JP2005214171A - Engine exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの排気系に噴射ノズルから還元剤を噴射供給し、排気中の窒素酸化物を還元触媒で還元除去して排気を浄化するエンジンの排気浄化装置に関し、特に、上記排気系の配管の底壁部側に取り付けられた噴射ノズルより還元剤を下方から上方に向けて噴射供給して該還元剤を排気中で拡散、混合させると共に、上記噴射ノズルに還元剤が析出するのを防止するエンジンの排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an engine exhaust purification device that purifies exhaust by injecting and supplying a reducing agent from an injection nozzle to an exhaust system of an engine and reducing and removing nitrogen oxides in the exhaust with a reduction catalyst. The reducing agent is injected and supplied from below to above from the injection nozzle attached to the bottom wall side of the pipe to diffuse and mix the reducing agent in the exhaust, and the reducing agent is deposited on the injection nozzle. The present invention relates to an exhaust emission control device for an engine.
従来から、車両に搭載されたディーゼルエンジンや、ガソリンエンジン等から排出された排気中の窒素酸化物(以下「NOx」という。)を還元剤により還元除去して排気を浄化する装置が提案されている。この排気浄化装置は、エンジンの排気系に配設された還元触媒と、エンジンの排気管内にて上記還元触媒の排気上流側に取り付けられ、排気中に還元剤を噴射供給する噴射ノズルとを備えて成り、この噴射ノズルから排気中に還元剤を噴射供給することにより、排気中のNOxと還元剤とを触媒中で還元反応させ、NOxを無害成分に浄化処理するようになっていた。このような還元剤としては、加水分解してアンモニアを容易に発生する尿素等の水溶液やアンモニア水溶液、その他の還元剤水溶液が用いられている。上記還元剤は、貯蔵タンク内に常温で液体状態に貯蔵され、噴射ノズルから必要量が噴射供給されるようになっていた。そして、エンジンの運転状況、例えばNOx排気量や排気温度に応じて、上記噴射ノズルから噴射供給される還元剤の量をコントロールすることで、エンジンの排気浄化の制御を行うようになっていた(例えば、特許文献1参照。)。
しかし、上記特許文献1に記載のエンジンの排気浄化装置においては、図5に示すように、エンジンの排気系に還元剤12を噴射供給する噴射ノズル5は、フランジ7を用いてエンジンの排気管3の上壁部側に取り付けられており、その先端部の噴孔5aが排気の下流側に向けられていた。そのため、噴射ノズル5の噴孔5aから排気中に噴射供給された還元剤12は、排気中で十分に拡散されず、排気流に流されてそのまま下流側に運ばれるので、排気に効率的に混合されないことがあった。その結果、排気中のNOxの還元反応が触媒中で進行せずに、NOxがそのまま排出されるようになり、所期の排気浄化性能を得られなくなるおそれがあった。
However, in the engine exhaust gas purification apparatus described in Patent Document 1, the
このような不具合を回避するために、上記噴射ノズル5から排気中に必要量以上の還元剤12が噴射供給されることがあった。この場合には、還元剤12の全てが還元反応に寄与せずに、そのまま排出されることがあり、ランニングコストが上昇するという問題点があった。また、上記噴射ノズル5から必要量以上の還元剤12が噴射供給されると、その噴孔5aの周辺に還元剤が析出し、噴孔5aの目詰まりが発生することもあった。その結果として、エンジンの排気管3内に十分な量の還元剤12が噴射供給されず、NOxの大量放出状態を招くおそれがあった。
In order to avoid such a problem, a
また、上記噴射ノズル5は、その噴孔5aを下方に向けて取り付けられていたので、該噴射ノズル5から噴射された還元剤12が上記排気管3内の底壁に付着する範囲A1において、還元剤12が析出することがあった。さらに、上記噴射ノズル5の噴孔5aが下向きに取り付けられていたので、還元剤12の噴射供給を停止したときに、噴射ノズル5内に残留した還元剤12が噴孔5aに垂れてきて目詰まりすることがあり、上述のように、エンジンの排気管3内に十分な量の還元剤12が噴射供給されず、NOxの大量放出状態を招くおそれがあった。
Further, since the
この他、燃料である軽油やガソリン、もしくはアルコール類等を還元剤として用いる場合においても同様に、還元剤の拡散、混合等の不良によって、排気浄化率の低下や、過剰に供給した分の還元剤の排出、或いは還元剤の析出により排気管内に汚れなどが付着する可能性があった。 In addition, in the case of using light oil, gasoline, or alcohol as a reducing agent, the exhaust purification rate is reduced due to the diffusion or mixing of the reducing agent, or the excess supply is reduced. There is a possibility that dirt or the like may adhere to the exhaust pipe due to discharge of the agent or deposition of the reducing agent.
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、エンジンの排気系に還元剤を噴射供給する噴射ノズルを該排気系の配管の底壁部側にて先端部を鉛直上方又は斜め上方に向けて取り付けることにより、該噴射ノズルより還元剤を下方から上方に向けて噴射供給して該還元剤を排気中で拡散、混合させると共に、上記噴射ノズルに還元剤が析出するのを防止し、エンジンの排気浄化装置が有する機能の維持、適正化を図ることを目的とする。 In view of the above, the present invention addresses such problems, and an injection nozzle that injects a reducing agent into the exhaust system of the engine has a tip portion vertically upward or obliquely upward on the bottom wall side of the exhaust system piping. By attaching the reducing agent, the reducing agent is injected and supplied from the lower side to the upper side to diffuse and mix the reducing agent in the exhaust gas, and the reducing agent is prevented from being deposited on the injection nozzle. The purpose is to maintain and optimize the functions of the engine exhaust purification system.
上記目的を達成するために、本発明によるエンジンの排気浄化装置は、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、上記排気系にて上記還元触媒の排気上流側に取り付けられ、排気中に上記還元剤を噴射供給する噴射ノズルと、を備えたエンジンの排気浄化装置において、上記噴射ノズルは、上記排気系の配管の底壁部側にて先端部を鉛直上方又は斜め上方に向けて取り付け、その先端部の噴孔より還元剤を下方から上方に向けて噴射させるようにしたものである。 In order to achieve the above object, an exhaust emission control device for an engine according to the present invention is disposed in an exhaust system of an engine, and reduces and purifies nitrogen oxides in exhaust gas with a reducing agent. An exhaust purification device for an engine having an injection nozzle attached to an exhaust upstream side of a reduction catalyst and supplying the reducing agent into the exhaust, wherein the injection nozzle is disposed on a bottom wall portion side of the exhaust system pipe. The tip is attached vertically upward or obliquely upward, and the reducing agent is jetted upward from below from the nozzle hole of the tip.
このような構成により、上記排気系の配管の底壁部側にて先端部を鉛直上方又は斜め上方に向けて取り付けられた噴射ノズルの噴孔から、上記配管内に還元剤が下方から上方に向けて噴射される。 With such a configuration, the reducing agent is introduced from the bottom to the top in the pipe from the injection hole of the injection nozzle attached at the bottom wall side of the pipe of the exhaust system with the tip portion vertically upward or obliquely upward. It is injected towards.
また、上記噴射ノズルは、上記排気系の配管の底壁部に設けられた取り付け穴に着脱可能とされている。これにより、上記噴射ノズルを、上記排気系の配管の底壁部の取り付け穴から取り外すことができる。 The spray nozzle is attachable to and detachable from a mounting hole provided in a bottom wall portion of the exhaust system pipe. Thereby, the said injection nozzle can be removed from the attachment hole of the bottom wall part of the piping of the said exhaust system.
さらに、上記取り付け穴は、排気流の流れ方向に所定の長さだけ延びて形成されており、上記噴射ノズルを上記配管に固定する固定手段は、上記取り付け穴に適合する形状とされ、該固定手段の排気上流側に上記噴射ノズルが配設されたものである。これにより、上記噴射ノズルの固定手段を上記配管から取り外すと、該配管には排気流の流れ方向に所定の長さだけ延びた取り付け穴が空いた状態となる。 Further, the mounting hole is formed to extend by a predetermined length in the flow direction of the exhaust flow, and the fixing means for fixing the injection nozzle to the pipe is shaped to fit the mounting hole, and the fixing The injection nozzle is arranged on the exhaust upstream side of the means. Thus, when the fixing means for the injection nozzle is removed from the pipe, the pipe is provided with a mounting hole extending by a predetermined length in the flow direction of the exhaust flow.
請求項1に記載のエンジンの排気浄化装置によれば、エンジンの排気系の配管の底壁部側にて先端部を鉛直上方又は斜め上方に向けて取り付けられた噴射ノズルの噴孔から、上記配管内にて還元剤が下方から上方に向けて噴射されるため、該還元剤が上記配管内の底壁に付着するまでの時間が長くなり、上記還元剤が排気中で十分に拡散され、還元剤の混合を促進することができる。これにより、触媒中において排気中のNOxの還元反応が効率的に進行するようになる。また、エンジンの排気系内の排気中に適量の還元剤を噴射供給すればよいので、噴射ノズルの噴孔の周辺に還元剤が析出し難くなり、噴孔の目詰まりを防止することもできる。したがって、エンジンの排気浄化装置が有する所期の機能の維持、適正化を図ることができる。 According to the exhaust emission control device for an engine according to claim 1, from the injection hole of the injection nozzle attached with the tip portion directed vertically upward or obliquely upward on the bottom wall side of the piping of the exhaust system of the engine, Since the reducing agent is injected from below to above in the pipe, it takes a long time for the reducing agent to adhere to the bottom wall in the pipe, and the reducing agent is sufficiently diffused in the exhaust, Mixing of the reducing agent can be promoted. As a result, the reduction reaction of NOx in the exhaust proceeds efficiently in the catalyst. Also, since an appropriate amount of reducing agent may be injected and supplied into the exhaust gas in the exhaust system of the engine, it becomes difficult for the reducing agent to be deposited around the nozzle hole of the injection nozzle, and clogging of the nozzle hole can be prevented. . Therefore, it is possible to maintain and optimize the expected functions of the engine exhaust purification device.
また、請求項2に記載の発明によれば、上記噴射ノズルは、上記排気系の配管の底壁部に設けられた取り付け穴から取り外すことができるので、該取り付け穴から上記配管内に析出した析出物を除去することができる。また、上記噴射ノズルの噴孔が目詰まりした場合であっても、該噴射ノズルを取り外して、噴孔に目詰まりした還元剤を容易に除去することができる。
According to the invention described in
そして、請求項3に記載の発明によれば、上記噴射ノズルの固定手段を上記配管から取り外すと、該配管には排気流の流れ方向に所定の長さだけ延びた取り付け穴が空いた状態となるので、該取り付け穴から上記配管内に析出した析出物を容易に除去することができる。また、上記固定手段に付着した析出物についても、容易に除去することができる。
According to the invention described in
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化装置の概念を示すシステム図である。このエンジンの排気浄化装置は、車両に搭載されたエンジン1から排出された排気中のNOxを還元剤により還元除去して排気を浄化する装置であって、排気マニフォールド2と、排気管3と、還元触媒4と、噴射ノズル5とを備えて成る。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a system diagram showing the concept of an engine exhaust purification system according to the present invention. This engine exhaust purification device is a device that purifies exhaust by reducing and removing NOx in exhaust exhausted from an engine 1 mounted on a vehicle with a reducing agent, and includes an
上記エンジン1の排気マニフォールド2には、排気管3が接続されている。また、この排気管3の途中にはマフラ6が設けられており、このマフラ6内に排気中のNOxを還元浄化する還元触媒4が収容されている。上記排気管3には、例えば排気上流側から順に一酸化窒素(NO)の酸化触媒、NOxの還元触媒4、アンモニアスリップ用酸化触媒の3つの触媒が配設されている。これにより、エンジン1から排出された排気は、排気マニフォールド2及び排気管3を通って還元触媒4を経由するときに、該還元触媒4でNOxを還元除去して大気中に排出される。なお、上記排気マニフォールド2と排気管3と還元触媒4とで、エンジン1の排気系を構成している。また、図示省略したが、上記還元触媒4の前後には、温度センサ等が配設されている。
An
また、上記排気管3内にて還元触媒4の排気上流には、噴射ノズル5が取り付けられている。この噴射ノズル5は、後述する還元剤12を霧状にして排気中に噴射供給するもので、該噴射ノズル5を固定する手段となるフランジ7を用いて上記排気管3に取り付けられている。さらに、図1に示すように、上記フランジ7に固定された噴射ノズル5には供給パイプ8が連結されており、この供給パイプ8の他端部には上記噴射ノズル5への還元剤12の供給を制御する還元剤供給装置9が接続されている。さらにまた、上記還元剤供給装置9には供給配管10が接続されており、その吸込口10aが貯蔵タンク11の底面付近に位置している。そして、貯蔵タンク11内には還元剤(例えば、尿素水)12が蓄えられている。
An
これにより、上記貯蔵タンク11内に蓄えられた還元剤12は、供給配管10の吸込口10aから吸い込まれて還元剤供給装置9に補給される。そして、この還元剤供給装置9から供給パイプ8を介して噴射ノズル5に送られた還元剤12は、排気管3内に圧力空気と共に噴射供給されるようになる。この噴射ノズル5から噴射供給された還元剤12は、排気管3内を通る排気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。このように得られたアンモニアは、上記還元触媒4において排気中のNOxと反応し、水及び無害なガスに浄化されることは知られたことである。なお、本実施形態では、還元剤12として尿素水が用いられるが、本発明はこれに限られず、アンモニア水溶液等を用いてもよい。
Thereby, the reducing
ここで、本発明においては、図2に示すように、上記噴射ノズル5は、上記排気管3の底壁部にて先端部を鉛直上方に向けて取り付けておき、その先端部の噴孔5aより還元剤12を下方から上方に向けて噴射させるようにされている。これにより、排気管3の底壁部に配設された噴射ノズル5の噴孔5aから、上記排気管3内にて還元剤12が下方から上方に向けて噴射されるため、該還元剤12が上記排気管3内の底壁に付着するまでの時間が長くなって、エンジンの排気系に噴射供給された還元剤12が排気中で十分に拡散され、還元剤12の混合を促進することができる。したがって、図1に示す還元触媒4中において、排気ガス中のNOxの還元反応が効率的に進行するようになる。その結果、NOxの浄化率が向上し、エンジンの排気浄化装置が有する所期の機能の維持、適正化を図ることが可能となる。なお、図2に示すように、上記噴射ノズル5から噴射された還元剤12は、上記排気管3内の底壁の広い範囲A2に付着するようになる。この還元剤12が付着する範囲A2は、図5に示す範囲A1よりも広くなる。
Here, in the present invention, as shown in FIG. 2, the
また、上記噴射ノズル5が鉛直上方を向いているので、還元剤12の噴射供給を停止したときに、該噴射ノズル5内に残留した還元剤12が供給パイプ8側に垂れて戻されるようになるので、上記噴孔5aの周辺に還元剤12が析出し難くなり、該噴孔5aの目詰まりを防止することもできる。これにより、上記噴射ノズル5から還元剤12を再度噴射供給するときに、必要量以上の還元剤12を噴射供給しなくてもよく、適量の還元剤12を噴射供給すれば、所定のNOx浄化率を得ることができるので、還元剤12が無駄に消費されることを抑制し、ランニングコストを低減することができる。したがって、噴射ノズル5から排気中に十分な量の還元剤12が常に噴射供給されるようになるので、エンジンの排気浄化装置が有する所期の機能の維持、適正化を図ることが可能となる。
Further, since the
また、上記噴射ノズル5は、上記排気管3の底壁部に設けられた取り付け穴3aから着脱可能とされている。具体的には、上記フランジ7を排気管3に締結しているボルト13を取り外すことにより、噴射ノズル5を排気管3の底壁部の取り付け穴3aから取り外すことができる。したがって、上記噴射ノズル5の噴孔5aが目詰まりした場合であっても、該噴孔5aに目詰まりした還元剤12を容易に除去することができる。
The
図3は、本発明の第2の実施形態を示す要部拡大断面図である。この実施形態は、噴射ノズル5は、上記排気管3の底壁部側にて先端部を斜め上方に向けて取り付けておき、その先端部の噴孔5aより還元剤12を下方から上方に噴射させるようにしたものである。このとき、図3(b)に示すように、噴射ノズル5の先端部の噴孔5aは、上方を向いて形成されている。これにより、上記噴射ノズル5の噴孔5aより、上記排気管3内にて還元剤12が下方から上方に向けて噴射されるため、該還元剤12が上記排気管3内の底壁に付着するまでの時間が長くなって、エンジンの排気系に噴射供給された還元剤12が排気中で十分に拡散され、排気中での還元剤12の混合を促進することができる。したがって、噴射ノズル5の噴孔5aから排気中に十分な量の還元剤12が常に噴射供給されるようになるので、エンジンの排気浄化装置が有する所期の機能の維持、適正化を図ることが可能となる。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the
図4は、本発明の第3の実施形態を示す要部拡大断面図である。この実施形態は、上記排気管3の取り付け穴3aが排気流の流れ方向に所定の長さだけ延びて形成されており、上記噴射ノズル5の固定手段となるフランジ7’は、上記取り付け穴3aに適合する形状とされ、該フランジ7’の排気上流側に噴射ノズル5が配設されたものである。ここで、上記取り付け穴3の長さは、上記噴射ノズル5から噴射された還元剤12が上記排気管3の底壁に付着する範囲に相当する長さに形成されている。これにより、上記フランジ7’を排気管3から取り外すと、該排気管3には排気流の流れ方向に所定の長さだけ延びた取り付け穴3aが空いた状態となるので、該取り付け穴3aから排気管3内に析出した析出物を容易に除去することができる。また、上記噴射ノズル5から噴射されてフランジ7’に付着した析出物14についても、容易に除去することができる。したがって、エンジンの排気浄化装置が有する所期の機能の維持、適正化を図ることが可能となる。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the mounting
1…エンジン
2…排気マニフォールド
3…排気管
4…還元触媒
5…噴射ノズル
5a…噴孔
6…マフラ
7,7’…フランジ
8…供給パイプ
9…還元剤供給装置
10…供給配管
11…貯蔵タンク
12…還元剤
14…析出物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (3)
上記排気系にて上記還元触媒の排気上流側に取り付けられ、排気中に上記還元剤を噴射供給する噴射ノズルと、を備えたエンジンの排気浄化装置において、
上記噴射ノズルは、上記排気系の配管の底壁部側にて先端部を鉛直上方又は斜め上方に向けて取り付け、その先端部の噴孔より還元剤を下方から上方に向けて噴射させるようにしたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 A reduction catalyst disposed in the exhaust system of the engine for reducing and purifying nitrogen oxides in the exhaust with a reducing agent;
In an exhaust purification device for an engine, comprising an injection nozzle attached to the exhaust upstream side of the reduction catalyst in the exhaust system and supplying the reducing agent into the exhaust.
The injection nozzle is attached so that the tip is vertically upward or obliquely upward on the bottom wall side of the exhaust system pipe, and the reducing agent is injected from below to above from the nozzle hole of the tip. An exhaust emission control device for an engine characterized by that.
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