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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors mit einem Aufbau zum Einspritzen eines Additivs, das einem Katalysator zuzuführen ist.
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BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
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Um für die Abgasreinigung eines Dieselmotorfahrzeugs (Fahrzeugs) die Emission von im Abgas eines Dieselmotors enthaltenden NOx (Stickoxiden) und Partikeln (Ruß) in die Luft zu verhindern, kommt eine Abgasreinigungsvorrichtung zum Einsatz, in der ein NOx-Speicherkatalysator, ein selektiv reduzierender NOx-Katalysator, ein Dieselpartikelfilter u. ä. kombiniert sind.
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In dieser Art von Abgasreinigungsvorrichtung wird ein Aufbau verwendet, bei dem in einem Abgaskanal zur Abgasabgabe aus einem Motor nach außen ein Oxidationskatalysator, ein NOx-Speicherkatalysator, ein selektiv reduzierender NOx-Katalysator u. ä., Vorstufenkatalysator genannt, vorgesehen sind und auf einer vorgelagerten bzw. Stromaufwärtsseite des Katalysators oder einer Stromaufwärtsseite z. B. des Oxidationskatalysators ein Kraftstoffzugabeventil (um ein Reduktionsmittel zuzugeben) zum Einspritzen von Kraftstoff als Additiv vorgesehen ist, das für die Reaktion des Katalysators erforderlich ist.
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Um das Kraftstoffzugabeventil stets normal funktionieren zu lassen, ist es erforderlich, den Gebrauch des Kraftstoffzugabeventils über einer Wärmebeständigkeitstemperatur oder Einspritzverstopfung verursachende Abscheidungserzeugung an einem distalen Endabschnitt des Kraftstoffzugabeventils zu vermeiden.
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Daher ist es wirksam, das Kraftstoffzugabeventil von einem Abgasstrom entfernt zu halten, damit der den Kraftstoff einspritzende distale Endabschnitt keinem Abgas mit hoher Temperatur ausgesetzt ist. Eine in der
JP-A-2004-44483 offenbarte Abgasreinigungsvorrichtung ist so konfiguriert, daß ein Kraftstoffeinspritzweg, der vom Abgaskanal abzweigt und sich davon erstreckt, am Abgaskanal vorgesehen und das Kraftstoffzugabeventil an einem distalen Endabschnitt des Kraftstoffeinspritzwegs eingebaut ist, so daß der Kraftstoff des Kraftstoffzugabeventils von einem vom Abgas weit entfernten Punkt aus durch den Kraftstoffeinspritzweg in den Abgaskanal eingespritzt wird.
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Da in einem solchen Aufbau, bei dem der Kraftstoff von einem vom Abgasstrom weit entfernten Punkt aus eingespritzt wird, der Kraftstoffeinspritzweg vom Abgaskanal zurückgezogen ist, ist es für einen den Abgaskanal durchströmenden Abgasstrom schwierig, das Innere des Kraftstoffeinspritzwegs zu erreichen. Das heißt, da im Kraftstoffeinspritzweg leicht ein stagnierender Abschnitt auftritt, kann sich der im Kraftstoffeinspritzweg verdampfte Kraftstoff leicht im Kraftstoffeinspritzweg ansammeln.
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Der sich im Kraftstoffeinspritzweg ansammelnde verdampfte Kraftstoff wird zu einem Bindemittel, das im Abgas enthaltenen Ruß an einer Wandfläche des Kraftstoffeinspritzwegs haften läßt und eine Ablagerung erzeugt. Da sich die Ablagerung auf der Wandfläche des Kraftstoffeinspritzwegs bei jeder Kraftstoffeinspritzung ansammelt, besteht eine Möglichkeit, daß der Kraftstoffeinspritzweg durch die angesammelte Ablagerung blockiert wird.
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Die
JP 2007-146 700 A zeigt eine Abgasausstoßkontrollvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer Abgasreinigungseinrichtung zum Reinigen des vom Verbrennungsmotor ausgestoßenen Abgases, wobei der Abgasbrenner der Abgasreinigungseinrichtung vorgelagert ist, um die Abgasreinigungseinrichtung zu regenerieren oder die Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung zu erhöhen und einen Teil des Abgases aufnehmen kann, indem er einen Teil des Abgashauptstroms in zumindest einen Teil in Verbrennungsluft umwandelt.
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Die Druckschrift
JP 2006-077 691 A betrifft eine Abgasausstoßkontrollvorrichtung für einen Dieselmotor. In einer Abgasausstoßkontrollvorrichtung ist ein Einspritzventil an der Außenseite des Auspuffrohrs angeordnet, dass sich stromaufwärts eines Abgasreinigungskatalysators befindet. Die Brennstoffeinspritzrichtung des Einspritzventiles im Auspuffrohr ist einer Strömungsrichtung des Abgases entgegengerichtet.
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Die Schrift
JP 2004-353 523 A zeigt ein Abgas-Denitrierungssystem, in dem ein Abgas in einen in einem Abgasfluss angeordneten Denitrierkatalysator eingeführt ist. Ein in einem Abgasfluss angeordnetes Abzweigmittel führt einen Teil oder das gesamte Abgas einem Harnstofflösungs-Evaporator zu.
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Die
JP 2003-013 729 A betrifft einen NOx-Katalysator, einem Katalysator-Rotationsmittel und einem Aufteilmittel. Ein Reduktionsmittel ist ferner von einem Reduktionsmittelgenerationsmittel durch eine ersten Passage bereitgestellt und eine Mischung aus Abgase und Reduktionsmittel ist durch eine zweiten Passage bereitgestellt.
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Die
DE 10 2007 020 965 A1 betrifft eine Vorrichtung zum dosierten Einspritzen von einem Abgasnachbebandlungsmittel-Luft-Gemisch in eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Mischkammer, in die Luft über eine Druckluftleitung und Abgasnachbehandlungsmittel über eine Zuführung eingebracht werden. Es ist vorgesehen, dass die Druckleitung über ein Anschlusselement aus einem Material mit niedriger Oberflächenspannung an die Mischkammer angeschlossen ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung kam angesichts der o. g. Umstände zustande, und ihr liegt als Aufgabe zugrunde, eine Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, mit der die Erzeugung einer Additivablagerung in einem Einspritzweg unterdrückt wird.
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Versehen ist die erfindungsgemäße Abgasreinigungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors mit einem Abgaskanal zum Führen von aus einem Motor abgegebenen Abgas nach außen, einem am Abgaskanal vorgesehenen Katalysator, einem mit einer Stromaufwärtsseite des Katalysators im Abgaskanal verbundenen Einspritzweg, einem Additiveinspritzventil zum Zuführen eines Additivs durch den Einspritzweg zum Katalysator und einem Einströmabschnitt, der in einem Vereinigungsabschnitt vorgesehen ist, in dem sich der Abgaskanal und der Einspritzweg vereinigen, zum Einströmenlassen eines Teils des im Abgaskanal stromenden Abgases in den Einspritzweg.
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Gemäß der so konfigurierten Abgasreinigungsvorrichtung ist durch Einströmen des Abgases in den Einspritzweg Stockung des Additivs oder Rußes im Einspritzweg reduziert, und die Erzeugung von Ablagerungen im Einspritzweg kann unterdruckt werden. Dadurch kann das Additiv aus dem Additivzugabeventil stets günstig eingespritzt werden, und die Abgasreinigungsleistung kann stets vorteilhaft gewahrt bleiben.
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In einem bevorzugten Aspekt der Erfindung ist der Einströmabschnitt mit einem Einstromweg zum Einströmenlassen eines Teils des im Abgaskanal strömenden Abgases in den Einspritzweg sowie einer Spülstrom-Erzeugungseinrichtung zum Ändern eines Stroms des aus dem Einströmweg in den Einspritzweg geströmten Abgases in einen innerhalb des Einspritzwegs spülenden Strom versehen. Dadurch kann Spülen im Einspritzweg wirksam durchgeführt werden.
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In einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung ist der Einströmabschnitt ferner mit einem durch den Einspritzweg gebildeten Eckenteil gebildet, und ein Abschnitt auf einer Stromaufwärtsseite eines Abschnitts, mit dem der Einspritzweg im Abgaskanal verbunden ist, ist nach außen aufgeweitet. Sind der Abgaskanal und der Einspritzweg herzustellen, kann dadurch der Einstromabschnitt realisiert werden, indem nur die Formen des Abgaskanals und des Einspritzwegs geandert werden.
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In noch einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Einströmabschnitt ein Einleitungsrohrteil mit einem Ende, das mit dem Einspritzweg verbunden ist, und dem anderen Ende, das mit einem Abschnitt am stromaufwärtsseitigen Abschnitt des Einspritzwegs im Abgaskanal verbunden ist. Ohne die Form des Abgaskanals stark zu ändern, kann. daher durch Bereitstellen des Einleitungsrohrteils der Einströmweg realisiert sein.
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In einem bevorzugten Aspekt der Erfindung ist die Spulstrom-Erzeugungseinrichtung mit einem Kollisionsabschnitt versehen, an dem das aus dem Einströmweg eingeleitete Abgas mit der Wandfläche des Einspritzwegs kollidiert, und ist so konfiguriert, daß das Innere des Einspritzwegs durch den Strom des Abgases gespült wird, der durch die Kollision erzeugt wird. Dadurch kann das Spülen im Einspritzweg mit einem einfachen Aufbau wirksam durchgeführt werden.
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In einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung öffnet sich bei der Spülstrom-Erzeugungseinrichtung ferner der Einströmweg im Einspritzweg mit Versatz zu einer Achse des Einspritzwegs, so daß ein Wirbelstrom des Abgases im Einspritzweg erzeugt und das Innere des Einspritzwegs durch den Wirbelstrom gespült wird. Dadurch kann das Innere des Einspritzwegs auch durch einen einfachen Aufbau wirksam gespult werden.
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In einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung hat der Abgaskanal einen Biegungsabschnitt, und der Einspritzweg erstreckt sich in der Mitte des Biegungsabschnitts im Abgaskanal nach außen. Dadurch kann ein Aufbau zum leichten Spulen im Einspritzweg unter Nutzung eines Gabelungsabschnitts aufgebaut sein, der durch den Einspritzweg des Additivs und den Biegungsabschnitt gebildet ist.
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In einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung ist der Einspritzweg ferner durch ein Rohrteil gebildet, des getrennt vom Abgaskanal vorgesehen ist und dessen distaler Endabschnitt in den Abgaskanal vorsteht, und der Einströmabschnitt ist am distalen Ende des Rohrteils gebildet und ist ein Kerbabschnitt zum Aufnehmen eines Teils des im Abgaskanal stromenden Abgases. Dadurch kann mit einem einfachen Aufbau unter Verwendung eines Rohrteils, in dem ein Kerbabschnitt am distalen Endabschnitt gebildet ist, das Spülen im Einspritzweg des Additivs durchgeführt werden.
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Der Kerbabschnitt ist durch diagonales Kerben des distalen Endabschnitts des Rohrteils im bevorzugten Aspekt so gebildet, daß er einen Einleitungsabschnitt zum Aufnehmen eines Teils des im Abgaskanal stromenden Abgases hat. Dadurch kann mit einem einfachen Aufbau das Spülen im Einspritzweg des Additivs durchgeführt werden.
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Ferner ist der Kerbabschnitt in einem weiteren bevorzugten Aspekt ein an einem Wandabschnitt des Rohrteils gebildeter Schlitz, der sich in Richtung eines Schaftkerns erstreckt, so daß ein Teil des im Abgaskanal strömenden Abgases aus dem Schlitz in das Innere des Rohrteils strömt. Dadurch kann das Spülen im Einspritzweg des Additivs durchgeführt werden.
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Aus der nachfolgenden näheren Beschreibung geht der weitere Anwendbarkeitsbereich der Erfindung hervor. Allerdings sollte verständlich sein, daß die nähere Beschreibung und die spezifischen Beispiele zwar bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen, aber nur zur Veranschaulichung dienen, da dem Fachmann anhand dieser näheren Beschreibung verschiedene Änderungen und Abwandlungen im Grundgedanken und Schutzumfang der Erfindung deutlich sein werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Aus der nachfolgenden näheren Beschreibung und den beigefugten Zeichnungen, die nur zur Veranschaulichung dienen und somit die Erfindung nicht einschränken, geht die Erfindung deutlicher hervor. Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht einer gesamten Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine Seitenschnittansicht zur Erläuterung eines Spülzustands eines Kraftstoffeinspritzwegs;
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3 eine Schnittansicht am Pfeil an der Linie A-A in 1;
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4 eine Perspektivansicht eines wesentlichen Teils von 1;
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5 eine Draufsicht, die ähnlich das wesentliche Teil von 1 veranschaulicht;
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6 eine Schnittansicht einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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7 eine Perspektivansicht des wesentlichen Teils in 6;
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8 eine Draufsicht, die ähnlich das wesentliche Teil von 6 veranschaulicht;
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9 eine Schnittansicht am Pfeil an der Linie B-B in 7;
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10 eine Schnittansicht einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
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11 eine Schnittansicht am Pfeil an der Linie C-C in 10;
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12 eine Schnittansicht einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
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13 eine Schnittansicht am Pfeil an der Linie D-D in 12;
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14 eine Schnittansicht einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
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15 eine Schnittansicht an der Linie E-E in 14;
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16 eine Schnittansicht einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
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17 eine Perspektivansicht eines wesentlichen Teils von 16;
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18 eine Schnittansicht einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer siebenten Ausführungsform der Erfindung;
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19 eine Perspektivansicht eines wesentlichen Teils von 16;
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20A eine Seitenschnittansicht eines Stroms von Abgas in einem Kraftstoffeinspritzweg 24b in 18;
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20B eine Senkrechtschnittansicht eines Stroms von Abgas im Kraftstoffeinspritzweg 24b in 18;
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21A eine Seitenschnittansicht eines Stroms von Abgas in einem Kraftstoffeinspritzweg 24b in einer Variante; und
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21B eine Senkrechtschnittansicht eines Stroms von Abgas im Kraftstoffeinspritzweg 24b in der Variante.
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NÄHERE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Im folgenden wird die Erfindung auf der Grundlage einer ersten Ausführungsform gemäß 1 bis 5 beschrieben.
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1 zeigt eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors, z. B. eines Dieselmotors. In der Zeichnung bezeichnet die Bezugszahl 1 einen Motorhauptkörper in einem Dieselmotor, 1a einen Abgaskrümmer (von dem nur ein Teil gezeigt ist) des Motorhauptkörpers 1 und 2 einen Turbolader, der mit einem Auslaß des Abgaskrümmers 1a verbunden ist.
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An einem Abgasauslaß des Turboladers 2 ist eine Abgasreinigungsvorrichtung 3 vorgesehen. In der Abgasreinigungsvorrichtung 3 kommt ein Aufbau zum Einsatz, bei dem ein NOx-Entfernungssystem 3a zum Speichern von NOx (Stickoxiden) im Abgas und regelmäßigen Reduzieren und Entfernen der gespeicherten NOx und ein Partikelfiltersystem 3b zum Filtern von Partikeln (PM) kombiniert sind.
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Beispielsweise kommt im NOx-Entfernungssystem 3a eine Konfiguration zum Einsatz, bei der ein katalytischer Konverter 6, der vom Abgasauslaß des Turboladers 2 nach unten verbunden ist und einen Oxidationskatalysator 5 als Vorstufenkatalysator beinhalte, ein katalytischer Konverter 9, der mit der Rückseite des katalytischen Konverters 6 seitlich verbunden ist und einen NOx-Speicherkatalysator 8 beinhaltet, und ein Kraftstoffzugabeventil (Additiveinspritzventil) 23 zum Zuführen von Kraftstoff für die Katalysatorreaktion, der ein Additiv gemäß der spateren Beschreibung ist, kombiniert sind. Im Filtersystem 3b wird eine Konfiguration verwendet, bei der ein katalytischer Konverter 12, der ein Partikelfilter 11 beinhaltet, mit dem katalytischen Konverter 9 verbunden ist. Diese katalytischen Konverter 6, 9, 12 sowie ein die Konverter miteinander verbindender Verbindungsabschnitt 13 bilden einen Abgaskanal 15 zum Führen von aus dem Motorhauptkörper 1 des Dieselmotors abgegebenem Abgas nach außen.
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Ein senkrechtes zylindrisches Gehäuse, das den Oxidationskatalysator 5 des katalytischen Konverters 6 enthält, ist durch Anordnen eines Einlaßkörpers 19a und eines Auslaßkorpers 19b an beiden Endabschnitten eines zylindrischen Mantelabschnitts 18 gebildet. Der Einlaßkörper 19a, z. B. auf einer Oberseite, ist im wesentlichen L-förmig geformt und hat einen Einlaßabschnitt 17a, der mit dem seitlich angeordneten Turbolader 2 verbunden ist. Der Auslaßkörper 19b auf der Unterseite steht nach unten vor und hat einen Auslaßabschnitt 17b, der mit dem nach unten angeordneten katalytischen Konverter 9 kommuniziert. Um die Abgasreinigungsvorrichtung 3 in einem Motorraum (nicht gezeigt) eines Fahrzeugs an einem Punkt unmittelbar nach der Abgasseite des Dieselmotors im Abgaskanal 15 durch das Gehäuse 17 aufzunehmen, ist ein Lförmig gebogener Biegungsabschnitt 15a gebildet. Des heißt, ein Raum zum Einbauen eines Katalysators ist durch einen Mantelabschnitt 18 gewährleistet, der vom Biegungsabschnitt 15a nach unten angeordnet ist. Der Oxidationskatalysator 5 ist im Mantelabschnitt 18 eingebaut, der unmittelbar unter dem Biegungsabschnitt 15a angeordnet ist.
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Um Kraftstoff, der für die Katalysatorreaktion erforderlich ist, zum Oxidationskatalysator 5 einzuspritzen, ist das Kraftstoffzugabeventil 23 an einem Punkt unmittelbar über dem Oxidationskatalysator 5 vorgesehen, z. B. auf einer Außenumfangsseite des Biegungsabschnitts 15a, um eine Raumeinschrankung zu vermeiden. Das Kraftstoffzugabeventil 23 hat einen Kraftstoffeinspritzabschnitt Zur Kraftstoffeinspritzung an einem distalen Endabschnitt. Vom Außenumfangsabschnitt auf der Auslaßseite des Biegungsabschnitts 15a (gebogener Abgaskanalabschnitt) zweigt ein zylindrischer Abschnitt 24 ab, der sich in einer vom Biegungsabschnitt 15a wegführenden Richtung, d. h. nach außen, erstreckt. Das Kraftstoffzugabeventil 23 ist an einem distalen Endabschnitt des von der Mitte des Biegungsabschnitts 15a abzweigenden zylindrischen Abschnitts 24 mit Hilfe eines Anbauflansches 24a und einer Basis 25 eingebaut. Dadurch weist der Kraftstoffeinspritzabschnitt am distalen Endabschnitt des Kraftstoffzugabeventils 23 zu einem Kraftstoffeinspritzweg 24b als Additiveinspritzweg, der durch einen Innenraum des zylindrischen Abschnitts 24 gebildet ist. Der Kraftstoffeinspritzweg 24b ist zu der Seite geneigt, die entgegengesetzt zu einer Biegungsrichtung des Biegungsabschnitts 15a ist, und der Kraftstoffeinspritzweg 24b ist zu einer Einlaßendfläche des Oxidationskatalysators 5 ausgerichtet. Dadurch wird der für die Katalysatorreaktion erforderliche Kraftstoff zum Oxidationskatalysator 5 von einem Punkt aus eingespritzt, der vom Abgasstrom weit entfernt ist. Die Bezugszahl 25a bezeichnet einen innerhalb der Basis 23 gebildeten Kühlwasserweg.
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Im Aufbau des Einspritzsystems ist an einem Punkt, der einen Vereinigungsabschnitt 26 bildet, an dem sich der Kraftstoffeinspritzweg 24b und der Abgaskanal 15 vereinigen, d. h. zwischen einem Basisende des Kraftstoffeinspritzwegs 24b und einem Abschnitt 15b des Abgaskanals 15, der ansteigt, wahrend er sich unmittelbar stromaufwärtsseitig davon biegt, ein Einstromabschnitt 30 vorgesehen. Der Einströmabschnitt 30 spült das Innere des Kraftstoffeinspritzwegs 24b mit einem Teil des im Biegungsabschnitt 15a strömenden Abgases. Teilstücke jedes teils des Einstromabschnitts 30 sind in 2 und 3 dargestellt, und das Aussehen jedes Teils des Einströmabschnitts 30 ist in 4 und 5 gezeigt.
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Der Einströmabschnitt 30 hat einen Einströmweg 33 zum Aufnehmen eines Teils des im Abgaskanal 15 stromenden Abgases zum Spülen sowie eine Spülstrom-Erzeugungseinrichtung 36, um das aufgenommene Abgas zu einem Abgasstrom zu machen, der zum Spülen geeignet ist.
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Insbesondere ist der Einströmweg 33 gemäß 2 bis 5 so aufgebaut, daß eine obere Wand eines Gabelungsabschnitts 35 von einem Basisendabschnitt des zylindrischen Abschnitts 24 zum Abschnitt 15b (Rohrabschnitt auf der Auslaßseite des Biegungsabschnitts 15a) im Abgaskanal, die in einem spitzen Winkel unmittelbar stromaufwarts vom Basisendabschnitt kreuzt, nach außen aufgeweitet ist und nur der Abgaskanal 15 über dem Gabelungsabschnitt 35 lokal aufgeweitet ist. Die Bezugszahl 20 in 1 bis 3 bezeichnet einen wie zuvor aufgeweiteten Wandabschnitt. Der Einströmweg 33 ist in einem Strömungskanalteilstück gebildet, das gegenüber dem Strömungskanalteilstück des Biegungsabschnitts 15a gemäß 3 und 5 erheblich verengt ist. Dadurch nimmt der Einströmabschnitt 33 einen Teil des Abgases von einem im Abschnitt 15b geöffneten Einlaß 33a auf, so daß das Abgas von einem im Basisendabschnitt des zylindrischen Abschnitts 24 geöffneten Auslaß 33b zum Kraftstoffeinspritzweg 24b eingeleitet wird. Um den Einströmweg 33 leicht auszubilden, kommt ein halbgeteilter Aufbau, der eine Teilungsfläche 21 in der Mitte in Breitenrichtung des Einströmwegs 33 hat, im Einlaßkörper 19a gemäß 5 zum Einsatz.
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Die Spülstrom-Erzeugungseinrichtung 36 verwendet einen Aufbau, bei dem ein Kollisionsabschnitt 37, der mit dem aus dem Einströmweg 33 geführten Abgas kollidiert, auf einer Wandfläche des Kraftstoffeinspritzwegs 24b gemäß 2 gebildet ist. Insbesondere ist der Kollisionsabschnitt 37 ein Wandflächenabschnitt, der zum Auslaß 33b in den Wandflächen des Kraftstoffeinspritzwegs 24b weist. Dadurch strömt ein Kollisionsstrom des Abgases, der mit dem Kollisionsabschnitt 37 kollidiert, an der Wandfläche des Kraftstoffeinspritzwegs 24b entlang in dessen Tiefe. Durch das Einströmen des Kollisionsstroms zirkuliert das Abgas im Kraftstoffeinspritzweg 24b, und verdampfter Kraftstoff sowie Ruß im Kraftstoffeinspritzweg 24b werden herausgedrückt.
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Der aus dem Kraftstoffzugabeventil 23 eingespritzte Kraftstoff dient zum Erzeugen eines Reduktionsmittels durch Reaktion des Oxidationskatalysators 5, um im NOx-Speicherkatalysator 8 gespeicherte NOx und SOx durch das Reduktionsmittel zu reduzieren und zu entfernen und um die durch des Partikelfilter 11 abgefangenen Partikel durch Wärme zu verbrennen und zu entfernen, die ähnlich durch die Reaktion des Oxidationskatalysators 3 erhalten wird. Somit ist das Kraftstoffzugabeventil 23 so konfiguriert, daß es Kraftstoff einspritzt, wenn eine Katalysatorreaktion, z. B. Reduktion und Entfernung von NOx und SOx oder Verbrennung und Entfernung von Partikeln, im Betrieb des Dieselmotors durch einen den Dieselmotor steuernden Steuerabschnitt, z. B. ein ESG (nicht gezeigt), angefordert wird.
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Im folgenden wird eine Wirkung der wie zuvor konfigurierten Abgasreinigungsvorrichtung 3 erläutert.
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Im Betrieb des Dieselmotors wird aus dem Dieselmotor abgegebenes Abgas gemäß 1 über den Abgaskrummer 1a, den Turbolader 2, den Biegungsabschnitt 15a, den Oxidationskatalysator 5, den NOx-Speicherkatalysator 8 und das Partikelfilter 11 nach außen abgegeben.
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Die im Abgas enthaltenen NOx werden im NOx-Speicherkatalysator 8 gespeichert, und die Partikel werden durch des Partikelfilter 11 ähnlich ausgefiltert.
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Angenommen sei, daß ein Zeitpunkt zum Entfernen der gespeicherten NOx, SOx und ausgefilterten Partikel gekommen ist und des Kraftstoffzugabeventil 23 betätigt wird.
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Dann wird aus dem Kraftstoffeinspritzabschnitt des Kraftstoffzugabeventils 23 Kraftstoff zum Entfernen von NOx, SOx und Partikel zur Einlaßendfläche des Oxidationskatalysators 5 für eine vorbestimmte Zeit durch den Kraftstoffeinspritzweg 24b gemäß 1 eingespritzt. Dadurch wird ein Reduktionsmittel erzeugt, die im NOx-Speicherkatalysator 8 gespeicherten NOx und SOx werden durch das Reduktionsmittel reduziert und entfernt, und durch Reaktion des Oxidationskatalysators 5 erhaltene Wärme werden die durch das Partikelfilter 11 ausgefilterten Partikel verbrannt und entfernt.
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Hierbei wird gemäß einem Pfeil a in 2, 4 und 5 ein Teil des Abgases vom Biegungsabschnitt 15 durch den Einströmweg 33 zum Kraftstoffeinspritzweg 24b kontinuierlich geführt. Des Abgas kollidiert mit dem Kollisionsabschnitt 37 im Kraftstoffeinspritzweg 24b. Der bei der Kollision erzeugte Kollisionsstrom strömt gemäß einem Pfeil b entlang der Wandfläche des Kraftstoffeinspritzwegs 24b in die Tiefe.
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Danach wendet gemäß 2 das Abgas am Endabschluß des Kraftstoffeinspritzwegs 24b, kehrt zurück und zirkuliert im Kraftstoffeinspritzweg 24b, um so des Innere des Kraftstoffeinspritzwegs 24b zu spülen. Durch dieses Spülen werden der verdampfte Kraftstoff und Ruß im Kraftstoffeinspritzweg 24b, d. h. ein die Erzeugung einer Ablagerung u. ä. verursachender Stoff, aus dem Kraftstoffeinspritzweg 24b herausgedrückt.
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Daher sammelt sich der verdampfte Kraftstoff oder Ruß nicht mehr im Kraftstoffeinspritzweg 24n an, und die Ablagerungserzeugung im Kraftstoffeinspritzweg 24b ist unterdrückt. Als Ergebnis kann des Kraftstoffzugabeventil 23 Kraftstoffstets günstig einspritzen, und die Abgasreinigungsleistung läßt sich stets vorteilhaft beibehalten.
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Außerdem ist der Aufbau einfach, bei dem der Einströmweg 33 durch Aufweitung am Vereinigungsabschnitt 26 gebildet ist und das durch den Einströmweg 33 herausgeführte Abgas in einen zum Spülen geeigneten Strom überführt wird. Weiterhin kann der Spulaufbau vom Kollisionstyp den im Kraftstoffeinspritzweg 24b angesammelten verdampften Kraftstoff und Ruß wirksam ausspülen, indem man lediglich bzw. nur das Abgas kollidieren läßt. Da insbesondere der Kraftstoffeinspritzweg 24b und das Kraftstoffzugabeventil 23 am Biegungsabschnitt 15a eingebaut sind, läßt sich ein Aufbau zum Spülen innerhalb des Kraftstoffeinspritzwegs 24b unter Nutzung des Gabelungsabschnitts 35 leicht aufbauen, der durch den Kraftstoffeinspritzweg 24b und den Abschnitt 15 gebildet ist.
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6 bis 9 veranschaulichen eine zweite Ausführungsform der Erfindung.
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In dieser Ausführungsform wird der Kraftstoffeinspritzweg 24b mit Hilfe eines weiteren Einströmabschnitts 40 vom Wirbeltyp getrennt vom Kollisionsspulabschnitt in der ersten Ausführungsform gespülte.
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Insbesondere öffnet sich bei einem Einstromabschnitt 40 dieser Ausführungsform der Auslaß 33b des Einströmabschnitts 33 an einem Punkt, der von der Mitte des Kraftstoffeinspritzwegs 24b zur Seite versetzt ist, insbesondere an einem Punkt in Tangentenrichtung des Kraftstoffeinspritzwegs 24b als Spülstrom-Erzeugungseinrichtung 36 gemäß 8 und 9, so daß das Abgas in den Kraftstoffeinspritzweg 24b entlang dem Umfang von der nachgelagerten bzw. Stromabwartsseite des Kraftstoffeinspritzwegs 24b eingeleitet wird.
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Durch die Einleitung des Abgases wird ein Wirbelstrom α im Kraftstoffeinspritzweg 24b gemäß 6 bis 8 erzeugt, und der im Kraftstoffeinspritzweg 24b angesammelte verdampfte Kraftstoff und Ruß werden durch einen Unterdruck abgesaugt, der im Mittelteil des Wirbelstroms α erzeugt wird. Da im Hinblick auf des Absaugen eine höhere Absaugleistung gewährleistet ist, wenn eine Stromungsgeschwindigkeit des Wirbelstroms α höher ist, ist gemäß 7 ein Drosselabschnitt 33c auf der Auslaßseite des Einströmwegs 33 gebildet.
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Der verdampfte Kraftstoff und Ruß können auch durch dieses Absaugen durch den Wirbelstrom wirksam veranlaßt werden, aus dem Kraftstoffeinspritzweg zu strömen, und es läßt sich die gleiche Wirkung wie in der ersten Ausführungsform erhalten. Der Wirbelstromtyp hat ebenfalls einen einfachen Aufbau.
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In 6 bis 9 sind die gleichen Abschnitte wie in der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
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10 und 11 stellen eine dritte Ausführungsform der Erfindung dar.
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Diese Ausführungsform verwendet einen Einströmweg 43 in einem separaten Aufbau, also nicht den Einströmweg 33 in einem integrierten Aufbau wie in der ersten Ausführungsform.
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Insbesondere ist beim Einstromweg 43 ein Endabschnitt eines Abgaseinleitungsrohrteils 45 durch ein Rohrteil gebildet, das mit einem Punkt auf der Stromabwärtsseite des Kraftstoffeinspritzwegs 24b kommuniziert, und der andere Endabschnitt kommuniziert mit einem Abschnitt 15b im Abgaskanal 15 unmittelbar stromaufwarts vom Kraftstoffeinspritzweg 24b, und er ist durch gegenseitiges Verbinden der beiden durch einen Abgaseinleitungsrohrabschnitt 45 gebildet. Auch mit diesem Aufbau läßt sich der Spulaufbau leicht gestalten.
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Das aus dem Einströmweg 43 in den Kraftstoffeinspritzweg 24b strömende Abgas kollidiert mit dem Kollisionsabschnitt 37 auf der Wandflache des Kraftstoffeinspritzwegs 24b ähnlich wie bei der Spulstrom-Erzeugungseinrichtung 36 in der ersten Ausführungsform, um so den verdampften Kraftstoff und Ruß aus dem Kraftstoffeinspritzweg 24b zu verdrängen. Somit sind in 10 und 11 die gleichen Abschnitte wie in der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
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12 und 13 zeigen eine vierte Ausführungsform der Erfindung.
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In dieser Ausführungsform ist der Einströmweg 43 im separaten Aufbau, der in der dritten Ausführungsform genannt wurde, auf den in der zweiten Ausführungsform aufgeführten Einströmabschnitt 40 vom Wirbelstromtyp angewendet.
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Insbesondere ist dafür gesorgt, daß ein Endabschnitt des durch das Rohrteil gebildeten Abgaseinleitungsrohrteils 45 mit dem Kraftstoffeinspritzweg 24b aus der Tangentenrichtung kommuniziert. Das heißt, es ist veranlaßt, daß der eine Endabschnitt des Einleitungsrohrteils 45 mit einer von der Mittellinie des Einspritzwegs 24b versetzten Position kommuniziert. Außerdem ist der Endabschnitt zur Stromabwärtsseite des Einspritzwegs 24b geneigt. Ferner ist dafür gesorgt, daß der andere Endabschnitt mit dem Abgaskanalabschnitt 15b unmittelbar stromaufwärts vom Einspritzweg 24b kommuniziert, so daß das aus dem Abgaseinleitungsrohrabschnitt 45 in den Einspritzweg 24b eingeleitete Abgas unter Verwirbelung stromabwärts fließt. Mit diesem Aufbau läßt sich der Spülaufbau ebenfalls leicht gestalten.
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In 12 und 13 sind die gleichen Abschnitte wie in der zweiten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
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14 und 15 veranschaulichen eine fünfte Ausfuhrungsform der Erfindung.
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Diese Ausführungsform ist eine Variante der vierten Ausführungsform, und bei ihr ist der Abgaseinleitungsrohrabschnitt 45, der durch das Rohrteil in der vierten Ausfuhrungsform gebildet ist, in einem Stuck mit dem Biegungsabschnitt 15a des Abgaskanals 15 und dem zylindrischen Abschnitt 24 des Einspritzwegs 24b geformt.
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In 14 und 15 sind die gleichen Abschnitte wie in der vierten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
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16 und 17 stellen eine sechste Ausführungsform der Erfindung dar.
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Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten bis fünften Ausführungsform und hat einen Aufbau, bei dem der Kraftstoffeinspritzweg 24b mit Hilfe eines Rohrteils 50 getrennt von einem den Abgaskanal 15 bildenden Teil gebildet ist und ein Teil des Abgases aus dem Biegungsabschnitt 15a in den Kraftstoffeinspritzweg 24b eingeleitet wird.
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Insbesondere hat das Rohrteil 50 einen am distalen Endabschnitt gebildeten Kerbabschnitt 50a bzw. einen abgeschrägten Abschnitt 50a zum Aufnehmen eines Teils des im Abgaskanal strömenden Abgases, und das Kraftstoffzugabeventil 23 ist am hinteren Endabschnitt eingebaut. Am Kerb- bzw. abgeschrägten Abschnitt 50a ist ein Diagonalabschnitt 51 gebildet, in dem ein distaler Endabschnitt des Rohrteils 50 gemäß 16 und 17 diagonal gekerbt ist. Das Rohrteil 50 ist von einem Anschlußabschnitt 52 aus zum Einsetzen eingesetzt und angeordnet, der auf der Auslaßseite des Biegungsabschnitts 15a gebildet ist, eine am distalen Ende gebildete Öffnung des Diagonalkerbabschnitts 51 ist zur Stromaufwärtsseite des Abgaskanals 15 angeordnet, und die Öffnung wird zu einem Einleitungsanschluß 53 zum Aufnehmen des Abgases. Der Diagonalkerbabschnitt 51 am distalen Ende des Rohrteils 50 ist so angeordnet, daß er in den Biegungsabschnitt 15a vorsteht, und bildet den Vereinigungsabschnitt 26 mit dem Abgaskanal 15.
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Gemäß diesem Aufbau strömt ein Teil des im Biegungsabschnitt 15a des Abgaskanals 15 gemäß einem Pfeil c in 16 und 17 strömenden Abgases in den durch das Rohrteil 50 gebildeten Kraftstoffeinspritzweg 24b aus dem Einleitungsanschluß 53 und spült das Innere des Kraftstoffeinspritzwegs 24b. Durch das Spülen werden die Erzeugung von Ablagerungen u. ä. verursachende Stoffe, z. B. der sich im Kraftstoffeinspritzweg 24b angesammelte verdampfte Kraftstoff und Ruß, in den Abgaskanal 15 verdrängt.
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Ähnlich wie in der ersten und dritten Ausführungsform kann somit die Erzeugung von Ablagerungen mit dem einfachen Aufbau unterdrückt werden. Speziell kann mit dem Rohrteil 50, des den Diagonalkerbabschnitt 51 verwendet, durch Ändern des Betrags, mit dem des distale Ende vorsieht, oder durch Ändern eines Kerbwinkels des Diagonalkerbabschnitts 51 eine einzuleitende Abgasmenge eingestellt und leicht an einen Motor mit einer unterschiedlichen Spezifikation, z. B. Hubraum, angepaßt werden.
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In 16 und 17 sind die gleichen Abschnitte wie in der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
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18 bis 20B zeigen eine siebente Ausführungsform der Erfindung.
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Diese Ausführungsform hat einen Kerbabschnitt, der durch einen Schlitz 55 gebildet ist, der sich in Axialrichtung des Rohrteils 50 gemäß 19 und nicht als Diagonalkerbabschnitt 51 wie in der sechsten Ausführungsform erstreckt. Das heißt, eine Öffnung des Schlitzes 55 ist als Einleitungsanschluß 56 zum Aufnehmen eines Teils des im Abgaskanal 15 strömenden Abgases hergestellt. Der Einleitungsanschluß 56 ist dem Abgasstrom gegenüberliegend gemäß 18 angeordnet. Der Schlitz 55 ist so angeordnet, daß er sich in den Biegungsabschnitt 15a erstreckt, und bildet den Vereinigungsabschnitt 26 mit dem Abgaskanal 15.
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Mit diesem Aufbau strömt ein Teil des im Biegungsabschnitt 15a des Abgaskanals 15 strömenden Abgases in den durch des Rohrteil 50 gebildeten Kraftstoffeinspritzweg 24b aus dem durch den Schlitz 55 gebildeten Einleitungsanschluß 56 gemäß einem Pfeil d in 18, 20A und 20B und spült das Innere des Kraftstoffeinspritzwegs 24b. Durch das Spülen werden der im Kraftstoffeinspritzweg 24b angesammelte verdampfte Kraftstoff und Ruß in den Abgaskanal 15 verdrängt.
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Ähnlich wie in der sechsten Ausführungsform kann dadurch die Erzeugung der Ablagerungen mit dem einfachen Aufbau unterdrückt werden. Außerdem kann durch Ändern des Betrags, mit dem das distale Ende vorsteht, oder durch Ändern des Breitenmaßes des Schlitzes im Rohrteil 50, das den Schlitz 55 verwendet, die einzuleitende Abgasmenge eingestellt und leicht an einen Motor mit einer unterschiedlichen Spezifikation, z. B. Hubraum, angepaßt werden.
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Ist zudem gemäß einer Variante in 21A und 21B die Orientierung des Schlitzes 55 nicht an der Front des Abgasstroms, sondern mit Versatz in Seitenrichtung gemäß einem Pfeil e in 21A und 21B positioniert, wird ein Teil des Abgases im Biegungsabschnitt 15a in den Kraftstoffeinspritzweg 245 unter Verwirbelung aus dem durch den Schlitz 55 gebildeten Einleitungsanschluß 56 eingeleitet, und der im Kraftstoffeinspritzweg 24b angesammelte verdampfte Kraftstoff und Ruß können durch einen Unterdruck abgesaugt werden, der im Mittelteil der Wirbelströmung erzeugt wird. Dadurch hat der Aufbau mit dem gebildeten Schlitz 55 einen Vorteil, daß Spulen mit Hilfe eines Kollisionsstroms und Spülen mit Hilfe eines Wirbelstroms spezifikationsgemaß selektiv zum Einsatz kommen können.
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In 18 bis 21B sind die gleichen Abschnitte wie in der sechsten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
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Die Erfindung ist nicht auf eine der zuvor erwähnten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in einem nicht vom Kern der Erfindung abweichenden Bereich auf verschiedene Weise abgewandelt sein. Beispielsweise ist in den o. g. Ausführungsformen die Erfindung auf eine Abgasreinigungsvorrichtung angewendet, in der ein Kraftstoffzugabeventil auf einer Außenumfangsseite eines Biegungsabschnitts eines Abgaskanals vorgesehen ist, aber ohne Beschränkung darauf kann die Erfindung auf eine Abgasreinigungsvorrichtung angewendet sein, in der das Kraftstoffzugebeventil auf einer Innenumfangsseite des Biegungsabschnitts vorgesehen ist. Natürlich ist möglich, die Erfindung nicht auf eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einem Abgaskanal mit einem Biegungsabschnitt wie in den o. g. Ausführungsformen, sondern auf eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einem Abgaskanal ohne einen Biegungsabschnitt anzuwenden. In den zuvor aufgeführten Ausführungsformen wurde natürlich ein Fall beschrieben, in dem die Erfindung auf eine Abgasreinigungsvorrichtung angewendet ist, in der ein Oxidationskatalysator als Katalysator unmittelbar stromabwärts vom Biegungsabschnitt verwendet wird und ein NOx-Speicherkatalysator sowie ein Partikelfilter auf seiner Stromabwartsseite vorgesehen sind, aber ohne Beschränkung darauf kann die Erfindung auf andere Reinigungsarten der Abgasreinigungsvorrichtung angewendet sein, z. B. eine Abgasreinigungsvorrichtung, in der ein NOx-Speicherkatalysator als Katalysator unmittelbar stromabwärts vom Biegungsabschnitt verwendet wird, ein Partikelfilter stromabwärts davon vorgesehen ist und ein Zugabeventil stromaufwarts vom NOx-Speicherkatalysator vorgesehen ist, eine Abgasreinigungsvorrichtung, in der ein NOx-Speicherkatalysator als Katalysator unmittelbar stromabwärts vom Biegungsabschnitt verwendet wird, ein Oxidationskatalysator und ein Partikelfilter stromabwärts davon vorgesehen sind und ein Zugabeventil stromaufwärts vom NOx-Speicherkatalysator vorgesehen ist, oder eine Abgasreinigungsvorrichtung, in der ein selektiv reduzierender Katalysator oder ein Partikelfilter unmittelbar stromabwarts vom Additiveinspritzventil vorgesehen ist.
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Weiterhin wird in den vorstehenden Ausführungsformen Kraftstoff als Additiv in der Beschreibung verwendet, aber des Additiv kann beliebiger Art sein, solange es einem Katelysator zugeführt wird, und es kann Leichtöl, Benzin, Ethanol, Dimethylether, Erdgas, Propangas, Harnstoff, Ammoniak, Wasserstoff, Kohlenstoffoxid u. a. beispielsweise als Reduktionsmittel sein. Außerdem kann es ein anderer Stoff als das Reduktionsmittel sein, und es kann Luft, Stickstoff, Kohlendioxid u. ä. zum Abkühlen des Katalysators oder Luft und Ceroxid zum Fördern der Verbrennung und Entfernung von Ruß sein, der z. B. durch das Partikelfilter ausgefiltert ist.