JP6083374B2 - Reducing agent addition device - Google Patents
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Description
本発明は、NOxの還元に用いる還元剤を添加する、還元剤添加装置に関する。 The present invention relates to a reducing agent addition apparatus for adding a reducing agent used for NOx reduction.
従来より、内燃機関の排気に含まれるNOx(窒素酸化物)を、触媒上で還元剤と反応させて浄化する技術が知られている。この技術に関し、特許文献1に記載の還元剤添加装置では、内燃機関の燃焼に用いる燃料(炭化水素)を還元剤として用いている。そして、噴射弁から液体の燃料を霧状に噴射して、放電する電極間に通過させることで改質し、改質した液体燃料を排気通路へ添加している。
2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for purifying NOx (nitrogen oxide) contained in exhaust gas of an internal combustion engine by reacting with a reducing agent on a catalyst is known. With regard to this technique, the reducing agent addition apparatus described in
しかし、上記従来の装置では、霧状の液体燃料が電極に付着することにより次の問題が生じる。すなわち、電極に付着した液体燃料は気化するまで付着したままであり、気化して電極から放出されるタイミングが不確定になる。そのため、所望のタイミングで還元剤を排気通路へ添加することが困難になる。 However, in the above-described conventional apparatus, the following problems occur due to the mist of liquid fuel adhering to the electrodes. That is, the liquid fuel attached to the electrode remains attached until it is vaporized, and the timing at which it is vaporized and discharged from the electrode becomes uncertain. Therefore, it becomes difficult to add the reducing agent to the exhaust passage at a desired timing.
この問題に対し本発明者らは、液体燃料をヒータで加熱して気化させてから電極間を通過させる構成を検討した。この構成の場合、改質された燃料が排気通路へ添加されるタイミングが、液体燃料を噴射弁から噴射したタイミングよりも遅れるといった応答遅れの問題が生じる。したがって、このような応答遅れを抑制するべく、噴射弁から噴射された液体燃料を迅速に気化させることが要求される。 In order to solve this problem, the present inventors have examined a configuration in which liquid fuel is heated by a heater and vaporized, and then passed between electrodes. In the case of this configuration, there arises a response delay problem that the timing at which the reformed fuel is added to the exhaust passage is delayed from the timing at which the liquid fuel is injected from the injection valve. Therefore, in order to suppress such a response delay, it is required to quickly vaporize the liquid fuel injected from the injection valve.
なお、電極による燃料の改質を行わない装置においても、液体燃料をヒータで加熱気化させてから排気通路へ添加することが要求される場合がある。この場合においても、迅速に気化させなければ上記応答遅れの問題が生じることとなる。 Even in an apparatus that does not reform the fuel by the electrode, it may be required to add the liquid fuel to the exhaust passage after being heated and vaporized by the heater. Even in this case, the problem of the above-mentioned response delay occurs unless it is vaporized quickly.
本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、還元剤の添加タイミングの応答遅れを抑制することを可能にした還元剤添加装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a reducing agent addition apparatus that can suppress a response delay in the addition timing of the reducing agent.
ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。 The invention disclosed herein employs the following technical means to achieve the above object. Note that the reference numerals in parentheses described in the claims and in this section indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later, and do not limit the technical scope of the invention. .
開示される発明のひとつは還元剤添加装置である。この還元剤添加装置は、内燃機関(10)の排気に含まれるNOxを還元触媒上で浄化するNOx浄化装置(15)が排気通路(10ex)に備えられた燃焼システムに設けられ、排気通路のうち還元触媒の上流側へ還元剤を添加することを前提とする。そして、液体の還元剤を噴霧状態にして噴射する噴孔(D1、D2、D3、D4)を有した噴射弁(33)と、噴孔に対向するように配置された加熱面(34a)を有し、加熱面に付着した液体の還元剤を加熱して気化させる加熱手段(34、34p、34q、34r)と、を備え、噴孔から噴射される還元剤の噴霧中心線(C1、C2、C3、C4)と加熱面との交差角度(θ1、θ2、θ3、θ4)が鋭角になるように、噴射弁は配置されており、加熱手段(34q、34r)は、通電により発熱する発熱体(34b)、および発熱体を内部に収容する伝熱カバー(342、343)を有し、噴射弁は、加熱面の上方側に配置されており、加熱面のうち噴孔と対向する対向面(341a)には、凹部(342a、343a)が形成されていることを特徴とする。
さらに開示される発明のひとつは還元剤添加装置である。この還元剤添加装置は、内燃機関(10)の排気に含まれるNOxを還元触媒上で浄化するNOx浄化装置(15)が排気通路(10ex)に備えられた燃焼システムに設けられ、排気通路のうち還元触媒の上流側へ還元剤を添加することを前提とする。そして、液体の還元剤を噴霧状態にして噴射する噴孔(D1、D2、D3、D4)を有した噴射弁(33)と、噴孔に対向するように配置された加熱面(34a)を有し、加熱面に付着した液体の還元剤を加熱して気化させる加熱手段(34、34p、34q、34r)と、噴射弁から噴射された還元剤が気化する気化室(36a)を内部に有するとともに、気化室に加熱面が位置するように加熱手段を保持する保持部材(35)と、を備え、加熱手段は、保持部材に形成された挿入穴(35c)に挿入されており、加熱面は、挿入穴への挿入方向(A)に延びる形状であり、噴孔は、噴射弁に複数設けられており、複数の噴孔は、挿入方向に並べて配置されており、噴孔から噴射される還元剤の噴霧中心線(C1、C2、C3、C4)と加熱面との交差角度(θ1、θ2、θ3、θ4)が鋭角になり、かつ噴霧中心線が挿入方向に傾くるように、噴射弁は配置されていることを特徴とする。
One of the disclosed inventions is a reducing agent addition device. This reducing agent addition device is provided in a combustion system in which an NOx purification device (15) for purifying NOx contained in exhaust gas of an internal combustion engine (10) on a reduction catalyst is provided in an exhaust passage (10ex). It is assumed that a reducing agent is added upstream of the reduction catalyst. And the injection valve (33) which has the injection hole (D1, D2, D3, D4) which injects a liquid reducing agent in a spray state, and the heating surface (34a) arrange | positioned so as to oppose an injection hole Heating means (34, 34p, 34q, 34r) for heating and vaporizing the liquid reducing agent adhering to the heating surface, and a spraying center line (C1, C2) of the reducing agent injected from the nozzle hole , C3, C4) and the injection valve are arranged so that the crossing angles (θ1, θ2, θ3, θ4) between the heating surface and the heating surface are acute angles, and the heating means (34q, 34r) generate heat when heated. A heat transfer cover (342, 343) for accommodating the body (34b) and the heating element, the injection valve is disposed on the upper side of the heating surface, and is opposed to the nozzle hole in the heating surface on the surface (341a), the recess (342a, 343a) is being formed It features a.
Furthermore, one of the disclosed inventions is a reducing agent addition device. This reducing agent addition device is provided in a combustion system in which an NOx purification device (15) for purifying NOx contained in exhaust gas of an internal combustion engine (10) on a reduction catalyst is provided in an exhaust passage (10ex). It is assumed that a reducing agent is added upstream of the reduction catalyst. And the injection valve (33) which has the injection hole (D1, D2, D3, D4) which injects a liquid reducing agent in a spray state, and the heating surface (34a) arrange | positioned so as to oppose an injection hole A heating means (34, 34p, 34q, 34r) for heating and vaporizing the liquid reducing agent attached to the heating surface, and a vaporizing chamber (36a) for vaporizing the reducing agent injected from the injection valve. And a holding member (35) for holding the heating means so that the heating surface is positioned in the vaporization chamber, and the heating means is inserted into an insertion hole (35c) formed in the holding member, The surface has a shape extending in the insertion direction (A) into the insertion hole, and a plurality of injection holes are provided in the injection valve, and the plurality of injection holes are arranged in the insertion direction and are injected from the injection hole. Spraying center line (C1, C2, C3, C4) Intersection angle between the surface (θ1, θ2, θ3, θ4 ) is an acute angle, and the Katamukuru so the spray center line insertion direction, the injector is characterized in that it is arranged.
これらの発明によれば、噴射される還元剤の噴霧中心線と加熱面との交差角度が鋭角であるため、加熱面に対して噴霧が斜めに付着することとなる。よって、上記交差角度が直角である場合に比べて噴霧の付着面積が拡大されるので、加熱面による還元剤の加熱が促進され、液体の還元剤を迅速に気化させることを促進できる。よって、加熱手段により気化された還元剤が排気通路へ添加されるタイミングが、液体の還元剤を噴射弁から噴射したタイミングよりも遅れるといった応答遅れの問題を抑制できる。 According to these inventions, since the intersection angle between the spray center line and the heating surface of the reducing agent injected is an acute angle, so that the spray is deposited obliquely with respect to the heating surface. Therefore, since the adhesion area of the spray is enlarged as compared with the case where the crossing angle is a right angle, the heating of the reducing agent by the heating surface is promoted, and the rapid evaporation of the liquid reducing agent can be promoted. Therefore, it is possible to suppress a response delay problem such that the timing at which the reducing agent vaporized by the heating means is added to the exhaust passage is delayed from the timing at which the liquid reducing agent is injected from the injection valve.
以下、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。 Hereinafter, a plurality of modes for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, portions corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals and redundant description may be omitted. In each embodiment, when only a part of the configuration is described, the other configurations described above can be applied to other portions of the configuration.
(第1実施形態)
図1に示す燃焼システムは、以下に詳述する内燃機関10、過給機11、微粒子捕集装置(DPF14)、NOx浄化装置15、還元剤浄化装置(DOC16)および還元剤添加装置を備える。燃焼システムは車両に搭載されたものであり、当該車両は、内燃機関10の出力を駆動源として走行する。内燃機関10は、圧縮自着火式のディーゼルエンジンであり、燃焼に用いる燃料には軽油を用いている。
(First embodiment)
The combustion system shown in FIG. 1 includes an
過給機11は、タービン11a、回転軸11bおよびコンプレッサ11cを備える。タービン11aは、内燃機関10の排気通路10exに配置され、排気の運動エネルギにより回転する。回転軸11bは、タービン11aおよびコンプレッサ11cの各インペラを結合することで、タービン11aの回転力をコンプレッサ11cに伝達する。コンプレッサ11cは、内燃機関10の吸気通路10inに配置され、吸気を圧縮して内燃機関10へ過給する。
The
吸気通路10inのうちコンプレッサ11cの下流側には、コンプレッサ11cで圧縮された吸気を冷却する冷却器12が配置されている。冷却器12により冷却された圧縮吸気は、スロットルバルブ13により流量調整された後、吸気マニホールドにより内燃機関10の複数の燃焼室へ分配される。
A
複数の燃焼室から排出された排気は、排気マニホールド10mにより集合される。排気マニホールド10mには、排気の一部をEGR(Exhaust Gas Recirculation)ガスとして吸気通路10inへ還流させる還流配管10egrが取り付けられている。このようにEGRガスを吸気に混合させることで、燃焼室での燃焼温度を低下させてNOx低減が図られる。還流配管10egrには、EGRクーラ17およびEGRバルブ18が取り付けられている。EGRクーラ17は、EGRガスを冷却することで燃焼温度をさらに低下させてNOx低減を促進させる。EGRバルブ18は、ECU80により制御され内燃機関10の運転状態に応じてEGRガスの流量を制御する。
The exhaust discharged from the plurality of combustion chambers is collected by the
排気通路10exのうちタービン11aの下流側には、DPF14(Diesel Particulate Filter)、NOx浄化装置15、DOC16(Diesel Oxidation Catalyst)が順に配置されている。DPF14は、排気に含まれている微粒子を捕集する。排気通路10exのうちDPF14の下流側かつNOx浄化装置15の上流側には、還元剤添加装置の供給管24が接続されている。この供給管24から排気通路10exへ、還元剤添加装置により生成された改質還元剤が添加される。改質還元剤とは、還元剤として用いる炭化水素(燃料)を部分的に酸化して部分酸化炭化水素に改質したものであり、図7を用いて後に詳述する。
In the exhaust passage 10ex, on the downstream side of the
NOx浄化装置15は、還元触媒を担持するハニカム状の担体15bと、担体15bを内部に収容するハウジング15aとを備える。NOx浄化装置15は、排気中のNOxを還元触媒上で燃料と反応させてN2に還元することで、排気に含まれているNOxを浄化する。なお、排気中にはNOxの他にO2も含まれているが、添加された還元剤はO2存在下においてNOxと選択的に反応する。
The
還元触媒には、NOxを吸着する機能を有したものが用いられている。詳細には、還元反応が可能となる活性化温度よりも触媒温度が低い場合には、還元触媒は排気中のNOxを吸着する機能を発揮する。そして、触媒温度が活性化温度以上の場合には、吸着されていたNOxは燃料により還元されて、還元触媒から放出される。例えば、担体15bに担持された銀アルミナによる還元触媒により、NOx吸着機能を有したNOx浄化装置15が提供される。
A reduction catalyst having a function of adsorbing NOx is used. Specifically, when the catalyst temperature is lower than the activation temperature at which the reduction reaction is possible, the reduction catalyst exhibits a function of adsorbing NOx in the exhaust. When the catalyst temperature is equal to or higher than the activation temperature, the adsorbed NOx is reduced by the fuel and released from the reduction catalyst. For example, the
DOC16は、酸化触媒を担持する担体をハウジング内に収容して構成されている。DOC16は、還元触媒上にてNOx還元に用いられずにNOx浄化装置15から流出した還元剤を、酸化触媒上で酸化する。これにより、排気通路10exの出口から還元剤が大気に放出されることを防止する。なお、酸化触媒の活性化温度(例えば200℃)は、還元触媒の活性化温度(例えば250℃)よりも低い。
The
次に、改質還元剤を生成して供給管24から排気通路10exへ添加する還元剤添加装置について、図1および図2を用いて説明する。
Next, a reducing agent addition device that generates a modified reducing agent and adds it to the exhaust passage 10ex from the
還元剤添加装置は、排気通路10exの外部に配置されており、以下に詳述する放電リアクタ20、エアポンプ32p、噴射弁33、電気ヒータ34および電子制御装置(ECU80)を備える。放電リアクタ20、エアポンプ32p、噴射弁33および電気ヒータ34への通電は、ECU80が備えるマイクロコンピュータ(マイコン81)により制御される。
The reducing agent addition device is disposed outside the exhaust passage 10ex, and includes a
放電リアクタ20は、内部に流通路22aを形成するハウジング22を備え、流通路22aには複数の電極21が配置されている。これらの電極21は、互いに平行に対向するように配置された平板形状であり、高電圧が印加される電極と接地電圧の電極とが交互に配置されている。
The
放電リアクタ20の上流側には、連結部材30が取り付けられており、連結部材30の内部空間30aには、混合室31aを内部に形成する筒状の混合容器31が配置されている。混合容器31の下流側開口部は、ハウジング22により形成される流通路22aに接続される。混合容器31の上流側開口部は、連結部材30に設けられた筒状部材30bの開口部と、所定の隙間CLを介して対向する。
A connecting
したがって、混合容器31と筒状部材30bとの間に形成された隙間CLを介して、混合室31aと内部空間30aとは連通する。詳細には、流通路22aに連通する混合室31aの周囲には内部空間30aが存在する。そして、内部空間30aの空気が、環状の隙間CLを通じて混合室31aへ流入し、流通路22a、供給管24へと順に流れるように構成されている。
Therefore, the mixing
連結部材30の上流側には、後に詳述する気化ケース36、噴射弁33および電気ヒータ34を保持する保持部材35が取り付けられている。保持部材35の下方部分には空気通路35aが形成されている。エアポンプ32pにより送風された空気は、送風管32を通じて空気通路35aへ流入する。エアポンプ32pが送風する空気は、還元剤添加装置の周囲に存在する常温常圧の大気である。空気には酸素分子が含まれているので、少なくとも酸素を含んだ酸素ガスをエアポンプ32pは混合室31aへ供給していると言える。以上により、エアポンプ32pから送風管32へ導入された空気は、空気通路35a、内部空間30aおよび隙間CLを順に流れて混合室31aへ流入する。
A holding
図3に示すように、気化ケース36は、断面円形の気化室36aを内部に形成する。気化室36aには電気ヒータ34の加熱面34aが配置されている。ヒータは、通電により発熱する発熱体34b、および発熱体34bを内部に収容する伝熱カバー340を備える。伝熱カバー340の外周面が先述した加熱面34aに相当し、伝熱カバー340が発熱体34bにより加熱されることで、加熱面34aは温度上昇する。
As shown in FIG. 3, the vaporizing
伝熱カバー340および発熱体34bは、保持部材35に形成された挿入穴35cに挿入され、伝熱カバー340は、挿入穴35cへの挿入方向A(図2の左右方向)に延びる有底円筒形状である。この挿入方向Aは、還元剤添加装置を車両に搭載した状態において水平の方向である。つまり、伝熱カバー340の中心線Chは水平方向に延びる。伝熱カバー340の挿入方向Aの長さつまり長手方向長さは、伝熱カバー340のうち挿入方向Aに垂直な方向の長さよりも長い。
The
気化ケース36の周壁の上方部分には開口部36cが形成されており、開口部36cの上方には噴射弁33が配置されている。噴射弁33は、複数の噴孔D1、D2、D3、D4(図3、図4参照)が形成された噴孔プレート33aを備える。複数の噴孔D1〜D4は、伝熱カバー340の挿入方向Aつまり中心線Chの方向に、並べて配置されている。
An
噴射弁33は、保持部材35に形成された挿入穴35bに挿入されることで保持されている。噴射弁33は、挿入穴35bへの挿入方向Bに延びる棒状の形状である。この挿入方向Bは、噴射弁33の中心線Ciが延びる方向と一致しており、還元剤添加装置を車両に搭載した状態において鉛直の方向に対して傾いている。つまり、電気ヒータ34の中心線Chと噴射弁33の中心線Ciとは斜めに交差する。
The
図4に示すように、噴孔D1〜D4はストレートに延びる形状である。噴孔D1〜D4の通路断面形状は円形であり、その通路断面積は一定である。噴孔D1〜D4の中心線C1、C2、C3、C4は、噴射弁33の中心線Ciに対して傾いている。各々の噴孔D1〜D4から噴射された霧状の液体燃料である噴霧は、下流側に進むほど拡がる円錐形状である。この噴霧の中心線は噴孔D1〜D4の中心線C1、C2、C3、C4とする。
As shown in FIG. 4, the nozzle holes D1 to D4 have a shape extending straight. The passage sectional shape of the nozzle holes D1 to D4 is circular, and the passage sectional area is constant. Center lines C1, C2, C3, and C4 of the injection holes D1 to D4 are inclined with respect to the center line Ci of the
図5に示すように、噴孔D1〜D4から噴射された噴霧は、開口部36cを通じて気化室36aへ流入し、加熱面34aに噴き付けられる。噴霧中心線C1、C2、C3、C4と加熱面34aとの交差角度θ1、θ2、θ3、θ4は90度未満の鋭角である。上記交差角度θ1〜θ4は、厳密には、加熱面34aの最上端部における水平面と噴霧中心線C1〜C4との角度である。
As shown in FIG. 5, the spray injected from the nozzle holes D1 to D4 flows into the vaporizing
挿入方向Aにおける噴孔D1〜D4の位置は、加熱面34aよりも挿入方向Aの手前側(図5の左側)に位置する。そして、複数の噴孔D1〜D4のうち挿入方向Aの手前側に位置する噴孔ほど、噴霧の交差角度θ1〜θ4が大きい。なお、上下方向においては、噴孔D1〜D4は加熱面34aよりも上方に位置する。
The positions of the nozzle holes D1 to D4 in the insertion direction A are located closer to the front side (left side in FIG. 5) in the insertion direction A than the
交差角度θ1〜θ4が鋭角であるため、円錐形状の噴霧が加熱面34aに斜めに噴き付けられる。よって、図6に示すように、加熱面34aのうち噴霧が噴き付けられる領域A1、A2、A3、A4は、挿入方向Aを長手方向とする楕円形状となる。交差角度θ1〜θ4の小さい噴霧ほど、噴き付け領域A1〜A4の楕円長手方向が長くなる。また、噴孔D1〜D4の直径を大きくしたり、噴孔D1〜D4と加熱面34aとの距離を長くしたりすると、領域A1、A2、A3、A4の面積が大きくなり、加熱面34aからはみ出ることとなる。このようにはみ出ることのないよう、上記直径および距離は設定されている。
Since the intersection angles θ1 to θ4 are acute angles, the conical spray is sprayed obliquely on the
気化室36aに流入した液体燃料は、電気ヒータ34により加熱されて気化する。また、加熱面34aは、気化された燃料をさらに加熱することで、炭素数の少ない炭化水素に燃料を分解するクラッキングを生じさせる。例えば、軽油がクラッキングされる温度(350℃〜500℃)に燃料を加熱するよう、マイコン81が電気ヒータ34への通電を制御する。クラッキングされた燃料は沸点が低くなり凝縮しにくくなる。気化してクラッキングされた燃料は、気化ケース36の軸方向先端部分に形成された複数の噴出口36bから噴出する。噴出口36bから噴出した気体燃料は、隙間CLから導入された空気と混合室31aで混合し、その後、放電リアクタ20へ流入する。
The liquid fuel that has flowed into the vaporizing
噴射弁33および電気ヒータ34は、図示しないシール材を介して気化ケース36に取り付けられている。したがって、気化室36aのうち噴出口36bを除く部分については、密閉された空間になっている。よって、燃料が気化することに伴い気化室36aは高圧になる。この圧力で、気化室36aの気体燃料は噴出口36bから混合室31aへ噴出する。
The
なお、燃料タンク33t内の液体燃料は、ポンプ33pにより噴射弁33に供給され、噴射弁33の噴孔D1〜D4から噴射されて減圧することにより、微粒化された状態で気化室36aへ供給される。つまり、噴射弁33は、液体の燃料を液体燃料を微粒化する「微粒化装置」を提供しており、例えば、液体燃料の粒径を60μm以下の噴霧状態にして噴射する。
The liquid fuel in the
燃料タンク33t内の燃料は、先述した燃焼用の燃料としても用いられており、内燃機関10の燃焼に用いる燃料と、還元剤として用いる燃料は共用される。噴射弁33は、電磁ソレノイドによる電磁力により開弁作動させる構造であり、その電磁ソレノイドへの通電はマイコン81により制御される。
The fuel in the
気化ケース36内へ噴射される液体燃料の単位時間当たりの噴射量が、単位時間当たりに気化する気化量よりも多くなると、噴き付け領域A1、A2、A3、A4から燃料が液ダレして、自重で加熱面34aから落下するようになる。すると、気化ケース36内に液体燃料が貯留されることとなる。この場合、気化ケース36は、噴射された液体燃料を気化するまで一時的に貯留する貯留槽を提供する。但し、貯留される燃料の液面が開口部36cに達することのないよう、噴孔D1〜D4からの燃料噴射量は制御される。
When the injection amount per unit time of the liquid fuel injected into the
気体燃料と空気とが混合室31aにて混合した混合気は、放電リアクタ20の電極21間の電極間通路21aを流通し、供給管24を通じて排気通路10exへ添加される。放電リアクタ20は、混合気に含まれる燃料(炭化水素)を酸化させて改質燃料を生成する。以下、図7を用いてその生成反応について説明する。
The air-fuel mixture obtained by mixing gaseous fuel and air in the mixing
先ず、図7中の符号(1)に示すように、電極21から放出された電子が、混合気に含まれる酸素ガス(酸素分子)に衝突する。すると、酸素分子は電離して活性酸素の状態になる(符号(2)参照)。次に、活性酸素は、混合気に含まれる気体燃料(炭化水素)と反応して炭化水素を部分的に酸化する(符号(3)参照)。これにより、炭化水素が部分的に酸化された状態の改質還元剤が生成される(符号(4)参照)。改質還元剤の具体例としては、炭化水素の一部がヒドロキシ基(OH)、アルデヒド基(CHO)に酸化された状態の部分酸化物が挙げられる。
First, as indicated by reference numeral (1) in FIG. 7, the electrons emitted from the
さらに放電リアクタ20は、噴射弁33による燃料噴射が停止されて燃料が流入していない状態では、図8に示すようにオゾンを活発に生成するようになる。すなわち、先ず、電極21から放出された電子が、導入されてくる酸素ガス(酸素分子)に衝突する(符号(1)参照)。すると、酸素分子は電離して活性酸素の状態になる(符号(2)参照)。そして活性酸素は、送風されてくる酸素分子と反応して酸化する(符号(5)参照)。
Further, the
要するに、電極21に電圧を印加して酸素ガスが導入される状態にすれば、放電リアクタ20は、酸素ガスをグロー放電によりプラズマ状態にして、酸素分子を電離させて活性酸素にする。そして、この状態で噴出口36bから燃料が噴出されていれば、放電リアクタ20は活性酸素により燃料を部分的に酸化させて改質還元剤を生成する。一方、噴出口36bからの燃料噴出が停止されていれば、放電リアクタ20は活性酸素により酸素ガスからオゾンを生成する。生成されたアルデヒドまたはオゾンは、空気の供給圧力、つまりエアポンプ32pによる圧力により、電極間通路21aから流出し、供給管24を通じて排気通路10exへ添加される。
In short, when a voltage is applied to the
ECU80が備えるマイコン81は、プログラムを記憶する記憶装置と、記憶されたプログラムにしたがって演算処理を実行する中央演算処理装置と、を備える。ECU80は、各種センサの検出値に基づき内燃機関10の作動を制御する。上記各種センサの具体例として、アクセルペダルセンサ(図示せず)、機関回転速度センサ(図示せず)、スロットル開度センサ(図示せず)、吸気圧センサ(図示せず)、吸気量センサ95、排気温度センサ96等が挙げられる。
The microcomputer 81 provided in the
アクセルペダルセンサは、ユーザのアクセルペダル踏込量を検出する。機関回転速度センサは、内燃機関10の出力軸の回転速度を検出する。スロットル開度センサはスロットルバルブ13の開度を検出する。吸気圧センサは、吸気通路10inのうちスロットルバルブ13の下流側の圧力を検出する。吸気量センサ95は吸気の質量流量を検出する。
The accelerator pedal sensor detects a user's accelerator pedal depression amount. The engine rotation speed sensor detects the rotation speed of the output shaft of the
概略、ECU80は、出力軸10aの回転速度および内燃機関10の負荷に応じて、図示しない燃料噴射弁から噴射される燃焼用燃料の噴射量および噴射時期を制御する。さらにECU80は、排気温度センサ96により検出された排気温度に基づき、還元剤添加装置の作動を制御する。すなわち、マイコン81は、図9および図10に示す手順のプログラムを所定周期で繰り返し実行することで、改質還元剤の生成とオゾンの生成を切り替えるように制御する。これらのプログラムは、イグニッションスイッチがオン操作されたことをトリガとして始動し、内燃機関10の運転期間中は常時実行される。
In general, the
先ず、図9のステップS10において、マイコン81はエアポンプ32pを作動させる。続くステップS11では、電極21へ電圧を印加して放電リアクタ20での放電を実施する。続くステップS12では、NOx浄化装置15が有する還元触媒の温度(NOx触媒温度)が、活性化温度未満であるか否かを判定する。NOx触媒温度は、排気温度センサ96により検出された排気温度から推定される。ここで、還元触媒の活性化温度とは、改質還元剤によりNOxを還元浄化できる温度を示す。
First, in step S10 of FIG. 9, the microcomputer 81 operates the
NOx触媒温度が活性化温度未満であると判定された場合には、ステップS13においてオゾン生成フラグをオンに設定する。このオゾン生成フラグは、図8の如くオゾンを生成するように指令するものである。一方、NOx触媒温度が活性化温度未満でないと判定された場合には、ステップS14において改質フラグをオンに設定する。この改質フラグは、図7の如く改質還元剤を生成するように指令するものである。 If it is determined that the NOx catalyst temperature is lower than the activation temperature, the ozone generation flag is set to ON in step S13. This ozone generation flag instructs to generate ozone as shown in FIG. On the other hand, if it is determined that the NOx catalyst temperature is not lower than the activation temperature, the reforming flag is set to ON in step S14. This reforming flag instructs to generate a reforming reducing agent as shown in FIG.
次に、図10のステップS20では、改質フラグがオンに設定されているか否かを判定する。改質フラグがオンでないと判定されれば、続くステップS21にて電気ヒータ34への通電を停止させるとともに、ステップS22において、燃料噴射を停止させるように噴射弁33を閉弁作動させる。ステップS22の処理を実行している時のマイコン81は「オゾン生成制御手段」を提供する。
Next, in step S20 of FIG. 10, it is determined whether or not the reforming flag is set to ON. If it is determined that the reforming flag is not on, energization to the
一方、改質フラグがオンであると判定されれば、続くステップS23にて、NOx浄化装置15が単位時間当りに必要とする改質還元剤の量(必要還元剤量)を算出する。このステップS23の処理を実行している時のマイコン81は「必要量算出手段」を提供する。以下、必要還元剤量を算出する具体例を説明する。
On the other hand, if it is determined that the reforming flag is on, in the subsequent step S23, the amount of reforming reducing agent (necessary reducing agent amount) required by the
先ず、内燃機関10の負荷、出力軸10aの回転速度および燃焼用の燃料の噴射量等、内燃機関10の運転状態に基づき、排気中のNOx濃度および排気量を算出する。次に、算出したNOx濃度および排気量に基づき排気中のNOx量(NOx排出量)を算出する。次に、算出したNOx排出量、供給した改質還元剤量およびNOx触媒温度等の履歴に基づき、NOx浄化装置15で吸着されているNOx量(NOx吸着量)を算出する。次に、算出したNOx吸着量に現時点でのNOx排出量を加算してNOx総量を算出する。次に、NOx総量を浄化するのに必要な改質還元剤の量を、必要還元剤量として算出する。
First, the NOx concentration in the exhaust gas and the exhaust amount are calculated based on the operating state of the
以上の如くステップS23にて必要還元剤量を算出した後、続くステップS24では、算出した必要還元剤量に基づき目標ヒータ温度を算出する。具体的には、必要還元剤量が多いほど目標ヒータ温度を高く設定する。但し、目標ヒータ温度の下限値はクラッキング可能温度以上に設定される。 After calculating the required reducing agent amount in step S23 as described above, in the subsequent step S24, the target heater temperature is calculated based on the calculated required reducing agent amount. Specifically, the target heater temperature is set higher as the required amount of reducing agent is larger. However, the lower limit value of the target heater temperature is set to be equal to or higher than the crackable temperature.
続くステップS25では、目標ヒータ温度となるように電気ヒータ34への供給電力を制御する。例えば、電気ヒータ34へ印加する電圧のパルス幅をデューティ制御することで供給電力を制御する。燃料が気化する際に、気化潜熱によって加熱面34aから熱量を持ち去るため、気化潜熱による温度低下分を考慮して、目標ヒータ温度となるように電気ヒータ34へ電力供給する。続くステップS26では、単位時間当たりの燃料噴射量が必要還元剤量になるよう、噴射弁33の開弁時間を制御して燃料噴射を実施する。ステップS26の処理を実行している時のマイコン81は「改質制御手段」を提供する。
In the subsequent step S25, the power supplied to the
以上に説明した通り、本実施形態に係る還元剤添加装置は、液体の燃料を電気ヒータ34で気化させてから放電リアクタ20へ供給するので、液体の燃料が電極21に付着する不具合を抑制しつつ、燃料を改質できる。加えて、噴孔D1、D2、D3、D4から噴射される燃料の噴霧中心線C1、C2、C3、C4と電気ヒータ34の加熱面34aとの交差角度θ1、θ2、θ3、θ4が鋭角である。よって、上記交差角度θ1〜θ4が直角である場合に比べて噴霧の付着面積が拡大される。具体的には、上記直角の場合には噴き付け領域A1〜A4が円形になるのに対し、交差角度θ1〜θ4が鋭角である本実施形態では、噴き付け領域A1〜A4が噴射方向に拡大した楕円になる。よって、加熱面34aによる還元剤の加熱が促進され、液体の還元剤を迅速に気化させることを促進できる。したがって、電極21への燃料付着を抑制しつつ燃料を改質することと、燃料の添加タイミングの応答遅れを抑制することを可能にできる。
As described above, the reducing agent addition apparatus according to this embodiment supplies liquid fuel to the
さらに本実施形態では、電気ヒータ34は、保持部材35に形成された挿入穴35cに挿入され、加熱面34aは、挿入穴35cへの挿入方向Aに延びる形状である。さて、挿入穴35cでは、電気ヒータ34と保持部材35との間をシールする必要があるので、挿入穴35cの開口面積を小さくしてシール長を短くすることが望ましい。一方、加熱面34aの面積を大きくして迅速な気化の促進を図ることが望ましい。
Furthermore, in the present embodiment, the
そこで本実施形態では、加熱面34aを挿入方向Aに延びる形状にすることで、挿入穴35cの開口面積を拡大させることなく、加熱面34aの面積拡大をさせている。さらに本実施形態では、噴霧中心線C1〜C4が挿入方向Aに傾くように噴射弁33を配置している。そのため、噴霧の付着面積が拡大される方向が、挿入方向Aと一致する、つまり加熱面34aが延びる方向と一致する。よって、加熱面34aのうち噴霧が付着しない領域が少なくなるので、挿入方向Aに拡大された加熱面34aを有効に利用できる。
Therefore, in the present embodiment, the
さらに本実施形態では、噴孔D1〜D4は噴射弁33に複数設けられており、複数の噴孔D1〜D4は電気ヒータ34の挿入方向Aに並べて配置されている。これによれば、噴孔D1〜D4の形状を円形にして噴霧を円錐形状にしつつも、噴き付け領域A1〜A4を挿入方向Aに拡大できる。よって、非円形の噴孔を噴孔プレート33aに穴あけ加工することを不要にしつつ、加熱面34aのうち噴霧が付着しない領域を少なくでき、挿入方向Aに拡大された加熱面34aを有効に利用できる。
Further, in the present embodiment, a plurality of injection holes D1 to D4 are provided in the
ここで、噴射弁33から噴射された液体燃料が電極21に付着すると、改質した燃料を排気通路10exへ供給するタイミングを意図通りに制御できなくなるおそれがある。例えば、改質還元剤の供給が遅れたり、改質還元剤が低排気温時に意図に反して添加される懸念が生じる。この懸念に対し、本実施形態では、噴射弁33から噴射された液体燃料を電気ヒータ34により加熱して気化させている。そのため、電極21に液体燃料が付着することを抑制でき、上記懸念を軽減できる。
Here, when the liquid fuel injected from the
さらに本実施形態では、供給された酸素ガスを放電により電離させて活性酸素にする放電リアクタ20と、放電リアクタ20へ燃料を供給する噴射弁33とを備える。そして、図9のステップS13によるオゾン生成制御手段、およびステップS14による改質制御手段がマイコン81により提供される。そのため、オゾン生成制御手段により燃料噴射を停止させれば、活性酸素によりオゾンが生成され、改質制御手段により燃料を噴射させれば、活性酸素により燃料が酸化(改質)されて改質還元剤が生成される。よって、1つの放電リアクタ20で、還元剤の改質とオゾン生成の両方を実現できる。
Furthermore, in this embodiment, the
ここで、液体燃料が電極21に付着すると、改質還元剤の生成からオゾンの生成に切り替えた場合に、燃料供給を停止させているにも拘わらず、付着していた燃料が気化して電極間通路21a内に燃料が存在することとなる。すると、放電により生成された活性酸素は、燃料を酸化させて改質還元剤を生成してしまい、酸素分子を酸化させてオゾンを生成する量が少なくなる。これに対し本実施形態によれば、上述の如く電極21への燃料付着を抑制できるので、オゾン生成フラグオン時に改質還元剤が生成されるといった不具合を抑制できる。
Here, when the liquid fuel adheres to the
さらに本実施形態では、還元触媒がNOxを吸着する機能を有している。そのため、放電リアクタ20にて生成されたオゾンを排気通路10exに添加すると、排気中のNOがNO2に酸化され、還元触媒に吸着されやすくなる。よって、生成したオゾンを、還元触媒でのNOx吸着性向上に利用することができる。
Furthermore, in this embodiment, the reduction catalyst has a function of adsorbing NOx. Therefore, when ozone generated in the
さらに本実施形態では、還元触媒が活性化温度未満であることを条件としてオゾンを生成させ、還元触媒が活性化温度以上であることを条件として改質還元剤を生成させる。そのため、還元触媒が還元能力を発揮できない低温時に改質還元剤が排気通路10exに添加されることを回避できる。そして、上記低温時には排気通路10exにオゾンを添加してNOをNO2に酸化させ、NOx吸着性を向上させるので、低温時にNOxが浄化されないままNOx浄化装置15から流出することを抑制できる。
Further, in the present embodiment, ozone is generated on the condition that the reduction catalyst is lower than the activation temperature, and the reforming reducing agent is generated on the condition that the reduction catalyst is higher than the activation temperature. Therefore, it can be avoided that the reforming reducing agent is added to the exhaust passage 10ex at a low temperature when the reduction catalyst cannot exhibit the reducing ability. And, at the low temperature, ozone is added to the exhaust passage 10ex to oxidize NO to NO 2 and improve NOx adsorption, so that NOx can be prevented from flowing out of the
また、オゾンは高温であるほど熱分解しやすくなるが、本実施形態では、上記低温時にオゾンが排気通路10exに添加され、低温時以外では添加されない。よって、添加したオゾンが排気熱で熱分解するおそれを低減できる。 Further, although ozone is more likely to be thermally decomposed as the temperature is higher, in the present embodiment, ozone is added to the exhaust passage 10ex when the temperature is low, and is not added except when the temperature is low. Therefore, the possibility that the added ozone is thermally decomposed by exhaust heat can be reduced.
さらに本実施形態では、少なくとも酸素を含んだ酸素ガスとして大気を用いており、エアポンプ32pで大気を放電リアクタ20へ供給する。そのため、例えば内燃機関10の排気を酸素ガスとして用いた場合に比べて、酸素濃度の高い酸素ガスを放電リアクタ20へ供給できる。
Further, in the present embodiment, the atmosphere is used as an oxygen gas containing at least oxygen, and the atmosphere is supplied to the
さらに本実施形態では、電気ヒータ34によりクラッキングされた燃料を放電リアクタ20へ供給することで、該燃料を、放電リアクタ20により電離された酸素ガスで部分的に酸化させて改質燃料を生成する。そのため、燃料の沸点がクラッキングされることにより低下するので、気化した燃料が酸素ガスによって冷却されて温度低下する際に、燃料が再度液化することが抑制される。その結果、気体燃料が凝縮して電極21に付着することの抑制を促進できる。
Further, in the present embodiment, the fuel cracked by the
さらに本実施形態では、液体燃料を微粒化した状態で電気ヒータ34へ供給する噴射弁33を備える。そのため、電気ヒータ34にて液体燃料を気化してクラッキングするのに要する時間が短縮される。よって、必要還元剤量に対する改質燃料の添加の応答性を速くできる。
Furthermore, in this embodiment, the
(第2実施形態)
図3に示す実施形態では、電気ヒータ34の伝熱カバー340が円筒形状である。したがって、加熱面34aのうち噴霧が噴き付けられる領域A1〜A4の部分は、上側を凸とする円弧形状である。これに対し、図11に示す本実施形態に係る電気ヒータ34pの伝熱カバー341は、四角柱の内部に発熱体34bの挿入穴が形成された筒形状である。そして、加熱面34aのうち噴孔D1〜D4と対向する対向面341aの部分であって、噴霧が噴き付けられる噴き付け領域A1〜A4の部分は、水平方向に拡がる平坦形状である。なお、図中の上下方向を示す矢印は、還元剤添加装置を車両に搭載した状態における上下方向を示す。
(Second Embodiment)
In the embodiment shown in FIG. 3, the
さて、図3に示す実施形態の場合、加熱面34aが上側に凸となる湾曲形状であるため、噴き付け領域A1〜A4に付着した燃料が加熱面34aの周方向に沿って自重で流れ落ちるといった液ダレが生じ易い。これに対し、図11に示す本実施形態によれば、加熱面34aのうち噴き付け領域A1〜A4の部分である対向面341aは、水平方向に拡がる平坦形状である。そのため、対向面341aに付着した燃料が加熱面34aの短手方向(図11の左右方向)に沿って自重で流れ落ちることを抑制できる。よって、液体燃料を迅速に気化させることを促進できる。
In the case of the embodiment shown in FIG. 3, the
(第3実施形態)
図12に示すように、本実施形態に係る電気ヒータ34qの伝熱カバー342には、加熱面34aのうち噴き付け領域A1〜A4の部分に凹部342aが形成されている。なお、図中の上下方向を示す矢印は、還元剤添加装置を車両に搭載した状態における上下方向を示す。
(Third embodiment)
As shown in FIG. 12, in the
したがって、本実施形態によれば、噴き付け領域A1〜A4に付着した燃料が加熱面34aの短手方向(図12の左右方向)に沿って自重で流れ落ちることを抑制できる。よって、液体燃料を迅速に気化させることを促進できる。
Therefore, according to this embodiment, it can suppress that the fuel adhering to spraying area | region A1-A4 flows down with dead weight along the transversal direction (left-right direction of FIG. 12) of the
(第4実施形態)
図13に示すように、本実施形態に係る電気ヒータ34rの伝熱カバー343には、加熱面34aのうち噴き付け領域A1〜A4の部分は、複数の凹部343aを有する凹凸形状に形成されている。なお、図中の上下方向を示す矢印は、還元剤添加装置を車両に搭載した状態における上下方向を示す。
(Fourth embodiment)
As shown in FIG. 13, in the
したがって、本実施形態によれば、噴き付け領域A1〜A4に付着した燃料が加熱面34aの短手方向(図13の左右方向)に沿って自重で流れ落ちることを抑制できる。しかも、凹凸形状に形成されることで加熱面34aの表面積が増大しているので、液体燃料を迅速に気化させることを促進できる。
Therefore, according to this embodiment, it can suppress that the fuel adhering to spraying area | region A1-A4 flows down with dead weight along the transversal direction (left-right direction of FIG. 13) of the
(他の実施形態)
以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as illustrated below. Not only combinations of parts that clearly show that combinations are possible in each embodiment, but also combinations of the embodiments even if they are not explicitly stated unless there is a problem with the combination. Is also possible.
図3に示す実施形態では、複数の噴孔D1〜D4を1列に並べて設けているが、2列以上に並べて設けてもよい。或いは、噴孔は1つであってもよい。また、複数の交差角度θ1〜θ4の全てが鋭角である必要は無く、少なくとも1つの交差角度が鋭角であればよい。また、図6に示す実施形態では、加熱面34aから噴霧がはみ出ないように設定されているが、はみ出るような設定であってもよい。
In the embodiment shown in FIG. 3, the plurality of nozzle holes D <b> 1 to D <b> 4 are arranged in one row, but may be arranged in two or more rows. Alternatively, there may be one nozzle hole. Further, it is not necessary that all of the plurality of crossing angles θ1 to θ4 are acute angles, and at least one crossing angle may be an acute angle. Further, in the embodiment shown in FIG. 6, it is set so that the spray does not protrude from the
図5に示す実施形態では、加熱面34aの長手方向、つまり電気ヒータ34の挿入方向Aのうち、挿入方向Aの手前側(図5の左側)から燃料を噴射させる向きに噴霧中心線C1〜C4を傾けている。これに対し、挿入方向Aの奥側(図5の右側)から燃料を噴射させる向きに噴霧中心線C1〜C4を傾けてもよい。また、図5に示す実施形態では、加熱面34aが挿入方向Aに延びる形状であるが、加熱面34aは、このように一方向に延びる形状でなくてもよい。
In the embodiment shown in FIG. 5, the spray center lines C <b> 1 to C <b> 1 in the direction in which fuel is injected from the longitudinal direction of the
図4に示す実施形態では、噴孔D1〜D4はストレートに延びる形状であり、噴孔D1〜D4の通路断面形状は円形である。これに対し、噴孔は、通路断面が下流側であるほど拡大するテーパ形状であってもよい。また、通路断面形状は円形であることに限定されるものではなく、例えば楕円であってもよい。この場合、楕円の長手方向を加熱面34aの延出方向に一致させることが望ましい。
In the embodiment shown in FIG. 4, the nozzle holes D <b> 1 to D <b> 4 have a shape that extends straight, and the passage cross-sectional shape of the nozzle holes D <b> 1 to D <b> 4 is circular. On the other hand, the nozzle hole may have a tapered shape that expands as the passage cross section is on the downstream side. Further, the cross-sectional shape of the passage is not limited to being circular, and may be, for example, an ellipse. In this case, it is desirable to match the longitudinal direction of the ellipse with the extending direction of the
図2に示す実施形態では、気化ケース36と保持部材35とが別体に形成されており、保持部材35の内部に気化ケース36を組み付けて構成されているが、気化ケースと保持部材を樹脂で一体成形してもよい。
In the embodiment shown in FIG. 2, the vaporizing
図1に示す実施形態では、放電リアクタ20へ空気を供給する手段として、大気を送風するエアポンプ32pを採用している。これに対し、内燃機関10の吸気の一部を分岐させて放電リアクタ20へ流入させるようにして、エアポンプ32pの廃止を図ってもよい。例えば、吸気通路10inのうちコンプレッサ11cの下流かつ冷却器12の上流部分から、高温の吸気を分岐させればよい。或いは、吸気通路10inのうちコンプレッサ11cの下流かつ冷却器12の下流部分から、低温の吸気を分岐させればよい。放電リアクタ20へ供給する空気を加熱する手段を設けて、気化した燃料が空気により冷却されることの抑制を図ってもよい。
In the embodiment shown in FIG. 1, an
図1に示す実施形態では、液体燃料を微粒化して加熱手段へ供給する微粒化手段として、噴射弁33を採用している。これに対し、超音波等の高周波数で振動する振動板に液体燃料を接触させることで、液体燃料を振動させて微粒化させる振動装置を、微粒化手段として採用してもよい。
In the embodiment shown in FIG. 1, an
図1に示す実施形態では、液体燃料を加熱して気化させる加熱手段として電気ヒータ34を採用しているが、内燃機関10の廃熱を利用した熱交換器を加熱手段として採用してもよい。
In the embodiment shown in FIG. 1, the
オゾンの生成および改質燃料の生成をともに停止させている完全停止の場合には、放電リアクタ20による放電を停止させて、無駄な電力消費の抑制を図るようにしてもよい。上記完全停止させるケースの具体例としては、NOx触媒温度が活性化温度未満であり、かつ、NOx吸着量が飽和状態になっているケースや、NOx触媒温度が還元可能範囲を超えて高温になっているケースが挙げられる。また、上記完全停止の場合には、エアポンプ32pの作動を停止してエア供給を停止させることで、電力消費の低減を図ってもよい。
In the case of a complete stop in which both the generation of ozone and the generation of reformed fuel are stopped, the discharge by the
図1に示す上記実施形態では、NOxを物理的に捕捉(つまり吸着)する還元触媒が採用されているが、NOxを化学的結合により捕捉(つまり吸蔵)する還元触媒が採用された燃焼システムに、還元剤添加装置を適用させてもよい。 In the above embodiment shown in FIG. 1, a reduction catalyst that physically captures (that is, adsorbs) NOx is employed. However, the combustion system employs a reduction catalyst that traps (that is, stores) NOx by chemical bonding. A reducing agent addition device may be applied.
内燃機関10が理論空燃比よりもリーンな状態で燃焼させている時に、NOx浄化装置15がNOxを吸着し、リーン燃焼以外の時にNOxを還元させる燃焼システムに、還元剤添加装置を適用させてもよい。この場合、リーン燃焼時にはオゾンを生成し、リーン燃焼以外の時に改質燃料を生成させればよい。このようにリーン燃焼時にNOxを捕捉する触媒の具体例としては、担体に担持された白金とバリウムによる吸蔵還元触媒が挙げられる。
When the
吸着または吸蔵の機能を有しないNOx浄化装置15が採用された燃焼システムに、還元剤添加装置を適用させてもよい。この場合、放電リアクタ20で生成されたオゾンをDPF14の再生に用いればよい。すなわち、DPF14の上流へオゾンを添加することで、排気中のNOをNO2に酸化してDPF14へ流入させる。すると、DPF14で捕集されて堆積した微粒子の炭素成分が、NO2と反応して酸化される。これにより、DPF14に堆積した微粒子が除去されて、DPF14が再生される。
The reducing agent addition device may be applied to a combustion system in which the
図9に示す実施形態では、ステップS12で用いるNOx触媒温度を、排気温度センサ96により検出された排気温度から推定している。これに対し、NOx浄化装置15に温度センサを取り付けて、NOx触媒温度を直接計測してもよい。或いは、出力軸の回転速度および内燃機関10の負荷等に基づき、NOx触媒温度を推定してもよい。
In the embodiment shown in FIG. 9, the NOx catalyst temperature used in step S <b> 12 is estimated from the exhaust temperature detected by the
図1に示す実施形態では、放電リアクタ20は、平板形状の電極21を互いに平行に対向するように配置して構成されている。これに対し、放電リアクタは、針状に突出した形状の針状電極と、針状電極を環状に取り囲む環状電極とから構成されていてもよい。
In the embodiment shown in FIG. 1, the
図1に示す実施形態では、電気ヒータ34の下流側に放電リアクタ20を配置しているが、電気ヒータ34の上流側に放電リアクタ20を配置してもよい。また、放電リアクタ20を廃止してもよい。
In the embodiment shown in FIG. 1, the
図1に示す実施形態では、車両に搭載された燃焼システムに還元剤添加装置を適用させている。これに対し、定置式の燃焼システムに還元剤添加装置を適用させてもよい。図1に示す実施形態では、圧縮自着火式のディーゼルエンジンに還元剤添加装置を適用させており、燃焼用の燃料として用いる軽油を還元剤として用いている。これに対し、点火着火式のガソリンエンジンに還元剤添加装置を適用させて、燃焼用の燃料として用いるガソリンを還元剤として用いてもよい。 In the embodiment shown in FIG. 1, a reducing agent addition device is applied to a combustion system mounted on a vehicle. On the other hand, a reducing agent addition device may be applied to a stationary combustion system. In the embodiment shown in FIG. 1, a reducing agent addition device is applied to a compression self-ignition diesel engine, and light oil used as a fuel for combustion is used as a reducing agent. On the other hand, gasoline used as a fuel for combustion may be used as a reducing agent by applying a reducing agent addition device to an ignition ignition type gasoline engine.
10…内燃機関、10ex…排気通路、15…NOx浄化装置、20…放電リアクタ、21…電極、33…噴射弁、34…ヒータ、34a…加熱面、C1、C2、C3、C4…噴霧中心線、D1、D2、D3、D4…噴孔、θ1、θ2、θ3、θ4…交差角度。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
液体の還元剤を噴霧状態にして噴射する噴孔(D1、D2、D3、D4)を有した噴射弁(33)と、
前記噴孔に対向するように配置された加熱面(34a)を有し、前記加熱面に付着した前記液体の還元剤を加熱して気化させる加熱手段(34、34p、34q、34r)と、を備え、
前記噴孔から噴射される還元剤の噴霧中心線(C1、C2、C3、C4)と前記加熱面との交差角度(θ1、θ2、θ3、θ4)が鋭角になるように、前記噴射弁は配置されており、
前記加熱手段(34q、34r)は、通電により発熱する発熱体(34b)、および前記発熱体を内部に収容する伝熱カバー(342、343)を有し、
前記噴射弁は、前記加熱面の上方側に配置されており、
前記加熱面のうち前記噴孔と対向する対向面(341a)には、凹部(342a、343a)が形成されていることを特徴とする還元剤添加装置。 A NOx purification device (15) for purifying NOx contained in the exhaust gas of the internal combustion engine (10) on the reduction catalyst is provided in a combustion system provided in the exhaust passage (10ex), and upstream of the reduction catalyst in the exhaust passage. In the reducing agent addition device for adding the reducing agent to the side,
An injection valve (33) having injection holes (D1, D2, D3, D4) for injecting a liquid reducing agent in a spray state;
A heating means (34, 34p, 34q, 34r) having a heating surface (34a) disposed so as to face the nozzle hole and heating and vaporizing the liquid reducing agent attached to the heating surface; With
The injection valve is arranged so that the crossing angles (θ1, θ2, θ3, θ4) of the spraying center lines (C1, C2, C3, C4) of the reducing agent injected from the injection holes and the heating surface become acute angles. Has been placed ,
The heating means (34q, 34r) includes a heating element (34b) that generates heat when energized, and a heat transfer cover (342, 343) that houses the heating element therein.
The injection valve is disposed above the heating surface,
A reducing agent addition apparatus , wherein concave portions (342a, 343a) are formed on an opposing surface (341a) of the heating surface facing the nozzle hole .
前記加熱手段は、前記保持部材に形成された挿入穴(35c)に挿入され、
前記加熱面は、前記挿入穴への挿入方向(A)に延びる形状であり、
前記噴霧中心線が前記挿入方向に傾くように前記噴射弁は配置されていることを特徴とする請求項1に記載の還元剤添加装置。 It has a vaporizing chamber (36a) in which the reducing agent injected from the injection valve vaporizes, and a holding member (35) for holding the heating means so that the heating surface is located in the vaporizing chamber,
The heating means is inserted into an insertion hole (35c) formed in the holding member,
The heating surface has a shape extending in the insertion direction (A) into the insertion hole,
The reducing agent addition apparatus according to claim 1, wherein the injection valve is arranged such that the spray center line is inclined in the insertion direction.
複数の前記噴孔は、前記挿入方向に並べて配置されていることを特徴とする請求項2に記載の還元剤添加装置。 A plurality of the nozzle holes are provided in the injection valve,
The reducing agent adding device according to claim 2, wherein the plurality of nozzle holes are arranged side by side in the insertion direction.
液体の還元剤を噴霧状態にして噴射する噴孔(D1、D2、D3、D4)を有した噴射弁(33)と、
前記噴孔に対向するように配置された加熱面(34a)を有し、前記加熱面に付着した前記液体の還元剤を加熱して気化させる加熱手段(34、34p、34q、34r)と、
前記噴射弁から噴射された還元剤が気化する気化室(36a)を内部に有するとともに、前記気化室に前記加熱面が位置するように前記加熱手段を保持する保持部材(35)と、を備え、
前記加熱手段は、前記保持部材に形成された挿入穴(35c)に挿入されており、
前記加熱面は、前記挿入穴への挿入方向(A)に延びる形状であり、
前記噴孔は、前記噴射弁に複数設けられており、
複数の前記噴孔は、前記挿入方向に並べて配置されており、
前記噴孔から噴射される還元剤の噴霧中心線(C1、C2、C3、C4)と前記加熱面との交差角度(θ1、θ2、θ3、θ4)が鋭角になり、かつ前記噴霧中心線が前記挿入方向に傾くように、前記噴射弁は配置されていることを特徴とする還元剤添加装置。 A NOx purification device (15) for purifying NOx contained in the exhaust gas of the internal combustion engine (10) on the reduction catalyst is provided in a combustion system provided in the exhaust passage (10ex), and upstream of the reduction catalyst in the exhaust passage. In the reducing agent addition device for adding the reducing agent to the side,
An injection valve (33) having injection holes (D1, D2, D3, D4) for injecting a liquid reducing agent in a spray state;
A heating means (34, 34p, 34q, 34r) having a heating surface (34a) disposed so as to face the nozzle hole and heating and vaporizing the liquid reducing agent attached to the heating surface;
A holding member (35) for holding the heating means so that the heating surface is located in the vaporizing chamber, as well as having a vaporizing chamber (36a) for vaporizing the reducing agent injected from the injection valve. ,
The heating means is inserted into an insertion hole (35c) formed in the holding member,
The heating surface has a shape extending in the insertion direction (A) into the insertion hole,
A plurality of the nozzle holes are provided in the injection valve,
The plurality of nozzle holes are arranged side by side in the insertion direction,
The spray center line of the reducing agent injected from the injection hole (C1, C2, C3, C4 ) and the intersection angle between the heating surface (θ1, θ2, θ3, θ4 ) Ri is Do an acute angle, and the spray center line The reducing agent adding device is characterized in that the injection valve is arranged so that the valve is inclined in the insertion direction .
前記加熱面のうち前記噴孔と対向する対向面(341a)は、水平方向に拡がる平坦形状であることを特徴とする請求項4に記載の還元剤添加装置。 The injection valve is disposed above the heating surface;
The reducing agent addition apparatus according to claim 4 , wherein an opposing surface (341a) of the heating surface that faces the nozzle hole has a flat shape that extends in a horizontal direction.
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