JP2010138823A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体還元剤又はその前駆体を使用して、排気中の窒素酸化物(NOx)を還元浄化する排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device that uses a liquid reducing agent or a precursor thereof to reduce and purify nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas.
エンジンの排気に含まれるNOxを除去する触媒浄化システムとして、特開2000−27627号公報(特許文献1)に記載された排気浄化装置が提案されている。この排気浄化装置は、排気管に配設されたNOx還元触媒の排気上流に、エンジン運転状態に応じた液体還元剤又はその前駆体を噴射供給し、NOx還元触媒で排気中のNOxと還元剤とを選択的に還元反応させることで、NOxを無害成分に浄化処理する。また、寒冷地においては、液体還元剤又はその前駆体が凍結することがあるので、還元剤タンクにエンジン冷却水を循環させると共に、還元剤供給系に電気ヒータ付配管が採用されている。
しかしながら、従来提案技術では、電気ヒータ付配管は高価であると共にそのヒータ駆動のための電力が不可欠であることから、初期コスト及びランニングコストの上昇が避けられなかった。 However, in the conventionally proposed technology, the piping with an electric heater is expensive and the electric power for driving the heater is indispensable, so an increase in initial cost and running cost is inevitable.
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、還元剤タンクから液体還元剤又はその前駆体を吸い込んで圧送するサプライモジュールの取付構造を見直すことで、液体還元剤又はその前駆体の耐凍結性能を確保しつつ、初期コスト及びランニングコストを低減した排気浄化装置を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the conventional problems as described above, the present invention reexamines the mounting structure of the supply module that sucks and pumps the liquid reducing agent or its precursor from the reducing agent tank, thereby An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device that reduces initial costs and running costs while ensuring anti-freezing performance.
このため、本発明では、エンジン排気管に配設され、還元剤を使用して排気中の窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、還元触媒の排気上流に液体還元剤又はその前駆体を噴射供給する噴射ノズルと、液体還元剤又はその前駆体を貯蔵する還元剤タンクと、還元剤タンクに貯蔵された液体還元剤又はその前駆体を吸い込んで噴射ノズルに圧送するサプライモジュールと、を含んで構成された排気浄化装置において、液体還元剤又はその前駆体を吸い込むサクションチューブが還元剤タンクの一側面壁を貫通した状態で、サプライモジュールを還元剤タンクの一側面に直接取り付ける。 Therefore, in the present invention, a reduction catalyst that is disposed in the engine exhaust pipe and reduces and purifies nitrogen oxides in exhaust using a reducing agent, and a liquid reducing agent or a precursor thereof is injected upstream of the reduction catalyst exhaust. An injection nozzle for supplying, a reducing agent tank for storing the liquid reducing agent or its precursor, and a supply module for sucking the liquid reducing agent or its precursor stored in the reducing agent tank and pumping it to the injection nozzle. In the constructed exhaust purification apparatus, the supply module is directly attached to one side surface of the reducing agent tank in a state where the suction tube for sucking the liquid reducing agent or its precursor penetrates one side wall of the reducing agent tank.
本発明によれば、サクションチューブが還元剤タンクの一側面壁を貫通した状態で、サプライモジュールが還元剤タンクの一側面に直接取り付けられているため、還元剤タンクとサプライモジュールとを接続する配管が不要となる。このため、還元剤タンクとサプライモジュールとを接続する電気ヒータ付配管が不要となり、初期コスト及びランニングコストを低減することができる。また、サクションチューブが外気に晒されないことから、その内部に存在する液体還元剤又はその前駆体が凍結し難く、液体還元剤又はその前駆体の耐凍結性能を確保することができる。 According to the present invention, since the supply module is directly attached to one side surface of the reducing agent tank with the suction tube penetrating the one side wall of the reducing agent tank, the piping connecting the reducing agent tank and the supply module. Is no longer necessary. For this reason, the piping with an electric heater which connects a reducing agent tank and a supply module becomes unnecessary, and an initial cost and a running cost can be reduced. Further, since the suction tube is not exposed to the outside air, the liquid reducing agent or its precursor existing in the suction tube is difficult to freeze, and the antifreezing performance of the liquid reducing agent or its precursor can be ensured.
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図1は、液体還元剤の前駆体たる尿素水溶液を使用して、エンジンの排気に含まれるNOxを選択的に還元浄化する排気浄化装置の全体構成を示す。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows the overall configuration of an exhaust emission control device that selectively reduces and purifies NOx contained in engine exhaust using an aqueous urea solution that is a precursor of a liquid reducing agent.
エンジン10の排気マニフォールド12に接続される排気管14には、排気流通方向に沿って、一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO2)へと酸化させる窒素酸化触媒16と、尿素水溶液を噴射供給する噴射ノズル18と、尿素水溶液から生成されたアンモニアを使用してNOxを還元浄化するNOx還元触媒20と、NOx還元触媒20を通過したアンモニアを酸化させるアンモニア酸化触媒22と、がこの順番で配設される。また、噴射ノズル18には、尿素水溶液を吸い込んで圧送する電動ポンプを内蔵したサプライモジュール24、及び、尿素水溶液の噴射供給流量を制御する流量制御弁を内蔵したドージングモジュール26を介して、還元剤タンク28に貯蔵された尿素水溶液が供給される。さらに、還元剤タンク28にエンジン冷却水を循環させて尿素水溶液が凍結することを防止すべく、その上面にエンジン冷却水の入口28A及び出口28Bが夫々形成され、ここに管材からなる熱交換器28Cが接続される。
A
サプライモジュール24及びドージングモジュール26は、エンジン運転状態に応じた尿素水溶液を還元剤タンク28から噴射ノズル18に供給すべく、コンピュータを内蔵したドージングコントロールユニット(以下「ドージングECU」という)30により電子制御される。また、ドージングECU30には、窒素酸化触媒16と噴射ノズル18との間に位置する排気管14に取り付けられた排気温度センサ32から排気温度信号が入力されると共に、エンジン10を電子制御するエンジンコントロールユニット(以下「エンジンECU」という)34からエンジン回転速度信号及び燃料噴射量信号が入力される。そして、ドージングECU30は、そのROM(Read Only Memory)などに記憶された制御プログラムに従って、排気温度,エンジン回転速度及び燃料噴射量に応じた尿素水溶液添加流量を演算し、その演算結果に基づいてサプライモジュール24の電動ポンプ及びドージングモジュール26の流量制御弁を制御する。なお、ドージングECU30は、サプライモジュール24に内蔵するようにしてもよい。
The
サプライモジュール24は、図2に示すように、還元剤タンク28から尿素水溶液を吸い込むサクションチューブ24Aが還元剤タンク28の一側面(背面)壁を貫通した状態で、還元剤タンク28の一側面に取り付けられる。ここで、サクションチューブ24Aの先端部は、還元剤タンク28に貯蔵される尿素水溶液の残量が少なくなっても尿素水溶液を支障なく吸い込めるように、図3に示すように、還元剤タンク28の底面に向けて屈曲されることが望ましい(以下同様)。また、サクションチューブ24Aは、その内部に存在する尿素水溶液が凍結したとき、熱交換器28Cを流通するエンジン冷却水と熱交換して短時間で解凍されるべく、図2及び図3に示すように、その少なくとも一部が熱交換器28Cに接合されることが望ましい。
As shown in FIG. 2, the
このような排気浄化装置において、噴射ノズル18から排気管14内へと噴射供給された尿素水溶液は、排気熱及び排気中の水蒸気により加水分解され、アンモニアへと転化される。このアンモニアは、NOx還元触媒20において排気中のNOxと選択的に還元反応し、無害な水(H2O)及び窒素(N2)へと浄化される。このとき、NOx還元触媒20によるNOx浄化効率を向上させるべく、窒素酸化触媒16によりNOがNO2へと酸化され、排気中のNOとNO2との比率が還元反応に適したものに改善される。また、NOx還元触媒20を通過したアンモニアは、その排気下流に配設されたアンモニア酸化触媒22により酸化されるので、アンモニアがそのまま大気中に放出されることが抑制される。
In such an exhaust purification device, the urea aqueous solution injected and supplied from the
サクションチューブ24Aが還元剤タンク28の一側面壁を貫通した状態で、サプライモジュール24が還元剤タンク28の一側面に直接取り付けられているため、還元剤タンク28とサプライモジュール24とを接続する配管が不要となる。このため、還元剤タンク28とサプライモジュール24とを接続する電気ヒータ付配管が不要となり、初期コスト及びランニングコストを低減することができる。また、サクションチューブ24Aが外気に晒されないことから、その内部に存在する尿素水溶液が凍結し難く、尿素水溶液の耐凍結性能を確保することができる。
Since the
図4は、移動車両を前提として、その車体フレームの側面に還元剤タンク28を取り付けたタンク取付構造詳細を示す。
車体フレームを構成するサイドレール36の車幅外方側面には、ブラケット38を介して、還元剤タンク28が取り付けられる。左右一対のサイドレール36の間及びその下方は、車幅外方に比べて各種補機類が少ないため、比較的スペースに余裕がある。このため、還元剤タンク28の車幅内方に位置する一側面下部をサイドレール36の下方を通ってその内方まで膨出させ、その膨出部にサプライモジュール24を直接取り付けるようにする。他の構成は、図1〜図3に示すものと同様であるので、その説明を参照されたし。このようにすれば、尿素水溶液の耐凍結性能の確保並びに初期コスト及びランニングコストの低減を図りつつ、還元剤タンク28の容量を増加させることができる。
FIG. 4 shows details of a tank mounting structure in which a reducing
A reducing
なお、本発明は、尿素水溶液を使用する排気浄化装置に限らず、アンモニア水溶液、炭化水素を主成分とする軽油,ガソリン,灯油などを液体還元剤又はその前駆体として使用するものにも適用可能である。 The present invention is not limited to an exhaust gas purification device that uses an aqueous urea solution, but can also be applied to an aqueous ammonia solution, a gas oil mainly composed of hydrocarbons, gasoline, kerosene, or the like as a liquid reducing agent or a precursor thereof. It is.
10 エンジン
14 排気管
18 噴射ノズル
20 NOx還元触媒
24 サプライモジュール
24A サクションチューブ
28 還元剤タンク
28A 冷却水入口
28B 冷却水出口
28C 熱交換器
36 サイドレール
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記還元触媒の排気上流に液体還元剤又はその前駆体を噴射供給する噴射ノズルと、
前記液体還元剤又はその前駆体を貯蔵する還元剤タンクと、
前記還元剤タンクに貯蔵された液体還元剤又はその前駆体を吸い込んで噴射ノズルに圧送するサプライモジュールと、
を含んで構成され、
前記サプライモジュールは、前記還元剤タンクから液体還元剤又はその前駆体を吸い込むサクションチューブが還元剤タンクの一側面壁を貫通した状態で、前記還元剤タンクの一側面に直接取り付けられたことを特徴とする排気浄化装置。 A reduction catalyst disposed in the engine exhaust pipe for reducing and purifying nitrogen oxides in exhaust using a reducing agent;
An injection nozzle for injecting and supplying a liquid reducing agent or a precursor thereof upstream of the exhaust of the reduction catalyst;
A reducing agent tank for storing the liquid reducing agent or a precursor thereof;
A supply module that sucks the liquid reducing agent stored in the reducing agent tank or a precursor thereof and pumps it to the injection nozzle;
Comprising
The supply module is directly attached to one side of the reducing agent tank in a state where a suction tube for sucking the liquid reducing agent or its precursor from the reducing agent tank penetrates one side wall of the reducing agent tank. Exhaust gas purification device.
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JP2004257325A (en) * | 2003-02-26 | 2004-09-16 | Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp | NOx CLEANING DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
JP2006125317A (en) * | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | Structure for reducing agent vessel |
WO2007141312A1 (en) * | 2006-06-08 | 2007-12-13 | Inergy Automotive Systems Research (Société Anonyme) | Engine exhaust gas additive storage system |
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