CN102892988A - 废气净化装置 - Google Patents

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Abstract

一种废气净化装置，能够通过简单的构成，来抑制从还原剂喷射阀喷射的还原剂附着而滞留在排气管内，能够防止排气管内被滞留的还原剂腐蚀。其具备：第一排气管部(13)，从内燃机(10)导出废气；第二排气管部(14)，在上游侧的侧部具有从第一排气管部(13)导入废气的开口部(40)，并且以在筒内使废气产生回旋流的方式将侧部与第一排气管部(13)连接，在下游侧设置有后处理装置(15)；以及还原剂供给装置(16)，设置在第二排气管部(14)的上游端；开口部(40)形成为，包括在相对于第二排气管部(14)的轴倾斜的方向上延伸的至少一边的第一倾斜边(43)。

Description

废气净化装置
技术领域
本发明涉及一种废气净化装置，具有通过还原剂将从内燃机排出的废气中的氮氧化物等还原净化的后处理装置。
背景技术
作为将从柴油机(内燃机)排出的废气中的氮化物(以下称为NOx)还原净化的后处理装置，例如已知有选择还原型NOx催化剂(以下称为SCR催化剂)、吸藏还原型NOx催化剂(以下称为LNT催化剂)。
SCR催化剂通过促进作为还原剂供给的氨(NH3)与NOx的还原反应，来将废气中的NOx还原净化。此外，LNT催化剂通过使废气成为稀混合气氛而吸藏废气中的NOx，并且利用作为还原剂供给的未燃燃料(HC)使废气成为浓混合气氛而放出吸藏的NOx，由此利用废气中的CO、HC、H2等来将NOx还原净化。
为了将作为这种还原剂的氨、未燃燃料向后处理装置供给，而采用在后处理装置上游侧的排气管中设置了还原剂供给构件的构造。
但是，能够设置废气净化装置的车体的空间有限。因此，例如专利文献1公开了一种排气净化装置，具备：第一连接部，使从颗粒过滤器排出的废气折返；直线部，与该第一连接部连接成L字状，并且在上游端设置有还原剂供给构件；以及第二连接部，与该直线部连接成L字状，并且在下游端设置有SCR催化剂装置；通过向排气管内的回旋流中喷射还原剂而使其混合，由此高效地向SCR催化剂装置供给还原剂。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-36109号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在上述那种、将第一连接部和直线部连接成L字状的排气管的构造中，有时将该第一连接部和直线部进行连接的开口部的形状形成为长方形。如此，当开口部形成为长方形时，从还原剂供给构件作为还原剂喷射的尿素水等会滞留在开口部的周缘。因此，特别是当尿素水滞留在开口部的角部、而在该尿素水变化为氨的过程中产生的腐蚀性物质的浓度变高时，开口部的周缘有可能被滞留的尿素水腐蚀。
本发明是鉴于这种课题而进行的，其目的在于提供一种废气净化装置，能够通过简单的构成，来抑制从还原剂供给构件喷射的还原剂滞留在排气管上所设置的开口部的周缘，并且能够有效地防止开口部的周缘被滞留的还原剂腐蚀。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明的废气净化装置为，在内燃机的排气系统中具有通过还原剂将废气中的氮化物还原净化的后处理装置，该废气净化装置的特征在于，具备：第一排气管部，将从上述内燃机排出的废气导出；第二排气管部，在上游侧的侧部具有从上述第一排气管部导入废气的开口部，并且以在筒内使废气产生回旋流的方式将上述侧部与上述第一排气管部连接，在下游侧设置有上述后处理装置；以及还原剂供给构件，设置在上述第二排气管部的上游端，向上述后处理装置供给还原剂；上述开口部形成为，包括在相对于上述第二排气管部的轴倾斜的方向上延伸的至少一边的第一倾斜边。
此外，也可以为，上述开口部形成为，还包括从上述第一倾斜边的一端向相对于上述第二排气管部的直径倾斜的方向延伸的第二倾斜边。
此外，也可以为，为了使上述第一倾斜边与上述第二倾斜边平滑地连接，而在上述第一倾斜边和上述第二倾斜边之间设置曲线部。
此外，也可以为，上述还原剂供给构件喷射尿素水作为还原剂。
此外，也可以为，上述后处理装置具有选择还原型NOx催化剂和氧化催化剂。
发明的效果
根据本发明的废气净化装置，能够通过简单的构成，来抑制从还原剂供给构件喷射的还原剂滞留在排气管上所设置的开口部的周缘，并且能够有效地防止开口部的周缘被滞留的还原剂腐蚀。
附图说明
图1是表示本发明一个实施方式的废气净化装置的示意图。
图2是表示本发明一个实施方式的废气净化装置的主要部分的局部的图1的A-A截面图。
图3是表示本发明一个实施方式的废气净化装置的主要部分的局部截面的立体图。
图4是表示本发明一个实施方式的废气净化装置的主要部分的局部截面的俯视图。
图5是表示本发明一个实施方式的废气净化装置的主要部分的局部的侧视图。
图6是表示其它实施方式的废气净化装置的示意图。
图7是表示其它实施方式的废气净化装置的主要部分的局部的图6的B-B截面图。
具体实施方式
以下，根据图1~5对本发明一个实施方式的废气净化装置进行说明。对于同一部件赋予同一符号，它们的名称及功能也相同。因此，不重复对它们进行详细说明。
如图1所示，废气净化装置1构成为，从上游侧起依次具备：作为内燃机的柴油机(以下称为发动机)10；连接管11，将从发动机10排出的废气导出；前级后处理装置12，具有前级氧化催化剂(以下称为前级DOC)31和柴油颗粒过滤器(以下称为DPF)32；混合室13，相对于前级后处理装置12配置为长边方向位于大致90度；排气管(第二排气管部)14，在上游端设置有尿素水喷射装置(还原剂供给构件)16；以及后级后处理装置(后处理装置)15，具有选择还原型NOx催化剂(以下称为SCR)33和后级氧化催化剂(以下称为后级DOC)34。
另外，本实施方式的连接管11、前级后处理装置12和混合室13构成本发明的第一排气管部。
如图1所示，连接管11的上游侧与发动机10的排气歧管(未图示)连接，下游侧经由弯曲部11a与前级后处理装置12连接。
前级后处理装置12的DPF32捕集从连接管11流入的废气中的颗粒状物质(以下称为PM)。此外，DPF32为，通过排气管内喷射装置(未图示)的排气喷射、发动机10的后喷射，来向设置在上游侧的前级DOC31供给燃料，该前级DOC31通过氧化反应而升温，由此将堆积的PM燃烧除去。
如图2所示，混合室13具备与前级后处理装置12的下游侧连接的前级室部13a和与排气管14连接的后级室部13b。此外，在该前级室部13a和后级室部13b之间设置有将前级室部13a的废气向后级室部13b导出的连通部13c。即，混合室13由从上游侧起依次配置的前级室部13a、连通部13c和后级室部13b而一体地形成。
此外，如图3、4所示，在后级室部13b的壁面部，形成有供排气管14的上游侧面部14a插通的两个安装孔20、21。此外，如图3所示，在后级室部13b的内侧壁面上，设置有将废气的流动朝向入口窗40整流的三个翼片13e、13f、13g。这三个翼片13e、13f、13g通过使废气从排气管14的切线方向流入到入口窗40，由此使排气管14筒内的废气产生回旋流(图2的箭头X)。
如图3、4所示，排气管(第二排气管部)14形成为圆筒状，在上游侧面部14a上设置有从混合室13导入废气的入口窗(开口部)40。
如图4、5所示，入口窗40形成为方形，其包括：右侧缘部41，在排气管14的轴向上延伸，与排气管14的废气的流动相对；上游侧缘部42，在排气管14的圆周方向上延伸；左侧缘部(第一倾斜边)43，在排气管14的轴向上延伸；以及下游侧缘部(第二倾斜边)44，在排气管14的圆周方向上延伸。
如图5所示，左侧缘部(第一倾斜边)43形成为，在相对于排气管14的轴倾斜的方向上延伸。在本实施方式中，在从混合室13的上游侧对排气管14进行侧面观察的情况下，左侧缘部43倾斜为上游端43a位于比下游端43b更靠上方。
此外，如图4所示，下游侧缘部(第二倾斜边)44形成为，从左侧缘部43的一端向相对于排气管14的直径倾斜的方向延伸。在本实施方式中，下游侧缘部44从左侧缘部43的下游端43b(以下也称为下游侧缘部44的左端43b)朝向左侧缘部43的相对边即右侧缘部41延伸，并且向排气管14的下游侧倾斜。即，如图4所示，在从上方俯视入口窗40的情况下，下游侧缘部44的左端43b相对于右侧端44c位于排气管14的上游侧。
此外，如图3、4所示，在左侧缘部43和下游侧缘部44之间，设置有与入口窗40的其它角部相比曲率半径更大的曲线部R。通过该曲线部R，左侧缘部43和下游侧缘部44形成为平滑地连接。
如图3所示，排气管14的上游侧面部14a，在使入口窗40朝下方的状态下插通混合室13的安装孔20、21。即，排气管14与后级室部13b连接为，排气管14的轴向相对于混合室13的长边方向成为大约90度。另一方面，如图1所示，在排气管14的下游侧经由弯曲部14b连接有后级后处理装置15。
尿素水喷射装置(还原剂供给构件)16具备未图示的尿素水供给管、尿素水返回管、供给泵、压力控制阀、储存箱等。此外，如图4所示，尿素水喷射装置16为，通过在排气管14的上游部筒内嵌插的绝热板60上安装固定板61，并通过未图示的螺栓等固定到该固定板61上，由此设置在排气管14的上游端。
后级后处理装置(后处理装置)15的SCR33促进从排气管14流入的废气中所含有的NOx的还原反应。具体地，从尿素水喷射装置16喷射的尿素水通过废气而水解并生成氨。SCR33吸附该所生成的氨，并且在废气通过SCR33内时利用吸附的氨将NOx还原净化。
此外，配设在SCR33下游侧的后级DOC34为，当剩余的氨从SCR33漏出时，从废气中将该剩余的氨氧化除去。
通过上述那种构成，根据本发明一个实施方式的废气净化装置1，能够发挥以下那样的作用、效果。
从发动机10排出的废气经由连接管11向前级后处理装置12导入。流入前级后处理装置12的废气，在由DPF32捕集废气中的PM的同时、向混合室13导入。
如图2所示，流入混合室13的前级室部13a的废气，经由连通部13c向后级室部13b流入，在由多个翼片13e、13f、13g整流的同时向入口窗40导入。
从入口窗40向排气管14筒内流入的大部分废气，由于翼片13e、13f、13g而从排气管14的切线方向流入。从该切线方向流入的废气，通过排气管14的筒内壁面而上升，如图3的波状线H所示，在排气管14筒内回旋的同时向下游前进。
此外，从入口窗40向排气管14筒内流入的一部分废气，如图2的箭头Y所示，由于通过翼片13g之后的卷入流，而与左侧缘部43附近的排气管14筒面碰撞。
从尿素水喷射装置16喷射的尿素水，通过回旋流(图2的箭头X)而与空气混合并扩散，但是一部分尿素水在附着到排气管14筒内之后，通过回旋(图2的箭头X)而流向左侧缘部43附近。然后，到达了左侧缘部43附近的尿素水，由于卷入流(图2的箭头Y)而停留在左侧缘部43附近。
如此，左侧缘部43附近的排气管14筒面上附着的尿素水，沿着上游端43a位于比下游端43b更靠下方地倾斜的左侧缘部43流向曲线部R。之后，到达了曲线部R的尿素水，流向通过曲线部R而平滑地连接的下游侧缘部44，并从下游侧端部44的右侧端44c进一步流向下游。
因此，能够抑制从尿素水喷射装置16喷射的尿素水滞留在排气管14上所设置的左侧缘部43、下游侧缘部44(开口部40的周缘)，并且能够有效地防止开口部40的周缘被滞留的尿素水腐蚀。特别是，由于在左侧缘部43和下游侧缘部44之间设置了曲线部R，因此能够有效地抑制尿素水滞留在开口部40的角部。
此外，在使左侧缘部43附近的排气管14筒面上附着的尿素水经由左侧缘部43、曲线部R、下游侧缘部44流向排气管14的下游的过程中，能够使其大部分通过废气而水解并生成氨，向SCR33供给。
另外，本发明并非限定于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内，能够适宜变形而实施。
例如，在上述实施方式中，说明了排气管14为圆筒状的情况，但不一定需要为圆筒状，例如也可以使用截面为方形的排气管等。
此外，在上述实施方式中，说明了后级后处理装置15具备SCR33的情况，但是也能够代替该SCR33而例如应用吸藏还原型NOx催化剂(LNT)。在LNT的情况下，不使用尿素水喷射装置16，而使用供给燃料(HC)的排气管内喷射装置17即可。
此外，前级后处理装置12不一定必须，例如也能够如图6、7所示那样构成为，省略前级后处理装置12和混合室13，而通过连接管11将发动机10的进气歧管(未图示)与排气管14直接连接。在这种情况下，也能够发挥与上述实施方式同样的作用效果。
符号的说明
1  废气净化装置
10 发动机(内燃机)
11 连接管(第一排气管部)
12 前级后处理装置(第一排气管部)
13 混合室(第一排气管部)
14 排气管(第二排气管部)
15 后级后处理装置
16 尿素水喷射装置(还原剂供给构件)
43 左侧缘部(第一倾斜边)
44 下游侧缘部(第二倾斜边)
R  曲线部

Claims (5)

1.一种废气净化装置，在内燃机的排气系统中具有通过还原剂将废气中的氮化物还原净化的后处理装置，该废气净化装置的特征在于，
具备：
第一排气管部，将从上述内燃机排出的废气导出；
第二排气管部，在上游侧的侧部具有从上述第一排气管部导入废气的开口部，并且以在筒内使废气产生回旋流的方式将上述侧部与上述第一排气管部连接，在下游侧设置有上述后处理装置；以及
还原剂供给构件，设置在上述第二排气管部的上游端，向上述后处理装置供给还原剂，
上述开口部形成为，包括在相对于上述第二排气管部的轴倾斜的方向上延伸的至少一边的第一倾斜边。
2.如权利要求1所述的废气净化装置，其特征在于，
上述开口部形成为，还包括从上述第一倾斜边的一端向相对于上述第二排气管部的直径倾斜的方向延伸的第二倾斜边。
3.如权利要求2所述的废气净化装置，其特征在于，
为了使上述第一倾斜边与上述第二倾斜边平滑地连接，而在上述第一倾斜边和上述第二倾斜边之间设置曲线部。
4.如权利要求1~3中任一项所述的废气净化装置，其特征在于，
上述还原剂供给构件喷射尿素水作为还原剂。
5.如权利要求1~4中任一项所述的废气净化装置，其特征在于，
上述后处理装置具有选择还原型NOx催化剂和氧化催化剂。
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