JP5310804B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は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.
ＮＯx浄化用尿素水を排気ガス中に供給するために機関排気通路内に配置された尿素水供給弁と、尿素水供給弁から供給すべき尿素水を貯留している尿素水タンクとを具備しており、尿素水タンク内に機関冷却水を用いた熱交換装置を配置し、この熱交換装置によって尿素水タンク内の尿素水を尿素水の凍結温度以上であってアンモニアの発生温度以下に制御するようにした内燃機関が公知である（例えば特許文献１を参照）。 Comprising: a urea water supply valve disposed in the engine exhaust passage for supplying the NO x purification for urea water in the exhaust gas, the urea water tank that stores the urea water to be supplied from the urea water supply valve A heat exchange device using engine cooling water is arranged in the urea water tank, and the urea water in the urea water tank is made to be above the freezing temperature of urea water and below the generation temperature of ammonia by this heat exchange device. An internal combustion engine that is controlled is known (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら尿素水供給弁を機関排気通路内に配置した場合には、尿素水供給弁の温度は排気ガス温や外気温によって低温から高温まで大きく変化し、その結果尿素水供給弁に送り込まれた尿素水の温度も大きく変化することになる。これは、上述の内燃機関におけるように尿素水タンク内の尿素水の温度を最適な温度に制御するようにした場合でも同様である。従って上述の内燃機関においても尿素水供給弁に送り込まれた尿素水の温度は大きく変化することになり、その結果尿素水の大きな温度変化に基づく種々の不具合が発生するという問題がある。 However, when the urea water supply valve is arranged in the engine exhaust passage, the temperature of the urea water supply valve varies greatly from low temperature to high temperature depending on the exhaust gas temperature and the outside air temperature, and as a result, the urea fed into the urea water supply valve The temperature of the water will also change greatly. This is the same even when the temperature of the urea water in the urea water tank is controlled to the optimum temperature as in the above-described internal combustion engine. Therefore, even in the above-described internal combustion engine, the temperature of the urea water sent to the urea water supply valve changes greatly, and as a result, there is a problem that various problems occur due to the large temperature change of the urea water.
上記問題を解決するために本発明によれば、ＮＯx浄化用アンモニア由来化合物溶液を排気ガス中に供給するために機関排気通路内に配置されたアンモニア由来化合物溶液供給弁と、アンモニア由来化合物溶液供給弁から供給すべきアンモニア由来化合物溶液を貯留しているアンモニア由来化合物溶液タンクとを具備した内燃機関の排気浄化装置において、アンモニア由来化合物溶液供給弁とアンモニア由来化合物溶液タンクとを連結するアンモニア由来化合物溶液流通管がアンモニア由来化合物溶液供給弁からアンモニア由来化合物溶液タンクに余剰のアンモニア由来化合物溶液を返戻するためのアンモニア由来化合物溶液返戻管とアンモニア由来化合物溶液タンクからアンモニア由来化合物溶液供給弁にアンモニア由来化合物溶液を供給するためのアンモニア由来化合物溶液供給管からなり、アンモニア由来化合物溶液返戻管とアンモニア由来化合物溶液供給管に夫々冷却装置を設けている。 According to the present invention in order to solve the above problems, NO x and purifying ammonia derived compound solution ammonia derived compound disposed engine exhaust passage for supplying the exhaust gas solution supply valve, ammonia-derived compound solution In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine having an ammonia-derived compound solution tank storing an ammonia-derived compound solution to be supplied from a supply valve, the ammonia-derived compound solution supply valve is connected to the ammonia-derived compound solution tank. Ammonia-derived compound solution return pipe for returning the surplus ammonia-derived compound solution from the ammonia-derived compound solution supply valve to the ammonia-derived compound solution tank and ammonia from the ammonia-derived compound solution tank to the ammonia-derived compound solution supply valve Supply derived compound solution It consists of ammonia derived compound solution supply pipe because, are provided respectively cooling device to the ammonia-derived compound solution-return pipe and ammonia-derived compound solution supply pipe.
アンモニア由来化合物溶液供給弁からアンモニア由来化合物溶液タンクに余剰のアンモニア由来化合物溶液を返戻するためのアンモニア由来化合物溶液返戻管にアンモニア由来化合物溶液の冷却装置を設けることによってアンモニア由来化合物溶液タンクに送り込まれたアンモニア由来化合物溶液の温度を調整することができ、それによってアンモニア由来化合物溶液の大きな温度変化に基づく不具合の発生を抑制することができる。 The ammonia-derived compound solution tank is fed into the ammonia-derived compound solution tank by providing a cooling device for the ammonia-derived compound solution in the ammonia-derived compound solution return pipe for returning the surplus ammonia-derived compound solution to the ammonia-derived compound solution tank from the ammonia-derived compound solution supply valve. In addition, the temperature of the ammonia-derived compound solution can be adjusted, and thereby the occurrence of problems due to a large temperature change of the ammonia-derived compound solution can be suppressed.
図１に圧縮着火式内燃機関の全体図を示す。
図１を参照すると、１は機関本体、２は機関から排出される排気ガスによって駆動される排気ターボチャージャ、３は排気ターボチャージャ２の排気タービンを夫々示している。
FIG. 1 shows an overall view of a compression ignition type internal combustion engine.
Referring to FIG. 1,
図１に示されるように排気タービン３の出口は排気管４を介して酸化触媒５の入口に連結される。この酸化触媒５の下流には酸化触媒５に隣接して排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタ６が配置され、このパティキュレートフィルタ６の出口は排気管７を介してＮＯx選択還元触媒８の入口に連結される。このＮＯx選択還元触媒８の出口には酸化触媒９が連結される。
As shown in FIG. 1, the outlet of the
排気管７内にはＮＯx浄化用のアンモニア由来化合物溶液、例えば尿素水を排気ガス内に供給するための尿素水供給弁１０が配置されており、この尿素水供給弁１０は尿素水流通管１１を介して尿素水を貯留している尿素水タンク１２に連結されている。この尿素水流通管１１には尿素水の温度を調整するための温度調整装置１３が設けられている。
Ammonia-derived compound solution for the NO x purification in the
尿素水タンク１２内には貯留されている尿素水が凍結するのを防止するために加熱装置１４が配置されており、尿素水タンク１２内に貯留されている尿素水はこの加熱装置１４によって尿素水の凍結温度以上に維持されている。尿素水タンク１２内に貯蔵されている尿素水は尿素水供給弁１０から排気管７内を流れる排気ガス中に噴射され、尿素から発生したアンモニア（（ＮＨ2）2ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→２ＮＨ3＋ＣＯ2）によって排気ガス中に含まれるＮＯxがＮＯx選択還元触媒８において還元される。
A
さて、図１に示される実施例では尿素水流通管１１が尿素水タンク１２から尿素水供給弁１０に尿素水を供給するための尿素水供給管からなり、温度調整装置１３が冷却装置から構成されている。なお、図１に示される実施例ではこの冷却装置１３は例えば車両の床下に配置されかつ走行風によって冷却される尿素水供給管１１の一部から形成されている。
In the embodiment shown in FIG. 1, the urea
前述したように尿素水供給弁１０の温度は排気ガス温や外気温によって低温から高温まで大きく変化し、その結果尿素水供給弁１０に送り込まれた尿素水の温度も大きく変化する。この場合、尿素水供給弁１０は特に排気ガス温の影響を強く受けるので排気ガス温が高くなると尿素水の温度も高くなる。
As described above, the temperature of the urea
尿素水の温度が高くなると尿素水中の尿素が形態変化を生じて変質し、その結果尿素水供給弁が目詰まりするという問題を生ずる。また、尿素水の温度が高くなると尿素水からアンモニアが発生する。その結果、一方では尿素水中のアンモニア濃度が低下してＮＯx浄化率が低下するという問題を生じ、他方では発生したアンモニアが尿素水タンク内に充満し、この充満したアンモニアが尿素水の補給時に外気中に放出されるという問題を生じる。 When the temperature of the urea water rises, the urea in the urea water undergoes a shape change and changes its quality, resulting in a problem that the urea water supply valve is clogged. Further, when the temperature of the urea water becomes high, ammonia is generated from the urea water. As a result, the ammonia concentration in the urea water decreases and the NO x purification rate decreases. This causes a problem of being released into the outside air.
図１に示される実施例では尿素水供給弁１０に送り込まれた尿素水が高温になり、その結果、上述の如き問題が生じるのを抑制するために冷却装置１３によって尿素水供給弁１０に送り込まれる尿素水を冷却するようにしている。このように尿素水供給弁１０に送り込まれる尿素水を冷却するとたとえ尿素水供給弁１０において尿素水の温度が上昇せしめられたとしても尿素水の温度はさほど高温にはならず、斯くして上述の如き問題が生じるのが抑制されることになる。
In the embodiment shown in FIG. 1, the urea water sent to the urea
図２に別の実施例を示す。この実施例では尿素水流通管１１が尿素水タンク１２から尿素水供給弁１０に尿素水を供給するための尿素水供給管１１ａと、尿素水供給弁１０から尿素水タンク１２に余剰の尿素水を返戻するための尿素水返戻管１１ｂからなり、温度調整装置１３が尿素水返戻管１１ｂに配置された冷却装置から構成されている。この実施例でも冷却装置１３は例えば車両の床下に配置されかつ走行風によって冷却される尿素水返戻管１１ｂの一部から形成されている。
FIG. 2 shows another embodiment. In this embodiment, the urea
この実施例では高温の尿素水を冷却装置１３により冷却することによって高温の尿素水が尿素水タンク１２内に返戻されるのが阻止される。その結果、尿素水からアンモニアが発生するのが抑制され、斯くしてＮＯx浄化率が低下するのを抑制することができると共に尿素水の補給時にアンモニアが外気中に放出するのを抑制することができる。なお、この実施例において冷却装置１３を更に尿素水供給管１１ａにも設けることができる。
In this embodiment, the high temperature urea water is cooled by the
図３に更に別の実施例を示す。この実施例では尿素水流通管１１が尿素水タンク１２から尿素水供給弁１０に尿素水を供給するための尿素水供給管からなり、温度調整装置１３は加熱作用および冷却作用のいずれの作用も行うように構成されている。この温度調整装置１３では例えばペルチェ素子を用いて尿素水の加熱作用および冷却作用が行われる。この実施例では冷却作用に加えて加熱作用も行うことができるので例えば寒冷地において尿素水供給弁１０に送り込まれた尿素水が凍結するのを阻止することもできる。
FIG. 3 shows still another embodiment. In this embodiment, the urea
２ 排気ターボチャージャ
５，９ 酸化触媒
６ パティキュレートフィルタ
８ ＮＯx選択還元触媒
１０ 尿素水供給弁
１１ 尿素水流通管
１２ 尿素水タンク
１３ 温度調整装置
2
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