JPH0660725U - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust gas purification device for internal combustion engineInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 還元触媒を備えてNOXを除去する内燃機関
の排気ガス浄化装置において、還元剤として添加するH
Cによりインジェクタのノズルが目づまりをおこすこと
を防止する。
【構成】 内燃機関の排気管45の管壁には、取付用ボ
ス45aが形成され炭化水素添加装置100のインジェ
クタ110がとりつけられる。インジェクタ110は調
整弁120とパイプ115を介して燃料タンクに連通さ
れ、NOXの還元剤としての炭化水素の供給をうける。
インジェクタ110のノズル112の前面には、パッキ
ン130を介してヒータ140がとりつけられる。ヒー
タ140はハーネス142、144を介して電源に連通
される。ヒータ140を作動することにより、ノズル1
12の前面に堆積するカーボン等が燃焼除去され、ノズ
ルの目づまりが防止される。
(57) [Abstract] [Purpose] H added as a reducing agent in an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine equipped with a reducing catalyst to remove NO x
C prevents the nozzle of the injector from clogging. A mounting boss 45a is formed on a pipe wall of an exhaust pipe 45 of an internal combustion engine, and an injector 110 of a hydrocarbon adding device 100 is attached to the mounting boss 45a. The injector 110 is connected to the fuel tank via the adjusting valve 120 and the pipe 115, and receives the supply of hydrocarbon as a NOX reducing agent.
A heater 140 is attached to the front surface of the nozzle 112 of the injector 110 via a packing 130. The heater 140 is connected to a power source via harnesses 142 and 144. By operating the heater 140, the nozzle 1
Carbon and the like deposited on the front surface of 12 are burned and removed, and the clogging of the nozzle is prevented.
Description
【0001】[0001]
本考案は内燃機関の排気ガス中に含まれる窒素酸化物(NOX)の除去装置に 関する。The present invention relates to a device for removing nitrogen oxides (NO x ) contained in exhaust gas of an internal combustion engine.
【0002】[0002]
ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関から排出されるガス中の NOXの除去手段として、活性アルミナ(r−アルミナ)やS1O2とAl2O3か ら合成されたゼオライト系の触媒が有効であることが知られ、例えば特開昭63 −283727号公報や特開平3−253713号公報に開示されている。 ゼオライト系の触媒は、例えばモルデナイトやH−ZSM5が用いられるが、 この触媒はNOX還元剤として炭化水素(HC)がNOXとほぼ等量存在する際に 効果を発揮する。通常、排気ガス中に含まれるHCの量はNOXの量に比べて少 ない。 そこで、内燃機関に装備するNOX除去装置にあっては、排気管路中に設けら れる触媒の上流側にHCの添加装置を配設し、排ガス中のHC濃度をNOXが還 元され易い値に調整する。 HCの添加装置を配設する位置は、HCの気化し易さを考慮すると、排気ガス が高温となるシリンダヘッドの排気ポート近傍か排気マニホールドの上流位置が 好ましい。Activated alumina (r-alumina) or a zeolite-based catalyst synthesized from S 1 O 2 and Al 2 O 3 is used as a means for removing NO x in the gas discharged from internal combustion engines such as gasoline engines and diesel engines. It is known to be effective, and is disclosed in, for example, JP-A-63-283727 and JP-A-3-253713. As the zeolite-based catalyst, for example, mordenite or H-ZSM5 is used, and this catalyst exerts an effect as a NO X reducing agent when hydrocarbon (HC) is present in substantially the same amount as NO X. Usually, the amount of HC contained in the exhaust gas is not less than the amount of NO X. Therefore, in the NO X removal device equipped in the internal combustion engine, an HC addition device is installed upstream of the catalyst provided in the exhaust pipe line to restore the NO X concentration of HC in the exhaust gas. Adjust to an easy value. Considering the easiness of vaporizing HC, the position where the HC addition device is arranged is preferably near the exhaust port of the cylinder head where the exhaust gas has a high temperature or at an upstream position of the exhaust manifold.
【0003】[0003]
排気管に装備される還元剤添加用のインジェクタは、できるだけ排気バルブの 近傍に設置して、温度の高い排気ガス中に還元剤を添加することが望ましい。し かし、排気管に流れ出る排気ガスは、カーボン等のパティキュレートを含むため に、排気管に設けたインジェクタにカーボンが付着して添加剤の流量調整不良の 原因となっていた。 そこで、本考案はインジェクタのノズルの前面にヒータを設けてカーボンを燃 焼させて、上述した不具合を解消する装置を提供するものである。 なお、内燃機関の燃焼室内へ燃料を噴射するノズルの先端にヒータを設けた装 置は、本出願人に係る特開平4−103828号公報に開示してある。 上述した公報の装置は、燃料の蒸発、着火を促進させるものであって、NOX 還元剤を添加するインジェクタのノズルに堆積するカーボン等を焼却するための 装置ではない。It is desirable that the reducing agent injector installed in the exhaust pipe be installed as close to the exhaust valve as possible to add the reducing agent to the exhaust gas having a high temperature. However, since the exhaust gas flowing into the exhaust pipe contains particulates such as carbon, carbon adhered to the injector provided in the exhaust pipe, which was a cause of poor flow rate adjustment of the additive. Therefore, the present invention provides a device for eliminating the above-mentioned problems by providing a heater in front of the injector nozzle to burn carbon. A device provided with a heater at the tip of a nozzle for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-103828 by the present applicant. The device of the above-mentioned publication is for promoting evaporation and ignition of fuel, and is not a device for incinerating carbon or the like deposited on the nozzle of the injector to which the NO X reducing agent is added.
【0004】[0004]
本考案は具体的な手段として、排気管に設ける炭化水素添加装置を、排気マニ ホールドに設けた炭化水素を噴射するインジェクタと、インジェクタのノズルの 前面を加熱するヒータと、インジェクタとヒータの作動を制御するコントローラ を備えている。 As a concrete means, the present invention includes a hydrocarbon addition device provided in an exhaust pipe, an injector for injecting hydrocarbons provided in an exhaust manifold, a heater for heating a front surface of a nozzle of the injector, and an operation of the injector and the heater. It has a controller to control it.
【0005】[0005]
ヒータを適当なタイミングで作動することにより、還元剤添加用のインジェク タのノズル付近に付着するカーボン等は焼却され、ノズルの目づまりは防止され る。 したがって、還元剤の添加量は正確にコントロールされ、NOXの還元効率も 向上する。By operating the heater at an appropriate timing, the carbon etc. adhering near the nozzle of the injector for adding the reducing agent is incinerated and the nozzle clogging is prevented. Therefore, the amount of the reducing agent added is accurately controlled, and the NO x reduction efficiency is also improved.
【0006】[0006]
図1は、本考案の内燃機関のNOX除去装置の実施例を示すもので、シリンダ ブロック10は、気筒数に対応するシリンダヘッド20を有し、各シリンダヘッ ド20に吸気マニホールド30の吸気ポート32が連通する。各シリンダヘッド 20には、主噴射装置により燃料が噴射され、燃焼が行なわれる。燃焼を終えた 排ガスは排気ポート42から排気マニホールド40へ流出する。 排気マニホールド40は、気筒数に分岐した分岐管40A、40B、40C、 40Dを有し、各分岐管は一本の排気管45に集約される。還元触媒60は、こ の排気管45の管路途中に配設される。FIG. 1 shows an embodiment of an NO X removal device for an internal combustion engine according to the present invention. A cylinder block 10 has a cylinder head 20 corresponding to the number of cylinders, and each cylinder head 20 has an intake port of an intake manifold 30. 32 communicates. Fuel is injected into each cylinder head 20 by the main injection device, and combustion is performed. The exhaust gas that has finished burning flows out from the exhaust port 42 to the exhaust manifold 40. The exhaust manifold 40 has branch pipes 40A, 40B, 40C, 40D branched into the number of cylinders, and each branch pipe is integrated into one exhaust pipe 45. The reduction catalyst 60 is arranged in the midway of the exhaust pipe 45.
【0007】 HC添加装置100は、例えば集約された排気管45の最上流部に配設される 。 還元触媒60の入口部には、温度センサ90が設けられ、触媒60に流入する 排気温度を検出し、ライン92を介してコントローラ80へ送る。シリンダブロ ックには水温計95が設けられ、冷却水の温度をライン97を介してコントロー ラ80へ送る。コントローラ80には冷却水温や排気温度の外にもエンジン回転 数Nやエンジンの負荷Lの情報が入力する。The HC addition device 100 is disposed, for example, in the most upstream part of the exhaust pipes 45 that are integrated. A temperature sensor 90 is provided at the inlet of the reduction catalyst 60 to detect the temperature of exhaust gas flowing into the catalyst 60 and send it to the controller 80 via a line 92. A water temperature gauge 95 is provided on the cylinder block and sends the temperature of the cooling water to the controller 80 via a line 97. Information about the engine speed N and the engine load L is input to the controller 80 in addition to the cooling water temperature and the exhaust temperature.
【0008】 HC添加装置100は、HC用の専用タンク又は内燃機関の燃料タンク70か らHCの供給を受け、パイプ115を介してHC添加装置内に設けたインジェク タにより排気マニホールド40にHCを添加する。HC添加装置100は流量調 整弁を備え、コントローラ80により弁の開度が制御される。 コントローラ80は、エンジンの回転数や負荷の情報に基いてライン82を介 してインジェクタのHC噴射量を制御する。 EGRパイプ50は、排気マニホールド40に連通する吸入口52と、吸気マ ニホールド30に連通する吐出口54を有し、排気ガスの一部を吸気系へ還流さ せる。The HC addition device 100 receives the supply of HC from a dedicated tank for HC or a fuel tank 70 of an internal combustion engine, and supplies the HC to the exhaust manifold 40 by an injector provided in the HC addition device via a pipe 115. Added. The HC addition device 100 includes a flow rate adjusting valve, and the opening degree of the valve is controlled by the controller 80. The controller 80 controls the HC injection amount of the injector via the line 82 based on the information on the engine speed and the load. The EGR pipe 50 has an intake port 52 communicating with the exhaust manifold 40 and a discharge port 54 communicating with the intake manifold 30, and recirculates a part of the exhaust gas to the intake system.
【0009】 図2はHC添加装置100の詳細を示す説明図である。 排気管45の管壁に設けた取付用ボス45aには、貫通穴が設けられ、インジ ェクタ110がとりつけられる。インジェクタ110はパイプ115を介して燃 料タンク70に連結される。インジェクタ110には調整弁120を有し、調整 弁120はアクチュエータ125により開閉される。コントローラ80からライ ン82を介して送られてくる信号によりアクチュエータの開度を制御することに より、インジェクタ110のノズル112から噴射される還元剤の流量が調整さ れる。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the details of the HC addition device 100. A through hole is provided in the mounting boss 45a provided on the wall of the exhaust pipe 45, and the injector 110 is attached thereto. The injector 110 is connected to the fuel tank 70 via a pipe 115. The injector 110 has a regulating valve 120, and the regulating valve 120 is opened and closed by an actuator 125. By controlling the opening of the actuator by the signal sent from the controller 80 via the line 82, the flow rate of the reducing agent injected from the nozzle 112 of the injector 110 is adjusted.
【0010】 ノズル112の前面にはパッキン130を介してヒータ140が配設される。 ヒータ140はリング状のもので中央の開口部141を通して還元剤が噴出する 。ヒータ140は例えば電熱式のもので、ハーネス142、144により電源1 50に連結される。排気管45の管壁にはこのハーネス142、144を通すた めの穴46が形成される。 電源150のスイッチの開閉はライン152を介してコントローラ80により 制御される。A heater 140 is disposed on the front surface of the nozzle 112 via a packing 130. The heater 140 has a ring shape, and the reducing agent is ejected through the central opening 141. The heater 140 is of an electric heating type, for example, and is connected to the power source 150 by harnesses 142 and 144. The pipe wall of the exhaust pipe 45 is formed with holes 46 for passing the harnesses 142, 144. The opening and closing of the switch of the power supply 150 is controlled by the controller 80 via the line 152.
【0011】 インジェクタ110のノズル112から噴射される還元剤は、霧状となってヒ ータ140の開口部141を通って排気管45内の排気中に添加される。冷却水 温度が低い冷間のエンジン始動時等には、排気中のカーボン等がノズル112の 前面等に付着しやすい。コントローラ80は、この状態を判断し、ライン152 を介して電源に指令を発し、ヒータ140を起動する。The reducing agent injected from the nozzle 112 of the injector 110 is atomized into the exhaust gas in the exhaust pipe 45 through the opening 141 of the heater 140. When the engine is cold and the temperature of the cooling water is low, carbon in the exhaust gas is likely to adhere to the front surface of the nozzle 112. The controller 80 determines this state and issues a command to the power source via the line 152 to activate the heater 140.
【0012】 ヒータ140は、例えば、800℃程度まで加熱され、インジェクタ110の ノズル112の前面付近の堆積物を焼却除去する。 ヒータ140は、常時作動する必要はなく、コントローラ80は必要時にのみ ヒータを作動させて電力を節約する。ノズル112とヒータ140との間に介在 させるパッキン130は、断熱材を兼ねる。 ノズルから噴射される還元剤は、ヒータ140により加熱されて霧化が促進さ れるので、排気中に均一に添加される。したがって、触媒80でのNOXの還元 効率も向上する。The heater 140 is heated to, for example, about 800 ° C., and incinerates and removes deposits in the vicinity of the front surface of the nozzle 112 of the injector 110. The heater 140 need not operate at all times, and the controller 80 only activates the heater when needed to save power. The packing 130 interposed between the nozzle 112 and the heater 140 also serves as a heat insulating material. The reducing agent injected from the nozzle is heated by the heater 140 to promote atomization, so that it is uniformly added to the exhaust gas. Therefore, the NO x reduction efficiency of the catalyst 80 is also improved.
【0013】[0013]
本考案は以上のように、内燃機関の排気管に還元触媒を配設し、この還元触媒 の上流側の排気管内に炭化水素を還元剤として添加し、排気ガス中のNOXを除 去する排気ガスの浄化装置にあって、炭化水素の添加装置を燃料を噴射するイン ジェクタと、インジェクタのノズルの前面に配設するヒータで構成したものであ る。 ヒータはインジェクタのノズル前面に付着するカーボン等の堆積物を高温で焼 却除去する。これによりノズルの通路は正常に確保され、還元剤を正確な量だけ 添加することができる。 また、必要に応じて還元剤を加熱することができるので、霧化状況も改善され る。したがって、排ガス中に均一に添加され、NOXの還元効率も向上する。This invention, as described above, disposed reduction catalyst in an exhaust pipe of an internal combustion engine, by adding hydrocarbons to the exhaust pipe upstream of the reduction catalyst as a reducing agent, to divided the NO X in the exhaust gas In an exhaust gas purification device, a hydrocarbon addition device is composed of an injector for injecting fuel and a heater arranged in front of a nozzle of the injector. The heater incinerates carbon and other deposits adhering to the front of the injector nozzle at high temperature. As a result, the passage of the nozzle is normally secured, and the reducing agent can be added in an accurate amount. In addition, the reducing agent can be heated if necessary, which improves the atomization situation. Therefore, it is uniformly added to the exhaust gas, and the NO x reduction efficiency is also improved.
【提出日】平成5年2月12日[Submission date] February 12, 1993
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0009[Correction target item name] 0009
【補正方法】変更[Correction method] Change
【0009】 図2はHC添加装置100の詳細を示す説明図である。 排気管45の管壁に設けた取付用ボス45aには、貫通穴が設けられ、インジ ェクタ110がとりつけられる。インジェクタ110はパイプ115を介して燃 料タンク70に連結される。コントローラ80からライン82を介して送られて くる信号により、インジェクタ110のノズル112から噴射される還元剤の流 量が調整される。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the details of the HC addition device 100. A through hole is provided in the mounting boss 45a provided on the wall of the exhaust pipe 45, and the injector 110 is attached thereto. The injector 110 is connected to the fuel tank 70 via a pipe 115. A signal sent from the controller 80 via the line 82 adjusts the flow rate of the reducing agent injected from the nozzle 112 of the injector 110.
【図1】本考案の実施例を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of the present invention.
【図2】炭化水素添加装置の詳細を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory view showing details of a hydrocarbon addition device.
10 シリンダブロック 20 シリンダヘッド 30 吸気マニホールド 32 吸気ポート 40 排気マニホールド 42 排気ポート 45 排気管 50 EGRパイプ 52 EGR吸入口 54 EGR吐出口 60 還元触媒 70 燃料タンク 80 コントローラ 100 HC添加装置 110 インジェクタ 112 ノズル 140 ヒータ 150 電源 10 Cylinder Block 20 Cylinder Head 30 Intake Manifold 32 Intake Port 40 Exhaust Manifold 42 Exhaust Port 45 Exhaust Pipe 50 EGR Pipe 52 EGR Suction Port 54 EGR Discharge Port 60 Reduction Catalyst 70 Fuel Tank 80 Controller 100 HC Addition Device 110 Injector 112 Nozzle 140 Heater 150 power supply
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成5年2月12日[Submission date] February 12, 1993
【手続補正2】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図2[Name of item to be corrected] Figure 2
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図2】 [Fig. 2]
Claims (1)
トに排気マニホールドを介して連結される排気管と、排
気管に配設される還元触媒と、排気管の還元触媒の上流
側に配設されて排気ガスに炭化水素を添加する装置を備
えた内燃機関にあって、炭化水素添加装置は、排気マニ
ホールドに設けた炭化水素を噴射するインジェクタと、
インジェクタのノズルの前面に設けたヒータと、内燃機
関の運転状態に対応してインジェクタの噴射量とヒータ
の作動を制御するコントローラを備えてなる内燃機関の
排気浄化装置。1. An exhaust pipe connected to an exhaust port of a cylinder block of an internal combustion engine via an exhaust manifold, a reduction catalyst provided in the exhaust pipe, and an exhaust pipe provided upstream of the reduction catalyst. In an internal combustion engine provided with a device for adding hydrocarbons to exhaust gas, the hydrocarbon adding device is an injector for injecting hydrocarbons provided in an exhaust manifold,
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising: a heater provided in front of a nozzle of the injector; and a controller that controls the injection amount of the injector and the operation of the heater according to the operating state of the internal combustion engine.
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JPH0660725U true JPH0660725U (en) | 1994-08-23 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2011111118A1 (en) * | 2010-03-12 | 2011-09-15 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust purification system for an internal combustion engine |
CN110425890A (en) * | 2019-09-05 | 2019-11-08 | 天津闪速炼铁技术有限公司 | A kind of anticlogging industrial furnace day flare pipe |
-
1993
- 1993-01-29 JP JP1993002122U patent/JP2591939Y2/en not_active Expired - Fee Related
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JP5316695B2 (en) * | 2010-03-12 | 2013-10-16 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust gas purification system for internal combustion engine |
CN110425890A (en) * | 2019-09-05 | 2019-11-08 | 天津闪速炼铁技术有限公司 | A kind of anticlogging industrial furnace day flare pipe |
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