CN117404160A - 废气整流装置及废气净化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明降低在尿素水喷射装置下游侧产生源自尿素的沉积物的风险。废气整流装置具备排气偏转部,该排气偏转部相对于尿素水喷射装置位于废气流动的方向的上游侧。排气偏转部包括多个具有供废气通过的开口部的独立区域。多个独立区域沿一个方向排列配置。多个独立区域的开口率在一个方向上不同。

Description

废气整流装置及废气净化系统
技术领域
本发明涉及废气整流装置及废气净化系统。
背景技术
例如专利文献1中公开有在柴油发动机中降低废气中的氮氧化物的技术。在专利文献1中,为了净化废气而在供废气通过的排气管的中途设置有尿素选择性催化还原用的SCR催化器和尿素水喷射部。而且,通过使废气与尿素水混合并通过SCR催化器来降低废气中的氮氧化物。
专利文献1:日本特开2016-075213号公报
若从尿素水喷射装置喷射出的尿素水与供高温的废气流动的配管的内表面局部碰撞,则由于尿素水的蒸发潜热而配管的温度局部地下降,因此,产生生成源自未蒸发完的尿素的固形物(沉积物)的不良情况。特别是,若在配管内尿素水与重力方向下侧的面碰撞较多,则产生尿素水的积液,产生源自未蒸发完的尿素的沉积物的风险提高。若在配管内沉积物的沉积加剧,则可能产生由排气压力损失的增加导致的油耗的恶化、由尿素混合性的下降导致的氮氧化物排出量的增加、由已生成的沉积物在剥离时与下游侧的催化器碰撞导致的催化器的破损等。因此,需要降低沉积物的产生风险。
发明内容
本发明是为了解决上述问题点而完成的,其目的在于提供一种能够降低在尿素水喷射装置下游侧产生源自尿素的沉积物的风险的废气整流装置及废气净化系统。
本发明的一个侧面所涉及的废气整流装置具备排气偏转部,上述排气偏转部相对于尿素水喷射装置位于供废气流动的方向的上游侧,上述排气偏转部包括多个具有供上述废气通过的开口部的独立区域,上述多个独立区域沿一个方向排列配置,上述多个独立区域的开口率在上述一个方向上不同。
本发明的另一侧面所涉及的废气净化系统具备:上述废气整流装置;DPF系统;以及SCR系统,包括上述尿素水喷射装置。
能够降低在尿素水喷射装置下游侧产生源自尿素的沉积物的风险。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的拖拉机的概略结构的说明图。
图2是示意性地表示上述拖拉机所具备的发动机的进气系统及排气系统的结构的说明图。
图3是示意性地表示位于上述排气系统的废气净化系统的立体图。
图4是示意性地表示上述废气净化系统所具有的废气整流装置的结构例的立体图。
图5是上述废气整流装置所具有的连接部的分解立体图。
图6是作为上述废气整流装置所具有的排气偏转部的一个例子的排气偏转板的主视图。
图7是示意性地表示上述废气整流装置所具有的第一废气配管中的废气的流动的说明图。
图8是示意性地表示上述第一废气配管中的废气的流动的说明图。
图9是示意性地表示上述第一废气配管中的废气的流动的说明图。
图10是示意性地表示附着于上述第一废气配管的内表面的尿素水的分布的说明图。
图11是示意性地表示附着于上述第一废气配管的内表面的尿素水的分布的说明图。
图12是示意性地表示未在上述连接部配置上述排气偏转板的情况下(比较例)的上述第一废气配管中的废气的流动的说明图。
图13是示意性地表示上述比较例中上述第一废气配管中的废气的流动的说明图。
图14是示意性地表示上述比较例中上述第一废气配管中的废气的流动的说明图。
图15是示意性地表示在上述比较例中附着于上述第一废气配管的内表面的尿素水的分布的说明图。
图16是示意性地表示在上述比较例中附着于上述第一废气配管的内表面的尿素水的分布的说明图。
图17是示意性地表示上述排气偏转板的另一结构的主视图。
图18是示意性地表示上述排气偏转板的又一结构的主视图。
图19是示意性地表示上述排气偏转板的又一结构的主视图。
图20是示意性地表示上述排气偏转板的又一结构的主视图。
图21是示意性地表示上述排气偏转板的又一结构的主视图。
图22是示意性地表示上述排气偏转板的又一结构的主视图。
附图标记说明
12a…尿素水喷射装置;60…废气净化系统;70…废气整流装置;71…第一废气配管;71B…第一弯曲部;71F…第一凸缘部;72…第二废气配管;72B…第二弯曲部;72F…第二凸缘部;73…排气偏转部;74…连接部;80…排气偏转板(排气偏转部);81…独立区域;81A…第一独立区域(独立区域);81B…第二独立区域(独立区域);81C…第三独立区域(独立区域);81P…开口部;81Pmax…开口部;81Q…周围区域。
具体实施方式
基于附图对本发明的实施方式说明如下。此外,在本实施方式中,作为作业车辆,以拖拉机为例进行说明,但作业车辆也可以是除拖拉机以外的乘用作业车辆或无人作业车辆。上述乘用作业车辆例如包括各种收获机、割草机、插秧机、联合收割机、土木建筑作业机械(轮式装载机等)、除雪车等。另外,上述无人作业车辆包括无人割草机等。
另外,在本说明书,只要未特别说明,则将作为作业车辆的拖拉机在作业时行进的方向作为“前”,将其相反方向作为“后”。另外,面朝拖拉机的行进方向将右侧作为右,将左侧作为左。而且,将与拖拉机的前后方向及左右方向垂直的方向作为上下方向。此时,将重力方向的下游侧作为下,将其相反侧(上游侧)作为上。
〔1.作业车辆的结构〕
图1是表示本实施方式的拖拉机1的概略结构的说明图。拖拉机1具备能够在后方侧安装作业机2的车体部3。在车体部3的前部安装有左右一对前轮4。在车体部3的后部安装有左右一对后轮5。在车体部3的前部配置有发动机罩6。在发动机罩6内收容有作为驱动源的发动机10(柴油发动机)。
在发动机10的上部侧设置有DPF(柴油颗粒过滤器:Diesel Particulate Filter)系统11。DPF系统11是捕集从发动机10排出的废气中包含的颗粒状物质(PM:ParticulateMatter)的系统。在发动机10的后部侧设置有SCR(选择性催化还原:Selective CatalyticReduction)系统12。SCR系统12是向从发动机10经由DPF系统11排出的废气添加尿素水贮存罐(还原剂贮存罐)12T中贮存的尿素水(还原剂)来还原废气中包含的氮氧化物(NOx)的系统。此外,关于DPF系统11及SCR系统12的详情,后文叙述。
在发动机罩6的后方侧设置有用于供使用者搭乘的驾驶室13。在驾驶室13内设置有用于供使用者进行转向操作的方向盘14及使用者的驾驶座椅15等。另外,在驾驶室13内设置有用于供就座于驾驶座椅15的使用者目视确认拖拉机1的信息的显示部(未图示)。
图2是示意性地表示发动机10的进气系统及排气系统的结构的说明图。在发动机10设置有:进气路径21,从外部吸入空气;燃烧室22,使燃料燃烧;以及排气路径23,向外部排出来自燃烧室22的废气。另外,在图2中示出具有四个燃烧室22的四缸发动机10,但燃烧室22的数量能够适当变更。
在进气路径21从空气流动方向的上游侧起依次配置有进气阀24和进气歧管25。进气阀24构成为能够调整向燃烧室22供给的空气供给量。进气歧管25构成为将吸入空气分配供给向多个燃烧室22的每一个。
为了向燃烧室22供给燃料,在发动机10设置有共轨26和喷射器27。通过燃料泵(未图示)向共轨26压送燃料。喷射器27配置于各燃烧室22,在规定时间点向各燃烧室22喷出在共轨26以高压蓄积的燃料。
在排气路径23从废气流动方向的上游侧起依次配置有排气歧管28、排气阀29、上述DPF系统11以及SCR系统12。排气歧管28构成为将在各燃烧室22产生的废气一起并排出。排气阀29构成为能够调整向发动机10外部排出的废气的排气量。
在发动机10还设置有EGR(废气再循环:Exhaust Gas Recirculation)装置30。EGR装置30是使从排气歧管28排出的废气的一部分回流至进气侧的废气再循环装置。具体而言,EGR装置30具备使排气路径23的废气的一部分回流至进气路径21的EGR流路31。在EGR流路31从废气流动方向的上游侧起依次配置有EGR冷却器32和EGR阀33。EGR冷却器32冷却回流的废气。EGR阀33是用于调整废气的回流量的阀。
通过EGR装置30使废气的一部分回流至进气侧,从而被吸入的气体中的氧量变少。由此,能够降低燃烧温度,所以能够减少被称为NOx的氮氧化物的产生。
DPF系统11从废气流动方向的上游侧起依次具备氧化催化器(日文:酸化触媒)11a和烟尘过滤器11b。氧化催化器11a及烟尘过滤器11b收容于DPF外壳11P内。
氧化催化器11a构成为促进废气中包含的一氧化碳、一氧化氮等的氧化。烟尘过滤器11b构成为捕集废气中包含的烟尘等PM。通过在适当的时间点实施DPF再生控制而燃烧去除通过烟尘过滤器11b捕集而沉积的PM。
SCR系统12从废气流动方向的上游侧起依次具备尿素水喷射装置12a、选择性还原催化器(SCR)12b以及氨逃逸催化器(ASC)12c。选择性还原催化器(日文:選択還元触媒)12b及氨逃逸催化器(日文:アンモニアスリップ抑制触媒)12c收容于中空的SCR外壳12P内。
尿素水喷射装置12a例如由尿素水喷射喷嘴构成,是喷射从后述的尿素水供给装置12S供给的尿素水并将其添加至从DPF系统11供给的废气的模块(DM:Dosing Module)。选择性还原催化器12b构成为在存在从尿素水被带入至废气的氨(NH3)的气氛下选择性地还原废气中包含的NOx。
氨逃逸催化器12由白金等氧化催化剂等构成,构成为氧化意外通过了选择性还原催化器12b的氨。将氨氧化使其变化为氮、一氧化氮、水等,从而防止氨向外部的释放。
SCR系统12还具备尿素水贮存罐12T和尿素水供给装置12S。尿素水贮存罐12T是贮存作为还原剂的上述尿素水的罐。尿素水供给装置12S构成为具备泵等。尿素水供给装置12S从尿素水贮存罐12T经由尿素水取出路12d吸入尿素水,经由尿素水供给路12f向尿素水喷射装置12a供给尿素水。尿素水供给装置12S所吸入的尿素水的一部分经由尿素水返回路12e返回至尿素水贮存罐12T。
拖拉机1还具备各种传感器。上述传感器例如包括发动机旋转速度传感器41、氧化催化器温度传感器42、烟尘过滤器温度传感器43以及压差传感器44。发动机旋转速度传感器41检测发动机10的旋转速度。氧化催化器温度传感器42检测DPF系统11中的氧化催化器11a上游侧的温度。烟尘过滤器温度传感器43检测DPF系统11中的烟尘过滤器11b上游侧的温度。压差传感器44检测DPF系统11中的烟尘过滤器11b的上游侧与下游侧的压差。
另外,上述传感器例如还包括上游侧NOx传感器45、下游侧NOx传感器46、尿素水余量传感器47以及尿素水供给压力传感器(未图示)等。上游侧NOx传感器45检测SCR系统12的选择性还原催化器12b上游侧(准确而言为尿素水喷射装置12a上游侧)且DPF系统11中的烟尘过滤器11b下游侧的废气中包含的NOx的浓度。下游侧NOx传感器46检测比SCR系统12的氨逃逸催化器12c靠下游侧的废气中包含的NOx的浓度。尿素水余量传感器47检测SCR系统12的尿素水贮存罐12T中贮存的尿素水的余量。尿素水供给压力传感器检测尿素水向SCR系统12的尿素水喷射装置12a供给的压力。
拖拉机1还具备控制部50。控制部50包括ECU(发动机控制单元:Engine ControlUnit)51和DCU(尿素水供给控制单元:Dosing Control Unit)52。ECU51主要进行发动机10的输出状态及DPF系统11等的控制。DCU52进行SCR系统12的控制。
控制部50使用上述的各种传感器的检测信息及预先设定的映射等,以发动机10的输出状态成为规定输出状态的方式,控制借助进气阀24调节的空气供给量、借助排气阀29调节的排气量、喷射器27的燃料喷射时间点及燃料喷射量、以及借助EGR阀33调节的回流量等。例如,控制部50以由发动机旋转速度传感器41检测的发动机旋转速度成为规定发动机旋转速度的方式,控制上述空气供给量、上述排气量、上述燃料喷射时间点及上述燃料喷射量、以及上述回流量等。
另外,控制部50使用各种传感器的检测信息等,以NOx的去除率成为规定去除率的方式,控制从尿素水喷射装置12a喷射的尿素水的喷射量。例如,控制部50基于由上游侧NOx传感器45检测到的选择性还原催化器12b上游侧的NOx浓度,推断在选择性还原催化器12b还原NOx所需要的氨量,控制从尿素水喷射装置12a喷射的尿素水的喷射量。此外,控制部50基于由下游侧NOx传感器46检测到的选择性还原催化器12b下游侧的NOx浓度,推断在选择性还原催化器12b还原了的NOx的比例,以NOx的去除率成为规定去除率的方式,对根据上游侧NOx传感器45的检测值决定的尿素水的喷射量进行反馈修正。
〔2.关于废气净化系统〕
作为本实施方式的作业车辆的拖拉机1具备废气净化系统60。图3是示意性地表示本实施方式的废气净化系统60的立体图。此外,在图3中,为了方便,将相互垂直的三个方向设为X方向、Y方向、Z方向。XYZ各方向均是表示废气流动的方向,并不限于和前后、左右、上下各方向一致。
废气净化系统60是净化从发动机10排出的废气的系统。废气净化系统60构成为除了上述DPF系统11和包括尿素水喷射装置12a的SCR系统12之外,还具备废气整流装置70。
废气整流装置70在废气流动的方向上位于DPF系统11的下游侧。即,DPF系统11位于废气整流装置70的上游侧。DPF系统11的DPF外壳11P的排气入口11E与供从发动机10排出的废气通过的排气路径23(参照图2)连接。
另外,废气整流装置70在废气流动的方向上位于比SCR系统12的SCR外壳12P靠上游侧的位置。SCR外壳12P的排气入口与废气整流装置70的后述的第一废气配管71的排气出口71E连接。以下,对废气整流装置70的详情进行说明。
图4是示意性地表示图2及图3中示出的废气整流装置70的结构例的立体图。废气整流装置70具备第一废气配管71、第二废气配管72、排气偏转部73。在第一废气配管71安装上述尿素水喷射装置12a。此外,以下示出的第一废气配管71及第二废气配管72的形状仅是示例,并不局限于以下例子。
第一废气配管71构成为包括第一流路管711和第二流路管712。第一流路管711配置为在X方向上延伸。第一流路管711中的X方向下游侧的端部与SCR系统12的SCR外壳12P(参照图2)连接。第二流路管712配置为在Y方向上延伸,通过焊接等与第一流路管711的外周面连结。第一流路管711与第二流路管712的连结部构成弯曲废气的行进方向的后述的第一弯曲部71B(参照图3)。第一流路管711及第二流路管712的内部构成供废气流动的连通路径。
尿素水喷射装置12a安装于第一流路管711中的X方向上游侧的端面,对从第二流路管712向第一流路管711流入的废气喷射尿素水。尿素水喷射装置12a以按规定角度喷射尿素水的方式安装于第一流路管711的端面。
第二废气配管72相对于第一废气配管71位于废气流动的方向(图4中为Y方向)的上游侧。更详细而言,第二废气配管72位于比第一废气配管71的第二流路管712靠Y方向上游侧的位置。第二废气配管72形成为从Z方向向Y方向屈曲。第二废气配管72的屈曲部构成后述的第二弯曲部72B(参照图3)。第二废气配管72的Z方向上游侧的端部与DPF系统11的DPF外壳11P(参照图2、图3)连接。
排气偏转部73相对于第一废气配管71的第二流路管712位于Y方向上游侧。即,排气偏转部73相对于尿素水喷射装置12a位于废气流动的方向的上游侧。另外,排气偏转部73相对于第二废气配管72位于Y方向下游侧。在本实施方式中,排气偏转部73包括板状的排气偏转板80。排气偏转板80具有供废气通过的开口部,关于排气偏转板80的详情,后文叙述。排气偏转板80位于将第一废气配管71和第二废气配管72连接的连接部74。更详细而言,如下所述。
图5是连接部74的分解立体图。连接部74包括:第一废气配管71所具有的第一凸缘部71F、和第二废气配管72所具有的第二凸缘部72F。第一凸缘部71F位于第一废气配管71的第二流路管712的Y方向上游侧的端部。第二凸缘部72F位于第二废气配管72的Y方向下游侧的端部。第一凸缘部71F和第二凸缘部72F通过螺栓Bo(参照图4)及螺母(未图示)等紧固部件紧固。在排气偏转板80位于第一凸缘部71F与第二凸缘部72F之间的状态下,通过上述紧固部件将第一凸缘部71F和第二凸缘部72F紧固,从而排气偏转板80安装于第一凸缘部71F与第二凸缘部72F之间。
第一凸缘部71F具有作为供废气通过的开口的第一通路部71P。第一通路部71P的内径和第一废气配管71(特别是第二流路管712)的内径相同。另外,第一凸缘部71F在四角具有第一孔部71a。在各第一孔部71a插通作为紧固部件的螺栓Bo。
第二凸缘部72F具有作为供废气通过的开口的第二通路部72P。第二通路部72P的内径和第二废气配管72的内径相同。另外,第二凸缘部72F在四角具有第二孔部72a。在各第二孔部72a插通作为紧固部件的螺栓Bo。
排气偏转板80在四角具有第三孔部80a。在各第三孔部80a插通作为紧固部件的螺栓Bo。将各螺栓Bo插入至对应的第一孔部71a、第三孔部80a、第二孔部72a,将各螺栓Bo的前端插入至螺母并旋紧,从而第一废气配管71和第二废气配管72经由排气偏转板80连结。通过解除螺栓Bo与螺母的旋紧,而能够分解第一废气配管71、第二废气配管72以及排气偏转板80。即,能够分解连接部74。
在上述的废气整流装置70的结构中,从DPF系统11排出并在第二废气配管72的内部流动的废气通过第二废气配管72从Z方向向Y方向改变朝向,经由排气偏转部73的开口部向第一废气配管71流入。在第一废气配管71内,从图4中示出的尿素水喷射装置12a喷射尿素水,添加至上述废气。添加尿素水后的废气在第一废气配管71内在X方向行进,向SCR系统12(参照图2)导入。
基于容易安装及取下排气偏转板80的观点,优选排气偏转板80位于将第一废气配管71和第二废气配管72连接的连接部74。特别是,从容易更换与第一废气配管71及第二废气配管72的形状(例如弯曲方式)及大小(例如内径)相应的所希望的排气偏转板80这一点出发,优选排气偏转板80位于连接部74的结构。
另外,基于确保第一凸缘部71F与第二凸缘部72F之间的密封性并容易更换排气偏转板80的观点,优选排气偏转板80安装于第一凸缘部71F与第二凸缘部72F之间。
如图3中示出那样,第一废气配管71具有第一弯曲部71B。第二废气配管72具有第二弯曲部72B。第一弯曲部71B及第二弯曲部72B分别弯曲供废气流动的流路。在本实施方式中,第一弯曲部71B具有从Y方向向X方向弯曲的形状,将供废气流动的流路从Y方向向X方向弯曲。上述的尿素水喷射装置12a安装于第一弯曲部71B。第二弯曲部72B具有从Z方向向Y方向弯曲的形状,将供废气流动的流路从Z方向向Y方向弯曲。
基于有效利用第一弯曲部71B与第二弯曲部72B之间的空间的观点,优选排气偏转部73(排气偏转板80)配置于第一弯曲部71B与第二弯曲部72B之间。
特别是,基于在比第一弯曲部71B靠下游侧的位置容易发挥产生后述的回旋流的排气偏转部73的功能及作用的观点,优选排气偏转部73配置为比第一弯曲部71B(特别是排气入口)与第二弯曲部72B(特别是排气出口)的中央靠第一弯曲部71B。即,优选排气偏转部73配置于第一弯曲部71B与第二弯曲部72B之间且与第一弯曲部71B的距离比与第二弯曲部72B的距离短的位置。
〔3.关于排气偏转板的详情〕
图6是从Y方向观察图4及图5中示出的排气偏转板80时的主视图。此外,在说明排气偏转板80时,为了方便,方向定义如下。即,将图4及图5中示出的Z方向作为上下方向,将X方向作为左右方向。而且,将Z方向的下游侧作为重力方向的上游侧、即上侧,将Z方向的上游侧作为重力方向的下游侧、即下侧。另外,将X方向的上游侧作为右侧,将X方向的下游侧作为左侧。在各附图中,适当地用“U”符号表示上方,用“D”符号表示下方,用“R”符号表示右方,用“L”符号表示左方。
另外,在图6等中,将在排气偏转板80中与第一废气配管71(特别是第一凸缘部71F的第一通路部71P)及第二废气配管72(特别是第二凸缘部72F的第二通路部72P)相连的区域的外形表示为通路外周部80E。此外,通路外周部80E的内径设为和第一废气配管71(特别是第一通路部71P)及第二废气配管72(特别是第二通路部72P)的内径相等。
排气偏转板80具有凸部80b。凸部80b位于排气偏转板80外周的上部。在本实施方式中,如图4中示出那样,第二废气配管72是向第一废气配管71供给由下向上流动的废气的形状,所以排气偏转板80配置为凸部80b朝向上方突出的朝向。例如,在第二废气配管72是向第一废气配管71供给由上向下流动的废气的形状的情况下,能够将排气偏转板80配置为凸部80b朝向下方突出的朝向(从图4的位置以Y方向为中心轴旋转180°)。
作为排气偏转部73的排气偏转板80包括多个独立区域81。多个独立区域81包括第一独立区域81A和第二独立区域81B。第一独立区域81A及第二独立区域81B沿Z方向(这里为上下方向)排列配置。即,多个独立区域81沿一个方向排列配置。具体而言,第一独立区域81A相对于第二独立区域81B位于上侧。
多个独立区域81具有开口部81P。开口部81P是供废气通过的开口。各独立区域81所具有的开口部81P的数量并不特别限制,可以是一个也可以是多个。在图6的例子中,第一独立区域81A具有多个开口部81P。第一独立区域81A所具有的多个开口部81P为沿左右方向的长孔,并且全部是同一形状。另一方面,在图6的例子中,第二独立区域81B仅具有一个开口部81P。第二独立区域81B所具有的开口部81P是上侧平坦下侧凸出的平凸形状。第二独立区域81B所具有的开口部81P在全部开口部81P中开口面积最大。以下,存在将开口面积最大的开口部81P特别称为开口部81Pmax的情况。
多个独立区域81中的至少任意一个具有周围区域81Q。周围区域81Q在各独立区域81中是比通路外周部80E靠内侧且位于开口部81P的周围的区域。此外,在图6中,以使周围区域81Q明确的目的,用阴影线表示周围区域81Q(在以下附图中也同样)。此外,根据独立区域81的形状(开口部81P的形状及数量),也会存在不拥有周围区域81Q的独立区域81。例如,第二独立区域81B整体由开口部81Pmax形成,而成为不拥有周围区域81Q的独立区域81。
在本实施方式中,多个独立区域81的开口率在上述一个方向上不同。这里,上述开口率定义如下。即,将一个独立区域81整体的面积设为A(cm2),将上述独立区域81中的至少一个开口部81P的开口面积的合计设为B(cm2)时,上述独立区域81的开口率AR(%)用以下的式子表示。
AR=(B/A)×100
此外,将一个独立区域81中的周围区域81Q的面积设为C(cm2)时,A=B+C。
因此,例如在不拥有周围区域81Q的独立区域81中,C=0,所以A=B。
将第一独立区域81A的开口率设为AR1(%),将第二独立区域81B的开口率设为AR2(%)时,在本实施方式中,
AR1<AR2。
图7~图9示意性地表示第一废气配管71中的废气的流动。若如本实施方式那样,以开口率相对小的第一独立区域81A成为上侧(重力方向的上游侧),开口率相对大的第二独立区域81B成为下侧(重力方向的下游侧)的方式,使作为排气偏转部73的排气偏转板80配置于第一废气配管71与第二废气配管72的连接部74,则如图7所示,对于通过排气偏转板80的废气而言,相比上侧,大量在下侧流动。由此,如图8及图9所示,在向尿素水喷射装置12a的下游侧(第一流路管711)供给上述废气,并从尿素水喷射装置12a对上述废气喷射尿素水时,在尿素水喷射装置12a的下游侧,能够容易地产生由下向上回旋的流动(回旋流)。
通过产生上述回旋流,从尿素水喷射装置12a喷射出的尿素水反抗向下的重力,附着于第一废气配管71(特别是第一流路管711)的内表面的上部。另外,喷射出的上述尿素水通过上述回旋流,在第一废气配管71内在X方向上大范围地扩散,在X方向上大范围地附着。图10及图11示意性地表示附着于第一废气配管71(特别是第一流路管711)的内表面的尿素水AS的分布。这样,降低第一废气配管71内的尿素水的局部性的附着,所以能够降低第一废气配管71内的源自尿素的固形物(沉积物)的产生风险。
图12~图14示意性地表示未在第一废气配管71与第二废气配管72的连接部74配置本实施方式的排气偏转板80的情况下(比较例)的第一废气配管71中的废气的流动。如图12所示,从第二废气配管72供给的废气在第一废气配管71(第二流路管712)的内部在上部和下部几乎均匀地流动。因此,如图13及图14所示,在向尿素水喷射装置12a的下游侧(第一流路管711)供给上述废气,并从尿素水喷射装置12a对上述废气喷射尿素水时,喷射出的尿素水随向下的重力而附着于第一废气配管71(特别是第一流路管711)的内表面的下部且距尿素水喷射装置12a较近的位置。图15及图16示意性地示出在比较例中附着于第一废气配管71(特别是第一流路管711)的内表面的尿素水AS的分布。在比较例中,由于尿素水局部地附着于第一废气配管71的内表面的下部,而容易产生尿素水的积液,沉积物的产生风险升高。
从可靠地降低沉积物的产生风险出发,优选如图6中示出那样,使第二独立区域81B的开口率AR2比第一独立区域81A的开口率AR1大,从而在第一废气配管71内容易产生废气的回旋流。即,优选在将多个独立区域81所排列的一个方向设为重力方向时,多个独立区域81的开口率AR随着从上侧(重力方向的上游侧)朝向下侧(重力方向的下游侧)而增加。进一步换言之,优选多个独立区域81的开口率AR随着从一个方向的一侧朝向另一侧而增加。
图17是示意性地表示作为排气偏转部73的排气偏转板80的另一结构的主视图。如该图所示,多个独立区域81中开口率AR最大的独立区域81(第二独立区域81B)所具有的开口部81P也可以配置为横跨重力方向的中央部CP。但是,在图17的结构中,通过排气偏转板80的中央部CP附近的废气的量变多。因此,通过排气偏转板80的中央部CP附近的废气与从尿素水喷射装置12a按预先设计的角度喷射出的尿素水强烈碰撞,由此,担心尿素水的轨道紊乱。
为了降低这样的尿素水的轨道的紊乱,优选在排气偏转板80的中央部CP一定程度地抑制废气的通过。因此,优选不使开口率AR最大的第二独立区域81B的开口部81P位于排气偏转板80的中央部CP附近。基于这样的观点,优选如图6中示出那样,多个独立区域81中开口率AR最大的独立区域81(第二独立区域81B)所具有的开口部81P位于比排气偏转部73中的重力方向的中央部CP靠下侧、即比排气偏转部73的一个方向上的中央部CP靠另一侧的位置。
特别是,为了在排气偏转板80的中央部CP一定程度地抑制废气的通过,并且如图7及图8中示出那样,在第一废气配管71中的尿素水喷射装置12a的下游侧可靠地产生由下向上回旋的回旋流,而优选如图6中示出那样,第二独立区域81B位于比第一独立区域81A靠下侧的位置。即,优选多个独立区域81中开口率AR最大的独立区域81(第二独立区域81B)位于比其他独立区域81(第一独立区域81A)靠下侧(一个方向上的另一侧)的位置。
图18是示意性地表示作为排气偏转部73的排气偏转板80的又一结构的主视图。如该图所示,第一独立区域81A所具有的开口部81P也可以为圆形(正圆)。另外,虽未图示,但第一独立区域81A所具有的开口部81P也可以为正方形。
但是,基于在第一独立区域81A中容易地减少周围区域81Q的面积而增加开口率AR的观点,优选如图6及图17中示出那样,第一独立区域81A的开口部81P为沿左右方向的长孔。另外,虽未图示,但第一独立区域81A的开口部81P也可以是沿上下方向的长孔,也可以是沿与上下方向及左右方向交叉的倾斜方向的长孔。即,优选多个独立区域81中除开口率AR最大的第二独立区域81B之外的其他独立区域81(第一独立区域81A)所具有的开口部81P具有长度方向。
另外,若其他独立区域81(第一独立区域81A)的开口率较低,则排气偏转板80的上侧的废气的流动被限制,大量的废气通过排气偏转板80的下侧。因此,担心在第一废气配管71的内部生成的回旋流的回旋速度过快,尿素水与第一废气配管71的内表面局部地接触并附着,沉积物的产生风险升高。为了将上述回旋流的回旋速度限制在适当的范围内,优选缓和通过其他独立区域81(第一独立区域81A)的废气的通过限制。第一独立区域81A的开口部81P具有长度方向的上述结构(与开口部81P为正圆等的结构相比)能够增加第一独立区域81A的开口率AR1,所以可以说从能够缓和废气的通过限制,将回旋流的回旋速度限制在适当的范围内这方面出发,也是优选的。
特别是,从通过使用了相同模具的冲裁加工来形成多个开口部81P来使作为排气偏转部73的排气偏转板80的生产性提升的观点出发,优选如图6及图17中示出那样,上述其他独立区域81(第一独立区域81A)具有多个同一形状的开口部81P。
此外,具有长度方向的开口部81P的形状并不限定于如图6及图17中示出那样的具有圆弧部的长条形状。图19是示意性地表示作为排气偏转部73的排气偏转板80的又一结构的主视图。如该图所示,具有长度方向的开口部81P也可以是在左右方向上较长的长方形。另外,虽未图示,但具有长度方向的开口部81P也可以是在上下方向或倾斜方向上较长的长方形。
为了将从图4中示出的尿素水喷射装置12a喷射出的尿素水、和通过排气偏转板80的废气混合成均质,而优选使通过开口部81P的废气均匀地接触从尿素水喷射装置12a喷射出的尿素水中距尿素水喷射装置12a较近的一侧(X方向的上游侧)的尿素水、和距尿素水喷射装置12a较远的一侧(X方向的下游侧)的尿素水。因此,优选如图6、图17、图18中示出那样,作为排气偏转部73的排气偏转板80在左右方向上是对称的形状。即,优选排气偏转部73在与重力方向亦即一个方向垂直的另一方向上是对称的形状。
图20是示意性地表示作为排气偏转部73的排气偏转板80的又一结构的主视图。从降低刚从图4中示出的尿素水喷射装置12a喷射出后的尿素水的轨道紊乱而生成干净的回旋流这方面出发,优选相比从尿素水喷射装置12a喷射出的尿素水中距尿素水喷射装置12a较远的一侧(X方向的下游侧)的尿素水,使通过排气偏转板80的开口部81P的废气以较少的量接触距尿素水喷射装置12a较近的一侧(X方向的上游侧)的尿素水。因此,优选如图20所示,作为排气偏转部73的排气偏转板80在左右方向上是非对称的形状。即,优选排气偏转部73在与重力方向亦即一个方向垂直的另一方向上是非对称的形状。
在图20中示出的结构例中,第二独立区域81B构成为具有开口面积最大的开口部81Pmax、和开口面积较小的开口部81P1。开口部81P1隔着周围区域81Q位于开口部81Pmax的左上部。在该结构中,排气偏转板80的开口率在左侧变小,在右侧变大。
因此,以在从图4的Y方向上游侧观察时、排气偏转板80的左侧(开口率较小的一侧)成为距尿素水喷射装置12a较近的一侧、排气偏转板80的右侧(开口率较大的一侧)成为距尿素水喷射装置12a较远的一侧的方式,将排气偏转板80配置于第一废气配管71与第二废气配管72之间即可。通过该配置,能够相比距尿素水喷射装置12a较远的一侧的尿素水,使通过排气偏转板80的开口部81P的废气以较少的量接触距尿素水喷射装置12a较近的一侧的尿素水。
〔4.变形例〕
图21是示意性地表示排气偏转板80的又一结构的主视图。如该图所示,多个独立区域81除了包括第一独立区域81A和第二独立区域81B之外,也可以还包括第三独立区域81C。第一独立区域81A、第二独立区域81B以及第三独立区域81C从上方朝向下方依次排列配置。该情况下,若将第三独立区域81C的开口率设为AR3(%),则
AR1<AR2<AR3。
此外,设为开口率最大的第三独立区域81C位于比上下方向的中央部CP靠下侧的位置。
这样的排气偏转板80的结构也能够在尿素水喷射装置12a(参照图4等)的下游侧容易地产生由下向上回旋的回旋流,得到上述的本实施方式的效果。此外,排气偏转板80也可以是包括四个以上的独立区域81,各独立区域81的开口率随着从上侧朝向下侧而增加的结构。
图22是示意性地表示排气偏转板80的又一结构的主视图。如该图所示,在多个独立区域81包括第一独立区域81A、第二独立区域81B、第三独立区域81C,这些独立区域从上方朝向下方依次排列配置的结构中,也可以是:
AR3<AR1<AR2。
即,也可以是:多个独立区域81中开口率相对小的其他独立区域81(在图22的例子中为第三独立区域81C)位于开口率最大的独立区域81(在图22的例子中为第二独立区域81B)的下方。此外,设为开口率最大的第二独立区域81B位于比上下方向的中央部CP靠下侧的位置。
在该结构中,与图6的结构相比,抑制在第一废气配管71(第二流路管712)的下侧流动的废气的量,但在尿素水喷射装置12a(参照图4等)的下游侧能够产生由下向上回旋的回旋流这一点没变,因此能够得到上述的本实施方式的效果。
排气偏转部73除由夹持于第一凸缘部71F及第二凸缘部72F的板状的排气偏转板80构成以外,也可以是通过焊接直接安装于比尿素水喷射装置12a靠上游侧的第一废气配管71或第二废气配管72的内部的焊接部件。
〔5.补充〕
在本实施方式中,对如图3中示出那样废气整流装置70位于比DPF系统11靠下游侧的位置的结构进行了说明,但并不限定于该结构。例如,也可以在排气净化系统60中,废气整流装置70、SCR系统12、DPF系统11、SCR系统12从废气流动的方向的上游侧起依次排列布置。
〔6.附注〕
本实施方式中说明的废气整流装置及废气净化系统能够表现为以下附注(1)~(15)。
附注(1)的废气整流装置具备排气偏转部,上述排气偏转部相对于尿素水喷射装置位于废气流动的方向的上游侧,
上述排气偏转部包括多个具有供上述废气通过的开口部的独立区域,
上述多个独立区域沿一个方向排列配置,
上述多个独立区域的开口率在上述一个方向上不同。
附注(2)的废气整流装置构成为:在附注(1)所记载的废气整流装置的基础上,
上述多个独立区域的开口率随着从上述一个方向的一侧朝向另一侧而增加。
附注(3)的废气整流装置构成为:在附注(2)所记载的废气整流装置的基础上,
上述多个独立区域中开口率最大的独立区域所具有的上述开口部位于比上述排气偏转部的上述一个方向上的中央部靠上述另一侧的位置。
附注(4)的废气整流装置构成为:在附注(3)所记载的废气整流装置的基础上,
上述多个独立区域中上述开口率最大的独立区域位于比其他独立区域靠上述另一侧的位置。
附注(5)的废气整流装置构成为:在附注(4)所记载的废气整流装置的基础上,
上述其他独立区域所具有的开口部具有长度方向。
附注(6)的废气整流装置构成为:在附注(5)所记载的废气整流装置的基础上,
上述其他独立区域具有多个同一形状的上述开口部。
附注(7)的废气整流装置构成为:在附注(1)~(6)中的任意一项所记载的废气整流装置的基础上,
上述排气偏转部在与上述一个方向垂直的另一方向上是对称的形状。
附注(8)的废气整流装置构成为:在附注(1)~(6)中的任意一项所记载的废气整流装置的基础上,
上述排气偏转部在与上述一个方向垂直的另一方向上是非对称的形状。
附注(9)的废气整流装置构成为:在附注(1)~(8)中的任意一项所记载的废气整流装置的基础上,
还具备:
第一废气配管,供上述尿素水喷射装置安装;和
第二废气配管,位于上述第一废气配管的上游侧,
上述排气偏转部包括排气偏转板,
上述排气偏转板位于将上述第一废气配管和上述第二废气配管连接的连接部。
附注(10)的废气整流装置构成为:在附注(9)所记载的废气整流装置的基础上,
上述连接部包括:
上述第一废气配管所具有的第一凸缘部;和
上述第二废气配管所具有的第二凸缘部,
上述排气偏转板安装于上述第一凸缘部与上述第二凸缘部之间。
附注(11)的废气整流装置构成为:在附注(1)~(8)中的任意一项所记载的废气整流装置的基础上,
还具备:
第一废气配管,供上述尿素水喷射装置安装;和
第二废气配管,位于上述第一废气配管的上游侧,
上述第一废气配管具有第一弯曲部,
上述第二废气配管具有第二弯曲部,
上述排气偏转部配置于上述第一弯曲部与上述第二弯曲部之间。
附注(12)的废气整流装置构成为:在附注(11)所记载的废气整流装置的基础上,
上述尿素水喷射装置安装于上述第一弯曲部,
上述排气偏转部配置为比上述第一弯曲部与上述第二弯曲部的中央靠上述第一弯曲部。
附注(13)的废气整流装置构成为:在附注(1)~(12)中的任意一项所记载的废气整流装置的基础上,
上述一个方向为重力方向。
附注(14)的废气净化系统具备:
附注(1)~(13)中的任意一项所记载的废气整流装置;
DPF系统;以及
SCR系统,包括上述尿素水喷射装置。
附注(15)的废气净化系统在附注(14)所记载的废气净化系统中,
上述DPF系统位于上述废气整流装置的上游侧。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,本发明的范围并不限定于此,能够在不脱离发明主旨的范围内扩展或变更地实施。
工业上的可利用性
本发明能够利用于例如拖拉机等作业车辆。

Claims (15)

1.一种废气整流装置,其特征在于,
具备排气偏转部,所述排气偏转部相对于尿素水喷射装置位于废气流动的方向的上游侧,
所述排气偏转部包括多个具有供所述废气通过的开口部的独立区域,
所述多个独立区域沿一个方向排列配置,
所述多个独立区域的开口率在所述一个方向上不同。
2.根据权利要求1所述的废气整流装置,其特征在于,
所述多个独立区域的开口率随着从所述一个方向的一侧朝向另一侧而增加。
3.根据权利要求2所述的废气整流装置,其特征在于,
所述多个独立区域中开口率最大的独立区域所具有的所述开口部位于比所述排气偏转部的所述一个方向上的中央部靠所述另一侧的位置。
4.根据权利要求3所述的废气整流装置,其特征在于,
所述多个独立区域中所述开口率最大的独立区域位于比其他独立区域靠所述另一侧的位置。
5.根据权利要求4所述的废气整流装置,其特征在于,
所述其他独立区域所具有的开口部具有长度方向。
6.根据权利要求5所述的废气整流装置,其特征在于,
所述其他独立区域具有多个同一形状的所述开口部。
7.根据权利要求1所述的废气整流装置,其特征在于,
所述排气偏转部在与所述一个方向垂直的另一方向上是对称的形状。
8.根据权利要求1所述的废气整流装置,其特征在于,
所述排气偏转部在与所述一个方向垂直的另一方向上是非对称的形状。
9.根据权利要求1所述的废气整流装置,其特征在于,还具备:
第一废气配管,供所述尿素水喷射装置安装;和
第二废气配管,位于所述第一废气配管的上游侧,
所述排气偏转部包括排气偏转板,
所述排气偏转板位于将所述第一废气配管和所述第二废气配管连接的连接部。
10.根据权利要求9所述的废气整流装置,其特征在于,
所述连接部包括:
所述第一废气配管所具有的第一凸缘部;和
所述第二废气配管所具有的第二凸缘部,
所述排气偏转板安装于所述第一凸缘部与所述第二凸缘部之间。
11.根据权利要求1所述的废气整流装置,其特征在于,还具备:
第一废气配管,供所述尿素水喷射装置安装;和
第二废气配管,位于所述第一废气配管的上游侧,
所述第一废气配管具有第一弯曲部,
所述第二废气配管具有第二弯曲部,
所述排气偏转部配置于所述第一弯曲部与所述第二弯曲部之间。
12.根据权利要求11所述的废气整流装置,其特征在于,
所述尿素水喷射装置安装于所述第一弯曲部,
所述排气偏转部配置为比所述第一弯曲部与所述第二弯曲部的中央靠所述第一弯曲部。
13.根据权利要求1所述的废气整流装置,其特征在于,
所述一个方向为重力方向。
14.一种废气净化系统,其特征在于,具备:
权利要求1~13中的任一项所述的废气整流装置;
DPF系统;以及
SCR系统,包括所述尿素水喷射装置。
15.根据权利要求14所述的废气净化系统,其特征在于,
所述DPF系统位于所述废气整流装置的上游侧。
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