JP6273532B2 - Additive supply structure - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気中のＮＯｘを還元除去する触媒よりも排気流通方向上流側へ添加剤を供給する添加剤の供給構造に関する。   The present invention relates to an additive supply structure for supplying an additive to an upstream side in an exhaust gas flow direction from a catalyst for reducing and removing NOx in exhaust gas of an internal combustion engine.

内燃機関の排気中のＮＯｘを還元剤である尿素水や燃料とともに触媒に接触させることにより浄化する技術がある。還元剤を排気に添加する還元剤の添加弁は、電磁ソレイドなどの部材を備え、この部材自体が他の機器と比べて耐熱性が低いことから、耐熱温度を超過しないようにする技術が種々開発されている。   There is a technique for purifying NOx in exhaust gas of an internal combustion engine by bringing it into contact with a catalyst together with urea water or fuel as a reducing agent. The reducing agent addition valve that adds the reducing agent to the exhaust is equipped with a member such as an electromagnetic solenoid, and since this member itself has lower heat resistance than other devices, there are various techniques for preventing the heat resistant temperature from being exceeded. Has been developed.

例えば、下記特許文献１は、尿素水噴射弁（尿素水噴霧ノズル）の排気流通方向下流側に配置された温度センサにより計測された温度に基づき設定された噴射量となるように前記尿素水噴射弁から尿素水を噴射することで、尿素水噴射弁の熱害を抑制する技術を開示している。   For example, in the following Patent Document 1, the urea water injection is performed so that the injection amount is set based on the temperature measured by the temperature sensor disposed downstream of the urea water injection valve (urea water spray nozzle) in the exhaust flow direction. The technique which suppresses the heat damage of a urea water injection valve by injecting urea water from a valve is disclosed.

特開２０１０−２２３０４１号公報（例えば、明細書の段落［００７４］−［００９２］，[００９２]、［図１］，［図２］，［図５］など参照）Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2010-223041 (see, for example, paragraphs [0074]-[0092], [0092], [FIG. 1], [FIG. 2], [FIG. 5], etc. of the specification)

しかしながら、上述の特許文献１に記載の技術では、尿素水を噴射することで尿素水噴射弁を冷却することから、排気を処理するために尿素水を噴射する場合よりも尿素水の消費量が多くなってしまうという課題があった。排ガスの熱により加水分解して生成したアンモニアがＮＯｘ浄化触媒に対して過剰になると、前記アンモニアがＮＯｘ浄化触媒の排気流通方向下流側へ流通してしまう可能性があった。   However, in the technique described in Patent Document 1 described above, since the urea water injection valve is cooled by injecting urea water, the consumption amount of urea water is larger than that in the case of injecting urea water to treat exhaust gas. There was a problem that it would increase. If the ammonia generated by hydrolysis by the heat of the exhaust gas becomes excessive with respect to the NOx purification catalyst, the ammonia may flow downstream in the exhaust circulation direction of the NOx purification catalyst.

以上のことから、本発明は、上述したような問題を解決するために為されたものであって、添加剤の消費量を増やさずに、比較的簡易な構成にて、添加剤を供給する添加剤供給ノズルを効率良く冷却することができる添加剤の供給構造を提供することを目的としている。   From the above, the present invention has been made to solve the above-described problems, and the additive is supplied with a relatively simple configuration without increasing the consumption of the additive. An object of the present invention is to provide an additive supply structure capable of efficiently cooling an additive supply nozzle.

上述した課題を解決する第１の発明に係る添加剤の供給構造は、内燃機関の排気中に添加剤を供給する添加剤の供給構造であって、前記排気に前記添加剤を供給する供給口を有する添加剤供給ノズルと、前記添加剤供給ノズルを保持し前記排気が流通する排気管に固定される保持手段と、前記保持手段へ洗浄液を供給する洗浄液供給手段とを具備し、前記保持手段は、前記添加剤供給ノズルを覆う形状に成形され、前記洗浄液供給手段により供給された前記洗浄液が導入される洗浄液室と、前記洗浄液室と接続し前記添加剤供給ノズルの前記供給口近傍で開口する洗浄液流通路とを備え、前記洗浄液室は、前記添加剤供給ノズルの径方向の外側を覆う位置に設けられていることを特徴とする。 An additive supply structure according to a first aspect of the present invention that solves the above-described problem is an additive supply structure that supplies an additive into the exhaust gas of an internal combustion engine, the supply port supplying the additive to the exhaust gas An additive supply nozzle, a holding unit that holds the additive supply nozzle and is fixed to an exhaust pipe through which the exhaust flows, and a cleaning liquid supply unit that supplies a cleaning liquid to the holding unit. Is formed in a shape covering the additive supply nozzle, and is connected to the cleaning liquid chamber into which the cleaning liquid supplied by the cleaning liquid supply means is introduced, and is opened near the supply port of the additive supply nozzle. The cleaning liquid chamber is provided at a position covering the outer side in the radial direction of the additive supply nozzle .

上述した課題を解決する第２の発明に係る添加剤の供給構造は、前述した第１の発明に係る添加剤の供給構造であって、前記洗浄液流通路は、前記洗浄液流通路から供給された前記洗浄液が前記添加剤供給ノズルの前記供給口を指向して配置されるを特徴とする。   The additive supply structure according to the second invention that solves the above-described problem is the additive supply structure according to the first invention described above, wherein the cleaning liquid flow passage is supplied from the cleaning liquid flow passage. The cleaning liquid is arranged to face the supply port of the additive supply nozzle.

上述した課題を解決する第３の発明に係る添加剤の供給構造は、前述した第１または第２の発明に係る添加剤の供給構造であって、前記添加剤は、尿素水であり、前記洗浄液は、前記内燃機関の吸気または排気を凝縮させてなる凝縮水であることを特徴とする。   The additive supply structure according to the third invention for solving the above-described problem is the additive supply structure according to the first or second invention described above, wherein the additive is urea water, The cleaning liquid is condensed water obtained by condensing intake air or exhaust gas of the internal combustion engine.

本発明に係る添加剤の供給構造によれば、添加剤供給ノズルと保持手段と洗浄液供給手段を具備し、保持手段が添加剤供給ノズルを覆う形状に成形された洗浄液室と洗浄液流通路を備えることで、洗浄液室に導入された洗浄液により添加剤供給ノズルを冷却することができる。よって、添加剤の消費量を増やさずに、比較的簡易な構成にて、添加剤供給ノズルを効率良く冷却することができる。
また、洗浄液室において、添加剤供給ノズルを冷却すると同時に、洗浄液が加熱されるため、洗浄液の洗浄効果を向上させることができる。 According to the additive supply structure of the present invention, the additive supply nozzle, the holding means, and the cleaning liquid supply means are provided, and the holding means includes the cleaning liquid chamber and the cleaning liquid flow passage that are shaped to cover the additive supply nozzle. Thus, the additive supply nozzle can be cooled by the cleaning liquid introduced into the cleaning liquid chamber. Therefore, the additive supply nozzle can be efficiently cooled with a relatively simple configuration without increasing the consumption of the additive.
Further, in the cleaning liquid chamber, since the cleaning liquid is heated at the same time as cooling the additive supply nozzle, the cleaning effect of the cleaning liquid can be improved.

本発明に係る添加剤の供給構造を具備する内燃機関の排気浄化装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an exhaust emission control device for an internal combustion engine including an additive supply structure according to the present invention. 本発明の第１の実施例に係る添加剤の供給構造の拡大図である。It is an enlarged view of the supply structure of the additive which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第２の実施例に係る添加剤の供給構造の拡大図である。It is an enlarged view of the supply structure of the additive which concerns on 2nd Example of this invention.

本発明に係る添加剤の供給構造の各実施例について、図面に基づいて説明するが、本発明は以下に説明する実施例のみに限定されるものではない。   Each example of the additive supply structure according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to only the examples described below.

［実施例１］
本発明の第１の実施例では、前記添加剤の供給構造を内燃機関の排気浄化装置に適用した場合について、図１および図２を参照して説明する。 [Example 1]
In the first embodiment of the present invention, the case where the additive supply structure is applied to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine will be described with reference to FIGS.

内燃機関の排気浄化装置は、図１に示すように、ディーゼルエンジン６０からの排気の処理に適用される。ディーゼルエンジン６０は、シリンダブロック６１と、シリンダブロック６１上に設けられたシリンダヘッド６２と、シリンダヘッド６２に接続して設けられた吸気管６３および排気管１１とを備える。   As shown in FIG. 1, the exhaust gas purification device for an internal combustion engine is applied to processing exhaust gas from a diesel engine 60. The diesel engine 60 includes a cylinder block 61, a cylinder head 62 provided on the cylinder block 61, and an intake pipe 63 and an exhaust pipe 11 provided connected to the cylinder head 62.

吸気管６３には、シリンダヘッド６２側から、高圧スロットルＶ１、凝縮水セパレータ６４、インタークーラ６５、過給機６６のコンプレッサ、低圧スロットルＶ２、エアフィルタ６７が設けられている。   The intake pipe 63 is provided with a high-pressure throttle V1, a condensed water separator 64, an intercooler 65, a compressor of a supercharger 66, a low-pressure throttle V2, and an air filter 67 from the cylinder head 62 side.

排気管１１には、シリンダヘッド６２側から、過給機６６のタービン、酸化触媒６８およびパティキュレートフィルタ６９、ミキサー１４、選択還元触媒（ＳＣＲ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｓｔ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）１２が設けられている。   The exhaust pipe 11 is provided with a turbine of the supercharger 66, an oxidation catalyst 68 and a particulate filter 69, a mixer 14, and a selective reduction catalyst (SCR) 12 from the cylinder head 62 side.

シリンダヘッド６２から排出した排気１は、過給機６６のタービンを回転させる。これにより、過給機６６のコンプレッサが回転し、吸気２を給気管６３に吸入する。   The exhaust 1 discharged from the cylinder head 62 rotates the turbine of the supercharger 66. As a result, the compressor of the supercharger 66 rotates and sucks the intake air 2 into the intake pipe 63.

酸化触媒６８は、例えば、白金などの貴金属を基材に担持したものであり、筒内ポスト噴射や排気管噴射によって未燃燃料（ＨＣ）が供給されると、排気中の被酸化成分、例えば、未燃炭化水素類、一酸化炭素、窒素酸化物や黒鉛炭素成分を酸化し、酸化反応により発熱する触媒である。この熱がパティキュレートフィルタ６９に伝わりパティキュレートフィルタ６９が昇温することにより、パティキュレートフィルタ６９に捕集したパティキュレートマター（微粒子状物質、以下、ＰＭと称す）を燃焼除去している。   The oxidation catalyst 68 is, for example, a noble metal such as platinum supported on a base material. When unburned fuel (HC) is supplied by in-cylinder post injection or exhaust pipe injection, an oxidizable component in the exhaust, for example, It is a catalyst that oxidizes unburned hydrocarbons, carbon monoxide, nitrogen oxides and graphite carbon components and generates heat by an oxidation reaction. This heat is transmitted to the particulate filter 69 and the particulate filter 69 is heated, whereby the particulate matter (particulate matter, hereinafter referred to as PM) collected in the particulate filter 69 is burned and removed.

パティキュレートフィル６９は、ハニカム形状に形成されたフィルタであって、排気に含まれるＰＭを捕集するフィルタである。   The particulate fill 69 is a filter formed in a honeycomb shape and collects PM contained in the exhaust gas.

ディーゼルエンジン６０は、高圧排気再循環装置（以下、高圧ＥＧＲ装置と称す）７０および低圧ＥＧＲ装置８０をさらに備える。   The diesel engine 60 further includes a high pressure exhaust gas recirculation device (hereinafter referred to as a high pressure EGR device) 70 and a low pressure EGR device 80.

高圧ＥＧＲ装置７０は、高圧ＥＧＲ管７１、高圧ＥＧＲ管７１に設けられた高圧ＥＧＲバルブＶ１１を備える。高圧ＥＧＲ管７１の一方の端部は、排気管１１におけるシリンダヘッド６２との接続箇所と過給機６６のタービンとの間に接続している。高圧ＥＧＲ管７１の他方の端部は、吸気管６３におけるシリンダヘッド６２との接続箇所と高圧スロットルＶ１との間に接続している。   The high pressure EGR device 70 includes a high pressure EGR pipe 71 and a high pressure EGR valve V11 provided in the high pressure EGR pipe 71. One end of the high-pressure EGR pipe 71 is connected between a connection point of the exhaust pipe 11 with the cylinder head 62 and the turbine of the supercharger 66. The other end of the high pressure EGR pipe 71 is connected between the connection portion of the intake pipe 63 with the cylinder head 62 and the high pressure throttle V1.

低圧ＥＧＲ装置８０は、低圧ＥＧＲ管８１、低圧ＥＧＲ管８１に設けられた低圧ＥＧＲクーラ８２および低圧ＥＧＲバルブＶ１２を備える。低圧ＥＧＲ管８１の一方の端部は、排気管１１におけるパティキュレートフィルタ６９と詳細につき後述するボス部１１ｂとの間に接続している。低圧ＥＧＲ管８１の他方の端部は、吸気管６３における過給機６６のコンプレッサと低圧スロットルＶ２との間に接続している。   The low pressure EGR device 80 includes a low pressure EGR pipe 81, a low pressure EGR cooler 82 provided in the low pressure EGR pipe 81, and a low pressure EGR valve V12. One end of the low-pressure EGR pipe 81 is connected between a particulate filter 69 in the exhaust pipe 11 and a boss part 11b described later in detail. The other end of the low pressure EGR pipe 81 is connected between the compressor of the supercharger 66 in the intake pipe 63 and the low pressure throttle V2.

低圧ＥＧＲ装置８０が、吸気管６３のインタークーラ６５の吸気流通方向上流側へ排気１を供給することから、凝縮水セパレータ６４を流通する吸気２は、排気１を含有する。そのため、前記凝縮水セパレータ６４で吸気２を凝縮させてなる凝縮水６は、排気１中の酸性成分（例えば、塩酸、硫酸、硝酸）が溶解した液体となる。   Since the low pressure EGR device 80 supplies the exhaust 1 to the upstream side of the intercooler 65 in the intake pipe 63 in the intake flow direction, the intake 2 flowing through the condensed water separator 64 contains the exhaust 1. Therefore, the condensed water 6 obtained by condensing the intake air 2 with the condensed water separator 64 becomes a liquid in which acidic components (for example, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid) in the exhaust 1 are dissolved.

排気管１１は、拡径部１１ａおよびボス部１１ｂを備える。拡径部１１ａは、排気管１１における他の箇所と比べて拡径しており、拡径部１１ａには選択還元触媒１２が配置される。排気管１１の拡径部１１ａよりも排気流通方向上流側にミキサー１４が配置される。ボス部１１ｂは、パティキュレートフィルタ６９よりも排気流通方向下流側に設けられると共に、拡径部１１ａおよびミキサー１４の配置箇所よりも排気流通方向上流側に設けられる。さらに、ボス部１１ｂは、排気管１１の延在方向に対してオフセットとなり、且つミキサー１４に対向する位置に設けられる。ボス部１１ｂは、排気管１１の径方向外側へ膨出して形成されている。ボス部１１ｂには、詳細につき後述する保持具２２を固定可能なフランジ部１１ｃが設けられる。   The exhaust pipe 11 includes an enlarged diameter portion 11a and a boss portion 11b. The enlarged diameter portion 11a has an enlarged diameter compared with other portions in the exhaust pipe 11, and the selective reduction catalyst 12 is disposed in the enlarged diameter portion 11a. A mixer 14 is disposed upstream of the enlarged diameter portion 11a of the exhaust pipe 11 in the exhaust flow direction. The boss portion 11b is provided downstream of the particulate filter 69 in the exhaust flow direction, and is provided further upstream of the exhaust gas distribution direction than the location of the enlarged diameter portion 11a and the mixer 14. Further, the boss portion 11 b is provided at a position that is offset with respect to the extending direction of the exhaust pipe 11 and that faces the mixer 14. The boss portion 11 b is formed to bulge outward in the radial direction of the exhaust pipe 11. The boss portion 11b is provided with a flange portion 11c capable of fixing a holder 22 to be described later in detail.

選択還元触媒１２は、例えば、従来から使用されているものであって、アンモニア存在下で排気１と接触することにより当該排気１中のＮＯｘを還元して浄化する触媒である。   The selective reduction catalyst 12 is, for example, a catalyst that has been conventionally used, and reduces and purifies NOx in the exhaust 1 by contacting the exhaust 1 in the presence of ammonia.

ミキサー１４は、詳細につき後述する尿素水噴霧装置２０により噴霧される尿素水５と排気１とを混合撹拌して、下流側にて排気１および尿素水５を排気管１１の径方向全体に均一に拡散する機器である。これにより、尿素水５と混合撹拌した排気１は、選択還元触媒１２の排気流通方向上流側の端面全体に均一に接触することになる。   The mixer 14 mixes and agitates the urea water 5 sprayed by the urea water spraying device 20 to be described in detail later and the exhaust 1, and the exhaust 1 and the urea water 5 are uniformly distributed in the entire radial direction of the exhaust pipe 11 on the downstream side. Is a device that spreads to As a result, the exhaust 1 mixed and stirred with the urea water 5 comes into uniform contact with the entire end face of the selective reduction catalyst 12 on the upstream side in the exhaust flow direction.

上述した内燃機関の排気浄化装置は、尿素水噴霧装置（添加剤供給手段）２０を具備する。尿素水噴霧装置２０は、図１および図２に示すように、尿素水噴霧ノズル（添加剤供給ノズル）２１、保持具２２、尿素水供給ライン（添加剤供給ライン）２６、尿素水タンク（添加剤タンク）２８を備える。   The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine described above includes a urea water spray device (additive supply means) 20. As shown in FIGS. 1 and 2, the urea water spray device 20 includes a urea water spray nozzle (additive supply nozzle) 21, a holder 22, a urea water supply line (additive supply line) 26, a urea water tank (addition). Agent tank) 28.

尿素水噴霧ノズル２１は、先端部側に噴霧口（供給口）２１ａが設けられており、尿素水（添加剤）５を噴霧可能（供給可能）になっている。尿素水噴霧ノズル２１は、先端部側から、小径部２１ｂ、中径部２１ｃ、フランジ部２１ｄ、４つのフィン２１ｅを備える。フランジ部２１ｄは、尿素水噴霧ノズル２１の長手方向略中央に設けられる。中径部２１ｃは、尿素水噴霧ノズル２１のフランジ部２１ｄよりも先端部側に設けられ、先端部側の小径部２１ｂよりも大径をなしフランジ部２１ｄよりも小径をなしている。４つのフィン２１ｅは、尿素水噴霧ノズル２１の基端側に設けられている。これにより、尿素水噴霧ノズル２１を冷却可能になっている。   The urea water spray nozzle 21 is provided with a spray port (supply port) 21a on the tip side, and can spray (supply) urea water (additive) 5. The urea water spray nozzle 21 includes a small diameter part 21b, a medium diameter part 21c, a flange part 21d, and four fins 21e from the tip side. The flange portion 21 d is provided at the approximate center in the longitudinal direction of the urea water spray nozzle 21. The medium diameter portion 21c is provided on the tip end side of the flange portion 21d of the urea water spray nozzle 21, has a larger diameter than the small diameter portion 21b on the tip end side, and has a smaller diameter than the flange portion 21d. The four fins 21 e are provided on the proximal end side of the urea water spray nozzle 21. Thereby, the urea water spray nozzle 21 can be cooled.

保持具２２は、凹部２２ａ、フランジ部２２ｂ、尿素水噴霧ノズル固定穴２２ｃ、洗浄液導入路２２ｄ、洗浄液室２２ｅ、洗浄液流通路（洗浄液排出路）２２ｆを備える。凹部２２ａは、排気管１１のボス部１１ｂと同径をなし、フランジ部１１ｃに固定したときにボス部１１ｂと同軸をなすように形成されている。フランジ部２２ｂは、凹部２２ａの縁に接続して設けられる。フランジ部２２ｂは、ボス部１１ｂのフランジ部１１ｃと同じ形状をなし、固定部材であるボルト２３ａおよびナット２３ｂによりフランジ部１１ｃに固定可能になっている。   The holder 22 includes a recess 22a, a flange portion 22b, a urea water spray nozzle fixing hole 22c, a cleaning liquid introduction path 22d, a cleaning liquid chamber 22e, and a cleaning liquid flow path (cleaning liquid discharge path) 22f. The concave portion 22a has the same diameter as the boss portion 11b of the exhaust pipe 11, and is formed so as to be coaxial with the boss portion 11b when fixed to the flange portion 11c. The flange portion 22b is provided in connection with the edge of the recess 22a. The flange portion 22b has the same shape as the flange portion 11c of the boss portion 11b, and can be fixed to the flange portion 11c by a bolt 23a and a nut 23b which are fixing members.

尿素水噴霧ノズル固定穴２２ｃは、凹部２２ａの径方向中央に形成されており、軸方向へ延在する形状をなしている。尿素水噴霧ノズル固定穴２２ｃは、***部２２ｃａ、中穴部２２ｃｂ、大穴部２２ｃｃを備える。***部２２ｃａは、尿素水噴霧ノズル２１の小径部２１ｂよりも大きな形状である。***部２２ｃａは、尿素水噴霧ノズル２１を取り付けたときに、尿素水噴霧ノズル２１の小径部２１ｂの周壁部との間に空隙をなし、詳細につき後述する凝縮水６が流通可能な大きさに成形されている。中穴部２２ｃｂは、***部２２ｃａよりも大きく、大穴部２２ｃｃよりも小さな形状であり尿素水噴霧ノズル２１の中径部２１ｃを保持可能な大きさに形成されている。大穴部２２ｃｃは、中穴部２２ｃｂよりも大きな形状であり、尿素水噴霧ノズル２１のフランジ部２１ｄを保持可能な大きさに形成されている。小径部２１ｂの基端側（噴霧口２１ａと反対側）、中径部２１ｃの基端側、およびフランジ部２１ｄの基端側にガスケット２４ａ，２４ｂおよび固定具２５が取り付けられ、これらガスケット２４ａ，２４ｂおよび固定具２５により、尿素水噴霧ノズル２１は尿素水噴霧ノズル固定穴２２ｃに固定される。ガスケット２４ａにより、尿素水噴霧ノズル固定穴２２ｃの中穴部２２ｃｂへの洗浄液６の流通を防いでいる。   The urea water spray nozzle fixing hole 22c is formed at the center in the radial direction of the recess 22a and has a shape extending in the axial direction. The urea water spray nozzle fixing hole 22c includes a small hole portion 22ca, a middle hole portion 22cb, and a large hole portion 22cc. The small hole portion 22 ca has a larger shape than the small diameter portion 21 b of the urea water spray nozzle 21. The small hole portion 22ca forms a gap with the peripheral wall portion of the small diameter portion 21b of the urea water spray nozzle 21 when the urea water spray nozzle 21 is attached, so that the condensed water 6 described later in detail can flow. Molded. The middle hole portion 22cb is larger than the small hole portion 22ca and smaller than the large hole portion 22cc, and is formed to have a size capable of holding the middle diameter portion 21c of the urea water spray nozzle 21. The large hole portion 22cc has a shape larger than that of the middle hole portion 22cb, and is formed in a size capable of holding the flange portion 21d of the urea water spray nozzle 21. Gaskets 24a and 24b and a fixture 25 are attached to the base end side of the small diameter portion 21b (the side opposite to the spray port 21a), the base end side of the medium diameter portion 21c, and the base end side of the flange portion 21d. The urea water spray nozzle 21 is fixed to the urea water spray nozzle fixing hole 22c by 24b and the fixture 25. The gasket 24a prevents the cleaning liquid 6 from flowing into the middle hole portion 22cb of the urea water spray nozzle fixing hole 22c.

洗浄液導入路２２ｄは、保持具２２の径方向へ延在しており、保持具２２の外周面と洗浄液室２２ｅを連通する形状をなしている。洗浄液導入路２２ｄには、ネジ部が設けられており、詳細につき後述するアイボルト（固定具）３３を固定可能になっている。   The cleaning liquid introduction path 22d extends in the radial direction of the holder 22, and has a shape that allows communication between the outer peripheral surface of the holder 22 and the cleaning liquid chamber 22e. The cleaning liquid introduction path 22d is provided with a threaded portion, and an eyebolt (fixing tool) 33, which will be described later in detail, can be fixed.

洗浄液室２２ｅは、尿素水噴霧ノズル２１を尿素水噴霧ノズル固定穴２２ｃに固定したときに、当該尿素水噴霧ノズル２１の先端部側（噴霧口２１ａ側）を覆う形状に成形されている。これにより、洗浄液室２２ｅに導入された洗浄液６により尿素水噴射ノズル２１の先端部側を冷却することができる。   When the urea water spray nozzle 21 is fixed to the urea water spray nozzle fixing hole 22c, the cleaning liquid chamber 22e is shaped so as to cover the distal end side (spray port 21a side) of the urea water spray nozzle 21. Thereby, the front end side of the urea water injection nozzle 21 can be cooled by the cleaning liquid 6 introduced into the cleaning liquid chamber 22e.

洗浄液流通路２２ｆは、保持具２２の径方向へ延在しており、洗浄液室２２ｅおよび尿素水噴霧ノズル固定穴２２ｃの***部２２ｃａと連通する形状をなしている。これにより、洗浄液室２２ｅ内に導入された洗浄液６は、洗浄液流通路２２ｆを通って尿素水噴霧ノズル２１の噴霧口２１ａ近傍へ供給される。   The cleaning liquid flow passage 22f extends in the radial direction of the holder 22 and has a shape communicating with the cleaning liquid chamber 22e and the small hole portion 22ca of the urea water spray nozzle fixing hole 22c. Thus, the cleaning liquid 6 introduced into the cleaning liquid chamber 22e is supplied to the vicinity of the spray port 21a of the urea water spray nozzle 21 through the cleaning liquid flow passage 22f.

尿素水供給ライン２６は、一方の端部が尿素水噴霧ノズル２１の基端側に接続し、他方の端部が尿素水タンク２８と接続している。   The urea water supply line 26 has one end connected to the base end side of the urea water spray nozzle 21 and the other end connected to the urea water tank 28.

内燃機関の排気浄化装置は、保持具２２へ洗浄液６を供給する洗浄液供給装置３０をさらに備える。洗浄液供給装置３０は、前記凝縮水セパレータ６４、凝縮水供給ライン３２、連結具３５、凝縮水制御弁Ｖ２１などを備える。   The exhaust gas purification apparatus for the internal combustion engine further includes a cleaning liquid supply device 30 that supplies the cleaning liquid 6 to the holder 22. The cleaning liquid supply device 30 includes the condensed water separator 64, the condensed water supply line 32, the connector 35, the condensed water control valve V21, and the like.

洗浄液供給ライン３２は、基端側が凝縮水セパレータ６４と接続し、先端側が連結具３５と接続している。凝縮水供給ライン３２の途中に凝縮水制御弁Ｖ２１が設けられる。   The cleaning liquid supply line 32 has a proximal end connected to the condensed water separator 64 and a distal end connected to the connector 35. A condensed water control valve V <b> 21 is provided in the middle of the condensed water supply line 32.

連結具３５は、中空部３５ａ、接続孔３５ｂ、ボルト孔３５ｃを備える。連結具３５の接続孔３５ｂは、洗浄液供給ライン３２と接続している。連結具３５のボルト孔３５ｃは、アイボルト３３の軸部が挿通可能に形成されている。中空部３５ａは、接続孔３５ｂおよびボルト孔３５ｃと連通している。連結具３５は、ワッシャ３４ａ，３４ｂで挟まれアイボルト３３により保持具２２の洗浄液流通路２２ｄのネジ部に固定される。   The coupler 35 includes a hollow portion 35a, a connection hole 35b, and a bolt hole 35c. The connection hole 35 b of the connector 35 is connected to the cleaning liquid supply line 32. The bolt hole 35c of the connector 35 is formed so that the shaft portion of the eyebolt 33 can be inserted. The hollow portion 35a communicates with the connection hole 35b and the bolt hole 35c. The connector 35 is sandwiched between washers 34a and 34b and fixed to the threaded portion of the cleaning liquid flow passage 22d of the holder 22 by eyebolts 33.

アイボルト３３は、軸方向孔部３３ａおよび径方向孔部３３ｂを備える。軸方向孔部３３ａは、アイボルト３３の軸部にて軸方向に延在しており、先端側が開口している。径方向孔部３３ｂは、アイボルト３３の軸部にて径方向へ延在し、軸方向孔部３３ａと連通する形状をなしている。   The eyebolt 33 includes an axial hole 33a and a radial hole 33b. The axial hole portion 33a extends in the axial direction at the shaft portion of the eyebolt 33, and the tip end side is open. The radial hole portion 33b extends in the radial direction at the shaft portion of the eyebolt 33, and has a shape communicating with the axial hole portion 33a.

排気管１１における過給機６６のタービンの下流側、酸化触媒６８の下流側、パティキュレートフィルタ６９の下流側、選択還元触媒１２の上流側に、排気１の温度を検出する温度センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４がそれぞれ設けられる。   Temperature sensors S 1 and S 2 for detecting the temperature of the exhaust 1 at the downstream side of the turbine of the supercharger 66, the downstream side of the oxidation catalyst 68, the downstream side of the particulate filter 69, and the upstream side of the selective reduction catalyst 12 in the exhaust pipe 11. , S3, S4 are provided.

内燃機関の排気浄化装置は、制御装置５０を備える。制御装置５０の入力側は、温度センサＳ１〜Ｓ４などと接続している。制御装置５０の出力側は、高圧スロットルＶ１、低圧スロットルＶ２、高圧ＥＧＲバルブＶ１１、低圧ＥＧＲバルブＶ１２、尿素水噴霧ノズル２１、凝縮水制御弁Ｖ２１、ディーゼルエンジン６０の燃料噴射弁などと接続している。   The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine includes a control device 50. The input side of the control device 50 is connected to the temperature sensors S1 to S4 and the like. The output side of the control device 50 is connected to a high pressure throttle V1, a low pressure throttle V2, a high pressure EGR valve V11, a low pressure EGR valve V12, a urea water spray nozzle 21, a condensed water control valve V21, a fuel injection valve of the diesel engine 60, and the like. Yes.

上述したディーゼルエンジン６０は、運転中、特に始動時に、インタークーラ６５の吸気流通方向下流側に大量の凝縮水６が発生する。この凝縮水６は、凝縮水セパレータ６４により吸気２から分離し、制御装置５０が凝縮水制御弁Ｖ２１を開状態にすることで、凝縮水供給ライン３２などを通って尿素水噴射ノズル２１の先端部近傍へ供給される。   The diesel engine 60 described above generates a large amount of condensed water 6 on the downstream side in the intake air circulation direction of the intercooler 65 during operation, particularly when starting. The condensed water 6 is separated from the intake air 2 by the condensed water separator 64, and the control device 50 opens the condensed water control valve V21 so that the tip of the urea water injection nozzle 21 passes through the condensed water supply line 32 and the like. Supplied to the vicinity.

ここで、上述した内燃機関の排気浄化装置が排気１を浄化するフローについて説明する。   Here, the flow in which the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine described above purifies the exhaust gas 1 will be described.

制御装置５０は、尿素水噴霧ノズル２１などを制御して、ディーゼルエンジン６０から排出された排気１に対し、尿素水噴霧ノズル２１の噴霧口２１ａから尿素水５を噴霧する。尿素水５は排気１と同伴して排気管１１を流通しミキサー１４により排気１と尿素水５が混合撹拌して排気管１１の径方向にて均一に分布することになり、この状態にて選択還元触媒１２の排気流通方向上流側の端面に接触することになる。前記尿素水５は前記排気１の熱により加水分解されてアンモニアと二酸化炭素を生成し、前記アンモニアが選択還元触媒１２に接触することになる。排気１および前記アンモニアは選択還元触媒１２にて還元反応し、前記排気１中のＮＯｘを窒素と水に分解し前記排気１が浄化されることになる。   The control device 50 controls the urea water spray nozzle 21 and the like to spray the urea water 5 from the spray port 21 a of the urea water spray nozzle 21 to the exhaust gas 1 discharged from the diesel engine 60. The urea water 5 circulates through the exhaust pipe 11 accompanied with the exhaust 1, and the exhaust 1 and the urea water 5 are mixed and stirred by the mixer 14 and uniformly distributed in the radial direction of the exhaust pipe 11. The selective reduction catalyst 12 comes into contact with the end face on the upstream side in the exhaust flow direction. The urea water 5 is hydrolyzed by the heat of the exhaust 1 to generate ammonia and carbon dioxide, and the ammonia comes into contact with the selective reduction catalyst 12. The exhaust 1 and the ammonia undergo a reduction reaction at the selective reduction catalyst 12, and the NOx in the exhaust 1 is decomposed into nitrogen and water, whereby the exhaust 1 is purified.

さらに、上述した内燃機関の排気浄化装置において、制御装置５０は、温度センサＳ４により計測した排気１の温度が尿素水噴霧ノズル２１の耐熱温度に近づくと判断した場合に、洗浄液供給装置２０の流量調整弁Ｖ２１が開状態となるように制御して、尿素水噴霧ノズル２１の噴霧口２１ａ近傍へ洗浄液６を供給するようにしている。言い換えると、制御装置５０は、尿素水噴霧ノズル２１を冷却するように各機器を制御している。   Further, in the above-described exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, the control device 50 determines the flow rate of the cleaning liquid supply device 20 when it is determined that the temperature of the exhaust gas 1 measured by the temperature sensor S4 approaches the heat resistant temperature of the urea water spray nozzle 21. The control valve V21 is controlled to be in an open state so that the cleaning liquid 6 is supplied to the vicinity of the spray port 21a of the urea water spray nozzle 21. In other words, the control device 50 controls each device so as to cool the urea water spray nozzle 21.

まず、流量調整弁Ｖ２１を制御して開状態にする。これにより、洗浄液タンク３１内の洗浄液６は、洗浄液供給ライン３２、連結具３５の接続孔３５ｂおよび中空部３５ａ、アイボルト３３の径方向孔部３３ｂおよび軸方向孔部３３ａ、洗浄液導入路２２ｄ、洗浄液室２２ｅ、および洗浄液流通路２２ｆを介して尿素水噴霧ノズル２１の噴霧口２１ａ近傍に噴射され、尿素水噴霧ノズル２１よりも排気流通方向下流側へ排気１と共に流通することになる。これにより、尿素水噴霧ノズル２１の噴霧口２１ａ近傍を冷却することができる。また、尿素水噴霧ノズル２１の噴霧口２１ａの排気流通方向下流側に、尿素水の副生成物である粗製シアヌル酸（シアヌル酸、アンメリン、アンメリド）が析出していたとしても、洗浄液６により物理的に除去することができる。   First, the flow rate adjustment valve V21 is controlled to be opened. Accordingly, the cleaning liquid 6 in the cleaning liquid tank 31 is supplied from the cleaning liquid supply line 32, the connection hole 35b and the hollow part 35a of the connector 35, the radial hole part 33b and the axial hole part 33a of the eyebolt 33, the cleaning liquid introduction path 22d, and the cleaning liquid. It is injected near the spray port 21a of the urea water spray nozzle 21 through the chamber 22e and the cleaning liquid flow passage 22f, and flows along with the exhaust 1 downstream of the urea water spray nozzle 21 in the exhaust flow direction. Thereby, the vicinity of the spray port 21a of the urea water spray nozzle 21 can be cooled. Even if crude cyanuric acid (cyanuric acid, ammelin, ammelide), which is a by-product of urea water, is deposited on the downstream side in the exhaust flow direction of the spray port 21 a of the urea water spray nozzle 21, Can be removed.

また、洗浄液６が上述した酸性成分を含む凝縮水であり、排気管１１における選択還元触媒の排気流通方向下流側に設けられる排気絞り弁（図示せず）を制御して、排気管１１を閉塞していた場合には、尿素水噴霧ノズル２１の噴霧口２１ａ、排気管１１、ミキサー１４、選択還元触媒１２の端面に析出した粗製シアヌル酸のアンメリンおよびアンメリドと洗浄液６中の酸性成分（塩酸、硫酸、硝酸）が化学反応し、シアヌル酸となる。すなわち、白色デポジットは全てシアヌル酸となる。   The cleaning liquid 6 is condensed water containing the above-mentioned acidic component, and an exhaust throttle valve (not shown) provided on the exhaust pipe 11 on the downstream side in the exhaust flow direction of the selective reduction catalyst is controlled to close the exhaust pipe 11. In this case, the crude cyanuric acid ammelin and ammelide deposited on the end faces of the urea water spray nozzle 21, the exhaust pipe 11, the mixer 14, and the selective reduction catalyst 12 and the acidic components (hydrochloric acid, (Sulfuric acid, nitric acid) chemically reacts to form cyanuric acid. That is, all white deposits become cyanuric acid.

上述した通り、排気管１１内は高温の還元雰囲気となっている（シアヌル酸が不活性ガス下で蒸発する３２０〜３６０℃よりも高温である）ことから、前記シアヌル酸は蒸気となり、排気１と共に流通し系外にて処理される。   As described above, the inside of the exhaust pipe 11 has a high-temperature reducing atmosphere (the temperature is higher than 320 to 360 ° C. at which cyanuric acid evaporates under an inert gas). It is distributed with and processed outside the system.

以上、説明したように本実施例に係る添加剤の供給構造によれば、尿素水５の消費量を増やさずに、比較的簡易な構成にて、尿素水噴霧ノズル２１を効率良く冷却することができる。
また、洗浄液室２２ｅにおいて、尿素水噴霧ノズル２１を冷却すると同時に、洗浄液６が加熱されるため、洗浄液６の洗浄効果を向上させることができる。 As described above, according to the additive supply structure according to the present embodiment, the urea water spray nozzle 21 can be efficiently cooled with a relatively simple configuration without increasing the consumption amount of the urea water 5. Can do.
Further, in the cleaning liquid chamber 22e, the urea water spray nozzle 21 is cooled, and at the same time, the cleaning liquid 6 is heated, so that the cleaning effect of the cleaning liquid 6 can be improved.

［実施例２］
本発明の第２の実施例では、前記添加剤の供給構造を内燃機関の排気浄化装置に適用した場合について、図１および図３を参照して具体的に説明する。
本実施例に係る添加剤の供給構造は、上述した第１の実施例に係る添加剤の供給構造が具備する保持具の洗浄液流通路の形状を変更したものであってそれ以外は第１の実施例に係る添加剤の供給構造と同じ構成をなしている。本実施例では、上述の第１の実施例に係る添加剤の供給構造と同じ構成には同一符号を付記しその説明を適宜省略する。 [Example 2]
In the second embodiment of the present invention, the case where the additive supply structure is applied to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine will be described in detail with reference to FIGS.
The additive supply structure according to the present embodiment is obtained by changing the shape of the cleaning liquid flow passage of the holder included in the additive supply structure according to the first embodiment described above. It has the same configuration as the additive supply structure according to the embodiment. In this embodiment, the same components as those in the above-described additive supply structure according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.

内燃機関の排気浄化装置は、尿素水噴霧装置（添加剤噴霧装置）２０を具備する。尿素水噴霧装置２０は、図１および図３に示すように、尿素水噴霧ノズル２１、保持具２２、尿素水供給ライン（添加剤供給ライン）２６、尿素水タンク（添加剤タンク）２８を備える。   The exhaust gas purification device for an internal combustion engine includes a urea water spray device (additive spray device) 20. As shown in FIGS. 1 and 3, the urea water spray device 20 includes a urea water spray nozzle 21, a holder 22, a urea water supply line (additive supply line) 26, and a urea water tank (additive tank) 28. .

保持具２２は、凹部２２ａ、フランジ部２２ｂ、尿素水噴霧ノズル固定穴２２ｃ、洗浄液導入路２２ｄ、洗浄液室２２ｅ、複数（図示例では２つ）の洗浄液流通路（洗浄液排出路）２２ｇを備える。洗浄液流通路２２ｇは、保持具２２の径方向へ延在しており、洗浄液室２２ｇおよび尿素水噴霧ノズル固定穴２２ｃの***部２２ｃａと連通する形状をなしている。洗浄液流通路２２ｇの延在方向および洗浄液流通路２２ｇの開口端２２ｈが尿素水噴霧ノズル２１の噴霧口２１ａと対向するように形成されている。   The holder 22 includes a recess 22a, a flange 22b, a urea water spray nozzle fixing hole 22c, a cleaning liquid introduction path 22d, a cleaning liquid chamber 22e, and a plurality (two in the illustrated example) of cleaning liquid flow paths (cleaning liquid discharge paths) 22g. The cleaning liquid flow passage 22g extends in the radial direction of the holder 22, and has a shape communicating with the cleaning liquid chamber 22g and the small hole portion 22ca of the urea water spray nozzle fixing hole 22c. The extending direction of the cleaning liquid flow passage 22g and the opening end 22h of the cleaning liquid flow passage 22g are formed to face the spray port 21a of the urea water spray nozzle 21.

上述した洗浄液流通路２２ｇは、洗浄液流通路２２ｇから供給された洗浄液６が尿素水噴霧ノズル２１の噴霧口２１ａを指向して配置される。これにより、洗浄液室２２ｅ内に導入された洗浄液６により尿素水噴霧ノズル２１を冷却することに加え、洗浄液流通路２２ｇの開口端２２ｈから噴射された洗浄液６により尿素水噴霧ノズル２１を冷却することができる。   The cleaning liquid flow passage 22g described above is arranged such that the cleaning liquid 6 supplied from the cleaning liquid flow passage 22g is directed toward the spray port 21a of the urea water spray nozzle 21. Thereby, in addition to cooling the urea water spray nozzle 21 with the cleaning liquid 6 introduced into the cleaning liquid chamber 22e, the urea water spray nozzle 21 is cooled with the cleaning liquid 6 sprayed from the opening end 22h of the cleaning liquid flow passage 22g. Can do.

したがって、本実施例に係る添加剤の供給構造によれば、尿素水５の消費量を増やさずに、比較的簡易な構成にて、尿素水噴霧ノズル２１をより一層効率良く冷却することができる。
また、洗浄液室２２ｅにおいて、尿素水噴霧ノズル２１を冷却すると同時に、洗浄液６が加熱されるため、洗浄液６の洗浄効果を向上させることができる。 Therefore, according to the additive supply structure according to the present embodiment, the urea water spray nozzle 21 can be cooled more efficiently with a relatively simple configuration without increasing the consumption amount of the urea water 5. .
Further, in the cleaning liquid chamber 22e, the urea water spray nozzle 21 is cooled, and at the same time, the cleaning liquid 6 is heated, so that the cleaning effect of the cleaning liquid 6 can be improved.

なお、上記では、２つの洗浄液流通路２２ｇを備える添加剤の供給構造について説明したが、洗浄液流通路の数量は２つに限らず、洗浄液流通路を１つや３つ以上備える添加剤の供給構造とすることも可能である。   In the above description, the additive supply structure including the two cleaning liquid flow paths 22g has been described. However, the number of cleaning liquid flow paths is not limited to two, and the additive supply structure including one or three or more cleaning liquid flow paths. It is also possible.

上記では、凝縮水セパレータ６４により吸気２から分離した洗浄液６を尿素水噴霧ノズル２１の噴霧口２１ａ近傍へ供給する洗浄液供給装置３０を備える添加剤の供給構造について説明したが、排気１を凝縮させてなる凝縮水を尿素水噴霧ノズル２１の噴霧口２１ａ近傍へ供給する洗浄液供給装置を備える添加剤の供給構造とすることも可能である。   In the above description, the additive supply structure including the cleaning liquid supply device 30 that supplies the cleaning liquid 6 separated from the intake air 2 by the condensed water separator 64 to the vicinity of the spray port 21a of the urea water spray nozzle 21 has been described. It is also possible to adopt an additive supply structure including a cleaning liquid supply device that supplies condensed water formed in the vicinity of the spray port 21 a of the urea water spray nozzle 21.

本発明に係る添加剤の供給構造は、添加剤の消費量を増やさずに、比較的簡易な構成にて、添加剤噴霧ノズルを効率良く冷却することができるため、自動車産業などにおいて、極めて有益に利用することができる。   The additive supply structure according to the present invention can cool the additive spray nozzle efficiently with a relatively simple configuration without increasing the consumption of the additive, which is extremely useful in the automobile industry and the like. Can be used.

１ 排気
２ 吸気
５ 尿素水
６ 洗浄液（凝縮水）
１１ 排気管
１１ｂ ボス部
１２ 選択還元触媒（ＳＣＲ）
２０ 尿素水噴霧装置
２１ 尿素水噴霧ノズル
２１ａ 噴霧口
２２ 保持具
２２ａ 凹部
２２ｂ フランジ部
２２ｃ 尿素水噴霧ノズル固定穴
２２ｄ 洗浄液導入路
２２ｅ 洗浄液室
２２ｆ，２２ｇ 洗浄液流通路（洗浄液排出路）
２２ｈ 開口端
２６ 尿素水供給ライン
２８ 尿素水タンク
３０ 洗浄液供給装置
３１ 洗浄液タンク
３２ 洗浄液供給ライン
３３ アイボルト（固定具）
３３ａ 軸方向孔部
３３ｂ 径方向孔部
３４ａ，３４ｂ ワッシャ
３５ 連結具
３５ａ 中空部
３５ｂ 接続孔
３５ｃ ボルト孔
５０ 制御装置（ＥＣＵ）
Ｓ１〜Ｓ４ 温度センサ 1 exhaust 2 intake 5 urea water 6 cleaning liquid (condensed water)
11 Exhaust pipe 11b Boss part 12 Selective reduction catalyst (SCR)
20 Urea water spray device 21 Urea water spray nozzle 21a Spray port 22 Holder 22a Recess 22b Flange portion 22c Urea water spray nozzle fixing hole 22d Cleaning liquid introduction path 22e Cleaning liquid chambers 22f, 22g Cleaning liquid flow path (cleaning liquid discharge path)
22h Open end 26 Urea water supply line 28 Urea water tank 30 Cleaning liquid supply device 31 Cleaning liquid tank 32 Cleaning liquid supply line 33 Eye bolt (fixing tool)
33a Axial hole 33b Radial hole 34a, 34b Washer 35 Connector 35a Hollow part 35b Connection hole 35c Bolt hole 50 Control device (ECU)
S1-S4 Temperature sensor

Claims (3)

内燃機関の排気中に添加剤を供給する添加剤の供給構造であって、
前記排気に前記添加剤を供給する供給口を有する添加剤供給ノズルと、
前記添加剤供給ノズルを保持し前記排気が流通する排気管に固定される保持手段と、
前記保持手段へ洗浄液を供給する洗浄液供給手段と
を具備し、
前記保持手段は、前記添加剤供給ノズルを覆う形状に成形され、前記洗浄液供給手段により供給された前記洗浄液が導入される洗浄液室と、前記洗浄液室と接続し前記添加剤供給ノズルの前記供給口近傍で開口する洗浄液流通路とを備え、
前記洗浄液室は、前記添加剤供給ノズルの径方向の外側を覆う位置に設けられている
ことを特徴とする添加剤の供給構造。 An additive supply structure for supplying an additive into the exhaust gas of an internal combustion engine,
An additive supply nozzle having a supply port for supplying the additive to the exhaust;
Holding means for holding the additive supply nozzle and being fixed to an exhaust pipe through which the exhaust flows;
Cleaning liquid supply means for supplying a cleaning liquid to the holding means,
The holding means is shaped to cover the additive supply nozzle and is connected to the cleaning liquid chamber into which the cleaning liquid supplied by the cleaning liquid supply means is introduced, and the supply port of the additive supply nozzle connected to the cleaning liquid chamber A cleaning fluid flow passage that opens in the vicinity ,
The additive supply structure, wherein the cleaning liquid chamber is provided at a position covering an outer side in a radial direction of the additive supply nozzle . 請求項１に記載された添加剤の供給構造であって、
前記洗浄液流通路は、前記洗浄液流通路から供給された前記洗浄液が前記添加剤供給ノズルの前記供給口を指向して配置される
ことを特徴とする添加剤の供給構造。 An additive supply structure according to claim 1,
In the cleaning liquid flow passage, the cleaning liquid supplied from the cleaning liquid flow passage is arranged to face the supply port of the additive supply nozzle. 請求項１または請求項２に記載された添加剤の供給構造であって、
前記添加剤は、尿素水であり、
前記洗浄液は、前記内燃機関の吸気または排気を凝縮させてなる凝縮水である
ことを特徴とする添加剤の供給構造。 An additive supply structure according to claim 1 or 2, wherein
The additive is urea water,
The additive supply structure according to claim 1, wherein the cleaning liquid is condensed water obtained by condensing intake air or exhaust gas of the internal combustion engine.

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