CN111742122B - 还原剂喷射装置 - Google Patents

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Abstract

包括流路体(13)、喷射器(33)、以及混合器构件(50)，该流路体(13)使排气流通，该喷射器(33)能够向流路体(13)内喷射还原剂，该混合器构件(50)具有多片翅片(52)～(59)，并且被设置在流路体(13)内的比喷射器(33)靠下游侧，混合器构件(50)被以使其中心部(51)相对于流路体(13)内的排气通道轴中心向喷射器(33)的相反侧即偏移侧偏移的方式配置在流路体(13)内，并且喷射器(33)的喷射轴心朝向比混合器构件(50)的中心部(51)靠偏移侧的翅片。

Description

还原剂喷射装置
技术领域
本公开涉及还原剂喷射装置，尤其涉及适于包括还原催化剂的排气净化系统的还原剂喷射装置。
背景技术
作为这种还原催化剂的一例，已知一种选择性还原催化剂(以下，称为 SCR催化剂)，其以氨为还原剂来对排气气体中包含的氮化合物(以下，记为NOx)进行还原净化,该氨是从尿素水通过排气热进行水解而生成的氨。
从尿素水喷射器喷射的尿素水在受到在排气管的例如弯曲部等中流动的排气气体的偏流的影响时，被供给到SCR催化剂的还原剂与排气气体的混合会变得不均匀，在供给量较多的区域中，氨会变得过剩，而在供给量不足的区域中，会无法充分地对NOx进行还原净化。
作为谋求这种还原剂的分布的均匀化的技术，例如，在专利文献1中，公开了一种构造，其中，在被设置于排气管的弯曲部的尿素水喷射器与SCR 催化剂之间，配置有混合器构件，在该混合器构件上，安装有多片分散板。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-002335号公报
发明内容
发明要解决的课题
可是，在上述专利文献1所公开的构造中，在混合器构件上，单独地安装有多片分散板。因此，会存在如下这样的问题：加工工时、组装工时増加，从而招致成本上升。
本公开的还原剂喷射装置的目的在于以简单的构成来有效地促进还原剂与排气气体的混合。
用于解决课题的手段
本公开的还原剂喷射装置包括流路体、喷射器、以及混合器构件，该流路体使排气流通，该喷射器能够向所述流路体内喷射还原剂，该混合器构件具有多片翅片，并且被设置在所述流路体内的比所述喷射器靠下游侧，所述混合器构件被以使其中心部相对于所述流路体内的排气通道轴中心向所述喷射器的相反侧即偏移侧偏移的方式配置在所述流路体内，并且所述喷射器的喷射轴心朝向比所述混合器构件的中心部靠所述偏移侧的翅片。
此外，优选的是，所述流路体包含弯曲部；所述喷射器被设置于所述弯曲部的曲率半径较大的外侧弯曲部；所述混合器构件被以使其中心部向所述弯曲部的曲率半径较小的内侧弯曲部侧偏移的方式配置。
此外，优选的是，所述喷射器具有3个喷射孔，并且这3个喷射孔中的至少2个喷射孔的喷射轴心朝向比所述混合器构件的中心部靠所述偏移侧的翅片。
此外，优选的是，所述喷射器的3个喷射孔中的2个喷射孔的喷射轴心朝向比所述混合器构件的中心部靠偏移侧的翅片，1个喷射孔的喷射轴心朝向比所述混合器构件的中心部靠所述偏移侧的相反侧的翅片。
此外，优选的是，所述多片翅片被形成为从所述混合器构件的中心部放射状地延伸。
发明效果
根据本公开的还原剂喷射装置，能够以简单的构成来有效地促进还原剂与排气气体的混合。
附图说明
图1是表示应用了本实施方式的还原剂喷射装置的引擎的排气系统的示意性的整体构成图。
图2是表示本实施方式的尿素水喷射器的一例的示意性的立体图。
图3是在第一实施方式的还原剂喷射装置中，将排气管的一部分切开而示出的示意性的部分剖视图。
图4是在第二实施方式的还原剂喷射装置中，将排气管的一部分切开而示出的示意性的部分剖视图。
图5是表示其它实施方式的还原剂喷射装置的示意图。
具体实施方式
以下，基于附图，对本实施方式的还原剂喷射装置进行说明。针对相同的部件标注相同的附图标记，它们的名称及功能也是相同的。因此，不再重复针对它们的详细说明。
[整体构成]
图1是表示应用了本实施方式的还原剂喷射装置1的引擎10的排气系统的示意性的整体构成图。如同一附图所示，引擎10的排气系统从排气上游侧起依次包括排气歧管11、上游配管12、前级外壳20、连接配管13、后级外壳40、以及放出配管14等。
上游配管12被形成为大致圆筒状，其上游端被连接于排气歧管11。此外，上游配管12的下游端被连接于前级外壳20的上游侧开口部。
前级外壳20被形成为大致圆筒状，在其内部，从排气上游侧起依次容纳有第1氧化催化剂21及过滤器22。
第1氧化催化剂21例如在堇青石蜂窝构造体等陶瓷制载体表面担载催化剂成分等从而形成。在通过引擎10的远后喷射或未图示的排气管喷射器的排气管喷射来对第1氧化催化剂21供给未燃燃料(HC)时，第1氧化催化剂 21将其氧化而使排气温度上升。
过滤器22例如通过将由多孔性的分隔壁划分出的多个单元(cell)沿排气的流动方向配置，并对这些单元的上游侧和下游侧交替地进行孔封闭从而形成。过滤器22将排气中的PM(颗粒状物质)捕集到分隔壁的细孔或表面，并且在PM沉积量达到预定量时，实施将其燃烧除去的过滤器强制再生。
连接配管13被形成为具有弯曲部13A的大致圆筒状，并连接前级外壳 20的下游侧开口部与后级外壳40的上游侧开口部。在连接配管13的弯曲部 13A，设置有构成尿素水喷射装置30的一部分的尿素水喷射器33，进而，在弯曲部13A正下游的连接配管13内，设置有详情后述的混合器构件50。
尿素水喷射装置30包括：尿素水箱31，其储存尿素水；尿素水泵32，其从尿素水箱31汲取尿素水；以及尿素水喷射器33，其向连接配管13内喷射尿素水。从尿素水喷射器33向连接配管13内喷射的尿素水通过排气热水解而生成氨(NH3)，并被作为还原剂而供给到下游侧的SCR催化剂41。
图2是表示本实施方式的尿素水喷射器33的一例的示意性的立体图。如同一附图所示，尿素水喷射器33包括大致圆筒状的喷射器主体34、以及3 根喷嘴35、36、37。各喷嘴35～37优选被沿周向等节距(每隔120°)地配置于喷射器主体34的底部34A。这些喷嘴35～37被以从喷射器主体34的底部34A相对于筒轴心而以预定的角度倾斜地突出的方式安装。在各喷嘴35、 36、37的前端部，分别设置有喷射孔35A、36A、37A。
回到图1，后级外壳40被形成为大致圆筒状。在后级外壳40的内部，从排气上游侧起依次容纳有SCR催化剂41及第2氧化催化剂42。
SCR催化剂41例如在多孔陶瓷载体上担载沸石等而形成。SCR催化剂 41吸附从尿素水喷射器33作为还原剂而供给的氨，并且以吸附的氨来从通过的排气中对NOx选择性地进行还原净化。
第2氧化催化剂42例如在堇青石蜂窝构造体等陶瓷制载体表面担载催化剂成分等而形成，并具有将从SCR催化剂41向下游侧泄漏的氨氧化的功能。
[第一实施方式]
接着，基于图3，针对第一实施方式的还原剂喷射装置1的详细构成进行说明。如同一附图所示，还原剂喷射装置1包括连接配管13(以下，简称为排气管13)、混合器构件50、以及尿素水喷射器33。
关于排气管(流路体的一例)13，优选将其流路截面形状形成为大致圆形状。此外，在排气管13的至少一部分，设置有弯曲部13A。另外，在以下的说明中，将弯曲部13A中，管壁的曲率半径较大的一侧称为弯曲外侧部 13B，管壁的曲率半径较小的一侧称为弯曲内侧部13C。
混合器构件50被设置在排气管13内的弯曲部13A与后级外壳40(参照图1)之间。混合器构件50从排气管13的管轴方向看去，整体上呈外径比排气管13的管内径更小的大致圆形状。具体而言，混合器构件50具有：中心毂51，其大致位于圆中心；以及多片(在图示例中，为8片)翅片52～59，其从中心毂51放射状地延伸。关于各翅片52～59，优选的是，径向及周向的尺寸被形成为大致同一形状，并被相对于中心毂51沿周向等节距(在8片的情况下，每隔约45°)地配置。
混合器构件50优选通过将凸缘部57A以焊接等接合于排气管13的内壁从而固定，该凸缘部57A是通过将各翅片52～59中的预定的翅片(在图示例中，为翅片57)的前端部向下游侧折叠而形成的。另外，混合器构件50 的固定方法不被限定于凸缘部57A，也可以使用其它构件等。
在本实施方式中，对于混合器构件50，在比弯曲部13A靠下游侧的排气管13内，使中心毂51相对于排气管13的管轴心X向内侧弯曲部13C侧偏移(偏心)地设置。即，在比中心毂51靠外侧弯曲部13B侧(反偏移侧)的各翅片52～54的外周缘与比外侧弯曲部13B靠下游侧的排气管13内壁之间，在沿管轴方向看时，确保了大致半圆弧状的间隙C。
尿素水喷射器33被以预定的姿态通过未图示的螺栓等固定于凸台13D，该凸台部13D被形成于外侧弯曲部13B。具体而言，尿素水喷射器33被以如下方式安装：第1喷嘴35的第1喷射孔35A的喷射轴心Y1朝向反偏移侧的翅片中的任意1片(在图示例中，为翅片53)，且其余的第2喷嘴36的第2 喷射孔36A及第3喷嘴37的第3喷射孔37A的各喷射轴心Y2、Y3分别朝向偏移侧的翅片中的任意2片(在图示例中，为翅片56、58)。从喷射器33 的各喷射孔35A～37A喷射出来而附着于各翅片52～59的尿素水通过排气热水解而生成氨，并一边被与排气气体均匀地混合一边作为还原剂而被供给到下游侧的SCR催化剂41(参照图1)。
根据以上详细叙述的本实施方式，将混合器构件50配置为其中心毂51 向排气管13内的内侧弯曲部13C侧偏移，进而使被设置于外侧弯曲部13B 的喷射器33的3个喷射孔35A～37A中的1个喷射孔35A指向反偏移侧的翅片53，使另外2个喷射孔36A、37A指向偏移侧的翅片56、58。即，被构成为：从1个喷射孔35A向排气气体流量偏多的外侧弯曲部13B侧的翅片53 喷射尿素水，从2个喷射孔36A、37A向排气气体流量变少的内侧弯曲部13C 侧的翅片56、58喷射尿素水。
由此，穿过间隙C的尿素水的量会被抑制，从而能够使尿素水分散地附着于混合器构件50的各翅片52～59。此外，由于尿素水分散地附着于各翅片52～59，因而生成的氨与排气气体的均匀混合会被促进，从而也能够谋求被供给到SCR催化剂41的氨的分布的均匀化，并能够有效地提高NOx净化性能。
此外，因为无需在混合器构件50上安装其它构件等，进而也无需对中心毂51或翅片52～59进行设计变更，所以也能够有效地抑制加工工时、组装工时的増加、以及它们所伴随的制造成本的上升。
[第二实施方式]
接着，基于图4，对第二实施方式的尿素水喷射装置1进行说明。第二实施方式的尿素水喷射装置1适用于如下构造：尿素水喷射器33被设置于排气管13的直线状部分，将尿素水相对于管轴心X倾斜地向排气管13内喷射。
具体而言，混合器构件50被配置为：使其中心毂51向比管轴心X靠尿素水喷射器33的相反侧处偏移。进而，使得第1喷嘴35的第1喷射孔35A 的喷射轴心Y1朝向接近尿素水喷射器33的反偏移侧的翅片(在图示例中，为翅片53)，并且使得第2喷嘴36的第2喷射孔36A及第3喷嘴37的第3 喷射孔37A的各喷射轴心Y2、Y3分别朝向远离尿素水喷射器33的偏移侧的翅片(在图示例中，为翅片55、58)。
通过这样构成，能够使尿素水分散地附着于靠近尿素水喷射器33的反偏移侧的翅片及远离尿素水喷射器33的偏移侧的翅片，从而能够起到与第一实施方式同样的作用效果。
[其它]
另外，本公开并不被限定于上述各实施方式，能够在不脱离本公开的主旨的范围内，适当变形而实施。
在上述实施方式中，以尿素水喷射器33具有3根喷嘴35～37为例进行了说明，但喷嘴根数不被限定于多根，也可以包括1根喷嘴。在喷嘴为1根且该喷嘴具备多个喷射孔的情况下，可以使至少1个喷射孔向偏移侧的翅片的方向喷射尿素水，或者在喷嘴为1根且该喷嘴仅具备1个喷射孔的情况下，可以使该喷射孔向偏移侧的翅片的方向喷射尿素水。
此外，上述实施方式的适用不被限定于排气管13，也能够适用于如图5 所示的混合室MC。在该情况下，可以将混合器构件50配置为向混合室MC 内的外壳20、40侧偏移。
此外，关于混合器构件50，虽然以各翅片52～59从中心毂51辐射状地延伸的类型为一例进行了说明，但也能够广泛地适用于各翅片从环体向中心部折叠的类型、各翅片被格子状地配置于环体内的类型等其它形状。此外，翅片52～59的片数不被限定于8片，也可以是其它片数。
此外，上述实施方式的适用范围不被限定于尿素水喷射器33，也能够适用于向第1氧化催化剂21供给HC的排气管喷射器。
本申请基于2018年2月20日申请的日本专利申请(日本特愿2018-028 255)，并将其内容作为参照援引于此。
工业可利用性
本公开的还原剂喷射装置在能够以简单的构成来有效地促进还原剂与排气气体的混合这样的点上是有用的。
附图标记说明
1 还原剂喷射装置
13 连接配管(流路体)
13A 弯曲部
13B 外侧弯曲部
13C 内侧弯曲部
33 尿素水喷射器
35 第1喷嘴
35A 第1喷射孔
36 第2喷嘴
36A 第2喷射孔
37 第3喷嘴
37A 第3喷射孔
50 混合器构件
51 中心毂
52、53、54、55、56、57、58、59 翅片

Claims (5)

1.一种还原剂喷射装置，包括：
流路体，其使排气流通，
喷射器，其能够向所述流路体内喷射还原剂，以及
混合器构件，其具有多片翅片，并且被设置在所述流路体内的比所述喷射器靠下游侧；
所述混合器构件被以使其中心部相对于所述流路体内的排气通道轴中心向所述喷射器的相反侧即偏移侧偏移的方式配置在所述流路体内，并且所述喷射器的喷射轴心朝向比所述混合器构件的中心部靠所述偏移侧的翅片，
在所述混合器构件的偏移侧的相反侧的外周缘与所述流路体的内壁之间形成有间隙，
所述混合器构件的所述翅片的偏移侧的前端部被固定于所述流路体的内壁。
2.如权利要求1所述的还原剂喷射装置，其中，
所述流路体包含弯曲部；
所述喷射器被设置于所述弯曲部的曲率半径较大的外侧弯曲部；
所述混合器构件被以使其中心部向所述弯曲部的曲率半径较小的内侧弯曲部侧偏移的方式配置。
3.如权利要求1或2所述的还原剂喷射装置，其中，
所述喷射器具有3个喷射孔，并且这3个喷射孔中的至少2个喷射孔的喷射轴心朝向比所述混合器构件的中心部靠所述偏移侧的翅片。
4.如权利要求3所述的还原剂喷射装置，其中，
所述喷射器的3个喷射孔中的2个喷射孔的喷射轴心朝向比所述混合器构件的中心部靠偏移侧的翅片，1个喷射孔的喷射轴心朝向比所述混合器构件的中心部靠所述偏移侧的相反侧的翅片。
5.如权利要求1或2所述的还原剂喷射装置，其中，
所述多片翅片被形成为从所述混合器构件的中心部辐射状地延伸。
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