CN110770420A - 废气净化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够防止白色生成物堆积而实施所希望的废气净化处理的废气净化系统。废气净化系统构成为在构成内燃机的排气通道的排气管中具备选择性催化还原装置以及喷射还原剂的还原剂喷射器。在通过排气管的废气的流动方向上，在排气管中的选择性催化还原装置的上游侧形成有设置有还原剂喷射器的弯曲部；在流动方向上，在排气管中的弯曲部的上游侧配置有具有比该排气管的内径小的内径的内管，在该排气管与该内管之间具有供所述废气通过的间隙。

Description

废气净化系统
技术领域
本发明涉及废气净化系统。
背景技术
作为用于净化搭载于卡车或巴士等车辆的柴油发动机的废气中的NOx的废气净化系统，开发了将尿素水等用作还原剂来将NOx还原为氮和水的选择性催化还原(SCR：Selective Catalytic Reduction)系统(例如，参照专利文献1)。
在选择性催化还原系统中，将储存于尿素水罐中的尿素水向选择性催化还原装置(SCR装置)上游的排气管供给，利用废气的热将尿素水解而生成氨，由该氨利用选择性催化还原装置内的催化剂对NOx进行还原。例如由设置于构成排气通道的排气管的尿素水喷射器喷射适量的尿素水。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-303826号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，当在内燃机的低负荷运行时等废气的温度较低的情况下、在尿素水的喷射量异常地多的情况下、或在废气的流量较少却连续进行尿素水的喷射的情况下等时，尿素水的水解不充分，在排气管内、尤其是尿素水喷射器的喷口部周边，堆积尿素水水解时产生的以尿素结晶、三聚氰酸等为代表的白色生成物。若白色生成物在排气管内堆积，则例如存在以下问题：有可能排气管内堵塞，无法实施所希望的废气净化处理。
本发明的目的在于提供能够防止白色生成物堆积而实施所希望的废气净化处理的废气净化系统。
解决问题的方案
本发明的废气净化系统构成为在构成内燃机的排气通道的排气管中具备选择性催化还原装置以及喷射还原剂的还原剂喷射器，在该废气净化系统中，
在通过所述排气管中的废气的流动方向上，在所述排气管中的所述选择性催化还原装置的上游侧形成有设置有所述还原剂喷射器的弯曲部，
在所述流动方向上，在所述排气管中的所述弯曲部的上游侧配置有具有比该排气管的内径小的内径的内管，在该排气管与该内管之间具有供所述废气通过的间隙。
发明效果
根据本发明，能够防止白色生成物堆积而实施所希望的废气净化处理。
附图说明
图1是表示本实施方式中的车辆的结构的图。
图2是表示本实施方式中的尿素水喷射器的喷口部周边的局部放大图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本实施方式中的车辆1的结构的图。如图1所示，在卡车或巴士等车辆1中搭载有内燃机10、排气系统20。排气系统20作为本发明的废气净化系统发挥功能。
首先，对内燃机10的结构进行说明。内燃机10例如是柴油发动机。在内燃机10的燃烧室11中，燃料喷射器13向燃烧室11内喷射燃料。此外，燃料喷射器13也可以向燃烧室11的进气口中喷射燃料。例如通过ECM(Engine Control Module，发动机控制模块)(未图示)控制燃料的喷射。另外，燃烧室11内的燃料通过活塞19的动作而受到压缩，从而燃烧。
进气阀15和排气阀17构成为可开闭。通过打开进气阀15，将来自进气用配管50的新鲜空气吸入至燃烧室11。另外，通过打开排气阀17，将燃烧室11中燃料燃烧后所产生的废气送出至排气系统20(具体而言为排气管21)。
接着，对排气系统20的结构进行说明。排气系统20具有构成内燃机10的排气通道的排气管21。排气管21主要为金属制，例如设置于车辆1的下部。该排气管21将内燃机10中燃料燃烧而产生的废气向大气中(车外)引导。
另外，在排气管21的中途，为了将废气净化(无害化)而设置有各种后处理装置。在本实施方式中，作为后处理装置，设置了DOC(Diesel Oxidation Catalyst，柴油机氧化型催化剂)23A、DPF(Diesel Particulate Filter，柴油机微粒过滤器)23B、SCR23C(与本发明的选择性催化还原装置对应)、RDOC(Rear Diesel Oxidation Catalyst，后级柴油机氧化型催化剂)23D。
在金属制的载体上担载铑、氧化铈、铂、氧化铝等来形成DOC23A。DOC23A将废气中包含的碳化氢(HC)及一氧化碳(CO)分解而去除。另外，DOC23A还具有将占废气中包含的NOx的大部分的一氧化氮(NO)氧化而生成二氧化氮(NO2)的功能。通过利用该功能，能够促进被捕集到DPF23B中的PM(Particulate Matter，微粒物)的燃烧(PM再生)，提高SCR23C的NOx净化效率。
DPF23B由将多孔陶瓷制的蜂窝的通道(孔室)的入口和出口交替封堵而成的整体蜂窝(monolithic honeycomb)型的壁流式过滤器(wall-flow filter)形成。DPF23B捕集并去除废气中包含的微粒物(PM)。
在排气管21中比DPF23B更靠下游侧(具体而言为废气的流动方向上的下游侧)且比SCR23C更靠上游侧的位置形成有弯曲部21a，该弯曲部21a设置有用于喷射尿素水的尿素水喷射器25(也称作配量阀(dosing valve))。弯曲部21a的剖面形状为S字形状或曲轴形状。
在排气管21中，例如在SCR23C的入口附近设置有对废气的温度进行检测的温度传感器(未图示)。该温度传感器被使用于尿素水的喷射的控制等。
SCR23C例如具有圆柱形状，具有由陶瓷制作的蜂窝载体。在蜂窝壁面上例如担载或涂覆有沸石或钒等的催化剂。
上述那样的SCR23C在排气管21中配置于上述DPF23B的下游侧。另外，在排气管21中的DPF23B与SCR23C之间，由尿素水喷射器25喷射作为还原剂的尿素水，而供给至通过了DOC23A及DPF23B的废气。其结果，尿素水被水解为氨。包含氨的废气在通过SCR23C的过程中，通过催化剂的作用，从而氮氧化物(即，NOx)发生反应而成为氮和水(还原反应)。由此，将废气中的氮氧化物净化。
在此，水解会在通过SCR23C的废气的温度为规定温度以上时发生。因此，优选尿素水喷射器25在流入至SCR23C的废气的温度为规定温度以上的情况下，将尿素水供给至排气管21内的废气。在此，由DCU(未图示)控制尿素水的喷射。此外，规定温度是通过排气系统20的设计研制阶段的实验/仿真等，考虑氨与NOx的反应温度等而适当地决定的。
RDOC23D是后级氧化型催化剂，且具有与DOC23A相同的结构，在排气管21中紧接着SCR23C配置于SCR23C的下游。
RDOC23D主要是将所遗漏的氨氧化而去除，以使得在SCR23C中未使用于还原反应而遗漏的氨不被释放到大气中。除此以外，有时RDOC23D也具有与SCR23C相同的功能。
利用以上的各个后处理装置对废气进行处理而生成的水、氮、二氧化碳通过消声器(未图示)等排出到大气中。
然而，当在内燃机10的低负荷运行时等废气的温度较低的情况下、在尿素水的喷射量异常地多的情况下、或在废气的流量较少却连续进行尿素水的喷射的情况下等时，尿素水的水解不充分，在排气管21内、尤其是尿素水喷射器25的喷口部(安装部)周边，堆积尿素水水解时产生的以三聚氰酸等为代表的白色生成物。若白色生成物在排气管21内堆积，则例如有可能排气管21内堵塞，无法实施所希望的废气净化处理。
图2是本实施方式中的尿素水喷射器25的喷口部周边29的局部放大图。在尿素水喷射器25的喷口部周边29，废气的流动易于滞留，从尿素水喷射器25喷射的尿素水也易于滞留。其结果，在尿素水的水解不充分的情况下，在喷口部周边29易于堆积白色生成物。另外，废气的流速较慢，因此难以将在喷口部周边29堆积的白色生成物带走。
因此，在本实施方式中，为了改善弯曲部21a处的废气的流动，在废气的流动方向上，在排气管21中的弯曲部21a的上游侧配置有具有比排气管21的内径小的内径的内管27而构成双重管结构。在本实施方式中，内管27是整流管道。
在图2中，实线箭头A表示通过内管27的内侧，朝向尿素水喷射器25的喷口部周边29的废气的流动。在本实施方式中，从使通过了内管27的内侧的废气更易于朝向尿素水喷射器25的喷口部周边29流动的观点出发，在废气的流动方向上，在内管27的后端面形成有从侧面观察时呈倾斜地切断的形状的倾斜面。朝向喷口部周边29的废气的流动是均匀的，流速较快。因此，在尿素水喷射器25的喷口部周边29，废气的流动不易滞留，从尿素水喷射器25喷射的尿素水也不易滞留。即使在尿素水的水解不充分而在喷口部周边29堆积了白色生成物的情况下，废气的流速也较快，因此能够容易带走在喷口部周边29所堆积的白色生成物。
实线箭头B表示在通过了喷口部周边29之后，朝向下游侧的废气的流动。虚线箭头C表示由于在排气管21与内管27之间设置有间隙，从而绕过内管27的外周而被引导至尿素水喷射器25的下游侧的废气的流动。单点划线箭头D表示在对应于实线箭头B的废气和对应于虚线箭头C的废气合流之后的废气的流动。由对应于实线箭头B和单点划线箭头D的废气将从尿素水喷射器25喷射的尿素水顺畅地向SCR23C输送。
如以上所详细说明的那样，在本实施方式中，废气净化系统(排气系统20)构成为在构成内燃机10的排气通道的排气管21中具备选择性催化还原装置(SCR23C)以及喷射尿素水的尿素水喷射器25。而且，在通过排气管21的废气的流动方向上，在排气管21中的选择性催化还原装置的上游侧形成有设置有尿素水喷射器25的弯曲部21a；在该流动方向上，在排气管21中的弯曲部21a的上游侧配置有具有比排气管21的内径小的内径的内管27，在排气管21与内管27之间具有供废气通过的间隙。
根据这样构成的本实施方式，朝向喷口部周边29的废气的流动是均匀的，流速较快，因此在尿素水喷射器25的喷口部周边29，废气的流动不易滞留，从尿素水喷射器25喷射的尿素水也不易滞留。即使在尿素水的水解不充分而在喷口部周边29堆积了白色生成物的情况下，废气的流速也较快，因此能够容易带走在喷口部周边29所堆积的白色生成物。其结果，能够防止在尿素水喷射器25的喷口部周边29堆积白色生成物。另外，由于在排气管21与内管27之间设置有间隙，从而产生绕过内管27的外周而直接被引导至尿素水喷射器25的下游侧的废气的流动，从尿素水喷射器25喷射的尿素水通过该流动而被顺畅地向SCR23C输送。根据以上，能够防止白色生成物堆积而实施所希望的废气净化处理。
另外，在本实施方式中，在废气的流动方向上，在内管27的后端面形成有从侧面观察时呈倾斜地切断的形状的倾斜面。根据该结构，能够使通过了内管27的内侧的废气更易于朝向尿素水喷射器25的喷口部周边29流动。
应予说明，上述实施方式都仅表示实施本发明的具体化的一例，本发明的技术范围不应受这些实施方式的限制。即，能够不脱离其要点或其主要特征地以各种形式实施本发明。例如，对在废气的流动方向上，在内管27的后端面形成有从侧面观察时呈倾斜地切断的形状的倾斜面的例子进行了说明，但内管27的后端面的形状不限于此。
本申请基于在2017年6月29日提交的日本专利申请(特愿2017-127243)，其内容在此作为参照而引入。
工业实用性
本发明作为能够防止在尿素水喷射器的喷口部周边堆积白色生成物的废气净化系统，是有用的。
附图标记说明
1 车辆
10 内燃机
11 燃烧室
13 燃料喷射器
15 进气阀
17 排气阀
19 活塞
20 排气系统
21 排气管
21a 弯曲部
23A DOC
23B DPF
23C SCR
23D RDOC
25 尿素水喷射器(还原剂喷射器)
27 内管

Claims (3)

1.一种废气净化系统，其构成为在构成内燃机的排气通道的排气管中具备选择性催化还原装置以及喷射还原剂的还原剂喷射器，在该废气净化系统中，
在通过所述排气管中的废气的流动方向上，在所述排气管中的所述选择性催化还原装置的上游侧形成有设置有所述还原剂喷射器的弯曲部，
在所述流动方向上，在所述排气管中的所述弯曲部的上游侧配置有具有比该排气管的内径小的内径的内管，在该排气管与该内管之间具有供所述废气通过的间隙。
2.如权利要求1所述的废气净化系统，其中，
在所述流动方向上，在所述内管的后端面形成有从侧面观察时呈倾斜地切断的形状的倾斜面。
3.如权利要求1所述的废气净化系统，其中，
所述弯曲部的剖面形状为S字形状或曲轴形状。
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