CN102046939A - 排气净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的问题在于提供一种即使排气的流量变多，也能使尿素水良好地分散，提高与排气的混合性的排气净化装置。在混合管的入口侧端部中的与颗粒物过滤器的出口侧接近的位置上形成第一开口部，且在距出口侧远的位置上形成与第一开口部在直径方向上对置的第二开口部，在气体集聚室的下游侧端部内，设置有：第一分隔板，引导流动使得从颗粒物过滤器的出口侧排出的全部排气在混合管的入口侧端部的周围向一个方向旋转；第二分隔板，将被该第一分隔板引导的排气的流动分为两部分，使旋转方向内侧的流动对于第一开口部从切线方向导入；以及第三分隔板，使剩下的旋转方向外侧的流动对于第二开口部从切线方向导入。

Description

排气净化装置
技术领域
本发明涉及一种排气净化装置。
背景技术
近年来，提出了一种方案，在排气管的中途具备收集排气中的颗粒物的颗粒物过滤器，且在该颗粒物过滤器的下游侧具备在氧共存的情况下也能选择性地使NOx与氨反应的选择还原型催化剂，在该选择还原型催化剂和上述颗粒物过滤器之间，作为还原剂添加尿素水，以实现颗粒物和NOx的同时降低。
在这种情况下，在颗粒物过滤器和选择还原型催化剂之间进行向选择还原型催化剂的尿素水的添加，因此如果要确保达到添加在排气中的尿素水热分解为氨和碳酸气体的充足的反应时间，则需要加长从尿素水的添加位置至选择还原型催化剂的距离，但若使颗粒物过滤器和选择还原型催化剂隔开充足的距离而离开配置，则存在显著损害向着车辆的搭载性的不良问题。
因此，本发明的发明者提出了如图1及图2所示的紧凑的排气净化装置，该方案作为日本特愿2007-29923已经提出申请，在该已经申请专利的排气净化装置中，在从柴油机1经由排气歧管2排出的排气3所流通的排气管4的中途，借助壳体7、8分别保持而并排地配置有收集排气3中的颗粒物的颗粒物过滤器5、以及在该颗粒物过滤器5的下游侧具备在氧共存的情况下也能选择性地使NOx与氨反应的性质的选择还原型催化剂6，并且，在颗粒物过滤器5的出口侧端部和选择还原型催化剂6的入口侧端部之间借助S字构造的连通流路9进行连接，使得从颗粒物过滤器5的出口侧端部排出的排气3向反向折返而导入至相邻的选择还原型催化剂6的入口侧端部。
如图2放大了要部而示出的，上述连通流路9是借助气体集聚室9A、混合管9B及气体分散室9c形成S字构造而构成的，所述气体集聚室9A包围颗粒物过滤器5的出口侧端部并且使刚从该出口侧端部出来后的排气3向大致直角的朝向进行方向转换方向且集聚；所述混合管9B向与颗粒物过滤器5的排流动相反的方向抽出用该气体集聚室9聚集的排气3，且在其中途具备尿素水添加用喷射器11(尿素水添加机构)；所述气体分散室9c包围选择还原型催化剂6的入口侧端部使被该混合管9B导向的排气3向大致直角的朝向方向转换并分散，且能够将该分散了的排气3导入选择还原型催化剂6的入口侧端部。
此外，在保持了颗粒物过滤器5的壳体7内的前段，装备有将排气3中的未燃烧燃料部分氧化处理的氧化催化剂14，并且，在保持了选择还原型催化剂6的壳体8内的后段，装备有将剩余的氨氧化处理的氨降低催化剂15。
并且，若采用这样的结构，则借助颗粒物过滤器5收集排气3中的颗粒物，且在其下游侧的混合管9B的中途，从尿素水添加用喷射器11向排气3中添加尿素水而热分解为氨和碳酸气体，在选择还原型催化剂6上借助氨良好地还原净化排气3中的NOx，其结果，能够实现排气3中的颗粒物和NOx的同时降低。
此时，从颗粒物过滤器5的出口侧端部排出的排气3借助连通流路9向相反方向折返后，被导入至相邻的选择还原型催化剂6的入口侧端部，因此，确保从位于上述连通流路9的中途的尿素水的添加位置至选择还原型催化剂6的距离长，且排气3的流动因折返而紊流化，实现尿素水与排气3的混合促进，其结果，充分确保了从尿素水生成氨的充分的反应时间。
而且，并排地配置颗粒物过滤器5和选择还原型催化剂6，以沿着这些颗粒物过滤器5和选择还原型催化剂6之间的方式配置有连通流路9，因此，其整体结构成为紧凑的结构，大幅地提高对于车辆的搭载性。
此外，作为与本发明相关的现有技术文献信息，已经存在例如下述的专利文献1等。
专利文献1：日本特开2005-155404号公报
但是，在如上述的图1及图2举例示出那样地在颗粒物过滤器5和选择还原型催化剂6之间进行向选择还原型催化剂6的尿素水的添加的情况下，在混合管9B的中途设置向上游侧倾斜分岔的凸出部10，对于该突出部10从混合管9B的外侧插入并安装尿素水添加用喷射器11，保护该尿素水添加用喷射器11使得其不直接地暴露在高温的排气3的流动下，同时添加尿素水，因此，如图3所示，在排气3的流量变多的情况下，从尿素水添加用喷射器11添加的尿素水在排气3的流动的作用下被推压而形成沿着混合管9B的内壁的偏向的流动，存在不能实现尿素水的良好的分散的问题。
发明内容
本发明鉴于上述的情况而提出，其目的在于提供一种排气净化装置，即使排气的流量变多，也能使尿素水良好地分散，提高与排气的混合性。
本发明的排气净化装置，具备：颗粒物过滤器；选择还原型催化剂，配备在颗粒物过滤器的下游侧，即使在氧气共存的情况下，也使NOx选择性地与氨反应；连通流路，将从颗粒物过滤器的出口侧排出的排气导向选择还原型催化剂的入口侧；以及尿素水添加机构，在该连通流路的中途添加尿素水，其特征在于，
由包围颗粒物过滤器的出口侧端部且将从该出口侧端部排出的排气向大致直角的方向进行方向转换并集聚的气体集聚室、和使由该气体集聚室聚集的排气再向大致直角的方向进行方向转换并抽出的混合管构成上述连通流路的上游部分，以隔开所需要的空间将混合管的入口侧端部的周围包覆且将该入口侧端部的开口端面封闭的方式，将气体集聚室的下游侧端部与混合管的入口侧端部连接，在该混合管的入口侧端部中的与颗粒物过滤器的出口侧接近的位置处形成第一开口部，且在距出口侧远的位置上形成与上述第一开口部在直径方向上对置的第二开口部，在上述气体集聚室的下游侧端部内设置有：第一分隔板，引导流动使得从颗粒物过滤器的出口侧排出的全部排气将上述第一开口部作为最上游部而在混合管的入口侧端部的周围向一个方向旋转；第二分隔板，将被该第一分隔板引导的排气的流动分为两部，使旋转方向内侧的流动对于上述第一开口部从切线方向导入；以及第三分隔板，使剩下的旋转方向外侧的流动对于上述第二开口部从切线方向导入。
而且，这样一来，从颗粒物过滤器的出口侧端部排出的排气借助气体集聚室向大致直角的方向进行方向转换并收集，此时，借助第一分隔板引导在混合管的入口侧端部的周围向一个方向旋转的流动，而且，与借助将该流动分为两部的第二分隔板的整流作用相结合，从初期阶段实现排气的整流化，借助上述第二分隔板对于第一开口部从切线方向导入被分为两部分的旋转方向内侧的流动，另一方面，对于第二开口部借助第三分隔板从切线方向导入旋转方向外侧的流动。
其结果，对于在混合管的入口侧端部在直径方向上对置的第一开口部及第二开口部，整流化后的排气分别从反向的切线方向流入，借助从这些第一开口部及第二开口部流入的排气在混合管内形成效率优良的旋转流，因此，借助该旋转流促进混合管内的尿素水的分散，显著提高与排气的混合性，而且，排流动量越多越容易形成该排气的旋转流，因此，即使排气的流量变多，也能够保证尿素水和排气的混合性高。
并且，在借助气体集聚室使从颗粒物过滤器的出口侧端部排出的排气向大致直角方向进行方向转换并收集时，在将排气整流化的同时，分为两个大的流动而从第一开口部及第二开口部两处导入，因此，能够事先避免排气的流动的紊乱或流路截面积极端缩小等情况，从颗粒物过滤器的出口侧端部向混合管的入口侧端部顺利地引导排气，其结果，抑制排气阻力的上升而实现压力损失的降低化。
此外，尿素水的添加可以在比排气的旋转流形成的位置靠上游侧或下游侧的任意一方进行，在哪一方添加了尿素水时，也借助排气的旋转流促使尿素水的分散。
并且，在本发明中，最好是将混合管的入口侧端部、和围住该混合管的入口侧端部周围的气体集聚室的下游侧端部之间的空间形成为下述形状：与被引导至上述混合管的入口侧端部的周围的排气的流动相对应的涡旋形状。
这样一来，在混合管的入口侧端部的周围向一个方向旋转的排气的流动借助涡旋形状而被进一步引导，从第一开口部及第二开口部向混合管内导入的排气变得容易形成旋转流，因此进一步提高混合管内的尿素水和排气的混合性。
发明效果
根据上述的本发明的排气净化装置，能够得到如下所述的各种优良的效果。
(I)能够在混合管内效率优良地形成旋转流而使尿素水良好地分散，因此，即使排流动量变多，也能够使尿素水良好地分散而提高与排气的混合性，能够在到达选择还原型催化剂之前，将尿素水的雾粒子效率优良地细微化而在初期热分解为氨和碳酸气体。
(II)不导致排气的流动紊乱或流路截面积极端缩小等情况，能够顺利地将排气从颗粒物过滤器的出口侧端部向混合管的入口侧端部引导，因此，能够抑制排气阻力的上升，实现压力损失的降低化。
(III)在将混合管的入口侧端部、和围住该混合管的入口侧端部周围的气体集聚室的下游侧端部之间的空间形成为下述形状：与被引导至上述混合管的入口侧端部的周围的排气的流动相对应的涡旋形状，此时，能够借助涡旋形状来引导在混合管的入口侧端部的周围向一个方向旋转的排气的流动，因此，能够更容易地形成排气的旋转流，能够进一步提高混合管内的尿素水和排气的混合性。
附图说明
图1是示出以往例的示意图。
图2是放大地示出图1的要部的立体图。
图3是说明以往的尿素水添加的问题的剖面图。
图4是切掉一部分地示出本发明的实施方式的一个例子的立体图。
图5是从与混合管的入口侧端部对置的方向看图4的剖面图。
附图标记说明：
3排气
4排气管
5颗粒物过滤器
6选择还原型催化剂
9连通流路
9A气体集聚室
9a下游侧端部
9B混合管
11尿素水添加用喷射器(尿素水添加机构)
12第一开口部
13第二开口部
16第一分隔板
17第二分隔板
18第三分隔板
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施例。
图4及图5示出本发明的一个实施例，在本实施例中，关于与上述图1及图2的结构大致相同地构成的排气净化装置，将构成连通流路9的上游部分的气体集聚室9A和混合管9B进行如下所述的变更。
即，在这里图示的例子中，以隔开所需要的空间将混合管9B的入口侧端部的周围包覆且将该入口侧端部的开口端面封闭的方式将气体集聚室9A的下游侧端部9a与上述混合管9B的入口侧端部连接，而且，将该混合管9B的入口侧端部、和围住该混合管9B的入口侧端部周围的气体集聚室9A的下游侧端部9a之间的空间形成下述形状：与被后述的第一分隔板16引导为在上述混合管9B的入口侧端部的周围向一个方向旋转的排气3的流动(参照图4中虚线的箭头)相对应的涡旋形状。
并且，在混合管9B的入口侧端部中的与颗粒物过滤器5的出口侧接近的位置(图示例中混合管9B的下端部)形成有第一开口部12，且在距颗粒物过滤器5的出口侧远的位置(图示例中混合管9B的上端部)形成有与上述第一开口部12在直径方向上对置的第二开口部13。
并且，在上述气体集聚室9A的下游侧端部内，分别设置有：第一分隔板16，引导流动使得从颗粒物过滤器5的出口侧排出的全部排气3将上述第一开口部12作为最上游部而在混合管9B的入口侧端部的周围向一个方向旋转；第二分隔板17，将被该第一分隔板16引导的排气3的流动分为两部分，使旋转方向内侧的流动对于上述第一开口部12从切线方向导入；以及第三分隔板18，使剩下的旋转方向外侧的流动对于上述第二开口部13从切线方向导入。
并且，在被上述气体集聚室9A的下游侧端部9a封闭的混合管9B的入口侧端部的开口端面上，同心状地安装有成为尿素水添加机构的尿素水添加用喷射器11，借助该尿素水添加用喷射器11在上述混合管9B的入口侧端部中心位置添加尿素水。
若这样地构成，则从颗粒物过滤器5的出口侧端部排出的排气3借助气体集聚室9A向大致直角的朝向被方向转换并收集，此时，借助第一分隔板16引导在混合管9B的入口侧端部的周围向一个方向旋转的流动，而且，也与基于将该流动分为两部的第二分隔板17的整流作用相结合，从初期阶段实现排气3的整流化。
并且，相对于第一开口部12从切线方向导入被上述第二分隔板17分为两部分的旋转方向内侧的流动，另一方面，相对于第二开口部13，借助第三分隔板18从切线方向导入旋转方向外侧的流动，因此，对于在混合管9B的入口侧端部在直径方向上对置的第一开口部12及第二开口部13，整流化后的排气3分别从反向的切线方向流入。
其结果，借助从这些第一开口部12及第二开口部13流入的排气3，在混合管9B内效率优良地形成旋转流，在最为趋势良好地生成该旋转流的混合管9B的入口侧端部中心位置从尿素水添加用喷射器11添加尿素水，该被添加的尿素水借助旋转流而在排气3中良好地分散，显著地提高与排气3的混合性。
这里，排气3的流量越多越容易形成在混合管9B内的排气3的旋转流，因此即使排气3的流量变多，也保证提高尿素水和排气3的混合性。
并且，在使从颗粒物过滤器5的出口侧端部排出的排气3借助气体集聚室9A向大致直角的朝向进行方向转换并收集时，将排气3在整流化的同时分为两个大的流动，并从第一开口部12及第二开口部13两处导入，因此，能够事先避免使排气3的流动的紊乱或流路截面积极端缩小等情况，从颗粒物过滤器5的出口侧端部向混合管9B的入口侧端部顺利地引导排气3，由此，抑制排气阻力的上升，实现压力损失的降低化。
由此，根据上述实施例，能够在混合管9B内效率优良地形成旋转流，使尿素水良好地分散，因此即使排气3的流量变多，也能使尿素水良好地分散，提高与排气3的混合性，在到达选择还原型催化剂6(参照图2)之前，能够将尿素水的雾粒子效率优良地细微化而使其在初期就热分解为氨与碳酸气体。
并且，不导致排气3的流动紊乱或流路截面积极端缩小等情况，能够顺利地将排气3从颗粒物过滤器5的出口侧端部向混合管9B的入口侧端部引导，因此，能够抑制排气阻力的上升，实现压力损失的降低化。
并且，特别在本实施例中，将混合管9B的入口侧端部、和围住该混合管9B的入口侧端部周围的气体集聚室9A的下游侧端部之间的空间形成为下述形状：与被引导至上述混合管9B的入口侧端部的周围的排气3的流动相对应的涡旋形状，因此，借助涡旋形状引导在混合管9B的入口侧端部的周围向一个方向旋转的排气3，能够更容易地形成排气3的旋转流，能够进一步提高混合管9B内的尿素水和排气3的混合性。
此外，本发明的排气净化装置并不限定为上述实施例，尿素水的添加位置也并不限定于图示例子，并且，在图示例子中，示出了借助混合管将由气体集聚室聚集的排气向着与颗粒物过滤器的排流动相反的方向抽出的情况，但也同样可以适用于借助混合管将由气体集聚室聚集的排气向着与颗粒物过滤器的排流动相同的方向抽出的构造，此外，只要在不脱离本发明的主旨的范围内，也可以增加各种变更。

Claims (2)

1.一种排气净化装置，具备：
颗粒物过滤器；
选择还原型催化剂，配备在颗粒物过滤器的下游侧，即使在氧气共存的情况下，也选择性地使NOx与氨反应；
连通流路，将从颗粒物过滤器的出口侧排出的排气导向选择还原型催化剂的入口侧；
尿素水添加机构，在该连通流路的中途添加尿素水，
其特征在于，
由包围颗粒物过滤器的出口侧端部且将从该出口侧端部排出的排气向大致直角的朝向进行方向转换并集聚的气体集聚室、和将由该气体集聚室聚集的排气再向大致直角的朝向进行方向转换并抽出的混合管构成上述连通流路的上游部分，以隔开所需要的空间将混合管的入口侧端部的周围包覆且将该入口侧端部的开口端面封闭的方式，将气体集聚室的下游侧端部与混合管的入口侧端部连接，在该混合管的入口侧端部中的与颗粒物过滤器的出口侧接近的位置处形成第一开口部，且在距出口侧远的位置上形成与上述第一开口部在直径方向上对置的第二开口部，在上述气体集聚室的下游侧端部内设置有：第一分隔板，引导流动使得从颗粒物过滤器的出口侧排出的全部排气将上述第一开口部作为最上游部而在混合管的入口侧端部的周围向一个方向旋转；第二分隔板，将被该第一分隔板引导的排气的流动分为两部分，使旋转方向内侧的流动对于上述第一开口部从切线方向导入；以及第三分隔板，使剩下的旋转方向外侧的流动对于上述第二开口部从切线方向导入。
2.如权利要求1所述的排气净化装置，其特征在于，将混合管的入口侧端部、和围住该混合管的入口侧端部周围的气体集聚室的下游侧端部之间的空间形成为下述形状：与被引导至上述混合管的入口侧端部的周围的排气的流动相对应的涡旋形状。
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