WO2005073529A1 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

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WO2005073529A1
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exhaust
reducing agent
injection nozzle
exhaust passage
engine
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Kiminobu Hirata
Nobuhiko Masaki
Tatsuji Miyata
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Nissan Diesel Motor Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention provides an exhaust gas for reducing and removing nitrogen oxides (NOx), which are also discharged from a diesel engine or a gasoline engine mounted on a moving vehicle, by supplying a reducing agent to the exhaust gas upstream of a reduction catalyst in an exhaust passage. More particularly, the present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an engine, in which a supplied reducing agent adheres to an exhaust path to remove a component of the reducing agent deposited in the exhaust path.
  • NOx nitrogen oxides
  • Patent Document 1 JP-A-2000-27627
  • a reducing agent for example, an aqueous urea solution (hereinafter, referred to as "urea water”) is injected and supplied to the exhaust passage according to the operating state of the engine such as the NOx emission amount and the exhaust gas temperature.
  • urea water aqueous urea solution
  • the exhaust pressure of the engine may increase and the engine output may decrease, or the fuel efficiency may decrease.
  • a reducing agent light oil, gasoline, or alcohol
  • components such as carbon may be precipitated in the exhaust passage, which may cause a decrease in engine output and a decrease in fuel efficiency.
  • the present invention addresses such a problem, and when the reducing agent supplied to the exhaust gas upstream side of the reducing catalyst adheres to the exhaust passage, the component of the reducing agent precipitated in the exhaust passage. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purification apparatus for an engine capable of removing the exhaust gas.
  • an exhaust purification device for an engine according to a first invention is provided in an exhaust system of an engine, and reduces and purifies nitrogen oxides in exhaust gas with a reducing agent.
  • An engine comprising: a catalyst; an injection nozzle for injecting and supplying a reducing agent to the exhaust gas upstream of the reduction catalyst in an exhaust passage of the exhaust system; and a reducing agent supply device for supplying the reducing agent to the injection nozzle.
  • An exhaust purification device wherein at least a portion where the reducing agent injected and supplied from the injection nozzle cap is attached to a lower inner wall of the exhaust passage to form a recess, and a bottom of the recess. The wall is removable.
  • the reducing agent is deposited from the reducing agent in a recess formed in the lower inner wall of the exhaust passage where a portion to which the reducing agent injected and supplied from the injection nozzle adheres is formed.
  • the bottom wall of the concave portion is made removable.
  • the horizontal width of the recess along the axial direction of the air passage is substantially the same as the horizontal width of the air passage.
  • a bent portion that extends substantially vertically downward in the exhaust gas flow direction and then bends in a substantially horizontal direction is provided in an exhaust passage between the injection nozzle and the reduction catalyst.
  • the recess is formed by recessing the lower inner wall.
  • the bottom wall of the recess is provided with a heater for heating the bottom wall to at least the melting point of the component of the reducing agent.
  • the bottom wall is heated to at least the melting point of the component of the reducing agent by the heater provided on the bottom wall of the concave portion.
  • a heat insulating material for suppressing heat radiation from the heater to the outside air is provided on the outer surface side of the heater.
  • the exhaust gas purification apparatus for an engine according to the second invention is provided in the exhaust system of the engine, and reduces and purifies nitrogen oxides in the exhaust gas with a reducing agent.
  • An exhaust purification device for an engine comprising: an injection nozzle for injecting a reducing agent into the exhaust gas upstream of the reduction catalyst in a passage; and a reducing agent supply device for supplying a reducing agent to the injection nozzle.
  • a disconnecting means is provided in a detachable state for shutting off a portion of the exhaust passage where the reducing agent injected and supplied from the injection nozzle cap adheres and at least a portion of the exhaust passage where the reduction catalyst is disposed.
  • a water supply port and a drain port of the washing water are provided on a wall of the exhaust passage at a portion of the exhaust passage where the reducing agent adheres.
  • the exhaust gas is provided in a detachable state between a portion of the exhaust passage to which the reducing agent injected and supplied from the injection nozzle adheres and a portion of the exhaust passage in which the reduction catalyst is provided.
  • the exhaust passage is shut off by a shut-off means, and at a portion of the exhaust passage to which the reducing agent adheres, washing water is supplied and drained through a water supply port and a drain port provided on a wall of the exhaust passage.
  • shutoff means is provided at a position upstream and downstream of the exhaust with the injection nozzle interposed in the exhaust system.
  • the exhaust passage is shut off by shutoff means provided at the upstream and downstream sides of the exhaust nozzle with the injection nozzle interposed therebetween.
  • the shut-off means traverses the exhaust passage from an insertion port portion formed at a part of a joining portion where flanges provided at connection portions in the middle of the exhaust system are joined to face each other.
  • the force of the partition plate to be inserted and sandwiched between the joining portions of the flanges also constitutes.
  • the exhaust port is inserted through the insertion opening formed in a part of the joint where the flanges are opposed to each other, and is traversed through the exhaust passage by the partition plate sandwiched between the joints of the flanges. Cut off.
  • the blocking means locks locking means, which is provided near the insertion opening at the joint of the flanges, to the outer surface of each of the flanges, and is fixed in an inserted state between the flanges. Things. With this, the flange provided near the insertion port at the joint is provided. The blocking means is locked to the outer surface of each of the flanges, so that the blocking means is inserted and fixed between the flanges.
  • the water supply port for the washing water is provided on the upper wall portion of the exhaust passage, and the water discharge port is provided on the bottom wall portion of the exhaust passage.
  • the cleaning water is supplied from the water supply port provided on the upper wall of the exhaust passage, and the cleaning water is drained from the drain provided on the bottom wall of the exhaust passage.
  • the exhaust gas purification device for an engine according to the third invention is provided in the exhaust system of the engine, and reduces and purifies nitrogen oxides in the exhaust gas with a reducing agent.
  • An exhaust gas cleaner for an engine comprising: an injection nozzle for injecting a reducing agent into the exhaust gas upstream of the reduction catalyst in an exhaust passage; and a reducing agent supply device for supplying the reducing agent to the injection nozzle.
  • An apparatus, wherein a portion to which a reducing agent injected and supplied from the injection nozzle cap adheres in the exhaust passage has a detachable structure.
  • the reducing agent injected and supplied from the injection nozzle that injects and supplies the reducing agent to the exhaust upstream side of the reduction catalyst in the exhaust passage of the exhaust system adheres in the exhaust passage.
  • the part is removable.
  • a portion where the reducing agent adheres in the exhaust passage is the injection nozzle, and the injection nozzle is detachable from the exhaust passage. This makes the injection nozzle itself that directly injects the reducing agent detachable from the exhaust passage.
  • the portion where the reducing agent adheres in the exhaust passage is assumed to be a portion of the exhaust passage up to a predetermined length near the exhaust downstream side of the injection nozzle, and this exhaust passage portion may be detachable. Good. Thereby, the portion of the exhaust passage up to a predetermined length where the reducing agent easily adheres near the exhaust downstream side of the injection nozzle can be attached and detached.
  • the portion where the reducing agent adheres in the exhaust passage is a portion of the exhaust passage from near the exhaust downstream side of the injection nozzle to near the inlet portion of the reduction catalyst. May be removable. This makes it easy for the reducing agent to collide and adhere at the inlet of the reduction catalyst on the exhaust downstream side of the injection nozzle, and makes the portion of the exhaust passage detachable.
  • the portion where the reducing agent adheres in the exhaust passage is located at the exhaust nozzle.
  • the force on the upstream side of the air may also be a part of the exhaust passage up to a predetermined length on the downstream side of the exhaust, and the part of the exhaust passage may be detachable. This makes it possible to attach / detach a portion of the exhaust passage having a predetermined length to which the reducing agent easily adheres on the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the injection nozzle.
  • the portion where the reducing agent adheres in the exhaust passage is a portion of the exhaust passage from the vicinity of the exhaust nozzle upstream of the injection nozzle to the vicinity of the inlet portion of the reduction catalyst. May be detachable. This makes it easy for the reducing agent to collide and adhere at the inlet of the reduction catalyst from near the exhaust gas upstream side of the injection nozzle to the exhaust gas downstream side.
  • the injection nozzle may be detachable from the detachable exhaust passage portion. As a result, the injection nozzle itself can be attached to and detached from the removed exhaust passage.
  • precipitation detecting means for detecting that the reducing agent supplied from the injection nozzle into the exhaust passage adheres and precipitates in the exhaust passage, and a reducing agent based on a detection signal of the force of the precipitation detecting means.
  • an alarming means for alarming the deposition of the particles.
  • the injection nozzle detects that the reducing agent supplied into the exhaust passage adheres and precipitates in the exhaust passage by the precipitation detection unit, and inputs a detection signal from the precipitation detection unit to the alarm unit. A warning is given of the attachment and deposition of the reducing agent.
  • the precipitation detecting means measures a difference in exhaust pressure between an upstream side of the exhaust nozzle of the injection nozzle and a downstream side of a portion where the reducing agent is attached and deposited downstream of the exhaust nozzle. Then, the deposition of the reducing agent may be detected. Thereby, the difference in exhaust pressure between the exhaust gas upstream of the injection nozzle and the downstream of the portion where the reducing agent has adhered and deposited is measured, and when the pressure difference becomes equal to or higher than a certain value, the reducing agent is discharged. Detect adhesion and deposition.
  • the exhaust gas purification apparatus for an engine according to claim 1, at least a portion of the lower wall of the exhaust passage where the reducing agent injected and supplied from the injection nozzle is attached is recessed to form a recess. Because of the formation, the reducing agent having a large particle diameter out of the reducing agent injected and supplied from the injection nozzle drops toward the concave portion without riding on the exhaust flow. Therefore, from this reducing agent Even if the components are deposited, they are accumulated in the concave portions, so that it is difficult to affect the exhaust pressure. Since the bottom wall of the recess is detachable, the bottom wall can be appropriately removed to easily remove the components of the reducing agent accumulated in the recess. As a result, it is possible to prevent a decrease in engine output by suppressing an increase in the exhaust pressure of the engine, and to prevent a reduction in fuel consumption.
  • the horizontal width of the concave portion along the axial direction of the exhaust passage is substantially the same as the horizontal width of the exhaust passage. Even if the spray is sprayed in the opposite direction, it is possible to prevent the reducing agent from adhering to portions other than the concave portions and accumulating components of the reducing agent.
  • a bent portion is provided in the exhaust passage between the injection nozzle and the reduction catalyst, and a concave portion is formed by recessing the lower inner wall of the bent portion.
  • the reducing agent injected from the injection nozzle flows toward the concave portion together with the exhaust gas. Then, since the flow of exhaust gas stagnates in the concave portion, it is difficult for the reducing agent having a large particle diameter to flow downstream of the concave portion. Accordingly, it is possible to prevent the reducing agent having a large particle diameter from adhering to the exhaust passage downstream of the concave portion and accumulating the components.
  • the component of the reducing agent accumulated on the bottom wall of the concave portion can be heated to the melting point or more by the heater provided on the bottom wall of the concave portion. it can .
  • the components of the reducing agent can be dissolved and removed from the bottom wall of the concave portion.
  • the heat generated by the heater is suppressed by the heat insulating material provided on the outer surface of the heater to the outside air, and the bottom wall of the recess is efficiently heated by the heater. And the energy used by the heater can be reduced.
  • the exhaust passage in which the reducing agent is attached by the shut-off means provided detachably and at least the reduction catalyst are disposed.
  • the washing water is supplied through the water supply port and drained through the drain, so that only the exhaust passage where the reducing agent adheres Can be washed. Therefore, the supplied reducing agent adheres to the exhaust passage and the component of the reducing agent precipitated in the exhaust passage can be removed. This Accordingly, it is possible to prevent a decrease in engine output by suppressing an increase in the exhaust pressure of the engine, and to prevent a reduction in fuel consumption. Further, by installing the shut-off means at the time of washing, it is possible to prevent the supplied washing water from wetting the reduction catalyst and prevent deterioration of the reduction catalyst.
  • the exhaust passage is formed not only between the portion of the exhaust passage where the reducing agent precipitates and the portion of the exhaust passage where the reduction catalyst is disposed, but also the exhaust upstream of the injection nozzle.
  • the medium can be prevented from getting wet with the washing water.
  • the shut-off means is evacuated from the insertion port portion formed at a part of the joint where the flanges provided at the connection part in the middle of the exhaust system are joined to each other. Since the partition plate is inserted across the passage, the mounting / detaching structure of the blocking means can be simplified.
  • the blocking means is fixed in an inserted state between the flanges by the locking means locked on the outer surface near the insertion opening of the joint portion of the flange.
  • the locking means locked on the outer surface near the insertion opening of the joint portion of the flange.
  • the water supply rocker cleaning water provided on the upper wall portion of the exhaust passage is supplied, and the drainage rocker cleaning water provided on the bottom wall portion of the exhaust passage is drained. Accordingly, the exhaust passage can be easily filled with the washing water, and all the washing water can be easily drained. Therefore, the inside of the exhaust passage can be effectively cleaned.
  • the exhaust gas purifying apparatus for an engine when the reducing agent supplied by the injection nozzle adheres and precipitates in the exhaust passage, the reducing agent is disposed in the exhaust system of the engine. Without removing the reduced catalyst, it is possible to remove the portion where the components of the reducing agent are deposited. Then, the removed portion can be easily washed with water or the like to remove the attached component of the reducing agent. Then, by attaching the removed and cleaned part to the original part, the exhaust pressure of the engine returns to normal, and it is possible to prevent a decrease in engine output.
  • the injection nozzle itself for directly injecting the reducing agent can be removed as a portion where the reducing agent adheres in the exhaust passage. Then, the removed injection nozzle can be easily washed to remove the reducing agent attached to the nozzle tip and the like.
  • Road sections can be removed. The removed portion of the exhaust passage having a predetermined length can be easily washed to remove the reducing agent attached to the exhaust passage.
  • the reducing agent collides near the inlet portion of the reducing catalyst on the exhaust downstream side of the injection nozzle. It is possible to remove a portion of the exhaust passage that is likely to precipitate. Then, the portion of the exhaust passage up to the vicinity of the inlet of the removed reduction catalyst can be easily washed to remove the reducing agent attached to the exhaust passage.
  • the reducing agent easily precipitates on the exhaust downstream side of the injection nozzle near the exhaust upstream side.
  • the part of the exhaust passage of a predetermined length can be removed. Then, the removed portion of the exhaust passage having a predetermined length can be easily washed to remove the reducing agent attached to the exhaust passage.
  • the injection nozzle itself can be removed from the detachable exhaust passage portion. Then, the removed injection nozzle can be easily washed to remove the reducing agent attached to the nozzle tip and the like.
  • the precipitation detecting means detects that the reducing agent supplied from the injection nozzle into the exhaust passage adheres and precipitates in the exhaust passage, and the detection signal is output. Then, the depositing and depositing of the reducing agent can be alerted to, for example, a driver or the like by the alarm means. Thus, it is possible to encourage the driver or the like to clean the portion of the exhaust passage where the reducing agent component is deposited.
  • a difference in exhaust pressure between the upstream side of the exhaust nozzle of the injection nozzle and the downstream side of the portion where the reducing agent is deposited is measured, and the pressure difference is determined. When the value exceeds a certain value, the deposition of the reducing agent can be detected. This makes it possible to detect the precipitation of the reducing agent component with a simple structure using, for example, a differential pressure gauge.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing an overall configuration of an exhaust gas purifying apparatus for an engine according to the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged explanatory view of a main part showing an embodiment of an exhaust gas purification apparatus for an engine according to the first invention.
  • FIG. 3 is an explanatory view of a main part showing a structure near an injection nozzle in the exhaust gas purification apparatus.
  • FIG. 4 is an explanatory view of a main part showing another embodiment of the structure near the injection nozzle.
  • FIG. 5 is an enlarged explanatory view of a main part showing an embodiment of an engine exhaust purification device according to a second invention.
  • FIG. 6 is an explanatory view showing a structure of a flange provided at a connection portion in the middle of an exhaust pipe in the exhaust gas purification apparatus, (a) is a front view, and (b) is a central longitudinal sectional view.
  • FIG. 7 is a front view showing a shape of a partition plate sandwiched between joint portions of the flanges.
  • FIG. 8 is a front view showing a shape of a ring plate sandwiched between joints of the flanges.
  • FIG. 9 is an enlarged view of an essential part showing an embodiment of an engine exhaust purification device according to a third invention, showing a state in which a portion to which a reducing agent adheres in an exhaust pipe has a detachable structure.
  • FIG. 10 is an explanatory view of a principal part showing a second embodiment of a structure in which a reducing agent-attached portion can be attached and detached in the exhaust pipe.
  • FIG. 11 is an explanatory view of a principal part showing a third embodiment of a structure in which a reducing agent-attached portion is detachable in the exhaust pipe.
  • FIG. 12 is an explanatory view of a principal part showing a fourth embodiment of a structure in which a reducing agent-attached portion is detachable in the exhaust pipe.
  • FIG. 13 is an explanatory view of a principal part showing a fifth embodiment of a structure in which a reducing agent-attached portion is detachable in the exhaust pipe.
  • FIG. 14 is an explanatory view of a main part showing another embodiment of the exhaust gas purification device.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing an overall configuration of an exhaust gas purification apparatus for an engine according to the present invention.
  • This exhaust gas purification device is designed to reduce and remove NOx exhausted from a diesel engine or gasoline engine mounted on a moving vehicle by supplying a reducing agent to the exhaust gas upstream of a reduction catalyst in an exhaust passage.
  • the exhaust gas of the engine 1 using gasoline or light oil as fuel is discharged from the exhaust manifold 2 to the atmosphere via an exhaust pipe 3 serving as an exhaust passage.
  • the exhaust pipe 3 is provided with an oxidation catalyst 4 for nitric oxide (NO), a reduction catalyst 5 for NOx, and an oxidation catalyst 6 for amo-slip in the order of the exhaust upstream side.
  • a temperature sensor, NOx sensor, etc. are arranged to form an exhaust system.
  • the oxidation catalyst 4 reduces NO and the like in the exhaust gas passing through the exhaust pipe 3 by an oxidation reaction. Therefore, the oxidation catalyst 4 is made of a material having excellent heat resistance and corrosion resistance, such as stainless steel, and crosses a honeycomb shape.
  • a monolith type catalyst carrier having a surface is provided with a honeycomb catalyst in which a noble metal such as platinum is supported on the surface of a porous member such as alumina.
  • hydrocarbons (HC) and carbon dioxide (CO 2) in the exhaust gas are also reduced by the oxidation reaction.
  • the NOx reduction catalyst 5 is for reducing and purifying NOx in exhaust gas passing through the exhaust pipe 3 with a reducing agent.
  • a reducing agent for example, ceramic cordierite or Fe—Cr A1 heat resistant steel is used.
  • a zeolite-based active component is supported on a catalyst carrier of a monolith type having a cam-shaped cross section. The active component supported on the catalyst carrier is supplied with a reducing agent. In response to this, NOx in the exhaust gas is effectively purified into harmless substances.
  • an oxidation catalyst 6 for ammonia slip is disposed downstream of the NOx reduction catalyst 5.
  • An injection nozzle 7 is provided inside the exhaust pipe 3 upstream of the NOx reduction catalyst 5, and the reducing agent is supplied from the reducing agent supply device 8 via the injection nozzle 7 under pressure.
  • the air is supplied to the exhaust pipe 3 together with the air.
  • the injection nozzle 7 has a tip portion extending toward the downstream side substantially in parallel with the exhaust gas flow direction A.
  • the injection nozzle 7 is substantially perpendicular to the exhaust gas flow direction A in the exhaust pipe 3. It may be protruding.
  • the reducing agent stored in the storage tank 9 is supplied to the reducing agent supply device 8 through a supply pipe 10.
  • a urea aqueous solution (urine water) is used as the reducing agent to be injected and supplied by the injection nozzle 7.
  • an aqueous ammonia solution or the like may be used.
  • the urea water injected and supplied by the injection nozzle 7 is hydrolyzed by the exhaust heat in the exhaust pipe 3 to easily generate ammonia.
  • the obtained ammonia reacts with NOx in the exhaust gas in the NOx reduction catalyst 5, and is purified into water and harmless gas.
  • the urea water is an aqueous solution of solid or powdered urea, stored in a storage tank 9, and supplied to a reducing agent supply device 8 through a supply pipe 10.
  • the reducing agent supply device 8 is connected to an ECU (Engine Control Unit) 11 as a control circuit having a CPU power, for example, via a signal line 12.
  • the operation of the agent supply device 8 is controlled so that the supply of the reducing agent from the injection nozzle 7 is controlled.
  • exhaust gas generated by the operation of the engine 1 passes through the exhaust manifold 2 via the exhaust pipe 3 via the exhaust pipe 3, the oxidation catalyst 4, the NOx reduction catalyst 5, and the ammonia
  • the gas passes through the slip catalyst 6 for slip and is discharged into the atmosphere at the end of the exhaust pipe 3.
  • urea water is injected from the injection nozzle 7 disposed inside the exhaust pipe 3 on the exhaust upstream side of the NOx reduction catalyst 5.
  • the injection nozzle 7 is supplied with urea water from a urea water storage tank 9 via a supply pipe 10 to a reducing agent supply device 8. It is injected and supplied.
  • the supply of the urea water from the storage tank 9 is cut off by the operation of the reducing agent supply device 8, After that, only pressurized air is supplied to the injection nozzle 7 for a while. As a result, the urea water is expelled from the nozzle body of the injection nozzle 7 and the injection hole cap, and the injection of the urea water ends.
  • FIG. 2 is an enlarged explanatory view of a main part showing an embodiment of the engine exhaust gas purification apparatus according to the first invention.
  • at least a portion to which the urea water injected and supplied from the injection nozzle 7 adheres is formed in the lower inner wall of the exhaust pipe 3 to form a concave portion 14, and a bottom wall 15 of the concave portion 14 is formed. Is detachable.
  • the exhaust pipe 3 between the injection nozzle 7 and the NOx reduction catalyst 5 extends substantially vertically downward along the exhaust gas flow direction and then bends in a substantially horizontal direction.
  • a bent portion 16 is provided.
  • a concave portion 14 is formed in the lower inner wall of the bent portion 16 by recessing at least a portion to which urea water injected and supplied from the injection nozzle 7 adheres.
  • the horizontal width of the recess 14 along the axial direction of the exhaust pipe 3 is substantially the same as the horizontal width of the exhaust pipe 3.
  • the bottom wall 15 of the recess 14 is detachably attached to the side wall 18 of the recess 14 by a bolt 17 or the like.
  • a heater 19 capable of heating the bottom wall 15 to at least the melting point of urea is provided on the lower surface of the bottom wall 15 of the concave portion 14. Further, a heat insulating material 20 covering at least a lower surface of the heater 19 is provided on an outer surface of the heater 19 so as to suppress heat radiation from the heater 19 to the outside air.
  • the exhaust gas of the engine 1 passes through the exhaust pipe 3 and is guided to the NOx reduction catalyst 5.
  • the ECU 11 shown in FIG. 2 controls the operation of the reducing agent supply device 8 based on the rotation speed of the engine 1 and the amount of fuel injection, so that the amount of urea hydraulic power and the amount of compressed air suitable for the engine operating condition are supplied to the piping. And is injected from the injection nozzle 7 into the exhaust pipe 3 on the upstream side of the exhaust of the NO X reduction catalyst 5.
  • the urea water injected from the injection nozzle 7 is hydrolyzed by the exhaust heat of the engine 1 and the water vapor in the exhaust gas to generate an ammonia, passes through the bent portion 16 together with the exhaust gas, and flows into the NOx reduction catalyst 5. You. Then, in the NOx reduction catalyst 5, ammonia reacts with NOx in the exhaust gas, whereby NOx in the exhaust gas is purified into water and harmless gas. At this time, since the concave portion 14 is formed on the inner wall at the lower part of the exhaust pipe 3, the urea water having a large particle diameter out of the urea water injected from the injection nozzle 7 gets on the exhaust flow. Without falling toward the recesses 14.
  • the urea hydraulic power is accumulated in the concave portion 14, so that it is difficult to affect the exhaust pressure. Also, since the horizontal width of the concave portion 14 along the axial direction of the exhaust pipe 3 is substantially the same as the horizontal width of the J-trachea 3, the urea water spreads in the horizontal direction and is injected from the injection nozzle 7. Also, it is possible to prevent the urea water from adhering to portions other than the concave portions 14 and accumulating the components.
  • a bent portion 16 is provided between the injection nozzle 7 and the NOx reduction catalyst 5, and a concave portion 14 is formed in the lower inner wall of the bent portion 16, so that the injection nozzle 7 sprays.
  • the urea water flows toward the recess 14 together with the exhaust gas. Since the exhaust gas stagnates in the concave portion 14, the urea water having a large particle diameter out of the urea water flowing into the concave portion 14 hardly flows downstream from the concave portion 14. As a result, urea water having a large particle diameter adheres to the exhaust pipe 3 on the downstream side of the concave portion 14 and accumulation of urea is suppressed. Since the bottom wall 15 of the recess 14 is detachable, the urea accumulated in the recess 14 can be easily removed by appropriately removing the bottom wall 15.
  • the bottom wall 15 is provided with the heater 19, urea accumulated on the bottom wall 15 can be dissolved and removed from the upper surface of the bottom wall 15. Further, since the heat insulating material 20 is provided on the outer surface side of the heater 19, the bottom wall 15 can be efficiently heated by the heater 19, and the energy used by the heater 19 can be reduced. The on / off operation of the heater 19 may be controlled, for example, so that all urea accumulated on the upper surface of the bottom wall 15 can be melted at predetermined time intervals.
  • the force in which the bent portion 16 is provided in the exhaust pipe 3 is not limited to this.
  • the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. The same applies to the case where 3 extends linearly in a substantially horizontal direction.
  • the horizontal width along the axial direction of the exhaust pipe 3 is substantially the same as the horizontal width of the exhaust pipe 3, and at least the urea water injected from the injection nozzle 7.
  • a concave portion 14 is formed by depressing a portion where is adhered.
  • the bottom wall 15 of the recess 14 is also removable.
  • a heater 19 for heating the bottom wall 15 of the concave portion 14 and a heat insulating material 20 for covering the outer surface of the heater 19 are similarly provided. Is provided.
  • FIG. 5 is an enlarged explanatory view of an essential part showing an embodiment of the exhaust gas purification apparatus for an engine according to the second invention.
  • This embodiment shuts off a portion of the exhaust pipe 3 where the reducing agent (urea water) injected from the injection nozzle 7 adheres and at least a portion of the exhaust pipe 3 where the reduction catalyst 5 is disposed.
  • the water supply port 21 and the drain port 22 are provided on the wall of the exhaust pipe 3 at the part of the exhaust pipe 3 where the urea water adheres.
  • the first catalyst built-in muffler 23 provided with the oxidation catalyst 4 and the partial exhaust pipe 24 provided with the injection nozzle 7, and the partial exhaust pipe 24 and the reduction catalyst 5 were provided.
  • a partition plate 26 (see FIG. 7) as a shutoff means is detachably provided between the second catalyst-containing muffler 25 and the second catalyst-containing muffler 25, and the partial exhaust pipe 24 is separated from the first and second catalyst-containing mufflers 23, 25. Making it shut off
  • a joint is provided in which the flanges 27 provided at the connection of the exhaust pipes are joined to face each other. As shown in FIG. 6 (b), these flanges 27, 27 form a gap 28 at the joint thereof for inserting a partition plate 26 (see FIG. 7), and open a part of the flange by outward force. Then, the partition plate 26 can be removably inserted from the insertion opening 27a. As shown in FIG. 5,
  • the flange 27 is provided with a plurality of (for example, three) fastening holes 29 on the periphery thereof, and is opposed by bolts and nuts through the fastening holes 29. Flanges 27 and 27 are fastened to each other.
  • locking means 30 is provided at the ⁇ entrance 27a of the opposed flanges 27, 27.
  • the locking means 30 locks the partition plate 26 in an inserted state between the joint portions of the opposed flanges 27, 27 by engaging with the outer surface of the inlet 27a of each flange 27.
  • the first and second mufflers 23 and 25 with a built-in catalyst and the partial exhaust pipe 24 are provided between the first muffler 23 with a built-in catalyst and the partial exhaust pipe 24 and between the first and second mufflers 23 and 25. Between the built-in muffler 25 and the flanges 27, 27 that are connected to each other with bolts and nuts To form one long exhaust pipe 3.
  • a partition plate 26 is removably inserted into the gap 28 between the opposedly joined flanges 27, 27.
  • the partition plate 26 is inserted into the gap 28 at the time of cleaning to shut off the middle of the exhaust pipe 3 and to prevent cleaning water from leaking to the first and second catalyst built-in mufflers 23, 25.
  • it is formed in such a shape as to completely fit in the gap 28.
  • the partition plate 26 is provided with a grip portion 31 at the upper end, so that the partition plate 26 can be easily inserted into and removed from the gap portion 28.
  • the partition plate 26 is provided with a plurality of holes 32a (seven in FIG.
  • a fastening hole is formed together with the hole 32b (see Fig. 6) so that it can be fastened with bolts and nuts.
  • the companion fastening hole may be provided not on the half-periphery portion of the partition plate 26 but on the entire circumference. In the case where the locking means 30 is provided as in the present embodiment, it may not be provided.
  • the gaps 28 between the flanges 27, 27 correspond to the openings 33 of the exhaust pipe 3 (see FIG. 6B).
  • a ring plate 35 having the same outer shape as that of the partition plate 26 is inserted.
  • the partial exhaust pipe 24 is provided with a water supply port 21 for supplying cleaning water to an upper wall thereof, and a drain port 22 for discharging cleaning water to a bottom wall thereof. Is provided.
  • the cleaning water is supplied from the water supply port 21 to dissolve the urea deposits adhered to the inner wall of the partial exhaust pipe 24 in the cleaning water and drain the water from the drain port 22 for removal. ing.
  • the ring plate 35 shown in FIG. 8 is inserted into the gap 28 between the opposed flanges 27. Then, both sides of the upper end of the flange 27 are sandwiched and locked by the locking means 30, and the ring plate 35 is sandwiched in a locked state.
  • the exhaust gas discharged by the operation of the engine 1 does not leak from the gap 28 and is 2 through an exhaust pipe 3, an oxidation catalyst 4 and a NOx reduction catalyst 5 disposed in the middle of the exhaust pipe 3, and further through an ammonia slip oxidation catalyst 6 to an end of the exhaust pipe 3. Emission loca Emitted into the atmosphere.
  • urea water is injected from the injection nozzle 7 provided inside the exhaust pipe 3 on the exhaust upstream side of the NOx reduction catalyst 5.
  • the injection nozzle 7 is supplied with urea water from a urea water storage tank 9 via a supply pipe 10 to a reducing agent supply device 8, and the operation of the reducing agent supply device 8 causes the urea water to be discharged together with the compressed air during the exhaust. It is injected and supplied.
  • the urea water injected in this manner is hydrolyzed by exhaust heat and water vapor in the exhaust to generate ammonia. Then, the ammonia reacts with NOx in the exhaust gas in the reduction catalyst 5 to purify NOx into harmless substances.
  • the urea in the urea water injected and supplied from the injection nozzle 7 into the exhaust pipe 3 It may precipitate and adhere to the inner wall surface.
  • the deposited urea is appropriately removed by washing.
  • the locking means 30 is removed from the joint portion of the opposed flange 27, and the locked state of the flange 27 is released.
  • the ring plate 35 is fastened to the flange 27 with bolts and nuts, the bolts and nuts are removed, and the ring plate 35 is pulled out from the gap 28 of the opposed flange 27.
  • the locking means 30 is locked to the outer surface of the joint of the opposed flange 27, and the joint of the flange 27 is sandwiched and locked.
  • the partition plate 26 is sandwiched between the opposed flanges 27 to shut off between the first catalyst built-in muffler 23 and the partial exhaust pipe 24, and between the partial exhaust pipe 24 and the second catalyst built-in muffler 25. I do.
  • the partition plate 26 and the facing flange 27 may be tightened with bolts and nuts via the corresponding tightening holes 32a and 32b.
  • the water supply port 21 provided on the upper wall of the partial exhaust pipe 24 is opened.
  • the drain port 22 is in a closed state.
  • washing water for example, water
  • Supply until the inside of the partial exhaust pipe 24 is filled.
  • urea deposited and adhered to the inner wall surface of the partial exhaust pipe 24 can be dissolved in the washing water and removed.
  • the drain port 22 provided on the bottom wall of the partial exhaust pipe 24 is opened to drain the washing water in which urea is dissolved, and the washing is completed.
  • the cleaning may be performed with the drain port 22 opened.
  • the diameter of the drain port 22 is formed smaller than the diameter of the water supply port 21 so that the drainage amount is smaller than the water supply amount. This allows the partial exhaust pipe 24 to be filled with washing water even when the drain port 22 is open, and also allows washing while simultaneously supplying and draining water, thereby improving washing efficiency.
  • the partial exhaust pipe 24 provided with the injection nozzle 7 is separated by the partition plate 26 into the first and second mufflers 23, 25 with catalysts, on which the respective catalysts are disposed.
  • the washing water leaks to the first and second mufflers with built-in catalysts 23 and 25 to wet or deteriorate each catalyst.
  • a ring plate 35 having an opening 34 corresponding to the opening 33 of the exhaust pipe 3 is inserted into the gap 28 provided at the joint of the opposed flanges 27 to insert the exhaust passage.
  • the partition plate 26 is inserted so that the exhaust pipe 3 can be shut off.
  • cleaning work becomes easier.
  • the exhaust gas purification device including the oxidation catalyst 4 on the exhaust gas upstream side of the exhaust pipe 3 has been described as an example.
  • the present invention is not limited thereto, and the exhaust gas without the oxidation catalyst 4 is not limited thereto.
  • the present invention can be applied to a purification device.
  • the partition plate 26 is not limited to the one provided at the two locations upstream and downstream of the exhaust of the injection nozzle 7 as described above, and the partial exhaust pipe 24 where the supplied reducing agent precipitates and at least the reduction catalyst 5 May be provided between the second muffler with built-in catalyst 25 and the second muffler with built-in catalyst.
  • the washing water is not limited to water, and can be appropriately selected depending on the reducing agent used.
  • FIG. 9 is an enlarged explanatory view of an essential part showing an embodiment of the exhaust gas purification apparatus for an engine according to the third invention.
  • a portion where the reducing agent (urea water) injected and supplied from the injection nozzle 7 adheres in the exhaust pipe 3 is configured to be detachable.
  • the injection nozzle 7 itself is detachable from the exhaust pipe 3 as a portion to which the urea water adheres.
  • the injection nozzle 7 itself can be removed as shown by the arrow B. .
  • the removed injection nozzle 7 can be washed with water or the like to remove the component (urea) of the reducing agent deposited at the nozzle tip or the like.
  • FIG. 10 is an explanatory view of a main part showing a second embodiment of a structure in which a reducing agent (urea water) -attached portion is removable in the exhaust pipe 3.
  • the nozzle downstream portion 36 of the exhaust pipe 3 extending to a predetermined length from the vicinity of the exhaust downstream side of the injection nozzle 7 is detachable as the portion to which the urea water adheres.
  • the nozzle downstream side portion 36 can be removed as shown by the arrow B.
  • the removed downstream portion 36 of the nozzle can be washed with water or the like to remove urea deposited on the inner wall surface or the like of the exhaust pipe 3.
  • FIG. 11 is an explanatory view of a main part showing a third embodiment of a structure in which a portion to which a reducing agent (aqueous urea solution) is attached is removable in the exhaust pipe 3.
  • a reducing agent aqueous urea solution
  • the urea water adheres.
  • the nozzle downstream portion 38 of the exhaust pipe 3 from the vicinity of the exhaust downstream side of the injection nozzle 7 to the vicinity of the inlet portion 37 of the reduction catalyst 5 is detachable.
  • urea water easily collides and adheres near the inlet 37 of the reduction catalyst 5 on the exhaust downstream side of the injection nozzle 7 in the exhaust pipe 3, and if it is determined that urea water has adhered to the portion,
  • the downstream part 38 can be removed as shown by arrow B. Then, the removed nozzle downstream portion 38 can be washed with water or the like to remove urea deposited on the inner wall surface of the exhaust pipe 3 and the like.
  • FIG. 12 is an explanatory view of a main part showing a fourth embodiment of a structure in which a reducing agent (urea water) -attached portion can be attached and detached in the exhaust pipe 3.
  • a nozzle front-rear portion 39 of the exhaust pipe 3 extending up to a predetermined length from the vicinity of the exhaust upstream side of the injection nozzle 7 to the exhaust downstream side is made detachable. is there. Accordingly, if it is determined that urea water has adhered to the injection nozzle 7 and the vicinity of the exhaust downstream side in the exhaust pipe 3, the nozzle front and rear portion 39 can be removed as shown by the arrow B. Then, the removed front and rear portions 39 of the nozzle can be washed with water or the like to remove urea deposited on the inner wall surface of the exhaust pipe 3 and the like.
  • the urea water adhering to the inner wall surface of the exhaust pipe 3 and the like is removed.
  • the exhaust pressure of the engine 1 returns to normal, and it is possible to prevent a decrease in engine output.
  • the catalyst built-in muffler 25 does not need to be removed, and only the removed front and rear portions 39 of the nozzle need be cleaned, so that the cleaning operation for removing the precipitated reducing agent component can be easily performed.
  • the ejection nozzle 7 is detachable from the detachable front and rear portion 39 of the nozzle, and the ejection nozzle 7 itself is detached. It may be removed and washed with water, etc. ⁇ .
  • FIG. 13 is an explanatory view of a main part showing a fifth embodiment of a structure in which a reducing agent (urea water) adhering portion can be attached and detached in the exhaust pipe 3.
  • a reducing agent urea water
  • the nozzle front-rear portion 40 of the exhaust pipe 3 from the vicinity of the exhaust gas upstream of the injection nozzle 7 to the vicinity of the inlet portion 37 of the reduction catalyst 5 is detachable. Things.
  • the front and rear part 40 of the nozzle can be removed as shown by arrow B. Then, the removed front and rear portions 40 of the nozzle can be washed with water or the like to remove urea deposited on the inner wall surface of the exhaust pipe 3 and the like.
  • FIG. 14 is an explanatory view of a main part showing another embodiment of the exhaust gas purification device.
  • the deposition detecting means for detecting that the reducing agent (urea water) supplied from the injection nozzle 7 into the exhaust pipe 3 adheres to the exhaust pipe 3 is deposited, and the power of the deposition detecting means is reduced. It is provided with an alarm means for alarming the deposition and deposition of the reducing agent by a detection signal.
  • the precipitation detecting means is provided for detecting a difference in exhaust pressure between the exhaust gas upstream of the injection nozzle 7 and the downstream of the portion where the reducing agent component (urea) is deposited on the exhaust downstream of the injection nozzle 7.
  • the first pressure sensor 41a provided on the exhaust gas upstream side of the injection nozzle 7 on the path of the exhaust pipe 3 and the exhaust gas is provided on the downstream side of the exhaust gas.
  • a second pressure sensor 41b, and a differential pressure gauge 42 for measuring a difference between exhaust pressures detected by the first and second pressure sensors 41a and 41b. And the pressure measured by this differential pressure gauge 42 If the difference is greater than a certain value compared to the normal pressure difference, it is detected that the reducing agent component has precipitated, and the detection signal S is sent to the ECU 11 shown in FIG.
  • the above-mentioned alarm means uses the detection signal S output from the above-mentioned differential pressure gauge 42 to output the exhaust pipe 3.
  • the alarm is for alarming that the reducing agent component has precipitated therein.
  • the alarm device 43 includes, for example, an alarm 43 using sound or light, and is connected to the ECU 11 via a signal line 44. Accordingly, the differential pressure gauge 42 detects that the reducing agent supplied from the injection nozzle 7 into the exhaust pipe 3 adheres to and precipitates in the exhaust pipe 3, and inputs the detection signal S to generate an alarm. Reduced by container 43
  • a driver or the like can be alerted to the precipitation of the agent component. Therefore, it is possible to encourage the driver or the like to wash the portion of the exhaust pipe 3 where the reducing agent component has precipitated.
  • the second pressure sensor 41b has a force provided in the exhaust system behind the ammonia slip oxidation catalyst 6.
  • the present invention is not limited to this.
  • a NOx reduction catalyst It may be provided ahead of 5.
  • the detection signal S from the differential pressure gauge 42 is transmitted to the ECU 11, and the alarm device 43 is connected to the ECU 11 via the signal line 44.
  • the alarm 43 may be directly connected to the differential pressure gauge 42.
  • the embodiment of FIG. 14 can also be applied to the embodiments of FIGS.
  • the force using urea water as the reducing agent is not limited to this, and even when light oil, gasoline, alcohols, or the like is used, similarly, The components of the reducing agent such as carbon can be removed.

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Abstract

　供給された還元剤が排気通路内に付着して該排気通路内に析出した還元剤の成分を除去可能とする。 　エンジンの排気系に配設され、排気中の窒素酸化物を還元剤により還元浄化する還元触媒５と、前記排気系の排気管３内にて前記還元触媒５の排気上流側に還元剤を噴射供給する噴射ノズル７と、この噴射ノズル７に還元剤を供給する還元剤供給装置８と、を備えて成るエンジンの排気浄化装置であって、前記排気管３の下部の内壁に、少なくとも前記噴射ノズル７から噴射供給された還元剤が付着する部位を窪めて凹部１４を形成すると共に、該凹部１４の底壁１５を着脱可能としたものである。                                                                                 

Description

明 細 書
エンジンの排気浄ィ匕装置
技術分野
[0001] 本発明は、移動車両搭載のディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等力も排出され る窒素酸化物 (NOx)を、排気通路内の還元触媒の排気上流側に還元剤を供給して 還元除去する排気浄ィ匕装置に関し、特に、供給された還元剤が排気通路内に付着 して該排気通路内に析出した還元剤の成分を除去可能とするエンジンの排気浄ィ匕 装置に係るものである。
背景技術
[0002] エンジン力も排出される排気中の有害物質のうち、特に NOxを除去して排気を浄 化するシステムとして、いくつかの排気浄ィ匕装置が提案されている。この排気浄ィ匕装 置は、エンジンの排気系に還元触媒を置き、該還元触媒の上流側の排気通路に還 元剤を噴射供給することにより、排気中の NOxと還元剤とを触媒還元反応させ、 NO Xを無害成分に浄化処理するものである。還元剤は貯蔵タンクに常温で液体状態に 貯蔵され、必要量を噴射ノズルから噴射供給する。還元反応は、 NOxとの反応性の 良いアンモニアを用いるもので、還元剤としては、加水分解してアンモニアを容易に 発生する尿素水溶液、アンモニア水溶液、その他の還元剤水溶液が用いられる（例 えば、特許文献 1参照)。
特許文献 1：特開 2000-27627号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] 上記従来の排気浄化装置においては、 NOx排出量や排気温度等のエンジンの運 転状況に応じて、排気通路に還元剤、例えば尿素水溶液 (以下、「尿素水」という）を 噴射供給する量を制御するが、排気温度によっては、その供給した尿素水中の尿素 力 S排気通路において上記噴射ノズル周辺、及びマフラ拡散室等に析出することがあ る。このような場合、エンジンの排気圧力が上昇してエンジン出力が低下したり、燃費 が低下する虞がある。また、還元剤として、燃料である軽油やガソリン、若しくはアルコ 一ル類等を用いる場合においても、同様に排気通路内にカーボン等の成分が析出 することがあり、エンジン出力が低下したり、燃費が低下する虞がある。
[0004] したがって、上述のように排気通路内に還元剤の成分が析出した場合は、その還 元剤の成分を除去する必要があるが、従来はその除去が容易に行えな力つた。
[0005] そこで、本発明は、このような問題点に対処し、還元触媒の排気上流側に供給され た還元剤が排気通路内に付着した場合、該排気通路内に析出した還元剤の成分を 除去可能とするエンジンの排気浄ィ匕装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0006] 上記目的を達成するために、第一の発明によるエンジンの排気浄ィ匕装置は、ェン ジンの排気系に配設され、排気中の窒素酸化物を還元剤により還元浄化する還元 触媒と、前記排気系の排気通路内にて前記還元触媒の排気上流側に還元剤を噴射 供給する噴射ノズルと、この噴射ノズルに還元剤を供給する還元剤供給装置と、を備 えて成るエンジンの排気浄ィ匕装置であって、前記排気通路の下部の内壁に、少なく とも前記噴射ノズルカゝら噴射供給された還元剤が付着する部位を窪めて凹部を形成 すると共に、該凹部の底壁を着脱可能としたものである。
[0007] このような構成により、前記排気通路の下部の内壁にて前記噴射ノズルから噴射供 給された還元剤が付着する部位を窪めて形成された凹部に、その還元剤から析出さ れる成分を蓄積すると共に、該凹部の底壁を着脱可能とする。
[0008] また、前記 気通路の軸方向に沿った前記凹部の水平方向幅は、前記 気通路 の水平方向幅と略同一とされたものである。
[0009] さらに、前記噴射ノズルと前記還元触媒との間の排気通路に、排気流通方向に沿 つて略鉛直下方に延びた後に略水平方向へ屈曲する屈曲部が設けられると共に、 該屈曲部の下部内壁を窪めて前記凹部が形成されたものである。これにより、前記 屈曲部の下部内壁を窪めて形成された凹部に向カゝつて、前記噴射ノズルから噴射さ れた還元剤が排気とともに流れる。
[0010] さらにまた、前記凹部の底壁には、該底壁を少なくとも前記還元剤の成分の融点以 上に加熱するヒータが設けられたものである。これにより、前記凹部の底壁に設けら れたヒータによって、該底壁を少なくとも前記還元剤の成分の融点以上に加熱する。 [0011] そして、前記ヒータの外面側には、該ヒータから外気への放熱を抑制する断熱材が 設けられたものである。これにより、前記ヒータの外面側に設けられた断熱材によって 、該ヒータから外気への放熱を抑制する。
[0012] また、第二の発明によるエンジンの排気浄ィ匕装置は、エンジンの排気系に配設され 、排気中の窒素酸化物を還元剤により還元浄化する還元触媒と、前記排気系の排気 通路内にて前記還元触媒の排気上流側に還元剤を噴射供給する噴射ノズルと、こ の噴射ノズルに還元剤を供給する還元剤供給装置と、を備えて成るエンジンの排気 浄ィ匕装置であって、前記噴射ノズルカゝら噴射供給された還元剤が付着する排気通路 の部分と、少なくとも前記還元触媒が配設された排気通路の部分との間を遮断する 遮断手段を着脱可能状態に設け、前記還元剤が付着する排気通路の部分にて該排 気通路の壁部に洗浄水の給水口及び排水口を設けたものである。
[0013] このような構成により、前記噴射ノズルから噴射供給された還元剤が付着する排気 通路の部分と前記還元触媒が配設された排気通路の部分との間に着脱可能状態に 設けられた遮断手段で前記排気通路を遮断し、前記還元剤が付着する排気通路の 部分にて該排気通路の壁部に設けられた給水口及び排水口により洗浄水を供給し 、排水する。
[0014] また、前記遮断手段は、前記排気系にて前記噴射ノズルを間にして排気上流側及 び下流側の位置に設けたものである。これにより、前記噴射ノズルを間にして排気上 流側及び下流側の位置に設けられた遮断手段によって、排気通路を遮断する。
[0015] さらに、前記遮断手段は、前記排気系の途中の接続部に設けられたフランジ同士 を対向接合した接合部の一部に形成された挿入口部カゝら前記排気通路を横断して 挿入され、前記フランジの接合部間に挟まれる仕切り板力も成るものである。これによ り、前記フランジ同士を対向接合した接合部の一部に形成された挿入口部カゝら挿入 され、前記フランジの接合部間に挟まれる仕切り板によって、前記排気通路を横断し て遮断する。
[0016] さらにまた、前記遮断手段は、前記フランジの接合部の挿入口部近傍に設けられた ロック手段を前記各フランジの外側面に係止させて、前記フランジ間に挿入状態で 固定されるものである。これにより、前記フランジの接合部の挿入口部近傍に設けら れたロック手段を前記各フランジの外側面に係止させることで、前記遮断手段を前記 フランジ間に挿入状態で固定する。
[0017] そして、前記洗浄水の給水口を排気通路の上壁部に設け、排水口を該排気通路 の底壁部に設けたものである。これにより、排気通路の上壁部に設けられた給水口か ら洗浄水を供給し、該排気通路の底壁部に設けられた排水口から洗浄水を排水する
[0018] さらに、第三の発明によるエンジンの排気浄ィ匕装置は、エンジンの排気系に配設さ れ、排気中の窒素酸化物を還元剤により還元浄化する還元触媒と、前記排気系の排 気通路内にて前記還元触媒の排気上流側に還元剤を噴射供給する噴射ノズルと、 この噴射ノズルに還元剤を供給する還元剤供給装置と、を備えて成るエンジンの排 気浄ィ匕装置であって、前記噴射ノズルカゝら噴射供給された還元剤が前記排気通路 内にて付着する部分を着脱可能な構造としたものである。
[0019] このような構成により、前記排気系の排気通路内にて前記還元触媒の排気上流側 に還元剤を噴射供給する噴射ノズルから噴射供給された還元剤が前記排気通路内 にて付着する部分を着脱可能とする。
[0020] ここで、前記還元剤が排気通路内にて付着する部分は、前記噴射ノズルであるとし 、この噴射ノズルを排気通路に対して着脱可能としたものである。これにより、還元剤 を直接噴射する噴射ノズル自体を排気通路に対して着脱可能とする。
[0021] また、前記還元剤が排気通路内にて付着する部分は、前記噴射ノズルの排気下流 側近傍力 所定長さまでの排気通路の部分であるとし、この排気通路の部分を着脱 可能としてもよい。これにより、前記噴射ノズルの排気下流側近傍にて還元剤が付着 し易い所定長さまでの排気通路の部分を着脱可能とする。
[0022] さらに、前記還元剤が排気通路内にて付着する部分は、前記噴射ノズルの排気下 流側近傍から前記還元触媒の入口部近傍までの排気通路の部分であるとし、この排 気通路の部分を着脱可能としてもよい。これにより、前記噴射ノズルの排気下流側に て還元触媒の入口部で還元剤が衝突して付着し易 ヽ排気通路の部分を着脱可能と する。
[0023] さらにまた、前記還元剤が排気通路内にて付着する部分は、前記噴射ノズルの排 気上流側近傍力も排気下流側の所定長さまでの排気通路の部分であるとし、この排 気通路の部分を着脱可能としてもよい。これにより、前記噴射ノズルの排気上流側近 傍カゝら排気下流側にて還元剤が付着し易い所定長さの排気通路の部分を着脱可能 とする。
[0024] また、前記還元剤が排気通路内にて付着する部分は、前記噴射ノズルの排気上流 側近傍から前記還元触媒の入口部近傍までの排気通路の部分であるとし、この排気 通路の部分を着脱可能としてもよい。これにより、前記噴射ノズルの排気上流側近傍 から排気下流側にて還元触媒の入口部で還元剤が衝突して付着し易 ヽ排気通路の 部分を着脱可能とする。
[0025] さらに、前記着脱可能とされた排気通路の部分に対し、前記噴射ノズルを着脱可能 としてもよい。これにより、取り外された排気通路の部分に対して噴射ノズル自体を着 脱可能とする。
[0026] また、前記噴射ノズルから前記排気通路内に供給された還元剤が該排気通路内へ 付着析出したのを検知する析出検知手段と、この析出検知手段力 の検知信号によ り還元剤の付着析出を警報する警報手段とを備えてもよい。これにより、前記噴射ノ ズルカ 前記排気通路内に供給された還元剤が該排気通路内へ付着析出したのを 析出検知手段で検知し、この析出検知手段からの検知信号を入力して警報手段に より還元剤の付着析出を警報する。
[0027] さらに、前記析出検知手段は、前記噴射ノズルの排気上流側と、該噴射ノズルの排 気下流側にて還元剤が付着析出した部位の下流側との間の排気圧力の差を測定し て還元剤の付着析出を検知するものとしてもよい。これにより、前記噴射ノズルの排 気上流側と、還元剤が付着析出した部位の下流側との間の排気圧力の差を測定し て、その差圧が一定値以上になることにより還元剤の付着析出を検知する。
発明の効果
[0028] 請求項 1に係るエンジンの排気浄ィ匕装置によれば、排気通路の下部の内壁に、少 なくとも噴射ノズルカゝら噴射供給された還元剤が付着する部位を窪めて凹部を形成 したので、前記噴射ノズルから噴射供給された還元剤のうち、粒径の大きい還元剤 は、排気流に乗れずに前記凹部に向力つて落下する。したがって、この還元剤から その成分が析出されたとしても、前記凹部に蓄積されるので、排気圧力に影響を及 ぼし難くなる。そして、前記凹部の底壁は、着脱可能とされているので、適宜その底 壁を取り外して凹部に蓄積された還元剤の成分を容易に除去することができる。これ により、エンジンの排気圧力の上昇を抑えてエンジン出力の低下を防止したり、燃費 の低下を防止することができる。
[0029] 請求項 2に係る発明によれば、排気通路の軸方向に沿った凹部の水平方向幅は、 前記排気通路の水平方向幅と略同一であるので、噴射ノズルから還元剤が水平方 向に広がって噴射されても、前記凹部以外の部位に還元剤が付着し還元剤の成分 が蓄積されることを抑制できる。
[0030] 請求項 3に係る発明によれば、噴射ノズルと還元触媒との間の排気通路に屈曲部 が設けられると共に、該屈曲部の下部内壁を窪めて凹部が形成されたので、前記噴 射ノズルカゝら噴射された還元剤は排気とともに前記凹部に向カゝつて流れる。そして、 その凹部では排気の流れが澱むので、粒径の大きい還元剤が前記凹部力 下流に 流出し難くなる。これにより、前記凹部より下流側の排気通路内に粒径の大きい還元 剤が付着してその成分が蓄積されることを抑制できる。
[0031] 請求項 4に係る発明によれば、前記凹部の底壁に設けられたヒータによって、該凹 部の底壁の上に蓄積された還元剤の成分をその融点以上まで加熱することができる 。これにより、この還元剤の成分を溶解して、前記凹部の底壁の上から除去すること ができる。
[0032] 請求項 5に係る発明によれば、前記ヒータの外側面に設けられた断熱材により、該 ヒータ力も外気への放熱を抑制して、前記ヒータによって効率よく前記凹部の底壁を 加熱することができ、該ヒータの使用エネルギーを低減できる。
[0033] また、請求項 6に係るエンジンの排気浄ィ匕装置によれば、着脱可能状態に設けられ た遮断手段で還元剤が付着する排気通路の部分と少なくとも還元触媒が配設された 排気通路の部分との間を遮断し、還元剤が付着する排気通路の部分に給水口により 洗浄水を給水し、排水口により排水するようにしたことにより、還元剤が付着する排気 通路の部分のみを洗浄することができる。したがって、供給された還元剤が排気通路 内に付着して該排気通路内に析出した還元剤の成分を除去することができる。これ により、エンジンの排気圧力の上昇を抑えてエンジン出力の低下を防止したり、燃費 の低下を防止することができる。また、洗浄時に遮断手段を装着することによって、供 給された洗浄水が還元触媒を濡らすのを防止して還元触媒の劣化を防止することが できる。
[0034] 請求項 7に係る発明によれば、排気通路を、還元剤が析出する排気通路の部分と 還元触媒が配設された排気通路の部分との間のみならず、噴射ノズルの排気上流 側の部分においても排気通路を遮断するようにしたことにより、噴射ノズルの排気上 流側の排気通路に例えば NOを生成する酸化触媒を配設した場合にも、該酸化触
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媒が洗浄水に濡れるのを防止することができる。
[0035] 請求項 8に係る発明によれば、遮断手段を排気系の途中の接続部に設けられたフ ランジ同士を対向接合した接合部の一部に形成された挿入口部カゝら排気通路を横 断して挿入される仕切り板としたことにより、遮断手段の着脱構造を簡単にすることが できる。
[0036] 請求項 9に係る発明によれば、前記フランジの接合部の挿入口部近傍の外側面に 係止させたロック手段で遮断手段をフランジ間に挿入状態で固定するようにしたこと により、遮断手段の取付け及び取り外しの際にはロック手段を外すだけでよぐ遮断 手段の交換作業が容易になる。したがって、排気通路の洗浄作業が容易になる。
[0037] 請求項 10に係る発明によれば、排気通路の上壁部に設けた給水ロカ 洗浄水を 供給し、排気通路の底壁部に設けた排水ロカ 洗浄水を排水するようにしたことによ り、洗浄水で排気通路を容易に満たすことができ、また洗浄水の全てを容易に排水 することができる。したがって、排気通路内の洗浄を効果的に実施することができる。
[0038] さらに、請求項 11に係るエンジンの排気浄ィ匕装置によれば、噴射ノズルによって供 給された還元剤が排気通路内に付着して析出した場合、エンジンの排気系に配設さ れた還元触媒は取り外すことなぐ上記還元剤の成分が析出した部分を取り外すこと ができる。そして、この取り外した部分を水洗い等により容易に洗浄して、付着析出し た還元剤の成分を除去することができる。その後、この取り外して洗浄した部分を元 の部位に取り付けることにより、エンジンの排気圧力が正常に戻り、エンジン出力の 低下を防止することができる。 [0039] 請求項 12に係る発明によれば、前記還元剤が排気通路内にて付着する部分とし て、還元剤を直接噴射する噴射ノズル自体を取り外すことができる。そして、この取り 外した噴射ノズルを容易に洗浄してノズル先端部等に付着した還元剤を除去するこ とがでさる。
[0040] 請求項 13に係る発明によれば、前記還元剤が排気通路内にて付着する部分とし て、前記噴射ノズルの排気下流側近傍にて還元剤が析出し易い所定長さの排気通 路の部分を取り外すことができる。そして、この取り外した所定長さの排気通路の部 分を容易に洗浄して排気通路に付着した還元剤を除去することができる。
[0041] 請求項 14に係る発明によれば、前記還元剤が排気通路内にて付着する部分とし て、前記噴射ノズルの排気下流側にて還元触媒の入口部近傍で還元剤が衝突して 析出し易い排気通路の部分を取り外すことができる。そして、この取り外した還元触 媒の入口部近傍までの排気通路の部分を容易に洗浄して排気通路に付着した還元 剤を除去することができる。
[0042] 請求項 15に係る発明によれば、前記還元剤が排気通路内にて付着する部分とし て、前記噴射ノズルの排気上流側近傍カゝら排気下流側にて還元剤が析出し易い所 定長さの排気通路の部分を取り外すことができる。そして、この取り外した所定長さの 排気通路の部分を容易に洗浄して排気通路に付着した還元剤を除去することができ る。
[0043] 請求項 16に係る発明によれば、前記還元剤が排気通路内にて付着する部分とし て、前記噴射ノズルの排気上流側近傍カゝら排気下流側にて還元触媒の入口部近傍 で還元剤が衝突して析出し易い排気通路の部分を取り外すことができる。そして、こ の取り外した還元触媒の入口部近傍までの排気通路の部分を容易に洗浄して排気 通路に付着した還元剤を除去することができる。
[0044] 請求項 17に係る発明によれば、前記着脱可能とされた排気通路の部分に対して噴 射ノズル自体を取り外すことができる。そして、この取り外した噴射ノズルを容易に洗 浄してノズル先端部等に付着した還元剤を除去することができる。
[0045] 請求項 18に係る発明によれば、前記噴射ノズルから前記排気通路内に供給された 還元剤が該排気通路内へ付着析出したのを析出検知手段で検知し、その検知信号 を入力して警報手段により還元剤の付着析出を例えば運転者等に警報することがで きる。これにより、運転者等に対して還元剤の成分が析出した排気通路の部分の洗 浄を促すことができる。
[0046] 請求項 19に係る発明によれば、前記噴射ノズルの排気上流側と、還元剤が付着析 出した部位の下流側との間の排気圧力の差を測定して、その圧力差が一定値以上 になることにより還元剤の付着析出を検知することができる。これにより、例えば差圧 計等によって簡易な構造で還元剤の成分の析出を検知することができる。
図面の簡単な説明
[0047] [図 1]本発明によるエンジンの排気浄化装置の全体構成を示す概念図である。
[図 2]第一の発明によるエンジンの排気浄ィ匕装置の実施形態を示す要部拡大説明 図である。
[図 3]上記排気浄ィ匕装置における噴射ノズル近傍の構造を示す要部説明図である。
[図 4]上記噴射ノズル近傍の構造の他の実施形態を示す要部説明図である。
[図 5]第二の発明によるエンジンの排気浄ィ匕装置の実施形態を示す要部拡大説明 図である。
[図 6]上記排気浄ィ匕装置における排気管途中の接続部に設けられたフランジの構造 を示す説明図であり、（a)は正面図、（b)は中央縦断面図である。
[図 7]上記フランジの接合部間に挟まれる仕切り板の形状を示す正面図である。
[図 8]上記フランジの接合部間に挟まれるリング板の形状を示す正面図である。
[図 9]第三の発明によるエンジンの排気浄ィ匕装置の実施形態を示す要部拡大説明 図であり、還元剤が排気管内にて付着する部分が着脱可能な構造とされた状態を示 す説明図である。
[図 10]上記排気管内にて還元剤付着部分を着脱可能とする構造の第二の実施形態 を示す要部説明図である。
[図 11]上記排気管内にて還元剤付着部分を着脱可能とする構造の第三の実施形態 を示す要部説明図である。
[図 12]上記排気管内にて還元剤付着部分を着脱可能とする構造の第四の実施形態 を示す要部説明図である。 [図 13]上記排気管内にて還元剤付着部分を着脱可能とする構造の第五の実施形態 を示す要部説明図である。
[図 14]上記排気浄化装置の他の実施形態を示す要部説明図である。
符号の説明
1·· -エンジン
3·· -排気管 (排気通路）
4·· -酸化触媒
5·· -還元触媒
6·· -アンモニアスリップ用酸ィヒ触媒
7·· '噴射ノズル
8·· •還元剤供給装置
9·· '貯蔵タンク
lO- …供給配管
ll- ••ECU
14- …凹部
15, …底壁
16· ··屈曲部
19· "ヒータ
20· "断熱材
21· ··給水口
22· "排水口
23, 25···触媒内蔵マフラ
26· ··仕切り板 (遮断手段）
27· ··フランジ
27a…挿入口部
28· ··隙間部
30· "ロック手段
33· ··開口部 36, 38· ··ノズル下流側部分
37· ··還元触媒の入口部近傍
39, 40· ··ノズル前後部分
41a, 41b…圧力センサ
42…差圧計
43…警報器
発明を実施するための最良の形態
[0049] 以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図 1は本発明に よるエンジンの排気浄ィ匕装置の全体構成を示す概念図である。この排気浄化装置は 、移動車両搭載のディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等力 排出される NOxを、 排気通路内の還元触媒の排気上流側に還元剤を供給して還元除去するものである 。ガソリンあるいは軽油を燃料とするエンジン 1の排気は、排気マニフォ-ルド 2から排 気通路としての排気管 3を経由して大気中に排出される。詳細には、上記排気管 3に は排気上流側カゝら順に、一酸化窒素 (NO)の酸化触媒 4、 NOxの還元触媒 5、アン モ-ァスリップ用酸化触媒 6が配設され、その前後に温度センサ、 NOxセンサ等が 配設されて排気系が構成されている。
[0050] 上記酸化触媒 4は、排気管 3内を通る排気中の NO等を酸化反応により低減するも ので、例えばステンレス鋼等の耐熱性、耐食性に優れた材料から成りハ-カム形状 の横断面を有するモノリスタイプの触媒担体に、アルミナ等の多孔性部材の表面に 白金等の貴金属を担持したハ-カム型触媒が付設されている。そして、上記排気管
3内を通る排気が上記触媒と接触しながら流れることにより、排気中の NOが酸ィ匕して NOとなり、下流側の還元触媒 5における NOxの除去率を向上するようになっている
2
。なお、上記 NOの酸ィ匕反応と同時に、排気中の炭化水素 (HC)、一酸ィ匕炭素 (CO )等も酸ィ匕反応により低減されることとなる。
[0051] 上記 NOxの還元触媒 5は、排気管 3内を通る排気中の NOxを還元剤により還元浄 化するもので、例えばセラミックのコーディライトや Fe— Cr A1系の耐熱鋼力 成るハ 二カム形状の横断面を有するモノリスタイプの触媒担体に、ゼォライト系の活性成分 が担持されている。そして、上記触媒担体に担持された活性成分は、還元剤の供給 を受けて活性ィ匕し、排気中の NOxを効果的に無害物質に浄ィ匕させる。なお、上記 N Oxの還元触媒 5の後段には、アンモニアスリップ用酸ィ匕触媒 6が配設されている。
[0052] 上記排気管 3の内部にて NOxの還元触媒 5の上流側には、噴射ノズル 7が配設さ れており、還元剤供給装置 8から該噴射ノズル 7を介して還元剤が圧力エアと共に排 気管 3内に噴射供給されるようになっている。ここで、上記噴射ノズル 7は、その先端 部が排気の流れ方向 Aと略平行に下流側に向けて延びているものとしたが、排気管 3内にて排気の流れ方向 Aと略直角に突き出るものとしてもよい。また、還元剤供給 装置 8には、貯蔵タンク 9内に貯留された還元剤が供給配管 10を通じて供給される。
[0053] この実施形態では、上記噴射ノズル 7で噴射供給する還元剤として尿素水溶液 (尿 素水）を用いる。他にアンモニア水溶液等を用いてもよい。そして、噴射ノズル 7で噴 射供給された尿素水は、排気管 3内の排気熱により加水分解してアンモニアを容易 に発生する。得られたアンモニアは、 NOxの還元触媒 5において排気中の NOxと反 応し、水及び無害なガスに浄ィ匕される。尿素水は、固体もしくは粉体の尿素の水溶液 で、貯蔵タンク 9に貯留されており、供給配管 10を通じて還元剤供給装置 8に供給さ れるようになっている。
[0054] なお、上記還元剤供給装置 8には、例えば CPU力 成る制御回路としての ECU ( Engine Control Unit) 11が信号線 12で接続されており、該 ECU11から送出される 制御信号により上記還元剤供給装置 8の動作が制御されて、噴射ノズル 7からの還 元剤の供給が制御されるようになって ヽる。
[0055] このように構成された排気浄化装置にお!/ヽて、還元剤 (尿素水）を上記還元触媒 5 の排気上流側に供給する動作について説明する。まず、エンジン 1の運転による排 気は、排気マ-フォールド 2から排気管 3を経由して、該排気管 3内の途中に配設され た酸化触媒 4、及び NOxの還元触媒 5、更にアンモニアスリップ用酸ィ匕触媒 6を通り 、排気管 3の端部排出ロカ 大気中に排出される。このとき、上記排気管 3の内部に て NOxの還元触媒 5の排気上流側に配設された噴射ノズル 7から尿素水が噴射され る。この噴射ノズル 7には、尿素水の貯蔵タンク 9から供給配管 10を介して尿素水が 還元剤供給装置 8に供給され、この還元剤供給装置 8の動作により圧力エアと共に 尿素水が排気中に噴射供給される。 [0056] その後、エンジン 1の運転停止により、噴射ノズル 7からの尿素水の噴射を終了する には、還元剤供給装置 8の動作により、まず貯蔵タンク 9からの尿素水の供給を遮断 し、その後しばらくは噴射ノズル 7に圧力エアだけを供給する。これにより、噴射ノズ ル 7のノズル本体及び噴射孔カゝら尿素水を追い出して、尿素水の噴射を終了する。
[0057] 図 2は、第一の発明によるエンジンの排気浄ィ匕装置の実施形態を示す要部拡大説 明図である。この実施形態は、前記排気管 3の下部の内壁に、少なくとも前記噴射ノ ズル 7から噴射供給された尿素水が付着する部位を窪めて凹部 14を形成すると共に 、該凹部 14の底壁 15を着脱可能としたものである。
[0058] そして、図 3に示すように、前記噴射ノズル 7と NOxの還元触媒 5との間の排気管 3 には、排気流通方向に沿って略鉛直下方に延びた後に略水平方向へ屈曲する屈曲 部 16が設けられている。そして、前記屈曲部 16の下部内壁には、少なくとも噴射ノズ ル 7から噴射供給された尿素水が付着する部位を窪めて凹部 14が形成されている。 そして、前記排気管 3の軸方向に沿った凹部 14の水平方向幅は、該排気管 3の水平 方向幅と略同一とされている。また、凹部 14の底壁 15は、ボルト 17等によって凹部 1 4の側壁 18に着脱可能に取り付けられている。
[0059] 前記凹部 14の底壁 15の下面には、該底壁 15を少なくとも尿素の融点以上に加熱 できるヒータ 19が設けられている。また、このヒータ 19の外側面には、該ヒータ 19から 外気への放熱を抑制するように、少なくとも前記ヒータ 19の下面を覆う断熱材 20が設 けられている。
[0060] 以上のような構成によれば、エンジン 1の排気は、排気管 3を通過して、 NOxの還 元触媒 5へと導かれる。このとき、図 2に示す ECU11は、エンジン 1の回転速度や燃 料噴射量に基づいて還元剤供給装置 8を作動制御することにより、エンジン運転状 態に見合った量の尿素水力 圧縮空気とともに配管を通過して噴射ノズル 7から NO Xの還元触媒 5の排気上流側である排気管 3内に噴射される。噴射ノズル 7から噴射 された尿素水は、エンジン 1の排気熱及び排気中の水蒸気により加水分解されてァ ンモ-ァを生成しつつ排気とともに屈曲部 16を通過して NOxの還元触媒 5に流入す る。そして、 NOxの還元触媒 5において、アンモニアと排気中の NOxとが反応するこ とにより、排気中の NOxが水及び無害なガスに浄ィ匕される。 [0061] このとき、排気管 3の下部の内壁に、前記凹部 14が形成されているので、噴射ノズ ル 7から噴射された尿素水のうち、粒径の大きい尿素水は、排気流に乗れずに凹部 1 4に向かって落下する。従って、この尿素水力も尿素が析出されたとしても、前記凹部 14に蓄積されるので、排気圧力に影響を及ぼし難くなる。また、排気管 3の軸方向に 沿った凹部 14の水平方向幅は J気管 3の水平方向幅と略同一とされているので、 前記噴射ノズル 7から尿素水が水平方向に広がって噴射されても、該凹部 14以外の 部位に尿素水が付着してその成分が蓄積されることが抑制される。
[0062] さらに、噴射ノズル 7と NOxの還元触媒 5との間に屈曲部 16が設けられると共に、 該屈曲部 16の下部内壁に凹部 14が形成されているので、前記噴射ノズル 7から噴 射された尿素水は排気とともに凹部 14に向力つて流れる。そして、この凹部 14では 排気が澱むので、該凹部 14に流入した尿素水のうち、粒径の大きい尿素水は凹部 1 4から下流に流出し難くなる。これにより、前記凹部 14より下流側の排気管 3内に粒 径の大きい尿素水が付着して尿素が蓄積されることが抑制される。そして、前記凹部 14の底壁 15は、着脱可能となっているので、適宜その底壁 15を取り外して凹部 14 に蓄積された尿素を容易に除去することができる。
[0063] さらに、底壁 15にはヒータ 19が設けられているので、該底壁 15の上に蓄積された 尿素を溶解して、底壁 15の上面から除去することができる。また、前記ヒータ 19の外 面側には断熱材 20を設けたので、ヒータ 19によって効率よく底壁 15を加熱でき、ヒ ータ 19の使用エネルギーを低減できる。なお、前記ヒータ 19は、例えば、所定時間 毎に底壁 15の上面に蓄積された尿素が全て融解できるように、そのオン、オフ動作 を制御すればよい。
[0064] なお、図 2及び図 3では、排気管 3に屈曲部 16を設けたものとした力 本発明はこれ に限らず、図 4に示すように、噴射ノズル 7の取付部の排気管 3が略水平方向に直線 状に延びている場合でも同様に適用できる。この排気管 3の下部の内壁には、排気 管 3の軸方向に沿ったその水平方向幅が該排気管 3の水平方向幅と略同一とされ、 少なくとも前記噴射ノズル 7から噴射された尿素水が付着する部位を窪めて凹部 14 が形成される。この凹部 14の底壁 15は、同様に着脱可能となっている。さらに、凹部 14の底壁 15を加熱するヒータ 19や、該ヒータ 19の外側面を覆う断熱材 20も同様に 設けられている。
[0065] 図 5は、第二の発明によるエンジンの排気浄ィ匕装置の実施形態を示す要部拡大説 明図である。この実施形態は、前記噴射ノズル 7から噴射供給された還元剤 (尿素水 )が付着する排気管 3の部分と、少なくとも前記還元触媒 5が配設された排気管 3の 部分との間を遮断する遮断手段を着脱可能状態に設け、前記尿素水が付着する排 気管 3の部分にて該排気管 3の壁部に洗浄水の給水口 21及び排水口 22を設けたも のである。
[0066] すなわち、酸ィ匕触媒 4を配設した第 1の触媒内蔵マフラ 23と噴射ノズル 7を備えた 部分排気管 24との間、及びこの部分排気管 24と還元触媒 5を配設した第 2の触媒内 蔵マフラ 25との間に遮断手段としての仕切り板 26 (図 7参照）を着脱可能状態に設け て、部分排気管 24を第 1及び第 2の触媒内蔵マフラ 23, 25から遮断可能にしている
[0067] 具体的には、図 5に示すように、上記第 1の触媒内蔵マフラ 23と部分排気管 24との 間、及びこの部分排気管 24と第 2の触媒内蔵マフラ 25との間に、各排気管の接続部 に設けられたフランジ 27, 27同士を対向して接合した接合部が設けられている。この フランジ 27, 27は、図 6 (b)に示すように、その接合部に仕切り板 26 (図 7参照）を挿 入する隙間部 28を形成し、その一部を外に向力つて開放して挿入口部 27aとし、該 挿入口部 27aから上記仕切り板 26が着脱可能に挿入できるようになって 、る。また、 図 6 (a)に示すように、上記フランジ 27には、その周縁に複数個（例えば 3個）の締結 孔 29が設けられており、該締結孔 29を介してボルト、ナットにより対向するフランジ 2 7, 27が互いに締結されるようになっている。
[0068] さらに、対向するフランジ 27, 27の揷入口部 27aには、ロック手段 30が設けられて いる。このロック手段 30は、各フランジ 27の揷入口部 27aの外側面に係止して上記 仕切り板 26を対向するフランジ 27, 27の接合部間に挿入状態に固定するものであ る。
[0069] そして、上記第 1及び第 2の触媒内蔵マフラ 23, 25並びに部分排気管 24は、第 1 の触媒内蔵マフラ 23と部分排気管 24との間、及びこの部分排気管 24と第 2の触媒 内蔵マフラ 25との間で、それぞれ対向接合するフランジ 27, 27同士をボルト、ナット により締結することによって一体結合されて一本の長い排気管 3を形成する。
[0070] 上記対向接合したフランジ 27, 27の隙間部 28には、図 5に示すように、仕切り板 2 6が着脱可能状態に挿入される。この仕切り板 26は、洗浄時に上記隙間部 28に挿 入されて排気管 3の途中を遮断し、洗浄水が第 1及び第 2の触媒内蔵マフラ 23, 25 側に漏れるのを防止するもので、図 7に示すように、上記隙間部 28に完全に納まるよ うな形状に形成されている。さらに、上記仕切り板 26には、上端部に把持部 31が設 けられており、仕切り板 26の上記隙間部 28への抜差しが容易とされている。そして、 上記仕切り板 26には、その周縁に沿って例えば半周部分に孔 32aが複数個（図 7で は 7個）形成されており、該孔 32aに対応してフランジ 27の周縁部に形成された孔 32 b (図 6参照）と共に伴締め孔を形成し、ボルト、ナットで伴締めできるようになつている 。なお、この伴締め孔は仕切り板 26の半周部分ではなく全周に亘つて設けてもよぐ また本実施形態のようにロック手段 30を備えた場合には設けなくてもよい。
[0071] なお、通常状態では、上記フランジ 27, 27の隙間部 28には、図 8に示すように、排 気管 3の開口部 33 (図 6 (b)参照）に対応して開口部 34を備え、外形形状が上記仕 切り板 26と略同一に形成されたリング板 35が挿入される。これにより、エンジン 1の運 転によって排出される排気を排気マ-フォールド 2から排気管 3を経由して、該排気 管 3内の途中に配設された各触媒を通して浄化し、排気管 3の端部排出口から大気 中に排出させることができる。
[0072] また、上記部分排気管 24には、図 5に示すように、その上壁部に洗浄水を供給する 給水口 21が設けられ、その底壁部に洗浄水を排水する排水口 22が設けられて 、る 。これにより、洗浄時に上記給水口 21から洗浄水を供給し、部分排気管 24の内壁に 付着した尿素の析出物を洗浄水に溶解させて上記排水口 22から排水して除去でき るようになっている。
[0073] 次に、このように構成されたエンジンの排気浄ィ匕装置の動作にっ 、て説明する。先 ず、移動車両の通常走行時には、上記対向するフランジ 27の隙間部 28に図 8に示 すリング板 35を挿入する。そして、上記フランジ 27の上端部両側面をロック手段 30 で挟み込んでロックし、上記リング板 35をロック状態に挟持する。これにより、ェンジ ン 1の運転により排出される排気は、隙間部 28から漏れることなく排気マ-フォールド 2から排気管 3を経由して、該排気管 3の途中に配設された酸化触媒 4、及び NOxの 還元触媒 5、更にアンモニアスリップ用酸ィ匕触媒 6を通り、排気管 3の端部排出ロカ 大気中に排出される。
[0074] このとき、上記排気管 3の内部にて NOxの還元触媒 5の排気上流側に配設された 噴射ノズル 7から尿素水が噴射される。この噴射ノズル 7には、尿素水の貯蔵タンク 9 から供給配管 10を介して尿素水が還元剤供給装置 8に供給され、この還元剤供給 装置 8の動作により圧縮空気と共に尿素水が排気中に噴射供給される。このようにし て噴射された尿素水は、排気熱及び排気中の水蒸気により加水分解されてアンモ- ァを発生する。そして、アンモニアは、還元触媒 5において排気中の NOxと反応して NOxを無害物質に浄化する。
[0075] このとき、エンジン 1からの排気温度が所定温度、例えば 132°Cより低い場合は、排 気管 3内に噴射ノズル 7から噴射供給された尿素水中の尿素が例えば部分排気管 2 4の内壁面に析出して付着することがある。この場合、第二の発明では、上記析出し た尿素を適宜洗浄して除去する。
[0076] 次に、上記析出した尿素を洗浄して除去する方法を説明する。先ず、ロック手段 30 を対向するフランジ 27の接合部から取り外し、該フランジ 27のロック状態を解除する 。次に、リング板 35が上記フランジ 27にボルト、ナットで締結されている場合には、こ のボルト、ナットを取り外して対向するフランジ 27の隙間部 28からリング板 35を引き 抜く。
[0077] 次に、図 7に示す仕切り板 26を上記対向するフランジ 27の隙間部 28に挿入する。
そして、ロック手段 30を上記対向するフランジ 27の接合部の外側面に係止させて、 該フランジ 27の接合部を挟み込んでロックする。これにより、上記仕切り板 26が対向 するフランジ 27で挟持されて第 1の触媒内蔵マフラ 23と部分排気管 24との間、及び 部分排気管 24と第 2の触媒内蔵マフラ 25との間を遮断する。なお、ロック手段 30に よるロックに併せて、仕切り板 26と対向するフランジ 27とを伴締め孔 32a, 32bを介し てボルト、ナットで伴締めしてもよい。
[0078] この状態において、部分排気管 24の上壁部に設けた給水口 21を開ける。このとき 、排水口 22は閉じた状態にされている。次に、給水口 21から洗浄水（例えば水等）を 部分排気管 24内に充満するまで供給する。これにより、部分排気管 24の内壁面に 析出して付着した尿素を洗浄水に溶解させて除去することができる。その後、上記部 分排気管 24の底壁部に設けた排水口 22を開けて尿素を溶解させた洗浄水を排水 し、洗浄を終了する。
[0079] なお、上記部分排気管 24に洗浄水を供給する場合に排水口 22を開けた状態で行 つてもよい。この場合は、排水口 22の径を給水口 21の径よりも小さく形成して、給水 量に比して排水量が少なくなるようにするとよい。これにより、排水口 22を開放した状 態でも部分排気管 24内に洗浄水を満たすことができ、しかも給水と排水とを同時に 行いながら洗浄することができるので洗浄効率が向上する。
[0080] このように、本実施形態によれば、洗浄時に噴射ノズル 7を備えた部分排気管 24が 仕切り板 26により、各触媒を配設した第 1及び第 2の触媒内蔵マフラ 23, 25と遮断さ れるようにしたので、洗浄水が第 1及び第 2の触媒内蔵マフラ 23, 25側に漏れて各 触媒を濡らしたり、劣化させる虞がない。
[0081] また、対向するフランジ 27の接合部に設けた隙間部 28に通常走行時には、排気管 3の開口部 33に対応して開口部 34を形成したリング板 35を挿入して排気の通路を 確保できるよう〖こし、洗浄時には、仕切り板 26を挿入して排気管 3を遮断できるように したので、排気管 3内の洗浄をするときは、リング板 35を仕切り板 26に交換するだけ でよぐ洗浄作業が容易になる。
[0082] なお、本実施形態においては、排気管 3の排気上流側に酸化触媒 4を備えた排気 浄ィ匕装置を例に説明してきたが、これに限られず、酸化触媒 4を備えない排気浄ィ匕 装置にも適用することができる。この場合、仕切り板 26は、前述のような噴射ノズル 7 の排気上流側及び下流側の二箇所に設けられるものに限られず、供給される還元剤 が析出する部分排気管 24と少なくとも還元触媒 5を配設した第 2の触媒内蔵マフラ 2 5との間に設けられていればよい。また、洗浄水は、水に限られず、使用する還元剤 に応じて適宜選択することができる。
[0083] 図 9は、第三の発明によるエンジンの排気浄ィ匕装置の実施形態を示す要部拡大説 明図である。この実施形態は、上記噴射ノズル 7から噴射供給された還元剤 (尿素水 )が排気管 3内にて付着する部分を着脱可能な構造としたものである。 [0084] 具体的には、図 9に示すように、上記尿素水が付着する部分として、噴射ノズル 7自 体が排気管 3に対して着脱可能とされている。これにより、上記排気管 3内にて尿素 水を直接噴射する噴射ノズル 7に、尿素水に含まれる尿素が析出してきたと判断した ら、その噴射ノズル 7自体を矢印 Bのように取り外すことができる。そして、この取り外 した噴射ノズル 7を水洗い等により洗浄してノズル先端部等に析出した還元剤の成分 (尿素)を除去することができる。
[0085] その後、この取り外して洗浄した噴射ノズル 7を矢印 Cのように元の部位に取り付け ることにより、ノズル先端部等に析出した尿素が除去された状態で、エンジン 1の排気 圧力が正常に戻り、エンジン出力の低下を防止することができる。このとき、図 9にお いて、エンジン 1の排気管 3に配設された還元触媒 5を含む触媒内蔵マフラ 25は取り 外す必要がなぐ上記取り外した噴射ノズル 7のみを洗浄すればよいので、析出した 還元剤成分を除去する洗浄作業を簡単に実施できる。
[0086] 図 10は、上記排気管 3内にて還元剤 (尿素水)付着部分を着脱可能とする構造の 第二の実施形態を示す要部説明図である。この実施形態は、上記尿素水が付着す る部分として、上記噴射ノズル 7の排気下流側近傍カゝら所定長さまでの排気管 3のノ ズル下流側部分 36を着脱可能としたものである。これにより、上記排気管 3内にて噴 射ノズル 7の排気下流側近傍に尿素水が付着してきたと判断したら、上記ノズル下流 側部分 36を矢印 Bのように取り外すことができる。そして、この取り外したノズル下流 側部分 36を水洗い等により洗浄して排気管 3の内壁面等に析出した尿素を除去する ことができる。
[0087] その後、この取り外して洗浄したノズル下流側部分 36を矢印 Cのように元の部位に 取り付けることにより、排気管 3の内壁面等に付着した尿素水が除去された状態で、 エンジン 1の排気圧力が正常に戻り、エンジン出力の低下を防止することができる。こ のときも、図 10において触媒内蔵マフラ 25は取り外す必要がなぐ上記取り外したノ ズル下流側部分 36のみを洗浄すればよ 、ので、析出した還元剤成分を除去する洗 浄作業を簡単に実施できる。
[0088] 図 11は、上記排気管 3内にて還元剤 (尿素水)付着部分を着脱可能とする構造の 第三の実施形態を示す要部説明図である。この実施形態は、上記尿素水が付着す る部分として、上記噴射ノズル 7の排気下流側近傍から上記還元触媒 5の入口部近 傍 37までの排気管 3のノズル下流側部分 38を着脱可能としたものである。これにより 、上記排気管 3内の噴射ノズル 7の排気下流側にて還元触媒 5の入口部近傍 37で 尿素水が衝突して付着し易 、部分に尿素水が付着してきたと判断したら、上記ノズ ル下流側部分 38を矢印 Bのように取り外すことができる。そして、この取り外したノズ ル下流側部分 38を水洗い等により洗浄して排気管 3の内壁面等に析出した尿素を 除去することができる。
[0089] その後、この取り外して洗浄したノズル下流側部分 38を矢印 Cのように元の部位に 取り付けることにより、排気管 3の内壁面等に付着した尿素水が除去された状態で、 エンジン 1の排気圧力が正常に戻り、エンジン出力の低下を防止することができる。こ のときも、図 11において触媒内蔵マフラ 25は取り外す必要がなぐ上記取り外したノ ズル下流側部分 38のみを洗浄すればよ 、ので、析出した還元剤成分を除去する洗 浄作業を簡単に実施できる。
[0090] 図 12は、上記排気管 3内にて還元剤 (尿素水)付着部分を着脱可能とする構造の 第四の実施形態を示す要部説明図である。この実施形態は、上記尿素水が付着す る部分として、上記噴射ノズル 7の排気上流側近傍カゝら排気下流側の所定長さまで の排気管 3のノズル前後部分 39を着脱可能としたものである。これにより、上記排気 管 3内にて噴射ノズル 7及びその排気下流側近傍に尿素水が付着してきたと判断し たら、上記ノズル前後部分 39を矢印 Bのように取り外すことができる。そして、この取り 外したノズル前後部分 39を水洗い等により洗浄して排気管 3の内壁面等に析出した 尿素を除去することができる。
[0091] その後、この取り外して洗浄したノズル前後部分 39を矢印 Cのように元の部位に取 り付けることにより、排気管 3の内壁面等に付着した尿素水が除去された状態で、ェ ンジン 1の排気圧力が正常に戻り、エンジン出力の低下を防止することができる。この ときも、図 12において触媒内蔵マフラ 25は取り外す必要がなぐ上記取り外したノズ ル前後部分 39のみを洗浄すればよ ヽので、析出した還元剤成分を除去する洗浄作 業を簡単に実施できる。なお、図 12の実施形態の場合において、上記着脱可能とさ れたノズル前後部分 39に対し、噴射ノズル 7を着脱可能として、該噴射ノズル 7自体 を取り外して水洗 、等により洗浄してもよ ヽ。
[0092] 図 13は、上記排気管 3内にて還元剤 (尿素水)付着部分を着脱可能とする構造の 第五の実施形態を示す要部説明図である。この実施形態は、上記尿素水が付着す る部分として、上記噴射ノズル 7の排気上流側近傍から上記還元触媒 5の入口部近 傍 37までの排気管 3のノズル前後部分 40を着脱可能としたものである。これにより、 上記排気管 3内の噴射ノズル 7及びその排気下流側にて還元触媒 5の入口部近傍 3 7で尿素水が衝突して付着し易 、部分に尿素水が付着してきたと判断したら、上記ノ ズル前後部分 40を矢印 Bのように取り外すことができる。そして、この取り外したノズ ル前後部分 40を水洗い等により洗浄して排気管 3の内壁面等に析出した尿素を除 去することができる。
[0093] その後、この取り外して洗浄したノズル前後部分 40を矢印 Cのように元の部位に取 り付けることにより、排気管 3の内壁面等に付着した尿素水が除去された状態で、ェ ンジン 1の排気圧力が正常に戻り、エンジン出力の低下を防止することができる。この ときも、図 13において触媒内蔵マフラ 25は取り外す必要がなぐ上記取り外したノズ ル前後部分 40のみを洗浄すればよ ヽので、析出した還元剤成分を除去する洗浄作 業を簡単に実施できる。なお、図 13の実施形態の場合においても、上記着脱可能と されたノズル前後部分 40に対し、噴射ノズル 7を着脱可能として、該噴射ノズル 7自 体を取り外して水洗 、等により洗浄してもよ ヽ。
[0094] 図 14は、上記排気浄化装置の他の実施形態を示す要部説明図である。この実施 形態は、上記噴射ノズル 7から上記排気管 3内に供給された還元剤 (尿素水）が該排 気管 3内へ付着析出したのを検知する析出検知手段と、この析出検知手段力 の検 知信号により還元剤の付着析出を警報する警報手段とを備えたものである。
[0095] 上記析出検知手段は、上記噴射ノズル 7の排気上流側と、該噴射ノズル 7の排気 下流側にて還元剤成分 (尿素)が析出した部位の下流側との間の排気圧力の差を測 定して還元剤成分の析出を検知するもので、上記排気管 3の経路上にて噴射ノズル 7の排気上流側に設けられた第 1の圧力センサ 41aと、排気下流側に設けられた第 2 の圧力センサ 41bと、これら第 1及び第 2の圧力センサ 41a, 41bで検出した排気圧 力の差を測定する差圧計 42とを備えて成る。そして、この差圧計 42で測定した圧力 差が、正常時の圧力差と比較してその差分が一定値以上であれば還元剤成分が析 出したと検知して、その検知信号 Sを図 1に示す ECU11へ送出するようになってい
1
る。
[0096] また、上記警報手段は、上記差圧計 42から出力された検知信号 Sにより排気管 3
1
内に還元剤成分が析出したのを警報するもので、図 1に示すように例えば音や光に よる警報器 43から成り、上記 ECU 11に信号線 44で接続されている。これにより、上 記噴射ノズル 7から上記排気管 3内に供給された還元剤が該排気管 3内へ付着して 析出したのを差圧計 42で検知し、その検知信号 Sを入力して警報器 43により還元
1
剤成分の析出を例えば運転者等に警報することができる。したがって、運転者等に 対して還元剤成分が析出した排気管 3の部分の洗浄を促すことができる。
[0097] なお、図 14においては、第 2の圧力センサ 41bは、排気系においてアンモニアスリ ップ用酸ィ匕触媒 6の後方に設けたものとした力 これに限られず、例えば NOxの還元 触媒 5よりも前方に設けてもよい。また、図 14及び図 1の説明では、差圧計 42からの 検知信号 Sを ECU11へ送出し、この ECU 11に信号線 44を介して警報器 43を接続
1
したものとしたが、差圧計 42に対して警報器 43を直接接続してもよい。さら〖こ、図 14 の実施形態は、図 9一図 13の実施形態にも適用できる。
[0098] なお、以上の説明では、還元剤として尿素水を用いたものとした力 これに限られ ず、軽油、ガソリンまたはアルコール類等を用いた場合でも同様に、排気管 3内に析 出されるカーボン等の還元剤の成分を除去することができる。

Claims

請求の範囲
[1] エンジンの排気系に配設され、排気中の窒素酸化物を還元剤により還元浄化する 還元触媒と、
前記排気系の排気通路内にて前記還元触媒の排気上流側に還元剤を噴射供給 する噴射ノズルと、
この噴射ノズルに還元剤を供給する還元剤供給装置と、
を備えて成るエンジンの排気浄ィ匕装置であって、
前記排気通路の下部の内壁に、少なくとも前記噴射ノズルカゝら噴射供給された還 元剤が付着する部位を窪めて凹部を形成すると共に、該凹部の底壁を着脱可能とし たことを特徴とするエンジンの排気浄ィ匕装置。
[2] 前記 気通路の軸方向に沿った前記凹部の水平方向幅は、前記 気通路の水平 方向幅と略同一であることを特徴とする請求項 1記載のエンジンの排気浄ィ匕装置。
[3] 前記噴射ノズルと前記還元触媒との間の排気通路に、排気流通方向に沿って略鉛 直下方に延びた後に略水平方向へ屈曲する屈曲部が設けられると共に、該屈曲部 の下部内壁を窪めて前記凹部が形成されたことを特徴とする請求項 1又は 2記載の エンジンの排気浄化装置。
[4] 前記凹部の底壁には、該底壁を少なくとも前記還元剤の成分の融点以上に加熱す るヒータが設けられたことを特徴とする請求項 1一 3のいずれか 1項に記載のエンジン の排気浄化装置。
[5] 前記ヒータの外面側には、該ヒータ力も外気への放熱を抑制する断熱材が設けら れたことを特徴とする請求項 4記載のエンジンの排気浄化装置。
[6] エンジンの排気系に配設され、排気中の窒素酸化物を還元剤により還元浄化する 還元触媒と、
前記排気系の排気通路内にて前記還元触媒の排気上流側に還元剤を噴射供給 する噴射ノズルと、
この噴射ノズルに還元剤を供給する還元剤供給装置と、
を備えて成るエンジンの排気浄ィ匕装置であって、
前記噴射ノズルカゝら噴射供給された還元剤が付着する排気通路の部分と、少なくと も前記還元触媒が配設された排気通路の部分との間を遮断する遮断手段を着脱可 能状態に設け、前記還元剤が付着する排気通路の部分にて該排気通路の壁部に 洗浄水の給水口及び排水口を設けたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
[7] 前記遮断手段は、前記排気系にて前記噴射ノズルを間にして排気上流側及び下 流側の位置に設けたことを特徴とする請求項 6記載のエンジンの排気浄ィ匕装置。
[8] 前記遮断手段は、前記排気系の途中の接続部に設けられたフランジ同士を対向接 合した接合部の一部に形成された挿入口部カゝら前記排気通路を横断して挿入され、 前記フランジの接合部間に挟まれる仕切り板力 成ることを特徴とする請求項 6又は
7記載のエンジンの排気浄ィ匕装置。
[9] 前記遮断手段は、前記フランジの接合部の挿入口部近傍に設けられたロック手段 を前記各フランジの外側面に係止させて、前記フランジ間に挿入状態で固定される ことを特徴とする請求項 8記載のエンジンの排気浄化装置。
[10] 前記洗浄水の給水口を排気通路の上壁部に設け、排水口を該排気通路の底壁部 に設けたことを特徴とする請求項 6— 9のいずれか 1項に記載のエンジンの排気浄ィ匕 装置。
[11] エンジンの排気系に配設され、排気中の窒素酸化物を還元剤により還元浄化する 還元触媒と、
前記排気系の排気通路内にて前記還元触媒の排気上流側に還元剤を噴射供給 する噴射ノズルと、
この噴射ノズルに還元剤を供給する還元剤供給装置と、
を備えて成るエンジンの排気浄ィ匕装置であって、
前記噴射ノズルカゝら噴射供給された還元剤が前記排気通路内にて付着する部分 を着脱可能な構造としたことを特徴とするエンジンの排気浄ィ匕装置。
[12] 前記還元剤が排気通路内にて付着する部分は、前記噴射ノズルであるとし、この噴 射ノズルを排気通路に対して着脱可能としたことを特徴とする請求項 11記載のェン ジンの排気浄ィ匕装置。
[13] 前記還元剤が排気通路内にて付着する部分は、前記噴射ノズルの排気下流側近 傍力 所定長さまでの排気通路の部分であるとし、この排気通路の部分を着脱可能 としたことを特徴とする請求項 11記載のエンジンの排気浄ィ匕装置。
[14] 前記還元剤が排気通路内にて付着する部分は、前記噴射ノズルの排気下流側近 傍から前記還元触媒の入口部近傍までの排気通路の部分であるとし、この排気通路 の部分を着脱可能としたことを特徴とする請求項 11記載のエンジンの排気浄ィ匕装置
[15] 前記還元剤が排気通路内にて付着する部分は、前記噴射ノズルの排気上流側近 傍力も排気下流側の所定長さまでの排気通路の部分であるとし、この排気通路の部 分を着脱可能としたことを特徴とする請求項 11に記載のエンジンの排気浄ィ匕装置。
[16] 前記還元剤が排気通路内にて付着する部分は、前記噴射ノズルの排気上流側近 傍から前記還元触媒の入口部近傍までの排気通路の部分であるとし、この排気通路 の部分を着脱可能としたことを特徴とする請求項 11記載のエンジンの排気浄ィ匕装置
[17] 前記着脱可能とされた排気通路の部分に対し、前記噴射ノズルを着脱可能としたこ とを特徴とする請求項 15又は 16記載のエンジンの排気浄ィ匕装置。
[18] 前記噴射ノズルカゝら前記排気通路内に供給された還元剤が該排気通路内へ付着 析出したのを検知する析出検知手段と、この析出検知手段力 の検知信号により還 元剤の付着析出を警報する警報手段と、を備えたことを特徴とする請求項 11一 17の Vヽずれか 1項に記載のエンジンの排気浄ィ匕装置。
[19] 前記析出検知手段は、前記噴射ノズルの排気上流側と、該噴射ノズルの排気下流 側にて還元剤が付着析出した部位の下流側との間の排気圧力の差を測定して還元 剤の付着析出を検知するものであることを特徴とする請求項 18記載のエンジンの排 気浄化装置。
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