JP2018162682A - 還元剤添加装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で還元剤配管を確実に固定し、且つ還元剤配管に対する温度、振動の影響を低減できる還元剤添加装置を提供する。【解決手段】排気浄化装置に設ける還元剤添加装置であって、還元剤添加装置１４は、インジェクタ１６の先端部を収容し且つウォータージャケット２０を備えて排気浄化装置５０に取り付けられるインジェクタホルダ１８と、インジェクタ１６の後端部を収容してインジェクタ１６をインジェクタホルダ１８に固定する固定部材２６とを有しており、固定部材２６に、インジェクタ１６に接続する還元剤配管１３を設置するための配管接続座３４と、配管接続座３４の近傍位置に形成され固定具３７により還元剤配管１３を固定する配管固定部３６を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、還元剤添加装置に関するものである。

近年、排気管の途中に排気ガス中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを備えると共に、該パティキュレートフィルタの下流側に酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させ得る選択還元型触媒を備え、該選択還元型触媒と前記パティキュレートフィルタとの間に還元剤（添加剤）として尿素水を噴霧してパティキュレートとＮＯxの同時低減を図ることが提案されている。

この場合、選択還元型触媒への尿素水の添加は、パティキュレートフィルタと選択還元型触媒との間に設けられるインジェクタ(還元剤添加装置)によって行われるが、排気ガス中に添加された尿素水がアンモニアと炭酸ガスに熱分解されるまでに十分な反応時間を確保するためには、尿素水の添加位置から選択還元型触媒までの距離を長くとる必要がある。しかし、この場合にはパティキュレートフィルタと選択還元型触媒との間隔が長くなり、車両への搭載性が著しく損なわれてしまう。

このため、図５、図６に示す如きコンパクトな排気浄化装置５０が既に提案されている。図５、図６に示される排気浄化装置５０では、エンジンからの排気ガス１が流通する排気管２の途中に、排気ガス１中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタ３を抱持した第１マフラ４と、パティキュレートフィルタ３の下流側に配置して酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させ得る性質を備えた選択還元型触媒５を抱持した第２マフラ６を並列に設け、パティキュレートフィルタ３の出側端部と選択還元型触媒５の入側端部との間をＳ字構造の連絡流路７により接続している。そして、パティキュレートフィルタ３の出側端部から排出された排気ガス１は逆向きに折り返されて隣の選択還元型触媒５の入側端部に導入されるようになっている。

ここで、前記連絡流路７は、パティキュレートフィルタ３の出側端部を包囲し且つ該出側端部から出た直後の排気ガス１を略直角な向きに方向転換させつつ集合せしめるガス集合室７Ａと、該ガス集合室７Ａで集められた排気ガス１をパティキュレートフィルタ３の排気流れと逆向きに抜き出すミキシングパイプ７Ｂと、該ミキシングパイプ７Ｂにより導かれた排気ガス１を略直角な向きに方向転換させつつ分散せしめ且つその分散された排気ガス１を選択還元型触媒５の入側端部に導入し得るよう該入側端部を包囲するガス分散室７ＣとによりＳ字構造を成すように構成されている。尚、図５の例では、パティキュレートフィルタ３が抱持されている第１マフラ４内の前段には、排気ガス１を酸化処理する酸化触媒８が装備されており、又、一対一組とした選択還元型触媒５が抱持されている第２マフラ６内の後段には、余剰のアンモニアを酸化処理するアンモニア低減触媒９が装備されている。図中１０はアンモニア低減触媒９の下流に設けられる排気口である。

前記排気浄化装置５０は、図５、図６に示すようにフレーム１１に装備されており、下流に排気口１０を有する第２マフラ６はフレーム１１の外側に位置し、前記第１マフラはフレーム１１の内側に位置するようにフレーム１１に固定されている。

そして、図５、図６の前記ガス集合室７Ａには、パティキュレートフィルタ３の出側端部から出た排気ガス１が略直角な向きに方向転換されて向かう方向へ尿素水を添加するインジェクタ１２を装備している。即ち、インジェクタ１２はガス集合室７Ａの後方端部(図５の左端部)のフレーム１１から遠い側の上面に、フレーム１１側へ向かい且つ斜め下方に向けてガス集合室７Ａ内へ尿素水を噴射するように設けている。

又、図５ではガス集合室７Ａの後方端部におけるフレーム１１から遠い側の上面にインジェクタ１２を設けた場合を実線で示したが、これに代えて、図５に破線で示すように、ガス集合室７Ａの後方端部におけるフレーム１１に近い側に、ミキシングパイプ７Ｂの内部へ向けて尿素水を噴射するインジェクタ１２'を設けていてもよい。図中１３、１３'は、前記インジェクタ１２、１２'に接続されてインジェクタ１２、１２'に還元剤を供給する還元剤配管である。

そして、上記の構成を採用すれば、パティキュレートフィルタ３により排気ガス１中のパティキュレートが捕集されると共に、インジェクタ１２又はインジェクタ１２'から排気ガス１中に尿素水が添加されることで尿素水はアンモニアと炭酸ガスとに熱分解され、選択還元型触媒５上で排気ガス１中のＮＯxがアンモニアにより良好に還元浄化される結果、排気ガス１中のパティキュレートとＮＯxの同時低減が図られることになる。

この際、前記排気浄化装置５０は、パティキュレートフィルタ３の出側端部から排出された排気ガス１が連絡流路７により逆向きに折り返されてから隣の選択還元型触媒５の入側端部に導入されるようになっているので、構成がコンパクトにまとめられ、更に、インジェクタ１２による尿素水の添加位置から選択還元型触媒５までの距離が長く確保されることにより、尿素水からアンモニアが生成されるのに十分な反応時間が確保される。

尚、この種のコンパクトに構成された排気浄化装置に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。

特開２０１５−４８７１５号公報

図５、図６に示すように、排気浄化装置５０に設けられるインジェクタ１２、１２'には還元剤配管１３、１３'が接続されており、この還元剤配管１３、１３'はどこかに固定しておく必要があるが、還元剤配管１３、１３'を排気浄化装置５０に固定して支持する場合には、排気熱により熱せられている排気浄化装置５０の温度、排気振動等を考慮する必要がある。

例えば、前記還元剤配管１３、１３'は支持ブラケットにより前記排気浄化装置５０に固定することが考えられるが、この場合は還元剤配管１３、１３'が排気浄化装置５０と同一の振動形態となるので好ましい。

しかし、高温の排気浄化装置５０に対して支持ブラケットにより還元剤配管１３、１３'を固定する場合、支持ブラケットによる配管固定部の温度(還元剤の温度)が一定以下に保持されるようにする必要がある。即ち、インジェクタ１２、１２'や還元剤配管１３、１３'の温度が高くなった場合、配管の耐久性が低下したり、配管固定部の樹脂材が溶損する恐れがあり、尿素水の噴霧が良好に行われなくなることが考えられるため、この問題を防止する必要がある。このため、支持ブラケットは極力温度が低い部分に固定する必要があり、よってインジェクタ１２、１２'と配管固定部との距離が長くなり支持ブラケットが大型化するという問題がある。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、簡単な構成で還元剤配管を確実に固定することができ、且つ還元剤配管に対する温度、振動の影響を低減できる還元剤添加装置を提供することを目的としている。

本発明は、排気浄化装置に設ける還元剤添加装置であって、
前記還元剤添加装置は、インジェクタの先端部を収容し且つウォータージャケットを備えて前記排気浄化装置に取り付けられるインジェクタホルダと、前記インジェクタの後端部を収容して該インジェクタを前記インジェクタホルダに固定する固定部材とを有しており、
前記固定部材に、前記インジェクタに接続する還元剤配管を設置するための接続口を有する配管接続座と、該配管接続座の近傍位置に形成され固定具を介して前記還元剤配管が固定される配管固定部を備えた
ことを特徴とする。

而して、上記構成によれば、インジェクタを保持してインジェクタホルダに固定するための固定部材に、インジェクタに接続する還元剤配管を固定するための配管接続座を設け、更に、該配管接続座の近傍位置に形成し固定具により前記還元剤配管を固定する配管固定部を備えたので、コンパクトな構成により還元剤配管を還元剤添加装置に対して確実に固定されるようになる。

又、ウォータージャケットを有するインジェクタホルダに固定された固定部材は低温に保持されるので、固定具により固定部材に固定される還元剤配管の温度を低く抑えることができる。更に、還元剤配管はインジェクタホルダと一体の固定部材に固定されるので還元剤配管が振動する問題も低減される。

上記した本発明の還元剤添加装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

インジェクタを保持してインジェクタホルダに固定するための固定部材に、インジェクタに接続する還元剤配管を固定するための配管接続座と、該配管接続座の近傍位置に形成し固定具により前記還元剤配管を固定する配管固定部を備えたので、コンパクトな構成により還元剤配管を還元剤添加装置に対して確実に固定することができる。

更に、ウォータージャケットを有するインジェクタホルダに固定された固定部材は低温に保持されるので、固定具により固定部材に固定される還元剤配管の温度を低く抑えることができる。又、還元剤配管はインジェクタホルダと一体の固定部材に固定されるので還元剤配管が振動する問題も低減できる。

本発明を実施する還元剤添加装置を構成する固定部材の縦断面図である。 図１の固定部材の平面図である。 還元剤添加装置の側面図である。 還元剤添加装置の構成を示す組立図である。 インジェクタを有する排気浄化装置の一例を示す平面図である。 図５の排気浄化装置の側面図である。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１〜図４は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例においては、前述した図５、図６に示すものと略同様の構成を有する排気浄化装置５０に対し、インジェクタ１６を収容するようにした還元剤添加装置１４を設けている。

図１〜図４に示す前記還元剤添加装置１４は、図６、図７に示す排気浄化装置５０のガス集合室７Ａにおける後方端部(図５の左端部)のフレーム１１に対して内側の上面に、フレーム１１の外側へ向かい且つ斜め下方に向けてガス集合室７Ａ内へ尿素水を噴射するように設けた場合を示す。

前記還元剤添加装置１４は、図４に示すインジェクタ１６の先端部１６ａを嵌合させて収容するポケット１７を備えたインジェクタホルダ１８を有する。インジェクタホルダ１８におけるポケット１７の外周には冷却水配管１９から供給される冷却水を循環して冷却を行うウォータージャケット２０が形成されている。そして、前記インジェクタホルダ１８は、ボルト穴２１に通したボルト２２(図３)により排気浄化装置５０のガス集合室７Ａに固定される。

前記インジェクタホルダ１８の上部には、前記インジェクタ１６後端部１６ｂ(上端部)を包囲し、前記インジェクタホルダ１８に設けたボルト穴２４に固定ボルト２５を介して固定する固定部材２６を設けている。２７は固定部材２６を固定ボルト２５によりインジェクタ１６に締め付けて固定する際に、インジェクタ１６が移動しないように付勢しておく板バネである。図３中２８は図５に示す前記還元剤添加装置１４のフレーム１１に対して内側へ向かう前面を覆うよう設けた保護カバーであり、該保護カバー２８は、図４に示すようにボルト穴２９を有してインジェクタホルダ１８に設けられた取付座３０に対して図３に示すようにボルト３１で固定している。

図１は前記固定部材２６の縦断面図、図２は図１の平面図であり、前記固定部材２６の下部には前記インジェクタ１６の後端部１６ｂ(上端部)に気密に嵌合して包囲する嵌合孔３２が形成してあり、前記固定部材２６の上部には、前記嵌合孔３２に連通する接続口３３を備えた配管接続座３４が設けられている。

そして、前記配管接続座３４の接続口３３には、前記還元剤配管１３の端部が接続される。

又、前記固定部材２６における配管接続座３４の近傍位置には、取付穴３５を有する配管固定部３６が形成してあり、この配管固定部３６の取付穴３５に、前記還元剤配管１３が固定具３７を介してボルト３８により固定される。図１、図２の例では、還元剤配管１３に巻き付けた固定バンド３７ａの両端の折り返し部３７ｂをボルト３８により取付穴３５に固定している。図２中３９は、前記接続口３３の還元剤の圧力を検出する圧力計４０(図３)を取り付けるための取付穴である。

尚、図５に示す選択還元型触媒５は酸素共存下でも選択的にＮＯxをＨＣガスと反応させ得る性質を備えたものであり、このため前記還元剤添加装置１４によって噴霧される還元剤が燃料である場合には、該燃料のＨＣガスへの転化が促進されることになる。従って、還元剤としては尿素水の他に燃料も用いることができる。

又、前記還元剤添加装置１４は、図５、図６に示した排気浄化装置５０以外の構造を有する排気浄化装置にも適用することができる。

図１〜図４に示した形態例によれば、インジェクタ１６を保持してインジェクタ１６をインジェクタホルダ１８に固定するための固定部材２６に、インジェクタ１６に接続する還元剤配管１３を固定するための配管接続座３４を設け、更に、該配管接続座３４の近傍位置に形成した配管固定部３６に、固定具３７により還元剤配管１３を固定するようにしたので、コンパクトな構成により還元剤配管１３を還元剤添加装置１４の固定部材２６に対して確実に固定できる。

又、ウォータージャケット２０を有するインジェクタホルダ１８は低温に保持されているので、このインジェクタホルダ１８に固定された固定部材２６も低温に保持され、よって、固定具３７により固定部材２６に固定された還元剤配管１３の温度は低く抑えることができる。

更に、還元剤配管１３はインジェクタホルダ１８に一体に固定した固定部材２６に固定されて同一の振動形態となることにより、還元剤配管１３が振動する問題も低減される。

又、前記インジェクタ１６は、固定部材２６によってインジェクタホルダ１８に固定するようにしたので、小型の構成でインジェクタ１６を確実に固定することができる。更に、コンパクトに構成された前記還元剤添加装置１４の固定部材２６に還元剤配管１３を固定したので、還元剤添加装置１４の全体が小型になり、排気浄化装置５０に対する還元剤添加装置１４の搭載性を向上することができる。

上記実施の形態においては、図５のガス集合室７Ａの後方端部(左端部)におけるフレーム１１から遠い側の上面に設けられるインジェクタ１２の位置に、還元剤添加装置１４を設けた場合について説明したが、図５に破線で示すように、ガス集合室７Ａの後方端部におけるフレーム１１に近い側に設けたインジェクタ１２'の位置に、還元剤添加装置１４を配置する場合にも同様に適用することができる。

尚、本発明の還元剤添加装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、固定部材２６の形状は任意に変更できること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１３ 還元剤配管
１３' 還元剤配管
１４ 還元剤添加装置
１６ インジェクタ
１６ａ 先端部
１６ｂ 後端部
１８ インジェクタホルダ
２０ ウォータージャケット
３３ 接続口
３４ 配管接続座
３６ 配管固定部
３７ 固定具
３７ａ 固定バンド(固定具)
５０ 排気浄化装置

Claims (1)

1. 排気浄化装置に設ける還元剤添加装置であって、
   前記還元剤添加装置は、インジェクタの先端部を収容し且つウォータージャケットを備えて前記排気浄化装置に取り付けられるインジェクタホルダと、前記インジェクタの後端部を収容して該インジェクタを前記インジェクタホルダに固定する固定部材とを有しており、
   前記固定部材に、前記インジェクタに接続する還元剤配管を設置するための接続口を有する配管接続座と、該配管接続座の近傍位置に形成され固定具を介して前記還元剤配管が固定される配管固定部を備えた
   ことを特徴とする還元剤添加装置。

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