in FIG. 4 for example, the exhaust flow rate is controlled by the butterfly valve opening control circuit 16 through the engine intake air amount sensor, engine intake air temperature sensor, engine rotation speed sensor, engine load sensor, and exhaust gas. Calculation is performed based on each sensor signal of a temperature sensor or the like. Then, the opening rate of the butterfly valve 11 corresponding to the exhaust flow rate is obtained from the correlation between the exhaust flow rate stored in advance in the butterfly valve opening control circuit 16 and the butterfly valve opening rate, and the butterfly valve opening corresponding to the opening rate is obtained. A control signal is output from the butterfly valve opening control circuit 16 to the butterfly valve drive unit 15.

次に、バタフライ弁駆動部１５は、上記バタフライ弁開度制御信号に基づいて駆動し、バタフライ弁１１を図２において矢印Ｂ方向に回動して噴射ノズル７の排気上流側の通路１７を上記開口率となるように調整する。これにより、排気流量が低い場合にはバタフライ弁１１の開口率が低下（通路１７が狭くなる）し、通路１７を通る排気の流速が増して、噴射ノズル７から噴射される尿素水を霧状化して分散を促進する。この分散した尿素水は、排気の熱及び排気中の水蒸気により加水分解が促進されて、効率よくアンモニアが発生する。これにより、下流の還元触媒５における排気中のＮＯｘとアンモニアとの還元反応が促進され、排気の無害化が促進される。したがって、少ない尿素水でも効率のよい排気の無害化処理を実現することができる。   Next, the butterfly valve drive unit 15 is driven based on the butterfly valve opening control signal, and rotates the butterfly valve 11 in the direction of arrow B in FIG. Adjust the aperture ratio. Thereby, when the exhaust gas flow rate is low, the opening ratio of the butterfly valve 11 decreases (the passage 17 becomes narrow), the flow rate of the exhaust gas passing through the passage 17 increases, and the urea water injected from the injection nozzle 7 is atomized. To promote dispersion. Hydrolysis of the dispersed urea water is promoted by the heat of exhaust gas and water vapor in the exhaust gas, and ammonia is efficiently generated. As a result, the reduction reaction between NOx and ammonia in the exhaust in the downstream reduction catalyst 5 is promoted, and the detoxification of the exhaust is promoted. Therefore, efficient detoxification treatment of exhaust gas can be realized with a small amount of urea water.

同時に、噴射ノズル７から噴射される尿素水は、傾斜したバタフライ弁１１の弁体１２ｂの板面に衝突する。このとき、バタフライ弁１１は、排気によって加熱されているため、衝突した尿素水の加水分解が促進され、効率よくアンモニアが発生する。これにより、尿素水の分散がより促進され、排気の無害化処理効率がより向上する。   At the same time, the urea water injected from the injection nozzle 7 collides with the plate surface of the valve body 12 b of the inclined butterfly valve 11. At this time, since the butterfly valve 11 is heated by the exhaust gas, hydrolysis of the collided urea water is promoted and ammonia is efficiently generated. Thereby, dispersion of urea water is further promoted, and exhaust gas detoxification treatment efficiency is further improved.

このように、本発明のエンジンの排気浄化装置によれば、噴射ノズル７の排気上流側の排気流速を排気流量に応じて適切な状態に制御できるようにしたことにより、排気流量が低い場合にも排気管３の開口率を絞って噴射ノズル７近傍の排気流速を増し、噴射ノズル７から噴射される尿素水の良好な分散を得ることができる。したがって、尿素水の加水分解が促進されて効率よくアンモニアが発生され、排気の無害化処理効率を向上することができると共に、加速及び減速時の良好な過渡応答や尿素水の利用効率を向上することができる。   As described above, according to the exhaust gas purification apparatus for an engine of the present invention, when the exhaust gas flow rate on the exhaust upstream side of the injection nozzle 7 can be controlled to an appropriate state according to the exhaust gas flow rate, the exhaust gas flow rate is low. In addition, the exhaust gas flow rate in the vicinity of the injection nozzle 7 can be increased by reducing the aperture ratio of the exhaust pipe 3, and a good dispersion of urea water injected from the injection nozzle 7 can be obtained. Therefore, hydrolysis of urea water is promoted, ammonia is efficiently generated, exhaust gas detoxification treatment efficiency can be improved, and good transient response during acceleration and deceleration and use efficiency of urea water are improved. be able to.

また、噴射ノズル７から噴射される尿素水が衝突する位置にバタフライ弁１１を配設したことにより、排気によって加熱されたバタフライ弁１１に噴射された尿素水を衝突させて尿素水の加水分解をより促進することができる。したがって、より効率よくアンモニアを発生させることができ、排気の無害化処理効率をより向上することができる。   In addition, since the butterfly valve 11 is disposed at a position where the urea water injected from the injection nozzle 7 collides, the urea water injected to the butterfly valve 11 heated by the exhaust gas collides to hydrolyze the urea water. More can be promoted. Therefore, ammonia can be generated more efficiently, and exhaust gas detoxification treatment efficiency can be further improved.

図５は、バタフライ弁１１の他の実施例を示す平面図である。このバタフライ弁１１は、排気管３の開口率を絞る閉動作の際、噴射ノズル７に接近する部位の縁部１２ｃにスリット１８を形成している。これにより、排気を該スリット１８を通過させて乱流を発生させ、噴射される尿素水の分散を更に促進することができる。   FIG. 5 is a plan view showing another embodiment of the butterfly valve 11. The butterfly valve 11 is formed with a slit 18 at the edge 12c of the portion approaching the injection nozzle 7 during the closing operation for reducing the opening ratio of the exhaust pipe 3. Thereby, the exhaust gas is allowed to pass through the slit 18 to generate turbulent flow, and the dispersion of the injected urea water can be further promoted.

図６は、バタフライ弁１１の更に他の実施例を示す平面図である。このバタフライ弁１１は、弁体１２の板面に貫通孔１９を散点状に形成している。これにより、排気を該貫通孔１９を通過させて乱流を発生させ、噴射される尿素水の分散を更に促進することができる。   FIG. 6 is a plan view showing still another embodiment of the butterfly valve 11. In the butterfly valve 11, the through holes 19 are formed in the shape of dots on the plate surface of the valve body 12. As a result, the exhaust can pass through the through-hole 19 to generate turbulent flow, and the dispersion of the injected urea water can be further promoted.

なお、本実施形態においては、排気管３の排気上流側に酸化触媒４を備えた排気浄化装置を例に説明してきたが、これに限られず、酸化触媒４を備えない排気浄化装置にも適用することができる。また、還元剤として、尿素水を用いた例を説明したが、これに限られず、排気を浄化するために好適な他の還元剤、例えばアンモニア水溶液を使用してもよい。   In the present embodiment, the exhaust purification apparatus including the oxidation catalyst 4 on the exhaust upstream side of the exhaust pipe 3 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and is applicable to an exhaust purification apparatus that does not include the oxidation catalyst 4. can do. Moreover, although the example using urea water was demonstrated as a reducing agent, it is not restricted to this, You may use other reducing agents suitable, for example, ammonia aqueous solution, in order to purify | clean exhaust gas.

本発明によるエンジンの排気浄化装置の実施形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows embodiment of the exhaust emission purification device of the engine by this invention. 図１の排気浄化装置の要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of the exhaust gas purification apparatus of FIG. バタフライ弁の一実施例を示す平面図である。It is a top view which shows one Example of a butterfly valve. 排気流量とバタフライ弁開口率の相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation of an exhaust gas flow rate and a butterfly valve opening rate. バタフライ弁の他の実施例を示す平面図である。It is a top view which shows the other Example of a butterfly valve. バタフライ弁の更に他の実施例を示す平面図である。It is a top view which shows other Example of a butterfly valve.

符号の説明Explanation of symbols

１…エンジン
３…排気管（排気通路）
５…還元触媒
７…噴射ノズル
１１…バタフライ弁
１２…弁体
１２ｃ…縁部
１４…制御手段
１８…スリット
１９…貫通孔 1 ... Engine 3 ... Exhaust pipe (exhaust passage)
5 ... Reduction catalyst 7 ... Injection nozzle
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Butterfly valve 12 ... Valve body 12c ... Edge part 14 ... Control means 18 ... Slit 19 ... Through-hole

Claims (3)

エンジンの排気系に配設され、排気中の窒素酸化物を還元剤により還元浄化する還元触媒と、
前記排気系の排気通路内にて前記還元触媒の排気上流側に前記還元剤を供給する噴射ノズルと、
を備えたエンジンの排気浄化装置であって、
前記排気通路内にて前記噴射ノズルから噴射される還元剤が衝突する位置に、前記噴射ノズル近傍の排気上流側の排気通路の開口率を調整するバタフライ弁を設け、該バタフライ弁の開閉動作を前記エンジンの排気流量に応じて制御する制御手段を備えたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 A reduction catalyst disposed in the exhaust system of the engine for reducing and purifying nitrogen oxides in the exhaust with a reducing agent;
An injection nozzle for supplying the reducing agent to the exhaust upstream side of the reduction catalyst in the exhaust passage of the exhaust system;
An exhaust emission control device for an engine equipped with
A butterfly valve for adjusting the opening ratio of the exhaust passage on the upstream side of the exhaust near the injection nozzle is provided at a position where the reducing agent injected from the injection nozzle collides in the exhaust passage, and the opening and closing operation of the butterfly valve is performed. An engine exhaust purification system comprising control means for controlling the engine according to the exhaust flow rate. 前記バタフライ弁は、前記排気通路の開口率を絞る閉動作の際、前記噴射ノズルに接近する部位の縁部にスリットを形成したことを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気浄化装置。 2. The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 1 , wherein the butterfly valve has a slit formed at an edge of a portion approaching the injection nozzle during a closing operation for reducing an opening ratio of the exhaust passage. 前記バタフライ弁は、その弁体の板面に貫通孔を散点状に形成したことを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for an engine according to claim 1 , wherein the butterfly valve has a through hole formed in a dotted shape on a plate surface of the valve body.
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JP2012017670A (en) * 2010-07-07 2012-01-26 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP5799788B2 (en) * 2011-12-12 2015-10-28 いすゞ自動車株式会社 Internal combustion engine and control method thereof
JP6027376B2 (en) * 2012-09-19 2016-11-16 日野自動車株式会社 Fuel addition structure
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