JP3908205B2 - Exhaust purification device - Google Patents
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Description
【0001】
【特許文献1】
特開2002−122015号公報
【0002】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関からの排気ガスを浄化するための排気浄化装置に関するものである。
【0003】
【従来の技術】
ディーゼル機関の排気ガス中に含まれるディーゼル微粒子(PM)をフィルタによって捕集し、捕集されたPMを適宜の手段により無害化するようにした各種の排気ガス後処理装置が実用化されつつある。このような構成の排気ガス後処理装置にあっては、PMの捕集が進むにつれてフィルタに堆積するPMの量が増え、これによりディーゼル機関の背圧が上昇し、ディーゼル機関の運転効率が低下することになる。
【0004】
これを防ぐためフィルタに堆積されたPMを定期的に除去する必要があるが、ディーゼル機関の排気ガスはフィルタに堆積したPMを除去するに必要な高い温度にまで上昇する機会が少ないため、フィルタを触媒と組み合わせることによって、排気ガス温度が低くてもPMを着火させることができるようにする技術が所謂連続再生型排気ガス浄化装置に用いられている。
【0005】
しかし、冷間始動時や低負荷時では触媒を用いてもなお、排気ガスの温度を充分に高くすることができず、PMの十分な再生に不具合が生じるという問題が生じる。これを回避するために、コモンレール式の燃料噴射装置を用いて後噴射を行うことにより、排気ガス温度を上昇させる構成が知られているが、後噴射によりエンジントルクが変動する、シリンダライナに付着した燃料によりエンジンオイルが希釈される、排気管内の燃料付着によりエネルギロスが生じる等の問題点を有している。
【0006】
この問題を解決するため、触媒上流の排気管に燃料供給手段を付加し排気管内に燃料を直接噴射する構成が提案されている。例えば、特許文献1には、始動時にフィルタ上流に噴射した燃料を点火トーチにより点火し、下流の酸化触媒の温度を上昇させた後、燃料のみを噴射して酸化触媒上で酸化反応を効果的に生じさせ、これにより酸化触媒をその活性温度以上に維持するようにした構成が提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献1において提案されている従来技術は、次のような問題点を有している。
(1)ディーゼル機関の出力に応じて点火トーチへの燃料の供給を調整しなければならず、このための燃料制御が複雑化する。
(2)排気ガスが高温となると、点火トーチのノズルに残溜している燃料がこれにより燃え、カーボンとなるためノズルが詰まりやすい。
(3)排気ガスの状態がディーゼル機関の出力に依存してしまう。
(4)PMに着火させるためには排気ガス温度を300℃以上とする必要があるが、排気ガスが100℃程度では燃料が触媒に直接付着して不具合を生じるので、冷間時においてはPMに着火しない場合も生じ、動作が不安定である。
(5)噴霧装置に燃焼ガス又は生燃料の調量手段が設けられておらず、したがって、燃焼ガス及び排気ガス流量に対応した生燃料の安定供給が困難であり、特に、エンジン排気の脈動に起因して燃焼燃料の安定供給の維持が損なわれる虞がある。
(6)生燃料を霧化燃料として供給する構成であるから、生燃料が触媒に付着することによる潜熱で触媒温度を低下させてしまったり、触媒機能を妨げる虞がある。また、排気管内に付着した場合には必要とする燃料が触媒に供給されないという問題を生じる。
(7)噴霧ノズルが排気管に望んだ構成であるため、排気ガス温度が(350℃を超えた)高温の場合には、ノズル内で燃料が炭化してしまいノズルの目詰まりが生じやすい。
【0008】
本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができる、改善された排気浄化装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1の発明によれば、内燃機関からの排気ガスを通過させる排気通路中に設けられた触媒再生型のパティキュレートフィルタと、前記パティキュレートフィルタの上流側に燃焼ガス又は生燃料を供給するための供給装置とを備えて成る排気浄化装置において、前記供給装置が、燃料インジェクタと、前記インジェクタからの噴射燃料を蒸発燃料とするための蒸発装置と、前記蒸発燃料を空気と混合して混合燃料とするための混合室を備え、該混合燃料を前記排気通路内に送り込むための送込装置と、前記送込装置内で前記混合燃料を着火させるための点火装置とを備えて成り、前記送込装置が、前記混合室内に配設されている目板部材の透孔を介して前記混合燃料を前記排気通路内に送り込むように構成されており、前記透孔の出口側に前記点火装置が配設されていることを特徴とする排気浄化装置が提案される。
【0010】
請求項2の発明によれば、請求項1の発明において、前記インジェクタが、外部からの電気信号に応じて燃料噴射量を制御できるように構成されている排気浄化装置が提案される。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【0014】
図1は、本発明による排気浄化装置の実施の形態の一例を示す概略構成図である。排気浄化装置1は、ディーゼル機関101の排気マニホールド(図示せず)に連結されている排気管102に取り付けられており、排気管102からの排気ガス中に含まれているPMを触媒再生型のパティキュレートフィルタで捕集し、処理するようにした連続再生方式の装置として構成されている。
【0015】
排気浄化装置1は、排気ガスを通過させる排気通路を構成している排気管102の途中に設けられた触媒再生型のパティキュレートフィルタ2とパティキュレートフィルタ2の排気ガス上流側に燃焼ガス又は生燃料を選択的に供給することができる供給装置3とを備えている。
【0016】
パティキュレートフィルタ2は、PM捕集用のフィルタ21の排気ガス上流側に酸化触媒22を設けたもので、パティキュレートフィルタ2には、入口側圧力を検出するための第1圧力センサ23、出口側圧力を検出するための第2圧力センサ24、入口側の温度を検出するための第1温度センサ25、フィルタ21と酸化触媒22との間の温度を検出するための第2温度センサ26、出口側の温度を検出するための第3温度センサ27及び出口側における排気ガス中の酸素温度を検出するための酸素センサ28が設けられている。
【0017】
これらのセンサ23〜28の各出力信号は電子制御ユニット4に入力されている。なお、ディーゼル機関5の運転状態を示す信号Lも電子制御ユニット4に入力されている。電子制御ユニット4はこれらの信号に基づき供給装置3の動作を制御する構成となっているが、これについては後で詳しく説明する。
【0018】
供給装置3は、燃料タンク6内の燃料が燃料ポンプ7及びレギュレータ8によって略一定の圧力をもって供給されている燃料インジェクタ31を備え、燃料インジェクタ31から噴射された燃料は蒸発装置32によってガス化されて蒸発燃料とされる。蒸発燃料を送込装置33によって排気管102の側壁の孔(図示せず)からパティキュレートフィルタ2の上流側に生燃料として、又は蒸発燃料に着火することによって生じさせた燃焼ガスを送り込むことができる構成となっている。
【0019】
蒸発装置32は、燃料インジェクタ31からの噴射燃料を加熱することによって蒸発させ、これにより燃料をガス化させて蒸発燃料を得るためのもので、送込装置33はエアポンプ34からの圧縮空気を用いて蒸発装置32からの蒸発燃料を混合気として排気管102内に送り込む構成となっている。符号35で示されるのは、蒸発燃料を供給装置3内で着火させるための点火装置である。
【0020】
燃料ポンプ7、燃料インジェクタ31、蒸発装置32、送込装置33、エアポンプ34、点火装置35の各動作は、電子制御ユニット4からの各制御信号C7、C31、C32、C33、C34、C35によって制御され、パティキュレートフィルタ2の再生が常に最適な条件で行われるように構成されている。
【0021】
図2は供給装置3の要部の拡大断面図、図3は供給装置3の平面図である。図2及び図3を参照して、供給装置3の構成について詳細に説明する。
【0022】
送込装置33は、カップ状のハウジング331を有し、ハウジング331は、ハウジング331の開口部331Aが排気管102の側壁から排気管102の内部を覗くようにして排気管102の側壁に固定されている。ハウジング331の周壁331Bにあけられている空気供給口331Cには、一端がエアポンプ34の出口ポートに連絡されている送風パイプ332の他端が連絡されており、エアポンプ34からの圧縮空気を送風パイプ332を介してハウジング331内の混合室334内に送り込むことができる構成となっている。
【0023】
ハウジング331の底壁333の外側には、蒸発装置32が固定されている。蒸発装置32は本体ブロック321内に形成されている蒸発室321A内に加熱プラグ素子322の先端部が収容されて成ってるが、蒸発室321Aは本体ブロック321と底壁333とに亘って形成された通路321Bによって混合室334と連通している。蒸発室321Aは、また、本体ブロック321内に形成された通路321Cによって、本体ブロック321に固着されている燃料インジェクタ31のノズル部311に連通している。
【0024】
したがって、燃料インジェクタ31から噴射された噴射燃料は本体ブロック321を通って蒸発室321A内に送り込まれ、蒸発室321Aと加熱プラグ素子322との間に形成された隙間Gに入り込み、ここで加熱プラグ素子322により加熱されてガス化し、蒸発燃料とされる。そして、この蒸発燃料は、さらに通路321Bを通って室334内に入る。
【0025】
室334内に送られた蒸発燃料は、エアポンプ34によって混合室334内に送り込まれてくる圧縮空気と混合され、これにより得られた混合気は、混合室334内に配設されている目板336の透孔336Aを通り抜けて排気管102内に圧縮空気の圧力により所要の勢いをもって送り込まれる。目板336の透孔336Aの出口側には点火装置35の点火子351が延びている。
【0026】
図3から判るように、本実施の形態では、点火子351は2つ設けられており、制御信号C35によって目板336の近傍で点火火花を生じさせることができる構成となっている。
【0027】
点火装置35を作動させることにより、透孔336Aからの混合気に着火させて燃焼ガスを生じさせ、この燃焼ガスを排気管102内に送り込むことができる。符号36で示されるのは、この燃焼ガスの有無を検知するためのフレームセンサである。フレームセンサ36からの出力信号は電子制御ユニット4に入力されている。フレームセンサ36は、火炎センサであって、燃焼により生じるイオン電流の検出、温度の検出、光学系による炎検出等の手段を用いて構成することができる。
【0028】
一方、点火装置35を作動させない場合には、透孔336Aを通った蒸発燃料はそのまま排気管102内に生燃料として送り込まれる。
【0029】
供給装置3は以上のように構成されているので、燃料インジェクタ31によって排気管102内に送り込む生燃料の量、又は燃焼ガスの量を簡単且つ正確に制御することができる。また、燃料インジェクタ31から噴射された燃料は蒸発装置32によって効率よくガス化されるので燃料を良好なガス化状態で混合室334に送り込むことができ、エアポンプ34からの圧縮空気により蒸発燃料を均一に拡散されている混合気を排気管102に向けて送り出すことができる。
【0030】
混合気は、目板336の透孔336Aにより点火子351に集中させることができるので、混合気の点火を確実に行うことができる。また、混合気の点火は、供給装置3内にて行なわれるので、この点火、燃焼について排気管102を流れる排気ガスの影響を受けることがない。
【0031】
供給装置3を以上のように構成したことによる利点は、次の通りである。エアポンプ34から空気を供給するので、燃料の燃焼の助長に役立つほか、排気管102内に空気を供給して排気ガス中の酸素濃度を上昇させることが可能である。排気管102中に生燃料として蒸発した燃料を供給できるので、酸化触媒22に蒸発燃料が供給され、管内壁への燃料付着を防ぎ、また、燃料の偏りや溜熱による冷却を防ぐことができる。
【0032】
目板336によって区切られた混合室334は、上記説明から理解されるように、蒸発燃料と圧縮空気とを混合させて混合気を得るためのものである。そして、この混合室334目板336の透孔336Aにより混合気が絞られて排気管102内に供給されるので、混合気の流速が上昇し、混合気に着火された場合混合室334内への火炎の侵入(逆火)を防ぐことができる。
【0033】
図4は、図1〜図3に示すように構成された排気浄化装置1の制御処理を示すフローチャートである。
【0034】
この制御処理は、キースイッチの操作又は回転センサの出力等に応答してエンジンの運転が検出された場合に実行が開始される構成となっている。
【0035】
ステップS1ではフィルタ21におけるPMの堆積量を推定し、ステップS2で推定された堆積量が設定値より大きいか否かを判別する。推定された堆積量が設定値以下の場合はステップS2の判別結果はNOとなり、ステップS1に戻る。推定された堆積量が設定値より大きくなるとステップS2の判別結果はYESとなり、ステップS3に入る。
【0036】
ステップS3では、加熱プラグ素子322の予熱と燃料ポンプ7の作動を開始させ、ステップS4で酸化触媒22の入口側のガス温度の測定を第1温度センサ25からの出力に基づいて測定する酸化触媒前ガス温度測定処理が実行される。ステップS5ではガス温度が300℃より低いか否かが判別される。ガス温度が300℃より低いとステップS5の判別結果はYESとなり、ステップS6に入る。
【0037】
ステップS6では、混合気が点火したか否かがフレームセンサ等により判別される。混合気が点火した場合ステップS6の判別結果はYESとなり、ステップS10に入る。ステップS10では混合気の出力を増加させステップS4に戻る。ステップS6で、点火装置35が点火していない場合、ステップS6の判別結果はNOとなり、ステップS7へ入る。ステップS7ではエアポンプ34を、ステップS8では燃料インジェクタ31を作動させる。ステップS9では、混合気を点火させステップS4に戻る。
【0038】
ステップS5において、ガス温度が300℃より高い場合、ステップS5の判別結果はNOとなりステップS11に入る。ステップS11では、混合気が点火したか否かが判別される。混合気が点火した場合、ステップS11の判別結果はYESとなりステップS12へ入り、ステップS12では混合気を消火させ、ステップS13へ入る。ステップS11で混合気が点火していない場合、ステップS11の判別結果はNOとなりステップS13へ入る。ステップS13では、酸化触媒22の出口側のガス温度の測定を第3温度センサ27からの出力に基づいて測定する。
【0039】
ステップS14では、ステップS13で測定した酸化触媒22の出口側のガス温度がPM着火温度より低いか否かが判別される。ガス温度がPM着火温度より低い場合、ステップS14の判別結果はYESとなりステップS16に入る。ステップS16で燃料を供給して燃料を増量させ、ステップS17で排気ガス中の酸素温度を検出するための酸素センサ28によって排気中の酸素濃度を測定し、ステップS18に入る。ステップS18では、ステップS17で測定した排気中の酸素濃度が10%より高いか否かが判別される。酸素濃度が10%より高い場合、ステップS18の判別結果はYESとなりステップS14に戻る。なお、酸素濃度が10%より高いか否かの判別基準は一例であり、これに限定されず、他の判別基準値を用いることができるのは勿論である。ステップS18で、ステップS17で測定した排気中の酸素濃度が10%以下の場合、ステップS18の判別結果はNOとなりステップS19へ入る。ステップS19では、エアポンプ34を作動し給気速度を増速させ、ステップS14へ戻る。
【0040】
ステップS14で、ステップS13で測定した酸化触媒22の出口側のガス温度がPM着火温度以下の場合、ステップS14の判別結果はNOとなりステップS15へ入る。ステップS15では、フィルタ2後のガス温度を測定する。ステップS20では、ステップS15で測定したフィルタ後ガス温度がステップS13で測定した酸化触媒22の出口側のガス温度より高いか否かが判別される。フィルタ後ガス温度が酸化触媒22の出口側のガス温度より高い場合、ステップS20の判別結果はYESとなりステップS21に入り、ステップS21で燃料インジェクタ31とエアポンプ34を停止させ、制御処理が終了する。また、ステップS20で、フィルタ後ガス温度が酸化触媒22の出口側のガス温度以下の場合、ステップS20の判別結果はNOとなりステップS13に戻る。
【0041】
図6は、図1及び図2に示した供給装置3の別の実施の形態の要部を示す断面図である。図6に示す供給装置3Aの各部のうち供給装置3の各部に対応する部分には同一の符号が付されている。供給装置3Aは、燃料インジェクタ31のノズル部311からの噴射燃料を、底壁333に設けられた孔333Aから混合室334内に直接噴射する構成とすると共に、加熱プラグ素子322を混合室334内に配設、固定したものである。
【0042】
孔333Aからの噴射燃料は加熱プラグ素子322によりガス化されて蒸発燃料となり、供給装置3の場合と同様にして圧縮空気と混合され、開口部331Aから排気管102内に燃焼ガス又は生燃料を送り込むことができる。ここで、符号Hで示されるのは、点火装置35により着火された混合気を安定に燃焼させるための保炎板である。保炎板Hは火炎によって加熱されるため混合気が着火した後に供給される燃料は保炎板Hによって蒸発し、蒸発した燃料は空気と混合して燃焼を持続させる。このため点火装置35の加熱は蒸発燃料が着火するまでの時間だけでよく、着火以降は加熱する必要はない。
【0043】
図7は、図1及び図2に示した供給装置3のさらに別の実施の形態の要部を示す断面図である。図7に示した供給装置3Bの各部のうち、供給装置3の各部に対応する部分には同一の符号が付されている。
【0044】
供給装置3Bでは、図2に示されている蒸発室321A及び通路321Bに代えて、加熱プラグ素子322の加熱部322Aを収納することができる太径の通路323が設けられており、通路321Cからの噴射燃料が通路323を通って混合室334に送られるときに加熱部322Aによって噴射燃料を加熱して蒸発燃料とし、この蒸発燃料を混合室334に供給するようにしたものである。通路323の出口部の内周壁には多数の溝323Aが設けられており、これにより噴出される蒸発燃料に乱れを生じさせ火炎を安定に燃焼させることができる。
【0045】
ハウジング331には外筒338が設けられ、通路323の出口部分は室334内に突出する内筒339の形態となっている。この構成によると、通路323からの蒸発燃料を点火装置35によって着火した場合に、着火した火炎は、外筒338を加熱する。加熱された外筒338は、保炎の効果をもつため混合気又は蒸発燃料を安定して燃焼させることができる。また、内筒339、外筒338は火炎によって加熱されるため着火以降供給される燃料は、内筒339と外筒338によって蒸発するため、加熱プラグ素子322への加熱は燃料が着火するまでの時間だけでよく、着火以降はその駆動用電力量を低減させるか、又はOFFにしても燃焼は安定して継続する。
【0046】
なお、供給装置3Bにおいては、目板を設けていたいので、生燃料の供給時に目板への燃料の付着の問題を生じることがなく、所望量の生燃料を確実に排気管102内に送り込むことができる。
【0047】
図8は、本発明の別の実施の形態の要部を示す断面図である。図8に示される供給装置3Cは、中空のベース部材801の内側に中空のケーシング802を取り付けることによって形成された蒸発室803を有しており、ケーシング802には加熱プラグ素子804を有して成る蒸発装置805が設けられている。蒸発装置805の構成は図2に示した蒸発装置32と基本的に同じであり、本体ブロック806内に組み込まれているインジェクタ807からの噴射燃料を、本体ブロック806と加熱プラグ素子804との隙間808に送り出して加熱し、これによりガス化した蒸発燃料を蒸発室803に送り出す構成となっている。
【0048】
ベース部材801の上面801Aには内筒809と外筒810とが同軸に配設されている。内筒809内にはバーナ口811が設けられており、蒸発室803内の蒸発燃料は、内筒809内に外部から供給された混合気によりベース部材801に設けられた通路812を通ってバーナ口811に混合気として送られる。
【0049】
バーナ口811の近傍には点火装置の点火棒813が配設されており、バーナ口811に送られた混合気を着火させることができる構成となっている。
【0050】
バーナ口811の上端部には金網814による保炎機構が形成されており、これによりバーナ口811の上部で安定した火炎が形成される構成となっている。供給装置3Cは以上のように構成されているので、燃焼効率の改善と燃焼の安定性の向上とを図ることができる。
【0051】
図9は、本発明の他の実施の形態の要部を示す断面図である。図9に示される供給装置3Dは、予混合燃焼タイプであり、燃料と空気の混合をより促進できるようにしたものである。供給装置3Dにおいて、901はベース部材であり、ベース部材901の天板部901Aの上には混合室902が形成され、天板部901Aには蒸発装置903が図示の如く取り付けられている。
【0052】
蒸発装置903にはインジェクタ(図示せず)から燃料が調量されて供給されており、この供給燃料は蒸発装置903によって加熱されてガス化され、混合室902内に蒸発燃料として供給される。混合室902内には図示しない空気供給装置から圧縮空気が供給されており、蒸発燃料と混合されて混合気が得られる構成となっている。
【0053】
混合室902の上にはバーナ口904が設けられており、混合室902内の混合気はバーナ口904を通って燃焼管905内に送り出される。燃焼管905はベース部材901の天板部901A上に、混合室902及びバーナ口904を囲い込むように設けられている。燃焼管905は排気管102に、燃焼管905の開口905Aからの燃焼ガス又は生燃料を排気管102内に送り込むことができるように、連結されている。
【0054】
供給装置3Dは以上のように構成されているので、蒸発装置903に送られた燃料は、予め加熱された加熱プラグ素子903Aによってその一部、もしくは全部が蒸発し、混合室902に噴出し、空気導入口から供給された空気と混合したのち、バーナ口904から燃焼管内に供給される。バーナ口904は2つの円柱を重ねたような構造になっており、内側の円柱部分を上方向に通過した混合気は外側の円柱部分で直角に方向を変え外側の円柱部分の周方向から混合気が排出される構造になっている。このような構造をとることによって燃料と空気の混合がより促進される。バーナ口904から噴出した混合気は点火棒906によって着火される。着火した火炎は、燃焼管905を加熱し、この燃焼管905が加熱されることによって火炎は安定して燃焼することができる。
【0055】
以上説明した排気浄化装置によれば、次のような利点が得られる。燃料の調量が細かく制御できるため必要最小限の燃料を触媒に供給することができる。また燃焼ガスの出力可変化やNOX 吸蔵触媒等を利用したNOX 還元触媒システム(LNT)のリッチスパイクにも対応できる。ノズル詰まりによる出力の低下がなく安定した燃料を噴射できる。混合気の着火性を向上できる。混合気を安定して燃焼できるのに加え、排気ガス中の酸素濃度低下による触媒活性の低下にも対応できる。蒸発装置により燃料を触媒に均一に供給することができ、潜熱による燃料の冷却を防ぐことができる。
【0056】
【発明の効果】
本発明によれば、上述の如く、触媒再生型のパティキュレートフィルタを用いた排気浄化装置において、触媒再生型のパティキュレートフィルタの再生を効率よく、安定に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による排気浄化装置の実施の形態の一例を示す概略構成図。
【図2】図1に示した供給装置の要部の拡大断面図。
【図3】図1に示した供給装置の平面図。
【図4】図1に示した排気浄化装置の制御処理を説明するための一部フローチャート。
【図5】図1に示した排気浄化装置の制御処理を説明するための一部フローチャート。
【図6】図1に示した供給装置の別の実施の形態の要部を示す断面図。
【図7】図1に示した供給装置のさらに別の実施の形態の要部を示す断面図。
【図8】本発明の別の実施の形態の要部を示す断面図。
【図9】本発明の他の実施の形態の要部を示す断面図。
【符号の説明】
1 排気浄化装置
2 パティキュレートフィルタ
3 供給装置
4 電子制御ユニット
5 ディーゼル機関
6 燃料タンク
7 燃料ポンプ
8 レギュレータ
22 酸化触媒
23 第1圧力センサ
24 第2圧力センサ
25 第1温度センサ
26 第2温度センサ
27 第3温度センサ
28 酸素センサ
31 燃料インジェクタ
32 蒸発装置
33 送込装置
34 エアポンプ
35 点火装置
36 フレームセンサ
102 排気管[0001]
[Patent Document 1]
JP 2002-122015 A
[0002]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust emission control device for purifying exhaust gas from an internal combustion engine.
[0003]
[Prior art]
Various exhaust gas after-treatment devices that collect diesel particulate (PM) contained in the exhaust gas of a diesel engine with a filter and render the collected PM harmless by appropriate means are being put into practical use. . In the exhaust gas aftertreatment device having such a configuration, the amount of PM accumulated on the filter increases as the collection of PM proceeds, thereby increasing the back pressure of the diesel engine and lowering the operation efficiency of the diesel engine. Will do.
[0004]
In order to prevent this, it is necessary to periodically remove the PM accumulated on the filter, but the exhaust gas of the diesel engine has a low chance of rising to the high temperature necessary to remove the PM accumulated on the filter. In combination with a catalyst, a technology that enables PM to be ignited even when the exhaust gas temperature is low is used in a so-called continuous regeneration type exhaust gas purification device.
[0005]
However, at the time of cold start or at a low load, even if a catalyst is used, the temperature of the exhaust gas cannot be made sufficiently high, and a problem arises in that sufficient regeneration of PM occurs. In order to avoid this, a configuration is known in which exhaust gas temperature is raised by performing post-injection using a common rail fuel injection device, but the engine torque fluctuates by post-injection and adheres to the cylinder liner. The engine oil is diluted by the fuel that has been used, and there is a problem that energy loss occurs due to fuel adhesion in the exhaust pipe.
[0006]
In order to solve this problem, a configuration has been proposed in which fuel supply means is added to the exhaust pipe upstream of the catalyst and fuel is directly injected into the exhaust pipe. For example, in Patent Document 1, the fuel injected upstream of the filter at the time of starting is ignited by an ignition torch, the temperature of the downstream oxidation catalyst is raised, and then only the fuel is injected to effect an oxidation reaction on the oxidation catalyst. Thus, a configuration has been proposed in which the oxidation catalyst is maintained above its activation temperature.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional technique proposed in Patent Document 1 has the following problems.
(1) The supply of fuel to the ignition torch must be adjusted according to the output of the diesel engine, which complicates fuel control.
(2) When the exhaust gas becomes high temperature, the fuel remaining in the nozzle of the ignition torch burns and becomes carbon, and the nozzle is likely to be clogged.
(3) The state of the exhaust gas depends on the output of the diesel engine.
(4) In order to ignite PM, it is necessary to set the exhaust gas temperature to 300 ° C. or higher. However, if the exhaust gas is about 100 ° C., the fuel directly adheres to the catalyst, causing a problem. May not ignite, and the operation is unstable.
(5) The spraying device is not provided with a metering means for the combustion gas or raw fuel, and therefore, it is difficult to stably supply the raw fuel corresponding to the flow rate of the combustion gas and the exhaust gas. As a result, maintenance of a stable supply of combustion fuel may be impaired.
(6) Since the raw fuel is supplied as atomized fuel, there is a possibility that the catalyst temperature may be lowered due to latent heat caused by the raw fuel adhering to the catalyst, or the catalytic function may be hindered. In addition, there is a problem that necessary fuel is not supplied to the catalyst when it adheres to the exhaust pipe.
(7) Since the spray nozzle has a configuration desired for the exhaust pipe, when the exhaust gas temperature is high (above 350 ° C.), the fuel is carbonized in the nozzle and the nozzle is likely to be clogged.
[0008]
An object of the present invention is to provide an improved exhaust purification device capable of solving the above-mentioned problems in the prior art.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, according to the invention of claim 1, a catalyst regeneration type particulate filter provided in an exhaust passage through which exhaust gas from an internal combustion engine passes, and combustion upstream of the particulate filter are combusted. An exhaust emission control device comprising a supply device for supplying gas or raw fuel, the supply device comprising: a fuel injector; An evaporator for evaporating fuel injected from the injector; and a mixing chamber for mixing the evaporative fuel with air to form a mixed fuel. A feed device for feeding into the exhaust passage, and an ignition device for igniting the mixed fuel in the feed device, The feeding device is configured to send the mixed fuel into the exhaust passage through a through hole of a plate member disposed in the mixing chamber, and the ignition is provided at an outlet side of the through hole. The device is arranged An exhaust emission control device characterized by this is proposed.
[0010]
According to the invention of
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an embodiment of an exhaust emission control device according to the present invention. The exhaust purification device 1 is attached to an
[0015]
The exhaust purification device 1 includes a catalyst regeneration
[0016]
The
[0017]
The output signals of these
[0018]
The supply device 3 includes a
[0019]
The
[0020]
The operations of the fuel pump 7, the
[0021]
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the supply device 3, and FIG. 3 is a plan view of the supply device 3. With reference to FIG.2 and FIG.3, the structure of the supply apparatus 3 is demonstrated in detail.
[0022]
The
[0023]
An
[0024]
Therefore, the injected fuel injected from the
[0025]
The evaporated fuel sent into the
[0026]
As can be seen from FIG. 3, in this embodiment, two
[0027]
By operating the
[0028]
On the other hand, when the
[0029]
Since the supply device 3 is configured as described above, the amount of raw fuel or the amount of combustion gas fed into the
[0030]
Since the air-fuel mixture can be concentrated on the
[0031]
The advantages of configuring the supply device 3 as described above are as follows. Since air is supplied from the
[0032]
As is understood from the above description, the mixing
[0033]
FIG. 4 is a flowchart showing a control process of the exhaust emission control device 1 configured as shown in FIGS.
[0034]
This control process is configured to be executed when engine operation is detected in response to an operation of a key switch or an output of a rotation sensor.
[0035]
In step S1, the PM accumulation amount in the
[0036]
In step S3, the preheating of the
[0037]
In step S6, it is determined by a frame sensor or the like whether or not the air-fuel mixture has ignited. When the air-fuel mixture is ignited, the determination result in step S6 is YES, and step S10 is entered. In step S10, the output of the air-fuel mixture is increased and the process returns to step S4. If the
[0038]
In step S5, when the gas temperature is higher than 300 ° C., the determination result in step S5 is NO and the process enters step S11. In step S11, it is determined whether or not the air-fuel mixture has ignited. When the air-fuel mixture is ignited, the determination result in step S11 is YES, and the process proceeds to step S12. In step S12, the air-fuel mixture is extinguished and the process proceeds to step S13. If the air-fuel mixture is not ignited in step S11, the determination result in step S11 is NO, and the process proceeds to step S13. In step S <b> 13, the gas temperature on the outlet side of the
[0039]
In step S14, it is determined whether or not the gas temperature on the outlet side of the
[0040]
In step S14, if the gas temperature on the outlet side of the
[0041]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a main part of another embodiment of the supply device 3 shown in FIGS. 1 and 2. The parts corresponding to the respective parts of the supply device 3 among the respective parts of the
[0042]
The fuel injected from the
[0043]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a main part of still another embodiment of the supply device 3 shown in FIGS. 1 and 2. Among the units of the
[0044]
In the
[0045]
The
[0046]
In addition, since the
[0047]
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the main part of another embodiment of the present invention. A
[0048]
An
[0049]
An
[0050]
A flame holding mechanism by a
[0051]
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the main part of another embodiment of the present invention. The
[0052]
Fuel is metered and supplied from an injector (not shown) to the
[0053]
A
[0054]
Since the
[0055]
According to the exhaust purification apparatus described above, the following advantages can be obtained. Since the fuel metering can be finely controlled, the minimum amount of fuel can be supplied to the catalyst. Also, variable combustion gas output and NO X NO using storage catalyst X It can also handle the rich spike of the reduction catalyst system (LNT). Stable fuel can be injected without a decrease in output due to nozzle clogging. The ignitability of the air-fuel mixture can be improved. In addition to being able to combust the air-fuel mixture stably, it is possible to cope with a decrease in catalyst activity due to a decrease in oxygen concentration in the exhaust gas. The fuel can be uniformly supplied to the catalyst by the evaporator, and cooling of the fuel due to latent heat can be prevented.
[0056]
【The invention's effect】
According to the present invention, as described above, in the exhaust purification apparatus using the catalyst regeneration type particulate filter, the regeneration of the catalyst regeneration type particulate filter can be performed efficiently and stably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an embodiment of an exhaust emission control device according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the supply device shown in FIG.
3 is a plan view of the supply device shown in FIG. 1. FIG.
4 is a partial flowchart for explaining a control process of the exhaust purification device shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is a partial flowchart for explaining a control process of the exhaust emission control device shown in FIG. 1;
6 is a cross-sectional view showing a main part of another embodiment of the supply device shown in FIG. 1;
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a main part of still another embodiment of the supply device shown in FIG. 1;
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a main part of another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a main part of another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Exhaust gas purification device
2 Particulate filter
3 Supply device
4 Electronic control unit
5 Diesel engine
6 Fuel tank
7 Fuel pump
8 Regulator
22 Oxidation catalyst
23 First pressure sensor
24 Second pressure sensor
25 First temperature sensor
26 Second temperature sensor
27 Third temperature sensor
28 Oxygen sensor
31 Fuel injector
32 Evaporator
33 Infeed device
34 Air pump
35 Ignition system
36 Frame sensor
102 Exhaust pipe
Claims (2)
前記供給装置が、
燃料インジェクタと、
前記インジェクタからの噴射燃料を蒸発燃料とするための蒸発装置と、
前記蒸発燃料を空気と混合して混合燃料とするための混合室を備え、該混合燃料を前記排気通路内に送り込むための送込装置と、
前記送込装置内で前記混合燃料を着火させるための点火装置と
を備えて成り、
前記送込装置が、前記混合室内に配設されている目板部材の透孔を介して前記混合燃料を前記排気通路内に送り込むように構成されており、前記透孔の出口側に前記点火装置が配設されていることを特徴とする排気浄化装置。A catalyst regeneration type particulate filter provided in an exhaust passage through which exhaust gas from an internal combustion engine passes, and a supply device for supplying combustion gas or raw fuel to the upstream side of the particulate filter are provided. In the exhaust purification device,
The supply device is
A fuel injector;
An evaporator for making the fuel injected from the injector into evaporative fuel;
A mixing chamber for mixing the evaporative fuel with air to form a mixed fuel, and a feeding device for feeding the mixed fuel into the exhaust passage;
An ignition device for igniting the mixed fuel in the feeding device,
The feeding device is configured to send the mixed fuel into the exhaust passage through a through hole of a plate member disposed in the mixing chamber, and the ignition is provided at an outlet side of the through hole. An exhaust emission control device, wherein the device is disposed .
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