JP4483493B2 - Diesel engine exhaust purification system - Google Patents

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Description

本発明はディーゼルエンジンの排気浄化技術に関し、特に排気管の途中に燃料添加弁を設けて燃料を排気浄化用触媒に供給して機能維持を図るようにした排気浄化システムに関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification technology for a diesel engine, and more particularly to an exhaust gas purification system in which a fuel addition valve is provided in the middle of an exhaust pipe to supply fuel to an exhaust gas purification catalyst to maintain its function.

ディーゼルエンジンの排気管の途中には排気浄化のため排気浄化用触媒を設けた排気浄化システムが採用されている。ここで使用される排気浄化用触媒として、例えば排気空燃比がリーンの時に排気ガス中のNOxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下した時に未燃HCやCO等の介在によりNOxを放出して還元浄化するNOx吸蔵還元触媒が知られている。   An exhaust gas purification system provided with an exhaust gas purification catalyst for exhaust gas purification is employed in the middle of the exhaust pipe of the diesel engine. As the exhaust purification catalyst used here, for example, when the exhaust air-fuel ratio is lean, NOx in the exhaust gas is oxidized and temporarily stored in the form of nitrate, and unburned when the oxygen concentration in the exhaust gas decreases. NOx storage and reduction catalysts that reduce and purify NOx through the intervention of HC, CO, and the like are known.

ところが、上記NOx吸蔵還元触媒はNOxの吸蔵量が増大して飽和量に達してしまうと、それ以上のNOxを吸蔵できなくなる。そこで、このNOx吸蔵還元触媒に流入する排気ガスの酸素濃度を定期的に低下させて、吸蔵したNOxを放出させて触媒機能の維持を図ることが必要である。   However, the NOx occlusion reduction catalyst cannot occlude more NOx when the occlusion amount of NOx increases and reaches the saturation amount. Therefore, it is necessary to periodically reduce the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the NOx occlusion reduction catalyst so as to release the occluded NOx and maintain the catalytic function.

ガソリンエンジンの場合には運転空燃比(A/F)を低下(リッチ空燃比で運転)させることにより、排気ガス中の酸素濃度を低下し且つ排気ガス中の未燃HC(炭化水素)やCO等の還元成分を増加させてNOxの放出を促すことができる。しかし、ディーゼルエンジンの場合には、リッチ空燃比で運転することが困難であるためにNOx吸蔵還元触媒からNOxの放出を促すことが難しい。   In the case of a gasoline engine, by reducing the operating air-fuel ratio (A / F) (operating at a rich air-fuel ratio), the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced and unburned HC (hydrocarbon) and CO in the exhaust gas are reduced. The reduction component such as NO can be increased to promote the release of NOx. However, in the case of a diesel engine, since it is difficult to operate at a rich air-fuel ratio, it is difficult to promote the release of NOx from the NOx storage reduction catalyst.

そこで、NOx吸蔵還元触媒より上流側の排気管に燃料添加弁を配設し、この燃料添加弁からNOx吸蔵還元触媒に燃料を添加してNOxの放出を促す技術が従来から提案されている。NOx吸蔵還元触媒の上流側で排気ガス中に燃料を添加すると、燃料が高温の排気ガス中で熱分解されて多量の炭化水素を生成する。この炭化水素を還元剤としてNOx吸蔵還元触媒上で酸素と反応させることで、排気ガス中の酸素濃度を低下させてNOxの放出を促すことができる。   In view of this, a technique has been conventionally proposed in which a fuel addition valve is provided in the exhaust pipe upstream of the NOx storage reduction catalyst, and fuel is added from the fuel addition valve to the NOx storage reduction catalyst to promote the release of NOx. When fuel is added to the exhaust gas upstream of the NOx storage reduction catalyst, the fuel is pyrolyzed in the high-temperature exhaust gas to generate a large amount of hydrocarbons. By reacting this hydrocarbon with oxygen on the NOx occlusion reduction catalyst using the hydrocarbon as a reducing agent, it is possible to reduce the oxygen concentration in the exhaust gas and promote the release of NOx.

また、ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート(Particulate Matter:粒子状物質)の低減対策として、パティキュレートフィルタに担持させた酸化触媒やフロースルー型の酸化触媒といった排気浄化用触媒が排気管の途中に配備されている。このような酸化触媒を使用すれば、パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートや排気ガス中のパティキュレートの酸化反応を促進して燃焼除去によりパティキュレートの低減化を図ることができる。   In addition, as a measure to reduce particulate matter (particulate matter) discharged from diesel engines, exhaust purification catalysts such as oxidation catalysts supported on particulate filters and flow-through oxidation catalysts are placed in the middle of the exhaust pipe. Has been deployed. If such an oxidation catalyst is used, it is possible to promote the oxidation reaction of the particulates collected in the particulate filter and the particulates in the exhaust gas and to reduce the particulates by combustion removal.

ところが、酸化触媒には活性温度領域があるため、活性下限温度を下まわるような排気温度での運転状態が続くと、酸化触媒が活性化せずパティキュレートを効率良く除去できない場合がある。このような場合にも、前述したと同様に酸化触媒の上流側に燃料添加弁を設けて排気ガス中に燃料を添加するという技術で対処できる。すなわち、添加した燃料を高温の排気ガス中で熱分解して多量の炭化水素を生成させ、この炭化水素を酸化触媒上で酸化反応させたときの反応熱により触媒床温度を上昇させることでパティキュレートを低減できる。   However, since the oxidation catalyst has an activation temperature region, if the operation state at an exhaust temperature that falls below the activation lower limit temperature continues, the oxidation catalyst may not be activated and particulates may not be efficiently removed. Such a case can be dealt with by a technique in which a fuel addition valve is provided on the upstream side of the oxidation catalyst to add fuel to the exhaust gas as described above. In other words, the added fuel is pyrolyzed in high-temperature exhaust gas to produce a large amount of hydrocarbons, and the catalyst bed temperature is raised by the reaction heat generated when this hydrocarbon is oxidized on the oxidation catalyst. Curation can be reduced.

このように排気管の途中に設けられた排気浄化用触媒(NOx吸蔵還元触媒や酸化触媒、或いはこれらを担持したパティキュレートフィルタ)よりも上流側に燃料添加弁を配設して、燃料を添加すると排気浄化用触媒の機能維持を図ることができる。そして、燃料添加弁を排気浄化用触媒の上流に配置する改良技術が従来から複数提案されている。   In this way, the fuel addition valve is arranged upstream of the exhaust purification catalyst (NOx storage reduction catalyst, oxidation catalyst, or particulate filter carrying these) provided in the middle of the exhaust pipe to add fuel. Then, the function of the exhaust gas purification catalyst can be maintained. A plurality of improved techniques for arranging the fuel addition valve upstream of the exhaust purification catalyst have been proposed.

なお、ディーゼルエンジンを搭載した乗用車では、排気マニホールド及びターボチャージャの直下で排気ガス温の高い所にスペースを確保して排気浄化用触媒を配置できる場合がある。この場合にはシリンダヘッドの排気ポートに燃料添加弁を配設して、排気ガス中に燃料を添加して排気浄化用触媒に供給できる。しかし、ディーゼルエンジンを搭載したトラック等の場合には、乗用車と同様の位置に排気浄化用触媒を設置するスペースを確保することが一般に困難である。そこで、ディーゼルエンジンを搭載したトラック等の場合は排気管途中に排気浄化用触媒を配置し、この排気浄化用触媒よりも上流側に燃料添加弁を配設して燃料添加を行うようにしている。例えば特許文献1は、このように搭載スペースの関係から排気管の途中に排気浄化用触媒を配置しているディーゼルエンジに適した排気浄化システムを開示している。   Incidentally, in a passenger car equipped with a diesel engine, there may be a case where an exhaust purification catalyst can be arranged while securing a space immediately under the exhaust manifold and the turbocharger where the exhaust gas temperature is high. In this case, a fuel addition valve can be provided in the exhaust port of the cylinder head so that fuel can be added to the exhaust gas and supplied to the exhaust purification catalyst. However, in the case of a truck or the like equipped with a diesel engine, it is generally difficult to secure a space for installing an exhaust purification catalyst at the same position as a passenger car. Therefore, in the case of a truck equipped with a diesel engine, an exhaust purification catalyst is disposed in the middle of the exhaust pipe, and a fuel addition valve is disposed upstream of the exhaust purification catalyst to perform fuel addition. . For example, Patent Document 1 discloses an exhaust gas purification system suitable for a diesel engine in which an exhaust gas purification catalyst is arranged in the middle of an exhaust pipe due to the mounting space.

図4は、特許文献1の排気浄化システム100について示した図ある。この排気浄化システム100は、排気浄化用触媒(図示せず)より上流に位置する排気管101の湾曲部101aの外側に、排気管101に沿うように燃料添加弁102を付設している。そして、燃料添加弁102のノズル103の先端部から湾曲部101aより下流の排気管101に沿う方向に向け噴射空間104を形成している。この噴射空間104は排気管101から突出するように取付けたボス部105に内に形成されている。この排気浄化システム100は、噴射空間104を介して湾曲部101a下流より下流の排気管101内の流路に燃料FEを噴射する。この浄化システム100は、排気管101から突出するように形成したボス部105が燃料添加弁102の取付部となるので、燃料添加弁102が排気ガスEGに晒されることがないので燃料添加弁の焼損やノズル103先端への燃料の焼付き等を防止できる。   FIG. 4 is a diagram showing the exhaust purification system 100 of Patent Document 1. In this exhaust purification system 100, a fuel addition valve 102 is provided along the exhaust pipe 101 outside the curved portion 101a of the exhaust pipe 101 located upstream from an exhaust purification catalyst (not shown). And the injection space 104 is formed toward the direction along the exhaust pipe 101 downstream from the curved part 101a from the front-end | tip part of the nozzle 103 of the fuel addition valve 102. As shown in FIG. This injection space 104 is formed in a boss portion 105 attached so as to protrude from the exhaust pipe 101. This exhaust purification system 100 injects fuel FE into the flow path in the exhaust pipe 101 downstream of the curved portion 101a via the injection space 104. In this purification system 100, since the boss portion 105 formed so as to protrude from the exhaust pipe 101 serves as an attachment portion of the fuel addition valve 102, the fuel addition valve 102 is not exposed to the exhaust gas EG. It is possible to prevent burning and burning of fuel on the tip of the nozzle 103.

また、ボス部105の内部には燃料添加弁102と略同心状の筒形を成すウォータジャケット106が設けられている。このウォータジャケット106にディーゼルエンジン(図示せず)からの冷却水の一部を供給して燃料添加弁102を冷却できるよう構成している。   Further, a water jacket 106 having a cylindrical shape substantially concentric with the fuel addition valve 102 is provided inside the boss portion 105. A part of cooling water from a diesel engine (not shown) is supplied to the water jacket 106 to cool the fuel addition valve 102.

特開2004−197635号公報JP 2004-197635 A

特許文献1の排気浄化システム100は、これ以前に提案されている排気浄化システムと比較すると燃料添加弁102の焼損やノズル103先端への燃料の焼付き等を防止できるという優れた構造を備えている。しかしながら、この排気浄化システム100でも未だ改善すべき複数の課題がある。   The exhaust purification system 100 of Patent Document 1 has an excellent structure that can prevent the fuel addition valve 102 from burning out or the fuel 103 from sticking to the tip of the nozzle 103 as compared with the exhaust purification system proposed previously. Yes. However, the exhaust purification system 100 still has a plurality of problems to be improved.

例えば燃料添加弁102を保持するため排気管101に取付けられるボス部105は鋳物で形成されている。ところが鋳物は重量が重いためディーゼルエンジンの振動を助長してしまう。そして、一般に鋳物の面は平滑性が低くキメが粗い(面粗度が荒い)ので、燃料添加弁から噴射した添加燃料が壁面に付着し易い。このように燃料が壁面に付着すると、排気ガスに含まれるスス(煤)が堆積し易くなる。このようにススが堆積すると燃料添加弁から噴射される燃料の噴射形状悪化を招来する。更に堆積しているススに燃料が吸収されてしまう場合がある。この場合には触媒機能の維持に必要な添加燃料が浄化用触媒まで到達し難くなるという問題が発生する。   For example, the boss 105 attached to the exhaust pipe 101 for holding the fuel addition valve 102 is formed of a casting. However, since castings are heavy, vibrations of diesel engines are promoted. In general, the casting surface has low smoothness and rough texture (rough surface roughness), so the added fuel injected from the fuel addition valve tends to adhere to the wall surface. When the fuel adheres to the wall surface in this manner, soot contained in the exhaust gas is easily deposited. When soot accumulates in this manner, the shape of fuel injected from the fuel addition valve deteriorates. Furthermore, fuel may be absorbed by the accumulated soot. In this case, there arises a problem that it becomes difficult for the added fuel necessary for maintaining the catalytic function to reach the purification catalyst.

さらに、ウォータジャケット106で冷却される範囲が燃料添加弁周部のボス部や排気管にまで及びこれらを冷し過ぎるとススの堆積を助長する場合がある。また、ウォータジャケット106へ冷却水を供給する配管系が必要となるので構造が複雑になってしまう。   Further, the range cooled by the water jacket 106 extends to the boss portion and the exhaust pipe of the fuel addition valve peripheral portion, and if these are cooled too much, soot accumulation may be promoted. Further, since a piping system for supplying cooling water to the water jacket 106 is required, the structure becomes complicated.

したがって、本発明の目的は、軽量化を図ることができ、しかもススの堆積や過冷却の問題を抑制できるディーゼルエンジンの排気浄化システムを提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification system for a diesel engine that can be reduced in weight and can suppress problems of soot accumulation and supercooling.

上記目的は、ディーゼルエンジンの排気管に排気浄化用触媒を配置すると共に該排気浄化用触媒より上流側で前記排気管が湾曲している湾曲部に燃料添加弁を配設し、該燃料添加弁から添加燃料を噴射して前記排気浄化用触媒に供給する排気浄化システムであって、前記排気管を金属パイプで形成すると共に、前記湾曲部の外側に断熱材を用いて形成した燃料添加弁ホルダを固定し該燃料添加弁ホルダ内に前記燃料添加弁を保持したディーゼルエンジンの排気浄化システムによって達成できる。   An object of the present invention is to dispose an exhaust purification catalyst in an exhaust pipe of a diesel engine and dispose a fuel addition valve in a curved portion where the exhaust pipe is curved on the upstream side of the exhaust purification catalyst. An exhaust purification system for injecting additional fuel from the exhaust gas and supplying it to the exhaust purification catalyst, wherein the exhaust pipe is formed of a metal pipe, and a fuel addition valve holder is formed using a heat insulating material outside the curved portion Can be achieved by a diesel engine exhaust purification system in which the fuel addition valve holder is held in the fuel addition valve holder.

本発明によると、断熱材を用いて形成した燃料添加弁ホルダを金属パイプに固定する構造を採用するので、燃料添加弁を固定する構造部分を鋳物で作製した場合と比較して軽量化でき、断熱材を用いることによって燃料添加弁を排気ガスの熱から保護できる。よって、冷却水を供給して冷却する構成を省略できる。また、燃料添加弁ホルダを金属パイプとは別体で準備できるので、噴射した添加燃料が壁面に付着しないように加工することも容易となる。よって、軽量化を図ると共にススの堆積や過冷却の問題を抑制できるディーゼルエンジンの排気浄化システムを提供できる。   According to the present invention, since the structure for fixing the fuel addition valve holder formed using the heat insulating material to the metal pipe is adopted, the structure portion for fixing the fuel addition valve can be reduced in weight as compared with the case of being made of casting, By using a heat insulating material, the fuel addition valve can be protected from the heat of the exhaust gas. Therefore, the structure which supplies and cools cooling water can be omitted. Moreover, since the fuel addition valve holder can be prepared separately from the metal pipe, it is easy to process the injected additive fuel so that it does not adhere to the wall surface. Therefore, it is possible to provide an exhaust gas purification system for a diesel engine that can reduce the weight and suppress the problems of soot accumulation and supercooling.

また、前記燃料添加弁ホルダは金属製の外筒と内筒とを有し、該外筒と内筒との間に前記断熱材としてセラミック材が配備されている構造とすることができる。そして、前記外筒及び前記内筒は、前記セラミック材とインサート材を介して接合されている構造を採用してもよい。   In addition, the fuel addition valve holder may have a metal outer cylinder and an inner cylinder, and a ceramic material may be provided as the heat insulating material between the outer cylinder and the inner cylinder. And the said outer cylinder and the said inner cylinder may employ | adopt the structure joined through the said ceramic material and insert material.

また、前記燃料添加弁ホルダは、前記燃料添加弁を保持するホルダ本体部と該ホルダ本体部を前記湾曲部に固定するアダプタ部とを含み、前記ホルダ本体部とアダプタ部との少なくとも一方に前記断熱材としてセラミック材が配備されている構造とこができる。   Further, the fuel addition valve holder includes a holder main body portion that holds the fuel addition valve and an adapter portion that fixes the holder main body portion to the curved portion, and at least one of the holder main body portion and the adapter portion includes the A structure in which a ceramic material is provided as a heat insulating material can be used.

本発明によると、軽量化を図ることができ、しかもススの堆積や過冷却を抑制できるディーゼルエンジンの排気浄化システムを提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the exhaust gas purification system of the diesel engine which can achieve weight reduction and can suppress soot accumulation and supercooling can be provided.

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係るディーゼルエンジンの排気浄化システム(以下、単に排気浄化システムと称する)について説明する。図1は、排気浄化システムが適用されているディーゼルエンジンを示す図である。   A diesel engine exhaust purification system (hereinafter simply referred to as an exhaust purification system) according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a diesel engine to which an exhaust purification system is applied.

ディーゼルエンジン1は、ターボチャージャ3を搭載している。エアクリーナ4を介して導入される吸気NAを吸気管5を介して前記ターボチャージャ3のコンプレッサ3aへ導いて加圧し、その加圧された吸気NAをインタークーラ6を介してディーゼルエンジン1の吸気マニホールド7に供給し、各気筒(図示せず)に分配するように形成されている。   The diesel engine 1 is equipped with a turbocharger 3. The intake air NA introduced through the air cleaner 4 is introduced into the compressor 3a of the turbocharger 3 through the intake pipe 5 and pressurized, and the pressurized intake air NA is supplied through the intercooler 6 to the intake manifold of the diesel engine 1. 7 and is distributed to each cylinder (not shown).

また、このディーゼルエンジン1の各気筒から排気マニホールド8を介し排出された排気ガスEGは、排気管2を通して前記ターボチャージャ3のタービン3bへ送られ、このタービン3bを駆動した後に排出される。なお、この排気管2はステンレスなどの金属パイプで形成されている。   The exhaust gas EG discharged from each cylinder of the diesel engine 1 through the exhaust manifold 8 is sent to the turbine 3b of the turbocharger 3 through the exhaust pipe 2, and is discharged after driving the turbine 3b. The exhaust pipe 2 is formed of a metal pipe such as stainless steel.

このディーゼルエンジン1に適用されている排気浄化システムは、排気浄化装置10と燃料添加装置20とを含んでいる。排気浄化装置10はタービン3bを駆動した後の排気ガスEGを浄化してから機外へ排出するように、排気管2の所定位置に配設されている。燃料添加装置20は排気ガスEGの流れる方向において排気浄化装置10よりも上流側で排気管2が湾曲している湾曲部2aに配設されている。燃料添加装置20は湾曲部2aの外側に沿って固定されており、内部には排気管2内に向かって添加燃料を噴射する燃料添加弁30を保持している。この燃料添加弁30は、前述した従来の燃料添加弁(図4参照)と同様に排気管2を流れる排気ガスEGに晒されない位置に配設されることになる。   The exhaust purification system applied to the diesel engine 1 includes an exhaust purification device 10 and a fuel addition device 20. The exhaust gas purification device 10 is disposed at a predetermined position of the exhaust pipe 2 so as to purify the exhaust gas EG after driving the turbine 3b and then exhaust it outside the apparatus. The fuel addition device 20 is disposed in a curved portion 2a where the exhaust pipe 2 is curved on the upstream side of the exhaust purification device 10 in the direction in which the exhaust gas EG flows. The fuel addition device 20 is fixed along the outside of the curved portion 2a, and a fuel addition valve 30 that injects the added fuel into the exhaust pipe 2 is held inside. The fuel addition valve 30 is disposed at a position where it is not exposed to the exhaust gas EG flowing through the exhaust pipe 2 as in the conventional fuel addition valve (see FIG. 4).

排気浄化装置10の内部には、燃料を添加することによって機能維持(或いは再生)を図ることができる排気浄化用触媒11が配設されている。このような再生型の触媒としては、例えば触媒再生型のパティキュレートフィルタ、NOx還元触媒(選択還元型触媒)やNOx吸蔵還元触媒、パティキュレートフィルタにNOx吸蔵還元触媒を組み合わせた触媒、酸化触媒等を採用できる。   An exhaust purification catalyst 11 that can maintain its function (or regenerate) by adding fuel is disposed inside the exhaust purification apparatus 10. Examples of such a regeneration type catalyst include a catalyst regeneration type particulate filter, a NOx reduction catalyst (selective reduction type catalyst), a NOx storage reduction catalyst, a catalyst in which a particulate filter is combined with a NOx storage reduction catalyst, an oxidation catalyst, and the like. Can be adopted.

前述したように燃料添加装置20は、排気管2の湾曲部2aから外へ突出した状態で付設されている。燃料添加装置20は、燃料添加弁30と、この燃料添加弁30を保持する燃料添加弁ホルダ21とを含んでいる。本実施例の燃料添加弁ホルダ21は、ホルダ本体部21aとアダプタ部21bとの2つの部位によって構成されている。ホルダ本体部21aは略円筒状であり、中央部分に形成した空間内に燃料添加弁30を差し込で保持する。アダプタ部21bは排気管2にホルダ本体部21aを締結するための部材となる。図2は、図1のA−A矢視での拡大断面図である。なお、図2では燃料添加弁30の周部の構造を確認し易くするため、燃料添加弁を符号30のみで示している。   As described above, the fuel addition device 20 is attached in a state of protruding outward from the curved portion 2 a of the exhaust pipe 2. The fuel addition device 20 includes a fuel addition valve 30 and a fuel addition valve holder 21 that holds the fuel addition valve 30. The fuel addition valve holder 21 of the present embodiment is composed of two parts, a holder main body part 21a and an adapter part 21b. The holder main body 21a has a substantially cylindrical shape, and holds the fuel addition valve 30 by being inserted into a space formed in the central portion. The adapter portion 21b is a member for fastening the holder main body portion 21a to the exhaust pipe 2. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along line AA in FIG. In FIG. 2, only the reference numeral 30 indicates the fuel addition valve in order to facilitate confirmation of the structure of the peripheral portion of the fuel addition valve 30.

ホルダ本体部21aは、燃料添加弁30と直に接して保持する内筒22、この内筒22の外側に配備されている断熱用のセラミック23、このセラミック23を外側から覆う外筒24を備えた構造である。内筒22はステンレスなどの金属材料で形成されており、燃料添加弁30をちょうど差し込む空間が中央に形成されている。セラミック23は、この内筒22を外部から包み込むように円筒状に配備されている。よって、セラミック23により排気管2から伝達される熱を遮断して燃料添加弁30を保護できる。さらに、このセラミック23の外周をステンレスなどの金属材料で形成した外筒24で覆っている。このようにホルダ本体部21aは、脆性のあるセラミック23の前後を金属製の内外筒で挟み込むことで、断熱性及び耐衝撃性を備えた構造を実現する。また、このような構造は鋳物と比較して軽量となる。   The holder main body 21 a includes an inner cylinder 22 that is in direct contact with the fuel addition valve 30, a heat insulating ceramic 23 disposed outside the inner cylinder 22, and an outer cylinder 24 that covers the ceramic 23 from the outside. Structure. The inner cylinder 22 is formed of a metal material such as stainless steel, and a space into which the fuel addition valve 30 is just inserted is formed in the center. The ceramic 23 is arranged in a cylindrical shape so as to wrap the inner cylinder 22 from the outside. Therefore, the heat transmitted from the exhaust pipe 2 can be blocked by the ceramic 23 and the fuel addition valve 30 can be protected. Further, the outer periphery of the ceramic 23 is covered with an outer cylinder 24 formed of a metal material such as stainless steel. Thus, the holder main body 21a realizes a structure having heat insulation and impact resistance by sandwiching the front and back of the brittle ceramic 23 between the inner and outer cylinders made of metal. Further, such a structure is lighter than a casting.

なお、内筒22とセラミック23及びセラミック23と外筒24は、金属材とセラミックとを接合するインサート材25、26を用いて接続されている。よって、金属である内外筒22、24間にセラミック23を安定に挟持した構造とすることができる。   The inner cylinder 22 and the ceramic 23 and the ceramic 23 and the outer cylinder 24 are connected by using insert materials 25 and 26 that join the metal material and the ceramic. Therefore, a structure in which the ceramic 23 is stably held between the inner and outer cylinders 22 and 24 made of metal can be obtained.

また、上記内筒22とセラミック23とは略筒状であるが、外筒24はアダプタ部21b側の一部が開放されている。よって、セラミック23が外方に円弧状に突出した状態となっている。この突出した部分に対応するようにアダプタ部21b側が成型されており、セラミック23とアダプタ部21bとが接続されている。一方、外筒24は外方に延出した接続用のブラケット部27を備えている。このブラケット部27によってアダプタ部21bに固定されている。アダプタ部21bは、例えばステンレス等の金属で所定形状に作製される。よって、外筒24のブラケット部27をボルト28でアダプタ部21bに固定することで、ホルダ本体部21aとアダプタ部21bとを一体に固定できる。   The inner cylinder 22 and the ceramic 23 are substantially cylindrical, but the outer cylinder 24 is partially open on the adapter portion 21b side. Therefore, the ceramic 23 is projected outward in an arc shape. The adapter portion 21b side is molded so as to correspond to the protruding portion, and the ceramic 23 and the adapter portion 21b are connected. On the other hand, the outer cylinder 24 is provided with a connecting bracket portion 27 extending outward. The bracket portion 27 is fixed to the adapter portion 21b. The adapter part 21b is produced in a predetermined shape with a metal such as stainless steel. Therefore, by fixing the bracket portion 27 of the outer cylinder 24 to the adapter portion 21b with the bolt 28, the holder main body portion 21a and the adapter portion 21b can be fixed integrally.

また、アダプタ部21bのホルダ本体部21aと反対側の面は、排気管2と対応するように円弧状に形成されている。アダプタ部21bは溶接、ロウ付け等により排気管2の所定位置に固定される。このようにして、燃料添加弁ホルダ21は排気管2の湾曲部2aに固定される。なお、アダプタ部21bは、外周部分をステンレスで形成し、内部にホルダ本体部21a側と同様のセラミックを配備してもよい。この様にアダプタ部21bにもセラミックを配備する構成を採用すると、排気管側から伝達される熱をより確実に遮断して燃料添加弁30を熱損から保護できる。   Further, the surface of the adapter portion 21 b opposite to the holder main body portion 21 a is formed in an arc shape so as to correspond to the exhaust pipe 2. The adapter part 21b is fixed to a predetermined position of the exhaust pipe 2 by welding, brazing or the like. In this way, the fuel addition valve holder 21 is fixed to the curved portion 2a of the exhaust pipe 2. In addition, the adapter part 21b may form the outer peripheral part with stainless steel, and may arrange | position the ceramic similar to the holder main-body-part 21a side inside. If a configuration in which ceramic is provided in the adapter portion 21b in this way is adopted, the heat transmitted from the exhaust pipe side can be more reliably cut off and the fuel addition valve 30 can be protected from heat loss.

燃料添加装置20が固定される位置の排気管2には、燃料を内部に導き入れるための開口2HLが形成されている。燃料添加装置20には、この開口2HLに対応する位置に、ホルダ本体部21a及びアダプタ部21bを貫通して燃料噴霧通路20HLが設けられている。この燃料噴霧通路20HLは横断面形状が例えば円形状或いは楕円形状であり、排気管2に近くなる程内径が大きくなる略円錐状の空間として形成することができる。また、燃料噴霧通路20HLは燃料添加弁30から噴射される添加燃料の噴霧形状に応じて形成してもよく、燃料添加弁30から噴射される添加燃料が内面に付着しないような形状に設計することがより好ましい。なお、燃料噴霧通路20HLはセラミック23の部分にも形成されることになるが、この部分のセラミック表面に鏡面加工を施すことで噴射した燃料の付着を抑制できる。   The exhaust pipe 2 at a position where the fuel addition device 20 is fixed is formed with an opening 2HL for introducing fuel into the inside. In the fuel addition device 20, a fuel spray passage 20HL is provided at a position corresponding to the opening 2HL, penetrating the holder main body portion 21a and the adapter portion 21b. The fuel spray passage 20HL has a cross-sectional shape of, for example, a circle or an ellipse, and can be formed as a substantially conical space in which the inner diameter increases as the distance from the exhaust pipe 2 increases. The fuel spray passage 20HL may be formed according to the spray shape of the added fuel injected from the fuel addition valve 30, and is designed to prevent the added fuel injected from the fuel addition valve 30 from adhering to the inner surface. It is more preferable. The fuel spray passage 20HL is also formed in the portion of the ceramic 23. However, the adhesion of the injected fuel can be suppressed by applying a mirror finish to the ceramic surface of this portion.

図3は、ホルダ本体部21aの製造工程の大略を示した図である。図3は、図2におけるB−B矢視断面で工程の様子を示しており、(A)は外筒24内にセラミック23をセットするときの状態、同(B)はセラミック23内に内筒22をセットするときの状態を示している。図3(A)で示す工程では、真空加熱下で外筒24とセラミック23との間にインサート材26を介在させて、外筒24内にセラミック23を押し込む(加圧する)ことにより、外筒24とセラミック23とを強固に接合することができる。さらに、図3(B)で示す工程では、同様に真空加熱下で内筒22とセラミック23との間にインサート材25を介在させて、セラミック23内に内筒22を押し込むことにより、内筒22とセラミック23とを同様に強固に接合できる。そして、内筒22内に燃料添加弁30を差し込むことで、燃料添加装置20を完成させることができる。   FIG. 3 is a diagram showing an outline of the manufacturing process of the holder main body 21a. 3 shows the state of the process in the cross section taken along the line B-B in FIG. 2, (A) shows the state when the ceramic 23 is set in the outer cylinder 24, and (B) shows the inside of the ceramic 23. The state when setting the cylinder 22 is shown. In the step shown in FIG. 3 (A), an insert member 26 is interposed between the outer tube 24 and the ceramic 23 under vacuum heating, and the ceramic 23 is pushed (pressurized) into the outer tube 24, whereby the outer tube 24 and the ceramic 23 can be firmly joined. Further, in the step shown in FIG. 3B, the inner cylinder 22 is pushed into the ceramic 23 by inserting the insert material 25 between the inner cylinder 22 and the ceramic 23 under vacuum heating. 22 and the ceramic 23 can be firmly joined in the same manner. Then, the fuel addition device 20 can be completed by inserting the fuel addition valve 30 into the inner cylinder 22.

なお、図3(B)で示すように、燃料添加弁30は排気管2の湾曲部2aに沿うように配置され、燃料添加弁30の先端部を下方に向けた状態で設置される。燃料添加弁30の基端部に燃料タンク(図示せず)等から導かれた燃料の一部が、燃料添加弁30の先端部から湾曲部2a下流の排気管2に沿う方向に向けて噴射されるようになっている。燃料添加弁30の先端部から噴射される燃料は、前述の燃料噴霧通路20HLを介して排気管2内に導入される。排気管2内に入った添加燃料は排気浄化用触媒11に供給されて機能維持に利用される。   As shown in FIG. 3B, the fuel addition valve 30 is disposed along the curved portion 2a of the exhaust pipe 2, and is installed with the tip of the fuel addition valve 30 facing downward. A part of the fuel guided from a fuel tank (not shown) or the like to the base end portion of the fuel addition valve 30 is injected from the distal end portion of the fuel addition valve 30 toward the direction along the exhaust pipe 2 downstream of the curved portion 2a. It has come to be. The fuel injected from the tip of the fuel addition valve 30 is introduced into the exhaust pipe 2 through the fuel spray passage 20HL described above. The added fuel that has entered the exhaust pipe 2 is supplied to the exhaust purification catalyst 11 and used for maintaining the function.

以上説明したディーゼルエンジンの排気浄化システムでは、排気管2と燃料添加弁ホルダ21とを別体に作製できるため、燃料噴霧通路20HLを高精度に加工することが容易となる。よって、燃料添加弁30から噴射される添加燃料が通過する燃料添加弁ホルダ21の燃料噴霧通路20HL内の壁面を高い平滑性をもって形成できる。例えば前述したようにセラミック23の部分には鏡面加工を施す等の処理を行うことで、燃料噴霧通路20HLの内壁面を平滑に形成してススの堆積を予防できる。また、排気管2をステンレスなどの金属パイプとすることによっても壁面へのススの堆積を抑制できる。さらに、本排気浄化システムの燃料添加弁ホルダ21は、従来の鋳物を使用していた燃料添加弁の固定部と比較して軽量化されるため、ディーゼルエンジンからの振動の影響を軽減できる。   In the exhaust gas purification system for a diesel engine described above, the exhaust pipe 2 and the fuel addition valve holder 21 can be manufactured separately, so that the fuel spray passage 20HL can be easily processed with high accuracy. Therefore, the wall surface in the fuel spray passage 20HL of the fuel addition valve holder 21 through which the added fuel injected from the fuel addition valve 30 passes can be formed with high smoothness. For example, as described above, the ceramic 23 portion is subjected to processing such as mirror finishing, so that the inner wall surface of the fuel spray passage 20HL can be formed smoothly to prevent soot accumulation. Moreover, the accumulation of soot on the wall surface can also be suppressed by making the exhaust pipe 2 a metal pipe such as stainless steel. Furthermore, since the fuel addition valve holder 21 of the present exhaust purification system is reduced in weight as compared with the fixed portion of the fuel addition valve that uses a conventional casting, the influence of vibration from the diesel engine can be reduced.

また、燃料添加弁30が断熱構造の燃料添加弁ホルダ21により保持されているので、燃料添加弁30を外部から伝達される熱を遮断して過熱による障害を防止できる。よって、この排気浄化システムでは燃料添加弁30を冷却するために冷却水を流す配管構成が不要であり構成を簡素化して、コスト低減を図ることができる。さらに冷却水を使用した場合に問題となる過冷却によるスス堆積の助長という問題も生じない。   Further, since the fuel addition valve 30 is held by the fuel addition valve holder 21 having a heat insulating structure, the heat transmitted from the outside of the fuel addition valve 30 can be cut off to prevent a failure due to overheating. Therefore, this exhaust purification system does not require a piping configuration for flowing cooling water in order to cool the fuel addition valve 30, and the configuration can be simplified and the cost can be reduced. Furthermore, the problem of the promotion of soot accumulation due to supercooling, which becomes a problem when cooling water is used, does not occur.

さらに、前述した実施例では燃料添加弁ホルダ21をホルダ本体部21aとアダプタ部21bとに分割して形成しているので、それぞれの加工を容易に行って組付けることができる。但し、燃料添加弁ホルダ21は一体形成としてもよい。燃料添加弁ホルダを一体で形成する場合には、前述したホルダ本体部21a側の外筒部分とアダプタ部21bとを一体的に作製するようにすればよい。この場合には部品点数を削減できる。   Furthermore, in the embodiment described above, the fuel addition valve holder 21 is divided into the holder main body portion 21a and the adapter portion 21b, so that each processing can be easily performed and assembled. However, the fuel addition valve holder 21 may be integrally formed. When the fuel addition valve holder is integrally formed, the outer cylinder portion on the holder main body portion 21a side and the adapter portion 21b may be manufactured integrally. In this case, the number of parts can be reduced.

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

排気浄化システムが適用されているディーゼルエンジンを示す図である。It is a figure which shows the diesel engine to which the exhaust gas purification system is applied. 図1のA−A矢視での拡大断面図である。It is an expanded sectional view by the AA arrow of FIG. ホルダ本体部の製造工程の大略を示した図である。It is the figure which showed the outline of the manufacturing process of a holder main-body part. 従来の排気浄化システムについて示した図ある。It is the figure shown about the conventional exhaust gas purification system.

符号の説明Explanation of symbols

1 ディーゼルエンジン
2 排気管
2a 排気管の湾曲部
10 排気浄化装置
11 排気浄化用触媒
20 燃料添加装置
21 燃料添加弁ホルダ
21a ホルダ本体部
21b アダプタ部
22 内筒
23 セラミック
24 外筒
25,26 インサート材
30 燃料添加弁
FE 燃料(添加燃料)
EG 排気ガス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Diesel engine 2 Exhaust pipe 2a Curved part of exhaust pipe 10 Exhaust purification apparatus 11 Exhaust purification catalyst 20 Fuel addition apparatus 21 Fuel addition valve holder 21a Holder main body part 21b Adapter part 22 Inner cylinder 23 Ceramic 24 Outer cylinder 25, 26 Insert material 30 Fuel addition valve FE fuel (added fuel)
EG exhaust gas

Claims (2)

ディーゼルエンジンの排気管に排気浄化用触媒を配置すると共に該排気浄化用触媒より上流側で前記排気管が湾曲している湾曲部に燃料添加弁を配設し、該燃料添加弁から添加燃料を噴射して前記排気浄化用触媒に供給する排気浄化システムであって、
前記排気管を金属パイプで形成すると共に、前記湾曲部の外側に断熱材を用いて形成した燃料添加弁ホルダを固定し該燃料添加弁ホルダ内に前記燃料添加弁を保持し
前記燃料添加弁ホルダは金属製の外筒と内筒とを有し、該外筒と内筒との間に前記断熱材としてセラミック材が配備され、前記外筒と内筒とは前記セラミック材とインサート材を介して接合されていることを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化システム。
An exhaust purification catalyst is disposed in the exhaust pipe of the diesel engine, and a fuel addition valve is disposed in a curved portion where the exhaust pipe is curved on the upstream side of the exhaust purification catalyst, and the added fuel is supplied from the fuel addition valve. An exhaust gas purification system that injects and supplies the exhaust gas purification catalyst,
The exhaust pipe is formed of a metal pipe, and a fuel addition valve holder formed using a heat insulating material is fixed outside the curved portion, and the fuel addition valve is held in the fuel addition valve holder ,
The fuel addition valve holder has a metal outer cylinder and an inner cylinder, and a ceramic material is disposed as the heat insulating material between the outer cylinder and the inner cylinder, and the outer cylinder and the inner cylinder are the ceramic material. A diesel engine exhaust purification system characterized by being joined to each other via an insert material .
前記燃料添加弁ホルダは、前記燃料添加弁を保持するホルダ本体部と該ホルダ本体部を前記湾曲部に固定するアダプタ部とを含み、前記ホルダ本体部とアダプタ部との少なくとも一方に前記断熱材としてセラミック材が配備されていることを特徴とする請求項1に記載のディーゼルエンジンの排気浄化システム。   The fuel addition valve holder includes a holder main body portion that holds the fuel addition valve and an adapter portion that fixes the holder main body portion to the curved portion, and the heat insulating material is provided in at least one of the holder main body portion and the adapter portion. The exhaust gas purification system for a diesel engine according to claim 1, wherein a ceramic material is provided.
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