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JP2009036150A - Reducing agent addition device for internal combustion engine - Google Patents

Reducing agent addition device for internal combustion engine Download PDF

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JP2009036150A
JP2009036150A JP2007202634A JP2007202634A JP2009036150A JP 2009036150 A JP2009036150 A JP 2009036150A JP 2007202634 A JP2007202634 A JP 2007202634A JP 2007202634 A JP2007202634 A JP 2007202634A JP 2009036150 A JP2009036150 A JP 2009036150A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reducing agent
exhaust
fuel
passage
pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2007202634A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Tsujimoto
健一 辻本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2007202634A priority Critical patent/JP2009036150A/en
Publication of JP2009036150A publication Critical patent/JP2009036150A/en
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Abstract

【課題】内燃機関の排気通路に設けられ、該排気通路を通過する排気に還元剤を添加する還元剤添加装置において、還元剤噴射弁から噴射される還元剤を排気中でより分散させることのできる技術を提供する。
【解決手段】排気導入管29を介して間隙部25に導入されたアシスト排気をアウタハウジング24の内周面に沿って回転させつつ燃料の噴霧領域AHCに導き、燃料の微粒化を促進する。そして、燃料及びアシスト排気に触媒27を通過させることによって燃料の軽質化を促進させる。また、微粒化および軽質化が促進された燃料及びアシスト排気を有孔板28に形成された貫通孔28aを通過させる際に直交断面内分布面積を増大させた後、燃料をアシスト排気と共に排気管11内に導入させる。
【選択図】図2
In a reducing agent addition device that is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and adds a reducing agent to exhaust passing through the exhaust passage, the reducing agent injected from the reducing agent injection valve is more dispersed in the exhaust. Provide technology that can.
Assist exhaust exhaust introduced into a gap portion 25 via an exhaust introduction pipe 29 is guided to a fuel spray region AHC while being rotated along an inner peripheral surface of an outer housing 24 to promote atomization of the fuel. Then, by passing the catalyst 27 through the fuel and the assist exhaust, the lightening of the fuel is promoted. Further, when the fuel and the assist exhaust whose atomization and lightening are promoted are passed through the through holes 28a formed in the perforated plate 28, the distribution area in the orthogonal cross section is increased, and then the fuel is exhausted together with the assist exhaust and the exhaust pipe. 11 is introduced.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、内燃機関の排気通路を通過する排気に還元剤を添加する還元剤添加装置に関する。 The present invention relates to a reducing agent addition device that adds a reducing agent to exhaust gas that passes through an exhaust passage of an internal combustion engine.

内燃機関から排出される排気に含まれる有害物質を除去し、排気を浄化する目的で内燃機関の排気通路に排気浄化装置が設けられる。この排気浄化装置としては、排気中のNOxを浄化する吸蔵還元型NOx触媒や、選択還元型NOx触媒(以下、これらをまとめて、単に「NOx触媒」ともいう。)が例示できる。   An exhaust purification device is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine for the purpose of removing harmful substances contained in the exhaust discharged from the internal combustion engine and purifying the exhaust. Examples of the exhaust purification device include a storage reduction type NOx catalyst that purifies NOx in exhaust gas and a selective reduction type NOx catalyst (hereinafter collectively referred to as “NOx catalyst”).

吸蔵還元型NOx触媒は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中の窒素酸化物(NOx)を吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸収していた窒素酸化物(NOx)を窒素(N2)に還元する触媒である。また、選択還元型N
Ox触媒は、酸素過剰の雰囲気で還元剤が存在するときに窒素酸化物(NOx)を還元する触媒である。これらのNOx触媒は、還元剤の存在下で排気中のNOxを浄化可能となるため、NOxを浄化するためにはNOx触媒に対して還元剤を供給する必要がある。
The NOx storage reduction catalyst stores nitrogen oxides (NOx) in the exhaust when the oxygen concentration in the exhaust gas flowing in is high, and absorbs the oxygen concentration in the exhaust gas when the oxygen concentration in the exhaust gas decreases and a reducing agent is present. It is a catalyst for reducing nitrogen oxide (NOx) to nitrogen (N 2 ). Selective reduction type N
The Ox catalyst is a catalyst that reduces nitrogen oxide (NOx) when a reducing agent is present in an oxygen-excess atmosphere. Since these NOx catalysts can purify NOx in exhaust gas in the presence of a reducing agent, it is necessary to supply the reducing agent to the NOx catalyst in order to purify NOx.

排気浄化装置としてのNOx触媒に還元剤を供給する方法の一つに、排気浄化装置よりも上流側の排気通路に還元剤添加装置を設け、該還元剤添加装置による排気への還元剤添加が挙げられる。ここで、排気浄化装置において還元剤を効率よく反応させるには、排気に添加された還元剤を排気中でより分散させることが必要となる。   One method of supplying a reducing agent to a NOx catalyst as an exhaust purification device is to provide a reducing agent addition device in the exhaust passage upstream of the exhaust purification device, and the addition of the reducing agent to the exhaust by the reducing agent addition device. Can be mentioned. Here, in order for the reducing agent to react efficiently in the exhaust gas purification apparatus, it is necessary to further disperse the reducing agent added to the exhaust gas in the exhaust gas.

これに関連して、特許文献1に記載の還元剤添加装置においては、還元剤を噴射する噴射ノズルが渦巻き状の空気流を形成する渦巻き要素を有しており、この空気流に乗せて還元剤を噴射することにより、還元剤の霧化の促進を図っている。
特許第2559620号公報 特開2001−173431号公報 特開2004−3400号公報 特開2000−282843号公報
In relation to this, in the reducing agent addition device described in Patent Document 1, the injection nozzle for injecting the reducing agent has a spiral element that forms a spiral air flow, and the reduction is carried on the air flow. By spraying the agent, the atomization of the reducing agent is promoted.
Japanese Patent No. 2559620 JP 2001-173431 A Japanese Patent Laid-Open No. 2004-3400 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-282843

しかしながら、上記特許文献1に開示の従来技術のように、還元剤を渦巻き状の空気流に乗せて噴射(添加)するだけでは、還元剤の排気中への分散が不足する場合があった。   However, as in the prior art disclosed in Patent Document 1, there is a case where the dispersion of the reducing agent into the exhaust gas is insufficient when the reducing agent is simply injected (added) on a spiral air flow.

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内燃機関の排気通路に設けられ、該排気通路を通過する排気に還元剤を添加する還元剤添加装置において、還元剤噴射弁から噴射される還元剤を排気中でより分散させることのできる技術を提供することである。   The present invention has been made in view of the above prior art, and an object thereof is to provide a reducing agent addition device that is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and adds a reducing agent to exhaust gas that passes through the exhaust passage. Another object of the present invention is to provide a technique capable of further dispersing the reducing agent injected from the reducing agent injection valve in the exhaust gas.

上記課題を達成するために本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、以下の手段を採用した。
すなわち、内燃機関の排気通路を通過する排気に還元剤を添加する還元剤添加装置であって、
還元剤を噴射する還元剤噴射弁と、
前記排気通路を通過する排気の一部を該排気通路とは異なる経路を経由させて前記還元
剤噴射弁が噴射する還元剤の噴霧領域に導き該還元剤の微粒化を促進させると共に、前記異なる経路を経由した排気および還元剤を前記排気通路内に導入させる微粒還元剤導入手段と、
前記異なる経路を経由した排気と混合した後の還元剤が前記排気通路内に導入される前に該還元剤の軽質化を促進させる還元剤改質触媒と、
前記還元剤が前記還元剤改質触媒を通過した後あるいは該還元剤改質触媒を通過する際に該還元剤の分布する領域を増大させる分布領域増大手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to the present invention employs the following means.
That is, a reducing agent addition device for adding a reducing agent to exhaust gas passing through an exhaust passage of an internal combustion engine,
A reducing agent injection valve for injecting the reducing agent;
A part of the exhaust gas passing through the exhaust passage is led to a spray region of the reducing agent injected by the reducing agent injection valve via a path different from the exhaust passage to promote atomization of the reducing agent, and the different Fine particulate reducing agent introduction means for introducing exhaust and reducing agent through the passage into the exhaust passage;
A reducing agent reforming catalyst that promotes lightening of the reducing agent before the reducing agent mixed with the exhaust via the different path is introduced into the exhaust passage;
A distribution region increasing means for increasing a region where the reducing agent is distributed after the reducing agent passes through the reducing agent reforming catalyst or when passing through the reducing agent reforming catalyst;
It is characterized by providing.

すなわち、本発明においては、還元剤噴射弁から噴射される還元剤が排気通路内に導入される前に、排気通路を通過する排気の一部を該排気通路とは異なる経路を経由させて還元剤の噴霧領域に導くこととした。ここで便宜上、上記異なる経路を「排気導入経路」と称し、排気導入経路を経由して還元剤の噴霧領域に導かれる排気を「アシスト排気」と称す。   That is, in the present invention, before the reducing agent injected from the reducing agent injection valve is introduced into the exhaust passage, a part of the exhaust gas passing through the exhaust passage is reduced via a route different from the exhaust passage. It was decided to lead to the spray area of the agent. Here, for the sake of convenience, the different paths are referred to as “exhaust introduction paths”, and the exhaust gas that is guided to the spray region of the reducing agent via the exhaust introduction paths is referred to as “assist exhaust”.

上記のアシスト排気が還元剤の噴霧領域に導かれると、アシスト排気の粒子と還元剤の粒子とが衝突することになる。その結果、還元剤の粒径がより細かくなるため還元剤の微粒化が促進される。このように、微粒化した還元剤を排気通路内に導入させることによって、還元剤の分散性を高めることができる。   When the assist exhaust gas is guided to the reducing agent spray region, the assist exhaust particles and the reducing agent particles collide with each other. As a result, since the particle diameter of the reducing agent becomes finer, atomization of the reducing agent is promoted. Thus, by introducing the atomized reducing agent into the exhaust passage, the dispersibility of the reducing agent can be improved.

また、本発明では、アシスト排気と衝突することにより微粒化した還元剤が微粒還元剤導入手段によって排気通路内に導入される前に、該還元剤に還元剤改質触媒を通過させることにより還元剤の軽質化を促進させることとした。本発明では、アシスト排気に含まれる酸素を利用して、還元剤改質触媒における還元剤と酸素との反応を促進させることができる。その結果、還元剤の軽質化・霧化が促進されるため、排気通路内に導入される還元剤の分散性を更に高めることができる。   In the present invention, the reducing agent atomized by colliding with the assist exhaust gas is reduced by passing the reducing agent reforming catalyst through the reducing agent before the reducing agent is introduced into the exhaust passage by the particulate reducing agent introduction means. It was decided to promote lightening of the agent. In the present invention, the oxygen contained in the assist exhaust can be used to promote the reaction between the reducing agent and oxygen in the reducing agent reforming catalyst. As a result, since the lightening and atomization of the reducing agent is promoted, the dispersibility of the reducing agent introduced into the exhaust passage can be further enhanced.

更に、本発明においては、分布領域増大手段によって、還元剤が還元剤改質触媒を通過した後、あるいは通過する際に還元剤の分布する領域を増大させることとした。本発明における分布領域増大手段とは、還元剤の進行方向を変更させる部材や、還元剤が排気通路内に流入する貫徹力を弱める部材等が例示できる。これにより、排気通路内のより広い範囲に亘って還元剤を分散させることができる。尚、本発明における還元剤の分布する領域とは、燃料噴射弁の軸線と略直交する断面内において還元剤が分布する領域を意味していても良い。   Furthermore, in the present invention, the distribution region increasing means increases the distribution region of the reducing agent after or after the reducing agent passes through the reducing agent reforming catalyst. Examples of the distribution region increasing means in the present invention include a member that changes the traveling direction of the reducing agent and a member that weakens the penetration force of the reducing agent flowing into the exhaust passage. Thereby, a reducing agent can be disperse | distributed over the wider range in an exhaust passage. In addition, the area | region where the reducing agent distributes in this invention may mean the area | region where a reducing agent distributes in the cross section substantially orthogonal to the axis line of a fuel injection valve.

ところで、本発明では排気通路内に導入される前の還元剤に還元剤改質触媒を通過させることによって、あるいは分布領域増大手段によって、還元剤の排気通路内に流入する貫徹力が弱められる場合がある。そのような場合には、例えば還元剤改質触媒への還元剤の付着等が多くなり、還元剤を排気通路内に効率よく導入させることが困難となるとも考えられる。これに対し、本発明ではアシスト排気に還元剤の排気通路内への導入をアシストさせることとした。すなわち、本発明によれば、微粒還元剤導入手段によって還元剤の噴霧領域に導かれたアシスト排気が排気通路内に流入するときの勢いを利用して、還元剤を排気通路内に勢い良く導入させることができる。   By the way, in the present invention, the penetration force of the reducing agent flowing into the exhaust passage is weakened by passing the reducing agent reforming catalyst through the reducing agent before being introduced into the exhaust passage or by the distribution region increasing means. There is. In such a case, for example, the attachment of the reducing agent to the reducing agent reforming catalyst increases, and it may be difficult to efficiently introduce the reducing agent into the exhaust passage. In contrast, in the present invention, the assist exhaust is assisted to introduce the reducing agent into the exhaust passage. That is, according to the present invention, the reducing agent is vigorously introduced into the exhaust passage by utilizing the moment when the assist exhaust led to the spray region of the reducing agent by the particulate reducing agent introduction means flows into the exhaust passage. Can be made.

以上のように、本発明においては、排気通路を通過する排気の一部を利用することにより、還元剤を好適に排気通路内に導入させるために必要かつ充分な量のアシスト排気を簡単な構成により確保することができる。これにより、コストの低減および還元剤添加装置のコンパクト化を実現できる。   As described above, in the present invention, by using a part of the exhaust gas that passes through the exhaust passage, the amount of assist exhaust that is necessary and sufficient for introducing the reducing agent into the exhaust passage suitably can be simply configured. Can be secured. Thereby, reduction of cost and downsizing of the reducing agent addition device can be realized.

また、アシスト排気の量を調節することにより、還元剤改質触媒において還元剤を軽質
化させるために必要なだけの酸素を容易に確保することができる。また、アシスト排気は空気に比べて高温であるため、多量のアシスト排気に還元剤改質触媒を通過させたとしても還元剤改質触媒が熱を過度に奪われるおそれがない。つまり、還元剤改質触媒がアシスト排気に冷やされることにより活性を失うことを抑制できる。
Moreover, by adjusting the amount of assist exhaust, it is possible to easily secure as much oxygen as necessary to lighten the reducing agent in the reducing agent reforming catalyst. Further, since the assist exhaust gas is at a higher temperature than air, there is no risk that the reductant reforming catalyst will be deprived of heat excessively even if the reducing agent reforming catalyst is passed through a large amount of assist exhaust gas. That is, it can be suppressed that the reducing agent reforming catalyst loses its activity due to being cooled by the assist exhaust.

また、本発明における微粒還元剤導入手段としては、以下のような構成を例示することができる。すなわち、本発明においては、微粒還元剤導入手段は、還元剤噴射弁の側面に略円筒状の間隙部が形成されるように還元剤噴射弁を覆う筒状部材と、排気通路内と間隙部とを連通する連通路と、を有していても良い。そして、筒状部材における少なくとも還元剤の噴霧領域近傍に位置する部分には、該筒状部材の内径が縮小している縮径部が形成されていても良い。   Moreover, as a fine particle reducing agent introduction | transduction means in this invention, the following structures can be illustrated. That is, in the present invention, the particulate reducing agent introduction means includes a cylindrical member that covers the reducing agent injection valve so that a substantially cylindrical gap portion is formed on the side surface of the reducing agent injection valve, and the exhaust passage and the gap portion. And a communication path that communicates with each other. Further, a reduced diameter portion in which the inner diameter of the cylindrical member is reduced may be formed at least in the vicinity of the reducing agent spray region in the cylindrical member.

上記構成によれば、アシスト排気としての排気通路を通過する排気の一部が連通路を介して、筒状部材の内周面と還元剤噴射弁の外周面との間に形成される間隙部に導かれる。ここで、アシスト排気は筒状部材の内周面に沿って該間隙部内を回転しながら、還元剤噴射弁の噴射口に向かって進行する。そして、内径の縮小している筒状部材の縮径部に沿ってアシスト排気を回転させることによって、該アシスト排気を還元剤の噴霧領域に導くことができる。   According to the above configuration, a gap portion formed between the inner peripheral surface of the cylindrical member and the outer peripheral surface of the reducing agent injection valve via a communication passage, a part of the exhaust that passes through the exhaust passage as assist exhaust. Led to. Here, the assist exhaust proceeds toward the injection port of the reducing agent injection valve while rotating in the gap along the inner peripheral surface of the cylindrical member. The assist exhaust can be guided to the reducing agent spray region by rotating the assist exhaust along the reduced diameter portion of the cylindrical member having a reduced inner diameter.

ここで、本発明における間隙部は略円筒状に形成されるため、間隙部を回転するアシスト排気には渦流が形成される。このように、渦流を形成させつつアシスト排気を還元剤の噴霧領域に導くことによって、アシスト排気と還元剤との衝突を促進することができる。つまり、還元剤の微粒化をより促進させることができる。   Here, since the gap portion in the present invention is formed in a substantially cylindrical shape, a vortex is formed in the assist exhaust gas that rotates in the gap portion. Thus, the collision between the assist exhaust and the reducing agent can be promoted by guiding the assist exhaust to the spray region of the reducing agent while forming the vortex. That is, atomization of the reducing agent can be further promoted.

また、本発明においては、微粒還元剤導入手段は、筒状部材と排気通路とを接続し、連通路から間隙部に導かれた排気と混合した還元剤を該排気通路に導入させる接続通路を更に有し、接続通路の少なくとも一部には流路面積が拡大する拡大部が形成されており、分布領域増大手段は、接続通路における拡大部を含んで構成されても良い。   In the present invention, the particulate reducing agent introduction means connects the tubular member and the exhaust passage, and has a connection passage for introducing the reducing agent mixed with the exhaust gas introduced from the communication passage to the gap portion into the exhaust passage. Further, at least a part of the connection passage may be formed with an enlarged portion in which the flow passage area is enlarged, and the distribution region increasing means may include an enlarged portion in the connection passage.

このように、還元剤を接続通路の拡大部を通過させることによって、還元剤を排気通路に導入する前に還元剤の分布する領域を増大させることができる。尚、本発明における拡大部は、接続通路における排気通路との接続部近傍において、排気通路側に向かって内径が拡大していても良い。   In this way, by passing the reducing agent through the enlarged portion of the connection passage, the region where the reducing agent is distributed can be increased before the reducing agent is introduced into the exhaust passage. The enlarged portion in the present invention may have an inner diameter that increases toward the exhaust passage in the vicinity of the connection portion of the connection passage with the exhaust passage.

また、本発明においては、微粒還元剤導入手段によって還元剤が導入された排気通路の少なくとも一部には流路面積が拡大する第2拡大部が形成されており、分布領域増大手段は、排気通路における第2拡大部を含んで構成されても良い。これにより、排気通路に導入された還元剤に第2拡大部を通過させる際に、還元剤の分布する領域を増大させることができる。   Further, in the present invention, a second enlarged portion in which the flow passage area is enlarged is formed in at least a part of the exhaust passage into which the reducing agent is introduced by the particulate reducing agent introduction means. You may comprise including the 2nd expansion part in a channel | path. Thereby, when the reducing agent introduced into the exhaust passage is allowed to pass through the second enlarged portion, the region where the reducing agent is distributed can be increased.

以上のように、本発明に係る還元剤添加装置によれば、燃料噴射弁から噴射された還元剤を、排気通路を通過する排気中に好適に分散させることができる。これにより、排気浄化装置(例えば、NOx触媒、パティキュレートフィルタ等)に流入する前の排気に還元剤を添加する場合、排気浄化装置全体に還元剤を満遍なく供給できると共に、排気浄化装置における還元剤の反応性を高めることができる。   As described above, according to the reducing agent addition apparatus according to the present invention, the reducing agent injected from the fuel injection valve can be suitably dispersed in the exhaust gas passing through the exhaust passage. As a result, when a reducing agent is added to the exhaust before flowing into the exhaust purification device (for example, NOx catalyst, particulate filter, etc.), the reducing agent can be supplied uniformly to the entire exhaust purification device, and the reducing agent in the exhaust purification device Can increase the reactivity.

また、燃料噴射弁から噴射された還元剤は、排気通路内に導入される前に還元剤改質触媒によって軽質化されるので、排気通路内に導入された後において排気通路の内面に還元剤が付着し難くなる。これにより、還元剤噴射弁から噴射された還元剤が無駄になることを抑制できる。これにより、排気浄化装置に対する還元剤の供給量が不足してしまうこと
を抑制できる。
Further, since the reducing agent injected from the fuel injection valve is lightened by the reducing agent reforming catalyst before being introduced into the exhaust passage, the reducing agent is disposed on the inner surface of the exhaust passage after being introduced into the exhaust passage. Becomes difficult to adhere. Thereby, it can suppress that the reducing agent injected from the reducing agent injection valve is wasted. Thereby, it can suppress that the supply amount of the reducing agent with respect to an exhaust gas purification device runs short.

本発明にあっては、内燃機関の排気通路に設けられ、該排気通路を通過する排気に還元剤を添加する還元剤添加装置において、還元剤噴射弁から噴射される還元剤を排気中でより分散させることができる   In the present invention, in the reducing agent addition device that is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine and adds the reducing agent to the exhaust that passes through the exhaust passage, the reducing agent injected from the reducing agent injection valve is more exhausted in the exhaust. Can be dispersed

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。尚、本実施の形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings. It should be noted that the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are intended to limit the technical scope of the invention only to those unless otherwise specified. is not.

図1は、本実施例における還元剤添加装置20を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、4つの気筒2を有するディーゼル機関である。各気筒2には燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁3が設けられている。各燃料噴射弁3は、蓄圧室(コモンレール)4と接続され、このコモンレール4は燃料供給管5を介して燃料ポンプ6と連通している。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the reducing agent addition device 20 in the present embodiment is applied and its intake / exhaust system. An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a diesel engine having four cylinders 2. Each cylinder 2 is provided with a fuel injection valve 3 that directly injects fuel into the combustion chamber. Each fuel injection valve 3 is connected to a pressure accumulation chamber (common rail) 4, and the common rail 4 communicates with a fuel pump 6 through a fuel supply pipe 5.

内燃機関1には、排気マニホールド8が接続されており、排気マニホールド8の各枝管は排気ポートを介して各気筒2の燃焼室と連通されている。また、排気マニホールド8には集合管9を介して遠心過給機10のタービンが格納されたタービンハウジング10aが接続されている。タービンハウジング10aの排気が流出する開口部には排気管11が接続されている。排気管11には排気中のNOxを浄化するための吸蔵還元型NOx触媒(以下、「NOx触媒」という。)を具備した排気浄化装置15が設けられている。   An exhaust manifold 8 is connected to the internal combustion engine 1, and each branch pipe of the exhaust manifold 8 communicates with the combustion chamber of each cylinder 2 through an exhaust port. Further, a turbine housing 10 a in which the turbine of the centrifugal supercharger 10 is stored is connected to the exhaust manifold 8 via a collecting pipe 9. An exhaust pipe 11 is connected to an opening through which the exhaust of the turbine housing 10a flows out. The exhaust pipe 11 is provided with an exhaust purification device 15 equipped with a NOx storage reduction catalyst (hereinafter referred to as “NOx catalyst”) for purifying NOx in the exhaust.

また、排気管11におけるタービン10aよりも下流側であって排気浄化装置15よりも上流側の部分には、該排気浄化装置15に流入する前の排気に還元剤たる燃料(例えば、軽油)を添加する燃料添加装置20が設けられている。燃料添加装置20から排気管11内の排気に添加された燃料は該排気の酸素濃度を低下させる。このようにして形成された酸素濃度の低い排気は、排気浄化装置15内に具備されるNOx触媒に流入し、該NOx触媒に吸蔵されていたNOxを放出させつつ窒素(N)に還元するNOx還元処理が行われる。 Further, in the exhaust pipe 11 downstream of the turbine 10 a and upstream of the exhaust purification device 15, fuel (for example, light oil) as a reducing agent is added to the exhaust before flowing into the exhaust purification device 15. A fuel addition device 20 to be added is provided. The fuel added from the fuel addition device 20 to the exhaust gas in the exhaust pipe 11 reduces the oxygen concentration of the exhaust gas. The exhaust gas thus formed with a low oxygen concentration flows into the NOx catalyst provided in the exhaust purification device 15 and is reduced to nitrogen (N 2 ) while releasing NOx stored in the NOx catalyst. A NOx reduction process is performed.

また、排気管11は排気浄化装置15の下流にてマフラー(図示省略)と接続されている。各気筒2から排出された排気は、排気ポート、排気マニホールド8、集合管9、排気管11を通過し、排気浄化装置15において排気中のNOxが浄化された後、マフラーを介して大気中に放出される。本実施例においては排気ポート、排気マニホールド8、集合管9、排気管11等、内燃機関1からの排気が大気中に放出されるまでに流通する経路が本発明における排気通路を構成する。   The exhaust pipe 11 is connected to a muffler (not shown) downstream of the exhaust purification device 15. Exhaust gas discharged from each cylinder 2 passes through an exhaust port, an exhaust manifold 8, a collecting pipe 9, and an exhaust pipe 11, and after the NOx in the exhaust gas is purified by the exhaust gas purification device 15, it enters the atmosphere through the muffler. Released. In the present embodiment, the exhaust port, the exhaust manifold 8, the collecting pipe 9, the exhaust pipe 11, etc., the passage through which the exhaust from the internal combustion engine 1 is released into the atmosphere constitutes the exhaust passage in the present invention.

内燃機関1には、内燃機関1を制御する電子制御コンピュータであるECU19が併設されている。ECU19は図示しないROM、RAM、CPU、入力ポート、出力ポート等を備え、内燃機関1の運転状態や運転者による要求に応じて内燃機関1の運転状態等を制御するほか、燃料添加装置20に係る制御を行うユニットである。 The internal combustion engine 1 is provided with an ECU 19 that is an electronic control computer that controls the internal combustion engine 1. The ECU 19 includes a ROM, a RAM, a CPU, an input port, an output port, and the like (not shown). The ECU 19 controls the operation state of the internal combustion engine 1 and the operation state of the internal combustion engine 1 according to a request from the driver. It is a unit that performs such control.

図2は、本実施例における燃料添加装置20の概略構成を示す図である。燃料添加弁21を構成する円筒状のニードルボディ22の内部には、弁部材としての円柱状のニードル23が軸方向に進退移動可能に挿設されている。ニードルボディ22の先端部には燃料が
噴射される噴射口22aが形成されており、ニードルボディ22の胴部22bと燃料ポンプ6とは燃料導入管13を介して接続されている。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the fuel addition device 20 in the present embodiment. A cylindrical needle 23 serving as a valve member is inserted into the cylindrical needle body 22 constituting the fuel addition valve 21 so as to be movable back and forth in the axial direction. An injection port 22 a through which fuel is injected is formed at the tip of the needle body 22, and the body 22 b of the needle body 22 and the fuel pump 6 are connected via a fuel introduction pipe 13.

また、ニードル23の一端側には、ニードルボディ22の噴射口22aを閉塞可能なバルブが形成されており、ニードル23の他端側にはコイルスプリング(図示省略)が連結されている。これにより、通常時はコイルスプリングの付勢力および燃料ポンプ6から供給された燃料圧力によって、ニードル23の先端部に形成されるバルブが噴射口22a側に押し付けられ、該噴射口22aが閉塞されている。   A valve capable of closing the injection port 22a of the needle body 22 is formed on one end side of the needle 23, and a coil spring (not shown) is connected to the other end side of the needle 23. As a result, the valve formed at the tip of the needle 23 is pressed against the injection port 22a by the biasing force of the coil spring and the fuel pressure supplied from the fuel pump 6 at normal times, and the injection port 22a is closed. Yes.

また、燃料添加装置20にはコイルにより構成される電磁アクチュエータ(図示省略)が内蔵されている。この電磁アクチュエータは、電気配線を介してECU19に接続されており、ECU19からの制御信号に基づいてコイルへの通電、通電の遮断が行われる。すなわち、ECU19からの指令によりコイルが通電され電磁アクチュエータが作動すると、ニードル23が上記付勢力および燃料圧力に抗してリフトして噴射口22aが開放され、該噴射口22aから燃料が噴射される。一方、コイルへの通電を遮断して電磁アクチュエータの作動を解除すると、再びニードル23によって噴射口22aが閉塞される。   Further, the fuel addition device 20 incorporates an electromagnetic actuator (not shown) constituted by a coil. This electromagnetic actuator is connected to the ECU 19 via electrical wiring, and energization of the coil and interruption of energization are performed based on a control signal from the ECU 19. That is, when the coil is energized by the command from the ECU 19 and the electromagnetic actuator is activated, the needle 23 is lifted against the urging force and fuel pressure to open the injection port 22a, and fuel is injected from the injection port 22a. . On the other hand, when the energization of the coil is interrupted and the operation of the electromagnetic actuator is released, the injection port 22a is closed again by the needle 23.

上記のニードルボディ22、ニードル23等によって本実施例における燃料添加弁21が構成されている。また、本実施例の燃料添加弁21は、軸線が排気管11の軸線と略直交するように配置されている。本実施例においては燃料添加弁21が本発明における還元剤噴射弁に相当する。   The above-described needle body 22, needle 23, and the like constitute the fuel addition valve 21 in the present embodiment. Further, the fuel addition valve 21 of the present embodiment is arranged so that the axis is substantially orthogonal to the axis of the exhaust pipe 11. In this embodiment, the fuel addition valve 21 corresponds to the reducing agent injection valve in the present invention.

ここで、ニードルボディ22の外周部はニードルボディ22と略同軸を有する円筒状のアウタハウジング24によって覆われている。アウタハウジング24には、図示のようにニードルボディ22の胴部22b側から噴射口22a側の方向に向かって、小径部24a、大径部24b、テーパ部24cが形成されている。ここで、小径部24aの内径はニードルボディ22の胴部22bの外径と等しく、大径部24bの内径は胴部22bの外径よりも大きい。また、テーパ部24cは、ニードルボディ22の噴射口22aおよび噴射口22aから噴射される燃料の噴霧領域近傍を覆う部分に形成されており、その内面がテーパ状に形成されている。より詳しくは、テーパ部24cの内径は、燃料添加弁21の軸線における胴部22b側から噴射口22aの側の方向に向かって縮小している。   Here, the outer peripheral portion of the needle body 22 is covered with a cylindrical outer housing 24 that is substantially coaxial with the needle body 22. The outer housing 24 is formed with a small-diameter portion 24a, a large-diameter portion 24b, and a taper portion 24c from the body 22b side of the needle body 22 toward the injection port 22a as shown in the figure. Here, the inner diameter of the small diameter portion 24a is equal to the outer diameter of the body portion 22b of the needle body 22, and the inner diameter of the large diameter portion 24b is larger than the outer diameter of the body portion 22b. The tapered portion 24c is formed in a portion covering the injection port 22a of the needle body 22 and the vicinity of the spray region of the fuel injected from the injection port 22a, and the inner surface thereof is formed in a tapered shape. More specifically, the inner diameter of the taper portion 24c is reduced from the body portion 22b side to the injection port 22a side in the axis of the fuel addition valve 21.

上記のように形成されるアウタハウジング24がニードルボディ22の外周を覆うことによって、ニードルボディ22の外周面とアウタハウジング24の内周面との間に、図示したような円筒状の間隙部25が形成される。本実施例においてはアウタハウジング24が本発明における筒状部材に相当し、テーパ部24cが本発明における縮径部に相当する。   The outer housing 24 formed as described above covers the outer periphery of the needle body 22, so that a cylindrical gap portion 25 as illustrated is provided between the outer peripheral surface of the needle body 22 and the inner peripheral surface of the outer housing 24. Is formed. In this embodiment, the outer housing 24 corresponds to the cylindrical member in the present invention, and the tapered portion 24c corresponds to the reduced diameter portion in the present invention.

また、本実施例において、アウタハウジング24のテーパ部24cと排気管11とは円筒状に形成された接続管26を介して接続されている。接続管26の内径は、接続管26とアウタハウジング24との接続部側が一定であり、接続管26と排気管11との接続部側においては排気管11側に向かってテーパ状に広がっている。ここで、内径が一定に維持される部分を同径部26aと称し、テーパ状に形成された部分を拡径部26bと称す。本実施例においては接続管26が本発明における接続通路に相当する。   In the present embodiment, the tapered portion 24c of the outer housing 24 and the exhaust pipe 11 are connected via a connecting pipe 26 formed in a cylindrical shape. The inner diameter of the connection pipe 26 is constant at the connection portion side between the connection pipe 26 and the outer housing 24, and the connection pipe 26 and the exhaust pipe 11 are tapered toward the exhaust pipe 11 side. . Here, the portion where the inner diameter is kept constant is referred to as the same diameter portion 26a, and the portion formed in a tapered shape is referred to as the enlarged diameter portion 26b. In this embodiment, the connection pipe 26 corresponds to the connection passage in the present invention.

ここで、接続管26における同径部26aには、燃料の軽質化を促進させる触媒27が介装されている。触媒27は円柱状に形成されたストレートフロー型の触媒である。触媒27を構成する基材は、燃料添加弁21の軸線方向に伸びる隔壁によって区画された多数のセルを有しており、隔壁には酸化能を有する活性金属が担持されている。本実施例においては触媒27が本発明における還元剤改質触媒に相当する。   Here, a catalyst 27 that promotes lightening of the fuel is interposed in the same-diameter portion 26 a of the connection pipe 26. The catalyst 27 is a straight flow type catalyst formed in a cylindrical shape. The base material constituting the catalyst 27 has a large number of cells partitioned by partition walls extending in the axial direction of the fuel addition valve 21, and an active metal having oxidizing ability is supported on the partition walls. In this embodiment, the catalyst 27 corresponds to the reducing agent reforming catalyst in the present invention.

また、拡径部26bにおける、該拡径部26bと排気管11との接続部近傍には、多数の貫通孔28a(図中、破線にて図示)を有する有孔板28が設けられている。この有孔板28は円錐台の形状に形成されており、該有孔板28の外周部は拡径部26bに内接して配置されている。   Further, a perforated plate 28 having a large number of through holes 28a (shown by broken lines in the figure) is provided in the enlarged diameter portion 26b in the vicinity of the connection portion between the enlarged diameter portion 26b and the exhaust pipe 11. . The perforated plate 28 is formed in the shape of a truncated cone, and the outer peripheral portion of the perforated plate 28 is disposed inscribed in the enlarged diameter portion 26b.

ここで、図1及び図2に示すように、本実施例における集合管9と間隙部25bとは排気導入管29を介して連通されている。この排気導入管29の途中には、集合管9と間隙部25とを導通し、あるいは遮断することの可能な切換弁29aが配置されている。切換弁29aは電気配線を介してECU19に接続されており、ECU19からの制御信号に基づいて切換弁29aの切り替えが行われる。つまり、ECU19が切換弁29aに集合管9と間隙部25とを導通させることによって、集合管9を通過する排気の一部が排気導入管29を経由して間隙部25へ導かれる。本実施例においては排気導入管29が本発明における連通路に相当する。   Here, as shown in FIGS. 1 and 2, the collecting pipe 9 and the gap portion 25 b in this embodiment are communicated with each other via an exhaust introduction pipe 29. In the middle of the exhaust introduction pipe 29, a switching valve 29a capable of conducting or shutting off the collecting pipe 9 and the gap 25 is disposed. The switching valve 29a is connected to the ECU 19 via electrical wiring, and the switching valve 29a is switched based on a control signal from the ECU 19. In other words, the ECU 19 causes the collecting pipe 9 and the gap 25 to be electrically connected to the switching valve 29 a, so that a part of the exhaust gas passing through the collecting pipe 9 is guided to the gap 25 via the exhaust introduction pipe 29. In this embodiment, the exhaust introduction pipe 29 corresponds to the communication path in the present invention.

ここで、図3は、図2におけるX−X断面の断面図である。図示のように排気導入管29と間隙部25とは、該排気導入管29を経由してきた排気が、アウタハウジング24の大径部24b内周面の略接線方向に流入するように接続されている。   Here, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG. As shown in the figure, the exhaust introduction pipe 29 and the gap portion 25 are connected so that the exhaust that has passed through the exhaust introduction pipe 29 flows in a substantially tangential direction of the inner peripheral surface of the large diameter portion 24b of the outer housing 24. Yes.

以上述べたように、本実施例における燃料添加装置20は、燃料添加弁21、アウタハウジング24、接続管26、排気導入管29、切換弁29aを含んで構成される。以下、本実施例における燃料添加装置20による燃料添加について、NOx触媒に対するNOx還元処理を実施する場合を例に説明する。NOx還元処理を実施する場合は、燃料添加装置20に還元剤としての燃料を排気中に添加させる燃料添加制御が実行される。そして、この燃料が排気浄化装置15のNOx触媒に供給されると、NOx触媒に吸蔵されているNOxが還元される。尚、NOx還元処理に係る制御はECU19からの指令信号に基づいて実施される。 As described above, the fuel addition device 20 in the present embodiment includes the fuel addition valve 21, the outer housing 24, the connection pipe 26, the exhaust introduction pipe 29, and the switching valve 29a. Hereinafter, fuel addition by the fuel addition device 20 in the present embodiment will be described by taking as an example a case where NOx reduction processing is performed on the NOx catalyst. When the NOx reduction process is performed, fuel addition control is performed in which the fuel addition device 20 adds fuel as a reducing agent into the exhaust gas. When this fuel is supplied to the NOx catalyst of the exhaust purification device 15, the NOx stored in the NOx catalyst is reduced. The control related to the NOx reduction process is performed based on a command signal from the ECU 19.

本実施例では、ECU19が内燃機関1の運転状態の履歴からNOx触媒に吸蔵されたNOx吸蔵量を推定し、そのNOx吸蔵量が予め設定された閾値に達したときに燃料添加制御が実行される。ここでの閾値とは、NOx触媒が最大限に吸蔵可能なNOx量から所定のマージン分だけ減じた値であり、NOx吸蔵量がこの値以上になった場合にNOx還元処理を実行すべきと判断できる値である。   In this embodiment, the ECU 19 estimates the NOx occlusion amount occluded in the NOx catalyst from the operating state history of the internal combustion engine 1, and the fuel addition control is executed when the NOx occlusion amount reaches a preset threshold value. The The threshold here is a value obtained by subtracting a predetermined margin from the amount of NOx that can be stored to the maximum by the NOx catalyst, and when the NOx storage amount exceeds this value, the NOx reduction process should be executed. It is a value that can be determined.

上述したNOx吸蔵量の推定は、ECU19によって内燃機関1の稼働時は所定時間毎に実行される。そして、本実施例においてはNOx量吸蔵量が閾値以上であると判定された場合、ECU19は切換弁29aに集合管9と間隙部25とを導通させる。集合管9内はタービンハウジング10aに流入する前の排気が流通するため、該集合管9内の圧力は比較的高く維持されている。従って、集合管9および間隙部25を導通させると、集合管9を通過する排気の一部が排気導入管29を介して間隙部25に導かれる(図2中、矢印Aにて図示)。   The estimation of the NOx occlusion amount described above is executed by the ECU 19 every predetermined time when the internal combustion engine 1 is in operation. In this embodiment, when it is determined that the NOx storage amount is greater than or equal to the threshold value, the ECU 19 causes the collecting pipe 9 and the gap 25 to be electrically connected to the switching valve 29a. Since the exhaust before flowing into the turbine housing 10a flows in the collecting pipe 9, the pressure in the collecting pipe 9 is maintained relatively high. Therefore, when the collecting pipe 9 and the gap portion 25 are brought into conduction, a part of the exhaust gas passing through the collecting pipe 9 is guided to the gap portion 25 through the exhaust introduction pipe 29 (illustrated by an arrow A in FIG. 2).

ここで、図3に示すように、導入管29を介して間隙部25に導かれた排気(以下、この排気を「アシスト排気」という)は、アウタハウジング24の大径部24bにおける内周面の略接線方向に流入するため、アシスト排気がニードルボディ22の外周面に衝突し難く、アシスト排気が排気導入管29から流入する際の勢いが弱まることが抑制される。そして、アシスト排気は間隙部25内をアウタハウジング24の大径部24bの内周面に沿って図中の矢印方向に回転するとともに、該アシスト排気には渦流が形成される。   Here, as shown in FIG. 3, the exhaust led to the gap 25 via the introduction pipe 29 (hereinafter, this exhaust is referred to as “assist exhaust”) is the inner peripheral surface of the large-diameter portion 24 b of the outer housing 24. Therefore, the assist exhaust does not easily collide with the outer peripheral surface of the needle body 22, and the momentum when the assist exhaust flows from the exhaust introduction pipe 29 is suppressed. The assist exhaust rotates in the gap 25 along the inner circumferential surface of the large diameter portion 24b of the outer housing 24 in the direction of the arrow in the figure, and a vortex is formed in the assist exhaust.

ここで図2に戻ると、渦流が形成されたアシスト排気は、間隙部25内を回転しながら
ニードルボディ22の噴射口22a側に向かって進行する(図2中、矢印Bおよび図3中、矢印にて図示)。ところで、テーパ部24cの内周面はテーパ状に形成されているため、アシスト排気がテーパ部24cの内周面に沿って回転する際、アシスト排気は噴射口22aから噴射される際に形成される燃料の噴霧領域AHCに誘導される(図2中、矢印Cにて図示)。
Returning to FIG. 2, the assist exhaust in which the vortex is formed proceeds toward the injection port 22 a of the needle body 22 while rotating in the gap 25 (in FIG. 2, the arrow B and FIG. 3, (Shown with arrows). By the way, since the inner peripheral surface of the taper portion 24c is formed in a taper shape, the assist exhaust gas is formed when the assist exhaust gas is injected from the injection port 22a when rotating along the inner peripheral surface of the taper portion 24c. To the fuel spray area AHC (shown by arrow C in FIG. 2).

本実施例における燃料添加制御では、アシスト排気が燃料の噴霧領域AHCに到達するタイミングに合わせて燃料添加弁21から燃料を噴射させる。その結果、燃料添加弁21が噴射した燃料に対してアシスト排気が衝突するため、燃料の粒子を細粒化することができる。つまり、燃料の微粒化を促進することができるので燃料の分散性を高めることができる。   In the fuel addition control in the present embodiment, the fuel is injected from the fuel addition valve 21 in accordance with the timing at which the assist exhaust reaches the fuel spray region AHC. As a result, the assist exhaust collides with the fuel injected by the fuel addition valve 21, so that the fuel particles can be made finer. That is, the atomization of the fuel can be promoted, so that the dispersibility of the fuel can be improved.

尚、燃料添加弁21による燃料の噴射タイミングは、具体的にはECU19が切換弁30に指令を出した後、アシスト排気が燃料の噴霧領域AHCに到達するまでに要する時間を予め実験的に求めておいても良い。本実施例においては排気導入管29および間隙部25が本発明における排気通路とは異なる経路に相当する。   Specifically, the fuel injection timing by the fuel addition valve 21 is experimentally obtained in advance by the time required for the assist exhaust to reach the fuel spray region AHC after the ECU 19 issues a command to the switching valve 30. You can keep it. In the present embodiment, the exhaust introduction pipe 29 and the gap 25 correspond to a path different from the exhaust passage in the present invention.

上記のように、アシスト排気及び微粒化が促進された燃料は接続管26における同径部26aに介装された触媒27に流入することになる。本実施例では、アシスト排気及び燃料が混ざった状態で触媒27を通過するので、アシスト排気に含まれる酸素と燃料とを触媒27において効率的に反応させることができる。これにより、燃料の軽質化・霧化を促進させることができる。   As described above, the fuel whose assist exhaust and atomization are promoted flows into the catalyst 27 interposed in the connecting pipe 26 with the same diameter portion 26a. In the present embodiment, since the assist exhaust and the fuel are mixed and pass through the catalyst 27, the oxygen contained in the assist exhaust and the fuel can be efficiently reacted in the catalyst 27. Thereby, the lightening and atomization of the fuel can be promoted.

次に、触媒27から流出したアシスト排気および燃料の一部は、有孔板28の貫通孔28aをそのまま通過して排気管11内に流入し、残りは有孔板28の貫通孔28aの形成されていない部分(以下、「無孔部」という)に衝突する。これにより、アシスト排気および燃料の進行方向が変更され、アシスト排気および燃料が有孔板28の径方向に分散される(図2中、矢印Dにより図示)。   Next, part of the assist exhaust and fuel that has flowed out of the catalyst 27 passes through the through hole 28a of the perforated plate 28 as it is and flows into the exhaust pipe 11, and the rest forms the through hole 28a of the perforated plate 28. It collides with a portion that has not been made (hereinafter referred to as “non-hole portion”). Thereby, the traveling direction of the assist exhaust and the fuel is changed, and the assist exhaust and the fuel are dispersed in the radial direction of the perforated plate 28 (illustrated by an arrow D in FIG. 2).

そうすると、燃料添加弁21の軸線から離れた位置に形成される貫通孔28aからも燃料が排気管11側にすり抜け易くなるので、燃料添加弁21の軸線と略直交する断面内において燃料が分布する面積(以下、「直交断面内分布面積」という)を増大させることができる(図2中、矢印Eにより図示)。これにより、排気管11を通過する排気中に、広範囲に亘って燃料を分散させることができる。   Then, the fuel can easily pass through to the exhaust pipe 11 also from the through hole 28a formed at a position away from the axis of the fuel addition valve 21, so that the fuel is distributed in a cross section substantially orthogonal to the axis of the fuel addition valve 21. The area (hereinafter referred to as “distributed area in the orthogonal cross section”) can be increased (illustrated by an arrow E in FIG. 2). Thereby, the fuel can be dispersed over a wide range in the exhaust gas passing through the exhaust pipe 11.

なお、本実施例における接続管26の拡径部26bは、排気管11側に向かってテーパ状に拡径しているため、直交断面内分布面積をより好適に増大させることができる。本実施例においては有孔板28と接続管26における拡径部26bとが本発明における分布領域増大手段を構成する。また、本実施例においては接続管26の拡径部26bが本発明における接続通路の拡大部に相当する。   In addition, since the diameter-expanded part 26b of the connection pipe 26 in the present embodiment increases in a tapered shape toward the exhaust pipe 11, the distribution area in the orthogonal cross section can be increased more suitably. In the present embodiment, the perforated plate 28 and the enlarged diameter portion 26b in the connecting pipe 26 constitute the distribution region increasing means in the present invention. In the present embodiment, the enlarged diameter portion 26b of the connection pipe 26 corresponds to the enlarged portion of the connection passage in the present invention.

以上のように、本実施例における燃料添加制御によれば、燃料添加弁21から噴射された燃料を排気管11に導入する前に一旦アシスト排気に衝突させ、更に触媒27を通過させることにより、燃料の微粒化および軽質化を促進させることができる。これにより、排気管11を通過する排気に添加される際の燃料の分散性を高めることができる。また、有孔板28によって燃料の進行方向を変更し、直交断面内分布面積を増大させることができる。その結果、燃料添加弁21によって噴射された燃料を、排気管11を通過する排気中へより好適に分散させることができる。   As described above, according to the fuel addition control in the present embodiment, the fuel injected from the fuel addition valve 21 is once collided with the assist exhaust before being introduced into the exhaust pipe 11 and further passed through the catalyst 27. Fuel atomization and lightening can be promoted. Thereby, the dispersibility of the fuel when added to the exhaust gas passing through the exhaust pipe 11 can be enhanced. Moreover, the traveling direction of the fuel can be changed by the perforated plate 28 and the distribution area in the orthogonal cross section can be increased. As a result, the fuel injected by the fuel addition valve 21 can be more suitably dispersed into the exhaust gas that passes through the exhaust pipe 11.

従って、排気浄化装置15のNOx触媒の全体に燃料を満遍なく供給することができると
共に、NOx触媒における燃料の反応性を高めることができる。その結果、NOx還元処理を効率的に行うことが可能となり、NOx還元処理に係る燃料消費量を低減することができる。
Therefore, the fuel can be uniformly supplied to the entire NOx catalyst of the exhaust purification device 15, and the reactivity of the fuel in the NOx catalyst can be enhanced. As a result, the NOx reduction process can be efficiently performed, and the fuel consumption related to the NOx reduction process can be reduced.

また、燃料噴射弁21から噴射された燃料の微粒化・軽質化が促進されることによって、排気管11の内面に燃料が付着し難くなるので、NOx触媒に供給する燃料が減ってしまうことを抑制できる。すなわち、燃料添加制御にかかる燃料の無駄を可及的に少なくし、燃料消費量を低減することができる。   Further, since the atomization / lightening of the fuel injected from the fuel injection valve 21 is promoted, it becomes difficult for the fuel to adhere to the inner surface of the exhaust pipe 11, so that the fuel supplied to the NOx catalyst is reduced. Can be suppressed. That is, it is possible to reduce the waste of fuel related to the fuel addition control as much as possible and reduce the fuel consumption.

また、本実施例のように、燃料添加弁21から噴射された燃料に触媒27、有孔板28を通過させることは、少なからずとも燃料が排気管11に導入する際の抵抗となりうるが、本実施例では排気導入管29を順次経由してくるアシスト排気の勢いによって、燃料の排気管11への流入をアシストすることができる。   Further, as in the present embodiment, passing the catalyst 27 and the perforated plate 28 through the fuel injected from the fuel addition valve 21 can be a resistance when the fuel is introduced into the exhaust pipe 11 at least. In this embodiment, the flow of fuel into the exhaust pipe 11 can be assisted by the momentum of the assist exhaust that sequentially passes through the exhaust introduction pipe 29.

また、アシスト排気として用いられる排気の温度は比較的高温であるため、多量のアシスト排気に触媒27を通過させたとしても、触媒27が過度に冷やされることにより活性が低下する虞がない。尚、本発明における微粒還元剤導入手段は、本実施例の燃料添加弁21、アウタハウジング24、排気導入管29、切換弁29a、及び燃料添加弁21と切換弁29aとに係る制御を行うECU19を含んで構成される。   Further, since the temperature of the exhaust used as the assist exhaust is relatively high, even if the catalyst 27 is passed through a large amount of the assist exhaust, there is no possibility that the activity is lowered due to the catalyst 27 being excessively cooled. The particulate reducing agent introducing means in the present invention includes the fuel addition valve 21, the outer housing 24, the exhaust introduction pipe 29, the switching valve 29a, and the ECU 19 that performs control related to the fuel addition valve 21 and the switching valve 29a. It is comprised including.

尚、本実施例の燃料添加装置20においては、必ずしも排気導入管29の途中には切換弁29aが設けられなくても良い。その場合には、内燃機関1の稼働時には、集合管9を通過する排気の一部は恒常的に排気導入管29を介して排気管11内に導入されることになるが、大気中に放出される前に排気浄化装置15を通過するので、エミッションが悪化する虞も生じない。また、本実施例における燃料添加弁21の排気管11に対する配置として、燃料添加弁21の軸線が排気管11の軸線と直交する場合を例に説明したが、本発明の本旨を逸脱しない範囲内で変更しても良いのは勿論である。   In the fuel addition device 20 of the present embodiment, the switching valve 29 a is not necessarily provided in the middle of the exhaust introduction pipe 29. In that case, when the internal combustion engine 1 is in operation, a part of the exhaust gas passing through the collecting pipe 9 is constantly introduced into the exhaust pipe 11 via the exhaust introduction pipe 29, but is released into the atmosphere. Since it passes through the exhaust purification device 15 before being performed, there is no possibility that the emission will deteriorate. Further, the arrangement of the fuel addition valve 21 with respect to the exhaust pipe 11 in the present embodiment has been described as an example in which the axis of the fuel addition valve 21 is orthogonal to the axis of the exhaust pipe 11, but within a range not departing from the spirit of the present invention Of course, it may be changed.

また、本実施例における燃料添加制御では、燃料添加弁21から噴射される燃料をタービンハウジング10aから流出した後であって排気浄化装置15に流入する前の排気に添加しているが、タービンハウジング10aに流入する前の排気に燃料の添加を行っても良い。具体的には、例えば排気マニホールド8や、排気ポートを通過する排気に燃料を添加しても良い。   Further, in the fuel addition control in the present embodiment, the fuel injected from the fuel addition valve 21 is added to the exhaust gas after flowing out of the turbine housing 10a and before flowing into the exhaust purification device 15, but the turbine housing Fuel may be added to the exhaust before flowing into 10a. Specifically, for example, fuel may be added to the exhaust manifold 8 or exhaust passing through the exhaust port.

尚、上述した燃料添加装置20は本発明の還元剤添加装置に係る実施の形態を説明するための一例であって、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加え得る。以下、本発明の実施の形態のバリエーションについて説明する。以下に示す図4〜8において、図2に示した燃料添加装置20と共通する構成部分については同一の参照番号を付すとともに、共通する構成部分の一部の図示を省略する。   The fuel addition device 20 described above is an example for explaining the embodiment of the reducing agent addition device of the present invention, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Hereinafter, variations of the embodiment of the present invention will be described. 4 to 8 shown below, components common to the fuel addition device 20 shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and illustration of some of the common components is omitted.

図4は、本実施例における第2燃料添加装置30の概略構成を示す図である。ここで、図4に示す第2燃料添加装置30は、有孔板28の代わりに第2有孔板31が設けられている点で図2に示す燃料添加装置20と異なっている。第2有孔板31も有孔板28と同様、円錐台の形状に形成されており、第2有孔板31の外周部は、拡径部26bに内接するように配置されている。また、第2有孔板31も多数の貫通孔31a(図中、破線にて図示)を有している。ここで、第2有孔板31の貫通孔31aは、アシスト排気及び燃料の流入側端部から流出側端部に向かって放射状に広がるように形成されている。   FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of the second fuel addition device 30 in the present embodiment. Here, the second fuel addition device 30 shown in FIG. 4 is different from the fuel addition device 20 shown in FIG. 2 in that a second perforated plate 31 is provided instead of the perforated plate 28. Similarly to the perforated plate 28, the second perforated plate 31 is formed in the shape of a truncated cone, and the outer peripheral portion of the second perforated plate 31 is disposed so as to be inscribed in the enlarged diameter portion 26b. The second perforated plate 31 also has a large number of through holes 31a (shown by broken lines in the figure). Here, the through hole 31a of the second perforated plate 31 is formed so as to spread radially from the inflow side end portion of the assist exhaust and the fuel toward the outflow side end portion.

このように、放射状に形成された貫通孔31aをアシスト排気及び燃料に通過させることによって、貫通孔31aに対する流入時と流出時とにおけるアシスト排気および燃料の
進行方向を変更させ(図4中、矢印にて図示)、直交断面内分布面積をより拡大させることができる。尚、第2燃料添加装置30において、第2接続管32、第2有孔板31、貫通孔31aの形状等は、本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更しても良い。また、第2有孔板31に形成される貫通孔31aの総断面積、粗密、貫通孔31aの断面形状等についても、適宜変更することができる。
In this way, by passing through the radially formed through holes 31a through the assist exhaust and fuel, the traveling direction of the assist exhaust and fuel at the time of inflow and outflow to the through hole 31a is changed (in FIG. 4, arrows And the distribution area in the orthogonal cross section can be further expanded. In the second fuel addition device 30, the shapes and the like of the second connection pipe 32, the second perforated plate 31, and the through hole 31a may be appropriately changed within the scope of the technical idea of the present invention. The total cross-sectional area of the through holes 31a formed in the second perforated plate 31, the density, the cross-sectional shape of the through holes 31a, and the like can be changed as appropriate.

次に、本実施例における第3燃料添加装置40について説明する。図5は、本実施例における第3燃料添加装置40の概略構成を示す図である。第3燃料添加装置40は、アウタハウジング24のテーパ部24cと排気管11とが第2接続管32を介して接続されている点で図2に示す燃料添加装置20と異なっている。この第2接続管32は、燃料添加装置20を構成する接続管26の拡径部26bと略同じ形状であって、排気管11側に向かってテーパ状に拡径している。第3燃料添加装置40においては第2接続管32が本発明における接続通路に相当し、本発明における接続通路の拡大部を構成する。   Next, the 3rd fuel addition apparatus 40 in a present Example is demonstrated. FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of the third fuel addition device 40 in the present embodiment. The third fuel addition device 40 is different from the fuel addition device 20 shown in FIG. 2 in that the tapered portion 24 c of the outer housing 24 and the exhaust pipe 11 are connected via the second connection pipe 32. The second connection pipe 32 has substantially the same shape as the diameter-expanded portion 26b of the connection pipe 26 constituting the fuel addition device 20, and has a diameter increased in a tapered shape toward the exhaust pipe 11 side. In the third fuel addition device 40, the second connection pipe 32 corresponds to the connection passage in the present invention, and constitutes an enlarged portion of the connection passage in the present invention.

また、第2接続管32には円錐台の形状に形成されたストレートフロー型の第2触媒33が介装されている。第2触媒33を構成する基材は、隔壁33aによって区画された多数のセル33bを有し、隔壁33aには酸化能を有する活性金属が担持されている。また、セル33bの断面積(燃料およびアシスト排気の流路面積)が燃料およびアシスト排気の通過方向の下流側ほど増大するように、隔壁33aは燃料添加弁21の軸線に対して傾斜している。   The second connection pipe 32 is provided with a straight flow type second catalyst 33 formed in the shape of a truncated cone. The base material constituting the second catalyst 33 has a large number of cells 33b partitioned by the partition walls 33a, and the partition walls 33a carry an active metal having an oxidizing ability. Further, the partition wall 33a is inclined with respect to the axis of the fuel addition valve 21 so that the cross-sectional area of the cell 33b (the flow area of the fuel and the assist exhaust) increases toward the downstream side in the passage direction of the fuel and the assist exhaust. .

上記のように構成された第2触媒33に燃料およびアシスト排気を流入させると、燃料およびアシスト排気が第2触媒33の径方向に広がりつつ該第2触媒33を流通させることができる(図5中、矢印にて図示)。これにより、燃料およびアシスト排気が第2触媒33への流入する時に比べて該第2触媒33から流出する時の方が、直交断面内分布面積を増大させることができる。この場合には、第2触媒33が本発明における還元剤改質触媒に相当する。また、第2触媒33と第2接続管32とが本発明における分布領域増大手段を構成する。   When the fuel and the assist exhaust gas are flown into the second catalyst 33 configured as described above, the fuel and the assist exhaust gas can flow through the second catalyst 33 while spreading in the radial direction of the second catalyst 33 (FIG. 5). Middle, illustrated by arrows). As a result, the distribution area in the orthogonal cross section can be increased when the fuel and assist exhaust flow out of the second catalyst 33 compared to when the fuel and assist exhaust flow into the second catalyst 33. In this case, the second catalyst 33 corresponds to the reducing agent reforming catalyst in the present invention. Further, the second catalyst 33 and the second connecting pipe 32 constitute the distribution region increasing means in the present invention.

また、図6は本実施例における第4燃料添加装置50の概略構成を示す図である。第4燃料添加装置50は、燃料添加弁21における軸線が排気管11の軸線と略平行になるように配置され、アウタハウジング24のテーパ部24cと排気管11とが第3接続管34を介して接続されている点で図2に示す燃料添加装置20と異なっている。   Moreover, FIG. 6 is a figure which shows schematic structure of the 4th fuel addition apparatus 50 in a present Example. The fourth fuel addition device 50 is arranged so that the axis of the fuel addition valve 21 is substantially parallel to the axis of the exhaust pipe 11, and the tapered portion 24 c of the outer housing 24 and the exhaust pipe 11 are disposed via the third connection pipe 34. 2 is different from the fuel addition device 20 shown in FIG.

この第3接続管34は、燃料添加装置20を構成する接続管26と同様に円筒状に形成されている。第4燃料添加装置50における第3接続管34は途中で屈曲するように形成されている。すなわち、第3接続管34の軸線方向はアウタハウジング24との接続部側において燃料添加弁21の軸線方向と略平行であるが、途中から徐々に変化している。そして、第3接続管34の軸線方向は、排気管11との接続部側では燃料添加弁21および排気管11の軸線方向と略直交している。第3接続管34の屈曲部は内径がテーパ状に拡大しており、この屈曲部よりも排気管11側は屈曲部よりもアウタハウジング24側に比べて内径が大きくなっている(以下、第3接続管34の屈曲部を、「屈曲拡径部34a」という)。また、第3接続管34における排気管11との接続部近傍には内径が排気管11側に向かってテーパ状に広がる排気管側拡径部34bが形成されている。   The third connection pipe 34 is formed in a cylindrical shape, like the connection pipe 26 constituting the fuel addition device 20. The third connecting pipe 34 in the fourth fuel addition device 50 is formed to be bent halfway. That is, the axial direction of the third connecting pipe 34 is substantially parallel to the axial direction of the fuel addition valve 21 on the side of the connecting portion with the outer housing 24, but gradually changes from the middle. The axial direction of the third connection pipe 34 is substantially orthogonal to the axial direction of the fuel addition valve 21 and the exhaust pipe 11 on the connection portion side with the exhaust pipe 11. The inner diameter of the bent portion of the third connecting pipe 34 is increased in a tapered shape, and the inner diameter of the exhaust pipe 11 side is larger than that of the bent portion than the outer housing 24 side (hereinafter referred to as the first portion). The bent portion of the three connecting pipe 34 is referred to as “bent enlarged diameter portion 34a”). Further, an exhaust pipe side enlarged diameter portion 34b whose inner diameter is tapered toward the exhaust pipe 11 side is formed in the vicinity of the connection portion of the third connection pipe 34 with the exhaust pipe 11.

上記構成の第4燃料添加装置50によれば、燃料添加弁21から添加された燃料であって、微粒化および軽質化が促進された燃料は、アシスト排気とともに第3接続管34に流入する。第3接続管34は屈曲拡径部34aにおいて流路面積が増大するため、アシスト排気と混合した燃料が第3接続管34aを通過する際にアシスト排気中において分散し易くなる。   According to the fourth fuel addition device 50 configured as described above, the fuel added from the fuel addition valve 21 and whose atomization and lightening are promoted flows into the third connection pipe 34 together with the assist exhaust. Since the flow path area of the third connecting pipe 34 increases at the bent enlarged diameter portion 34a, the fuel mixed with the assist exhaust is easily dispersed in the assist exhaust when passing through the third connecting pipe 34a.

また、排気管側拡径部34bにおいて更に流路面積が増大するため、アシスト排気中の燃料を更に分散させることができる。また、排気管側拡径部34bには有孔板28が配置されているため、燃料およびアシスト排気に該有孔板28を通過させることによって、直交断面内分布面積を増大させた上で燃料を排気管11へと導入できる。これにより、燃料添加弁21によって添加された燃料を、排気管11を通過する排気中へ好適に分散させることができる。   In addition, since the flow passage area is further increased in the exhaust pipe side enlarged diameter portion 34b, the fuel in the assist exhaust can be further dispersed. Further, since the perforated plate 28 is disposed in the exhaust pipe side enlarged diameter portion 34b, the perforated plate 28 is passed through the fuel and the assist exhaust to increase the distribution area in the orthogonal cross section. Can be introduced into the exhaust pipe 11. Thereby, the fuel added by the fuel addition valve 21 can be suitably dispersed into the exhaust gas passing through the exhaust pipe 11.

第4燃料添加装置50においては第3接続管34が本発明における接続通路に相当する。また、屈曲拡径部34aおよび排気管側拡径部34bが本発明における接続通路の拡大部に相当する。また、上記構成においては屈曲拡径部34a、排気管側拡径部34bおよび有孔板28を含んで本発明における分布領域増大手段が構成される。尚、図6における燃料添加弁21と排気管11との配置はあくまでも例示であって、燃料添加弁21の軸線が排気管11の軸線と略平行でなくても良いのは勿論である。   In the fourth fuel addition device 50, the third connection pipe 34 corresponds to the connection passage in the present invention. Further, the bent enlarged diameter portion 34a and the exhaust pipe side enlarged diameter portion 34b correspond to the enlarged portion of the connection passage in the present invention. Further, in the above configuration, the distribution region increasing means in the present invention is configured including the bent enlarged portion 34a, the exhaust pipe side enlarged portion 34b, and the perforated plate 28. The arrangement of the fuel addition valve 21 and the exhaust pipe 11 in FIG. 6 is merely an example, and it goes without saying that the axis of the fuel addition valve 21 may not be substantially parallel to the axis of the exhaust pipe 11.

また、図7は本実施例における第5燃料添加装置60の概略構成を示す図である。第5燃料添加装置60は、アウタハウジング24のテーパ部24cと排気管11とが第4接続管35を介して接続されている点で図2に示す燃料添加装置20と異なっている。この第4接続管35は、燃料添加装置20を構成する接続管26の同径部26aと略同形状であって、その内径が一定に形成されており、内部には触媒27が配置されている。また、第5燃料添加装置60には有孔板28が設けられていない点で図2に示す燃料添加装置20と相違する。   FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of the fifth fuel addition device 60 in the present embodiment. The fifth fuel addition device 60 is different from the fuel addition device 20 shown in FIG. 2 in that the tapered portion 24 c of the outer housing 24 and the exhaust pipe 11 are connected via a fourth connection pipe 35. The fourth connecting pipe 35 has substantially the same shape as the same diameter portion 26a of the connecting pipe 26 constituting the fuel addition device 20, and has a constant inner diameter. A catalyst 27 is disposed inside the fourth connecting pipe 35. Yes. Further, the fifth fuel addition device 60 is different from the fuel addition device 20 shown in FIG. 2 in that the perforated plate 28 is not provided.

ここで、排気管11における排気の流れ方向を図中に矢印にて図示すると、排気管11および第4接続管35の接続部の直下流部には、排気管11の内径がテーパ状に拡径する排気管拡径部11aが形成されている。これによれば、排気管11に導入された後の燃料に排気管拡径部11aを通過させる際に、排気中の燃料を更に分散させることができる。第5燃料添加装置60においては、第4接続管35が本発明における接続通路に相当する。また、排気管拡径部11aが本発明における排気通路の第2拡大部に相当し、本発明における分布領域増大手段を構成する。   Here, when the flow direction of the exhaust gas in the exhaust pipe 11 is indicated by an arrow in the drawing, the inner diameter of the exhaust pipe 11 is increased in a taper shape immediately downstream of the connection part of the exhaust pipe 11 and the fourth connection pipe 35. An exhaust pipe enlarged diameter portion 11a is formed. According to this, the fuel in the exhaust can be further dispersed when the fuel introduced into the exhaust pipe 11 passes through the exhaust pipe enlarged diameter portion 11a. In the fifth fuel addition device 60, the fourth connection pipe 35 corresponds to the connection passage in the present invention. Further, the exhaust pipe enlarged diameter portion 11a corresponds to the second enlarged portion of the exhaust passage in the present invention, and constitutes the distribution region increasing means in the present invention.

また、図8は、図7に示した排気管拡径部11aの変形例を示した図である。図示のように、排気管11は第4接続管35との接続部の直下流部において屈曲するように形成されている。この排気管11の屈曲部においては、その内径がテーパ状に拡径している。すなわち、排気管11において屈曲部よりも下流側の部分は、該屈曲部よりも上流側の部分に比べて内径が大きくなっている(以下、排気管11の屈曲部を、「排気管屈曲拡径部11b」という)。上記構成によれば、排気管11に導入された後の燃料に排気管屈曲拡径部11bを通過させる際に、排気中で燃料が分散し易くなる。上記構成においては排気管屈曲拡径部11bが本発明における排気通路の第2拡大部に相当し、本発明における分布領域増大手段を構成する。尚、本実施例における排気管11には、上述した排気管拡径部11aおよび排気管屈曲拡径部11bの双方が形成されていても良いのはもちろんである。   FIG. 8 is a view showing a modified example of the exhaust pipe enlarged diameter portion 11a shown in FIG. As shown in the figure, the exhaust pipe 11 is formed so as to be bent at a portion immediately downstream of the connection portion with the fourth connection pipe 35. In the bent portion of the exhaust pipe 11, the inner diameter is increased in a tapered shape. That is, the portion of the exhaust pipe 11 downstream of the bent portion has a larger inner diameter than the portion of the upstream side of the bent portion (hereinafter, the bent portion of the exhaust pipe 11 is referred to as “exhaust pipe bent expansion”). Referred to as a diameter portion 11b). According to the above configuration, when the fuel introduced into the exhaust pipe 11 is allowed to pass through the exhaust pipe bent enlarged diameter portion 11b, the fuel is easily dispersed in the exhaust. In the above configuration, the exhaust pipe bending enlarged portion 11b corresponds to the second enlarged portion of the exhaust passage in the present invention, and constitutes the distribution region increasing means in the present invention. Of course, the exhaust pipe 11 in the present embodiment may be formed with both the exhaust pipe enlarged diameter portion 11a and the exhaust pipe bent enlarged diameter portion 11b.

以上のように、本実施例において例示した燃料添加装置20〜第5燃料添加装置60によれば、燃料添加弁21からの燃料を排気中に好適に分散させることができる。また、本実施例において説明した燃料添加装置20〜第5燃料添加装置60の構成要素は本発明の本旨を逸脱しない範囲において可能な限り組み合わせることができる。   As described above, according to the fuel addition device 20 to the fifth fuel addition device 60 exemplified in this embodiment, the fuel from the fuel addition valve 21 can be suitably dispersed in the exhaust gas. Further, the constituent elements of the fuel addition device 20 to the fifth fuel addition device 60 described in the present embodiment can be combined as much as possible without departing from the spirit of the present invention.

また、本実施例においては、アウタハウジング24のテーパ部24cおよび排気管11を、本発明における接続通路としての接続管26〜第4接続管35を介して接続し、燃料
およびアシスト排気を排気管11に導入しているが、これに限定される趣旨ではない。例えば、接続管26〜第4接続管35を排気管11の一部によって構成しても良い。あるいは、アウタハウジング24のテーパ部24cと排気管11とを直に接続しても良い。例えば、排気管11に燃料およびアシスト排気を導入させるための開口部を形成し、テーパ部24cの先端が該開口部内に臨むようにテーパ部24cと排気管11とを接続しても良い。
In the present embodiment, the tapered portion 24c of the outer housing 24 and the exhaust pipe 11 are connected via the connection pipe 26 to the fourth connection pipe 35 as the connection passage in the present invention, and the fuel and the assist exhaust are exhausted from the exhaust pipe. 11 is not intended to be limited to this. For example, the connection pipe 26 to the fourth connection pipe 35 may be configured by a part of the exhaust pipe 11. Alternatively, the tapered portion 24c of the outer housing 24 and the exhaust pipe 11 may be directly connected. For example, an opening for introducing fuel and assist exhaust into the exhaust pipe 11 may be formed, and the taper 24c and the exhaust pipe 11 may be connected so that the tip of the taper 24c faces the opening.

また、本実施例では、排気浄化装置15に吸蔵還元型NOx触媒を配置する場合を例に説明したが、これに限定される趣旨ではない。例えば酸化触媒が担持されたパティキュレートフィルタを配置し、あるいは上流側から酸化触媒とパティキュレートフィルタとを直列に配置した排気浄化装置15を備えた排気浄化システムに本発明を適用しても良い。すなわち、燃料添加制御の実行によって還元剤としての燃料が酸化する時の反応熱によってパティキュレートフィルタを昇温し、パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートを酸化除去するPM再生処理を実行しても良い。 In the present embodiment, the case where the NOx storage reduction catalyst is disposed in the exhaust purification device 15 has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be applied to an exhaust gas purification system including an exhaust gas purification device 15 in which a particulate filter carrying an oxidation catalyst is arranged or an oxidation catalyst and a particulate filter are arranged in series from the upstream side. That is, the PM regeneration process is executed to raise the temperature of the particulate filter by reaction heat when the fuel as the reducing agent is oxidized by executing the fuel addition control, and to oxidize and remove the particulates collected by the particulate filter. Also good.

また、本実施例における排気浄化装置15に選択還元型NOx触媒が備えられる場合、NOx還元処理を実施する際には還元剤としての尿素水を選択還元型NOx触媒に供給する。その場合には、本実施例における触媒27、あるいは第2触媒33は加水分解触媒を採用しても良い。その結果、触媒内において尿素水が反応してアンモニア成分が生成される。このアンモニア成分が選択還元型NOx触媒に供給されることによってNOxを効率的に浄化することができる。   Further, when the exhaust gas purification device 15 in the present embodiment is provided with a selective reduction type NOx catalyst, urea water as a reducing agent is supplied to the selective reduction type NOx catalyst when performing the NOx reduction process. In that case, a hydrolysis catalyst may be employed as the catalyst 27 or the second catalyst 33 in this embodiment. As a result, urea water reacts in the catalyst to generate an ammonia component. By supplying this ammonia component to the selective reduction type NOx catalyst, NOx can be efficiently purified.

実施例1における還元剤添加装置を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the internal combustion engine to which the reducing agent addition apparatus in Example 1 is applied, and its intake / exhaust system. 実施例1における燃料添加装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the fuel addition apparatus in Example 1. FIG. 図2におけるX−X断面の断面図である。It is sectional drawing of the XX cross section in FIG. 実施例1における第2燃料添加装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the 2nd fuel addition apparatus in Example 1. FIG. 実施例1における第3燃料添加装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the 3rd fuel addition apparatus in Example 1. FIG. 実施例1における第4燃料添加装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the 4th fuel addition apparatus in Example 1. FIG. 実施例1における第5燃料添加装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the 5th fuel addition apparatus in Example 1. FIG. 図7に示した排気管拡径部の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the exhaust pipe enlarged diameter part shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・内燃機関
3・・・燃料噴射弁
9・・・集合管
10・・遠心過給機
11・・排気管
15・・排気浄化装置
19・・ECU
20・・燃料添加装置
21・・燃料添加弁
22・・ニードルボディ
22a・噴射口
24・・アウタハウジング
24c・テーパ部
25・・間隙部
26・・接続管
27・・触媒
28・・有孔板
29・・排気導入管
29a・切換弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 3 ... Fuel injection valve 9 ... Collecting pipe 10 ... Centrifugal supercharger 11 ... Exhaust pipe 15 ... Exhaust gas purification device 19 ... ECU
20, Fuel addition device 21, Fuel addition valve 22, Needle body 22a, Injection port 24, Outer housing 24c, Tapered portion 25, Gap portion 26, Connection pipe 27, Catalyst 28, Perforated plate 29 ・ ・ Exhaust pipe 29a ・ Switching valve

Claims (4)

内燃機関の排気通路を通過する排気に還元剤を添加する還元剤添加装置であって、
還元剤を噴射する還元剤噴射弁と、
前記排気通路を通過する排気の一部を該排気通路とは異なる経路を経由させて前記還元剤噴射弁が噴射する還元剤の噴霧領域に導き該還元剤の微粒化を促進させると共に、前記異なる経路を経由した排気および還元剤を前記排気通路内に導入させる微粒還元剤導入手段と、
前記異なる経路を経由した排気と混合した後の還元剤が前記排気通路内に導入される前に該還元剤の軽質化を促進させる還元剤改質触媒と、
前記還元剤が前記還元剤改質触媒を通過した後あるいは該還元剤改質触媒を通過する際に該還元剤の分布する領域を増大させる分布領域増大手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の還元剤添加装置。
A reducing agent addition device for adding a reducing agent to exhaust gas passing through an exhaust passage of an internal combustion engine,
A reducing agent injection valve for injecting the reducing agent;
A part of the exhaust gas passing through the exhaust passage is led to a spray region of the reducing agent injected by the reducing agent injection valve via a path different from the exhaust passage to promote atomization of the reducing agent, and the different Fine particulate reducing agent introduction means for introducing exhaust and reducing agent through the passage into the exhaust passage;
A reducing agent reforming catalyst that promotes lightening of the reducing agent before the reducing agent after mixing with the exhaust via the different paths is introduced into the exhaust passage;
A distribution region increasing means for increasing a region where the reducing agent is distributed after the reducing agent passes through the reducing agent reforming catalyst or when passing through the reducing agent reforming catalyst;
A reducing agent addition device for an internal combustion engine, comprising:
前記微粒還元剤導入手段は、前記還元剤噴射弁の側面に略円筒状の間隙部が形成されるように前記還元剤噴射弁を覆う筒状部材と、前記排気通路内と前記間隙部とを連通する連通路と、を有し、
前記筒状部材における少なくとも前記還元剤の噴霧領域近傍に位置する部分には、該筒状部材の内径が縮小している縮径部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の還元剤添加装置。
The particulate reducing agent introduction means includes a cylindrical member that covers the reducing agent injection valve so that a substantially cylindrical gap is formed on a side surface of the reducing agent injection valve, and the exhaust passage and the gap. And a communication path that communicates,
The reduced diameter part in which the internal diameter of this cylindrical member is reducing is formed in the part located in the spray area | region of the said reducing agent at least in the said cylindrical member. A reducing agent addition device for an internal combustion engine.
前記微粒還元剤導入手段は、前記筒状部材と前記排気通路とを接続し、前記連通路から前記間隙部に導かれた排気と混合した還元剤を該排気通路に導入させる接続通路を更に有し、
前記接続通路の少なくとも一部には流路面積が拡大する拡大部が形成されており、
前記分布領域増大手段は、前記接続通路における前記拡大部を含んで構成されることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の還元剤添加装置。
The particulate reducing agent introduction means further includes a connection passage for connecting the tubular member and the exhaust passage, and for introducing the reducing agent mixed with the exhaust led to the gap from the communication passage into the exhaust passage. And
At least a part of the connection passage is formed with an enlarged portion in which the flow area is enlarged,
3. The reducing agent addition device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the distribution region increasing means includes the enlarged portion in the connection passage.
前記微粒還元剤導入手段によって還元剤が導入された排気通路の少なくとも一部には流路面積が拡大する第2拡大部が形成されており、
前記分布領域増大手段は、前記排気通路における前記第2拡大部を含んで構成されることを特徴とする請求項2又は3に記載の内燃機関の還元剤添加装置。

At least a part of the exhaust passage into which the reducing agent is introduced by the particulate reducing agent introduction means is formed with a second enlarged portion in which the flow passage area is enlarged,
The reducing agent addition device for an internal combustion engine according to claim 2 or 3, wherein the distribution region increasing means includes the second enlarged portion in the exhaust passage.

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