JP2016098710A - Urea water recovery system for internal combustion engine, internal combustion engine, and urea water recovery method for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジン始動時における尿素水噴射ノズルからの尿素水の噴射を早期に開始することができる内燃機関の尿素水回収システム、内燃機関及び内燃機関の尿素水回収方法に関する。 The present invention relates to a urea water recovery system for an internal combustion engine, an internal combustion engine, and a urea water recovery method for an internal combustion engine that can start the injection of urea water from a urea water injection nozzle at the time of engine startup at an early stage.
一般に、内燃機関の排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を浄化する排気ガス浄化装置に、選択還元型触媒装置(SCR触媒装置)を用いた場合には、選択還元型触媒装置へのNOxの還元剤としてのアンモニアを供給するために排気ガス中に尿素水が供給される。この場合に、排気通路に設けた尿素水噴射ノズルから、排気通路を通過する排気ガス中に直接、尿素水を噴射している。 In general, when a selective reduction catalyst device (SCR catalyst device) is used as an exhaust gas purification device for purifying nitrogen oxide (NOx) contained in exhaust gas of an internal combustion engine, NOx to the selective reduction catalyst device is used. In order to supply ammonia as the reducing agent, urea water is supplied into the exhaust gas. In this case, urea water is directly injected into the exhaust gas passing through the exhaust passage from the urea water injection nozzle provided in the exhaust passage.
そして、この尿素水噴射の場合に、エンジンを停止して(キーオフして)、尿素水の噴射を停止した後に、尿素水供給経路に尿素水を残留させたままにしていると、この残留した尿素水が結晶化して白色生成物(尿素結晶)が生成され、この白色生成物により尿素水供給経路が目詰まりするので、エンジン運転時における尿素水の噴射に支障をきたす懸念がある。 Then, in the case of this urea water injection, if the engine is stopped (key-off) and the urea water injection is stopped after the urea water injection is stopped, the urea water remains in the urea water supply path. The urea water is crystallized to produce a white product (urea crystals), and the urea water supply path is clogged by the white product, so that there is a concern that the injection of urea water during engine operation may be hindered.
この尿素水供給経路の目詰まりを防止するため、エンジン停止時に、尿素水供給ポンプにおいて、尿素水噴射ノズルに尿素水を供給するときと逆方向の回転をさせて、尿素水タンクから尿素水噴射ノズルまでの尿素水供給経路に残留した尿素水を尿素水タンクまで吸い戻すエンプティング制御を行っている。 In order to prevent clogging of the urea water supply path, when the engine is stopped, the urea water supply pump rotates in the opposite direction to that when supplying urea water to the urea water injection nozzle, and urea water injection is performed from the urea water tank. An emptying control is performed to suck back the urea water remaining in the urea water supply path to the nozzle to the urea water tank.
しかしながら、エンジン停止時に、このエンプティング制御を行うため、次のエンジン始動時には、尿素水タンクから尿素水噴射ノズルまでの尿素水供給経路には尿素水が無いため、尿素水供給装置により、再度、尿素水を尿素水タンクから吸い上げて、尿素水タンクから尿素水噴射ノズルまでの尿素水供給経路に尿素水を充填して、この尿素水を排気通路への尿素水の噴射が可能となる最低限の圧力である規定圧力まで加圧する必要がある。尿素水タンクと尿素水供給装置の間と、尿素水供給装置と尿素水噴射ノズルの間は、ともに離れていることが多いため、尿素水を充填する必要のある尿素水供給経路の全長は長くなる。そのため、尿素水供給経路への尿素水の充填及び規定圧力までの加圧に要する時間が長くなり、エンジン始動時における尿素水噴射ノズルからの尿素水の噴射を早期に開始することができないという問題がある。 However, since this emptying control is performed when the engine is stopped, there is no urea water in the urea water supply path from the urea water tank to the urea water injection nozzle at the next engine start. The urea water is sucked up from the urea water tank, and the urea water supply path from the urea water tank to the urea water injection nozzle is filled with urea water, and the urea water can be injected into the exhaust passage at the minimum. It is necessary to pressurize to a specified pressure that is The distance between the urea water tank and the urea water supply device and between the urea water supply device and the urea water injection nozzle are often separated from each other, so the total length of the urea water supply path that needs to be filled with urea water is long. Become. For this reason, the time required for filling the urea water supply path with the urea water and pressurizing to the specified pressure becomes long, and it is not possible to start the urea water injection from the urea water injection nozzle at the time of starting the engine at an early stage. There is.
一方、尿素水溶液を貯留するタンクと、尿素水溶液を加圧するポンプと、圧縮空気の圧力を制御する圧力制御弁と、尿素水溶液と圧縮空気とを混合し噴霧する噴霧器と、ポンプからの余分の尿素水溶液をタンクに戻すベントラインおよびリリーフ弁と、を備えた尿素水噴射装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Meanwhile, a tank for storing urea aqueous solution, a pump for pressurizing urea aqueous solution, a pressure control valve for controlling the pressure of compressed air, a sprayer for mixing and spraying urea aqueous solution and compressed air, and excess urea from the pump A urea water injection device including a vent line and a relief valve for returning an aqueous solution to a tank has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
この尿素水噴射装置では、液体用電磁ポンプにより圧力調整尿素水と、圧力調整弁によって圧力調整された空気とを混合して噴霧する二流体混合噴射ノズルを使用している。 This urea water jetting apparatus uses a two-fluid mixed jet nozzle that mixes and sprays the pressure-adjusted urea water by the liquid electromagnetic pump and the air pressure-adjusted by the pressure control valve.
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジン始動時における尿素水供給経路への尿素水の充填及び規定圧力までの加圧に要する時間を短縮することで、尿素水噴射ノズルからの尿素水の噴射を早期に開始することができる内燃機関の尿素水回収システム、内燃機関及び内燃機関の尿素水回収方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and its purpose is to reduce the time required for filling urea water into the urea water supply path at the time of engine start-up and pressurization to a specified pressure. It is an object of the present invention to provide a urea water recovery system for an internal combustion engine, an internal combustion engine, and a urea water recovery method for the internal combustion engine that can start the injection of urea water from the urea water injection nozzle at an early stage.
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の尿素水回収システムは、内燃機関の排気通路に配設した尿素水噴射ノズルより尿素水を噴射する内燃機関の尿素水回収システムにおいて、前記尿素水噴射ノズルが、尿素水供給装置より供給される尿素水と空気供給装置より供給される空気とを混合して噴射する二流体混合噴射ノズルで構成されると共に、前記尿素水供給装置から前記二流体混合噴射ノズルまでの第1の尿素水供給経路から分岐して、第1の開閉弁を介して尿素水タンクに接続する尿素水回収経路が設けられ、前記尿素水回収システムを制御する制御装置が、内燃機関の停止時に、前記尿素水タンクから前記尿素水供給装置まで若しくは前記尿素水供給装置の近傍に設けた第2の開閉弁までの第2の尿素水供給経路に残留した尿素水を前記尿素水タンクに戻すことなく、前記第1の開閉弁を開状態にして、前記第1の尿素水供給経路に残留した尿素水のみを前記尿素水回収経路を経由して前記尿素水タンクに戻す制御を行うように構成される。 In order to achieve the above object, a urea water recovery system for an internal combustion engine of the present invention is the urea water recovery system for an internal combustion engine that injects urea water from a urea water injection nozzle disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine. The water injection nozzle is composed of a two-fluid mixed injection nozzle that mixes and injects urea water supplied from the urea water supply device and air supplied from the air supply device. A controller for controlling the urea water recovery system provided with a urea water recovery path that branches from the first urea water supply path to the fluid mixing jet nozzle and is connected to the urea water tank via the first on-off valve However, when the internal combustion engine was stopped, it remained in the second urea water supply path from the urea water tank to the urea water supply device or to a second on-off valve provided in the vicinity of the urea water supply device. Without returning the raw water to the urea water tank, the first on-off valve is opened and only the urea water remaining in the first urea water supply path passes through the urea water recovery path to the urea. It is configured to perform control to return to the water tank.
この構成によれば、尿素水噴射ノズルを、尿素水と空気とを混合して噴射する二流体混合噴射ノズルで構成して、尿素水を噴射するときに、空気の流れで生じる負圧を利用して尿素水を吸い出しながら噴射するので、高圧で尿素水を噴射する高圧液体噴射ノズルを使用するときのように、尿素水の噴射粒径を微小化するために、尿素水を約900kPa(約9bar)程度まで高圧化する必要がなくなり、尿素水の供給圧力は約200kPa(約2bar)程度でよくなる。その結果、エンジン始動時において、尿素水の加圧に要する時間を短縮することができ、尿素水噴射ノズルからの尿素水の噴射を早期に開始することができる。 According to this configuration, the urea water injection nozzle is constituted by a two-fluid mixed injection nozzle that mixes and injects urea water and air, and uses the negative pressure generated by the air flow when injecting urea water. Since the urea water is injected while sucking out, the urea water is reduced to about 900 kPa (about 900 kPa) in order to reduce the injection particle size of the urea water as in the case of using a high pressure liquid injection nozzle that injects the urea water at a high pressure. It is not necessary to increase the pressure to about 9 bar), and the supply pressure of the urea water can be about 200 kPa (about 2 bar). As a result, when the engine is started, the time required to pressurize the urea water can be shortened, and the urea water injection from the urea water injection nozzle can be started early.
また、エンジン停止時に、第1の開閉弁を開状態にして尿素水を尿素水タンクに吸い戻す際に、第1の尿素水供給経路に残留した尿素水のみが尿素水タンクに吸い戻されるが、第2の尿素水供給経路に残留した尿素水は尿素水タンクへ吸い戻されることなく残留する。その結果、次のエンジン始動時において、第1の尿素水供給経路への尿素水の充填及び規定圧力までの加圧に要する時間は必要になるが、第2の尿素水供給経路への尿素水の充填が不要になるので、噴射開始までの時間を、尿素水噴射ノズルからの尿素水の噴射を早期に開始することができる。 Further, when the engine is stopped, when the first on-off valve is opened and the urea water is sucked back into the urea water tank, only the urea water remaining in the first urea water supply path is sucked back into the urea water tank. The urea water remaining in the second urea water supply path remains without being sucked back into the urea water tank. As a result, at the time of the next engine start, the time required for filling the first urea water supply path with the urea water and pressurizing to the specified pressure is required, but the urea water to the second urea water supply path is required. Therefore, the injection of urea water from the urea water injection nozzle can be started at an early stage as the time until the start of injection.
また、エンジン停止時に、目詰まりし易い尿素水噴射ノズル側の第1の尿素水供給経路では尿素水が吸い戻されるので、尿素水噴射ノズルにおける尿素水由来の白色生成物の堆積を防止でき、尿素水噴射ノズルの目詰まりを防止できる。そのため、エンジン運転時において、排気通路への尿素水の供給を確実に行うことができる。 In addition, when the engine is stopped, urea water is sucked back in the first urea water supply path on the urea water injection nozzle side which is likely to be clogged, so that it is possible to prevent accumulation of white product derived from urea water in the urea water injection nozzle, Clogging of the urea water injection nozzle can be prevented. Therefore, urea water can be reliably supplied to the exhaust passage during engine operation.
上記の内燃機関の尿素水回収システムにおいて、尿素水供給装置がソレノイド制御ポンプで構成されると、このソレノイド制御ポンプが停止されたときには、尿素水がソレノイド制御ポンプを通過できなくなるので、第2の開閉弁を不要にすることができる。 In the urea water recovery system for an internal combustion engine described above, if the urea water supply device is constituted by a solenoid control pump, the urea water cannot pass through the solenoid control pump when the solenoid control pump is stopped. An on-off valve can be dispensed with.
なお、空気を含んだ尿素水が、第1の尿素水供給経路から第2の尿素水供給経路に戻ることがなければよいので、尿素水供給装置として、ソレノイド制御ポンプではなく、従来技術の尿素水ポンプを設けた場合には、尿素水ポンプの近傍の第2の尿素水供給経路に、排気通路に尿素水を噴射するときのみ、開状態となる第2の開閉弁を別途設けることで、ソレノイド制御ポンプを設けた場合と同様の作用効果を奏することができるが、この場合には、尿素水ポンプと開閉弁が必要になり、部品点数が増加する。 Since urea water containing air does not have to return from the first urea water supply path to the second urea water supply path, the urea water supply device is not a solenoid control pump, but a conventional urea. When the water pump is provided, the second urea water supply path near the urea water pump is separately provided with a second on-off valve that is opened only when urea water is injected into the exhaust passage. Although the same operation effect as the case where a solenoid control pump is provided can be obtained, in this case, a urea water pump and an on-off valve are required, and the number of parts increases.
このソレノイド制御ポンプは、尿素水を二流体混合噴射装置に吐出して供給するときのみ、尿素水タンクから尿素水を吸い込み、この尿素水を加圧して吐出するという動作を行うため、従来技術の尿素水ポンプのように、作動を停止した時も、尿素水タンクからソレノイド制御ポンプまでの第2の尿素水供給経路の内部の尿素水には空気混入の問題が起こらない。そのため、従来技術の尿素水ポンプのように尿素水の吸い戻しが不要になるので、尿素水の加圧までの時間を短縮できる。 This solenoid control pump performs the operation of sucking urea water from the urea water tank and pressurizing and discharging the urea water only when the urea water is discharged and supplied to the two-fluid mixing and injection device. Like the urea water pump, even when the operation is stopped, the problem of air mixing does not occur in the urea water in the second urea water supply path from the urea water tank to the solenoid control pump. For this reason, it is not necessary to suck back urea water as in the case of the urea water pump of the prior art, and the time to pressurization of urea water can be shortened.
なお、二流体混合噴射ノズルの採用により、ソレノイド制御ポンプで発生可能な吐出圧でも尿素水の噴射粒径を20μmよりも小さくすることができるようになるので、停止時に尿素水の通過を無くすことができるソレノイド制御ポンプが採用できるようになる。 The use of a two-fluid mixing injection nozzle makes it possible to make the injection particle size of urea water smaller than 20 μm even at a discharge pressure that can be generated by a solenoid-controlled pump. It becomes possible to adopt a solenoid control pump that can
また、上記の内燃機関の尿素水回収システムにおいて、前記ソレノイド制御ポンプの吐出口に前記二流体混合噴射装置を設けて、前記ソレノイド制御ポンプと前記二流体混合噴射装置を一体化して構成されると、ポンプとノズルの間の流路を短くすることができ、より尿素水の再噴射開始までの時間を短縮できる。 In the urea water recovery system for an internal combustion engine, the two-fluid mixed injection device is provided at the discharge port of the solenoid control pump, and the solenoid control pump and the two-fluid mixed injection device are integrated. The flow path between the pump and the nozzle can be shortened, and the time until the start of reinjection of urea water can be further shortened.
また、上記の内燃機関の尿素水回収システムにおいて、前記空気供給装置から前記二流体混合噴射ノズルまでの空気供給経路から分岐して、第3の開閉弁を介して前記尿素水回収経路若しくは前記第1の尿素水供給経路に接続する空気補助供給経路を設けると共に、前記制御装置が、前記内燃機関の停止時に、前記空気供給装置より前記空気補助供給経路を経由して前記尿素水回収経路若しくは前記第1の尿素水供給経路に空気を供給するように構成されると、次のような効果を奏することができる。 Further, in the urea water recovery system for an internal combustion engine described above, the urea water recovery path or the first branch is branched from the air supply path from the air supply device to the two-fluid mixed injection nozzle, via a third on-off valve. An auxiliary air supply path connected to the first urea water supply path, and when the internal combustion engine is stopped, the controller supplies the urea water recovery path from the air supply apparatus via the auxiliary air supply path. When configured to supply air to the first urea water supply path, the following effects can be obtained.
この構成によれば、エンジン停止時において、空気補助供給経路を経由して第1の尿素水供給経路に空気供給装置より供給される空気を流入させて、第1の尿素水供給経路に残留した尿素水を尿素水回収経路を経由して尿素水タンクに戻すので、第1の尿素水供給経路に残留した尿素水を尿素水タンクに確実に戻すことができる。 According to this configuration, when the engine is stopped, the air supplied from the air supply device flows into the first urea water supply path via the air auxiliary supply path, and remains in the first urea water supply path. Since the urea water is returned to the urea water tank via the urea water recovery path, the urea water remaining in the first urea water supply path can be reliably returned to the urea water tank.
また、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、上記の内燃機関の尿素水回収システムを備えて構成され、上記の内燃機関の尿素水回収システムと同様の作用効果を奏することができる。 An internal combustion engine of the present invention for achieving the above object is configured to include the urea water recovery system for the internal combustion engine, and has the same effects as the urea water recovery system for the internal combustion engine. it can.
また、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の尿素水回収方法は、内燃機関の排気通路に配設した尿素水噴射ノズルより尿素水を噴射する内燃機関の尿素水回収方法において、内燃機関の排気通路に尿素水を、尿素水供給装置より供給される尿素水と空気供給装置より供給される空気とを混合して噴射する二流体混合噴射ノズルで噴射すると共に、前記尿素水供給装置から前記二流体混合噴射ノズルまでの第1の尿素水供給経路から分岐して、尿素水タンクに接続する尿素水回収経路を設けて、該尿素水回収径路に第1の開閉弁を設け、内燃機関の停止時に、前記尿素水タンクから前記尿素水供給装置まで若しくは前記尿素水供給装置の近傍に設けた第2の開閉弁までの第2の尿素水供給経路に残留した尿素水を前記尿素水タンクに戻すことなく、前記第1の開閉弁を開状態にして、前記第1の尿素水供給経路に残留した尿素水のみを前記尿素水回収経路を経由して前記尿素水タンクに戻すことを特徴とする方法である。 Further, the urea water recovery method for an internal combustion engine of the present invention for achieving the above object is a urea water recovery method for an internal combustion engine in which urea water is injected from a urea water injection nozzle disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine. The urea water is injected into the exhaust passage of the internal combustion engine by a two-fluid mixed injection nozzle that mixes and injects urea water supplied from the urea water supply device and air supplied from the air supply device, and supplies the urea water Branching from a first urea water supply path from the apparatus to the two-fluid mixed injection nozzle, providing a urea water recovery path connected to a urea water tank, and providing a first on-off valve in the urea water recovery path; When the internal combustion engine is stopped, the urea water remaining in the second urea water supply path from the urea water tank to the urea water supply device or to a second on-off valve provided in the vicinity of the urea water supply device is removed from the urea water. Water tank Without opening the first on-off valve, and only the urea water remaining in the first urea water supply path is returned to the urea water tank via the urea water recovery path. It is a method to do.
また、上記の内燃機関の尿素水回収方法において、前記尿素水供給装置をソレノイド制御ポンプで構成し、前記空気供給装置から前記二流体混合噴射ノズルまでの空気供給経路から分岐して前記尿素水回収経路若しくは前記第1の尿素水供給経路に接続する空気補助供給経路を設け、前記内燃機関の停止時に、前記空気補助供給経路に設けた第3の開閉弁を開弁して、空気を前記空気供給装置より前記空気補助供給経路を経由して前記尿素水回収経路若しくは前記第1の尿素水供給経路に供給する。 Further, in the above urea water recovery method for an internal combustion engine, the urea water supply device is constituted by a solenoid control pump, and the urea water recovery is branched from the air supply path from the air supply device to the two-fluid mixed injection nozzle. An air auxiliary supply path connected to the path or the first urea water supply path, and when the internal combustion engine is stopped, a third on-off valve provided in the air auxiliary supply path is opened, and air is supplied to the air A supply device supplies the urea water recovery path or the first urea water supply path via the air auxiliary supply path.
これらの方法によれば、上記の内燃機関の尿素水回収システムと同様の作用効果を奏することができる。 According to these methods, the same effects as the urea water recovery system for the internal combustion engine can be obtained.
本発明の内燃機関の尿素水回収システム、内燃機関及び内燃機関の尿素水回収方法によれば、尿素水噴射ノズルを、尿素水と空気とを混合して噴射する二流体混合噴射ノズルで構成して、尿素水を噴射するときに、空気の流れで生じる負圧を利用して尿素水を吸い出しながら噴射するので、尿素水の噴射粒径を微小化するための圧力は低くて済むので、エンジン始動時において、尿素水の加圧に要する時間を短縮することができ、尿素水噴射ノズルからの尿素水の噴射を早期に開始することができる。 According to the urea water recovery system for an internal combustion engine, the internal combustion engine, and the urea water recovery method for the internal combustion engine of the present invention, the urea water injection nozzle is constituted by a two-fluid mixed injection nozzle that mixes and injects urea water and air. Therefore, when injecting urea water, it is injected while sucking out urea water using the negative pressure generated by the air flow, so the pressure for minimizing the urea water injection particle size can be low, so the engine At the time of start-up, the time required for pressurizing the urea water can be shortened, and the urea water injection from the urea water injection nozzle can be started early.
また、エンジン停止時に、第2の尿素水供給経路に残留した尿素水は尿素水タンクへ吸い戻されることなく残留するので、次のエンジン始動時において、第2の尿素水供給経路への尿素水の充填が不要になり、第1の尿素水供給経路へ尿素水を充填して噴射可能な圧力まで加圧するのに必要な時間のみとなるので、これによっても、噴射開始までの時間を短縮できる。 Further, since the urea water remaining in the second urea water supply path remains without being sucked back into the urea water tank when the engine is stopped, the urea water to the second urea water supply path is next started. Is no longer necessary, and only the time required to fill the first urea water supply path with the urea water and pressurize to a pressure at which injection is possible is achieved. This also shortens the time until the start of injection. .
また、エンジン停止時に、目詰まりし易い尿素水噴射ノズル側の第1の尿素水供給経路では尿素水が吸い戻されるので、尿素水噴射ノズルにおける尿素水由来の白色生成物の堆積を防止でき、尿素水噴射ノズルの目詰まりを防止できる。従って、エンジン運転時において、排気通路への尿素水の供給を確実に行うことができる。 In addition, when the engine is stopped, urea water is sucked back in the first urea water supply path on the urea water injection nozzle side which is likely to be clogged, so that it is possible to prevent accumulation of white product derived from urea water in the urea water injection nozzle, Clogging of the urea water injection nozzle can be prevented. Therefore, it is possible to reliably supply urea water to the exhaust passage during engine operation.
以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関の尿素水回収システム、内燃機関及び内燃機関の尿素水回収方法について図面を参照しながら説明する。なお、本発明に係る実施の形態の内燃機関は、この本発明に係る実施の形態の内燃機関の尿素水回収システムを備えて構成され、この内燃機関の尿素水回収システムと同様の作用効果を奏することができる。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a urea water recovery system, an internal combustion engine, and a urea water recovery method for an internal combustion engine according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The internal combustion engine of the embodiment according to the present invention is configured to include the urea water recovery system of the internal combustion engine of the embodiment according to the present invention, and has the same effects as the urea water recovery system of the internal combustion engine. Can play.
最初に、図1を参照しながら、本発明に係る実施の形態の内燃機関の尿素水回収システム1が配置されるエンジン(内燃機関)10について説明する。このエンジン10では、外部から導入された新気Aは、ターボチャージャ14のコンプレッサ14bにより加圧され、必要に応じて、EGR通路(図示しない)から吸気通路12に流入する排気ガス(EGRガス)を伴って、エンジン本体11の気筒に送られる。また、この気筒で発生した排気ガスGは、排気通路13に流出し、その一部はEGR通路にEGRガスとして流れ、残りの排気ガスGは、タービン14aを経由してから、排気ガス浄化装置20に流入して、浄化された後、浄化された排気ガスGcとしてマフラー(図示しない)を経由して大気中へ放出される。この排気ガス浄化装置20は、この図1の構成では、酸化触媒装置(DOC)21、微粒子捕集装置22、選択還元型触媒装置(SCR)23等で構成される。
First, an engine (internal combustion engine) 10 in which a urea water recovery system 1 for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is arranged will be described with reference to FIG. In this
選択還元型触媒装置23の上流側に配設された尿素水噴射ノズル30は、NOx還元用の尿素水Uを排気通路13内に噴射する装置であり、噴射された尿素水Uは分解してアンモニアを生成し、このアンモニアを用いて選択還元型触媒装置23で排気ガスG中のNOxを水と窒素に還元して無害化する。
The urea
また、酸化触媒装置21の上流側に配設された燃料噴射ノズル24は、軽油(未燃燃料Fsを排気通路13内に噴射する装置であり、微粒子捕集装置22の再生処理時に、排気通路13内に軽油Fsを噴射し、酸化触媒装置21で酸化された軽油Fsの酸化熱により排気ガスGを昇温して微粒子捕集装置22をPM燃焼可能な温度域まで昇温させて捕集されたPMを燃焼除去する役割を持っている。
The
そして、本発明に係る実施の形態の内燃機関の尿素水回収システム1は、エンジン10の排気通路13に配設した尿素水噴射ノズル30より尿素水Uを噴射する内燃機関の尿素水回収システム1であり、この尿素水噴射ノズル30を、図2に示すように、尿素水供給装置であるソレノイド制御ポンプ31より尿素水タンク32から尿素水供給経路33を経由して供給される尿素水Uと、空気供給装置であるエアポンプ34よりエアタンク(図示しない)等から空気供給経路35を経由して供給される空気Apとを混合して、この混合流体Mを噴射する二流体混合噴射ノズルで構成する。
The urea water recovery system 1 for an internal combustion engine according to the embodiment of the present invention is a urea water recovery system 1 for an internal combustion engine that injects urea water U from a urea
そして、本発明においては、尿素水供給装置31から二流体混合噴射ノズル30までの第1の尿素水供給経路33aから分岐して、第1の開閉弁51を介して尿素水タンク32に接続する尿素水回収経路50を設ける。
And in this invention, it branches from the 1st urea water supply path |
そして、この尿素水供給装置31がソレノイド制御ポンプで構成されると、このソレノイド制御ポンプが停止されたときには、尿素水Uがソレノイド制御ポンプを通過できなくなるので、第2の開閉弁33cを不要にすることができる。つまり、尿素水供給装置31としてソレノイド制御ポンプの替りに従来技術の尿素水ポンプを採用する時には、この尿素水供給装置31の近傍に第2の開閉弁33cを設けるが、尿素水供給装置31としてソレノイド制御ポンプ31を採用した場合には、この第2の開閉弁33cは不要となる。以下、尿素水供給装置31としてソレノイド制御ポンプを採用した場合を主として説明するので、ソレノイド制御ポンプ31とする。
When the urea
このソレノイド制御ポンプ31は、尿素水Uを二流体混合噴射ノズル30に吐出して供給するときのみ、尿素水タンク32から尿素水Uを吸い込み、この尿素水Uを加圧して吐出するという動作を行うため、従来技術の尿素水ポンプのように、作動を停止した時も、尿素水タンク32からソレノイド制御ポンプ31までの第2の尿素水供給経路33bの内部の尿素水Uには空気混入の問題が起こらない。そのため、従来技術の尿素水ポンプのように尿素水Uの吸い戻しが不要になるので、尿素水Uの加圧までの時間を短縮できる。
The
なお、二流体混合噴射ノズル30の採用により、ソレノイド制御ポンプ32で発生可能な吐出圧でも尿素水Uの噴射粒径を20μmよりも小さくすることができるようになるので、停止時に尿素水Uの通過を無くすことができるソレノイド制御ポンプ31が採用できるようになる。
The use of the two-fluid
また、図1に示すように、本発明の内燃機関の尿素水回収システム1を制御する制御装置40を設ける。この制御装置40は、エンジン10の運転状態に応じて、ソレノイド制御ポンプ31及びエアポンプ34を制御することで、二流体混合噴射ノズル30への尿素水Uの供給流量及び空気Apの供給流量を制御する装置である。また、この制御装置40は、通常は、エンジン10に備えた各種センサー、または、エンジン10を搭載した車両に備えた各種センサーの情報に基づいて、エンジン10の全般の制御や車両の全般の制御を行うエンジンコントロールユニット(ECU)に組み込まれて構成されるが、エンジンコントロールユニットとは独立して設けてもよい。
Moreover, as shown in FIG. 1, the
そして、この制御装置40が、エンジン10の停止時に、尿素水タンク32からソレノイド制御ポンプ31までの第2の尿素水供給経路33bに残留した尿素水Uを尿素水タンク32に戻すことなく、第1の開閉弁51を開状態にして、第1の尿素水供給経路33aに残留した尿素水Uのみを尿素水回収経路50を経由して尿素水タンク32に戻す制御を行うように構成する。
The
なお、尿素水供給装置31としてソレノイド制御ポンプ31の替りに従来技術の尿素水ポンプを採用する時には、エンジン10の停止時に、第2の開閉弁33cを閉弁して、尿素水タンク32から尿素水供給装置31までの第2の尿素水供給経路33bに残留した尿素水Uを尿素水タンク32に戻すことなく、第1の開閉弁51を開状態にして、第1の尿素水供給経路33aに残留した尿素水Uのみを尿素水回収経路50を経由して尿素水タンク32に戻す制御を行う。これにより、尿素水供給装置31としての尿素水ポンプ内の尿素水Uも尿素水タンク32に戻される。
When a conventional urea water pump is adopted as the urea
これにより、尿素水噴射ノズル30を、尿素水Uと空気Apとを混合して噴射する二流体混合噴射ノズルで構成して、尿素水Uを噴射するときに、空気Apの流れで生じる負圧を利用して尿素水Uを吸い出しながら噴射するので、高圧で尿素水Uを噴射する高圧液体噴射ノズルを使用するときのように、尿素水Uの噴射粒径を微小化するために、尿素水Uを約900kPa(約9bar)程度まで高圧化する必要がなくなり、尿素水Uの供給圧力は約200kPa(約2bar)程度でよくなる。その結果、エンジン始動時において、尿素水Uの加圧に要する時間を短縮することができ、尿素水噴射ノズル30からの尿素水Uの噴射を早期に開始することができる。
Thus, the urea
また、エンジン停止時に、第1の開閉弁51を開状態にして尿素水Uを尿素水タンク32に吸い戻す際に、第1の尿素水供給経路33aに残留した尿素水Uのみが尿素水タンク32に吸い戻される。一方、第2の尿素水供給経路33bに残留した尿素水Uは尿素水タンク32へ吸い戻されることなく残留する。その結果、次のエンジン始動時において、第1の尿素水供給経路33aへの尿素水Uの充填及び規定圧力までの加圧に要する時間は必要になるが、第2の尿素水供給経路33bへの尿素水Uの充填が不要になるので、噴射開始までの時間を、尿素水噴射ノズル30からの尿素水Uの噴射を早期に開始することができる。
In addition, when the engine is stopped, when the first on-off
また、エンジン停止時に、目詰まりし易い尿素水噴射ノズル30側の第1の尿素水供給経路33aでは尿素水Uが吸い戻されるので、尿素水噴射ノズル30における尿素水由来の白色生成物の堆積を防止でき、尿素水噴射ノズル30の目詰まりを防止できる。そのため、エンジン運転時において、排気通路13への尿素水Uの供給を確実に行うことができる。
Further, since the urea water U is sucked back in the first urea
そして、ソレノイド制御ポンプ32と二流体混合噴射ノズル31を一体化して構成することが好ましい。従来技術の高圧液体噴射ノズルが縦45mm、横60mm、長さ65mm程度であるのに対して、ソレノイド制御ポンプ32は、径が30mm〜40mm程度で長さが80mm〜90mm程度であり、二流体混合噴射ノズル31は、径が20mm〜30mm程度で、長さが40mm〜50mmであり、共に小型の装置であるので、両装置を一体化させることで、ソレノイド制御ポンプ32と二流体混合噴射ノズル31の間の流路を短くすることができ、より尿素水Uの再噴射開始までの時間を短縮できるようになる。
And it is preferable to comprise the solenoid control pump 32 and the two-fluid
更に、エアポンプ34から二流体混合噴射ノズル30までの空気供給経路35から分岐して、第3の開閉弁53を介して尿素水回収経路50若しくは第1の尿素水供給経路33a(図1の構成では尿素水回収経路50)に接続する空気補助供給経路52を設ける。
Furthermore, it branches from the
それと共に、制御装置40が、エンジン10の停止時に、エアポンプ34より空気補助供給経路52を経由して尿素水回収経路50若しくは第1の尿素水供給経路33aに空気Apを供給するように構成する。この空気Apの供給は、この空気の流入により、尿素水回収経路50若しくは第1の尿素水供給経路33aの内部の尿素水Uの尿素水タンク32への戻りを促進されるように行われる。
At the same time, the
これにより、エンジン10の停止時において、空気補助供給経路52を経由して第1の尿素水供給経路33aにエアポンプ34より供給される空気Apを流入させて、第1の尿素水供給経路33aに残留した尿素水Uを尿素水回収経路50を経由して尿素水タンク32に戻すので、第1の尿素水供給経路33aに残留した尿素水Uを尿素水タンク32に確実に戻すことができるようになる。
Thus, when the
次に、本発明に係る実施の形態の内燃機関の尿素水回収方法について説明する。この内燃機関の尿素水回収方法は、エンジン10の排気通路13に配設した尿素水噴射ノズル30より尿素水Uを噴射する内燃機関の尿素水回収方法であり、エンジン10の排気通路13に尿素水Uを、尿素水供給装置31より供給される尿素水Uと空気供給装置34より供給される空気Apとを混合して噴射する二流体混合噴射ノズルで噴射する。
Next, a urea water recovery method for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described. This urea water recovery method for an internal combustion engine is a urea water recovery method for an internal combustion engine in which urea water U is injected from a urea
それと共に、尿素水供給装置31から二流体混合噴射ノズル30までの第1の尿素水供給経路33aから分岐して、尿素水タンク32に接続する尿素水回収経路50を設けて、この尿素水回収径路50に第1の開閉弁51を設ける。
At the same time, a urea
そして、エンジン10の停止時に、尿素水タンク32から尿素水供給装置31まで若しくは尿素水供給装置31の近傍に設けた第2の開閉弁33cまでの第2の尿素水供給経路33bに残留した尿素水Uを尿素水タンク32に戻すことなく、第1の開閉弁51を開状態にして、第1の尿素水供給経路33aに残留した尿素水Uのみを尿素水回収経路50を経由して尿素水タンク32に戻す。
When the
また、内燃機関の尿素水回収方法では、この尿素水供給装置31をソレノイド制御ポンプで構成し、エアポンプ34から二流体混合噴射ノズル30までの空気供給経路35から分岐して、尿素水回収径路50若しくは第1の尿素水供給経路33aに接続する空気補助供給経路52を設け、エンジン10の停止時に、空気補助供給経路52に設けた第3の開閉弁53を開弁して、空気Apをエアポンプ34より空気補助供給経路52を経由して尿素水回収径路50若しくは第1の尿素水供給経路33aに供給して、空気Apで尿素水回収径路50及び第1の尿素水供給経路33aの内部の尿素水Uが尿素水タンク32に戻るのを促進させることが好ましい。
Further, in the urea water recovery method for the internal combustion engine, the urea
上記の構成の内燃機関の尿素水回収システム1、内燃機関及び内燃機関の尿素水回収方法によれば、尿素水噴射ノズル30を、尿素水Uと空気Apとを混合して噴射する二流体混合噴射ノズルで構成して、尿素水Uを噴射するときに、空気Apの流れで生じる負圧を利用して尿素水Uを吸い出しながら噴射するので、尿素水Uの噴射粒径を微小化するための圧力は低くて済むので、エンジン始動時において、尿素水Uの加圧に要する時間を短縮することができ、尿素水噴射ノズル30からの尿素水Uの噴射を早期に開始することができる。
According to the urea water recovery system 1 for an internal combustion engine, the internal combustion engine, and the urea water recovery method for an internal combustion engine configured as described above, the two-fluid mixing in which the urea
また、エンジン停止時に、第2の尿素水供給経路33bに残留した尿素水Uは尿素水タンク32へ吸い戻されることなく残留するので、次のエンジン10の始動時において、第2の尿素水供給経路33bへの尿素水Uの充填が不要になり、第1の尿素水供給経路33aへ尿素水Uを充填して噴射可能な圧力まで加圧するのに必要な時間のみとなるので、これによっても、噴射開始までの時間を短縮できる。そのため、本発明の内燃機関の尿素水回収システム1では、従来技術に比べて30秒〜50秒程度短縮することができる。
Further, since the urea water U remaining in the second urea
また、エンジン10の停止時に、目詰まりし易い尿素水噴射ノズル30側の第1の尿素水供給経路33aでは尿素水Uが吸い戻されるので、尿素水噴射ノズル30における尿素水由来の白色生成物の堆積を防止でき、尿素水噴射ノズル30の目詰まりを防止できる。従って、エンジン10の運転時において、排気通路13への尿素水Uの供給を確実に行うことができる。
Further, when the
1 内燃機関の尿素水回収システム
10 エンジン(内燃機関)
11 エンジン本体
12 吸気通路
13 排気通路
14 ターボチャージャ(ターボ式過給器)
14a タービン
14b コンプレッサ
20 排気ガス浄化装置
21 酸化触媒装置(DOC)
22 微粒子捕集装置
23 選択還元型触媒装置
24 燃料噴射装置
30 尿素水噴射ノズル(二流体混合噴射ノズル)
31 ソレノイド制御ポンプ(尿素水供給装置)
32 尿素水タンク
33 尿素水供給経路
33a 第1の尿素水供給経路
33b 第2の尿素水供給経路
33c 第2の開閉弁
34 エアポンプ(空気供給装置)
35 空気供給経路
40 制御装置
50 尿素水回収経路
51 第1の開閉弁
52 空気補助供給経路
53 第3の開閉弁
A 新気
Ap 空気(圧縮空気、加圧空気)
U 尿素水
M 混合流体
G 発生した排気ガス
Gc 浄化処理された排気ガス
1 Urea water recovery system for
11
22 Fine
31 Solenoid control pump (urea water supply device)
32 urea water tank 33 urea
35
U Urea water M Mixed fluid G Generated exhaust gas Gc Purified exhaust gas
Claims (7)
前記尿素水噴射ノズルが、尿素水供給装置より供給される尿素水と空気供給装置より供給される空気とを混合して噴射する二流体混合噴射ノズルで構成されると共に、
前記尿素水供給装置から前記二流体混合噴射ノズルまでの第1の尿素水供給経路から分岐して、第1の開閉弁を介して尿素水タンクに接続する尿素水回収経路が設けられ、
前記尿素水回収システムを制御する制御装置が、内燃機関の停止時に、前記尿素水タンクから前記尿素水供給装置まで若しくは前記尿素水供給装置の近傍に設けた第2の開閉弁までの第2の尿素水供給経路に残留した尿素水を前記尿素水タンクに戻すことなく、前記第1の開閉弁を開状態にして、前記第1の尿素水供給経路に残留した尿素水のみを前記尿素水回収経路を経由して前記尿素水タンクに戻す制御を行うように構成されることを特徴とする内燃機関の尿素水回収システム。 In a urea water recovery system for an internal combustion engine that injects urea water from a urea water injection nozzle disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine,
The urea water injection nozzle is composed of a two-fluid mixed injection nozzle that mixes and injects urea water supplied from a urea water supply device and air supplied from an air supply device,
A urea water recovery path branched from the first urea water supply path from the urea water supply device to the two-fluid mixed injection nozzle and connected to the urea water tank via the first on-off valve is provided;
When the internal combustion engine is stopped, the control device for controlling the urea water recovery system includes a second controller from the urea water tank to the urea water supply device or a second on-off valve provided in the vicinity of the urea water supply device. Without returning the urea water remaining in the urea water supply path to the urea water tank, the first on-off valve is opened to recover only the urea water remaining in the first urea water supply path. A urea water recovery system for an internal combustion engine configured to perform control to return to the urea water tank via a path.
前記制御装置が、前記内燃機関の停止時に、前記空気供給装置より前記空気補助供給経路を経由して前記尿素水回収経路若しくは前記第1の尿素水供給経路に空気を供給するように構成される請求項1〜3のいずれか1項に記載の内燃機関の尿素水回収システム。 An air auxiliary supply path branched from the air supply path from the air supply device to the two-fluid mixed injection nozzle and connected to the urea water recovery path or the first urea water supply path via a third on-off valve And providing
The control device is configured to supply air from the air supply device to the urea water recovery path or the first urea water supply path via the air auxiliary supply path when the internal combustion engine is stopped. The urea water recovery system for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3.
内燃機関の排気通路に尿素水を、尿素水供給装置より供給される尿素水と空気供給装置より供給される空気とを混合して噴射する二流体混合噴射ノズルで噴射すると共に、前記尿素水供給装置から前記二流体混合噴射ノズルまでの第1の尿素水供給経路から分岐して、尿素水タンクに接続する尿素水回収経路を設けて、該尿素水回収径路に第1の開閉弁を設け、
内燃機関の停止時に、前記尿素水タンクから前記尿素水供給装置まで若しくは前記尿素水供給装置の近傍に設けた第2の開閉弁までの第2の尿素水供給経路に残留した尿素水を前記尿素水タンクに戻すことなく、前記第1の開閉弁を開状態にして、前記第1の尿素水供給経路に残留した尿素水のみを前記尿素水回収経路を経由して前記尿素水タンクに戻すことを特徴とする内燃機関の尿素水回収方法。 In a urea water recovery method for an internal combustion engine in which urea water is injected from a urea water injection nozzle disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine,
The urea water is injected into the exhaust passage of the internal combustion engine by a two-fluid mixed injection nozzle that mixes and injects urea water supplied from the urea water supply device and air supplied from the air supply device, and supplies the urea water Branching from a first urea water supply path from the apparatus to the two-fluid mixed injection nozzle, providing a urea water recovery path connected to a urea water tank, and providing a first on-off valve in the urea water recovery path;
When the internal combustion engine is stopped, the urea water remaining in the second urea water supply path from the urea water tank to the urea water supply device or to a second on-off valve provided in the vicinity of the urea water supply device is removed from the urea water. Without returning to the water tank, the first on-off valve is opened, and only the urea water remaining in the first urea water supply path is returned to the urea water tank via the urea water recovery path. A method for recovering urea water of an internal combustion engine, characterized by:
前記空気供給装置から前記二流体混合噴射ノズルまでの空気供給経路から分岐して前記尿素水回収経路若しくは前記第1の尿素水供給経路に接続する空気補助供給経路を設け、
前記内燃機関の停止時に、前記空気補助供給経路に設けた第3の開閉弁を開弁して、空気を前記空気供給装置より前記空気補助供給経路を経由して前記尿素水回収経路若しくは前記第1の尿素水供給経路に供給することを特徴とする請求項6に記載の内燃機関の尿素水回収方法。 The urea water supply device is constituted by a solenoid control pump,
Providing an air auxiliary supply path that branches from the air supply path from the air supply device to the two-fluid mixed injection nozzle and connects to the urea water recovery path or the first urea water supply path;
When the internal combustion engine is stopped, a third on-off valve provided in the air auxiliary supply path is opened, and air is supplied from the air supply device via the air auxiliary supply path to the urea water recovery path or the first. The urea water recovery method for an internal combustion engine according to claim 6, wherein the urea water supply path is supplied to one urea water supply path.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108266252A (en) * | 2018-03-26 | 2018-07-10 | 浙江爱力浦科技股份有限公司 | A kind of air cooling air-assisted automatic control type urea liquid spraying system |
-
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