JP5316796B2 - Engine exhaust purification system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device of an engine increased in NOx elimination performance by well mixing urea water and the exhaust gas while allowing the use of an inexpensive liquid-only urea water injector. <P>SOLUTION: A liquid-only urea water injector 27 is affixed to the rear surface of a spray chamber 22 into which the exhaust gas from an engine flows. Urea water is injected into the spray chamber 22, and the exhaust gas in the spray chamber 22 is transferred to an SCR catalyst 16 on the downstream side through four conduits 24 disposed around the urea water injector 27 to secure the ventilation performance necessary for cooling the urea water injector 27. The exhaust gas flowing into the spray chamber 22 flows radially toward the conduits 24 to stir with the urea water, and the urea water is atomized in the exhaust gas while the contact area of the urea water and the exhaust gas is increased due to the hollow cone-shaped injection pattern. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明はエンジンの排気浄化装置に係り、詳しくは尿素水インジェクタから排気通路内に尿素水を噴射し、尿素水から生成されたアンモニア(NH)を還元剤として下流側のアンモニア選択還元型NOx触媒(以下、SCR触媒という)に供給する排気浄化装置に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an engine exhaust purification device, and more specifically, urea water is injected into an exhaust passage from a urea water injector, and ammonia (NH 3 ) generated from urea water is used as a reducing agent to downstream ammonia selective reduction type NOx. The present invention relates to an exhaust purification device that supplies a catalyst (hereinafter referred to as an SCR catalyst).

エンジンの排気中に含まれる汚染物質の1つであるNOx(窒素酸化物)を浄化するための排気浄化装置として、エンジンの排気通路にSCR触媒を配設し、還元剤としてアンモニアをSCR触媒に供給することによりNOxを還元して排気を浄化するようにした排気浄化装置が知られている。
このような排気浄化装置ではアンモニアをSCR触媒に供給するために、アンモニアに比べて取り扱いが容易な尿素水を排気中に供給するのが一般的である。尿素水の供給には尿素水インジェクタが用いられており、SCR触媒より上流側の排気通路に尿素水インジェクタを設置して尿素水タンクから加圧した尿素水を供給し、尿素水インジェクタに内蔵した電磁弁の開閉に応じて排気通路内に尿素水を噴射している。SCR触媒に良好なNOx浄化性能を発揮させるには、SCR触媒の各部位に均一にアンモニアを供給する必要があり、そのためには、尿素水インジェクタから噴射した尿素水を排ガスと十分に混合して排ガス中に均一に霧化させることが重要となる。
As an exhaust purification device for purifying NOx (nitrogen oxide), which is one of the pollutants contained in engine exhaust, an SCR catalyst is disposed in the exhaust passage of the engine, and ammonia is used as a reducing agent for the SCR catalyst. 2. Description of the Related Art An exhaust gas purification device that purifies exhaust gas by reducing NOx by supplying is known.
In such an exhaust purification device, in order to supply ammonia to the SCR catalyst, it is common to supply urea water, which is easier to handle than ammonia, into the exhaust. A urea water injector is used to supply the urea water, and the urea water injector is installed in the exhaust passage upstream of the SCR catalyst and pressurized urea water is supplied from the urea water tank, and is built in the urea water injector. Urea water is injected into the exhaust passage according to the opening and closing of the solenoid valve. In order for the SCR catalyst to exhibit good NOx purification performance, it is necessary to uniformly supply ammonia to each part of the SCR catalyst. To that end, the urea water injected from the urea water injector is sufficiently mixed with the exhaust gas. It is important to atomize the exhaust gas uniformly.

ところで、尿素水インジェクタとしては、尿素水のみを噴射するリキッドオンリ型、及び尿素水と共に圧縮エアを噴射するエアアシスト型のものが実用化されている。何れの形式の尿素水インジェクタでも、内蔵している電磁弁の保護のために排気熱を直接的に受けない排気通路の外側面等に設置される。例えば排気浄化装置の車載性を考慮して、DPF(デーゼルパティキュレートフィルタ)等の他の排気浄化装置に対してSCR触媒を直列配置した場合、排気浄化装置を収容したケーシング外側面のSCR触媒の上流側位置にインジェクタ本体が設置される。この点では双方の尿素水インジェクタは共通するが、尿素水を噴射するノズルの位置は、それぞれの尿素水インジェクタの構造に起因して相違している。   By the way, as the urea water injector, a liquid-only type that injects only urea water and an air assist type that injects compressed air together with urea water have been put into practical use. Any type of urea water injector is installed on the outer surface of the exhaust passage that does not receive exhaust heat directly in order to protect the built-in solenoid valve. For example, when the SCR catalyst is arranged in series with another exhaust purification device such as a DPF (Diesel Particulate Filter) in consideration of the on-board property of the exhaust purification device, the SCR catalyst on the outer surface of the casing containing the exhaust purification device The injector body is installed at the upstream position. Although both urea water injectors are common in this respect, the position of the nozzle for injecting urea water is different due to the structure of each urea water injector.

即ち、リキッドオンリ型の尿素水インジェクタは、電磁弁の閉弁後にノズルまでの経路中に残留した尿素水が固化して目詰まりを生じる可能性があるため、電磁弁からノズルまでの経路を短縮化すべく電磁弁を内蔵した本体に対してノズルが一体化されている。このため、図9に示すように排気浄化装置を収容するケーシング101の外側面に本体102aを設置した場合、ノズル102bはケーシング壁面を貫通して内部に臨むようにケーシング内側面付近に配置するしかなく、必然的に尿素水はケーシング101内の排ガス流通方向に対して直交するように噴射される。
一方、エアアシスト型の尿素水インジェクタでは、電磁弁からノズルまでの経路中に残留した尿素水を圧縮エアの噴射により排除できるため、電磁弁を内蔵した本体からノズルを分離して任意の位置に設置可能である。従って、例えば特許文献1に記載された技術では、その図2に示すように、SCR触媒を収容したケーシングの外側面に本体を設置した上で、尿素水を排ガスに混合させる点で有利なケーシング内の軸線(中心)付近にノズルを配置し、排気下流側に向けて尿素水を噴射している。
In other words, the liquid-only type urea water injector shortens the path from the solenoid valve to the nozzle because the urea water remaining in the path to the nozzle after the solenoid valve is closed may solidify and cause clogging. The nozzle is integrated with the main body having a built-in solenoid valve. For this reason, as shown in FIG. 9, when the main body 102a is installed on the outer surface of the casing 101 that houses the exhaust gas purification device, the nozzle 102b can only be disposed near the inner surface of the casing so as to penetrate the casing wall surface and face the inside. Inevitably, the urea water is necessarily injected so as to be orthogonal to the exhaust gas flow direction in the casing 101.
On the other hand, in an air assist type urea water injector, urea water remaining in the path from the solenoid valve to the nozzle can be removed by jetting compressed air, so the nozzle is separated from the main body containing the solenoid valve and placed at an arbitrary position. It can be installed. Therefore, for example, in the technique described in Patent Document 1, as shown in FIG. 2, the casing is advantageous in that the urea water is mixed with the exhaust gas after the main body is installed on the outer surface of the casing containing the SCR catalyst. A nozzle is arranged in the vicinity of the inner axis (center), and urea water is injected toward the exhaust downstream side.

特開2007−85247号公報JP 2007-85247 A

ノズル位置に制約がない特許文献1に記載のエアアシスト型の尿素水インジェクタでは、ノズル位置を最適化して尿素水と排ガスとを良好に混合させることができる反面、尿素水とは別に圧縮エアを噴射するための構成を付加する必要があることから、尿素水インジェクタのシステムコストが高く、ひいては排気浄化装置の製造コストを高騰させる要因になるという問題があった。
これに対して図9のリキッドオンリ型の尿素水インジェクタは、圧縮エアを噴射するための構成を備えないことから、システムコストはエアアシスト型のものに比較して格段に安価になる。しかしながら、その構造上、インジェクタ本体102aからノズル102bを分離不能なため、ノズル位置はケーシング101の内側面付近に限定されてしまう。このため、ノズル102bから噴射された尿素水はケーシング101内を流通する排ガスを横切りながら拡散し、ノズル近傍と対向壁近傍とで排ガスに対する尿素水の混合状態が大幅に相違する上に、対向壁への尿素水の付着も発生する。よって、このリキッドオンリ型の尿素水インジェクタを使用した排気浄化装置は、排ガスと尿素水との混合促進の点で今ひとつ改善の余地があった。
In the air assist type urea water injector described in Patent Document 1 in which there is no restriction on the nozzle position, the nozzle position can be optimized to mix the urea water and the exhaust gas well, but on the other hand, compressed air is used separately from the urea water. Since it is necessary to add a configuration for injection, there is a problem that the system cost of the urea water injector is high, and as a result, the manufacturing cost of the exhaust gas purification device is increased.
On the other hand, since the liquid-only urea water injector of FIG. 9 does not have a configuration for injecting compressed air, the system cost is much lower than that of the air assist type. However, because of its structure, the nozzle 102b cannot be separated from the injector main body 102a, so the nozzle position is limited to the vicinity of the inner surface of the casing 101. Therefore, the urea water injected from the nozzle 102b diffuses while crossing the exhaust gas flowing through the casing 101, and the mixing state of the urea water with respect to the exhaust gas is greatly different between the vicinity of the nozzle and the vicinity of the opposing wall. Adhesion of urea water to the water also occurs. Therefore, the exhaust gas purification apparatus using this liquid-only type urea water injector has room for improvement in terms of promoting the mixing of exhaust gas and urea water.

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、システムコストの安価なリキッドオンリ型の尿素水インジェクタを使用可能とした上で、エアアシスト型の尿素水インジェクタを用いた場合と遜色なく尿素水と排ガスとを良好に混合でき、もって、尿素水から生成したアンモニアをSCR触媒の各部位に均一に供給して最大限のNOx浄化性能を発揮させることができるエンジンの排気浄化装置を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve such problems. The object of the present invention is to make it possible to use a liquid-only urea water injector with a low system cost and to use an air assist type urea. Urea water and exhaust gas can be mixed well in the same way as when using a water injector, and ammonia generated from urea water is uniformly supplied to each part of the SCR catalyst to maximize the NOx purification performance. It is an object of the present invention to provide an exhaust emission control device for an engine.

上記目的を達成するため、請求項1の発明は、エンジンの排気通路に設けられ、排気上流側に形成された流入孔を経てエンジンからの排ガスを内部に流入させる噴霧室と、噴霧室の外部下流側に配設されて、噴霧室の下流壁面を介して流入孔の軸線と略一致するようにノズルを噴霧室内に臨ませ、ノズルから噴霧室内に尿素水を噴射して中空コーン状の噴霧を形成する尿素水インジェクタと、排気通路の噴霧室より下流側に配設され、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを選択還元するアンモニア選択還元型NOx触媒と、アンモニア選択還元型NOx触媒の入口側に設けられ、上流側に位置する噴霧室に対して所定間隔をおいて対向する合流室と、噴霧室と合流室との間で尿素水インジェクタの周囲を取り囲むように配設され、噴霧室と合流室とをそれぞれ連結して内部を相互に連通させる複数本の管路とを備えたものである。   In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is provided with a spray chamber that is provided in an exhaust passage of an engine and into which exhaust gas from the engine flows through an inflow hole formed on the exhaust upstream side, and an outside of the spray chamber. A hollow cone-shaped spray which is arranged downstream and faces the nozzle into the spray chamber through the downstream wall surface of the spray chamber so as to substantially coincide with the axis of the inflow hole, and injects urea water from the nozzle into the spray chamber. A urea water injector that forms a downstream side of the spray chamber of the exhaust passage, an ammonia selective reduction type NOx catalyst that selectively reduces NOx in the exhaust gas using ammonia as a reducing agent, and an inlet of the ammonia selective reduction type NOx catalyst A merging chamber provided on the upstream side and facing the spraying chamber located on the upstream side at a predetermined interval, and disposed between the spraying chamber and the merging chamber so as to surround the periphery of the urea water injector. When It is obtained by a plurality of conduits for communicating the internal mutually the fluidic chamber are connected respectively.

従って、エンジンからの排ガスは流入孔を経て噴霧室内に流入し、尿素水インジェクタから噴射された尿素水と混合しながら外周側に位置する各管路に分流して流入する。各管路内を経て排ガスは合流室内で合流した後にアンモニア選択還元型NOx触媒へと移送され、排ガス中の尿素水から生成されるアンモニアがNOx触媒のNOx浄化に利用される。
そして、噴霧室の外部下流側に尿素水インジェクタを配設して噴霧室内に尿素水を噴射する一方、尿素水インジェクタの周囲に配設した複数本の管路を経て排ガスを合流室へと案内している。従って、尿素水インジェクタの本体に対してノズルを一体化した所謂リキッドオンリ型の尿素水インジェクタを排気流の中心軸に設置することが可能となると共に、尿素水インジェクタの冷却に必要な通風性が確保される。
Therefore, the exhaust gas from the engine flows into the spray chamber through the inflow hole, and flows into the pipes located on the outer peripheral side while being mixed with the urea water injected from the urea water injector. The exhaust gas passes through the pipes, joins in the junction chamber, and is then transferred to the ammonia selective reduction type NOx catalyst. Ammonia generated from the urea water in the exhaust gas is used for NOx purification of the NOx catalyst.
A urea water injector is disposed on the downstream side of the spray chamber to inject urea water into the spray chamber, while exhaust gas is guided to the merge chamber through a plurality of pipes disposed around the urea water injector. doing. Therefore, it is possible to install a so-called liquid-only urea water injector having a nozzle integrated with the main body of the urea water injector on the central axis of the exhaust flow, and the air permeability required for cooling the urea water injector. Secured.

一方、流入孔を経て噴霧室内に流入した排ガスは外周方向に向けて放射状に流動し、この排ガス中に尿素水インジェクタから尿素水が噴射されるため、尿素水は排ガスと共に激しく撹拌されて良好に混合される。加えて、中空コーン型の噴射特性では、尿素水の噴射距離に対して噴霧断面積が急激に増加することから、尿素水と排ガスとの接触面積が大きく、且つ、尿素水は軸線を中心とした点対称で放射状に噴射されるため、周方向のどの角度でも略同一条件で良好に排ガスと混合される。よって、排ガス中に尿素水が十分に霧化し、尿素水から生成したアンモニアがSCR触媒の各部位に均一に供給される。   On the other hand, the exhaust gas flowing into the spray chamber through the inflow hole flows radially toward the outer circumferential direction, and urea water is injected from the urea water injector into this exhaust gas, so that the urea water is vigorously stirred together with the exhaust gas and is excellent Mixed. In addition, in the injection characteristics of the hollow cone type, since the spray cross-sectional area increases rapidly with respect to the urea water injection distance, the contact area between the urea water and the exhaust gas is large, and the urea water is centered on the axis. Since it is injected radially with point symmetry, it is well mixed with the exhaust gas under substantially the same conditions at any angle in the circumferential direction. Therefore, the urea water is sufficiently atomized in the exhaust gas, and the ammonia generated from the urea water is uniformly supplied to each part of the SCR catalyst.

請求項2の発明のエンジンの排気浄化装置によれば、請求項1において、噴霧室の上流壁面に、流入孔を中心とした渦巻き状をなすラジアルフィンを配設したものである。
従って、排ガスにはラジアルフィンにより旋回流が付与されることから、噴霧室内での排ガスの流動状態が一層激しくなり、尿素水との混合が促進される。
According to an engine exhaust gas purification apparatus of a second aspect of the present invention, in the first aspect, a radial fin having a spiral shape centering on the inflow hole is disposed on the upstream wall surface of the spray chamber.
Accordingly, since the swirl flow is imparted to the exhaust gas by the radial fin, the flow state of the exhaust gas in the spray chamber becomes more intense and the mixing with the urea water is promoted.

請求項3の発明のエンジンの排気浄化装置によれば、請求項1又は2において、流入孔が、尿素水インジェクタによる中空コーン状の噴霧領域よりも内周側で開口するように内径を設定したものである。
従って、尿素水インジェクタの噴霧領域の内周側で流入孔が開口しているため、噴射された尿素水が流入孔を経て上流側の排気浄化装置に付着する事態が未然に回避される。
According to the engine exhaust gas purification apparatus of the third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the inner diameter is set so that the inflow hole opens on the inner peripheral side from the hollow cone-shaped spray region by the urea water injector. Is.
Accordingly, since the inflow hole is opened on the inner peripheral side of the spray region of the urea water injector, a situation in which the injected urea water adheres to the upstream side exhaust purification device through the inflow hole can be avoided.

請求項4の発明のエンジンの排気浄化装置によれば、請求項1乃至3において、合流室の上流壁面に、尿素水インジェクタとの間に間隙を確保するための逃げ凹部を凹設したものである。
従って、合流室への逃げ凹部の形成により尿素水インジェクタと合流室との間隙が増大し、尿素水インジェクタの冷却に必要な通風性が一層確保される。
According to an engine exhaust gas purification apparatus of a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the present invention, a relief recess is provided on the upstream wall surface of the merging chamber to secure a gap with the urea water injector. is there.
Therefore, the clearance between the urea water injector and the merging chamber is increased by the formation of the escape recess in the merging chamber, so that the air permeability necessary for cooling the urea water injector is further ensured.

以上説明したように請求項1の発明のエンジンの排気浄化装置によれば、エンジンからの排ガスが流入する噴霧室の外部下流側に尿素水インジェクタを配設して噴霧室内に尿素水を噴射するようにし、噴霧室内の排ガスを尿素水インジェクタの周囲に配設した複数本の管路を経て下流側の合流室内からNOx触媒に移送するようにしたため、尿素水インジェクタの冷却に必要な通風性を十分に確保でき、これによりシステムコストの安価なリキッドオンリ型の尿素水インジェクタを使用することができる。一方、噴霧室内に流入した排ガスを放射状に流動させて尿素水と共に激しく撹拌すると共に、中空コーン型の噴射特性により尿素水と排ガスとの接触面積を増大させ、且つ、軸線を中心とした点対称で尿素水を放射状に噴射することにより、排ガス中に尿素水を十分に霧化させることができ、もって、尿素水ら生成したアンモニアをNOx触媒の各部位に均一に供給して最大限のNOx浄化性能を発揮させることができる。   As described above, according to the engine exhaust gas purification apparatus of the first aspect of the present invention, the urea water injector is disposed on the downstream side outside the spray chamber into which exhaust gas from the engine flows, and urea water is injected into the spray chamber. In this way, the exhaust gas in the spray chamber is transferred to the NOx catalyst from the downstream merging chamber through a plurality of pipes arranged around the urea water injector, so that the ventilation necessary for cooling the urea water injector is achieved. A liquid-only urea water injector can be used that can be sufficiently secured, thereby reducing the system cost. On the other hand, the exhaust gas flowing into the spray chamber is caused to flow radially and stirred vigorously with the urea water, and the contact area between the urea water and the exhaust gas is increased by the injection characteristics of the hollow cone type, and the point is symmetrical about the axis. By spraying urea water radially, the urea water can be sufficiently atomized in the exhaust gas, so that ammonia generated from the urea water can be uniformly supplied to each part of the NOx catalyst to maximize NOx. Purification performance can be demonstrated.

請求項2の発明のエンジンの排気浄化装置によれば、請求項1に加えて、ラジアルフィンにより排ガスに旋回流を生起させて尿素水と一層良好に混合させることができる。
請求項3の発明のエンジンの排気浄化装置によれば、請求項1又は2に加えて、尿素水が流入孔を経て上流側の排気浄化装置に付着する事態を防止することにより、例えば排気浄化装置の劣化等のトラブルを未然に防止することができる。
According to the engine exhaust gas purification apparatus of the second aspect of the present invention, in addition to the first aspect, the swirl flow can be generated in the exhaust gas by the radial fins and can be further mixed with the urea water.
According to the engine exhaust gas purification apparatus of the third aspect of the invention, in addition to the first or second aspect, the urea water is prevented from adhering to the upstream side exhaust gas purification apparatus through the inflow hole, for example, exhaust gas purification. Troubles such as device deterioration can be prevented in advance.

請求項4の発明のエンジンの排気浄化装置によれば、請求項1乃至3に加えて、逃げ凹部の形成により尿素水インジェクタと合流室との間隙を確保でき、もって通風性の向上により尿素水インジェクタをより確実に冷却して耐熱信頼性を向上することができる According to the engine exhaust gas purification apparatus of the fourth aspect of the invention, in addition to the first to third aspects, the clearance between the urea water injector and the merging chamber can be secured by forming the relief recess, so that the urea water can be improved by improving the ventilation. It is possible to cool the injector more reliably and improve the heat resistance reliability .

実施形態のディーゼルエンジンの排気浄化装置を示す全体構成図である。1 is an overall configuration diagram illustrating an exhaust emission control device for a diesel engine according to an embodiment. 噴霧室及び合流室と各管路との連通状態を示すノズルケーシングの断面図である。It is sectional drawing of the nozzle casing which shows the communication state of a spray chamber and a confluence | merging chamber, and each pipe line. 同じく各管路と尿素水インジェクタとの位置関係を示すノズルケーシングの断面図である。It is sectional drawing of the nozzle casing which similarly shows the positional relationship of each pipe line and urea water injector. 噴霧室の前面に設けられたラジアルフィンを示す図2のA矢視図である。It is A arrow line view of FIG. 2 which shows the radial fin provided in the front surface of the spraying chamber. 各管路と尿素水インジェクタとの位置関係を示す図2のV−V線断面図である。It is the VV sectional view taken on the line of FIG. 2 which shows the positional relationship of each pipe line and a urea water injector. 合流室の後面に形成された逃げ凹部を示す図2のB矢視図である。FIG. 3 is a view as viewed in the direction of arrow B in FIG. 2 showing an escape recess formed on the rear surface of the merge chamber. ノズルケーシングの外観を示す図5のC矢視図である。It is C arrow line view of FIG. 5 which shows the external appearance of a nozzle casing. 別例の噴霧室を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the spray chamber of another example. リキッドオンリ型の尿素水インジェクタを使用した従来の排気浄化装置を示す図である。It is a figure which shows the conventional exhaust gas purification apparatus using a liquid-only type urea water injector.

以下、本発明をディーゼルエンジンの排気浄化装置に具体化した一実施形態を説明する。
図1は本実施形態のディーゼルエンジンの排気浄化装置を示す全体構成図であり、エンジン1は直列6気筒機関として構成されている。エンジン1の各気筒には燃料噴射弁2が設けられ、各燃料噴射弁2は共通のコモンレール3から加圧燃料を供給され、機関の運転状態に応じたタイミングで開弁して各気筒の筒内に燃料を噴射する。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in an exhaust emission control device for a diesel engine will be described.
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an exhaust emission control device for a diesel engine according to this embodiment. The engine 1 is configured as an in-line 6-cylinder engine. Each cylinder of the engine 1 is provided with a fuel injection valve 2, and each fuel injection valve 2 is supplied with pressurized fuel from a common common rail 3 and is opened at a timing according to the operating state of the engine. The fuel is injected into the inside.

エンジン1の吸気側には吸気マニホールド4が装着され、吸気マニホールド4に接続された吸気通路5には、上流側よりエアクリーナ6、ターボチャージャ7のコンプレッサ7a、インタクーラ8が設けられている。また、エンジン1の排気側には排気マニホールド9が装着され、排気マニホールド9には上記コンプレッサ7aと同軸上に連結されたターボチャージャ7のタービン7bを介して排気通路10が接続されている。   An intake manifold 4 is mounted on the intake side of the engine 1, and an intake passage 5 connected to the intake manifold 4 is provided with an air cleaner 6, a compressor 7 a of a turbocharger 7, and an intercooler 8 from the upstream side. An exhaust manifold 9 is mounted on the exhaust side of the engine 1, and an exhaust passage 10 is connected to the exhaust manifold 9 via a turbine 7b of a turbocharger 7 coaxially connected to the compressor 7a.

エンジン1の運転中においてエアクリーナ6を経て吸気通路5内に導入された吸気はターボチャージャ7のコンプレッサ7aにより加圧された後にインタクーラ8、吸気マニホールド4を経て各気筒に分配され、各気筒の吸気行程で筒内に導入される。筒内では所定のタイミングで燃料噴射弁2から燃料が噴射されて圧縮上死点近傍で着火・燃焼し、燃焼後の排ガスは排気マニホールド9を経てタービン7bを回転駆動した後に排気通路10を経て外部に排出される。   The intake air introduced into the intake passage 5 through the air cleaner 6 during operation of the engine 1 is pressurized by the compressor 7a of the turbocharger 7 and then distributed to each cylinder through the intercooler 8 and the intake manifold 4, and the intake air of each cylinder It is introduced into the cylinder in the process. In the cylinder, fuel is injected from the fuel injection valve 2 at a predetermined timing and ignited and combusted in the vicinity of the compression top dead center. The exhaust gas after combustion rotates the turbine 7b through the exhaust manifold 9, and then passes through the exhaust passage 10. It is discharged outside.

上記排気通路10には本発明の排気浄化装置が設けられ、排気浄化装置は上流側ケーシング11、下流側ケーシング12、及び両ケーシング11,12間に配設されたノズルケーシング13に収容されている。上流側ケーシング11及び下流側ケーシング12は車両の前後方向(図1の左右方向)に延びる円筒状をなし、上流側ケーシング11内には上流側より前段酸化触媒14及びDPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)15が収容され、下流側ケーシング12内には上流側よりSCR触媒(選択還元型NOx触媒)16及び後段酸化触媒17が収容されている。   The exhaust passage 10 is provided with an exhaust purification device of the present invention, and the exhaust purification device is accommodated in an upstream casing 11, a downstream casing 12, and a nozzle casing 13 disposed between the casings 11, 12. . The upstream casing 11 and the downstream casing 12 have a cylindrical shape extending in the front-rear direction of the vehicle (the left-right direction in FIG. 1), and the upstream casing 11 has a pre-stage oxidation catalyst 14 and a DPF (diesel particulate filter) from the upstream side. 15 is accommodated, and an SCR catalyst (selective reduction type NOx catalyst) 16 and a post-stage oxidation catalyst 17 are accommodated in the downstream casing 12 from the upstream side.

図2は噴霧室及び合流室と各管路との連通状態を示すノズルケーシングの断面図、図3は同じく各管路と尿素水インジェクタとの位置関係を示すノズルケーシングの断面図、図4は噴霧室の前面に設けられたラジアルフィンを示す図2のA矢視図、図5は各管路と尿素水インジェクタとの位置関係を示す図2のV−V線断面図、図6は合流室の後面に形成された逃げ凹部を示す図2のB矢視図、図7はノズルケーシングの外観を示す図5のC矢視図である。尚、図2と図3とは断面が異なり、図2は、図5に示す管路の箇所で切断したII−II線断面に相当し、図3は、図5に示す尿素水インジェクタの箇所で切断したIII−III線断面に相当する。   2 is a cross-sectional view of the nozzle casing showing the state of communication between the spray chamber and the merge chamber and each pipe, FIG. 3 is a cross-sectional view of the nozzle casing showing the positional relationship between each pipe and the urea water injector, and FIG. 2 is a view taken along the arrow A in FIG. 2 showing the radial fin provided on the front surface of the spray chamber, FIG. 5 is a sectional view taken along the line V-V in FIG. 2 showing the positional relationship between each pipe line and the urea water injector, and FIG. 2 is a view as viewed in the direction of arrow B in FIG. 2 showing the relief recess formed on the rear surface of the chamber, and FIG. 7 is a view in the direction of arrow C in FIG. 5 showing the appearance of the nozzle casing. 2 and FIG. 3 are different in cross section. FIG. 2 corresponds to a cross section taken along the line II-II shown in FIG. 5 and FIG. 3 shows the location of the urea water injector shown in FIG. This corresponds to a cross section taken along line III-III.

特に図2,5に示すように、全体としてノズルケーシング13は、前後に配置された噴霧室22及び合流室23を4本の円筒パイプ材からなる管路24で連結した形状をなし、各部材22〜24は鋼板により製作されて相互に溶接接合されている。噴霧室22及び合流室23はそれぞれ車両の前後方向に薄い直方体状をなし、噴霧室22の前端は上流側ケーシング11の後端に接続され、合流室23の後端は下流側ケーシング12の前端に接続されている。   In particular, as shown in FIGS. 2 and 5, the nozzle casing 13 as a whole has a shape in which a spray chamber 22 and a merge chamber 23 arranged in front and rear are connected by a conduit 24 made of four cylindrical pipe members, and each member 22 to 24 are made of steel plates and are welded to each other. The spray chamber 22 and the merge chamber 23 each have a thin rectangular parallelepiped shape in the longitudinal direction of the vehicle, the front end of the spray chamber 22 is connected to the rear end of the upstream casing 11, and the rear end of the merge chamber 23 is the front end of the downstream casing 12. It is connected to the.

噴霧室22及び合流室23は前後方向に所定間隔をおいて対向するように配設され、これら噴霧室22及び合流室23の車両前方から見た四隅が上記管路24により相互に連結されている。噴霧室22及び合流室23は、上流側ケーシング11と下流側ケーシング12とを結ぶ軸線L上に位置し、必然的に各管路24は軸線Lを取り囲むように配設されている。管路24の総通路断面積は、DPF15やSCR触媒16の通路断面積と略同等となるように設定されている。   The spray chamber 22 and the merge chamber 23 are arranged to face each other at a predetermined interval in the front-rear direction, and the four corners of the spray chamber 22 and the merge chamber 23 viewed from the front of the vehicle are connected to each other by the pipe line 24. Yes. The spray chamber 22 and the merge chamber 23 are located on an axis L that connects the upstream casing 11 and the downstream casing 12, and each pipe line 24 is inevitably disposed so as to surround the axis L. The total passage cross-sectional area of the pipe line 24 is set to be substantially equal to the passage cross-sectional area of the DPF 15 and the SCR catalyst 16.

図4に示すように、噴霧室22の前面には、軸線Lを中心として流入孔25が貫設されている。噴霧室22の前面(上流壁面)には、噴霧室22の流入孔25を中心とした渦巻き状をなすラジアルフィン26が固定され、このラジアルフィン26は下流側ケーシング12内のDPF15の直下流に位置している。又、合流室23の後端は後方に向けて開放されて、下流側ケーシング12の内部と連通している。これにより上流側ケーシング11は流入孔25を介して噴霧室22と連通し、噴霧室22は各管路24を介して合流室23と連通し、合流室23は下流側ケーシング12と連通している。   As shown in FIG. 4, an inflow hole 25 is provided through the front surface of the spray chamber 22 around the axis L. On the front surface (upstream wall surface) of the spray chamber 22, a spiral-shaped radial fin 26 centering on the inflow hole 25 of the spray chamber 22 is fixed, and this radial fin 26 is located immediately downstream of the DPF 15 in the downstream casing 12. positioned. The rear end of the merge chamber 23 is opened rearward and communicates with the inside of the downstream casing 12. As a result, the upstream casing 11 communicates with the spray chamber 22 via the inflow hole 25, the spray chamber 22 communicates with the merge chamber 23 via each conduit 24, and the merge chamber 23 communicates with the downstream casing 12. Yes.

噴霧室22の外部下流側には尿素水インジェクタ27が配設され、尿素水インジェクタ27の本体27aは噴霧室22の後面(下流壁面)に固定されている。尿素水インジェクタ27のノズル27bは噴霧室22の後面を介して噴霧室22内に臨んでおり、軸線L上に位置して噴霧室22内で上記流入孔25と相対向している。結果として、尿素水インジェクタ27を中心としてその周囲を取り囲むように各管路24が分散して位置し、各管路24と尿素水インジェクタ27との間には十分な間隙が形成され、尿素水インジェクタ27の冷却に必要な通風性が確保される。又、合流室23の前面(上流壁面)は軸線Lを中心として後方に向けて(即ち、合流室23の内部に向けて)凹設されて逃げ凹部28が形成され、この逃げ凹部28はなだらかな四角錐状をなして尿素水インジェクタ27の後端との間に間隙を確保している。   A urea water injector 27 is disposed on the downstream side outside the spray chamber 22, and a main body 27 a of the urea water injector 27 is fixed to the rear surface (downstream wall surface) of the spray chamber 22. The nozzle 27 b of the urea water injector 27 faces the spray chamber 22 through the rear surface of the spray chamber 22, is located on the axis L, and is opposed to the inflow hole 25 in the spray chamber 22. As a result, the pipes 24 are distributed and positioned so as to surround the urea water injector 27 around the urea water injector 27, and a sufficient gap is formed between the pipe lines 24 and the urea water injector 27. Air permeability required for cooling the injector 27 is ensured. In addition, the front surface (upstream wall surface) of the merge chamber 23 is recessed backward with respect to the axis L (that is, toward the inside of the merge chamber 23) to form a relief recess 28, and the relief recess 28 is gentle. A gap is secured between the rear end of the urea water injector 27 and a square pyramid shape.

尿素水インジェクタ27は電磁弁を内蔵したリキッドオンリ型として構成され、図示しない尿素タンクから供給される所定圧の尿素水が電磁弁の開弁に伴って噴霧室22内に噴射される。尿素水インジェクタ27の噴霧特性は広角中空コーン状に設定されており、尿素水は軸線Lに位置するノズル27bから噴霧室22内でやや前方向きの外周方向に噴射される。そして、上記流入孔25は、軸線Lを中心とした中空コーン状の噴霧領域よりも内周側で開口するように、その内径が設定されている。   The urea water injector 27 is configured as a liquid-only type with a built-in electromagnetic valve, and a predetermined pressure of urea water supplied from a urea tank (not shown) is injected into the spray chamber 22 when the electromagnetic valve is opened. The spray characteristics of the urea water injector 27 are set in a wide-angle hollow cone shape, and the urea water is sprayed in the spray chamber 22 from the nozzle 27b located on the axis L in a slightly forward-facing outer peripheral direction. The inflow hole 25 has an inner diameter set so as to open on the inner peripheral side of the hollow cone-shaped spray region centered on the axis L.

一方、上記燃料噴射弁2及び尿素水インジェクタ27はECU31(電子コントロールユニット)に接続され、ECU31にはその他にもセンサ類やデバイス類が接続されている。例えばECU31は、エンジン回転速度Ne及びアクセル操作量θaccから図示しないマップに従って燃料噴射量を設定し、エンジン回転速度Ne及び燃料噴射量から図示しないマップに従って燃料噴射時期を設定し、これらの燃料噴射量及び燃料噴射時期に基づいて燃料噴射弁2を駆動制御してエンジン1を運転する。又、ECU31はSCR触媒16上にアンモニアを供給してNOx浄化作用を発揮させるべく、噴霧室22の一側に設置した図示しない温度センサにより検出された排ガス温度に基づいて尿素水の目標噴射量を決定し、目標噴射量に基づき尿素水インジェクタ27の電磁弁を駆動制御して尿素水インジェクタ27から尿素水を噴射する。   On the other hand, the fuel injection valve 2 and the urea water injector 27 are connected to an ECU 31 (electronic control unit), and other sensors and devices are connected to the ECU 31. For example, the ECU 31 sets a fuel injection amount according to a map (not shown) from the engine rotation speed Ne and the accelerator operation amount θacc, sets a fuel injection timing according to a map (not shown) from the engine rotation speed Ne and the fuel injection amount, and these fuel injection amounts. The engine 1 is operated by drivingly controlling the fuel injection valve 2 based on the fuel injection timing. Further, the ECU 31 supplies a target amount of urea water based on an exhaust gas temperature detected by a temperature sensor (not shown) installed on one side of the spray chamber 22 in order to supply ammonia onto the SCR catalyst 16 to exert a NOx purification action. Is determined, and the solenoid valve of the urea water injector 27 is driven and controlled based on the target injection amount to inject urea water from the urea water injector 27.

エンジン1の運転中において、エンジン1から排出された排ガスは排気マニホールド9及び排気通路10を経て上流側ケーシング11内に導入され、前段酸化触媒14を経てDPF15を流通する際に含有しているPM(パティキュレートマター)を捕集される。その後、排ガスはラジアルフィン26により内周方向に案内されながら、実線の矢印で示すように旋回成分を付与された後、中心の流入孔25を経て噴霧室22内に流入する。噴霧室22内で排ガスは軸線Lを中心とした強力な旋回流を生起しながら、破線の矢印で示すように外周方向に渦巻き状に流通し、尿素水インジェクタ27から噴射された尿素水と混合しながら外周側に位置する各管路24に分流して流入する。更に各管路24内を流通した排ガスは、合流室23内で四隅から合流してSCR触媒16へと移送される。尿素水は排ガスと混合してノズルケーシング13内を移送される過程で排気熱によりアンモニアを生成し、このアンモニアがSCR触媒16のNOx浄化に利用される。   During operation of the engine 1, exhaust gas discharged from the engine 1 is introduced into the upstream casing 11 through the exhaust manifold 9 and the exhaust passage 10, and is contained when flowing through the DPF 15 through the upstream oxidation catalyst 14. (Particulate matter) is collected. Thereafter, the exhaust gas is guided by the radial fin 26 in the inner circumferential direction, is given a swirling component as indicated by a solid arrow, and then flows into the spray chamber 22 through the central inflow hole 25. In the spray chamber 22, the exhaust gas generates a strong swirling flow centered on the axis L, and spirally circulates in the outer peripheral direction as indicated by the dashed arrow, and is mixed with the urea water injected from the urea water injector 27. However, it flows into each pipe line 24 located on the outer peripheral side while flowing. Further, the exhaust gas that has circulated in the pipes 24 merges from the four corners in the merge chamber 23 and is transferred to the SCR catalyst 16. The urea water is mixed with exhaust gas and generates ammonia by exhaust heat in the process of being transferred through the nozzle casing 13, and this ammonia is used for NOx purification of the SCR catalyst 16.

ところで、[発明が解決しようとする課題]でも述べたように、リキッドオンリ型の尿素水インジェクタ27はシステムコストが安価である反面、インジェクタ本体27aからノズル27bを分離不能なため、必然的にケーシング内側面にノズル27bを配置して、ケーシング内の排ガス流通方向に対して直交するように尿素水を噴射するしかなく、排ガスと尿素水との混合促進の点で改善の余地があった。   By the way, as described in [Problems to be Solved by the Invention], the liquid-only urea water injector 27 has a low system cost, but the nozzle 27b cannot be separated from the injector body 27a. There is no choice but to arrange the nozzle 27b on the inner side surface and inject urea water so as to be orthogonal to the exhaust gas flow direction in the casing, and there is room for improvement in terms of promoting mixing of the exhaust gas and urea water.

そこで、このようなリキッドオンリ型の尿素水インジェクタ27の問題点を鑑みて、本実施形態の排気浄化装置ではノズルケーシング13を設けており、以下、当該ノズルケーシング13による作用を述べる。
まず、ノズルケーシング13を設けたことによる構造上及び車載上のデメリットは一切発生していない。
即ち、図1から明らかなように、上流側ケーシング11、ノズルケーシング13及び下流側ケーシング12は、車体下部に吊下するために排気通路の一部を構成する構造体として十分な剛性、特に前後両端を吊下支持されたときの曲げ剛性が要求される。上流側ケーシング11と下流側ケーシング12とはノズルケーシング13により連結されている。各管路24は噴霧室22及び合流室23の四隅に配置されることにより最大限に離間しているため、噴霧室22と合流室23とが4本の管路24により強固に連結され、十分に高い剛性を確保できる。よって、上流側ケーシング11、ノズルケーシング13及び下流側ケーシング12の全体としても十分な剛性を確保でき、走行中の破損等の虞は全くない。
Therefore, in view of the problem of such a liquid-only urea water injector 27, the exhaust purification device of the present embodiment is provided with the nozzle casing 13, and the operation of the nozzle casing 13 will be described below.
First, there is no structural or in-vehicle demerit due to the provision of the nozzle casing 13.
That is, as is apparent from FIG. 1, the upstream casing 11, the nozzle casing 13 and the downstream casing 12 are sufficiently rigid as a structure constituting a part of the exhaust passage to be suspended in the lower part of the vehicle body, Flexural rigidity is required when both ends are suspended and supported. The upstream casing 11 and the downstream casing 12 are connected by a nozzle casing 13. Since each pipe line 24 is spaced apart to the maximum by being arranged at the four corners of the spray chamber 22 and the merge chamber 23, the spray chamber 22 and the merge chamber 23 are firmly connected by the four pipe lines 24. Sufficiently high rigidity can be secured. Therefore, sufficient rigidity can be secured as a whole of the upstream casing 11, the nozzle casing 13, and the downstream casing 12, and there is no possibility of breakage during traveling.

又、円筒状をなす上流側及び下流側ケーシング11,12に対してノズルケーシング13の噴霧室22及び合流室23は直方体状をなすが、図2,6等から明らかなように、噴霧室22及び合流室23の左右及び上下寸法は上流側及び下流側ケーシング11,12の外径にほぼ等しい。ノズルケーシング13の各管路24は最大限に離間して配置されるものの、ノズルケーシング13から大きく突出することなく、噴霧室22及び合流室23の左右及び上下寸法内に収まっている。従って、車両に搭載したときの占有スペースは、例えば円筒状のケーシングのみを用いた一般的な排気浄化装置に比較してほとんど増加せず、車載上のデメリットも全く生じない。   Further, the spray chamber 22 and the merge chamber 23 of the nozzle casing 13 have a rectangular parallelepiped shape with respect to the cylindrical upstream and downstream casings 11 and 12, but as is apparent from FIGS. The left and right and vertical dimensions of the merge chamber 23 are substantially equal to the outer diameters of the upstream and downstream casings 11 and 12. Although the pipe lines 24 of the nozzle casing 13 are arranged to be spaced apart from each other to the maximum extent, they do not protrude greatly from the nozzle casing 13 and are within the horizontal and vertical dimensions of the spray chamber 22 and the merge chamber 23. Therefore, the occupied space when mounted on a vehicle hardly increases as compared with a general exhaust purification device using only a cylindrical casing, for example, and there is no on-vehicle demerit.

一方、図2,5から明らかなように、噴霧室22の後面に尿素水インジェクタ27を固定して噴霧室22内に尿素水を噴射する一方、噴霧室22内の排ガスを尿素水インジェクタ27の周囲に配設した4本の管路24を経て合流室23へと案内するように構成している。従って、インジェクタ本体27aに対してノズル27bを一体化した構造のリキッドオンリ型の尿素水インジェクタ27を用いて、噴霧室22内に何ら支障なく軸対称に尿素水を噴射することができる。
このように尿素水インジェクタ27の周囲の管路24を経て排ガスを案内して、各管路24と尿素水インジェクタ27との間に十分な間隙が形成されて通風性が確保されているため、尿素水インジェクタ27は十分に冷却される。又、合流室23の前面に形成された逃げ凹部28と尿素水インジェクタ27の後端との間にも間隙が形成されているため、通風性は一層向上する。従って、尿素水インジェクタ27の耐熱信頼性を十分に確保でき、排気通過部からの輻射熱による尿素水インジェクタ27の故障を確実に防止することができる。
On the other hand, as apparent from FIGS. 2 and 5, the urea water injector 27 is fixed to the rear surface of the spray chamber 22 and urea water is injected into the spray chamber 22, while the exhaust gas in the spray chamber 22 is discharged from the urea water injector 27. It is configured to guide to the merge chamber 23 through four pipe lines 24 disposed around. Therefore, using the liquid-only urea water injector 27 having a structure in which the nozzle 27b is integrated with the injector body 27a, it is possible to inject the urea water into the spray chamber 22 symmetrically without any trouble.
As described above, since the exhaust gas is guided through the pipe line 24 around the urea water injector 27 and a sufficient gap is formed between each pipe line 24 and the urea water injector 27, air permeability is ensured. The urea water injector 27 is sufficiently cooled. Further, since a gap is also formed between the escape recess 28 formed in the front surface of the merge chamber 23 and the rear end of the urea water injector 27, the ventilation is further improved. Therefore, the heat resistance reliability of the urea water injector 27 can be sufficiently ensured, and the urea water injector 27 can be reliably prevented from being damaged by radiant heat from the exhaust passage portion.

そして、以上のように尿素水インジェクタ27を軸線L上に配置したこと、及び以下に述べるノズルケーシング13の構造に起因して、リキッドオンリ型の尿素水インジェクタ27を使用していても、エアアシスト型の尿素水インジェクタ27を採用した従来の排気浄化装置以上に、尿素水と排ガスとを良好に混合することができる。
まず、噴霧室22内に流入した排ガス中への尿素水の混合状況を詳しく述べると、流入孔25から噴霧室22内に流入した排ガスは中心部から外周方向に向けて放射状に激しく流動し、加えて、このときの排ガスには予めラジアルフィン26により旋回流が付与されていることから、噴霧室22内での排ガスの流動状態は旋回流を加えたより一層激しいものとなる。そして、このような排ガス中に尿素水が噴射されるため、尿素水は排ガスと共に激しく撹拌されて良好に混合される。
In addition, due to the fact that the urea water injector 27 is arranged on the axis L as described above and the structure of the nozzle casing 13 described below, even if the liquid-only urea water injector 27 is used, the air assist is used. The urea water and the exhaust gas can be mixed well compared with the conventional exhaust gas purification apparatus that employs the type of urea water injector 27.
First, the state of mixing of urea water into the exhaust gas flowing into the spray chamber 22 will be described in detail. The exhaust gas flowing into the spray chamber 22 from the inflow hole 25 flows intensely radially from the center toward the outer periphery, In addition, since the swirl flow is preliminarily applied to the exhaust gas at this time by the radial fin 26, the flow state of the exhaust gas in the spray chamber 22 becomes even more severe than the swirl flow. And since urea water is injected in such exhaust gas, urea water is vigorously stirred with exhaust gas and mixed well.

一方、広角中空コーン型の噴射特性では、尿素水の噴射距離に対して噴霧断面積が急激に増加することから、尿素水は十分な接触面積をもって排ガスと混合される。加えて、尿素水インジェクタ27のノズル27bは噴霧室22の中心である軸線L上に位置し、この軸線Lを中心とした点対称で噴霧室22内に尿素水を放射状に噴射するため、軸線Lを中心とした周方向のどの角度でも略同一条件で良好に排ガスと混合される。又、噴射された尿素水はやや前方向きの外周方向に拡散することから、噴霧室22内の前面及び側面に到達するまでの尿素水の飛距離、換言すれば排ガスとの混合時間が最大限に確保される。このように、尿素水と排ガスとの接触面積が大きく、且つ排ガスと尿素水との混合時間が長いことから、排ガスが噴霧室22内を流通する間に尿素水は排ガス中に十分に混合される。   On the other hand, in the injection characteristic of the wide-angle hollow cone type, the spray cross-sectional area increases rapidly with respect to the urea water injection distance, so that the urea water is mixed with the exhaust gas with a sufficient contact area. In addition, the nozzle 27b of the urea water injector 27 is located on the axis L that is the center of the spray chamber 22, and the urea water is injected radially into the spray chamber 22 with point symmetry about the axis L. Any angle in the circumferential direction centered on L is well mixed with the exhaust gas under substantially the same conditions. Further, since the injected urea water diffuses slightly in the outer circumferential direction facing forward, the distance of the urea water to reach the front and side surfaces in the spray chamber 22, in other words, the mixing time with the exhaust gas is maximized. Secured. As described above, since the contact area between the urea water and the exhaust gas is large and the mixing time of the exhaust gas and the urea water is long, the urea water is sufficiently mixed in the exhaust gas while the exhaust gas flows through the spray chamber 22. The

そして、噴霧室22を経た排ガスは一旦各管路24に分流した後に合流室23内で再び合流することから、これらの分流及び合流の際にも排ガスは強力に撹拌される。よって、尿素水と排ガスとを良好に混合して排ガス中に尿素水を十分に霧化させることができ、尿素水から生成したアンモニアをSCR触媒16の各部位に均一に供給し、もってSCR触媒16に最大限のNOx浄化性能を発揮させることができる。
又、流入孔25の内径が、軸線Lを中心とした中空コーン状の噴霧領域よりも内周側で開口するように設定されていることから、噴射された尿素水が流入孔25を経てDPF15に付着する事態が未然に回避される。高温のDPF15への尿素水の付着はDPF15を劣化させる要因になり得るが、このようなトラブルを未然に防止することができる。
And since the exhaust gas which passed through the spraying chamber 22 once diverts to each pipe line 24, it merges again in the confluence chamber 23, Therefore Exhaust gas is also stirred strongly also in the case of these division and confluence. Therefore, the urea water and the exhaust gas can be mixed well to sufficiently atomize the urea water in the exhaust gas, and the ammonia generated from the urea water can be uniformly supplied to each part of the SCR catalyst 16, thereby having the SCR catalyst. 16 can exhibit the maximum NOx purification performance.
Further, since the inner diameter of the inflow hole 25 is set so as to open on the inner peripheral side with respect to the hollow cone-shaped spray region centered on the axis L, the injected urea water passes through the inflow hole 25 and passes through the DPF 15. The situation of adhering to is avoided beforehand. Adhesion of urea water to the high-temperature DPF 15 can be a factor that degrades the DPF 15, but such troubles can be prevented in advance.

加えて、DPF15やSCR触媒16の通路断面積と略同等となるように管路24の総通路断面積が設定されているため、管路24の箇所で通路断面積が絞られることはなく、背圧増大の要因にはならない。又、上記した逃げ凹部28は、合流室23内において軸線Lを頂点として後方に向けて隆起しているため、各管路24から合流室23内に流入した排ガスは逃げ凹部28に隆起に沿って案内されながら流通方向を後方に変更される。従って、合流室23内で合流した排ガスが後方に流通方向を変えるときの抵抗を軽減でき、もって背圧増大に起因するエンジン性能の低下を未然に防止できるという別の利点も得られる。   In addition, since the total passage sectional area of the pipeline 24 is set so as to be substantially equal to the passage sectional area of the DPF 15 and the SCR catalyst 16, the passage sectional area is not reduced at the location of the pipeline 24. It does not cause an increase in back pressure. Further, since the above-described escape recess 28 protrudes backward in the merge chamber 23 with the axis L as an apex, the exhaust gas flowing into the merge chamber 23 from each pipe line 24 rises along the escape recess 28. The distribution direction is changed backward while being guided. Therefore, it is possible to reduce the resistance when the exhaust gas merged in the merge chamber 23 changes the flow direction rearward, thereby obtaining another advantage of preventing a decrease in engine performance due to an increase in back pressure.

以上で本発明を具体化した実施形態の説明を終えるが、本発明の排気浄化装置の構成は、本実施形態に限ることなく任意に変更可能であり、例えば以下に述べる別例のように構成してもよい。当該別例は、噴霧室22内での排ガスの旋回流の接線方向に各管路24を開口させるものである。
図8は実施形態の別例の噴霧室22を示す断面図であり、図2に示すVIII−VIII線の位置に相当する断面である。上記実施形態では、円筒パイプ材からなる4本の管路24の前端を噴霧室22の後面に接続したが、この別例では、各管路24の前端が噴霧室22の後面を貫通して噴霧室22内の前面まで達している。噴霧室22内において各管路24は環状断面の約半分24aが切除されており、大雑把に表現すると、車両前方より見て軸線Lを中心とした反時計回りの約半分の箇所24aが切除され、時計回りの約半分の箇所24bが残存している。
Although the description of the embodiment embodying the present invention has been completed above, the configuration of the exhaust emission control device of the present invention can be arbitrarily changed without being limited to the present embodiment. For example, the configuration as in another example described below May be. In the other example, each pipe line 24 is opened in the tangential direction of the swirling flow of the exhaust gas in the spray chamber 22.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a spray chamber 22 of another example of the embodiment, and is a cross-section corresponding to the position of the line VIII-VIII shown in FIG. In the above embodiment, the front ends of the four pipelines 24 made of cylindrical pipe material are connected to the rear surface of the spray chamber 22. In this alternative example, the front ends of the pipelines 24 penetrate the rear surface of the spray chamber 22. The front of the spray chamber 22 is reached. In the spray chamber 22, each pipe 24 is cut off about half of the annular cross section 24 a, and roughly expressed, about half of the counterclockwise portion 24 a centering on the axis L as seen from the front of the vehicle is cut off. , About half of the clockwise direction 24b remains.

これにより、噴霧室22内において各管路24は軸線Lを中心とした排ガスの旋回流の接線方向にそれぞれ開口し、吸込み効果により噴霧室22内に旋回流を生起することができる。噴霧室22内で生起された排ガスの旋回流により尿素水と排ガスとの混合が促進され、SCR触媒16の各部位に均一にアンモニアを供給することができる。   Thereby, in the spray chamber 22, each pipe line 24 opens in the tangential direction of the swirl flow of the exhaust gas around the axis L, and the swirl flow can be generated in the spray chamber 22 by the suction effect. Mixing of urea water and exhaust gas is promoted by the swirling flow of the exhaust gas generated in the spray chamber 22, and ammonia can be uniformly supplied to each part of the SCR catalyst 16.

一方、以下の要件に関しても、実施形態や別例に限定されることなく任意に変更可能である。例えば、上記実施形態では、リキッドオンリ型の尿素水インジェクタ27を使用することにより種々の利点を得たが、必ずしも尿素水インジェクタの形式はリキッドオンリ型に限ることはなく、例えばエアアシスト型の尿素水インジェクタを用いてもよい。
上記実施形態では噴霧室22の前面にラジアルフィン26を設け、合流室23の後面に逃げ凹部28を形成したが、これらのラジアルフィン26や逃げ凹部28は必ずしも設ける必要はなく省略してもよい。
On the other hand, the following requirements can also be arbitrarily changed without being limited to the embodiment and other examples. For example, in the above-described embodiment, various advantages are obtained by using the liquid-only type urea water injector 27. However, the type of the urea water injector is not necessarily limited to the liquid-only type. For example, the air assist type urea is used. A water injector may be used.
In the above embodiment, the radial fin 26 is provided on the front surface of the spray chamber 22 and the escape recess 28 is formed on the rear surface of the merge chamber 23. However, the radial fin 26 and the escape recess 28 are not necessarily provided and may be omitted. .

上記実施形態では、噴霧室22及び合流室23の四隅を4本の管路24により連結することで、ノズルケーシング13の箇所の剛性を確保したが、各管路24の配置や本数はこれに限ることはなく、任意に変更可能である。又、管路24の断面形状に関しても実施形態に限定されるものではなく、例えば四角筒状等に変更することができる。   In the above embodiment, the four corners of the spray chamber 22 and the merge chamber 23 are connected by the four pipelines 24 to ensure the rigidity of the nozzle casing 13, but the arrangement and number of the pipelines 24 are not limited thereto. It is not limited and can be changed arbitrarily. Further, the cross-sectional shape of the conduit 24 is not limited to the embodiment, and can be changed to, for example, a rectangular tube shape.

1 エンジン
16 SCR触媒(アンモニア選択還元型NOx触媒)
22 噴霧室
23 合流室
24 管路
25 流入孔
26 ラジアルフィン
27 尿素水インジェクタ
27b ノズル
28 逃げ凹部
L 軸線
1 Engine 16 SCR catalyst (Ammonia selective reduction type NOx catalyst)
22 spray chamber 23 merge chamber 24 pipe 25 inflow hole 26 radial fin 27 urea water injector 27b nozzle 28 escape recess L axis

Claims (4)

エンジンの排気通路に設けられ、排気上流側に形成された流入孔を経て上記エンジンからの排ガスを内部に流入させる噴霧室と、
上記噴霧室の外部下流側に配設されて、該噴霧室の下流壁面を介して上記流入孔の軸線と略一致するようにノズルを噴霧室内に臨ませ、該ノズルから上記噴霧室内に尿素水を噴射して中空コーン状の噴霧を形成する尿素水インジェクタと、
上記排気通路の上記噴霧室より下流側に配設され、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを選択還元するアンモニア選択還元型NOx触媒と、
上記アンモニア選択還元型NOx触媒の入口側に設けられ、上流側に位置する上記噴霧室に対して所定間隔をおいて対向する合流室と、
上記噴霧室と合流室との間で上記尿素水インジェクタの周囲を取り囲むように配設され、該噴霧室と合流室とをそれぞれ連結して内部を相互に連通させる複数本の管路と
を備えたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
A spray chamber that is provided in the exhaust passage of the engine and allows exhaust gas from the engine to flow into the interior through an inflow hole formed on the exhaust upstream side;
A nozzle is provided on the downstream side of the spray chamber and faces the spray chamber through the downstream wall surface of the spray chamber so as to substantially coincide with the axis of the inflow hole. From the nozzle, urea water enters the spray chamber. A urea water injector to form a hollow cone spray by spraying
An ammonia selective reduction type NOx catalyst that is disposed downstream of the spray chamber in the exhaust passage and selectively reduces NOx in the exhaust gas using ammonia as a reducing agent;
A merging chamber provided on the inlet side of the ammonia selective reduction type NOx catalyst and facing the spray chamber located on the upstream side at a predetermined interval;
A plurality of pipes that are disposed between the spray chamber and the merge chamber so as to surround the urea water injector, and connect the spray chamber and the merge chamber to communicate with each other. An exhaust purification device for an engine characterized by that.
上記噴霧室の上流壁面に、上記流入孔を中心とした渦巻き状をなすラジアルフィンを配設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 exhaust emission control device for an engine according to claim 1, wherein a radial fin having a spiral shape with the inflow hole as a center is disposed on an upstream wall surface of the spray chamber. 上記流入孔は、上記尿素水インジェクタによる中空コーン状の噴霧領域よりも内周側で開口するように内径を設定したことを特徴とする請求項1又は2記載のエンジンの排気浄化装置。   3. The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 1, wherein an inner diameter of the inflow hole is set so as to open on an inner peripheral side with respect to a hollow cone-shaped spray region formed by the urea water injector. 上記合流室の上流壁面に、上記尿素水インジェクタとの間に間隙を確保するための逃げ凹部を凹設したことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のエンジンの排気浄化装置。   The engine exhaust gas purification apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a relief recess for securing a gap with the urea water injector is provided in an upstream wall surface of the merge chamber.
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