WO2018198345A1 - Exhaust gas purification device - Google Patents
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- the exhaust gas purified by passing through the SCRs 31 and 32 and the NH 3 slip 33 is air formed between the inner wall of the casing 4 and the first and second flow passages 2 and 3 including the communication part 5. It flows out of the casing 4 (that is, the exhaust emission control device 1) through the layer X (arrow L10 shown by the broken line in FIGS. 1 and 2).
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Abstract
In this exhaust gas purification device 1, a first flow passage, which communicates with an exhaust gas flow inlet GI and has a DOC and a DPF, and a second flow passage 3, which has SCRs 31,32, are disposed in a folded-back manner via a communication part 5, the communication part comprising: an upstream-side diffusion part 52 in which a dosing part 51 is disposed on the upstream side; a downstream-side diffusion part 54 in which the second flow passage 3 is disposed on the downstream side; and a connection part 53 which establishes communication between the upstream-side diffusion part 52 and the downstream-side diffusion part 54. Due to this configuration, elongation of the overall device can be prevented while ensuring the distance between the dosing part 51 and the SCR 31, sufficient mixing of the exhaust gas with a reducing agent can be achieved, and the exhaust gas purification efficiency can be improved.
Description
本発明は排気浄化装置に関し、特にディーゼルエンジンから排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置に好適なものである。
The present invention relates to an exhaust purification device, and is particularly suitable for an exhaust purification device that purifies exhaust gas discharged from a diesel engine.
内燃機関(例えば、ディーゼルエンジン)から排出された排気ガスには、有害物質である粒子状物質(PM)及び窒素酸化物(NOx)が含まれている。そのため、内燃機関から排出された排気ガスを浄化して、当該排気ガスからPM及びNOxを除去または低減しておくことが要請されている。このような要請を実現するために、各種の開発が行われており、近年では、DPFシステムと尿素SCRシステムとを組み合わせた排気浄化装置も開発され、実用化されるに至っている。このような排気浄化装置では、DPFシステムと尿素SCRシステムとの間に還元剤供給部が設けられている(例えば、特許文献1,2参照)。
Exhaust gas discharged from an internal combustion engine (for example, a diesel engine) contains particulate matter (PM) and nitrogen oxides (NOx), which are harmful substances. Therefore, it is required to purify the exhaust gas discharged from the internal combustion engine and remove or reduce PM and NOx from the exhaust gas. Various developments have been made in order to realize such a demand, and in recent years, an exhaust gas purification apparatus combining a DPF system and a urea SCR system has been developed and put into practical use. In such an exhaust purification device, a reducing agent supply unit is provided between the DPF system and the urea SCR system (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
ここで、DPFシステムは、排気ガスからPMを除去または低減するための装置であり、内燃機関(ディーゼルエンジン)から排出される排気ガス中のNOxを酸化するための酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst)及び、排気ガス中のPMを捕集し、燃焼(酸化)除去するためのパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter)を備えたものである。また、尿素SCRシステムは、NOxとアンモニアとの選択還元反応を利用して、排気ガスからNOxを除去または低減するための装置であり、NOxを還元剤と接触させて還元除去するための選択還元触媒(SCR:Selective Catalytic Reduction)及びアンモニアスリップ触媒を備えたものである。
Here, the DPF system is a device for removing or reducing PM from exhaust gas, and an oxidation catalyst (DOC: Diesel Oxidation Catalyst for oxidizing NOx in exhaust gas discharged from an internal combustion engine (diesel engine). ) And a particulate filter (DPF: Diesel Particulate Filter) for collecting and burning (oxidizing) PM in the exhaust gas. The urea SCR system is a device for removing or reducing NOx from exhaust gas using a selective reduction reaction between NOx and ammonia, and selective reduction for reducing and removing NOx in contact with a reducing agent. A catalyst (SCR: Selective Catalytic Reduction) and an ammonia slip catalyst are provided.
ところで、特許文献1,2に係る排気浄化装置にあっては、還元剤供給部とSCRとの距離が長いほど、還元剤(例えば、尿素、アンモニア等)と排気ガスとの混合が促進して、排気ガスの浄化効率が向上することとなる。従って、かかる装置にあっては、両者の距離を長くしておくことが望ましい。
By the way, in the exhaust gas purification apparatus according to Patent Documents 1 and 2, the longer the distance between the reducing agent supply unit and the SCR, the more the mixing of the reducing agent (for example, urea, ammonia, etc.) and the exhaust gas is promoted. As a result, the exhaust gas purification efficiency is improved. Therefore, in such a device, it is desirable to increase the distance between the two.
しかしながら、従来の装置の如く、DOC,DPF,SCR及びアンモニアスリップ触媒が直列に収納されたままの状態で、還元剤供給部とSCRとの距離を長くした場合には、装置全体が長尺化してしまう。そして、このように装置全体が長尺化してしまうと、車輌への搭載が困難になる等の問題が生じることとなる。
However, when the distance between the reducing agent supply unit and the SCR is increased with the DOC, DPF, SCR and ammonia slip catalyst being accommodated in series as in the conventional apparatus, the entire apparatus becomes longer. End up. If the entire apparatus becomes long in this way, problems such as difficulty in mounting on the vehicle arise.
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、還元剤供給部と選択還元触媒との距離を確保しつつ装置全体の長尺化を防止でき、還元剤と排気ガスとを十分に混合させ、排気ガスの浄化効率を向上することが可能な排気浄化装置を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and can prevent the entire apparatus from being elongated while ensuring the distance between the reducing agent supply unit and the selective reduction catalyst. It is an object of the present invention to provide an exhaust purification device capable of sufficiently mixing the gas and improving the exhaust gas purification efficiency.
上記課題を解決するために、本発明に係る排気浄化装置は、
内燃機関から排出された排気ガスを浄化する排気浄化装置であって、
前記排気ガスの流入口と連通する第一流通路と、
前記第一流通路と連通する第二流通路と、
これら第一及び第二流通路を収容し、任意の位置に前記排気ガスの排出口が設けられるケーシングと、を備え、
前記第一流通路は、
前記排気ガス中の窒素酸化物を酸化するための酸化触媒と、
前記酸化触媒の下流側に配置され、前記排気ガス中の微粒子成分を捕集して除去するためのパティキュレートフィルタと、を有し、
前記第二流通路は、
前記窒素酸化物を尿素成分またはアンモニア成分から選ばれる還元剤と接触させて還元除去するための選択還元触媒を有し、
前記第一流通路と前記第二流通路とが、連通部を介して接続されており、
前記連通部は、
上流側に前記還元剤を供給するための還元剤噴霧部が配置される上流側拡散部と、
下流側に前記第二流通路が配置される下流側拡散部と、
前記上流側拡散部及び前記下流側拡散部を連通する接続部と、を備え、
前記上流側拡散部に対し、前記下流側拡散部が、前記接続部を介して折り返された形状で配置されることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an exhaust emission control device according to the present invention includes:
An exhaust purification device for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine,
A first flow path communicating with the exhaust gas inlet;
A second flow path communicating with the first flow path;
A casing in which the first and second flow passages are accommodated and the exhaust gas discharge port is provided at an arbitrary position;
The first flow path is
An oxidation catalyst for oxidizing nitrogen oxides in the exhaust gas;
A particulate filter disposed on the downstream side of the oxidation catalyst for collecting and removing particulate components in the exhaust gas,
The second flow path is
A selective reduction catalyst for reducing and removing the nitrogen oxide by contacting with a reducing agent selected from a urea component or an ammonia component;
The first flow path and the second flow path are connected via a communication part,
The communication part is
An upstream diffusion part in which a reducing agent spraying part for supplying the reducing agent to the upstream side is disposed;
A downstream diffusion portion in which the second flow passage is disposed on the downstream side;
A connecting portion communicating the upstream diffusion portion and the downstream diffusion portion, and
The downstream diffusion portion is arranged in a shape folded through the connection portion with respect to the upstream diffusion portion.
内燃機関から排出された排気ガスを浄化する排気浄化装置であって、
前記排気ガスの流入口と連通する第一流通路と、
前記第一流通路と連通する第二流通路と、
これら第一及び第二流通路を収容し、任意の位置に前記排気ガスの排出口が設けられるケーシングと、を備え、
前記第一流通路は、
前記排気ガス中の窒素酸化物を酸化するための酸化触媒と、
前記酸化触媒の下流側に配置され、前記排気ガス中の微粒子成分を捕集して除去するためのパティキュレートフィルタと、を有し、
前記第二流通路は、
前記窒素酸化物を尿素成分またはアンモニア成分から選ばれる還元剤と接触させて還元除去するための選択還元触媒を有し、
前記第一流通路と前記第二流通路とが、連通部を介して接続されており、
前記連通部は、
上流側に前記還元剤を供給するための還元剤噴霧部が配置される上流側拡散部と、
下流側に前記第二流通路が配置される下流側拡散部と、
前記上流側拡散部及び前記下流側拡散部を連通する接続部と、を備え、
前記上流側拡散部に対し、前記下流側拡散部が、前記接続部を介して折り返された形状で配置されることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an exhaust emission control device according to the present invention includes:
An exhaust purification device for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine,
A first flow path communicating with the exhaust gas inlet;
A second flow path communicating with the first flow path;
A casing in which the first and second flow passages are accommodated and the exhaust gas discharge port is provided at an arbitrary position;
The first flow path is
An oxidation catalyst for oxidizing nitrogen oxides in the exhaust gas;
A particulate filter disposed on the downstream side of the oxidation catalyst for collecting and removing particulate components in the exhaust gas,
The second flow path is
A selective reduction catalyst for reducing and removing the nitrogen oxide by contacting with a reducing agent selected from a urea component or an ammonia component;
The first flow path and the second flow path are connected via a communication part,
The communication part is
An upstream diffusion part in which a reducing agent spraying part for supplying the reducing agent to the upstream side is disposed;
A downstream diffusion portion in which the second flow passage is disposed on the downstream side;
A connecting portion communicating the upstream diffusion portion and the downstream diffusion portion, and
The downstream diffusion portion is arranged in a shape folded through the connection portion with respect to the upstream diffusion portion.
このとき、本発明に係る排気浄化装置において、前記上流側拡散部の断面積は、前記下流側拡散部の断面積よりも大きく形成されていることが望ましい。
At this time, in the exhaust emission control device according to the present invention, it is preferable that a cross-sectional area of the upstream diffusion portion is larger than a cross-sectional area of the downstream diffusion portion.
本発明によれば、還元剤供給部と選択還元触媒との距離を確保しつつ装置全体の長尺化を防止でき、還元剤と排気ガスとを十分に混合させ、排気ガスの浄化効率を向上することが可能な排気浄化装置を提供できる。
According to the present invention, it is possible to prevent the entire apparatus from being lengthened while ensuring the distance between the reducing agent supply unit and the selective reduction catalyst, and to sufficiently mix the reducing agent and the exhaust gas, thereby improving the exhaust gas purification efficiency. It is possible to provide an exhaust emission control device that can be used.
以下、図面を参照しながら本発明に係る排気浄化装置の実施形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態および図示例に限定するものではない。
Hereinafter, embodiments of an exhaust emission control device according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiments described below are provided with various technically preferable limitations for carrying out the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.
<排気浄化装置の構成>
図1~図12に示すように、本実施形態の排気浄化装置1は、不図示の内燃機関(この場合、ディーゼルエンジン)から排出された排気ガスの流入口GIと連通する第一流通路2と、第一流通路2と連通する第二流通路3と、これら第一及び第二流通路2,3を収容する略箱型のケーシング4と、を備えている。なお、本実施形態の場合、第一及び第二流通路2,3は、それぞれ円筒形状をなしているが、本発明はこれに限ることはない。また、ケーシング4における排気ガスの排出口GOは、搭載する車両等に応じて任意の位置に設けることができる。 <Configuration of exhaust purification device>
As shown in FIGS. 1 to 12, the exhaustemission control device 1 of the present embodiment includes a first flow passage 2 that communicates with an inflow port GI of exhaust gas discharged from an internal combustion engine (in this case, a diesel engine) (not shown). , A second flow passage 3 communicating with the first flow passage 2, and a substantially box-shaped casing 4 accommodating the first and second flow passages 2, 3. In the present embodiment, the first and second flow passages 2 and 3 each have a cylindrical shape, but the present invention is not limited to this. Further, the exhaust gas outlet GO in the casing 4 can be provided at an arbitrary position according to the vehicle to be mounted.
図1~図12に示すように、本実施形態の排気浄化装置1は、不図示の内燃機関(この場合、ディーゼルエンジン)から排出された排気ガスの流入口GIと連通する第一流通路2と、第一流通路2と連通する第二流通路3と、これら第一及び第二流通路2,3を収容する略箱型のケーシング4と、を備えている。なお、本実施形態の場合、第一及び第二流通路2,3は、それぞれ円筒形状をなしているが、本発明はこれに限ることはない。また、ケーシング4における排気ガスの排出口GOは、搭載する車両等に応じて任意の位置に設けることができる。 <Configuration of exhaust purification device>
As shown in FIGS. 1 to 12, the exhaust
図1,図2に示すように、第一流通路2には、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)を酸化するための酸化触媒(DOC)21と、DOC21の下流側に配置され、排気ガス中の微粒子成分(PM)を捕集して除去するためのパティキュレートフィルタ(DPF)22と、が設置されている。第一流通路2におけるDOC21の上流側には、後述する上流側導入部20が配設されている。上流側導入部20は、流入口GIから流入する排気ガスをDOC21の直径方向に拡散させるためのものである。
As shown in FIGS. 1 and 2, the first flow passage 2 is disposed on the downstream side of the DOC 21 and an oxidation catalyst (DOC) 21 for oxidizing nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas. A particulate filter (DPF) 22 for collecting and removing the particulate component (PM) therein is installed. On the upstream side of the DOC 21 in the first flow passage 2, an upstream introduction portion 20 described later is disposed. The upstream introduction part 20 is for diffusing exhaust gas flowing in from the inlet GI in the diameter direction of the DOC 21.
図1,図2,図8に示すように、第二流通路3には、窒素酸化物(NOx)を尿素成分またはアンモニア成分から選ばれる還元剤と接触させて還元除去するための選択還元触媒(SCR)31,32が設置されている。なお、本実施形態では、SCR31,32を二段構成で設ける場合について述べるが、本発明はこれに限らない。また、下流側のSCR32の更に下流側には、SCR32から排出される還元剤を酸化するための新たな酸化触媒であるNH3スリップ33が配置されていることが好ましい。これにより、SCR31,32において排気ガスと反応しきれずに排出される(スリップする)還元剤を確実に酸化させ、スリップ現象を未然に防止できる。但し、本発明において、NH3スリップ33は必須ではなく、NH3スリップ33を省略してもよい。
As shown in FIGS. 1, 2, and 8, the second flow passage 3 has a selective reduction catalyst for reducing and removing nitrogen oxides (NOx) by contacting with a reducing agent selected from a urea component or an ammonia component. (SCR) 31 and 32 are installed. In the present embodiment, the case where the SCRs 31 and 32 are provided in a two-stage configuration will be described, but the present invention is not limited to this. Further, it is preferable that an NH 3 slip 33 as a new oxidation catalyst for oxidizing the reducing agent discharged from the SCR 32 is disposed further downstream of the downstream SCR 32. As a result, the reducing agent discharged (slips) without being completely reacted with the exhaust gas in the SCRs 31 and 32 can be reliably oxidized, and the slip phenomenon can be prevented. However, in the present invention, the NH 3 slip 33 is not essential, and the NH 3 slip 33 may be omitted.
図1に示すように、第一流通路2と第二流通路3は、それらの断面がケーシング4の側壁断面における対角方向に並ぶように、互いに平行に配置されている。より具体的には、当該側壁断面の相互に対向する略角部にそれぞれ配置されている。また、第一流通路2と第二流通路3は、還元剤を供給するための還元剤噴霧部であるドージング51が設けられた連通部5を介して接続されている。
As shown in FIG. 1, the first flow passage 2 and the second flow passage 3 are arranged in parallel to each other so that their cross sections are aligned in a diagonal direction in the side wall cross section of the casing 4. More specifically, they are arranged at substantially corners facing each other in the side wall cross section. Moreover, the 1st flow path 2 and the 2nd flow path 3 are connected via the communication part 5 provided with the dosing 51 which is a reducing agent spray part for supplying a reducing agent.
図1,図2,図8に示すように、連通部5は、全体として略U字状の形状をなし、第一流通路2のDPF22と連通するドージング51と、このドージング51と連通する上流側拡散部52と、上流側拡散部52の下流側に接続されて流通路を180°折り返す接続部53と、接続部53に接続され、上流側拡散部52と略平行な下流側拡散部54と、下流側拡散部54と第二流通路3のSCR31とを連通する下流側導入部55と、を備えている。また、DPF22の下流側端部の外周には、排気ガスをドージング51へと排出するための開口部22aが設けられている。
As shown in FIGS. 1, 2, and 8, the communication portion 5 has a substantially U-shape as a whole, a dosing 51 that communicates with the DPF 22 of the first flow passage 2, and an upstream side that communicates with the dosing 51. A diffusion part 52; a connection part 53 connected to the downstream side of the upstream diffusion part 52 and turning back the flow path by 180 °; a downstream diffusion part 54 connected to the connection part 53 and substantially parallel to the upstream diffusion part 52; The downstream side diffusion portion 54 and the downstream side introduction portion 55 that communicates with the SCR 31 of the second flow passage 3 are provided. An opening 22 a for exhaust gas exhaust to the dosing 51 is provided on the outer periphery of the downstream end of the DPF 22.
このように、本実施形態では、第一流通路2と第二流通路3とが連通部5によって略S字状に接続されている。これにより、図13(a)に示す従来の排気浄化装置の場合と比較して、図13(b)に示すように、第一流通路2と第二流通路3とを、並べて配置した場合においても、排気浄化装置1の全長を大きくすることなく、ドージング51とSCR31との間の流通路の長さを稼ぐことができる。換言すれば、ドージング51とSCR31との距離を確保しつつ、装置全体の長尺化を防止できる。よって、従来の排気浄化装置の場合に比して、連通部5における排気ガスの流速を速めることができ、ドージング51において噴霧された還元剤と排気ガスとを十分に混合させ、排気ガスの浄化効率を向上できる。
Thus, in the present embodiment, the first flow passage 2 and the second flow passage 3 are connected in a substantially S shape by the communication portion 5. Thereby, in comparison with the case of the conventional exhaust purification device shown in FIG. 13A, as shown in FIG. 13B, the first flow passage 2 and the second flow passage 3 are arranged side by side. However, the length of the flow path between the dosing 51 and the SCR 31 can be increased without increasing the overall length of the exhaust gas purification device 1. In other words, the overall length of the apparatus can be prevented while securing the distance between the dosing 51 and the SCR 31. Therefore, the exhaust gas flow rate in the communication portion 5 can be increased as compared with the case of the conventional exhaust purification device, and the reducing agent sprayed in the dosing 51 and the exhaust gas are sufficiently mixed to purify the exhaust gas. Efficiency can be improved.
第一流通路2の導入部20は、図9,図10に示すように、第一流通路2に対して側方から排気ガスを流入するパイプ状の流入口GIと、DOC21の排気ガス流入側端面を覆う張出部20bと、を有している。また、導入部20は、流入口GIから張出部20bにおけるDOC21側の接続端部20aに向けて、当該DOC21の外周における直径近傍の位置まで広がった形状をなしている。さらに、張出部20bは、DOC21と対向する部位が、DOC21側とは反対側(つまり、ケーシング4の外方側)に向けて膨らんだ形状をなしている。なお、ケーシング4の張出部20bと対応する部位は、当該張出部20bを覆うように外方へと膨らんだ形状をなしている。また、導入部20は、内部にDOC21の外径に沿った(この場合、円筒状の)邪魔板201が設けられている。この邪魔板201は、その流入口GI側に面した一面が、パンチング孔201aを多数穿設されたパンチングメタルとして構成されている。これにより、第一流通路2に対して側方に配置された流入口GIから流入した排気ガスを、邪魔板201のパンチング孔201aを通過する経路(図10の矢印L1a)と、邪魔板201を乗り越える経路(図10の矢印L1b)とに流通させることで、DOC21の直径方向に均一に拡散させることができる。
As shown in FIGS. 9 and 10, the introduction portion 20 of the first flow passage 2 includes a pipe-like inlet GI through which exhaust gas flows into the first flow passage 2 from the side, and an exhaust gas inflow side end surface of the DOC 21. And an overhanging portion 20b covering the. The introduction part 20 has a shape that extends from the inflow port GI to the connection end part 20a on the DOC 21 side in the overhang part 20b to a position near the diameter on the outer periphery of the DOC 21. Furthermore, the projecting portion 20b has a shape in which a portion facing the DOC 21 swells toward the side opposite to the DOC 21 side (that is, the outer side of the casing 4). In addition, the site | part corresponding to the overhang | projection part 20b of the casing 4 has comprised the shape bulging outward so that the said overhang | projection part 20b may be covered. Further, the introduction unit 20 is provided with a baffle plate 201 (in this case, cylindrical) along the outer diameter of the DOC 21. The baffle plate 201 is configured as a punching metal having one surface facing the inlet GI side having a number of punching holes 201a. As a result, the exhaust gas flowing in from the inlet GI disposed on the side of the first flow passage 2 passes through the punching hole 201a of the baffle plate 201 (arrow L1a in FIG. 10) and the baffle plate 201. By distributing it over the route (arrow L1b in FIG. 10), it can be uniformly diffused in the diameter direction of the DOC 21.
このような構成の排気浄化装置1において、ケーシング4の内壁と、連通部5を含む第一及び第二流通路2,3との間には空間が形成されており、この空間がDOC21,DPF22,SCR21,32等の触媒を断熱(保温)するための空気層Xとして機能するようになっている。そして、本実施形態では、第二流通路3から排出される排気ガスが空気層Xを流通しつつ、排出口GOから排出されるようになっている。
In the exhaust emission control device 1 having such a configuration, a space is formed between the inner wall of the casing 4 and the first and second flow passages 2 and 3 including the communication portion 5, and this space is formed by the DOC 21 and the DPF 22. , SCR21, 32, etc., function as an air layer X for heat insulation (heat insulation). In the present embodiment, the exhaust gas discharged from the second flow passage 3 is discharged from the discharge port GO while flowing through the air layer X.
ここで、本実施形態の排気浄化装置1の場合、上流側拡散部52の断面積は、下流側拡散部54の断面積よりも大きく形成されていることが望ましい。具体的に、本実施形態の場合、上流側拡散部52の断面積、すなわち、上流側拡散部52の径をφ130とし、下流側拡散部54の断面積、すなわち、下流側拡散部54の径をφ120とした。図14(a)に示すように、上流側及び下流側拡散部52,54が同一径(共にφ120)の場合(以下、これを前者と称す)における下流側拡散部54の還元剤(NH3)の濃度分布と比較し、図14(b)に示すように、上流側拡散部52の径(φ130)が下流側拡散部54の径(φ120)より大きい場合(以下、これを後者と称す)における下流側拡散部54の還元剤(NH3)の濃度分布の方が濃く、より混合していることがわかる。
Here, in the exhaust purification device 1 of the present embodiment, it is desirable that the cross-sectional area of the upstream diffusion portion 52 is formed larger than the cross-sectional area of the downstream diffusion portion 54. Specifically, in the case of this embodiment, the cross-sectional area of the upstream diffusion portion 52, that is, the diameter of the upstream diffusion portion 52 is φ130, and the cross-sectional area of the downstream diffusion portion 54, that is, the diameter of the downstream diffusion portion 54. Was set to φ120. As shown in FIG. 14A, the reducing agent (NH 3 ) of the downstream diffusion section 54 when the upstream and downstream diffusion sections 52 and 54 have the same diameter (both are φ120) (hereinafter referred to as the former). 14), the diameter (φ130) of the upstream diffusion portion 52 is larger than the diameter (φ120) of the downstream diffusion portion 54 (hereinafter, this will be referred to as the latter). It can be seen that the concentration distribution of the reducing agent (NH 3 ) in the downstream diffusion section 54 in FIG.
これは、図15及び図16に示すように、前者の場合には、ドージング51から噴霧された還元剤の一部が上流側拡散部52の内壁面に付着している(図15(a)及び図16(a)参照)のに対し、後者の場合には、そのような上流側拡散部52の内壁面への付着は見られない(図15(b)及び図16(b)参照)。つまり、後者の場合、上流側拡散部52における排気ガスの流速を遅くすることで、その内壁面への付着を回避でき、局所的な(還元剤の)液膜の偏りを分散化し、排気ガスに対して還元剤をより効果的に混合させることができるためであることがわかった。
As shown in FIGS. 15 and 16, in the former case, part of the reducing agent sprayed from the dosing 51 is attached to the inner wall surface of the upstream diffusion portion 52 (FIG. 15A). 16 (a) and FIG. 16 (a)), in the latter case, such adhesion to the inner wall surface of the upstream diffusion portion 52 is not seen (see FIG. 15 (b) and FIG. 16 (b)). . That is, in the latter case, by slowing the flow rate of the exhaust gas in the upstream diffusion section 52, it is possible to avoid adhesion to the inner wall surface, disperse local (reducing agent) liquid film bias, and exhaust gas. It was found that this is because the reducing agent can be mixed more effectively.
<排気ガスと尿素水の流れ>
次に、排気浄化装置1の内部における排気ガスと還元剤(例えば、尿素水)の流れについて説明する。
ディーゼルエンジンから排出された排気ガスは、流入口GIから排気浄化装置1の内部に流入し(図1の矢印L1)、第一流通路2に配置されたDOC21及びDPF22を通過する(図10の矢印L2,L3)。排気ガス中に含まれていたNOxは、DOC21で酸化されてNO2となる。また、排気ガス中に含まれていたPMは、DPF22で捕集されて排気ガスから除去される。そして、DOC21及びDPF22を通過した排気ガスに対し、ドージング51から尿素水が噴射供給される。このドージング51から噴射供給された尿素水は、略U字状に折り返された連通部5の上流側拡散部52,接続部53,下流側拡散部54において、下方の開口部22aを介して上流側拡散部52へ流入されるDPF22通過後の排気ガス流(図8,図10の矢印L3)によって、連通部5の内壁面に沿った旋回流を形成しながら流れる(図2,図8の矢印L4)。つまり、DOC21及びDPF22を通過した排気ガスは、連通部5付近を通過する際に、旋回流を形成した尿素水と攪拌混合される。その際、尿素水と攪拌混合された排気ガスは、接続部53付近で旋回しながら強制的に流れ方向を変えられ下流側拡散部54において均一に分散された状態となる。 <Flow of exhaust gas and urea water>
Next, the flow of exhaust gas and reducing agent (for example, urea water) in theexhaust purification apparatus 1 will be described.
Exhaust gas discharged from the diesel engine flows into theexhaust purification device 1 from the inlet GI (arrow L1 in FIG. 1), and passes through the DOC 21 and DPF 22 arranged in the first flow passage 2 (arrow in FIG. 10). L2, L3). NOx contained in the exhaust gas is oxidized by the DOC 21 to become NO 2 . Further, PM contained in the exhaust gas is collected by the DPF 22 and removed from the exhaust gas. Then, urea water is injected and supplied from the dosing 51 to the exhaust gas that has passed through the DOC 21 and the DPF 22. The urea water injected and supplied from the dosing 51 is upstream through the lower opening 22a in the upstream diffusion portion 52, the connection portion 53, and the downstream diffusion portion 54 of the communication portion 5 folded back in a substantially U shape. The exhaust gas flow after passing through the DPF 22 (arrow L3 in FIGS. 8 and 10) flowing into the side diffusion portion 52 flows while forming a swirl flow along the inner wall surface of the communication portion 5 (FIGS. 2 and 8). Arrow L4). That is, the exhaust gas that has passed through the DOC 21 and the DPF 22 is stirred and mixed with the urea water that has formed a swirling flow when passing through the vicinity of the communicating portion 5. At that time, the exhaust gas stirred and mixed with the urea water is forced to change its flow direction while swirling in the vicinity of the connection portion 53 and is uniformly dispersed in the downstream diffusion portion 54.
次に、排気浄化装置1の内部における排気ガスと還元剤(例えば、尿素水)の流れについて説明する。
ディーゼルエンジンから排出された排気ガスは、流入口GIから排気浄化装置1の内部に流入し(図1の矢印L1)、第一流通路2に配置されたDOC21及びDPF22を通過する(図10の矢印L2,L3)。排気ガス中に含まれていたNOxは、DOC21で酸化されてNO2となる。また、排気ガス中に含まれていたPMは、DPF22で捕集されて排気ガスから除去される。そして、DOC21及びDPF22を通過した排気ガスに対し、ドージング51から尿素水が噴射供給される。このドージング51から噴射供給された尿素水は、略U字状に折り返された連通部5の上流側拡散部52,接続部53,下流側拡散部54において、下方の開口部22aを介して上流側拡散部52へ流入されるDPF22通過後の排気ガス流(図8,図10の矢印L3)によって、連通部5の内壁面に沿った旋回流を形成しながら流れる(図2,図8の矢印L4)。つまり、DOC21及びDPF22を通過した排気ガスは、連通部5付近を通過する際に、旋回流を形成した尿素水と攪拌混合される。その際、尿素水と攪拌混合された排気ガスは、接続部53付近で旋回しながら強制的に流れ方向を変えられ下流側拡散部54において均一に分散された状態となる。 <Flow of exhaust gas and urea water>
Next, the flow of exhaust gas and reducing agent (for example, urea water) in the
Exhaust gas discharged from the diesel engine flows into the
そして、この排気ガスは、下流側導入部55の壁面で堰き止められた後、旋回しながら第二流通路3のSCR31に流入し(図2,図8の矢印L5,L6)、均一に分散された状態でSCR32及びNH3スリップ33を通過する(図2,図8の矢印L7)。なお、排気ガス中に含まれていたNOx(NO2を含む)は、SCR31,32で還元浄化されてN2となる。また、SCR31,32で消費されずに排気ガス中に残存する尿素水及びNH3は、NH3スリップ33で吸着されて排気ガスから除去され、若しくはNH3スリップ33で酸化浄化されてN2となる。そして、SCR31,32及びNH3スリップ33を通過して浄化された排気ガスは、ケーシング4の内壁と、連通部5を含む第一及び第二流通路2,3との間に形成された空気層Xを介して(図1,図2の破線で示す矢印L10)、ケーシング4(すなわち、排気浄化装置1)の外部に流出する。
The exhaust gas is blocked by the wall surface of the downstream introduction portion 55, and then flows into the SCR 31 of the second flow passage 3 while turning (arrows L5 and L6 in FIGS. 2 and 8), and is uniformly dispersed. In this state, it passes through the SCR 32 and the NH 3 slip 33 (arrow L7 in FIGS. 2 and 8). Note that NOx (including NO 2 ) contained in the exhaust gas is reduced and purified by the SCRs 31 and 32 to become N 2 . In addition, urea water and NH 3 remaining in the exhaust gas without being consumed by the SCRs 31 and 32 are adsorbed by the NH 3 slip 33 and removed from the exhaust gas, or oxidized and purified by the NH 3 slip 33 to form N 2 . Become. The exhaust gas purified by passing through the SCRs 31 and 32 and the NH 3 slip 33 is air formed between the inner wall of the casing 4 and the first and second flow passages 2 and 3 including the communication part 5. It flows out of the casing 4 (that is, the exhaust emission control device 1) through the layer X (arrow L10 shown by the broken line in FIGS. 1 and 2).
以上の通り、本実施形態にあっては、排気ガスの流入口GIと連通し、DOC21とDPF22とを有する第一流通路2と、SCR31,32を有する第二流通路3とが、上流側にドージング51が配置される上流側拡散部52と、下流側に第二流通路3が配置される下流側拡散部54と、これら拡散部52,54を連通する接続部53と、を備えた連通部5を介して折り返された形状で配置される。このため、ドージング51とSCR31との距離を確保しつつ装置全体の長尺化を防止でき、還元剤と排気ガスとを十分に混合させ、排気ガスの浄化効率を向上することができる。
As described above, in the present embodiment, the first flow passage 2 having the DOC 21 and the DPF 22 and the second flow passage 3 having the SCRs 31 and 32 communicated with the exhaust gas inlet GI are disposed upstream. Communication provided with an upstream diffusion part 52 in which the dosing 51 is arranged, a downstream diffusion part 54 in which the second flow passage 3 is arranged on the downstream side, and a connection part 53 that connects these diffusion parts 52 and 54. It arrange | positions in the shape turned up via the part 5. FIG. For this reason, it is possible to prevent the entire apparatus from being lengthened while securing the distance between the dosing 51 and the SCR 31, and to sufficiently mix the reducing agent and the exhaust gas, thereby improving the exhaust gas purification efficiency.
このとき、上流側拡散部52の断面積を、下流側拡散部54の断面積よりも大きく形成することにより、上流側拡散部52における排気ガスの流速を遅くすることで、上流側拡散部52の内壁面に対する還元剤の付着を回避でき、局所的な(還元剤の)液膜の偏りを分散化し、排気ガスに対して還元剤をより効果的に混合させることができる。
At this time, by forming the cross-sectional area of the upstream diffusion portion 52 to be larger than the cross-sectional area of the downstream diffusion portion 54, the flow rate of the exhaust gas in the upstream diffusion portion 52 is reduced, so that the upstream diffusion portion 52. It is possible to avoid the attachment of the reducing agent to the inner wall surface, to disperse the local (reducing agent) liquid film, and to mix the reducing agent more effectively with the exhaust gas.
1…排気浄化装置
2…第一流通路
20…上流側導入部
20a…接続端部
20b…張出部
201…邪魔板
201a…パンチング孔
21…DOC(酸化触媒)
22…DPF(燃焼フィルタ)
3…第二流通路
31,32…SCR(選択還元触媒)
33…NH3スリップ(新たな酸化触媒)
4…ケーシング
4a…挿通孔
5…連通部
51…ドージング
52…上流側拡散部
53…接続部
54…下流側拡散部
55…下流側導入部
GI…排気ガスの流入口
GO…排気ガスの排出口 DESCRIPTION OFSYMBOLS 1 ... Exhaust gas purification apparatus 2 ... 1st flow path 20 ... Upstream side introduction part 20a ... Connection end part 20b ... Overhang part 201 ... Baffle plate 201a ... Punching hole 21 ... DOC (oxidation catalyst)
22 ... DPF (combustion filter)
3. Second flow path 31, 32 ... SCR (selective reduction catalyst)
33 ... NH 3 slip (new oxidation catalyst)
DESCRIPTION OFSYMBOLS 4 ... Casing 4a ... Insertion hole 5 ... Communication part 51 ... Dosing 52 ... Upstream side diffusion part 53 ... Connection part 54 ... Downstream side diffusion part 55 ... Downstream side introduction part GI ... Exhaust gas inflow port GO ... Exhaust gas discharge port
2…第一流通路
20…上流側導入部
20a…接続端部
20b…張出部
201…邪魔板
201a…パンチング孔
21…DOC(酸化触媒)
22…DPF(燃焼フィルタ)
3…第二流通路
31,32…SCR(選択還元触媒)
33…NH3スリップ(新たな酸化触媒)
4…ケーシング
4a…挿通孔
5…連通部
51…ドージング
52…上流側拡散部
53…接続部
54…下流側拡散部
55…下流側導入部
GI…排気ガスの流入口
GO…排気ガスの排出口 DESCRIPTION OF
22 ... DPF (combustion filter)
3.
33 ... NH 3 slip (new oxidation catalyst)
DESCRIPTION OF
Claims (2)
- 内燃機関から排出された排気ガスを浄化する排気浄化装置であって、
前記排気ガスの流入口と連通する第一流通路と、
前記第一流通路と連通する第二流通路と、
これら第一及び第二流通路を収容し、任意の位置に前記排気ガスの排出口が設けられるケーシングと、を備え、
前記第一流通路は、
前記排気ガス中の窒素酸化物を酸化するための酸化触媒と、
前記酸化触媒の下流側に配置され、前記排気ガス中の微粒子成分を捕集して除去するためのパティキュレートフィルタと、を有し、
前記第二流通路は、
前記窒素酸化物を尿素成分またはアンモニア成分から選ばれる還元剤と接触させて還元除去するための選択還元触媒を有し、
前記第一流通路と前記第二流通路とが、連通部を介して接続されており、
前記連通部は、
上流側に前記還元剤を供給するための還元剤噴霧部が配置される上流側拡散部と、
下流側に前記第二流通路が配置される下流側拡散部と、
前記上流側拡散部及び前記下流側拡散部を連通する接続部と、を備え、
前記上流側拡散部に対し、前記下流側拡散部が、前記接続部を介して折り返された形状で配置される
ことを特徴とする排気浄化装置。 An exhaust purification device for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine,
A first flow path communicating with the exhaust gas inlet;
A second flow path communicating with the first flow path;
A casing in which the first and second flow passages are accommodated and the exhaust gas discharge port is provided at an arbitrary position;
The first flow path is
An oxidation catalyst for oxidizing nitrogen oxides in the exhaust gas;
A particulate filter disposed on the downstream side of the oxidation catalyst for collecting and removing particulate components in the exhaust gas,
The second flow path is
A selective reduction catalyst for reducing and removing the nitrogen oxide by contacting with a reducing agent selected from a urea component or an ammonia component;
The first flow path and the second flow path are connected via a communication part,
The communication part is
An upstream diffusion part in which a reducing agent spraying part for supplying the reducing agent to the upstream side is disposed;
A downstream diffusion portion in which the second flow passage is disposed on the downstream side;
A connecting portion communicating the upstream diffusion portion and the downstream diffusion portion, and
The exhaust gas purification apparatus, wherein the downstream diffusion portion is arranged in a shape folded through the connection portion with respect to the upstream diffusion portion. - 前記前記上流側拡散部の断面積は、前記下流側拡散部の断面積よりも大きく形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。 2. The exhaust emission control device according to claim 1, wherein a cross-sectional area of the upstream diffusion portion is formed larger than a cross-sectional area of the downstream diffusion portion.
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
PCT/JP2017/017027 WO2018198345A1 (en) | 2017-04-28 | 2017-04-28 | Exhaust gas purification device |
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Applications Claiming Priority (1)
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PCT/JP2017/017027 WO2018198345A1 (en) | 2017-04-28 | 2017-04-28 | Exhaust gas purification device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=63918150
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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PCT/JP2017/017027 WO2018198345A1 (en) | 2017-04-28 | 2017-04-28 | Exhaust gas purification device |
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Country | Link |
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Citations (2)
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US20100242450A1 (en) * | 2009-03-26 | 2010-09-30 | Marcus Werni | Exhaust gas-treating device |
JP2015068341A (en) * | 2013-09-27 | 2015-04-13 | エーバーシュペッヒャー・エグゾースト・テクノロジー・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カーゲー | Exhaust gas treatment device |
-
2017
- 2017-04-28 WO PCT/JP2017/017027 patent/WO2018198345A1/en active Application Filing
- 2017-04-28 JP JP2019515046A patent/JP6771099B2/en active Active
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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