JP4087350B2 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents
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Description
かかる排気浄化装置は、エンジンの排気通路にNOx還元触媒を介装し、NOx還元触媒の上流側に還元剤を噴射供給することにより、排気中のNOxと還元剤とを触媒還元反応させ、NOxを無害成分に浄化処理するものである。
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、エンジンの燃焼室内へ燃料を直接噴射する燃料噴射装置からの高温の余剰燃料を利用して、タンク内の液体還元剤を間接的に加熱することにより、凍結した液体還元剤を電力を消費せずに解凍できる排気浄化装置を提供することを目的とする。
請求項3記載の発明は、前記熱交換器の上流側の戻り配管と前記燃料貯蔵部とを連通する連通路と、前記余剰燃料が、前記熱交換器または前記連通路のいずれか一方に導入されるように、前記余剰燃料の流路を切り換える切換バルブと、を備えたことを特徴とする。
請求項5記載の発明は、前記熱交換器に、熱交換を促進するフィンを備えたことを特徴とする。
請求項4記載の発明によれば、還元剤貯蔵部に貯蔵された液体還元剤の温度が所定値以下であるときのみ、余剰燃料が熱交換器に導入されるように切換バルブが自動的に切り換わるので、切換バルブの切換えミスを防止できる。
本発明の排気浄化装置には、図1に示すように、2枚の隔壁1により、内部が直列に並ぶ3つの層に仕切られたタンク2が備えられている。タンク2内の3つの層のうち、外側に位置する層の一方が燃料を貯蔵する燃料貯蔵部2aとなるとともに、他方が液体還元剤を貯蔵する還元剤貯蔵部2bとなる。また、中間層は熱媒体としての不凍液を貯蔵する熱媒体貯蔵部2cとなる。還元剤貯蔵部2bと熱媒体貯蔵部2cとを仕切る隔壁1aは、燃料貯蔵部2aと熱媒体貯蔵部2cとを仕切る隔壁1bより熱伝導性が優れている。更に、熱媒体貯蔵部2cの底部には、着脱可能なプラグ3により閉塞された開口部4が設けられている。
噴射ノズル8には、還元剤供給装置9によって、尿素水溶液が圧縮空気とともに供給される。還元剤供給装置9には、供給配管10を介して還元剤貯蔵部2bに貯蔵された尿素水溶液が供給される。また、還元剤供給装置9にて排気管6内に噴射供給されなかった余剰の尿素水溶液は戻り配管11を介して還元剤貯蔵部2b内に戻される。還元剤供給装置9は、図示しないコントローラによってエンジン5の運転状態に基づいて作動制御される。
エンジン5には、燃料を加圧して燃焼室内に直接噴射する燃料噴射装置12が設けられている。燃料噴射装置12には、供給配管13を介して燃料貯蔵部2aに貯蔵された燃料が供給される。
戻り配管14の熱媒体貯蔵部2c内に位置する部位には、熱交換パイプ15(熱交換器)が介装されている。熱交換パイプ15は、内部を通過する燃料と熱媒体貯蔵部2c内の不凍液との間で熱交換させる。
還元剤貯蔵部2bには、その内部に貯蔵された尿素水溶液の温度を検出する温度センサ18が設けられている。更に、温度センサ18からの尿素水溶液の温度を入力し、切換バルブ17の作動制御を行うコントローラ19が設けられている。コントローラ19は、還元剤貯蔵部2b内の尿素水溶液の温度が所定値以下であるときのみ、戻り燃料が熱交換パイプ15に導入されるように切換バルブ17を制御する。なお、所定値は尿素水溶液の凍結温度より若干高い温度に設定されている。
還元剤貯蔵部2b内の尿素水溶液の温度が所定値より高いときには、戻り燃料は連通路16に導入されるので、戻り燃料によって還元剤貯蔵部2b内の尿素水溶液が所定値以上の温度となるまで加熱されることを防止できる。所定値は、尿素水溶液の凍結温度より若干高い温度に設定されているので、解凍されている尿素水溶液を加熱することがなく、必要以上に尿素水溶液が加熱されることを抑制できる。
また、尿素水溶液が凍結していないときには、熱媒体貯蔵部2c内の不凍液を開口部4から排出させるとよい。これにより、熱媒体貯蔵部2c内の不凍液が大気と入れ替わる。大気は不凍液より熱伝導性が劣るので、燃料貯蔵部2a内の燃料から還元剤貯蔵部2b内の尿素水溶液への伝熱が抑制され、還元剤貯蔵部2b内の尿素水溶液が必要以上に加熱されることを更に抑制できる。
2 タンク
2a 燃料貯蔵部
2b 還元剤貯蔵部
2c 熱媒体貯蔵部
4 開口部
5 エンジン
6 排気管
7 NOx還元触媒
8 噴射ノズル
9 還元剤供給装置
12 燃料噴射装置
14 戻り配管
15 熱交換パイプ
16 連通路
17 切換バルブ
18 温度センサ
19 コントローラ
Claims (5)
- 2枚の隔壁により、内部が直列に並ぶ3つの層に仕切られ、外側に位置する層の一方が燃料を貯蔵する燃料貯蔵部となり、他方が液体還元剤を貯蔵する還元剤貯蔵部となるとともに、中間層が熱媒体を貯蔵する熱媒体貯蔵部となるタンクと、
エンジンの排気通路に配設され、前記還元剤貯蔵部に貯蔵される液体還元剤を使用して窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、
前記燃料貯蔵部に貯蔵された燃料を加圧して前記エンジンの燃焼室内に直接噴射する燃料噴射装置からの余剰燃料を、前記熱媒体貯蔵部内を経由して前記燃料貯蔵部に戻す戻り配管と、
前記戻り配管の前記熱媒体貯蔵部内に位置する部位に介装され、前記余剰燃料と前記熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、
を含んで構成されることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 - 前記熱媒体貯蔵部の底部に開閉可能な開口部が備えられたことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記熱交換器の上流側の戻り配管と前記燃料貯蔵部とを連通する連通路と、
前記余剰燃料が、前記熱交換器または前記連通路のいずれか一方に導入されるように、前記余剰燃料の流路を切り換える切換バルブと、
を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載のエンジンの排気浄化装置。 - 前記還元剤貯蔵部に貯蔵された液体還元剤の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサにより検出された液体還元剤の温度が所定値以下であるときのみ、前記余剰燃料が前記熱交換器に導入されるように、前記切換バルブを制御する流路制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項3に記載のエンジンの排気浄化装置。 - 前記熱交換器に、熱交換を促進するフィンを備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のエンジンの排気浄化装置。
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