JP5041151B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
また、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溝部とする。
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。
さらに、溝部の一端部が添加剤噴射弁の噴孔より上流側に位置している。
さらに、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。
また、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していることで、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
次に第2実施例について説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
Claims (1)
- 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、
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、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、
前記ガス流入通路は、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り、
当該溝部は、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し、
当該溝部の一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する内燃機関の排気浄化装置。
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