JP6477615B2 - 排気浄化システムの冷却装置 - Google Patents
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Description
を添加する燃料添加弁と、該燃料添加弁と前記SCR触媒との間の排気通路に配置されて、排気中に尿素水溶液を添加する尿素添加弁と、を備えたものが知られている(例えば、特許文献1を参照)。
還元型触媒(SCR触媒)を含む下流側浄化装置と、上流側浄化装置より上流の排気通路に配置されて、排気中に燃料を添加する燃料添加弁と、上流側浄化装置と下流側浄化装置との間の排気通路に配置されて、排気中に尿素水溶液を添加する尿素添加弁と、を備える排気浄化システムに適用される冷却装置である。そして、冷却装置は、冷媒が尿素添加弁と燃料添加弁とを順次に流れる通路である弁冷却通路を有し、該弁冷却通路は、冷媒が先ず尿素添加弁を冷却し、且つ冷媒が尿素添加弁の次に燃料添加弁を冷却するように構成されるようにした。
、それら第一排気通路と第二排気通路との各々に、燃料添加弁、上流側浄化装置、尿素添加弁、及び下流側浄化装置が配置される場合がある。そのような排気浄化システムに本発明の冷却装置を適用する場合は、弁冷却通路は、冷媒が先ず第一排気通路の尿素添加弁(第一尿素添加弁)を冷却し、且つ冷媒が第一尿素添加弁の次に第一排気通路の燃料添加弁(第一燃料添加弁)を冷却するように構成される第一弁冷却通路と、冷媒が先ず第二排気通路の尿素添加弁(第二尿素添加弁)を冷却し、且つ冷媒が第二尿素添加弁の次に第二排気通路の燃料添加弁(第二燃料添加弁)を冷却するように構成される第二弁冷却通路と、を含むようにしてもよい。このような構成によれば、排気浄化システムが2系統である場合であっても、2つの尿素添加弁の過昇温を抑制しつつ、2つの燃料添加弁の過昇温も抑制することができる。
を経由して冷媒が流れる水路と直列に配置されると、排気タービン過給機と2つの添加弁とのうち、先に冷却される機器から冷媒へ放熱される熱の影響により、後に冷却される機器の冷却効率が低下する可能性がある。これに対し、排気タービン過給機を経由して冷媒が流れる通路と前記弁冷却通路とが並列に配置されると、排気タービン過給器と2つの添加弁との何れか一方の熱の影響によって他方の冷却効率が低下することを抑制することができる。
先ず、本発明の第1の実施形態について図1乃至図4に基づいて説明する。図1は、本発明に係る内燃機関の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、理論空燃比よりリーンな空燃比により運転される圧縮着火式の内燃機関(ディーゼルエンジン)である。なお、図1に示す例では、内燃機関1が直列に配置された4つの気筒2を有しているが、内燃機関1の気筒数は3つ以下であってもよく、又は5つ以上であってもよい。内燃機関1の各気筒2には、気筒2内へ燃料を噴射するための燃料噴射弁3とが取り付けられている。
併設されている。ECU7は、CPU、ROM、RAM、バックアップRAM等から構成される。このように構成されるECU7は、前述したエアフローメータ42に加え、アクセルポジションセンサ8やクランクポジションセンサ9等の各種センサと電気的に接続されている。なお、アクセルポジションセンサ8は、アクセルペダルの操作量(アクセル開度)に相関する電気信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ9は、内燃機関1の機関出力軸(クランクシャフト)の回転位置に相関する電気信号を出力するセンサである。
溶液を添加させる処理(以下、「還元剤供給処理」と称する)を実行する。尿素添加弁53から排気中へ添加された尿素水溶液は、排気中又はSCR触媒において熱分解及び加水分解されてNH3を生成し、そのNH3がSCR触媒に吸着される。SCR触媒に吸着されたNH3は、排気中に含まれるNOXと反応して、該NOXを窒素(N2)に還元させる。
過昇温する可能性がある。特に、上記した触媒暖機処理やフィルタ再生処理が実行される場合等のように、酸化触媒で発生する反応熱の量が多くなる場合は、尿素添加弁53の曝される排気の温度が高くなるため、燃料添加弁52が尿素添加弁53より先に冷却されると、尿素添加弁53が尿素水溶液の変質を招く温度まで過昇温する可能性が高い。そこで、本実施形態における弁冷却通路19は、冷却水が先ず尿素添加弁53を冷却し、且つ冷却水が尿素添加弁53の次に燃料添加弁52を冷却するように構成される。ここでいう「冷却水が尿素添加弁53の次に燃料添加弁52を冷却する」とは、尿素添加弁53と燃料添加弁52との間の弁冷却通路19に、それら燃料添加弁52及び尿素添加弁53以外の冷却対象が配置されないことを意味する。以下では、第四水路18と尿素添加弁53との間の弁冷却通路19を第五水路19aと称し、尿素添加弁53と燃料添加弁52との間の弁冷却通路19を第六水路19bと称し、燃料添加弁52と第一水路11との間の弁冷却通路19を第七水路19cと称する。
うになる。その結果、内燃機関1の過熱が抑制される。
ターボチャージャ6が内燃機関1の冷却水によって冷却される水冷式の過給機である場合に、冷却水がターボチャージャ6を経由する通路と、弁冷却通路19とが直列に配置されると、ターボチャージャ6の冷却効率が低下したり、又は燃料添加弁52及び尿素添加弁53の冷却効率が低下したりする可能性がある。
置されると、燃料添加弁52及び尿素添加弁53の熱を受けて高温となった冷却水によりターボチャージャ6が冷却されることになるため、ターボチャージャ6の冷却効率が低下する。その結果、ターボチャージャ6のタービンホイールとコンプレッサホイールとを連結する軸の回転不良を招く可能性がある。
前述した実施形態1では、第四水路18の途中から取り出される冷却水によって燃料添加弁52及び尿素添加弁53を冷却する例について述べたが、ブロック側水路10bの途中から取り出される冷却水によって燃料添加弁52及び尿素添加弁53を冷却してもよい。詳細には、図6に示すように、弁冷却通路19の一端(第五水路19aの上流側端部)がブロック側水路10bの途中に接続されてもよい。
較的多くすることができる。よって、尿素添加弁53が過度に冷却されることを抑制しつつ、尿素添加弁53が過昇温することを抑制することができる。
次に、本発明の第2の実施形態について図7及び図8に基づいて説明する。ここでは、前述した第1の実施形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
ち、第一弁冷却通路190は、第一尿素添加弁53aと第一燃料添加弁52aとの間に、それら第一尿素添加弁53a及び第一燃料添加弁52a以外の冷却対象が配置されないように構成される。一方、第二弁冷却通路191は、第四水路18の途中から分岐して、第二尿素添加弁53b及び第二燃料添加弁52bを順次経由した後に第一水路11の途中に合流する水路である。その際、第二弁冷却通路191は、第四水路18から取り出された冷却水が先ず第二尿素添加弁53bを冷却し、且つその冷却水が第二尿素添加弁53bの次に第二燃料添加弁52bを冷却するように構成される。すなわち、第二弁冷却通路191は、第二尿素添加弁53bと第二燃料添加弁52bとの間に、それら第二尿素添加弁53b及び第二燃料添加弁52b以外の冷却対象が配置されないように構成される。
前述した第2の実施形態では、排気浄化システムが2系統に分かれている例について述べたが、本変形例では、排気浄化システムの一部が2系統に分かれている例について述べる。
加弁53を冷却した冷却水の残りの一部は、尿素添加弁53の次に第二燃料添加弁52bを冷却することになる。よって、前述した第1の実施形態と同様に、尿素添加弁53の過昇温を抑制しつつ、燃料添加弁52a、52bの過昇温も抑制することができる。
次に、本発明の第3の実施形態について図11に基づいて説明する。ここでは前述した第1の実施形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
2 気筒
5 排気通路
5a 第一排気通路
5b 第二排気通路
5c 第三排気通路
6 ターボチャージャ
10a ヘッド側水路
10b ブロック側水路
12 ラジエータ
14 サーモスタットバルブ
17 ウォーターポンプ
19 弁冷却通路
43 インタークーラ
50 上流側ケーシング
50a 第一上流側ケーシング
50b 第二上流側ケーシング
51 下流側ケーシング
51a 第一下流側ケーシング
51b 第二下流側ケーシング
52 燃料添加弁
52a 第一燃料添加弁
52b 第二燃料添加弁
53 尿素添加弁
53a 第一尿素添加弁
53b 第二尿素添加弁
120 ラジエータ
190 第一弁冷却通路
191 第二弁冷却通路
192 第三弁冷却通路
Claims (8)
- 希薄燃焼運転される圧縮着火式内燃機関の排気通路に配置され、酸化触媒を含む上流側浄化装置と、
前記上流側浄化装置より下流の排気通路に配置され、選択還元型触媒を含む下流側浄化装置と、
前記上流側浄化装置より上流の排気通路に配置され、排気中に燃料を添加する燃料添加弁と、
前記上流側浄化装置と前記下流側浄化装置との間の排気通路に配置され、排気中に尿素水溶液を添加する尿素添加弁と、
を備える排気浄化システムに適用される冷却装置であって、
前記冷却装置は、前記尿素添加弁と前記燃料添加弁とを冷媒が順次に流れる通路である弁冷却通路を備え、
前記弁冷却通路は、冷媒が先ず前記尿素添加弁を冷却し、且つ冷媒が前記尿素添加弁の次に前記燃料添加弁を冷却するように構成されることを特徴とする排気浄化システムの冷却装置。 - 請求項1において、前記上流側浄化装置は、前記酸化触媒に加え、排気中のPMを捕集するパティキュレートフィルタを含む排気浄化システムの冷却装置。
- 請求項1又は2において、
前記排気通路は、第一排気通路と第二排気通路とを含み、
前記上流側浄化装置は、前記第一排気通路に配置される第一上流側浄化装置と、前記第二排気通路に配置される第二上流側浄化装置とを含み、
前記下流側浄化装置は、前記第一上流側浄化装置より下流の前記第一排気通路に配置される第一下流側浄化装置と、前記第二上流側浄化装置より下流の前記第二排気通路に配置される第二下流側浄化装置とを含み、
前記燃料添加弁は、前記第一上流側浄化装置より上流の前記第一排気通路に配置される第一燃料添加弁と、前記第二上流側浄化装置より上流の前記第二排気通路に配置される第二燃料添加弁とを含み、
前記尿素添加弁は、前記第一上流側浄化装置と前記第一下流側浄化装置との間の前記第一排気通路に配置される第一尿素添加弁と、前記第二上流側浄化装置と前記第二下流側浄化装置との間の前記第二排気通路に配置される第二尿素添加弁とを含み、
前記弁冷却通路は、冷媒が先ず前記第一尿素添加弁を冷却し、且つ冷媒が前記第一尿素添加弁の次に前記第一燃料添加弁を冷却するように構成される第一弁冷却通路と、冷媒が先ず前記第二尿素添加弁を冷却し、且つ冷媒が前記第二尿素添加弁の次に前記第二燃料添加弁を冷却するように構成される第二弁冷却通路とを含む排気浄化システムの冷却装置。 - 請求項1又は2において、
前記排気通路は、第一排気通路と、第二排気通路と、前記第一排気通路及び前記第二排気通路が合流して形成される第三排気通路とを含み、
前記上流側浄化装置は、前記第一排気通路に配置される第一上流側浄化装置と、前記第二排気通路に配置される第二上流側浄化装置とを含み、
前記下流側浄化装置は、前記第三排気通路に配置され、
前記燃料添加弁は、前記第一上流側浄化装置より上流の前記第一排気通路に配置される第一燃料添加弁と、前記第二上流側浄化装置より上流の前記第二排気通路に配置される第二燃料添加弁とを含み、
前記尿素添加弁は、前記下流側浄化装置より上流の前記第三排気通路に配置され、
前記弁冷却通路は、冷媒が前記尿素添加弁を経由する第一弁冷却通路と、前記尿素添加弁を経由した後の冷媒の一部が前記第一燃料添加弁を経由する第二弁冷却通路と、前記尿
素添加弁を経由した後の冷媒の残りが前記第二燃料添加弁を経由する第三弁冷却通路と、含み、
前記第一弁冷却通路、前記第二弁冷却通路、及び前記第三弁冷却通路は、前記尿素添加弁を冷却した冷媒の一部が前記尿素添加弁の次に前記第一燃料添加弁を冷却し、且つ前記尿素添加弁を冷却した後の冷媒の残りの一部が前記尿素添加弁の次に前記第二燃料添加弁を冷却するように構成される排気浄化システムの冷却装置。 - 請求項1から4の何れか一項において、
前記内燃機関は、冷媒により冷却される内燃機関であって、且つ該内燃機関を経由した冷媒の熱を放熱させるためのラジエータを具備し、
前記弁冷却通路は、前記ラジエータを経由した後の冷媒であって、且つ前記内燃機関を経由する前の冷媒の一部が、前記尿素添加弁及び前記燃料添加弁を順次に流れるように構成される排気浄化システムの冷却装置。 - 請求項1から4の何れか一項において、
前記内燃機関は、冷媒により冷却される内燃機関であって、且つ該内燃機関を経由した冷媒の熱を放熱させるためのラジエータを具備し、
前記弁冷却通路は、前記尿素添加弁及び前記燃料添加弁を順次に経由した後の冷媒を、前記内燃機関を経由した後の冷媒であって、且つ前記ラジエータへ流入する前の冷媒と合流するように構成される排気浄化システムの冷却装置。 - 請求項5において、
前記弁冷却通路は、前記尿素添加弁及び前記燃料添加弁を順次に経由した後の冷媒を、前記内燃機関を経由した後の冷媒であって、且つ前記ラジエータへ流入する前の冷媒と合流するように構成される排気浄化システムの冷却装置。 - 請求項1から7の何れか一項において、
前記内燃機関は、該内燃機関の排気エネルギを利用して遠心式のコンプレッサを駆動する過給機であって、且つ冷媒により冷却される排気タービン過給機を具備し、
前記弁冷却通路は、前記排気タービン過給機を経由して冷媒が流れる通路と並列に配置される排気浄化システムの冷却装置。
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