JP2009115057A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気通路に設けられた触媒に添加剤を供給する添加剤噴射弁を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine including an additive injection valve that supplies an additive to a catalyst provided in an exhaust passage.
ディーゼルエンジンの排気通路には、排気中に含まれるNOx(窒素酸化物)やパティキュレートマター(以下、PMという)が大気への放出されるのを防ぐため、NOx吸蔵触媒やディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、DPFという)等が設けられている。
当該NOx吸蔵触媒のNOx吸蔵量やDPFのPM捕集量には限界があり、吸蔵されたNOxを放出還元させる所謂NOxパージや、DPFに捕集されたPMを焼却除去する所謂強制再生を行う必要がある。
In order to prevent NOx (nitrogen oxide) and particulate matter (hereinafter referred to as PM) contained in the exhaust from being released into the atmosphere, the exhaust passage of the diesel engine has a NOx storage catalyst and a diesel particulate filter ( Hereinafter referred to as DPF).
The NOx occlusion amount of the NOx occlusion catalyst and the PM trapping amount of the DPF are limited, so-called NOx purge for releasing and reducing the occluded NOx and so-called forced regeneration for burning and removing the PM trapped in the DPF are performed. There is a need.
そこで、NOx吸蔵触媒やDPFの排気上流側に酸化触媒を設け、当該酸化触媒に向け燃料(HC)等の添加剤を供給し、当該酸化触媒における酸化反応を利用してNOxパージや強制再生を行う構成がある。
また、当該酸化触媒への燃料(HC)の添加には、当該酸化触媒の排気上流側に燃料添加インジェクタを設けて、当該燃料添加インジェクタより燃料(HC)を噴射する構成がある。
Therefore, an NOx storage catalyst or an oxidation catalyst is provided upstream of the DPF, an additive such as fuel (HC) is supplied to the oxidation catalyst, and NOx purge or forced regeneration is performed using the oxidation reaction in the oxidation catalyst. There is a configuration to do.
In addition, the addition of fuel (HC) to the oxidation catalyst has a configuration in which a fuel addition injector is provided on the exhaust upstream side of the oxidation catalyst and fuel (HC) is injected from the fuel addition injector.
ただし、当該燃料添加インジェクタは、燃料噴射口が高温の排気に直接晒されると耐熱温度超えるおそれがある上、当該燃料噴射口付近に付着した燃料(HC)のカーボン化やPMの付着等による目詰まりを起こすおそれがある。
そこで、排気管の分岐部において、排気通路とは離間した位置に燃料添加用インジェクタが付設され、当該燃料添加用インジェクタより噴射される噴射燃料が円錐状の噴射空間(噴射通路)を通って排気管内に添加される構成が開示されている(特許文献1参照)。
Therefore, a fuel addition injector is provided at a position separated from the exhaust passage in the branch portion of the exhaust pipe, and the injected fuel injected from the fuel addition injector exhausts through the conical injection space (injection passage). The structure added in a pipe | tube is disclosed (refer patent document 1).
上記特許文献1に開示された技術では、噴射空間は、燃料添加用インジェクタの燃料噴射口であるノズル先端部を頂点とし、燃料の噴射角より大きい頂角をなす円錐形状をなしているが、このような構成では噴射空間の壁面と噴射燃料との間隔が狭く、当該壁面に燃料(HC)が付着するおそれがある。
また、燃料添加用インジェクタから燃料(HC)が噴射されると、噴射燃料とともに噴射空間内のガスも排気管内へと流動するため当該噴射空間内の気圧は低下し負圧となるため、これにより燃料噴射角は拡がった噴射形状となり、さらに壁面に燃料(HC)が付着することになる。
In the technique disclosed in
Further, when fuel (HC) is injected from the fuel addition injector, the gas in the injection space flows into the exhaust pipe together with the injected fuel, so that the pressure in the injection space decreases and becomes negative pressure. The fuel injection angle has an expanded injection shape, and fuel (HC) adheres to the wall surface.
そして、噴射空間の壁面に燃料(HC)が付着すれば、当該燃料(HC)のカーボン化やPM付着等によるデポジットが堆積して、噴射空間が閉塞され、燃料添加用インジェクタによる酸化触媒への燃料(HC)の添加が遮られるという問題がある。
しかし、噴射空間と噴射燃料との間隔を拡げるよう噴射空間の頂角を大きくすると、噴射空間が大径化し、強度の確保が困難となり成形も困難となり好ましくない。
If the fuel (HC) adheres to the wall surface of the injection space, deposits due to carbonization of the fuel (HC), PM adhesion, etc. accumulate, the injection space is closed, and the fuel is added to the oxidation catalyst by the injector for fuel addition. There is a problem that the addition of fuel (HC) is blocked.
However, if the apex angle of the injection space is increased so as to widen the interval between the injection space and the injected fuel, the injection space becomes larger in diameter, making it difficult to ensure strength and difficult to mold, which is not preferable.
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、簡易な構成で、添加剤噴射弁より噴射される添加剤噴射が噴射通路の壁面に付着しない噴射形状を保つことができ、触媒への添加剤供給を良好に維持することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve such a problem, and an object of the present invention is to have a simple configuration and an injection shape in which the additive injection injected from the additive injection valve does not adhere to the wall surface of the injection passage. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that can maintain a good quality and can maintain a good supply of additives to a catalyst.
上記した目的を達成するために、請求項1の内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の排気管内に設けられた触媒と、該触媒の排気上流側に添加剤を供給する添加剤噴射弁と、前記排気管内と連通するとともに前記添加剤噴射弁からの添加剤が噴射される噴射通路と、前記噴射通路の前記添加剤噴射弁側にガスを流入可能なガス流入通路とを備えたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to
請求項2の内燃機関の排気浄化装置では、請求項1において、前記ガス流入通路は、前記噴射通路の添加剤噴射弁側で添加剤噴射により気圧の低下する低圧部と、前記噴射通路外で該低圧部より気圧の高い高圧部分とを連通する通路であることを特徴としている。
請求項3の内燃機関の排気浄化装置では、請求項1または2において、前記ガス流入通路の前記噴射通路側端部は、前記添加剤噴射弁の噴孔より上流側に位置していることを特徴としている。
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to
According to a third aspect of the present invention, there is provided the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first or second aspect, wherein the injection passage side end of the gas inflow passage is located upstream of the injection hole of the additive injection valve. It is a feature.
請求項4の内燃機関の排気浄化装置では、請求項1乃至3のいずれかにおいて、前記ガス流入通路は、一端が前記噴射通路の前記添加剤噴射弁側と接続され、他端が前記排気管と接続された通路であることを特徴としている。
請求項5の内燃機関の排気浄化装置では、請求項4において、前記ガス流入通路は、前記噴射通路の壁面に設けられ、一端となる前記添加剤噴射弁側から他端となる前記排気管内へと延びた溝部であることを特徴としている。
5. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 5 is the exhaust gas purification apparatus according to
請求項6の内燃機関の排気浄化装置では、請求項4において、前記ガス流入通路は、前記噴射通路と隔離された通路であることを特徴としている。
請求項7の内燃機関の排気浄化装置では、請求項6において、前記ガス流入通路は、他端が前記排気管内の前記触媒よりも排気下流側部分と接続された通路であることを特徴としている。
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 6 is characterized in that, in
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 7 is characterized in that, in claim 6, the gas inflow passage is a passage in which the other end is connected to an exhaust downstream portion of the catalyst in the exhaust pipe. .
請求項8の内燃機関の排気浄化装置では、請求項6において、前記内燃機関は、排気通路に配設されたタービンを排気により回転させることで吸気通路に配設されたコンプレッサを回転させて吸気の過給を行うターボチャージャを備え、前記ガス流入通路は、他端が前記タービンの排気上流側部分と接続された通路であることを特徴としている。
請求項9の内燃機関の排気浄化装置では、請求項1乃至3のいずれかにおいて、前記ガス流入通路は、一端が前記噴射通路内と接続され、他端が外気の流入可能な通路であることを特徴としている。
According to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 8, in claim 6, the internal combustion engine rotates a compressor disposed in the intake passage by rotating a turbine disposed in the exhaust passage by exhaust gas, thereby The gas inflow passage is a passage connected at the other end to the exhaust upstream side portion of the turbine.
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 9 is the exhaust gas purification apparatus according to any one of
上記手段を用いる本発明の請求項1の内燃機関の排気浄化装置によれば、排気管内に設けられた触媒に噴射通路を介して添加剤を供給するとともに噴射通路の添加剤噴射弁側にガスを流入可能なガス流入通路を備えている。
つまり、添加剤噴射弁から噴射される添加剤噴射とともに噴射通路内のガスが排気管内へと流動した場合にも、ガス流入通路を介して該噴射通路内にガスが流入されるため、当該噴射通路内の気圧の低下が抑制される。
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention using the above means, the additive is supplied to the catalyst provided in the exhaust pipe through the injection passage and the gas is supplied to the additive injection valve side of the injection passage. Is provided with a gas inflow passage.
That is, when the gas in the injection passage flows into the exhaust pipe together with the additive injection injected from the additive injection valve, the gas flows into the injection passage through the gas inflow passage. A decrease in the atmospheric pressure in the passage is suppressed.
これにより、添加剤噴射弁から噴射される燃料噴射の形状を保つことができ、噴射通路の壁面への添加剤の付着を防止することができる。
請求項2の内燃機関の排気浄化装置によれば、ガス流入通路を添加剤噴射弁による添加剤噴射時に気圧の低下する噴射通路内の低圧部と、該低圧部よりも気圧の高い高圧部とを連通する通路とする。
Thereby, the shape of the fuel injection injected from the additive injection valve can be maintained, and adhesion of the additive to the wall surface of the injection passage can be prevented.
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to
したがって、添加剤噴射弁による添加剤噴射時に低圧となる噴射通路内にガス流入通路を介して確実にガスを流入させることができる。
これにより、噴射通路内の気圧の低下を確実に抑制させることができる。
請求項3の内燃機関の排気浄化装置によれば、ガス流入通路の噴射通路側端部が添加剤噴射弁の噴孔より上流側に位置している。
Therefore, the gas can surely flow through the gas inflow passage into the injection passage having a low pressure when the additive is injected by the additive injection valve.
Thereby, the fall of the atmospheric | air pressure in an injection channel can be suppressed reliably.
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the third aspect, the injection passage side end portion of the gas inflow passage is located upstream from the injection hole of the additive injection valve.
これにより、添加剤噴射弁の噴孔上部から噴射に沿って均一な流れが生成するため、噴孔部を含む、噴射弁先端部への噴射通路の壁面の添加剤の付着をより良好に抑制させることができる。
請求項4の内燃機関の排気浄化装置によれば、ガス流入通路は、一端が噴射通路の添加剤噴射弁側と接続され、他端が排気管と接続される。
As a result, since a uniform flow is generated along the injection from the upper part of the injection hole of the additive injection valve, adhesion of the additive on the wall surface of the injection passage to the injection valve tip including the injection hole part is further suppressed. Can be made.
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of
これにより、噴射通路が連通する排気管と同じ排気管からガスを流入させるため、エンジン制御上影響が少ない。
請求項5の内燃機関の排気浄化装置によれば、ガス流入通路を、噴射通路の壁面に、添加剤噴射弁側から排気管内へと延びた溝部とする。
つまり、添加剤噴射弁より噴射される噴射燃料とともに噴射通路内のガスが排気管内へと流動して噴射通路内の気圧が低下する一方、噴射燃料の通過しない溝部では添加剤噴射弁側の噴射通路内へとガスが流れる。
As a result, the gas is introduced from the same exhaust pipe as the exhaust pipe communicating with the injection passage, so that there is little influence on the engine control.
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the fifth aspect, the gas inflow passage is a groove portion extending from the additive injection valve side into the exhaust pipe on the wall surface of the injection passage.
That is, the gas in the injection passage flows into the exhaust pipe together with the injected fuel injected from the additive injection valve, and the pressure in the injection passage decreases. Gas flows into the passage.
これにより、噴射通路壁面の加工でガス流入通路を形成でき、噴射通路内の気圧の低下を抑制させることができる。
請求項6の内燃機関の排気浄化装置によれば、ガス流入通路を、他端が前記排気管内と接続し、前記噴射通路と隔離された通路とする。
つまり、噴射通路とガス流入通路とが隔離されているため、添加剤噴射弁により噴射された添加剤とともに噴射通路内の空気が排気管内へ流出する影響を受けずに添加剤噴射弁側の噴射通路内へとガスを流入させることができる。
Thereby, the gas inflow passage can be formed by processing the wall surface of the injection passage, and the pressure drop in the injection passage can be suppressed.
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the sixth aspect, the gas inflow passage is a passage which is connected to the inside of the exhaust pipe at the other end and is isolated from the injection passage.
That is, since the injection passage and the gas inflow passage are separated, the injection on the additive injection valve side is not affected by the influence of the air in the injection passage flowing into the exhaust pipe together with the additive injected by the additive injection valve. Gas can flow into the passage.
これにより、噴射通路の形状を特に変更することなく、噴射通路内の気圧の低下を抑制させることができる。
請求項7の内燃機関の排気浄化装置によれば、ガス流入通路の他端を、排気管内の触媒下流部分と接続する。
これにより、ガス流入通路の他端を一端より気圧の高くなる部分に確実に接続することができ、より円滑に噴射通路内にガスを流入させることができる。
Thereby, the fall of the atmospheric | air pressure in an injection channel can be suppressed, without changing especially the shape of an injection channel.
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of claim 7, the other end of the gas inflow passage is connected to the catalyst downstream portion in the exhaust pipe.
Thereby, the other end of the gas inflow passage can be reliably connected to a portion where the atmospheric pressure is higher than the one end, and the gas can flow more smoothly into the injection passage.
請求項8の内燃機関の排気浄化装置によれば、ガス流入通路の他端を、ターボチャージャのタービン上流側に接続する。
これにより、ガス流入通路を十分に高圧なタービン上流側と接続させることで、添加剤噴射弁の燃料噴射時に、より円滑に噴射通路内にガス(排気)を流入させることができる上、噴射通路内に高圧なガスが流入することで噴射燃料が微粒化され触媒への燃料添加をより良好なものにすることができる。
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of claim 8, the other end of the gas inflow passage is connected to the turbine upstream side of the turbocharger.
Thus, by connecting the gas inflow passage to the sufficiently upstream side of the turbine, the gas (exhaust gas) can flow more smoothly into the injection passage at the time of fuel injection of the additive injection valve. When the high-pressure gas flows in, the injected fuel is atomized and the fuel can be added to the catalyst better.
請求項9の内燃機関の排気浄化装置によれば、ガス流入通路の他端を、外気と接続する。
これにより、添加剤噴射弁の燃料噴射時にガス流入通路を介して排気すなわち燃料(HC)やPMが含まれていない外気を噴射通路内に流入させることができ、流入するガスによる噴射通路の壁面の燃料(HC)付着やPMの付着を防止することができる。
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the ninth aspect, the other end of the gas inflow passage is connected to the outside air.
Thus, exhaust gas, that is, outside air that does not contain fuel (HC) or PM, can be caused to flow into the injection passage through the gas inflow passage during fuel injection of the additive injection valve. It is possible to prevent fuel (HC) adhesion and PM adhesion.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
まず、第1実施例について説明する。
図1乃至3を参照すると、図1には本発明の第1実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図、図2には本発明の第1実施例に係る内燃機関の排気浄化装置における要部拡大縦断面図、図3には図2のA−A線に沿う横断面図がそれぞれ示されており、以下同図に基づき説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the first embodiment will be described.
Referring to FIGS. 1 to 3, FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust purification system for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exhaust purification of the internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 shows an enlarged vertical cross-sectional view of the main part of the apparatus, and FIG. 3 shows a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
図1に示すエンジン(内燃機関)1は、軽油(HC)を燃料として駆動するディーゼルエンジンである。
当該エンジン1の側面には横方向に排気マニホールド2の一端が接続されており、当該排気マニホールド2の他端には過給機4が接続されている。
当該過給機4は、ターボチャージャであり、図示しない吸気通路にコンプレッサが設けられ、排気通路にはタービンが設けられている。
An engine (internal combustion engine) 1 shown in FIG. 1 is a diesel engine that is driven using light oil (HC) as fuel.
One end of an
The
また、当該過給機4の排気下流側には、排気管10が接続されている。
当該排気管10内には排気上流側から順に、酸化触媒12(触媒)、NOx吸蔵触媒14、パティキュレートフィルタ(以下、DPFという)16が設けられている。
詳しくは、排気管10は過給機4との接続部分から下方に分岐した分岐部10aが形成されており、当該分岐部10aの排気下流側に酸化触媒12が設けられている。当該酸化触媒12は通路を形成する多孔質の壁にプラチナ(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)等の触媒貴金属を担持して形成されており、排気中のCO、HC等を酸化させてCO2及びH2Oに変換させるとともに、当該酸化反応により排気を昇温する機能を有する。
An
In the
Specifically, the
NOx吸蔵触媒14及びDPF16は、横方向に延びた排気下流側部分の排気管10内に設けられている。NOx吸蔵触媒14は、排気中のNOxを吸蔵し、HC等の還元剤が供給されたときに吸蔵したNOxを放出還元する所謂NOxパージが行われるものである。DPF16は、排気中のPMを捕集し、昇温されることで捕集したPMが焼却除去される所謂強制再生が行われるものである。
The
また、排気管10の分岐部10aの上面部分には、酸化触媒12の軸方向の略延長上に位置して、当該酸化触媒12へ添加剤としての燃料(HC)を供給する燃料添加インジェクタ20(添加剤噴射弁)が支持部材22を介して配設されている。
詳しくは、図2、3に示すように、燃料添加インジェクタ20は、排気管10の外側に立設された支持部材22の上部に、酸化触媒12の入口端面中央部に指向するよう支持されている。
A
Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, the
支持部材22の内部には、燃料添加インジェクタ20の先端の燃料噴射口部20a(噴孔)が突出して臨んでおり、当該燃料噴射口部20aから円錐状に噴射される噴射燃料24が通過する噴射通路26が形成されている。
当該噴射通路26は、燃料添加インジェクタ20の燃料噴射口部20aを上端とし、酸化触媒12のある方向に向け延びた円筒形状の通路であり、下端は排気管10の上面に穿設された開口部10bを介して当該排気管10内と連通されている。
Inside the
The
当該噴射通路26の径は、噴射燃料24が通路壁面と間隔を有して内部に収まるよう形成されている。つまり、噴射通路26の下端部分において、当該噴射通路26の径が円錐状をなす噴射燃料24の径より大となるよう形成されている。
また、支持部材22には、噴射通路26の壁面に噴射通路の軸方向に沿って上端(一端)から下端(他端)に延びた溝部28が形成されている。
The diameter of the
The
当該溝部28は、図3の横断面で視ると、噴射通路26の軸方向、即ち燃料噴射方向に対して放射状にそれぞれ円周方向に等間隔をなして8箇所形成されており、図2の縦断面で視ると各溝部28は噴射通路26の燃料添加インジェクタ20側となる上端から排気管10の開口部10bに向け外側に拡がった形状に形成されている。なお、当該溝部28は、噴射燃料24と平行または当該噴射燃料24の噴射角より大となるよう下方に向かうにつれ外側に拡がっており、燃料添加インジェクタ20側に位置する上端は、当該燃料添加インジェクタ20の燃料噴射口部20aより上方(上流側)に位置している。
The
また、図示しないECUが燃料添加インジェクタ20と電気的に接続されており、当該ECUはNOx吸蔵触媒14のNOx吸蔵量やDPF16のPM捕集量を検知し、NOxパージや強制再生が必要であると判定したときに当該燃料添加インジェクタ20を制御し酸化触媒12に燃料(HC)を添加させる。
以下このように構成された本発明の第1実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の作用について説明する。
Further, an ECU (not shown) is electrically connected to the
The operation of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention constructed as above will be described below.
エンジン1の運転中に、NOx吸蔵触媒14のNOxパージ、またはDPF16の強制再生を行う際に、ECUの制御により燃料添加インジェクタ20による燃料噴射が行われる。
当該燃料添加インジェクタ20により噴射された噴射燃料24は噴射通路26内を通り排気管10内へと流入し、酸化触媒12に燃料(HC)が添加される。
During the operation of the
The injected
燃料(HC)が添加された酸化触媒12では酸化反応が生じ、当該酸化反応の熱により排気が昇温される。そして、排気下流側にあるNOx触媒14に昇温された排気と酸化触媒12で酸化されなかった燃料(HC)が流入することで、NOxパージが行われる。また、DPF14においては、酸化触媒12により昇温された排気が流入することでPMが焼却除去されて強制再生が行われる。
An oxidation reaction occurs in the
ここで、上記燃料添加インジェクタ20から噴射される噴射燃料24が、支持部材22内の噴射通路26を通る際の作用について詳しく説明する。
該燃料添加インジェクタ20の燃料噴射口部20aから噴射される噴射燃料24は、当該噴射燃料24付近のガスとともに排気管10内へと流動する。これにより、噴射通路26内の特に流速の早い燃料添加インジェクタ20の燃料噴射口部20a付近の気圧は低下する。
Here, the action when the injected
The injected
一方、噴射通路26の壁面に形成されている溝部28においては、噴射燃料24は通過せず、噴射通路26と接している面積も小さいことから当該噴射燃料24の流動の影響を受けにくい。そして、当該溝部28は、当該噴射通路26の燃料噴射口部20a付近と排気管10内とを連通していることから、当該溝部28内では比較的気圧の高い排気管10内から比較的気圧の低い当該燃料噴射口部20a付近へとガスが流れる。
On the other hand, in the
これにより、噴射通路26内の気圧の低下は抑制され、噴射燃料24は噴射形状を変化させることなく、設計通りの噴射形状を保ちながら排気管10内に流入される。
つまり、噴射燃料24を設計通り噴射通路26内に収めて排気管10内へ流入させることでき、噴射通路26の壁面に燃料(HC)が付着することを防止することができる。
また、溝部28からのガスは、燃料添加インジェクタ20上流側より流入するため、噴孔及び噴射弁先端部分のPM付着によるデポジットの堆積等も抑制させることができる。
Thereby, the fall of the atmospheric pressure in the
That is, the injected
Further, since the gas from the
したがって、噴射通路26の壁面に付着した燃料(HC)のカーボン化やPM付着によるデポジットの堆積等を抑制させることができ、燃料添加インジェクタ20による燃料添加を良好に維持することができる。
また、噴射燃料24の形状を設計通り保つことができることから、噴射通路26を過度に拡大する必要もなく、溝部28を形成しただけの最小限の加工で十分な強度を有する支持部材22を成形することができる。
Therefore, carbonization of fuel (HC) adhering to the wall surface of the
Further, since the shape of the injected
以上のように、本発明の第1実施例に係る内燃機関の排気浄化装置では、簡易な構成で、燃料添加インジェクタ20より噴射される噴射燃料24が噴射通路26の壁面に付着しない噴射形状を保つことができ、酸化触媒12への燃料添加を良好に維持することができる。
次に第2実施例について説明する。
As described above, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention has an injection shape in which the injected
Next, a second embodiment will be described.
図4乃至6を参照すると、図4には本発明の第2実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図、図5には本発明の第2実施例に係る内燃機関の排気浄化装置における要部拡大縦断面図、図6には図5のB−B線に沿う横断面図がそれぞれ示されている。なお、第2実施例において、上記第1実施例と同様の構成についての説明は省略する。
当該第2実施例では、排気管30の分岐部30aの上面部分に、酸化触媒12の軸方向の略延長上に位置して、当該酸化触媒12へと燃料(HC)を添加する燃料添加インジェクタ40(燃料噴射弁)が支持部材42を介して配設されている。
Referring to FIGS. 4 to 6, FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an exhaust purification device for an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an exhaust purification of the internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 shows an enlarged vertical cross-sectional view of the main part of the apparatus, and FIG. 6 shows a cross-sectional view taken along line BB in FIG. In the second embodiment, description of the same configuration as in the first embodiment is omitted.
In the second embodiment, a fuel addition injector for adding fuel (HC) to the
詳しくは、図5、6に示すように、燃料添加インジェクタ40は、排気管30の外側に立設された支持部材42の上部に、酸化触媒12の入口端面中央部に指向するよう支持されている。
支持部材42の内部には、燃料添加インジェクタ40の先端の燃料噴射口部40a(噴孔)が突出して臨んでおり、当該燃料噴射口部40aから円錐状に噴射される噴射燃料44が通過する噴射通路46が形成されている。
Specifically, as shown in FIGS. 5 and 6, the
A
当該噴射通路46は、燃料添加インジェクタ40の燃料噴射口部40aを上端とし、酸化触媒12のある方向に向け延びた円筒形状の通路であり、下端は排気管30の上面に穿設された開口部30bを介して当該排気管30内と連通されている。
当該噴射通路46の径は、噴射燃料44が通路壁面と間隔と有して内部に収まるよう形成されている。つまり、噴射通路46の下端部分において、径が噴射燃料44の断面の径より大となるよう形成されている。
The
The diameter of the
また、当該噴射通路46の上部、即ち燃料添加インジェクタ40の燃料噴射口部40a付近の側壁面には外側に貫通したガス流入孔48(ガス流入通路)が穿設されている。当該ガス流入孔48は支持部材42の外側に連結されたガス流入管50(ガス流入通路)の一端と接続されており、当該ガス流入管50の他端は上記開口部30bよりも排気下流側に形成された排気管30の開口部30cに接続されている。つまり、噴射通路46の上部はガス流入孔48及びガス流入管50からなるガス流入通路を介して排気管10内と連通されている。
Further, a gas inflow hole 48 (gas inflow passage) penetrating outward is formed in the upper portion of the
このように構成された本発明の第2実施例に係る内燃機関の排気浄化装置では、燃料添加インジェクタ40から噴射され、噴射通路46を通る際の噴射燃料44は、当該噴射燃料44付近のガスとともに噴射通路46内を通って排気管30内へと流動する。これにより、噴射通路46内の特に流速の早い燃料添加インジェクタ40の燃料噴射口部40a付近の気圧は低下する。
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention thus configured, the injected
そして、当該噴射通路46の上部は、ガス流入孔48及びガス流入管50を介して排気管30内と連通されていることから、比較的気圧の高い排気管30内から当該ガス流入孔48及びガス流入管50を通り比較的気圧の低い噴射通路46内へとガス(排気)が流れる。
また、ガス流入孔48からのガスは、燃料添加インジェクタ20の燃料噴射口部40aの上流側より流入するため、噴孔及び噴射弁先端部のPM付着も抑制させることができる。
Since the upper part of the
Moreover, since the gas from the
これにより、噴射通路46内の気圧の低下は抑制され、噴射燃料44は噴射形状を変化させることなく、設計通りの噴射形状を保ちながら排気管30内に流入される。
さらに、燃料添加インジェクタ40により燃料が噴射されたことによって噴射通路46内の空気が排気管30内へ流出するが、噴射通路46とガス流入通路とが隔離されているため、この影響を受けずに噴射通路46内へガスを流入させることができる。
As a result, the pressure drop in the
Further, the air in the
このように、当該第2実施例においても上記第1実施例と同様の効果を得ることができ上、当該第2実施例では噴射通路46の形状を特に変更することなく、当該噴射通路46内の気圧の低下を抑制させることができる。
以上で本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
Thus, in the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and in the second embodiment, the shape of the
Although the description of the embodiment of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is finished above, the embodiment is not limited to the above embodiment.
上記第1実施例では、溝部28は、図3に示すように噴射通路26の壁面から外側に矩形状の形状をなしているが、このような形状に限られるものではない。例えば、変形例として図7に示すように、各溝部60が噴射通路62の壁面から外側に向かうにつれ拡がるような端面形状をなしていても構わない。つまり、当該溝部60の断面は噴射通路62の中心に向けて狭まった略三角形状をなしている。このような断面形状の溝部60とすることで、当該溝部60と噴射通路62との接する面積が縮小されるため、溝部60内は噴射燃料64の流動の影響をさらに受けにくくなる。これにより、燃料添加インジェクタによる燃料噴射時に、当該溝部60を通る排気管内から噴射通路62内へのガスの流動はより円滑なものにすることができる。
In the first embodiment, the
また、上記第2実施例では、ガス流入孔48及びガス流入管50からなるガス流入通路は、噴射通路46の上部と排気管30の分岐部30b排気下流部分とを連通するものであるが、当該ガス流入通路は当該構成に限られない。
例えば、変形例として図8に示すように、ガス流入管70の他端を酸化触媒72の排気下流位置の排気管74に接続した構成としてもよい。このような構成とすることで、燃料添加インジェクタ40による燃料噴射時に、酸化触媒72により浄化された排気(ガス)を噴射通路内に流入させることができ、噴射通路46の壁面の燃料(HC)付着やPMの付着をより良好に抑制させることができる。
In the second embodiment, the gas inflow passage including the
For example, as shown in FIG. 8 as a modification, the other end of the gas inflow pipe 70 may be connected to the exhaust pipe 74 at the exhaust downstream position of the
また、別の変形例として図9に示すように、ガス流入管76の他端に外気を流入可能な逆止弁78を設けた構成としてもよい。このような構成とすることで燃料添加インジェクタ40による燃料噴射時に、HCやPMが含まれていない外気(ガス)を噴射通路46内に流入させることができる、噴射通路46の壁面の燃料(HC)付着やPMの付着をより良好に抑制させることができる。
As another modified example, as shown in FIG. 9, a
さらに、別の変形例として図10に示すように、ガス流入管80の他端を排気マニホールド82に接続した構成としてもよい。つまり、ガス流入管80を、高圧なタービン上流側と接続させた構成とすることで、燃料添加インジェクタ40の燃料噴射時に、より円滑に噴射通路46内にガス(排気)を流入させることができる上、噴射通路46内に高圧なガスが流入することで噴射燃料44が微粒化され酸化触媒12への燃料添加をより良好なものにすることができる。
Furthermore, as another modification, as shown in FIG. 10, the other end of the
また、上記第2実施例では、噴射通路46の上部から外側に貫通したガス流入孔48及び当該ガス流入孔48と接続されたガス流入管50からなるガス流入通路は1経路のみ形成されているが、これに限られるものではない。例えば、ガス流入通路を2経路以上設けてもよく、変形例として図11に示すように、噴射通路84の側壁面の対向する位置からそれぞれ相対する接線方向に延びたガス流入孔86a、86bが穿設され、当該ガス流入孔86a、86bと接続されたガス流入管88a、88bを設けた構成としても構わない。このように噴射通路84と連通するガス流入通路を複数設けることで、当該噴射通路内へより円滑にガスを流入させることができる。さらに、ガス流入孔88a、88bを噴射通路84の接線方向に延びた形状とすることで、ガス流入通路を介して流入してくるガスは噴射通路84の円周方向に沿って渦状に流動することとなり、ガスの流入がより一層円滑となる。
In the second embodiment, only one path is formed for the
また、上記実施形態では、燃料添加インジェクタ20、40は、排気管10、30における分岐部10a、30aに設けられているが、燃料添加インジェクタは当該部分に設けられるものに限られず、燃料添加される触媒の排気上流側に設けられる構成であればよい。
また、上記実施形態では、燃料添加インジェクタ20、40は排気管10、30の分岐部10a、30aの上面に立設されているが、このような構成に限られるものではなく、燃料添加インジェクタを排気管に沿うように傾斜させて設けても構わない。
Moreover, in the said embodiment, although the
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態では、排気管10、30内に酸化触媒12、NOx吸蔵触媒14、DPF16を備えた排気浄化装置であるが、燃料(HC)を添加する触媒を備えた排気浄化装置であればよく、例えば、酸化触媒の排気下流側にNOx吸蔵触媒及びDPFのいずれか一方のみを備えた構成であっても構わない。
また、上記実施形態では、燃料添加インジェクタから得られる噴射24は円錐状として説明したが、噴射の形状は円錐に限定されるもではない。
In the above embodiment, the exhaust gas purification device includes the
Moreover, in the said embodiment, although the
さらに、上記実施形態では添加剤として燃料で説明したが、燃料に限らず尿素等の還元剤でもよい。 Furthermore, although the fuel is used as the additive in the above embodiment, the reducing agent is not limited to fuel and may be urea or the like.
1 エンジン(内燃機関)
4 過給機
10 排気管
10a 分岐部
12 酸化触媒(触媒)
14 NOx吸蔵触媒
16 パティキュレートフィルタ(DPF)
20、40 燃料添加インジェクタ(添加剤噴射弁)
20a、40a 燃料噴射口部
22、42 支持部材
24、44 噴射燃料
26、46 噴射通路
28 溝部(ガス流入通路)
48 ガス流入孔(ガス流入通路)
50 ガス流入管(ガス流入通路)
1 engine (internal combustion engine)
4
14
20, 40 Fuel addition injector (additive injection valve)
20a, 40a
48 Gas inflow hole (gas inflow passage)
50 Gas inflow pipe (gas inflow passage)
Claims (9)
該触媒の排気上流側に添加剤を供給する添加剤噴射弁と、
前記排気管内と連通するとともに前記添加剤噴射弁からの添加剤が噴射される噴射通路と、
前記噴射通路の前記添加剤噴射弁側にガスを流入可能なガス流入通路と
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A catalyst provided in the exhaust pipe of the internal combustion engine;
An additive injection valve for supplying an additive to the exhaust upstream side of the catalyst;
An injection passage communicating with the inside of the exhaust pipe and injecting an additive from the additive injection valve;
An exhaust purification apparatus for an internal combustion engine, comprising: a gas inflow passage through which gas can flow into the additive injection valve side of the injection passage.
前記ガス流入通路は、他端が前記タービンの排気上流側部分と接続された通路であることを特徴とする請求項6記載の内燃機関の排気浄化装置。 The internal combustion engine includes a turbocharger that supercharges intake air by rotating a compressor disposed in an intake passage by rotating a turbine disposed in an exhaust passage by exhaust gas,
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 6, wherein the gas inflow passage is a passage having the other end connected to an exhaust upstream side portion of the turbine.
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