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 Patent Document 1 uses fuel (hydrocarbon) used for combustion of an internal combustion engine as a reducing agent. Then, liquid fuel is injected from the injection valve in the form of a mist and reformed by passing between the discharging electrodes, and the reformed liquid fuel is added to the exhaust passage.

特開2009−162173号公報JP 2009-162173 A

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.

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.

本発明の第1実施形態に係る還元剤添加装置、およびその装置が適用される燃焼システムを示す模式図。1 is a schematic diagram showing a reducing agent addition apparatus according to a first embodiment of the present invention and a combustion system to which the apparatus is applied. 図1に示す還元剤添加装置を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the reducing agent addition apparatus shown in FIG. 図2中のIII−III線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the III-III line | wire in FIG. 第1実施形態に係る噴射弁の断面図であって、噴孔の断面形状を示す図。It is sectional drawing of the injection valve which concerns on 1st Embodiment, Comprising: The figure which shows the cross-sectional shape of a nozzle hole. 第1実施形態において、燃料の噴霧中心線とヒータ加熱面との交差角度を模式的に示す図。The figure which shows typically the crossing angle of the spray centerline of a fuel and a heater heating surface in 1st Embodiment. 第1実施形態において、ヒータ加熱面における燃料噴霧の投影範囲を模式的に示す図。The figure which shows typically the projection range of the fuel spray in a heater heating surface in 1st Embodiment. 第1実施形態において、改質HCが生成されるメカニズムを説明する模式図。The schematic diagram explaining the mechanism in which reformed HC is generated in a 1st embodiment. 第1実施形態において、オゾンが生成されるメカニズムを説明する模式図。The schematic diagram explaining the mechanism by which ozone is produced | generated in 1st Embodiment. 第1実施形態において、オゾン生成と改質HC生成とを切り替える制御の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the control which switches ozone production | generation and reformed HC production | generation in 1st Embodiment. 第1実施形態において、燃料供給量およびヒータ温度を制御する処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence which controls fuel supply amount and heater temperature in 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態に係る電気ヒータの断面図。Sectional drawing of the electric heater which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る電気ヒータの断面図。Sectional drawing of the electric heater which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る電気ヒータの断面図。Sectional drawing of the electric heater which concerns on 4th Embodiment of this invention.

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 internal combustion engine 10, a supercharger 11, a particulate collection device (DPF 14), a NOx purification device 15, a reducing agent purification device (DOC 16), and a reducing agent addition device, which will be described in detail below. The combustion system is mounted on a vehicle, and the vehicle travels using the output of the internal combustion engine 10 as a drive source. The internal combustion engine 10 is a compression self-ignition diesel engine, and light oil is used as a fuel for combustion.

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 supercharger 11 includes a turbine 11a, a rotating shaft 11b, and a compressor 11c. The turbine 11a is disposed in the exhaust passage 10ex of the internal combustion engine 10 and rotates by the kinetic energy of the exhaust. The rotating shaft 11b couples the impellers of the turbine 11a and the compressor 11c to transmit the rotational force of the turbine 11a to the compressor 11c. The compressor 11c is disposed in the intake passage 10in of the internal combustion engine 10, compresses the intake air, and supercharges the internal combustion engine 10.

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 cooler 12 for cooling the intake air compressed by the compressor 11c is disposed on the downstream side of the compressor 11c in the intake passage 10in. The compressed intake air cooled by the cooler 12 is adjusted in flow rate by a throttle valve 13 and then distributed to a plurality of combustion chambers of the internal combustion engine 10 by an intake manifold.

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 exhaust manifold 10m. The exhaust manifold 10m is provided with a return pipe 10egr for returning a part of the exhaust gas to the intake passage 10in as EGR (Exhaust Gas Recirculation) gas. By mixing EGR gas into the intake air in this way, the combustion temperature in the combustion chamber is lowered and NOx reduction is achieved. An EGR cooler 17 and an EGR valve 18 are attached to the reflux pipe 10 egr. The EGR cooler 17 further reduces the combustion temperature by cooling the EGR gas and promotes NOx reduction. The EGR valve 18 is controlled by the ECU 80 and controls the flow rate of the EGR gas according to the operating state of the internal combustion engine 10.

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 turbine 11a, a DPF 14 (Diesel Particulate Filter), a NOx purification device 15, and a DOC 16 (Diesel Oxidation Catalyst) are arranged in this order. The DPF 14 collects fine particles contained in the exhaust. A supply pipe 24 of a reducing agent addition device is connected to the exhaust passage 10ex on the downstream side of the DPF 14 and the upstream side of the NOx purification device 15. The reforming / reducing agent generated by the reducing agent adding device is added from the supply pipe 24 to the exhaust passage 10ex. The reforming / reducing agent is obtained by partially oxidizing a hydrocarbon (fuel) used as a reducing agent to reform it into a partially oxidized hydrocarbon, which will be described in detail later with reference to FIG.

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N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Oも含まれているが、添加された還元剤はO存在下においてNOxと選択的に反応する。 The NOx purification device 15 includes a honeycomb-shaped carrier 15b that carries a reduction catalyst, and a housing 15a that houses the carrier 15b. The NOx purification device 15 purifies NOx contained in the exhaust by reacting NOx in the exhaust with fuel on the reduction catalyst and reducing it to N 2 . The exhaust gas contains O 2 in addition to NOx, but the added reducing agent reacts selectively with NOx in the presence of O 2 .

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 NOx purification device 15 having a NOx adsorption function is provided by a reduction catalyst made of silver alumina supported on the carrier 15b.

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 DOC 16 is configured by accommodating a carrier carrying an oxidation catalyst in a housing. The DOC 16 oxidizes the reducing agent that has not been used for NOx reduction on the reduction catalyst and has flowed out of the NOx purification device 15 on the oxidation catalyst. This prevents the reducing agent from being released into the atmosphere from the outlet of the exhaust passage 10ex. Note that the activation temperature of the oxidation catalyst (eg, 200 ° C.) is lower than the activation temperature of the reduction catalyst (eg, 250 ° C.).

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 supply pipe 24 will be described with reference to FIGS.

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 discharge reactor 20, an air pump 32p, an injection valve 33, an electric heater 34, and an electronic control unit (ECU 80) which will be described in detail below. Energization of the discharge reactor 20, the air pump 32p, the injection valve 33, and the electric heater 34 is controlled by a microcomputer (microcomputer 81) provided in the ECU 80.

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 discharge reactor 20 includes a housing 22 that forms a flow passage 22a therein, and a plurality of electrodes 21 are disposed in the flow passage 22a. These electrodes 21 have a flat plate shape arranged so as to face each other in parallel, and electrodes to which a high voltage is applied and electrodes having a ground voltage are alternately arranged.

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 member 30 is attached to the upstream side of the discharge reactor 20, and a cylindrical mixing container 31 that forms a mixing chamber 31 a is disposed in the internal space 30 a of the connecting member 30. The downstream opening of the mixing container 31 is connected to a flow passage 22 a formed by the housing 22. The upstream opening of the mixing container 31 faces the opening of the cylindrical member 30b provided in the connecting member 30 via a predetermined gap CL.

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 chamber 31a and the internal space 30a communicate with each other through the gap CL formed between the mixing container 31 and the cylindrical member 30b. Specifically, an internal space 30a exists around the mixing chamber 31a communicating with the flow passage 22a. The air in the internal space 30 a flows into the mixing chamber 31 a through the annular gap CL, and flows in order to the flow passage 22 a and the supply pipe 24.

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 member 35 that holds a vaporizing case 36, an injection valve 33, and an electric heater 34, which will be described in detail later, is attached to the upstream side of the connecting member 30. An air passage 35 a is formed in a lower portion of the holding member 35. The air blown by the air pump 32p flows into the air passage 35a through the blower pipe 32. The air blown by the air pump 32p is a normal temperature and normal pressure atmosphere existing around the reducing agent adding device. Since air contains oxygen molecules, it can be said that the air pump 32p supplies oxygen gas containing at least oxygen to the mixing chamber 31a. As described above, the air introduced from the air pump 32p to the blower pipe 32 sequentially flows through the air passage 35a, the internal space 30a, and the gap CL and flows into the mixing chamber 31a.

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 case 36 has a vaporizing chamber 36a having a circular cross section formed therein. A heating surface 34a of the electric heater 34 is disposed in the vaporizing chamber 36a. The heater includes a heating element 34b that generates heat when energized, and a heat transfer cover 340 that accommodates the heating element 34b therein. The outer peripheral surface of the heat transfer cover 340 corresponds to the heating surface 34a described above, and the heating surface 34a rises in temperature as the heat transfer cover 340 is heated by the heating element 34b.

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 heat transfer cover 340 and the heating element 34b are inserted into an insertion hole 35c formed in the holding member 35, and the heat transfer cover 340 extends in the insertion direction A (left and right direction in FIG. 2) into the insertion hole 35c. Shape. This insertion direction A is a horizontal direction in the state which mounted the reducing agent addition apparatus in the vehicle. That is, the center line Ch of the heat transfer cover 340 extends in the horizontal direction. The length of the heat transfer cover 340 in the insertion direction A, that is, the length in the longitudinal direction is longer than the length of the heat transfer cover 340 in the direction perpendicular to the insertion direction A.

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 opening 36c is formed in the upper part of the peripheral wall of the vaporizing case 36, and the injection valve 33 is arranged above the opening 36c. The injection valve 33 includes an injection hole plate 33a in which a plurality of injection holes D1, D2, D3, and D4 (see FIGS. 3 and 4) are formed. The plurality of nozzle holes D1 to D4 are arranged side by side in the insertion direction A of the heat transfer cover 340, that is, the direction of the center line Ch.

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 injection valve 33 is held by being inserted into an insertion hole 35 b formed in the holding member 35. The injection valve 33 has a rod-like shape extending in the insertion direction B into the insertion hole 35b. This insertion direction B coincides with the direction in which the center line Ci of the injection valve 33 extends, and is inclined with respect to the vertical direction when the reducing agent addition device is mounted on the vehicle. That is, the center line Ch of the electric heater 34 and the center line Ci of the injection valve 33 cross each other at an angle.

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 injection valve 33. The spray which is the mist-like liquid fuel injected from each of the nozzle holes D1 to D4 has a conical shape which expands as it goes downstream. The center lines of this spray are the center lines C1, C2, C3, and C4 of the nozzle holes D1 to D4.

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 chamber 36a through the opening 36c and is sprayed onto the heating surface 34a. The intersection angles θ1, θ2, θ3, and θ4 between the spray center lines C1, C2, C3, and C4 and the heating surface 34a are acute angles of less than 90 degrees. Strictly speaking, the crossing angles θ1 to θ4 are angles between the horizontal plane at the uppermost end portion of the heating surface 34a and the spray center lines C1 to C4.

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 heating surface 34a. And the crossing angle (theta) 1- (theta) 4 of spray is so large that the nozzle hole located in the near side of the insertion direction A among several nozzle holes D1-D4. In the vertical direction, the nozzle holes D1 to D4 are positioned above the heating surface 34a.

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 heating surface 34a. Therefore, as shown in FIG. 6, areas A1, A2, A3, and A4 of the heating surface 34a where the spray is sprayed have an elliptical shape with the insertion direction A as the longitudinal direction. The smaller the crossing angles θ1 to θ4 are, the longer the elliptical longitudinal direction of the spray areas A1 to A4 becomes. Further, when the diameter of the nozzle holes D1 to D4 is increased or the distance between the nozzle holes D1 to D4 and the heating surface 34a is increased, the areas of the regions A1, A2, A3, and A4 are increased, and the area from the heating surface 34a is increased. It will protrude. The diameter and the distance are set so as not to protrude in this way.

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 chamber 36a is heated by the electric heater 34 and vaporized. Further, the heating surface 34a further heats the vaporized fuel, thereby generating cracking that decomposes the fuel into hydrocarbons having a small number of carbon atoms. For example, the microcomputer 81 controls energization of the electric heater 34 so that the fuel is heated to a temperature at which light oil is cracked (350 ° C. to 500 ° C.). Cracked fuel has a low boiling point and is difficult to condense. The fuel that has been vaporized and cracked is ejected from a plurality of ejection ports 36 b formed at the tip of the vaporizing case 36 in the axial direction. The gaseous fuel ejected from the ejection port 36 b is mixed with the air introduced from the gap CL in the mixing chamber 31 a and then flows into the discharge reactor 20.

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 injection valve 33 and the electric heater 34 are attached to the vaporizing case 36 via a sealing material (not shown). Therefore, a portion of the vaporizing chamber 36a excluding the jet port 36b is a sealed space. Therefore, the vaporization chamber 36a becomes a high pressure as the fuel vaporizes. With this pressure, the gaseous fuel in the vaporization chamber 36a is ejected from the ejection port 36b to the mixing chamber 31a.

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 fuel tank 33t is supplied to the injection valve 33 by the pump 33p, and is supplied from the injection holes D1 to D4 of the injection valve 33 to reduce the pressure, thereby supplying the atomized state to the vaporization chamber 36a. Is done. In other words, the injection valve 33 provides a “atomization device” for atomizing the liquid fuel into the liquid fuel. For example, the injection valve 33 injects the liquid fuel in a spray state of 60 μm or less.

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 fuel tank 33t is also used as the fuel for combustion described above, and the fuel used for combustion of the internal combustion engine 10 and the fuel used as the reducing agent are shared. The injection valve 33 is configured to open by an electromagnetic force generated by an electromagnetic solenoid, and power supply to the electromagnetic solenoid is controlled by the microcomputer 81.

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 vaporization case 36 is larger than the vaporization amount vaporized per unit time, the fuel sags from the spray areas A1, A2, A3, A4, It falls from the heating surface 34a by its own weight. Then, the liquid fuel is stored in the vaporizing case 36. In this case, the vaporizing case 36 provides a storage tank that temporarily stores the injected liquid fuel until it is vaporized. However, the fuel injection amount from the nozzle holes D1 to D4 is controlled so that the liquid level of the stored fuel does not reach the opening 36c.

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 chamber 31 a flows through the interelectrode passage 21 a between the electrodes 21 of the discharge reactor 20 and is added to the exhaust passage 10 ex through the supply pipe 24. The discharge reactor 20 oxidizes fuel (hydrocarbon) contained in the air-fuel mixture to generate reformed fuel. Hereinafter, the production reaction will be described with reference to FIG.

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 electrode 21 collide with oxygen gas (oxygen molecules) contained in the air-fuel mixture. Then, the oxygen molecules are ionized and become active oxygen (see symbol (2)). Next, the active oxygen reacts with the gaseous fuel (hydrocarbon) contained in the air-fuel mixture to partially oxidize the hydrocarbon (see symbol (3)). Thereby, the reforming / reducing agent in a state where the hydrocarbons are partially oxidized is generated (see reference numeral (4)). Specific examples of the reforming / reducing agent include partial oxides in a state in which a part of the hydrocarbon is oxidized to a hydroxy group (OH) or an aldehyde group (CHO).

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 discharge reactor 20 actively generates ozone as shown in FIG. 8 in a state where the fuel injection by the injection valve 33 is stopped and no fuel flows. That is, first, electrons emitted from the electrode 21 collide with the introduced oxygen gas (oxygen molecules) (see reference numeral (1)). Then, the oxygen molecules are ionized and become active oxygen (see symbol (2)). Then, the active oxygen is oxidized by reacting with the oxygen molecules that are blown (see symbol (5)).

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 electrode 21 to introduce oxygen gas, the discharge reactor 20 turns the oxygen gas into a plasma state by glow discharge and ionizes oxygen molecules into active oxygen. If fuel is ejected from the ejection port 36b in this state, the discharge reactor 20 partially oxidizes the fuel with active oxygen to generate a reforming reducing agent. On the other hand, if fuel ejection from the ejection port 36b is stopped, the discharge reactor 20 generates ozone from oxygen gas by active oxygen. The generated aldehyde or ozone flows out of the interelectrode passage 21a by the supply pressure of air, that is, the pressure by the air pump 32p, and is added to the exhaust passage 10ex through the supply pipe 24.

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 ECU 80 includes a storage device that stores a program and a central processing unit that executes arithmetic processing according to the stored program. The ECU 80 controls the operation of the internal combustion engine 10 based on detection values of various sensors. Specific examples of the various sensors include an accelerator pedal sensor (not shown), an engine speed sensor (not shown), a throttle opening sensor (not shown), an intake pressure sensor (not shown), and an intake air amount sensor 95. Exhaust temperature sensor 96 etc. are mentioned.

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 internal combustion engine 10. The throttle opening sensor detects the opening of the throttle valve 13. The intake pressure sensor detects the pressure on the downstream side of the throttle valve 13 in the intake passage 10in. The intake air amount sensor 95 detects the mass flow rate of intake air.

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 ECU 80 controls the injection amount and injection timing of combustion fuel injected from a fuel injection valve (not shown) according to the rotation speed of the output shaft 10a and the load of the internal combustion engine 10. Further, the ECU 80 controls the operation of the reducing agent addition device based on the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor 96. That is, the microcomputer 81 performs control so that the generation of the reforming / reducing agent and the generation of ozone are switched by repeatedly executing the program of the procedure shown in FIGS. 9 and 10 at a predetermined period. These programs are triggered by the ignition switch being turned on as a trigger, and are always executed during the operation period of the internal combustion engine 10.

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 air pump 32p. In subsequent step S <b> 11, a voltage is applied to the electrode 21 to discharge in the discharge reactor 20. In subsequent step S12, it is determined whether or not the temperature of the reduction catalyst (NOx catalyst temperature) of the NOx purification device 15 is lower than the activation temperature. The NOx catalyst temperature is estimated from the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor 96. Here, the activation temperature of the reduction catalyst indicates a temperature at which NOx can be reduced and purified by the reforming reducing agent.

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 electric heater 34 is stopped in the subsequent step S21, and the injection valve 33 is closed so as to stop fuel injection in step S22. The microcomputer 81 at the time of executing the process of step S22 provides “ozone generation control means”.

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 NOx purification device 15 per unit time is calculated. The microcomputer 81 at the time of executing the process of step S23 provides “necessary amount calculation means”. Hereinafter, a specific example of calculating the necessary reducing agent amount will be described.

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 internal combustion engine 10 such as the load of the internal combustion engine 10, the rotational speed of the output shaft 10a, and the amount of fuel injected for combustion. Next, the NOx amount (NOx emission amount) in the exhaust gas is calculated based on the calculated NOx concentration and the exhaust gas amount. Next, the amount of NOx adsorbed by the NOx purification device 15 (NOx adsorption amount) is calculated based on the calculated NOx emission amount, the supplied amount of reforming / reducing agent, NOx catalyst temperature, and the like. Next, the total NOx amount is calculated by adding the current NOx emission amount to the calculated NOx adsorption amount. Next, the amount of reforming / reducing agent necessary to purify the total NOx amount is calculated as the necessary reducing agent amount.

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 electric heater 34 is controlled so as to reach the target heater temperature. For example, the supply power is controlled by duty-controlling the pulse width of the voltage applied to the electric heater 34. When the fuel is vaporized, heat is removed from the heating surface 34a due to the latent heat of vaporization. Therefore, electric power is supplied to the electric heater 34 so as to reach the target heater temperature in consideration of the temperature decrease due to the latent heat of vaporization. In the subsequent step S26, fuel injection is performed by controlling the valve opening time of the injection valve 33 so that the fuel injection amount per unit time becomes the required reducing agent amount. The microcomputer 81 when executing the process of step S26 provides “reforming control means”.

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 discharge reactor 20 after the liquid fuel is vaporized by the electric heater 34, thereby suppressing the problem of liquid fuel adhering to the electrode 21. The fuel can be reformed. In addition, the intersection angles θ1, θ2, θ3, and θ4 of the fuel spray center lines C1, C2, C3, and C4 injected from the nozzle holes D1, D2, D3, and D4 and the heating surface 34a of the electric heater 34 are acute angles. is there. Therefore, compared with the case where the intersection angles θ1 to θ4 are right angles, the spray adhesion area is enlarged. Specifically, in the case of the right angle, the spray areas A1 to A4 are circular, whereas in the present embodiment in which the intersection angles θ1 to θ4 are acute angles, the spray areas A1 to A4 are enlarged in the injection direction. Become an ellipse. Therefore, heating of the reducing agent by the heating surface 34a is promoted, and rapid vaporization of the liquid reducing agent can be promoted. Therefore, it is possible to reform the fuel while suppressing the adhesion of the fuel to the electrode 21 and to suppress the response delay of the fuel addition timing.

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 electric heater 34 is inserted into the insertion hole 35c formed in the holding member 35, and the heating surface 34a has a shape extending in the insertion direction A to the insertion hole 35c. Now, since it is necessary to seal between the electric heater 34 and the holding member 35 in the insertion hole 35c, it is desirable to reduce the opening area of the insertion hole 35c to shorten the seal length. On the other hand, it is desirable to increase the area of the heating surface 34a to promote rapid vaporization.

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 heating surface 34a is formed in a shape extending in the insertion direction A, so that the area of the heating surface 34a is expanded without increasing the opening area of the insertion hole 35c. Further, in the present embodiment, the injection valve 33 is arranged so that the spray center lines C1 to C4 are inclined in the insertion direction A. For this reason, the direction in which the spray adhesion area is enlarged matches the insertion direction A, that is, the direction in which the heating surface 34a extends. Therefore, since the area | region to which spray does not adhere decreases in the heating surface 34a, the heating surface 34a expanded in the insertion direction A can be utilized effectively.

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 injection valve 33, and the plurality of injection holes D1 to D4 are arranged in the insertion direction A of the electric heater 34. According to this, spraying area | region A1-A4 can be expanded in the insertion direction A, making the shape of the nozzle hole D1-D4 circular and making spray into a cone shape. Therefore, it is unnecessary to drill a non-circular injection hole in the injection hole plate 33a, and the area where the spray does not adhere can be reduced in the heating surface 34a, and the heating surface 34a expanded in the insertion direction A is effectively used. it can.

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 injection valve 33 adheres to the electrode 21, the timing for supplying the reformed fuel to the exhaust passage 10ex may not be controlled as intended. For example, there is a concern that the supply of the reforming / reducing agent is delayed or the reforming / reducing agent is added unintentionally at a low exhaust temperature. In response to this concern, in the present embodiment, the liquid fuel injected from the injection valve 33 is heated by the electric heater 34 and vaporized. Therefore, it can suppress that liquid fuel adheres to the electrode 21, and can reduce the said concern.

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 discharge reactor 20 which ionizes the supplied oxygen gas by discharge and makes it active oxygen, and the injection valve 33 which supplies a fuel to the discharge reactor 20 are provided. Then, the microcomputer 81 provides the ozone generation control means in step S13 and the reforming control means in step S14. Therefore, if fuel injection is stopped by the ozone generation control means, ozone is generated by active oxygen, and if fuel is injected by the reforming control means, the fuel is oxidized (reformed) by active oxygen and reformed and reduced. An agent is produced. Therefore, both the reforming of the reducing agent and the generation of ozone can be realized with one discharge reactor 20.

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 electrode 21, when switching from the generation of the reforming / reducing agent to the generation of ozone, the adhering fuel is vaporized and the electrode is vaporized even though the fuel supply is stopped. There will be fuel in the inter-passage 21a. Then, the active oxygen generated by the discharge oxidizes the fuel to generate a reforming and reducing agent, and the amount of ozone that is generated by oxidizing oxygen molecules is reduced. On the other hand, according to this embodiment, since the fuel adhesion to the electrode 21 can be suppressed as described above, it is possible to suppress the problem that the reforming / reducing agent is generated when the ozone generation flag is on.

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NO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 discharge reactor 20 is added to the exhaust passage 10ex, NO in the exhaust is oxidized to NO 2 and is easily adsorbed by the reduction catalyst. Therefore, the generated ozone can be used for improving NOx adsorption on the reduction catalyst.

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NO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 NOx purification device 15 without being purified at low temperatures.

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 discharge reactor 20 by the air pump 32p. Therefore, for example, oxygen gas having a high oxygen concentration can be supplied to the discharge reactor 20 as compared with the case where the exhaust gas from the internal combustion engine 10 is used as oxygen gas.

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 electric heater 34 is supplied to the discharge reactor 20, so that the fuel is partially oxidized with the oxygen gas ionized by the discharge reactor 20 to generate the reformed fuel. . Therefore, since the boiling point of the fuel is lowered by being cracked, the fuel is suppressed from being liquefied again when the vaporized fuel is cooled by oxygen gas and the temperature is lowered. As a result, suppression of the gaseous fuel condensing and adhering to the electrode 21 can be promoted.

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 injection valve 33 which supplies to the electric heater 34 in the state which atomized the liquid fuel is provided. Therefore, the time required to vaporize and crack the liquid fuel with the electric heater 34 is shortened. Therefore, the responsiveness of the addition of the reformed fuel to the necessary reducing agent amount can be accelerated.

(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 heat transfer cover 340 of the electric heater 34 has a cylindrical shape. Therefore, the part of area | region A1-A4 to which spray is sprayed among the heating surfaces 34a is circular arc shape which makes the upper side convex. On the other hand, the heat transfer cover 341 of the electric heater 34p according to the present embodiment shown in FIG. 11 has a cylindrical shape in which an insertion hole for the heating element 34b is formed inside the square pillar. And the part of the opposing surface 341a which opposes the nozzle holes D1-D4 among the heating surfaces 34a, Comprising: The part of spraying area | region A1-A4 to which spray is sprayed is a flat shape extended in a horizontal direction. In addition, the arrow which shows the up-down direction in a figure shows the up-down direction in the state which mounted the reducing agent addition apparatus in the vehicle.

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 heating surface 34a has a curved shape that protrudes upward, so that the fuel adhering to the spray areas A1 to A4 flows down by its own weight along the circumferential direction of the heating surface 34a. Liquid sag is likely to occur. On the other hand, according to this embodiment shown in FIG. 11, the opposing surface 341a which is a part of spraying area | region A1-A4 among the heating surfaces 34a is a flat shape extended in a horizontal direction. Therefore, it is possible to suppress the fuel adhering to the facing surface 341a from flowing down by its own weight along the short side direction (the left-right direction in FIG. 11) of the heating surface 34a. Therefore, it is possible to promote rapid vaporization of the liquid fuel.

(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 heat transfer cover 342 of the electric heater 34q according to the present embodiment, recesses 342a are formed in the spray areas A1 to A4 of the heating surface 34a. In addition, the arrow which shows the up-down direction in a figure shows the up-down direction in the state which mounted the reducing agent addition apparatus in the vehicle.

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 heating surface 34a. Therefore, it is possible to promote rapid vaporization of the liquid fuel.

(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 heat transfer cover 343 of the electric heater 34r according to the present embodiment, portions of the spray areas A1 to A4 of the heating surface 34a are formed in an uneven shape having a plurality of recesses 343a. Yes. In addition, the arrow which shows the up-down direction in a figure shows the up-down direction in the state which mounted the reducing agent addition apparatus in the vehicle.

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 heating surface 34a. And since the surface area of the heating surface 34a is increasing by forming in uneven | corrugated shape, vaporizing liquid fuel rapidly can be accelerated | stimulated.

(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 heating surface 34a, but it may be set to protrude.

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 heating surface 34 a, that is, the insertion direction A of the electric heater 34 from the front side (left side in FIG. 5). Tilt C4. On the other hand, the spray center lines C1 to C4 may be inclined in a direction in which fuel is injected from the back side in the insertion direction A (right side in FIG. 5). In the embodiment shown in FIG. 5, the heating surface 34 a has a shape extending in the insertion direction A, but the heating surface 34 a does not have to have a shape extending in one direction.

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 heating surface 34a.

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 case 36 and the holding member 35 are formed separately, and the vaporizing case 36 is assembled inside the holding member 35. However, the vaporizing case and the holding member are made of resin. It may be integrally formed with.

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 air pump 32 p that blows air is used as means for supplying air to the discharge reactor 20. On the other hand, the air pump 32p may be abolished by branching a part of the intake air of the internal combustion engine 10 to flow into the discharge reactor 20. For example, high-temperature intake air may be branched from the downstream portion of the compressor 11c and the upstream portion of the cooler 12 in the intake passage 10in. Alternatively, low temperature intake air may be branched from the downstream portion of the compressor 11c and the cooler 12 in the intake passage 10in. Means for heating the air supplied to the discharge reactor 20 may be provided to suppress the vaporized fuel from being cooled by the air.

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 injection valve 33 is employed as atomizing means for atomizing liquid fuel and supplying it to the heating means. On the other hand, a vibrating device that vibrates the liquid fuel and makes it atomize by bringing the liquid fuel into contact with a vibration plate that vibrates at a high frequency such as ultrasonic waves may be employed as the atomizing means.

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 electric heater 34 is adopted as a heating means for heating and vaporizing the liquid fuel, but a heat exchanger using waste heat of the internal combustion engine 10 may be adopted as the heating means. .

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 discharge reactor 20 may be stopped to suppress wasteful power consumption. Specific examples of the case of complete stop include a case where the NOx catalyst temperature is lower than the activation temperature and the NOx adsorption amount is saturated, or the NOx catalyst temperature exceeds the reducible range and becomes high. There are cases. Further, in the case of the complete stop, the power consumption may be reduced by stopping the air supply by stopping the operation of the air pump 32p.

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 internal combustion engine 10 is burning in a state leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the reducing agent addition device is applied to a combustion system in which the NOx purification device 15 adsorbs NOx and reduces NOx in other than lean combustion. Also good. In this case, ozone may be generated during lean combustion, and reformed fuel may be generated at times other than lean combustion. As a specific example of the catalyst that captures NOx during lean combustion in this way, an occlusion reduction catalyst using platinum and barium supported on a carrier can be cited.

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NO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、NO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 NOx purification device 15 having no adsorption or storage function is employed. In this case, ozone generated in the discharge reactor 20 may be used for regeneration of the DPF 14. That is, by adding ozone upstream of the DPF 14, NO in the exhaust is oxidized to NO 2 and flows into the DPF 14. Then, the carbon component of the fine particles collected and deposited by the DPF 14 reacts with NO 2 and is oxidized. Thereby, the fine particles deposited on the DPF 14 are removed, and the DPF 14 is regenerated.

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 exhaust temperature sensor 96. On the other hand, a temperature sensor may be attached to the NOx purification device 15 to directly measure the NOx catalyst temperature. Alternatively, the NOx catalyst temperature may be estimated based on the rotation speed of the output shaft, the load of the internal combustion engine 10, and the like.

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 discharge reactor 20 is configured by arranging flat-plate electrodes 21 so as to face each other in parallel. On the other hand, the discharge reactor may be constituted by a needle-like electrode protruding in a needle shape and an annular electrode surrounding the needle-like electrode in an annular shape.

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 discharge reactor 20 is arranged on the downstream side of the electric heater 34, but the discharge reactor 20 may be arranged on the upstream side of the electric heater 34. Further, the discharge reactor 20 may be eliminated.

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 SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 10ex ... Exhaust passage, 15 ... NOx purification device, 20 ... Discharge reactor, 21 ... Electrode, 33 ... Injection valve, 34 ... Heater, 34a ... Heating surface, C1, C2, C3, C4 ... Spray center line , D1, D2, D3, D4... Injection hole, θ1, θ2, θ3, θ4.

Claims (6)

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、前記排気通路のうち前記還元触媒の上流側へ還元剤を添加する還元剤添加装置において、
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、
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)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、
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.
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.
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、前記排気通路のうち前記還元触媒の上流側へ還元剤を添加する還元剤添加装置において、
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、
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)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.
少なくとも酸素を含んだ酸素ガスを放電により電離させる電極(21)を有し、前記加熱手段により気化された還元剤を、電離させた酸素ガスにより酸化させて改質還元剤を生成させる放電リアクタ(20)を備えることを特徴とする請求項1〜のいずれか1つに記載の還元剤添加装置。 A discharge reactor (21) having an electrode (21) for ionizing at least oxygen gas containing oxygen by discharge, and oxidizing the reducing agent vaporized by the heating means with the ionized oxygen gas to generate a modified reducing agent. 20) The reducing agent adding device according to any one of claims 1 to 5 , further comprising: 20).
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DE102019207697A1 (en) * 2019-05-27 2020-12-03 Robert Bosch Gmbh Injection module for a reducing agent
FR3117161A1 (en) * 2020-12-04 2022-06-10 Faurecia Systemes D'echappement Exhaust gas post-treatment device

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3305106B2 (en) * 1994-03-28 2002-07-22 三菱重工業株式会社 Denitration equipment for internal combustion engines
JPH1094718A (en) * 1996-09-24 1998-04-14 Sekiyu Sangyo Kasseika Center Catalytic reelection of nitrogen oxide
JP2005098226A (en) * 2003-09-25 2005-04-14 Toyota Motor Corp Internal combustion engine
JP4325345B2 (en) * 2003-09-30 2009-09-02 三菱電機株式会社 Exhaust gas treatment equipment
JP2006169982A (en) * 2004-12-13 2006-06-29 Toyota Motor Corp Fuel or reducing agent adding device, internal combustion engine and exhaust emission control device
JP2009041370A (en) * 2007-08-06 2009-02-26 Bosch Corp Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP4803186B2 (en) 2008-01-09 2011-10-26 トヨタ自動車株式会社 Fuel reformer
JP4706757B2 (en) * 2009-01-15 2011-06-22 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine

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