JP4470332B2 - Fuel addition equipment for catalyst equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディーゼル機関の排気管に装着したNOX 還元用触媒に還元用燃料を供給するための燃料添加装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンで排出される窒素酸化物(NOX )を低減させるため、NOX 還元用触媒の上流に還元用燃料を供給する方法が検討されている。この還元用燃料を排気管に装着された触媒装置に供給する方法は、供給燃料の調量が正確にでき、燃料が微粒化できることが重要である。また、触媒装置に燃料を供給するため車両の床下に配される燃料配管が増えるので、燃料配管が短くでき且つ燃料圧を低くできる構成が安全の確保の観点から望ましい。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的は、供給燃料の正確な調量および微粒化が可能であるとともに、安全性を備えた触媒装置への燃料添加装置の提供にある。請求項1に記載の発明の課題は、簡単な構成で微粒化した燃料を触媒装置に供給できるとともに、燃料タンクからベンチュリまでの燃料パイプを低圧にでき安全性を向上させた燃料添加装置の提供にある。
【0004】
請求項2に記載の発明の課題は、請求項1において、簡単な構成で供給する燃料量を正確に調量できる燃料調量器を備えた燃料添加装置の提供にある。請求項3に記載の発明の課題は、請求項1において、燃料供給ポンプの吐出圧を低下させることが可能で安全性を向上できる燃料添加装置の提供にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、ディーゼル機関の排気管に装着した触媒装置に還元用燃料を添加するための燃料添加装置であって、前記触媒装置の上流の前記排気管内に設けたベンチュリと、燃料タンク内の燃料を前記ベンチュリに供給する燃料供給手段とを備えている。
【0006】
そして特に、前記燃料供給手段は、前記燃料タンク内に設けた燃料供給ポンプと、前記燃料タンク内に設けられ前記燃料供給ポンプから吐出された燃料を調量して前記ベンチュリに供給する燃料調量器と、前記燃料供給ポンプおよび前記燃料調量器を制御する制御装置とからなることを特徴とする。
【0007】
請求項2に記載の発明は、請求項1において、前記燃料調量器は、電磁弁により燃料通路を開閉する電磁開閉式燃料調量器であり、前記燃料通路を開閉する駆動周波数、またはデューティ比を変化させ燃料の調量をすることを特徴とする。
【0008】
請求項3に記載の発明は、請求項1において、前記燃料調量器は、内部にポンプ室を有するケーシングとピストンとを有し、通電によってポンプ室に吸入した燃料を加圧して送出するソレノイド式であり、駆動周波数で調量することを特徴とする。
【0009】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明では、触媒装置の上流の排気管内にベンチュリを設け、このベンチュリに燃料供給手段で燃料タンク内の燃料を供給しているので、簡単な構成で微粒化した燃料を触媒装置に供給できる。
【0010】
また、燃料調量器は、燃料タンク内に燃料供給ポンプおよび該燃料供給ポンプから吐出された燃料を調量してベンチュリに供給する燃料調量器とからなり、燃料供給ポンプと燃料調量器とが燃料タンク内に収容されているので、燃料タンクからベンチュリまでの燃料パイプを低圧にでき安全性を向上できる。
【0011】
請求項2に記載の発明では、燃料調量器は電磁弁により燃料通路を開閉する電磁開閉式燃料調量器となっており、燃料流路を開閉する駆動周波数、またはデューティ比を変化させて調量するので、簡単な構成で供給する燃料量を正確に調量できる。
【0012】
請求項3に記載の発明では、燃料調量器は電磁ソレノイドで駆動されるピストンを備え、ポンプ室に吸入した燃料を加圧して吐出する加圧式調量器であり、駆動周波数で吐出量が調量されるので、燃料供給ポンプの吐出圧を低下させることが可能であり安全性が向上する。
【0013】
【発明の実施の形態】
[本発明]
図1はこの発明の燃料添加装置Aの概略の構成を示す。ディーゼル機関の排気管1にはNOX を還元して排気を浄化するための触媒装置2が装着されている。この発明にかかる燃料添加装置Aは、触媒装置2の上流側の排気管1内に設置したベンチュリ3、ベンチュリ3に燃料タンク4から燃料を供給するためのポンプ5、ポンプ5の吐出燃料を調量する燃料の調量器6、およびポンプ5および調量器6を制御する制御装置10からなる。
【0014】
図2は、第一実施例にかかる調量器6を示す。調量器6は電磁弁であって、一端に燃料の入り口61、他端に吐出口62を有するケーシング63内に、リターンスプリング64により閉弁方向に付勢された弁体65、弁体65を開弁方向に吸引する電磁コイル66を設けた構造を有する。電磁コイル66に通電がなされると弁体65は吸引されて吐出口62が開き、通電が停止するとスプリング64により吐出口62を閉じる。
【0015】
第一実施例の動作を説明する。エンジン運転中の制御装置10からの指令に基づき制御される適正な条件でポンプ5が駆動され、燃料は高圧パイプ11から調量器6へ供給される。調量器6はエンジンの運転条件に見合った燃料量になるようにオン・オフ制御され、弁体65で吐出口62を開閉する。燃料量は、たとえば一定の駆動周波数でデューティ比を変えて吐出口62の開口時間が制御され、還元用燃料が排気管1内のベンチュリ3に供給される。
【0016】
調量された燃料は、吐出口62から低圧パイプ12に送出され、ベンチュリ3に至る。送出された燃料は自身では微粒化されていないため、ベンチュリ3を通る排気流で微粒化され、触媒装置2内のNOX 還元用触媒が担持された担体の表面に均一に付着し、NOXの還元が行われる。
【0017】
図3は他の実施例にかかる燃料の加圧送出式調量器7を示す。調量器7は、加圧送出式であり、吸入口71と吐出口72とを有するケーシング73内に、ポンプ室74を設けている。ポンプ室74には、リターンスプリング75、および該リターンスプリング75により開弁方向に付勢されたピストン76が摺動自在に収容されている。ピストン76にはロッドを介してアーマチャ77が一体に連結され、ケーシング73にはアーマチャ77を開弁方向に吸引する電磁コイル78が装着されている。吸入口71および吐出口72には、逆止弁である吸入弁7aおよび吐出弁7bが設けられている。
【0018】
ポンプ室74には、吸入弁7aを介して、ポンプ5からの燃料が供給される。吸入弁7aはポンプ5の締め切り圧以上の開弁圧に設定する。吐出弁7bの開弁圧は、ほとんど持たなくてもよく、逆止効果があればよい。調量器7のポンプ室74へ供給された燃料は、コイル78に通電されるとアーマチャ77が吸引されて図示右方向に移動し、ピストン76がポンプ室74内の燃料を加圧する。ポンプ室74は圧力が上昇し、吐出弁7bの開弁圧(たとえば5kg/cm2 )以上になると吐出口72から低圧パイプ12に送出される。この実施例では、ポンプ5の圧送能力を大幅に低下できる利点がある。
【0019】
[参考例1]
図4は、参考例1にかかる燃料添加装置Bを示す。この参考例では触媒装置2の上流の排気管1の内部に燃料を噴射する加圧送出式調量器7を排気管1に直接に設置している。加圧送出式調量器7は、電磁弁式の加圧ポンプであって、コイル78に通電されるとアーマチャ77を開弁方向(図示下方)に吸引してピストン76を押し下げ、ポンプ室74の燃料を加圧する。
【0020】
ポンプ室74の燃料が所定圧以上になると吐出弁7bが開弁し、排気管1内に微粒化された燃料が噴射される。ポンプ室74内には、燃料タンク4内に設置したポンプ5から高圧パイプ11を通り、燃料が吸入弁7aを介して供給される。吐出弁7bは、ボール弁体12aとスプリング12bとからなり、設定された開弁圧以上で噴射が行われる。
【0021】
図5は参考例1としての上記調量器の他の形態としての加圧送出式調量器7Aを示し、アーマチャ77とコイル78との駆動機構の代わりに、ケーシング73内のピストン76を駆動する圧電積層体79を設置している。圧電積層体79に通電がなされると伸長しピストン76を押し下げ、ポンプ室74の燃料を加圧する。燃料は、所定圧以上になると吐出弁7bが開弁し排気管1内に噴射される。
【0022】
加圧送出式調量器7Aは、印加する電圧で圧電積層体79の伸長量を変え、周波数との複合で調量することもできる。応答性が早いことから、より急激な圧力変化を与えることができるため、燃料の微粒化に優れる。
【0023】
[参考例2]
図6は、参考例2にかかる燃料添加装置Cを示す。この参考例では、触媒装置2の上流の排気管1内に燃料を噴射する吐出弁8を設けている。吐出弁8は、ボール弁81、シート82、スプリング83、リテーニングナット84からなる外開き弁で低圧パイプ12と接続している。燃料タンク4内には、ポンプ5、加圧送出式調量器7が設けてある。
【0024】
エンジン運転中は、ポンプ5により所定圧で加圧送出式調量器7へ燃料が供給される。調量器7はエンジン条件に見合った燃料量となるようにオン・オフ制御(駆動周波数制御)を行い燃料を加圧送出する。調量された燃料は吐出弁8から排気管1内へ微粒化された状態で噴射される。調量器7が加圧タイプのため、ポンプ5は低圧型でよい。また、吐出弁8との距離が長くても、圧力伝播ができるため設置場所に自由度があり、微粒化に効果がある。
【0025】
図7は、上記参考例2の装置を一部変更した変形例にかかる燃料添加装置Cを示す。この変形例では、吐出弁8Aは、加圧送出式調量器7A(図5参照)から低圧パイプ12を介して燃料が供給されるとともに、排気管1の中心に沿って下流側(触媒装置2側)に燃料を噴射するように設置されている。
【0026】
この変形例では、吐出弁8Aの噴射される向きを排気流れに平行にしているため、排気管1内に均一な噴霧を形成でき、触媒に均一に燃料を付着させることができる。調量器7Aでは駆動周波数を変えることで噴射量を制御することに加えて印加する電圧で圧電積層体79の伸長量を変え、周波数との複合で調量することもでき、応答性が速いことから、より急激な圧力変化を与えることができるため、微粒化に優れる。
【0027】
[参考例3]
図8〜図12は、参考例3としての装置の概略を示す。図8は、参考例3の第1形態にかかる燃料添加装置Dを示す。この形態では触媒装置2の上流の排気管1の内部に燃料を噴射する吐出弁8を設置し、ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプPから燃料タンク4に戻される燃料を吐出弁8に導いている。燃料噴射ポンプPは、図示しないエンジンの1/2の回転速度で駆動され、燃料タンク4からフィードパイプ13により燃料を吸入する。
【0028】
燃料噴射ポンプPの余剰燃料は、リターンパイプ14を経て燃料タンク4へ戻される。リターン流路であるリターンパイプ14はその途中で分岐され、一方は遮断弁9へ、他方は分岐流路である添加燃料供給パイプ15を経て吐出弁8に接続される。遮断弁9は制御装置10により制御され、燃料タンク4へのリターンパイプ14と接続されている。
【0029】
遮断弁9は、図9に示す如く、流入口91および流出口92を有するケーシング93内に、弁体94を摺動自在に配している。ケーシング93内には、弁体94にロッドで連結されたアーマチャ95、該アーマチャ95を閉弁方向に吸引する電磁コイル96、弁体94を開弁方向に付勢するスプリング97が配設されている。ケーシング93内には、流入口91に連通したリセス部9a、流出口92に連通したスプリング室9bを有する。
【0030】
リセス部9aとスプリング室9bとは、スプリング室9bの上端外周に設けたシート部9cおよび弁体94の下端外周に設けたテーパー状の当接面9dとで開閉自在に区画されている。弁体94はスプリング97で常時図上方に付勢されており、非通電状態ではスプリング室9bとリセス部9aは連通している。電磁コイル96に通電されるとアーマチャ95が吸引されて弁体94を押し下げ、当接面9dはシート部9cに着座し、スプリング室9bとリセス部9aとは遮断する。
【0031】
燃料噴射ポンプPの運転中は、余剰燃料がリターンパイプ14からタンク4に向けて流れる。遮断弁9は添加燃料を供給しないときは非通電状態で、リセス部9aとスプリング室9bは連通しており、燃料はリターンパイプ14からリセス部9a、スプリング室9b、リターンパイプ14を通りタンク4内に戻される。このとき、添加燃料供給パイプ15にもリターン燃料が供給されるが、吐出弁8が開弁圧を有しているので排気管1内への燃料噴射はされない。
【0032】
添加燃料を供給する場合には、遮断弁9に通電すると、弁体94を押し下げ、当接面9dはシート部9cに着座し、スプリング室9bとリセス部9aとは遮断する。このとき、リターンパイプ14および添加燃料供給パイプ9内は急に流れを遮断されたことで圧力が上昇し、吐出弁8の開弁圧力を上回ると開弁し、排気管1内に噴射される。
【0033】
しかし、遮断弁9を閉弁したままだとリターン燃料の戻り先がなく圧力が上昇し、吐出弁8からの噴射が継続してしまう。さらに噴射ポンプPの悪影響を受けるので、適正な駆動回数で遮断弁9を制御する必要がある。すなわち、噴射量の制御はオン・オフ制御(駆動周波数制御)を行い、駆動ごとに水撃作用を利用し、燃料を吐出弁8に加圧送出する。駆動回数が多いほど添加燃料は多くなる。これらは制御装置10からの指令に基づき制御される。調量された燃料は吐出弁8から排気管内に微粒化された状態で噴射される。
【0034】
図10は、参考例3の第2形態にかかる燃料添加装置Dを示す。この形態では、リターンパイプ14と添加燃料供給パイプ15との分岐の間に逆止弁16を設けている。逆止弁16は、上記水撃作用をより強力に発生させることができる。
【0035】
図11は、参考例3の第3形態にかかる燃料添加装置Dを示す。この形態では遮断弁9を燃料タンク4内に設けている。このため遮断弁9およびリターンパイプ14の遮断弁9への接続部分が燃料タンク4内に位置し、燃料洩れなどに対する安全性に優れる。
【0036】
図12は、参考例3の第4形態にかかる燃料添加装置Dを示す。この形態では、リターンパイプ14と添加燃料供給パイプ15の分岐の間に逆止弁16を設ける代わりに、脈動減衰装置17を設け、水撃作用による脈動が燃料噴射ポンプPに伝播することを防止している。脈動減衰装置17としては、所定の容量を有するタンク、スプリングとダイヤフラムの組み合わせによるダンパー、またはアキュームレータなどが使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の燃料添加装置の概略の構成図である。
【図2】第一実施例にかかる燃料調量器の断面図である。
【図3】他の実施例にかかる加圧式調量器の断面図である。
【図4】参考例1としての燃料添加装置の一形態を示す概略の構成図である。
【図5】参考例1としての燃料添加装置の他の形態を示す概略の構成図である。
【図6】参考例2としての燃料添加装置の一形態を示す概略の構成図である。
【図7】参考例2の変形例としての燃料添加装置の概略の構成図である。
【図8】参考例3としての燃料添加装置の第1形態を示す概略の構成図である。
【図9】遮断弁の断面図である。
【図10】参考例3としての燃料添加装置の第2形態を示す概略の構成図である。
【図11】参考例3としての燃料添加装置の第3形態を示す概略の構成図である。
【図12】参考例3としての燃料添加装置の第4形態を示す概略の構成図である。
【符号の説明】
1 排気管
10 制御装置
14 リターンパイプ(リターン流路)
15 添加燃料供給パイプ(分岐流路)
16 逆止弁
17 脈動減衰装置
2 触媒装置
3 ベンチュリ
4 燃料タンク
5 ポンプ
6 調量器
7 加圧送出式調量器
73 ケーシング
74 ポンプ室
76 ピストン
79 圧電積層体(圧電素子)
8 吐出弁
9 遮断弁
A〜D 燃料添加装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel addition device for supplying reducing fuel to a NOx reduction catalyst mounted on an exhaust pipe of a diesel engine.
[0002]
[Prior art]
In order to reduce nitrogen oxide (NOx) discharged from a diesel engine, a method of supplying a reducing fuel upstream of a NOx reducing catalyst has been studied. In the method of supplying the reducing fuel to the catalyst device mounted on the exhaust pipe, it is important that the supplied fuel can be accurately metered and the fuel can be atomized. Further, since fuel pipes arranged under the floor of the vehicle increase in order to supply fuel to the catalyst device, a configuration that can shorten the fuel pipe and reduce the fuel pressure is desirable from the viewpoint of ensuring safety.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a fuel addition device to a catalyst device that enables accurate metering and atomization of supplied fuel and has safety. An object of the invention described in
[0004]
Problem of the invention according to
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to
[0006]
In particular, the fuel supply means includes a fuel supply pump provided in the fuel tank, and a fuel metering for supplying fuel to the venturi by metering fuel discharged from the fuel supply pump provided in the fuel tank. And a control device for controlling the fuel supply pump and the fuel metering device.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect , the fuel metering device is an electromagnetic open / close fuel metering device that opens and closes a fuel passage by an electromagnetic valve, and a driving frequency or duty that opens and closes the fuel passage. The fuel is metered by changing the ratio.
[0008]
A third aspect of the present invention is the solenoid according to the first aspect , wherein the fuel metering unit includes a casing having a pump chamber therein and a piston, and pressurizes and feeds fuel sucked into the pump chamber by energization. It is a type | formula and is characterized by metering with a drive frequency .
[0009]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, a venturi is provided in the exhaust pipe upstream of the catalyst device, and fuel in the fuel tank is supplied to the venturi by the fuel supply means. Can be supplied to the device.
[0010]
The fuel metering unit includes a fuel supply pump in the fuel tank and a fuel metering unit that measures the fuel discharged from the fuel supply pump and supplies the fuel to the venturi. The fuel supply pump and the fuel metering device Are housed in the fuel tank, the pressure of the fuel pipe from the fuel tank to the venturi can be reduced to improve safety.
[0011]
In the invention according to
[0012]
In a third aspect of the present invention, the fuel metering device is a pressurizing metering device having a piston driven by an electromagnetic solenoid and pressurizing and discharging the fuel sucked into the pump chamber. Since metering is performed, the discharge pressure of the fuel supply pump can be reduced, and safety is improved .
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Invention]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a fuel addition apparatus A of the present invention . A
[0014]
FIG. 2 shows a
[0015]
The operation of the first embodiment will be described. The
[0016]
The metered fuel is sent from the
[0017]
FIG. 3 shows a fuel pressure-
[0018]
Fuel from the
[0019]
[Reference Example 1]
FIG. 4 shows a fuel addition apparatus B according to Reference Example 1 . In this reference example , a pressurized
[0020]
When the fuel in the
[0021]
Figure 5 shows the pressure delivery
[0022]
The pressure-feeding-
[0023]
[Reference Example 2]
FIG. 6 shows a fuel addition apparatus C according to Reference Example 2 . In this reference example , a
[0024]
During engine operation, fuel is supplied to the pressurizing and
[0025]
FIG. 7 shows a fuel addition apparatus C according to a modification in which the apparatus of the reference example 2 is partially changed . In this modified example, the
[0026]
In this modification, the injection direction of the
[0027]
[Reference Example 3]
8 to 12 show an outline of the apparatus as Reference Example 3. FIG. FIG. 8 shows a fuel addition apparatus D according to the first embodiment of Reference Example 3 . In this embodiment, a
[0028]
Excess fuel from the fuel injection pump P is returned to the
[0029]
As shown in FIG. 9, the shut-off
[0030]
The
[0031]
During operation of the fuel injection pump P, surplus fuel flows from the
[0032]
When supplying the added fuel, when the
[0033]
However, if the
[0034]
FIG. 10 shows a fuel addition apparatus D according to the second embodiment of Reference Example 3 . In this embodiment, a
[0035]
FIG. 11 shows a fuel addition device D according to the third embodiment of Reference Example 3 . In this embodiment, the shut-off
[0036]
FIG. 12 shows a fuel addition device D according to the fourth embodiment of Reference Example 3 . In this embodiment, instead of providing the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel addition apparatus according to the present invention .
FIG. 2 is a cross-sectional view of the fuel metering device according to the first embodiment .
FIG. 3 is a cross-sectional view of a pressurizing meter according to another embodiment.
4 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a fuel addition device as Reference Example 1. FIG.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the fuel addition apparatus as Reference Example 1 .
6 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a fuel addition device as Reference Example 2. FIG.
7 is a configuration diagram of a Overview Once the fuel addition device as a modification of Reference Example 2.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of a fuel addition apparatus as Reference Example 3 .
FIG. 9 is a cross-sectional view of a shutoff valve.
10 is a schematic configuration diagram showing a second mode of a fuel addition apparatus as Reference Example 3. FIG.
11 is a schematic configuration diagram showing a third embodiment of a fuel addition apparatus as Reference Example 3. FIG.
12 is a schematic configuration diagram showing a fourth embodiment of a fuel addition apparatus as Reference Example 3. FIG.
[Explanation of symbols]
1
15 Additive fuel supply pipe (branch flow path)
16
8
Claims (3)
前記燃料供給手段は、前記燃料タンク内に設けた燃料供給ポンプと、前記燃料タンク内に設けられ前記燃料供給ポンプから吐出された燃料を調量して前記ベンチュリに供給する燃料調量器と、前記燃料供給ポンプおよび前記燃料調量器を制御する制御装置とからなることを特徴とする燃料添加装置。A fuel addition device for adding a reducing fuel to the catalytic converter mounted on an exhaust pipe of a diesel engine, a venturi provided in the exhaust pipe upstream of the catalytic converter, the fuel in the fuel tank to the venturi and a fuel supply means for test sheet,
The fuel supply means includes a fuel supply pump provided in the fuel tank, a fuel metering device provided in the fuel tank and supplied to the venturi by measuring fuel discharged from the fuel supply pump, A fuel addition device comprising a control device for controlling the fuel supply pump and the fuel metering device.
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