DE102007047918B4

DE102007047918B4 - Abgasreinigungssystem

Info

Publication number: DE102007047918B4
Application number: DE102007047918.4A
Authority: DE
Inventors: Keiji Ohshima; Ataru Ichikawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2007-12-03
Publication date: 2016-08-25
Anticipated expiration: 2027-12-04
Also published as: JP4706631B2; DE102007047918A1; JP2008151087A; US20080148717A1; US8033099B2

Abstract

Abgasreinigungssystem mit: einem Zusatzmittel-Einspritzventil (16), das an einer Kanalwand eines Abgaskanals (12) montiert ist, durch den ein zu reinigendes Abgas läuft, und das dazu in der Lage ist, ein Zusatzmittel in den Abgaskanal (12) einzuspritzen; und einer Katalysatoreinheit (13) mit einem Katalysator, die an einer stromabwärtigen Seite des Zusatzmittel-Einspritzventils (16) in dem Abgaskanal (12) angeordnet ist und dazu in der Lage ist, eine Abgasreinigungsreaktion unter Verwendung zumindest des Zusatzmittels zu unterstützen, das durch eine Abgasströmung von dem Zusatzmittel-Einspritzventil (16) zu der Katalysatoreinheit (13) transportiert wird, wobei das Zusatzmittel-Einspritzventil (16) Folgendes aufweist: einen ersten Sprühnebel-Einspritzteil (31) zum Einspritzen eines ersten Sprühnebels des Zusatzmittels mit einer ersten Wegdistanz in den Abgaskanal; und einen zweiten Sprühnebel-Einspritzteil (32) zum Einspritzen eines zweiten Sprühnebels des Zusatzmittels mit einer zweiten Wegdistanz in den Abgaskanal, wobei der zweite Sprühnebel-Einspritzteil (32) bei einem Vergleich mit der Position des ersten Sprühnebel-Einspritzteils (31) an der stromaufwärtigen Seite der Abgasströmung in dem Abgaskanal (12) angeordnet ist, wobei die zweite Wegdistanz des zweiten Sprühnebels des Zusatzmittels größer als die erste Wegdistanz des ersten Sprühnebels des Zusatzmittels in dem Abgaskanal (12) ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Abgasreinigungssystem wie beispielsweise ein Harnstoff-SCR-System (SCR: selektive katalytische Reduktion) als ein typisches Beispiel, das dazu in der Lage ist, Abgas zu reinigen, das von einer Brennkraftmaschine emittiert wird, die zum Beispiel an Kraftfahrzeugen montiert ist, indem eine Abgasreinigungsreaktion an Katalysatoren durchgeführt wird, die ein vorbestimmtes Zusatzmittel (ein Additiv) verwenden. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Abgasreinigungssystem, das dazu in der Lage ist, Abgas durch eine Abgasreinigungsreaktion zu reinigen sowie die Abgasreinigungsreaktion mit einem Zusatzmittel wie beispielsweise einer Harnstofflösung zu unterstützten, die durch ein Zusatzmittel-Einspritzventil in die Abgasströmung einzuspritzen ist.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In jüngster Zeit wurde ein Harnstoff-SCR-System (SCR: selektive katalytische Reduktion) als ein Abgasreinigungssystem studiert und entwickelt, das auch auf Wärmekraftanlagen, zahlreiche Arten von Fabriken und Kraftfahrzeuge (insbesondere Motorfahrzeuge, die mit einem Dieselverbrennungsmotor ausgestattet sind) anwendbar ist. Das Harnstoff-SCR-System ist dazu in der Lage, Partikel (PM) wie beispielsweise NOx (Stickoxide), die in dem Abgas enthalten sind, zu reinigen. Einige dieser Forschungen wurden praktisch umgesetzt.
Es gibt ein herkömmliches hinreichend bekanntes Harnstoff-SCR-System, das in JP 2003-293739 A offenbart ist.
Es folgt unter Bezugnahme auf die 14 eine Beschreibung eines typischen Aufbaus, der für herkömmliche gewöhnliche Harnstoff-SCR-Systeme sowie für das System der JP 2003-293739 A verwendet wird.
Wie dies in der 14 gezeigt ist, besteht das herkömmliche Harnstoff-SCR-System hauptsächlich aus einer Katalysatoreinheit 51, einer Abgasrohrleitung 52 und einem Zusatzmittel-Einspritzventil 53, das in der Mitte der Abgasrohrleitung 52 angeordnet ist. Die Katalysatoreinheit 51 unterstützt die Abgasreinigungsreaktion. Durch die Abgasrohrleitung 52 strömt das Abgas, das von einer Abgaserzeugungsquelle (z. B. einer Maschine) emittiert wird, und wird in die Katalysatoreinheit 51 eingeführt. Das Zusatzmittel-Einspritzventil 53 spritzt Harnstofflösung (als Zusatzmittel) zu dem Abgas ein, dass in der Abgasrohrleitung 52 strömt. Der Katalysator 51 ist dazu in der Lage, eine Reduktionsreaktion für das in dem Abgas enthaltene NOx zu unterstützten.
Bei dem herkömmlichen Harnstoff-SCR-System, dass den in der 14 gezeigten vorstehend beschriebenen Aufbau hat, spritzt das Zusatzmittel-Einspritzventil 53 die Harnstofflösung in die Strömung des Abgases in der Abgasrohrleitung 52 ein, die Strömung des Abgases (oder die Abgasströmung) führt die eingespritzte Harnstofflösung der Katalysatoreinheit 51 zu, die den Katalysator bei einer Betrachtung aus der Position des Zusatzmittel-Einspritzventils 53 an einer stromabwärtigen Seite beherbergt.
In der Katalysatoreinheit 51 wird die Reduktionsreaktion des in dem Abgas enthaltenen NOx mit einem Katalysator durchgeführt. Diese Reduktionsreaktion kann in dem Abgas enthaltenes NOx reinigen. Bei der Reduktionsreaktion wird Harnstofflösung mit thermischer Energie des Abgases hydrolysiert, um Ammoniak (NH₃) zu erzeugen. In dem Abgas enthaltenes NOx wird reduziert und mit dem Katalysator in der Katalysatoreinheit 51 gereinigt. Die Japanische Patentveröffentlichung (ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung als eine nationale Veröffentlichung einer übersetzten Version) JP 2001-516635 A hat solch ein in der 14 gezeigtes Zusatzmittel-Einspritzventil offenbart, das an einer Abgasrohrleitung 52 montiert ist, und hat genauer gesagt das Zusatzmittel-Einspritzventil offenbart, das an einer Kanalwand der Abgasrohrleitung 52 montiert ist. Wie der Aufbau, der in der 14 gezeigt ist, hat JP-2001-516635 A das Harnstoffbeigabeventil offenbart, das in einer Abgasrohrleitung angeordnet ist, so dass sich eine Auslassöffnung des Harnstoffbeigabeventils zu einer Abgasrohrleitung zu einer Katalysatoreinheit hin lehnt, die den Katalysator beherbergt. Allerdings ist im Allgemeinen wünschenswert, durch eine Hydrolyse von Harnstofflösung erzeugtes Ammoniumgas an die gesamte Endfläche der Katalysatoreinheit 51 an der stromabwärtigen Seite der Abgasströmung zu sprühen, um das Abgas in der Katalysatoreinheit 51 angemessen zu reinigen. Dieser Aufbau ermöglicht es, dass in dem Abgas enthaltenes NOx in dem gesamten Bereich der Katalysatoreinheit 51 vollständig reduziert wird. Dementsprechend gibt es eine Anforderung, das Zusatzmittel (die Harnstofflösung) durch das Zusatzmittel-Einspritzventil in die gesamte Querschnittsfläche der Abgasrohrleitung einzusprühen, um Ammoniumgas in die gesamte Endflächenseite der Katalysatoreinheit 51 an ihrer stromaufwärtigen Seite zu verteilen. Insbesondere in einem Fall des Montierens des Zusatzmittel-Einspritzventils 53 an der Abgasrohrleitung 52 als einen Abgaskanal einer geraden Pfahlform, wie dies in der 15 gezeigt ist, wird das Meiste des Sprühnebels unmittelbar auf die Einspritzung durch das Zusatzmittel-Einspritzventil 53 folgend mit der Strömung des Abgases fortgetragen, das aus einer Brennkraftmaschine emittiert wird, wobei es als Ergebnis eine Möglichkeit gibt, dass der Sprühnebel nicht das positionsmäßig gegenüber liegende Teil 60 zu der Fläche erreicht, an der das Zusatzmittel-Einspritzventil 53 an der Abgasrohrleitung 52 montiert ist. Dies verursacht, dass durch Hydrolyse von Harnstofflösung erzeugtes Ammoniumgas nur einen Teil der stromaufwärtsseitigen Endfläche der Katalysatoreinheit 51 erreicht. Dies bedeutet, dass der Katalysator in einen Teil der Katalysatoreinheit an ihrer stromaufwärtigen Seite, an die keine Ammoniumgas getragen wird und an der NOx nicht reduziert und gereinigt wird, nicht als Katalysator dient. Somit gibt es dort eine Möglichkeit, die Reinigungsleistung des Katalysators an dem Teil, zu dem kein Ammoniumgas getragen wird, angemessen zu zeigen.
Im Übrigen hat JP 2001-516635 A ein Netz (durch das Bezugszeichen 56 gekennzeichnet, das in der 3 von JP 2001-516635 A gezeigt ist) offenbart, das an einer Auslassöffnung eines Zusatzmittel-Einspritzventils angeordnet ist, um eine Harnstofflösung gleichförmig in eine Abgasrohrleitung einzusprühen, und hat zudem ein Ablenkblech (durch das Bezugszeichen 28 gekennzeichnet, das in der 2 von JP 2001-516635 A gezeigt ist) offenbart, um die Richtung der aus dem Zusatzmittel-Einspritzventil eingespritzten Harnstofflösung zu verändern.
Allerdings wird der Spürnebel aus Harnstofflösung, die aus dem Zusatzmittel-Einspritzventil eingespritzt wird, wie dies bei dem herkömmlichen System gezeigt ist, das in JP 2001-516635 A offenbart ist, auch erheblich durch die Abgasströmung beeinflusst. Dieser Fall stellt auch eine Möglichkeit vor, dass der Sprühnebel der Harnstofflösung nicht den gegenüber liegenden Bereich zu dem Zusatzmittel-Einspritzventil erreicht, das an der Abgasrohrleitung montiert ist.
EP 1 712 754 A1 offenbart eine Abgasemissionsreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die unter Zugabe eines Reduktionsmittels für NOx das Abgas reinigt. Das Vermischen des eingespritzten Reduktionsmittels wird durch eine Einspritzdüse mit dem Abgas beschleunigt.
Zu diesem Zweck wird in der Vorrichtung die Einspritzdüse für die Harnstoff-Wasser angeordnet, um entgegengesetzt zu der Strömung des Abgases zu sein, oder nach oben in eine vertikale Richtung gerichtet angeordnet.
DE 100 32 330 A1 offenbart ein Brennstoffeinspritzsystem mit einem Brennstoffeinspritzventil, welches eine Spritzlochscheibe aufweist. Ein Kolben ist in der Zylinderwandung geführt und eine Zündkerze ragt in den Brennraum. Die Durchmesser von auf der Spritzlochscheibe angeordneten Einspritzlöchern sind so verteilt, dass zu einem bestimmten Einspritzzeitpunkt der eingespritzte Brennstoff in einem von dem Kolben und der Zylinderwandung begrenzten Einspritzvolumen des Brennraums möglichst homogen verteilt wird.
DE 44 35 103 A1 offenbart eine Einspritzvorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Zusatzmitteleinspritzventil.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Abgasreinigungssystem vorzusehen, bei dem ein Sprühnebel eines Zusatzmittels wie beispielsweise Harzlösung, der von einem Zusatzmittel-Einspritzventil eingespritzt wird, das an einer Kanalwand (oder einer ”Oberseitenwand” oder kurz einer ”Seitenwand”) einer Abgasrohrleitung montiert ist, einen positionsmäßig gegenüber liegenden Bereich zu der Fläche, an der das Zusatzmittel-Einspritzventil in der Kanalwand der Abgasrohrleitung angeordnet ist, angemessen erreichen kann.
Um die vorstehenden Aufgaben zu lösen, sieht die vorliegende Erfindung ein Abgasreinigungssystem gemäß Anspruch 1, 12 oder 14 vor, das ein Zusatzmittel-Einspritzventil und ein Katalysator-Einspritzventil hat. Weitere vorteilhafte Weiterentwicklungen sind Gegenstände der Unteransprüche.
Das Zusatzmittel-Einspritzventil ist an einer Kanalwand (oder einer Seitenwand) eines Abgaskanals montiert, durch den Abgas als ein Ziel der Reinigung läuft. Das Zusatzmittel-Einspritzventil ist dazu in der Lage, ein Zusatzmittel in den Abgaskanal einzuspritzen. Die Katalysatoreinheit ist bei einer Betrachtung von dem Zusatzmittel-Einspritzventil an einer stromabwärtigen Seite in dem Abgaskanal angeordnet. Die Katalysatoreinheit nimmt Katalysator in sich auf. Der Katalysator ist in der Lage, eine Abgasreinigungsreaktion basierend auf zumindest dem Zusatzmittel zu unterstützten, das zugeführt wird und zwar von dem Zusatzmittel-Einspritzventil durch die Abgasströmung zu der Katalysatoreinheit transportiert wird. Das Zusatzmittel-Einspritzventil hat einen ersten Sprühnebel-Einspritzteil und einen zweiten Sprühnebel-Einspritzteil. Der erste Sprühnebel-Einspritzteil spritzt einen ersten Sprühnebel des Zusatzmittels ein, der eine erste Wegdistanz in dem Abgaskanal hat. Der zweite Sprühnebel-Einspritzteil spritzt einen zweiten Sprühnebel des Zusatzmittels in den Abgaskanal ein. Der zweite Sprühnebel hat eine zweite Wegdistanz, die größer als die erste Wegdistanz ist.
Gemäß dem Aufbau des Abgasreinigungssystems sieht der zweite Sprühnebel-Einspritzteil den zweiten Sprühnebel mit einer Wegdistanz in dem Abgaskanal vor, die größer als die des ersten Sprühnebels ist. Das heißt der zweite Sprühnebel-Einspritzteil führt den Sprühnebel mit einer größeren Eindringkraft zu, so dass die Wegdistanz des zweiten Sprühnebels größer als die des ersten Sprühnebels ist. Es ist dadurch möglich, das Zusatzmittel sogar dann sicher an dem positionsmäßig gegenüber liegenden Bereich zu dem Montagebereich des Zusatzmittel-Einspritzventils in dem Abgaskanal vorzusehen, wenn Abgas durch den Abgaskanal strömt. Da das Zusatzmittel, das den gegenüber liegenden Bereich zu dem Zusatzmittel-Einspritzventil erreicht, dementsprechend letztendlich die Endfläche der Katalysatoreinheit, die an der stromabwärtigen Seite des Abgaskanals angeordnet ist, mit der Abgasströmung erreicht, kann der Katalysator in der Katalysatoreinheit sein Reinigungsvermögen zeigen.
Bei dem Abgasreinigungssystem als einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der zweite Sprühnebel-Einspritzteil im Vergleich zu der Position des ersten Sprühnebel-Einspritzteils an der stromaufwärtigen Seite des durch den Abgaskanal strömenden Abgases angeordnet und der erste Sprühnebel-Einspritzteil und der zweiten Sprühnebel-Einspritzteil spritzen den ersten Sprühnebel des Zusatzmittels und den zweiten Sprühnebel des Zusatzmittels jeweils in eine selbe Richtung ein.
Da der zweite Sprühnebel-Einspritzteil im Vergleich zu der Position des ersten Sprühnebel-Einspritzteils an der stromaufwärtigen Seite der Abgasströmung angeordnet ist, ist es möglich, den Abstand von der Position des Zusatzmittel-Einspritzventils zu der Katalysatoreinheit sicher zu stellen, so dass der zweite Sprühnebel den positionsmäßig gegenüber liegenden Bereich des Zusatzmittel-Einspritzventils erreichen kann, indem die Strömung des Abgases sogar dann überwunden wird, wenn der erste Sprühnebel-Einspritzteil und der zweite Sprühnebel-Einspritzteil den Sprühnebel aus Harnstofflösung in einer selben Richtung einsprühen. Dies kann die Zufuhr des zweiten Sprühnebels zu einem gewünschten Bereich in dem Abgaskanal und zu der Endfläche der Katalysatoreinheit an seiner stromaufwärtigen Seite in der Abgasströmung sicherstellen.
Bei dem Abgasreinigungssystem als einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der zweite Sprühnebel-Einspritzteil im Vergleich zu der Position des ersten Sprühnebel-Einspritzteils an der stromaufwärtigen Seite des durch den Abgaskanal strömenden Abgases angeordnet und der zweite Sprühnebel-Einspritzteil spritzt den zweiten Sprühnebel des Zusatzmittels im Vergleich zu der Richtung des ersten Sprühnebels des Zusatzmittels, das durch den ersten Sprühnebel-Einspritzteil eingespritzt wird, zu der stromaufwärtigen Seite der Abgasströmung hin ein.
Dieser Aufbau ermöglicht zudem, dass der zweite Sprühnebel die Abgasströmung überwindet und den gegenüber liegenden Bereich in dem Abgaskanal erreicht, und dass der Abstand von der Position des Zusatzmittel-Einspritzventils zu der Katalysatoreinheit sicher gestellt wird, so dass der zweite Sprühnebel den positionsmäßig gegenüber liegenden Bereich des Zusatzmittel-Einspritzventils erreichen kann. Dies kann zudem die Zufuhr des zweiten Sprühnebels zu einem gewünschten Bereich in dem Abgaskanal und zu der Endfläche der Katalysatoreinheit an der stromaufwärtigen Seite der Katalysatoreinheit in der Abgasströmung sicherstellen.
Um die Zufuhr des zweiten Sprühnebels zu dem positionsmäßig gegenüber liegenden Bereich zu dem Zusatzmittel-Einspritzventil in dem Abgaskanal weiter sicher zu stellen, wird der zweite Sprühnebel des Zusatzmittels, der durch den zweiten Sprühnebel-Einspritzteil in dem Abgasreinigungssystem als einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung eingespritzt wird, bei einer Betrachtung aus der vertikalen Richtung der Abgasströmung in die stromaufwärtige Seite der Abgasströmung zugeführt. Gemäß diesem Aufbau kann der zweite Sprühnebel einmal zu der stromaufwärtigen Seite des Zusatzmittel-Einspritzventils in dem Abgaskanal hin eingespritzt werden. Es ist möglich, den Abstand von der Position des Zusatzmittel-Einspritzventils zu der Katalysatoreinheit sicher zu stellen, so dass der zweite Sprühnebel den positionsmäßig gegenüber liegenden Bereich des Zusatzmittel-Einspritzventils erreichen kann, indem die Hauptströmung des Abgases überwunden wird. Dies kann die Zufuhr des zweiten Sprühnebels zu einem gewünschten Bereich in dem Abgaskanal und zu der Endfläche der Katalysatoreinheit an der stromaufwärtigen Seite der Katalysatoreinheit in der Abgasströmung sicher stellen.
Um die SprühnebelWegdistanz (nämlich die Eindringkraft des zweiten Sprühnebels in die Abgasströmung) des zweiten Sprühnebels im Vergleich mit der SprühnebelWegdistanz des ersten Sprühnebels in dem Abgaskanal zu vergrößern, hat das Zusatzmittel-Einspritzventil bei dem Abgasreinigungssystem als einem aktuellen Beispiel auch als einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Auslassöffnungsteil, durch den das Zusatzmittel in den Abgaskanal eingespritzt wird. Das Zusatzmittel-Einspritzventil hat den ersten Sprühnebel-Einspritzteil und den zweiten Sprühnebel-Einspritzteil. Der erste Sprühnebel-Einspritzteil besteht aus der Vielzahl von ersten Einspritzlöchern, durch die der erste Sprühnebel des Zusatzmittels zugeführt wird. Der zweite Sprühnebel-Einspritzteil besteht aus der Vielzahl von zweiten Einspritzlöchern, durch die der zweite Sprühnebel des Zusatzmittels zugeführt wird, wobei der Durchmesser jedes zweiten Einspritzlochs größer als der des ersten Einspritzlochs ist. Es ist möglich, eine unterschiedliche Wegdistanz des ersten Sprühnebels und des zweiten Sprühnebels in dem Abgaskanal zu haben, indem die ersten Einspritzlöcher und die zweiten Einspritzlöcher verwendet werden, deren Durchmesser größer als der des ersten Einspritzlochs ist, die an dem Auslassöffnungsteil des Zusatzmittel-Einspritzventils angeordnet sind.
Um die SprühnebelWegdistanz (nämlich die Eindringkraft des zweiten Sprühnebels in die Abgasströmung) des zweiten Sprühnebels im Vergleich mit der SprühnebelWegdistanz des ersten Sprühnebels in dem Abgaskanal zu vergrößern, hat das Zusatzmittel-Einspritzventil bei dem Abgasreinigungssystem als aktuellem Beispiel auch als einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Plattenbauteil, in dem der Auslassöffnungsteil ausgebildet ist. In dem Auslassöffnungsteil sind die ersten Einspritzlöcher und die zweiten Einspritzlöcher ausgebildet.
Das heißt dass Plattenbauteil, das die ersten Einspritzlöcher und die zweiten Einspritzlöcher hat, ist and dem Auslassöffnungsteil des Zusatzmittel-Einspritzventils angeordnet. Da dieser Aufbau leicht die Größe der ersten und zweiten Einspritzlöcher in dem Plattenelement einstellen kann, ist es möglich, die Wegdistanz des ersten Sprühnebels und des zweiten Sprühnebels leicht zu steuern.
Um eine selbe Einspritzrichtung des ersten Sprühnebels und des zweiten Sprühnebels als einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung zu haben, sind die ersten Einspritzlöcher und die zweiten Einspritzlöcher vertikal zu der horizontalen Fläche des Plattenbauteils ausgebildet. Somit kann die Ausbildung der ersten und zweiten Einspritzlöcher in dem Plattenbauteil leicht den ersten Sprühnebel und den zweiten Sprühnebel einer selben Einspritzrichtung erzeugen. Es ist daher möglich, das Zusatzmittel-Einspritzventil leicht an dem Abgaskanal zu montieren.
Als ein konkretes Beispiel des ersten Sprühnebels und des zweiten Sprühnebels, die eine unterschiedliche Einspritzrichtung in den Abgaskanal haben, sind die ersten Einspritzlöcher und die zweiten Einspritzlöcher in dem Abgasreinigungssystem als einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung so in dem Plattenbauteil ausgebildet, dass jedes der ersten und zweiten Einspritzlöcher eine unterschiedliche Richtung hat. Diese Ausbildung ermöglicht es, dass der erste Sprühnebel und der zweite Sprühnebel einen gewünschten Einspritzwinkel und zwar einen unterschiedlichen Einspritzwinkel zu der Strömung des Abgases in dem Abgaskanal haben.
Bei dem Abgasreinigungssystem als einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Zusatzmittel-Einspritzventil so ausgebildet, dass die Achsrichtung des Zusatzmittel-Einspritzventils vertikal zu der Strömung des Abgases in dem Abgaskanal ist. Diese Ausbildung sieht eine leichte Arbeit des Einbauens des Zusatzmittel-Einspritzventils in den Abgaskanal des Abgasreinigungssystems vor.
Bei dem Abgasreinigungssystem als einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Zusatzmittel-Einspritzventil so ausgebildet, dass die Achsrichtung des Zusatzmittel-Einspritzventils zu der stromabwärtigen Seite der Abgasströmung im Vergleich zu der vertikalen Richtung der Abgasströmung geneigt ist. Darüber hinaus ist bei dem Abgasreinigungssystem als einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung das Zusatzmittel-Einspritzventil so ausgebildet, dass die Achsrichtung des Zusatzmittel-Einspritzventils bei einer Betrachtung aus der Richtung, die vertikal zu der Abgasströmung ist, zu der stromaufwärtigen Seite der Abgasströmung hin geneigt ist.
Das Zusatzmittel-Einspritzventil ist an dem Abgaskanal montiert, während die Einspritzrichtung von jedem des ersten Sprühnebels und des zweiten Sprühnebels sowie die SprühnebelWegdistanz zu der Katalysatoreinheit, die den Katalysator beherbergt, berücksichtigt wird.
Bei dem Abgasreinigungssystem als einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat das Zusatzmittel-Einspritzventil einen Auslassöffnungsteil, durch den das Zusatzmittel in die Strömung des Abgases in dem Abgaskanal eingespritzt wird, und eine Vielzahl von ersten Einspritzlöchern und eine Vielzahl von zweiten Einspritzlöchern, die in dem Auslassöffnungsteil ausgebildet sind. Der Durchmesser jedes zweiten Einspritzlochs ist größer als der des ersten Einspritzlochs. Diese Ausbildung kann den ersten Sprühnebel und den zweiten Sprühnebel zuführen, die eine unterschiedliche Fortbildungsdistanz in dem Abgaskanal haben, da die ersten und die zweiten Einspritzlöcher mit einem unterschiedlichen Durchmesser in dem Auslassöffnungsteil des Zusatzmittel-Einspritzventils ausgebildet sind. Das heißt die zweiten Einspritzlöcher, die eine größere Eindringkraft haben, können den Sprühnebel aus Harnstofflösung in den Abgaskanal so einspritzen, dass die Wegdistanz des zweiten Sprühnebels größer als die des ersten Sprühnebels ist. Es ist möglich, die Zufuhr des zweiten Sprühnebels, der durch die zweiten Einspritzlöcher eingespritzt wird, zu dem positionsmäßig gegenüber liegenden Bereich des Zusatzmittel-Einspritzventils sicher zu stellen, während die Hauptströmung des Abgases überwunden wird. Das Zusatzmittel, das zu dem gegenüber liegenden Bereich in dem Abgaskanal befördert wird, kann sicherlich dem Katalysator in der Katalysatoreinheit zugeführt werden, die an der stromabwärtigen Seite der Abgasströmung angeordnet ist, und das Zusatzmittel, das zu der Katalysatoreinheit befördert wird, kann die Reinigungsfunktion des Katalysators unterstützen.
Bei dem Abgasreinigungssystem als einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Plattenbauteil an dem Auslassöffnungsteil angeordnet und die ersten Einsprotzlöcher und die zweiten Einspritzlöcher sind in dem Plattenbauteil ausgebildet. Da dieser Aufbau eine leichte Arbeit vorsieht, um den Durchmesser jedes Einspritzlochs und die Steuerung der Menge von Sprühnebel der Harnstofflösung einzustellen, ist es möglich, das Zusatzmittel-Einspritzventil leicht auf zahlreiche Arten von Brennkraftmaschinen anzuwenden, die eine unterschiedliche Abgasströmung haben.
Bei dem Abgasreinigungssystem als einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sehen die ersten Einspritzlöcher einen ersten Sprühnebel des Zusatzmittels vor, der eine vorbestimmte Wegdistanz hat, und die zweiten Einspritzlöcher sehen einen zweiten Sprühnebel des Zusatzmittels vor, der eine Wegdistanz hat, die größer als die Wegdistanz des ersten Sprühnebels ist. Die zweiten Einspritzlöcher sind bei einem Vergleich der Position mit den ersten Einspritzlöchern an der stromaufwärtigen Seite des Abgases in dem Abgaskanal angeordnet. Dieser Aufbau stellt die Wegdistanz des zweiten Sprühnebels aus dem Zusatzmittel-Einspritzventil zu der Katalysatoreinheit sicher, die den Katalysator beherbergt, so dass der zweite Sprühnebel den gegenüber liegenden Bereich der Position des Abgaskanals (insbesondere der Abgasrohrleitung) erreichen kann, an der das Zusatzmittel-Einspritzventil montiert ist. Es ist daher möglich, den zweiten Sprühnebel zu einem gewünschten Bereich in dem Abgaskanal und zu einem gewünschten Bereich wie beispielsweise der Endfläche des Katalysatoreinheit an der stromaufwärtigen Seite der Katalysatoreinheit in dem Abgaskanal zuzuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat das Abgasreinigungssystem eine Zusatzmittel-Einspritzeinrichtung und eine Katalysatoreinheit. Die Zusatzmittel-Einspritzeinrichtung ist an einer Kanalwand (oder einer Seitenwand) eines Abgaskanals montiert, durch das Abgas als ein Ziel der Reinigung läuft. Die Zusatzmittel-Einspritzeinrichtung ist dazu in der Lage, ein Zusatzmittel in den Abgaskanal einzuspritzen. Die Katalysatoreinheit hat in sich einen Katalysator, der an der stromabwärtigen Seite der Zusatzmittel-Einspritzeinrichtung in dem Abgaskanal angeordnet ist. Die Katalysatoreinheit ist dazu in der Lage, eine Abgasreinigungsreaktion basierend auf zumindest dem Zusatzmittel zu unterstützen, das von der Zusatzmittel-Einspritzeinrichtung mit der Abgasströmung zugeführt wird. Die Zusatzmittel-Einspritzeinrichtung hat ein erstes Zusatzmittel-Einspritzventil und ein zweites Zusatzmittel-Einspritzventil. Das erste Zusatzmittel-Einspritzventil ist an der Kanalwand des Abgaskanals montiert und spritzt einen ersten Sprühnebel des Zusatzmittels in den Abgaskanal ein, der eine vorbestimmte Wegdistanz hat. Das zweite Zusatzmittel-Einspritzventil ist an der Kanalwand des Abgaskanals und unabhängig von dem ersten Zusatzmittel-Einspritzventil montiert. Das zweite Zusatzmittel-Einspritzventil spritzt einen zweiten Sprühnebel des Zusatzmittels in den Abgaskanal ein, der eine Wegdistanz hat, die größer als die vorbestimmte Wegdistanz ist. Diese Ausbildung hat zwei Ventile, das erste und das zweite Zusatzmittel-Einspritzventil, die unabhängig an dem Abgaskanal montiert sind. Diese Ausbildung hat denselben Effekt eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung, der vorstehend beschrieben ist. Zusätzlich dazu ist es möglich, da die verschiedenen Zusatzmittel-Einspritzventile an der Kanalwand des Abgaskanals montiert sein können, eine große Flexibilität bei dem Einspritzwinkel jedes Sprühnebels und einer Montageposition des ersten und zweiten Einspritzventils vorzusehen.
Bei dem Abgasreinigungssystem als einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das zweite Zusatzmittel-Einspritzventil bei einem Vergleich mit der Position des ersten Zusatzmittel-Einspritzventils an der stromaufwärtigen Seite der Abgasströmung an der Kanalwand des Abgaskanals angeordnet.
Dieser Aufbau stellt die Wegdistanz des zweiten Sprühnebels aus dem zweiten Zusatzmittel-Einspritzventil zu der Katalysatoreinheit sicher, die den Katalysator beherbergt, so dass der zweite Sprühnebel den gegenüber liegenden Bereich der Abgasrohrleitung erreichen kann, an dem das erste und zweite Zusatzmittel-Einspritzventil montiert sind. Es ist daher möglich, den zweiten Sprühnebel zu einem gewünschten Bereich in dem Abgaskanal in der Abgasrohrleitung und zu einem gewünschten Bereich wie beispielsweise der Endfläche der Katalysatorfläche an der stromaufwärtigen Seite der Katalysatoreinheit in dem Abgaskanal zuzuführen.
Bei dem Abgasreinigungssystem als einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Zusatzmittel eine Harnstofflösung und der Katalysator in der Katalysatoreinheit ist dazu in der Lage, eine NOx(Stickoxid)-Reduktionsreaktion zu unterstützen, die in dem Abgas enthaltenes NOx unter Verwendung von Ammonium reduziert, das durch Hydrolyse der Harnstofflösung erzeugt wird.
Das vorstehend beschriebene Harnstoff-SCR-System (SCR: selektive katalytische Reduktion), das ein typisches NOx-Reinigungssystem ist, welches Harnstoff als das Zusatzmittel verwendet, wurde als ein Abgasreinigungssystem vorweggenommen, das dazu in der Lage ist, NOx zu reinigen, das in dem Abgas enthalten ist. Das Abgasreinigungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf solch ein Harnstoff-SCR-System angewendet werden. Beim Anwenden des Abgasreinigungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung auf solch ein Harnstoff-SCR-System ist es möglich, dass das Zusatzmittel den gegenüber liegenden Bereich zu dem Zusatzmittel-Einspritzventil in dem Abgaskanal erreicht. Dies unterstützt geeignet die Reinigungsfunktion des Katalysators und kann das Abgasreinigungssystem mit hohem Reinigungsvermögen vorsehen. Zudem ermöglicht die Anpassung des Abgasreinigungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung an den Kraftfahrzeugbereich und eine Montage an Dieselfahrzeugen, dass die Erzeugung von NOx während des Verbrennungsvorgangs zulässig ist und der Kraftstoffverbrauch verringert werden kann und die Menge von in dem Abgas enthalten PM verringert werden kann. Somit kann die Verwendung des Abgasreinigungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung die Leistung von Kraftfahrzeugen verbessern und viel zu der Abgassäuberung beitragen.
Bei dem Abgasreinigungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass jedes der ersten und zweiten Einspritzlöcher, die das Zusatzmittel-Einspritzventil bilden, aus entweder einem Satz von mehreren Einspritzlöchern oder einem einzigen Einspritzloch besteht. Wenn eine Gruppe von mehreren Einspritzlöchern den Sprühnebel aus Harnstofflösung in einer selben Richtung einspritzt (in Fällen, in denen eine hohe Konzentration von Sprühnebel in einer selben Richtung vorliegt, sowie in einem Fall, in dem eine vergrößerte Verteilung des Sprühnebels vorliegt), können diese mehrere Einspritzlöcher, die den Sprühnebel in einer selben Richtung einspritzen, als ein einziges Einspritzloch behandelt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein bevorzugtes, nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen exemplarisch dargestellt.
1 ist eine schematische Ansicht, die einen Aufbau eines Abgasreinigungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Schnittansicht eines Zusatzmittel-Einspritzventils, das an einer Seitenwand einer Abgasrohrleitung in dem Abgasreinigungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel montiert ist, das in der 1 dargestellt ist;
3A ist eine Ansicht von oben, die einen Aufbau eines Plattenbauteils zeigt, das in dem Zusatzmittel-Einspritzventil in dem Abgasreinigungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel eingebaut ist, das in der 1 gezeigt ist;
3B ist eine Schnittansicht des Plattenbauteils, das in der 3A gezeigt ist;
4 ist eine schematische Ansicht, die eine Art des Reinigens von Abgas unter Verwendung des in der 3A gezeigten Plattenbauteils in dem Abgasreinigungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
5A ist Ansicht von oben, die einen weiteren abgewandelten Aufbau des Plattenbauteils zeigt, das in dem Zusatzmittel-Einspritzventil in dem Abgasreinigungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingebaut ist;
5B ist eine Schnittansicht des in der 5A gezeigten Plattenbauteils;
6 ist eine schematische Ansicht, die eine Art des Reinigens von Abgas unter Verwendung des in der 5A gezeigten Plattenbauteils in dem Abgasreinigungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
7A ist eine Ansicht von oben, die einen weiteren abgewandelten Aufbau des Plattenbauteils zeigt, das in dem Zusatzmittel-Einspritzventil in dem Abgasreinigungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingebaut ist;
7B ist eine Schnittansicht des in der 7A gezeigten Plattenbauteils;
8 ist eine schematische Ansicht, die eine Art des Reinigens von Abgas unter Verwendung des in der 7A gezeigten Plattenbauteils in dem Abgasreinigungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
9A ist eine Ansicht von oben, die einen weiteren abgewandelten Aufbau des Plattenbauteils zeigt, das in dem Zusatzmittel-Einspritzventil in dem Abgasreinigungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingebaut ist;
9B ist eine Schnittansicht des in der 9A gezeigten Plattenbauteils;
10 ist eine schematische Ansicht, die eine Art des Reinigens von Abgas unter Verwendung des in der 9A gezeigten Plattenbauteils in dem Abgasreinigungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
11A ist eine Ansicht von oben, die einen weiteren abgewandelten Aufbau des Plattenbauteils zeigt, das in dem Zusatzmittel-Einspritzventil in dem Abgasreinigungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingebaut ist;
11B ist eine Schnittansicht des in der 11A gezeigten Plattenbauteils;
12 ist eine schematische Ansicht, die eine Art des Reinigens von Abgas unter Verwendung des in der 11A gezeigten Plattenbauteils in dem Abgasreinigungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
13A bis 13E sind schematische Ansichten, die weitere Abwandlungen des Abgasreinigungssystems, das dazu in der Lage ist, Abgas zu reinigen, gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
14 ist eine schematische Ansicht, die einen Aufbau eines herkömmlichen Abgasreinigungssystems zeigt; und
15 ist eine schematische Ansicht, die eine Art des Reinigens von Abgas in dem herkömmlichen Abgasreinigungssystems zeigt, das in 14 gezeigt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Im Folgenden sind zahlreiche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung der zahlreichen Ausführungsbeispiele werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um gleiche oder ähnliche Bauteile durch die verschiedenen Darstellungen hindurch zu kennzeichnen.
Ausführungsbeispiel
Im Folgenden ist ein Abgasreinigungssystem gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung untere Bezugnahme auf die 1 bis 12 und 13A bis 13E beschrieben.
Wie das Abgasreinigungssystem gemäß dem Stand der Technik, das in 14 gezeigt ist, ist das Reinigungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel ein Harnstoff-SCR-System (SCR: selektive katalytische Reduktion), das dazu in der Lage ist, Partikel (PM) und insbesondere NOx (Stickoxide) zu reinigen, die in dem Abgas enthalten sind, das aus einer Brennkraftmaschine wie beispielsweise einem Dieselverbrennungsmotor emittiert wird.
Der Aufbau des Abgasreinigungssystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist im Folgenden unter Bezugnahme auf die 1 erklärt.
Die 1 ist eine schematische Ansicht, die einen Aufbau eines Harnstoff-SCR-Systems als das Abgasreinigungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. In der 1 kennzeichnet ein Pfeil X eine horizontale Linie (als X-Richtung) und ein Pfeil Y bezeichnet die Richtung der Schwerkraft (als Y-Richtung).
Wie dies in der 1 gezeigt ist, besteht das Abgasreinigungssystem hauptsächlich aus zahlreichen Arten von Aktuatoren und Sensoren und einer ECU (elektronische Steuereinheit) 40 zur Verwendung einer Reinigung von Abgas, das aus einem Dieselverbrennungsmotor (als eine Abgasquelle, nicht gezeigt) emittiert wird, der an einem Kraftfahrzeug (nicht gezeigt) montiert ist.
Insbesondere sind ein DPF (ein Dieselpartikelfilter) 11, eine Abgasrohrleitung (als ein Abgaskanal) 12, eine Katalysatoreinheit 13 und ein Abgasrohrleitung 14 von der stromaufwärtigen Seite der Strömung von Abgas zu ihrer stromabwärtigen Seite hin in dieser Reihenfolge angeordnet. Ein Zusatzmittel-Einspritzventil 16 ist ein magnetisches Ventil (oder ein Solenoidventil), das elektrisch funktioniert und an der Oberseitenwand (kurz auch als die ”Seitenwand” bezeichnet) der Abgasrohrleitung 12 montiert ist und das dazu in der Lage ist, einen Sprühnebel aus Harnstofflösung zu dem Abgas zuzuführen, das in dem Abgasrohrleitung 12 strömt, das sich zwischen dem DPF 11 und der Katalysatoreinheit 13 befindet.
Der Sprühnebel aus Harnstofflösung wird mit dem Abgas durch die Strömung des Abgases zu dem Katalysator in der Katalysatoreinheit 13 an der stromabwärtigen Seite der Strömung von Abgas zugeführt. Wenn der Sprühnebel der Harnstofflösung die Katalysatoreinheit 13, die den Katalysator beherbergt, mit der Strömung von Abgas erreicht, wird in dem Abgas enthaltenes NOx durch eine Reduktionsreaktion der Harnstofflösung und des Katalysators in der Katalysatoreinheit 13 reduziert (oder deoxidiert). Das Abgas wird dadurch gereinigt.
Der DPF 11 ist ein kontinuierlicher, regenerativer Filter, der dazu in der Lage ist, Partikel (PM) einzufangen, die in dem Abgas enthalten sind, das unmittelbar folgend auf eine Kraftstoffeinspritzung in einer Maschine erzeugt wird, die an einem Kraftfahrzeug montiert ist. Der DPF 11 wird wiederholt regeneriert, indem er in regelmäßigen Zeitabständen ausgebrannt wird. Der DPF 11 verwendet einen Oxidkatalysator eines Platinsystems, der dazu in der Lage ist, HC (Kohlenwasserstoffe) und CO sowie SOF (soluble organic fraction – lösliche organische Fraktion) als in dem Abgas enthaltene PM einzufangen und zu beseitigen.
Der Katalysator in der Katalysatoreinheit 13 unterstützt eine Reduktionsreaktion von in dem Abgas enthaltenem NOx. Die Reduktionsreaktion kann durch folgende chemische Gleichungen (1) bis (3) dargestellt werden: 4NO + 4NH₃ + O₂ → 4N₂ + 6H₂O (1) 6NO₂ + 8NH₃ → 7N₂ + 12H₂O (2) und NO + NO₂ + 2NH₃ → 2N₂ + 3H₂O (3)
Ammonium (NH₃) als ein Reduktionsmittel für NOx wird durch Hydrolysieren von Harnstoff erzeugt. Das Zusatzmittel-Einspritzventil 16 spritzt einen Sprühnebel von Ammoniumlösung ein, in der erzeugtes Ammonium gelöst ist, und ist an der stromaufwärtigen Seite der Mitte der Abgasrohrleitung 12 montiert.
Das Zusatzmittel-Einspritzventil 16 hat eine Düse 16a (als ein dünnes Rohr) an ihrem vorderen Endstück. Durch die Düse 16a wird die Harnstofflösung als ein Brennstoff in das Abgas eingespritzt, das durch die Abgasrohrleitung 12 strömt. Eine Auslassöffnung 16b ist an der Auslassfläche der Düse 16a ausgebildet. Die aus einem Harnstofflösungstank 17a zugeführte Harnstofflösung wird durch die Auslassöffnung 16b des Zusatzmittel-Einspritzventils 16 eingespritzt. Der Harnstofflösungstank 17a führt die Harnstofflösung dem Zusatzmittel-Einspritzventil 16 kontinuierlich zu. Genauer gesagt pumpt eine Pumpe 17b, die in dem Harnstofflösungstank 17a angeordnet ist, die Harnstofflösung durch eine Harnstofflösungs-Zuführleitung 17c zu dem Zusatzmittel-Einspritzventil 16. ein Harnstofflösungs-Druckregulator 17d und ein Harnstofflösungs-Drucksensor 17e und ein Filter 17f sind an der Mitte der Harnstofflösungs-Zuführleitung 17c montiert. Der Filter 17f beseitigt Fremdstoffe aus der Harnstofflösung. Nach dem Beseitigen solcher Fremdstoffe wird die Harnstofflösung dem Zusatzmittel-Einspritzventil 16 zugeführt. Der Harnstofflösungs-Drucksensor 17e erfasst einen Druck der Harnstofflösung, die dem Zusatzmittel-Einspritzventil 16 zuzuführen ist. Der Harnstofflösungs-Druckregulator 17d regelt den Druck der Harnstofflösung. Wenn der Druck der Harnstofflösung einen gegebenen Wert (oder einen Schwellenwert, der vorab bestimmt wird) überschreitet, führt der Harnstofflösungs-Druckregulator 17d die Harnstofflösung in der Harnstofflösungs-Zuführleitung 17c in den Harnstofflösungstank 17a zurück.
Die 2 ist eine Schnittansicht eines Aufbaus des Zusatzmittel-Einspritzventils 16, das an einer Abgasrohrleitung in dem Abgasreinigungssystem montiert ist, das in der 1 gezeigt ist. Das Zusatzmittel-Einspritzventil 16 ist ein Magnetventil (oder ein Solenoidventil), das elektrisch arbeitet, wie ein Einspritzventil zur Verwendung in Benzinverbrennungsmotoren.
Eine Nadel 20 ist in die Düse 16a eingebaut, die an einer vorderen Seite des Zusatzmittel-Einspritzventils 16 positioniert ist. Die Nadel 20 ist in der axialen Richtung eines Körperteils des Zusatzmittel-Einspritzventils 16 gleitfähig geführt und an einem Ventilsockel angeordnet, der in dem Körperteil 26 ausgebildet ist. An der stromabwärtigen Seite des Ventilsockels 21 ist eine Auslassöffnung 16b ausgebildet. Ein Plattenbauteil 30 in einer Kreisscheibenform mit einer Vielzahl von Einspritzlöchern ist in dem Zusatzmittel-Einspritzventil 16 des Abgasreinigungssystems gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angeordnet.
Ein Solenoidmagnet 23 ist an der Oberseite der Düse 16a angeordnet und wird auf die Aufnahme eines Steuersignals hin aktiv, das von einer Steuervorrichtung (nicht gezeigt) durch einen Anschluss 25 übertragen wird. Ein Einlass 22, der mit einem Kanal 24 verbunden ist, der zwischen der Nadel 20 und dem Körper 26 ausgebildet ist, ist weiter mit der Harnstofflösungs-Zuführleitung 17c verbunden. Dieser Aufbau des Zusatzmittel-Einspritzventils 16 macht es möglich, dass die durch den Regulator 17d eingestellte Harnstofflösung dem Ventilsockel 21 der Nadel 20 durch den Einlass 22 und den Kanal 24 zugeführt wird.
Auf die Aufnahme des Steuersignals hin, das von der ECU übertragen wird, macht es der Solenoidmagnet 23 in dem Zusatzmittel-Einspritzventil 16 mit dem vorstehenden Aufbau möglich, die Nadel 20 zu der oberen Richtung hin als eine Öffnungsrichtung zu bewegen. Die Harnstofflösung, die den Ventilsockel 21 erreicht und die durch den Regulator 17d eingestellt ist, spritzt durch die Nadel 20 und den Ventilsockel 21 zwangsläufig zu der stromabwärtigen Seite hin ein. Der Harnstoff durch die Nadel 20 und den Ventilsockel 21 wird dann durch die Vielzahl von Auslassöffnungen 16b (als eine Vielzahl von Einspritzlöchern, die in dem Plattenbauteil 30 ausgebildet sind) in die Abgasrohrleitung 12 eingespritzt.
Der vordere Teil des Zusatzmittel-Einspritzventils 16 ist in ein Montageteil eingefügt, der genau oberhalb (in der vertikalen Richtung) an der Mitte der Achse der Abgasrohrleitung 12 ausgebildet ist. Das Einspritzventil 16 ist so an der Kanalwand der Abgasrohrleitung 12 einer geraden Rohrleitungsform montiert, dass es in der vertikalen Richtung (der Y-Richtung, die in der 1 gezeigt ist) zu der Mittellinie der Strömung von Abgas in der Abgasrohrleitung 12 positioniert ist. Das heißt es wird in der Richtung vertikal zu der Strömung von Abgas (X-Richtung, die in der 1 gezeigt ist) in die Abgasrohrleitung 12 eingeführt. Das Zusatzmittel-Einspritzventil 16 spritzt im Grunde den Sprühnebel aus Harnstofflösung in der in der 1 gezeigten Y-Richtung ein.
Andererseits ist die Abgasrohrleitung 14 an der stromabwärtigen Seite der Katalysatoreinheit 13 mit einem Abgassensor 18 ausgestattet, der sowohl einen NOx-Sensor als auch einen Abgastemperatursensor vereinigt. Der Abgassensor 18 ist dazu in der Lage, die Menge von in dem Abgas enthaltenem NOx (die gleich zu einem Reinigungsverhältnis von NOx durch den Katalysator in der Katalysatoreinheit 13 ist) und eine Temperatur des Abgases zu messen.
Eine Ammonium-Beseitigungseinheit (die zum Beispiel einen Oxidationskatalysator enthält), die dazu in der Lage ist, verbleibendes Ammonium zu beseitigen, ein Ammoniumsensor zum Erfassen der Menge von in dem Abgas enthaltenem Ammonium, und desgleichen sind wahlweise an der stromabwärtigen Seite der Abgasrohrleitung 14 angeordnet. Die ECU (elektronische Steuereinheit) 40 steuert den Betrieb des Zusatzmittel-Einspritzventils 16, das dazu in der Lage ist, die Harnstofflösung als ein Zusatzmittel während der Abgasreinigung einzuspritzen. Die ECU 40 ist mit einem Kleincomputer (nicht gezeigt) ausgestattet und betätigt zahlreiche Arten von Aktuatoren, die beispielsweise das Zusatzmittel-Einspritzventil 16 auf entsprechende Weise basierend auf den Erfassungswerten dieser Sensoren. Insbesondere steuert die ECU 40 die Betätigungszeitdauer des Zusatzmittel-Einspritzventils 16 und den Antriebsbetrag der Pumpe 17b, um eine optimale Menge von Sprühnebel aus Harnstofflösung (als dem Zusatzmittel) zu einem optimalen Zeitpunkt zu dem Abgas zuzuführen, das durch das Abgasrohrleitung 12 strömt.
Das Zusatzmittel-Einspritzventil 16, das den vorstehend genannten Aufbau hat, führt den Sprühnebel aus Harnstofflösung dem Abgas zu, das durch die Abgasrohrleitung 12 strömt. Der Sprühnebel aus Harnstofflösung wird mit der Strömung des Abgases in die Katalysatoreinheit 13 durchgeführt. In dem Abgas enthaltenes NOx wird bei einer Reduktionsreaktion mit der Harnstofflösung und dem in der Katalysatoreinheit 13 aufgenommenen Katalysator reduziert.
Die Reduktionsreaktion von NOx wird durch die folgende chemische Gleichung (4) ausgedrückt. (NH₂)₂CO + H₂O → 2NH₃ + CO₂ (4)
Wie dies in der chemischen Gleichung (4) gezeigt ist, wird die Harnstofflösung mit einer thermischen Energie des Abgases hydrolysiert, um Ammonium (NH₃) zu erzeugen, und wenn Ammonium zu dem in dem Abgas enthaltenen NOx hinzugefügt wird, das wahlweise an dem Katalysator in der Katalysatoreinheit 13 absorbiert wird. Die Reduktionsreaktion mit Ammonium, die durch die vorstehend beschriebenen chemischen Gleichungen (1) bis (3) ausgedrückt wird, wird durchgeführt. Folglich wird das NOx reduziert und dadurch gereinigt.
Im Folgenden wird eine Beschreibung eines Abgasreinigungsvorgangs durch das Abgasreinigungssystem, das mit dem Zusatzmittel-Einspritzventil 16 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, unter Bezugnahme auf die 3A, 3B und 4 beschrieben.
Die 3A ist eine Ansicht von oben, die einen Aufbau des Plattenbauteils 30 zeigt, das in dem Zusatzmittel-Einspritzventil 16 in dem Abgasreinigungssystem gemäß dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel eingebaut ist. Die 3B ist eine Schnittansicht des in der 3A gezeigten Plattenbauteils 30. Die 4 ist eine schematische Ansicht, die eine Art des Reinigens von Abgas unter Verwendung des in der 3A und der 3B gezeigten Plattenbauteils 30 zeigt.
Wie dies in der 3A und der 3B gezeigt ist, hat das Plattenbauteil 30 bei dem Zusatzmittel-Einspritzventil 16 einen ersten Einspritzteil 31 und einen zweiten Einspritzteil 32. Der erste Einspritzteil 31 besteht aus einer Vielzahl von ersten Einspritzlöchern 310. Jedes erste Einspritzloch 310 hat einen gegebenen Lochdurchmesser ”r”. Der zweite Einspritzteil 32 besteht aus einer Vielzahl von zweiten Einspritzlöchern 320. Jedes zweite Einspritzloch 320 hat einen gegebenen Lochdurchmesser ”R”, der größer als der Lochdurchmesser ”r” jedes ersten Einspritzlochs 310 ist.
Diese ersten und zweiten Einspritzlöcher 310 und 320 sind parallel zu der Achsrichtung des Plattenbauteils 30 ausgebildet. Das Plattenbauteil 30, das in dem Zusatzmittel-Einspritzventil 16 eingebaut ist, macht es möglich, dass die Richtung des Sprühnebels aus Harnstofflösung, der durch die ersten und zweiten Einspritzlöcher 310 und 320 einzuspritzen ist, annähernd parallel zu der axialen Mitte ist.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist es so ausgebildet, dass der Einspritzdurchmesser ”R” des zweiten Einspritzlochs 320 größer als der Einspritzdurchmesser ”r” des ersten Einspritzlochs 310 ist. Der Sprühnebel aus Harnstofflösung, der aus der Vielzahl von zweiten Einspritzlöchern 320 eingespritzt wird (dieser Sprühnebel wird auch als der ”zweite Sprühnebel 321” bezeichnet), hat eine hohe Eindring(oder Fortbewegungs)-Kraft im Vergleich mit dem Sprühnebel aus Harnstofflösung, der aus der Vielzahl von ersten Einspritzlöchern 310 eingespritzt wird (dieser Sprühnebel wird auch als der ”erste Sprühnebel 311” bezeichnet).
Dementsprechend wird, wie dies in der 4 gezeigt ist, die Wegdistanz des zweiten Sprühnebels 321 in der Abgasrohrleitung 12 größer als die des ersten Sprühnebels 311. Dies macht es möglich, dass der zweite Sprühnebel 321 den gegenüber liegenden Bereich OA in dem Kanalbereich 60 erreicht, der dem Bereich positionsmäßig gegenüber liegt, an dem das Zusatzmittel-Einspritzventil 16 montiert ist.
Andererseits ist es so eingestellt, dass die Wegdistanz des ersten Sprühnebels 311 kleiner als die Wegdistanz des zweiten Sprühnebels 321 ist. Dies macht es möglich, den Sprühnebel aus Harnstofflösung dem Kanalbereich in dem Abgasrohrleitung 12 geeignet zuzuführen, an dem das Zusatzmittel-Einspritzventil 16 montiert ist.
Wie dies vorstehend im Detail beschrieben ist, sind die erste Einspritzlochgruppe 31 und die zweite Einspritzlochgruppe 32 in dem Plattenbauteil 30 ausgebildet, um eine unterschiedliche Wegdistanz zu haben. Dies macht es möglich, die Harnstofflösung in dem gesamten Querschnittsbereich der Abgasrohrleitung 12 einzusprühen. Nach dem Einsprühen der Harnstofflösung aus sowohl den ersten Einspritzlöchern 310 als auch den zweiten Einspritzlöchern 320 in den gesamten Querschnittsbereich der Abgasrohrleitung 12 wandert der Sprühnebel der Harnstofflösung mit der Strömung des Abgases und erreicht die stromaufwärtige Seite der Katalysatoreinheit 13. Da die aus den ersten und zweiten Einspritzlöchern 310 und 320 eingespritzte Harnstofflösung in die Gesamtheit des Katalysators in der Katalysatoreinheit 13 gesprüht wird, ist es möglich, die Reduktionsreaktion von NOx unter Verwendung der Gesamtheit des Katalysators in der Katalysatoreinheit 13 durchzuführen. Dies macht es möglich, dass der Katalysator in der Katalysatoreinheit 13 seine katalytische Reinigungseigenschaft angemessen unterstützt.
Insbesondere dadurch, dass der zweite Sprühnebel 321, der durch die zweite Einspritzlochgruppe 32 eingespritzt wird, die große Eindringkraft anstelle der des ersten Sprühnebels 311 hat, der aus der ersten Einspritzlochgruppe 31 eingespritzt wird, wird es möglich, dass der Sprühnebel aus Harnstofflösung den Widerstand der Strömung von Abgas in dem Abgasrohrleitung 12 überwindet und sicher die Endfläche der Katalysatoreinheit 13 an der stromabwärtigen Seite des Kanalbereichs 60 in der Abgasrohrleitung 12 erreicht. Dies macht es möglich, das Reinigungsvermögen des Katalysators in der Katalysatoreinheit 13 angemessen zu zeigen oder zu demonstrieren.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist es, da der erste Sprühnebel 311 und der zweite Sprühnebel 321, die eine unterschiedliche Wegdistanz haben, aus dem Plattenbauteil 30 eingespritzt werden und dies ermöglicht, dass die Harnstofflösung in die Gesamtheit des in der Katalysatoreinheit 13 aufgenommenen Katalysators eingesprüht wird, nicht erforderlich, den Deflektor und desgleichen zu platzieren, so dass die Sprührichtung von durch das Einspritzventil einzuspritzender Harnstofflösung verändert wird, wie dies in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. JP 2001-516635 offenbart ist.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel hat den Aufbau, um dieselbe Richtung von sowohl dem ersten Sprühnebel 311 als auch dem zweiten Sprühnebel 321 zu haben. In diesem Fall ist, wie dies in der 4 gezeigt ist, das Zusatzmittel-Einspritzventil 16 mit dem Plattenbauteil 30 so an dem Abgasrohrleitung 12 montiert, dass der zweite Sprühnebel 321 bei einer Betrachtung aus der Strömung des Abgases eher an der stromaufwärtigen Seite als der erste Sprühnebel 311 positioniert ist. Die positionsmäßige Beziehung zwischen den ersten Einspritzlöchern 310 und den zweiten Einspritzlöchern 320 macht es möglich, dass der zweite Sprühnebel 321 den Widerstand der Abgasströmung überwindet und den gegenüber liegenden Bereich zu dem Bereich erreicht, an dem das Zusatzmittel-Einspritzventil 16 montiert ist. Sogar dann, wenn die ersten Einspritzlöcher 310 und die zweiten Einspritzlöcher 320 eine selbe Einspritzrichtung haben, ist es dementsprechend möglich, das Abgasreinigungsvermögen des Katalysators in der Katalysatoreinheit 13 geeignet zu unterstützen.
Gemäß dem Konzept der vorliegenden Erfindung ist es möglich, zahlreiche Abwandlungen wie folgt vorzunehmen.
(Erste Abwandlung)
Die 5A ist eine Ansicht von oben, die einen abgewandelten Aufbau des Plattenbauteils 30-1 zeigt, das in dem Zusatzmittel-Einspritzventil 16-1 in dem Abgasreinigungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingebaut ist. Die 5B ist eine Schnittansicht des Plattenbauteils 30-1, das in der 5A gezeigt ist. Die 6 ist eine schematische Ansicht, die eine Art des Einspritzens von Abgas unter Verwendung des in 5A gezeigten Plattenbauteils 30-1 in dem Abgasreinigungssystem zeigt.
Es ist für die zweiten Einspritzlöcher, die dazu in der Lage sind, den zweiten Sprühnebel aus Harnstofflösung zu der stromaufwärtigen Seite der Abgasströmung in dem Abgasrohrleitung 12 unter Berücksichtigung eines Blickpunkts einzuspritzen, möglich, den Sprühnebel aus Harnstoff und das Abgas geeignet zu vermischen und einen geeigneten Abstand zwischen dem ersten Sprühnebel 311 und dem zweiten Sprühnebel 321 in der Abgasströmung zu halten, wie dies in der 5A, der 5B und der 5C gezeigt ist.
Das heißt, wie es in der 5B gezeigt ist, die Mittellinie CL der Öffnung jedes zweiten Einspritzlochs 320-1 ist um einen Winkel θ zu der vertikalen Linie VL geneigt, die vertikal zu der horizontalen Oberfläche des Plattenbauteils 30-1 ist. Wie dies in der 6 gezeigt ist, ist das Zusatzmittel-Einspritzventil 16-1 mit dem Plattenbauteil 30-1 so in die Abgasrohrleitung 12 eingebaut, dass die Einspritzposition des zweiten Sprühnebels 321-1, der durch die zweiten Einspritzlöcher 320-1 einzuspritzen ist, bei einem Vergleich mit der Einspritzposition des ersten Sprühnebels 311-1, der durch die ersten Einspritzlöcher 310-1 einzuspritzen ist, an der stromaufwärtigen Seite der Abgasströmung positioniert ist.
Dieser Aufbau des Zusatzmittel-Einspritzventils 16-1 stellt sicher, dass der durch das zweite Einspritzloch 320-1 eingespritzte zweite Sprühnebel 321-1 den gegenüber liegenden Bereich OA in dem Kanalbereich 60 in der Abgasrohrleitung 20 erreicht, der dem Bereich gegenüberliegt, in dem das Zusatzmittel-Einspritzventil 16-1 montiert ist, und der zweite Sprühnebel 321-1 des gegenüber liegenden Bereichs OA in dem Kanalbereich 60 und das Abgas sogar dann sicher vermischt werden, wenn das Zusatzmittel-Einspritzventil 16-1 vertikal an dem Abgasrohrleitung 12 montiert ist oder es einen kleinen Abstand zwischen dem Zusatzmittel-Einspritzventil 16-1 und der Katalysatoreinheit 13 gibt.
(Zweite Abwandlung)
Die 7A ist eine Ansicht von oben, die einen weiteren abgewandelten Aufbau des Plattenteils 16b-2 zeigt, das in dem Zusatzmittel-Einspritzventil 16-2 in dem Abgasreinigungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingebaut ist. Die 7B ist eine Schnittansicht des Plattenbauteils 16b-2, das in der 7A gezeigt ist. Die 8 ist eine schematische Ansicht, die eine Art eines Reinigens von Abgas unter Verwendung des in der 7A gezeigten Plattenbauteils 16b-2 in dem Abgasreinigungssystem zeigt.
Wie dies in der 7A, der 7B und der 8 gezeigt ist, ist es zudem zusätzlich zu der Ausbildung, die in der 5B gezeigt ist, möglich, den ersten Sprühnebel 311-2 zu der stromabwärtigen Seite des Abgases hin einzuspritzen. Dieser in der 7A, der 7B und der 8 gezeigte Aufbau erfordert es, die Mittellinie CL1 der Öffnung jedes ersten Einspritzlochs 310-2 um einen Winkel θ1 zu der vertikalen Linie VL der horizontalen Fläche des Plattenbauteils 30-2 zu neigen.
Dieser Aufbau ermöglicht es, dass die ersten Einspritzlöcher 310-2 die Harnstofflösung zu dem Bereich in der Nähe der Flächenwand der Abgasrohrleitung 12 sprühen kann, und zwar dass der erste Sprühnebel 311-2 diese erreichen kann, an der das Zusatzmittel-Einspritzventil 16-2 montiert ist. Dieser Aufbau kann auf die Sprühnebelverteilung der Harnstofflösung zu der Endfläche der Abgasrohrleitung 12 an der stromabwärtigen Seite der Katalysatoreinheit 13 hin erhöhen.
(Dritte Abwandlung)
Die 9A ist eine Ansicht von oben, die einen weiteren abgewandelten Aufbau des Plattenbauteils zeigt, das in dem Zusatzmittel-Einspritzventil in dem Abgasreinigungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingebaut ist. Die 9B ist eine Schnittansicht des Plattenbauteils 30-1, das in der 9A gezeigt ist. Die 10 ist eine schematische Ansicht, die eine Art des Reinigens von Abgas unter Verwendung des in der 9A gezeigten Plattenbauteils 30-1 in dem Abgasreinigungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie dies in der 10 gezeigt ist, ist es möglich, das Zusatzmittel-Einspritzventil 16-1, das an dem Abgasrohrleitung 12 montiert ist, zu der stromabwärtigen Seite der Strömung von Abgas und zwar zu der stromaufwärtigen Seite der Katalysatoreinheit 13 hin zu neigen.
Wie der Aufbau des Zusatzmittel-Einspritzventils 16-1 bei der in der 5B gezeigten ersten Abwandlung ist die Mittellinie CL der Öffnung jedes zweiten Einspritzlochs 320-1 um einen Winkel θ zu der vertikalen Linie VL der horizontalen Fläche des Plattenbauteils 30-1 geneigt. Wie dies in der 10 gezeigt ist, ist das Zusatzmittel-Einspritzventil 16-1 mit dem Plattenbauteil 30-1 so an dem Abgasrohrleitung 12 montiert, dass die Einspritzposition des zweiten Sprühnebels 321-1, der durch die zweiten Einspritzlöcher 320-1 einzuspritzen ist, an der stromaufwärtigen Seite der Abgasströmung positioniert ist. Sogar dann, wenn das Zusatzmittel-Einspritzventil 16-1 zu der stromabwärtigen Richtung der Abgasströmung hin geneigt ist, wie dies in der 10 gezeigt ist, ist es möglich, einen geeigneten Abstand zu halten, so dass der durch das zweite Einspritzloch 320-1 eingespritzte zweite Sprühnebel 321-1 den gegenüber liegenden Bereich OA in dem Kanalbereich 60 der Abgasrohrleitung 12 erreicht und das Abgas sicher und geeignet gemischt werden kann, bevor der Sprühnebel aus der Harnstofflösung die Katalysatoreinheit 13 erreicht.
(Vierte Abwandlung)
Die 11A ist eine Ansicht von oben, die einen weiteren abgewandelten Aufbau des Plattenbauteils zeigt, der in dem Zusatzmittel-Einspritzventil in dem Abgasreinigungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingebaut ist. Die 11B ist eine Schnittansicht des Plattenbauteils 30, das in der 11A gezeigt ist. Die 12 ist eine schematische Ansicht, die eine Art des Reinigens von Abgas unter Verwendung des in der 11A gezeigten Plattenbauteils 30 in dem Abgasreinigungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wenn das Zusatzmittel-Einspritzventil 16 zu der stromaufwärtigen Seite der Abgasströmung hin geneigt ist, wie dies in der 12 gezeigt ist, wird der zweite Sprühnebel 321 zu der stromaufwärtigen Seite der Abgasströmung hin gesprüht. Daher ist es sogar dann, wenn die ersten Einspritzlöcher 310 und die zweiten Einspritzlöcher 320 parallel zu der vertikalen Achse des Plattenbauteils 30 ausgebildet sind, mit anderen Worten sogar dann, wenn sie vertikal zu der horizontalen Fläche des Plattenbauteils 30 ausgebildet sind, wie dies in der 11A und der 11B gezeigt ist, möglich, einen geeigneten Abstand zu halten, so dass der zweite Sprühnebel 321, der durch das zweite Einspritzloch 320 eingespritzt wird, den gegenüber liegenden Bereich OA in dem Kanalbereich 60 der Abgasrohrleitung 12 geeignet erreicht und das Abgas sicher und geeignet gemischt wird, bevor der Sprühnebel aus der Harnstofflösung die Katalysatoreinheit 13 erreicht. Diese Ausbildung macht es möglich, die ersten Einspritzlöcher 310 und die zweiten Einspritzlöcher 320 leicht in dem Plattenbauteil 30 auszubilden.
Wie dies vorstehend im Detail beschrieben ist, hat das Plattenbauteil gemäß der vorliegenden Erfindung zwei Arten von Einspritzlöchern mit einem unterschiedlichen Durchmesser wie beispielsweise die ersten Einspritzlöcher und die zweiten Einspritzlöcher. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Durchmesser und den Winkel jedes Einspritzlochs in dem Plattenbauteil leicht zu verändern und einzustellen, ohne die Gestaltung des Gesamtaufbaus des Einspritzventils selbst zu verändern. Das Einspritzventil mit den Einspritzlöchern, die die Ausbildungen gemäß der vorliegenden Erfindung haben, die vorstehend beschrieben ist, hat eine hohe Anpassbarkeit und kann leicht mit zahlreichen Maschinen und Einspritzventilen umgehen, die verschiedene Spezifikationen (wie beispielsweise zahlreiche Montagewinkel des Einspritzventils an der Abgasrohrleitung und zahlreiche Spezifikationen der Einspritzarten) haben.
(Weitere Abwandlungen)
Es ist zudem möglich, andere Ausbildungen des Abgasreinigungssystems zu haben, bei dem das erste Einspritzventil und das zweite Einspritzventil unabhängig an dem Abgasrohrleitung 20 montiert sind, wie dies in der 13A bis zu der 13E gezeigt ist.
Die 13A bis zu der 13E sind schematische Ansichten, die weitere Abwandlungen des Abgasreinigungssystems zeigen, das dazu in der Lage ist, Abgas gemäß der vorliegenden Erfindung zu reinigen.
Die 13A zeigt den Aufbau des ersten Einspritzventils 161 und des zweiten Einspritzventils 162, die vertikal an der Seitenwand der Abgasrohrleitung 12 montiert sind.
Die 13B zeigt den Aufbau des ersten Einspritzventils 161 und des zweiten Einspritzventils 162, die an der Seitenwand der Abgasrohrleitung 12 montiert sind, bei dem sowohl das erste als auch das zweite Einspritzventil 161 und 162 zu der stromaufwärtigen Seite der Abgasströmung hin geneigt sind.
Die 13C zeigt den Aufbau des ersten Einspritzventils 161 und des zweiten Einspritzventils 162, die an der Seitenwand der Abgasrohrleitung 12 montiert sind, bei dem das erste Kraftstoffeinspritzventil 161 vertikal an der Seitenwand der Abgasrohrleitung 12 montiert ist und das zweite Einspritzventil 162 zu der stromabwärtigen Seite der Abgasströmung hin geneigt ist.
Die 13D zeigt den Aufbau des ersten Einspritzventils 161 und des zweiten Einspritzventils 162, die an der Seitenwand der Abgasrohrleitung 12 montiert sind, bei dem das erste Einspritzventil 161 zu der stromaufwärtigen Seite der Abgasströmung hin geneigt ist und das zweite Einspritzventil 161 vertikal an der Seitenwand der Abgasrohrleitung 12 montiert ist.
Die 13E zeigt den Aufbau des ersten Einspritzventils 161 und des zweiten Einspritzventils 162, die an der Seitenwand der Abgasrohrleitung 12 montiert sind, bei dem das erste Einspritzventil 161 zu der stromabwärtigen Seite der Abgasströmung hin geneigt ist und das zweite Einspritzventil 162 zu der stromaufwärtigen Seite der Abgasströmung hin geneigt ist.
Diese Ausbildungen des ersten Einspritzventils 161 und des zweiten Einspritzventils 162 haben eine hohe Anpassbarkeit an zahlreiche Spezifikationen wie beispielsweise zahlreiche Arten von Maschinen und können den Sprühnebel aus Harnstofflösung, der in das Abgas einzuspritzen ist, das durch das Abgasrohrleitung 12 strömt, flexibel einstellen.
Darüber hinaus ist es möglich, andere Arten zu haben, um den ersten Sprühnebel und den zweiten Sprühnebel, die eine unterschiedliche Wegdistanz haben, in der Abgasrohrleitung 12 vorzusehen.
Es ist zum Beispiel möglich, die Dicke von Teilen in dem Plattenbauteil in ihrer Achsrichtung zu ändern, um den ersten Sprühnebel und den zweiten Sprühnebel, die eine unterschiedliche Wegdistanz haben, in dem Abgasrohrleitung 12 zuzuführen. Insbesondere ist es möglich, das Plattenbauteil zu verwenden, das den ersten Teil und den zweiten Teil mit einer unterschiedlichen Dicke hat, um diese Funktion zu erzielen. Das erste Einspritzloch, das dazu in der Lage ist, den Sprühnebel aus Harnstofflösung mit einer kurzen Wegdistanz zuzuführen, ist in dem ersten Teil des Plattenbauteils ausgebildet. Das zweite Einspritzloch, das dazu in der Lage ist, den Sprühnebel aus Harnstofflösung mit einer langen Wegdistanz zuzuführen, ist in dem zweiten Teil des Plattenbauteils ausgebildet. Dieser Aufbau mit dem ersten Teil und dem zweiten Teil, die unterschiedliche Dicken haben, kann den ersten Sprühnebel und den zweiten Sprühnebel, die eine unterschiedliche Wegdistanz haben, sogar dann vorsehen, wenn sowohl das erste als auch das zweite Einspritzloch denselben Durchmesser haben.
Obwohl das Ausführungsbeispiel und die zahlreichen Abwandlungen, die vorstehend beschrieben sind, den ersten und den zweiten Sprühnebel vorsehen, ist es zudem möglich, einen weiteren Sprühnebel aus Harnstofflösung, der eine unterschiedliche Wegdistanz hat, zusätzlich zu dem ersten und zweiten Sprühnebel vorzusehen. Dieser Aufbau macht es möglich, dass die Harnstofflösung gleichförmiger in die Abgasrohrleitung 12 gesprüht wird.
Obwohl das Abgasreinigungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung in der Beschreibung gemäß dem Ausführungsbeispiel und den Abwandlungen, die vorstehend beschrieben sind, auf das Harnstoff-SCR-System (SCR: selektive katalytische Reduktion) angewendet wird, ist es möglich, das Abgasreinigungssystem der vorliegenden Erfindung auf zahlreiche Anwendungen anzuwenden, solange das Abgasreinigungssystem das Abgas unter Verwendung desselben Zusatzmittels und Katalysators reinigt.
Während spezifische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben wurden, ist es dem Fachmann klar, dass zahlreiche Abwandlungen und Alternativen zu diesen Details im Licht der Gesamtlehren der Offenbarung entwickeln werden können. Dementsprechend sind die besonderen Anordnungen, die offenbart sind, nur veranschaulichend und nicht als den Umfang der vorliegenden Erfindung beschränkend zu betrachten, der in seiner vollen Breite durch die folgenden Ansprüche und alle ihre Äquivalente vorgegeben ist.
Das Zusatzmittel-Einspritzventil und die Katalysatoreinheit sind an der Abgasrohrleitung in dem Abgasreinigungssystem ausgebildet. Das Zusatzmittel-Einspritzventil spritzt die Harnstofflösung in das Abgas ein, das durch den Abgaskanal strömt. Das Zusatzmittel-Einspritzventil hat den ersten Sprühnebelteil mit der ersten Wegdistanz und den zweiten Sprühnebelteil mit der zweiten Wegdistanz, die länger als die erste Wegdistanz ist.

Claims

Abgasreinigungssystem mit: einem Zusatzmittel-Einspritzventil (16), das an einer Kanalwand eines Abgaskanals (12) montiert ist, durch den ein zu reinigendes Abgas läuft, und das dazu in der Lage ist, ein Zusatzmittel in den Abgaskanal (12) einzuspritzen; und einer Katalysatoreinheit (13) mit einem Katalysator, die an einer stromabwärtigen Seite des Zusatzmittel-Einspritzventils (16) in dem Abgaskanal (12) angeordnet ist und dazu in der Lage ist, eine Abgasreinigungsreaktion unter Verwendung zumindest des Zusatzmittels zu unterstützen, das durch eine Abgasströmung von dem Zusatzmittel-Einspritzventil (16) zu der Katalysatoreinheit (13) transportiert wird, wobei das Zusatzmittel-Einspritzventil (16) Folgendes aufweist: einen ersten Sprühnebel-Einspritzteil (31) zum Einspritzen eines ersten Sprühnebels des Zusatzmittels mit einer ersten Wegdistanz in den Abgaskanal; und einen zweiten Sprühnebel-Einspritzteil (32) zum Einspritzen eines zweiten Sprühnebels des Zusatzmittels mit einer zweiten Wegdistanz in den Abgaskanal, wobei der zweite Sprühnebel-Einspritzteil (32) bei einem Vergleich mit der Position des ersten Sprühnebel-Einspritzteils (31) an der stromaufwärtigen Seite der Abgasströmung in dem Abgaskanal (12) angeordnet ist, wobei die zweite Wegdistanz des zweiten Sprühnebels des Zusatzmittels größer als die erste Wegdistanz des ersten Sprühnebels des Zusatzmittels in dem Abgaskanal (12) ist.
Abgasreinigungssystem gemäß Anspruch 1, wobei der erste Sprühnebel-Einspritzteil (31) bzw. der zweite Sprühnebel-Einspritzteil (32) jeweils den ersten Sprühnebel des Zusatzmittels bzw. den zweiten Sprühnebel des Zusatzmittels in dieselbe Richtung einspritzen.
Abgasreinigungssystem gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Sprühnebel-Einspritzteil (32) bei einem Vergleich mit der Richtung des ersten Sprühnebels des durch das erste Sprühnebel-Einspritzteil (31) eingespritzten Zusatzmittels den zweiten Sprühnebel des Zusatzmittels zu der stromaufwärtigen Seite der Abgasströmung einspritzt.
Abgasreinigungssystem gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Sprühnebel des Zusatzmittels, der durch den zweiten Sprühnebel-Einspritzteil (32) eingespritzt wird, bei einer Betrachtung aus der vertikalen Richtung der Abgasströmung in die stromaufwärtige Seite der Abgasströmung zugeführt wird.
Abgasreinigungssystem gemäß Anspruch 1, wobei das Zusatzmittel-Einspritzventil (16) einen Auslassöffnungsteil hat, durch den das Zusatzmittel in das Abgas in dem Abgaskanal (12) eingespritzt wird, und das Zusatzmittel-Einspritzventil (16) Folgendes aufweist: den ersten Sprühnebel-Einspritzteil (31), der aus der Vielzahl von ersten Einspritzlöchern (310) besteht, durch die der erste Sprühnebel (311) des Zusatzmittels vorgesehen wird; und den zweiten Sprühnebel-Einspritzteil (32), der aus der Vielzahl von zweiten Einspritzlöchern (320) besteht, durch die der zweite Sprühnebel (321) des Zusatzmittels vorgesehen wird, wobei der Durchmesser jedes zweiten Einspritzlochs größer als der des ersten Einspritzlochs ist.
Abgasreinigungssystem gemäß Anspruch 5, wobei das Zusatzmittel-Einspritzventil (16) ein Plattenbauteil hat, in dem der Auslassöffnungsteil (30) ausgebildet ist, und wobei in dem Auslassöffnungsteil die ersten Einspritzlöcher (310) und die zweiten Einspritzlöcher (320) ausgebildet sind.
Abgasreinigungssystem gemäß Anspruch 6, wobei die ersten Einspritzlöcher und die zweiten Einspritzlöcher vertikal zu der horizontalen Fläche des Plattenbauteils ausgebildet sind.
Abgasreinigungssystem gemäß Anspruch 6, wobei die ersten Einspritzlöcher (310) und die zweiten Einspritzlöcher (320) so in dem Plattenbauteil (30) ausgebildet sind, dass jedes erste Einspritzloch und jedes zweite Einspritzloch eine unterschiedliche Richtung hat.
Abgasreinigungssystem gemäß Anspruch 1, wobei das Zusatzmittel-Einspritzventil (16) so ausgebildet ist, dass die Achsrichtung des Zusatzmittel-Einspritzventils (16) vertikal zu der Abgasströmung in dem Abgaskanal (12) ist.
Abgasreinigungssystem gemäß Anspruch 1, wobei das Zusatzmittel-Einspritzventil (16) so ausgebildet ist, dass die Achsrichtung des Zusatzmittel-Einspritzventils (16) bei einem Vergleich mit der vertikalen Richtung der Abgasströmung zu der stromabwärtigen Seite der Abgasströmung hin geneigt ist.
Abgasreinigungssystem gemäß Anspruch 1, wobei das Zusatzmittel-Einspritzventil (16) so ausgebildet ist, dass die Achsrichtung des Zusatzmittel-Einspritzventils (16) bei einem Vergleich mit der vertikalen Richtung der Abgasströmung zu der stromaufwärtigen Seite der Abgasströmung geneigt ist.
Abgasreinigungssystem mit: einem Zusatzmittel-Einspritzventil (16), das an einer Kanalwand eines Abgaskanals montiert ist, durch den ein zu reinigendes Abgas läuft, und das in der Lage ist, ein Zusatzmittel in den Abgaskanal (12) einzuspritzen; und einer Katalysatoreinheit (13) mit einem Katalysator, die an einer stromabwärtigen Seite des Zusatzmittel-Einspritzventils (16) in dem Abgaskanal (12) angeordnet ist und dazu in der Lage ist, eine Abgasreinigungsreaktion unter Verwendung zumindest des Zusatzmittels zu unterstützen, das durch eine Abgasströmung von dem Zusatzmittel-Einspritzventil (16) zu der Katalysatoreinheit (13) transportiert wird, wobei das Zusatzmittel-Einspritzventil (16) Folgendes aufweist: einen Auslassöffnungsteil (30), durch den das Zusatzmittel in den Abgaskanal (12) eingespritzt wird; und eine Vielzahl von ersten Einspritzlöchern (310) und eine Vielzahl von zweiten Einspritzlöchern (320), die in dem Auslassöffnungsteil (30) ausgebildet sind, und wobei ein Durchmesser von jedem von den zweiten Einspritzlöchern (320) größer als ein Durchmesser von jedem von den ersten Einspritzlöchern (310) ist, die zweiten Einspritzlöcher bei einem Vergleich mit der Position der ersten Einspritzlöcher an der stromaufwärtigen Seite des Abgases in dem Abgaskanal (12) angeordnet sind, die ersten Einspritzlöcher einen ersten Sprühnebel des Zusatzmittels vorsehen, der eine erste Wegdistanz hat, und die zweiten Einspritzlöcher einen zweiten Sprühnebel des Zusatzmittels vorsehen, der zweite Wegdistanz hat, und die zweite Wegdistanz des zweiten Sprühnebels des Zusatzmittels länger als die erste Wegdistanz des ersten Sprühnebels des Zusatzmittels in dem Abgaskanal (12) ist.
Abgasreinigungssystem gemäß Anspruch 12, wobei ein Plattenbauteil an dem Auslassöffnungsteil angeordnet ist, und die ersten Einspritzlöcher und die zweiten Einspritzlöcher in dem Plattenbauteil ausgebildet sind.
Abgasreinigungssystem mit: einer Zusatzmittel-Einspritzeinrichtung, die an einer Kanalwand eines Abgaskanals montiert ist, durch den ein zu reinigendes Abgas strömt, und dazu in der Lage ist, ein Zusatzmittel in das Abgas in dem Abgaskanal (12) einzuspritzen; und einer Katalysatoreinheit (13) mit einem Katalysator in sich, die an einer stromabwärtigen Seite der Zusatzmittel-Einspritzeinrichtung in dem Abgaskanal (12) angeordnet ist und dazu in der Lage ist, eine Abgasreinigungsreaktion basierend auf zumindest dem Zusatzmittel zu unterstützen, das durch eine Abgasströmung von der Zusatzmittel-Einspritzeinrichtung zu der Katalysatoreinheit (13) transportiert wird, wobei die Zusatzmittel-Einspritzeinrichtung Folgendes aufweist: ein erstes Zusatzmittel-Einspritzventil (161), das an der Kanalwand des Abgaskanals montiert ist, zum Einspritzen eines ersten Sprühnebels des Zusatzmittels, der eine erste Wegdistanz hat, in den Abgaskanal; und ein zweites Zusatzmittel-Einspritzventil (162), das an der Kanalwand des Abgaskanals montiert ist und unabhängig von dem ersten Zusatzmittel-Einspritzventil (16) montiert ist, zum Einspritzen eines zweiten Sprühnebels des Zusatzmittels mit einer zweiten Wegdistanz in den Abgaskanal, wobei die zweite Wegdistanz des zweiten Sprühnebels des Zusatzmittels länger als die erste Wegdistanz des ersten Sprühnebels des Zusatzmittels in dem Abgaskanal (12) ist, und das zweite Zusatzmittel-Einspritzventil (162) im Vergleich mit der Position des ersten Zusatzmittel-Einspritzventils (161) an der Kanalwand des Abgaskanals an der stromaufwärtigen Seite der Abgasströmung montiert ist.
Abgasreinigungssystem gemäß Anspruch 1, wobei das Zusatzmittel eine Harnstofflösung ist und der in der Katalysatoreinheit (13) aufgenommene Katalysator dazu in der Lage ist, eine NOx(Stickoxid)-Reduktionsreaktion zu unterstützen, die in dem Abgas enthaltenes NOx unter Verwendung von Ammonium reduziert, das durch Hydrolyse der Harnstofflösung erzeugt wird.
Abgasreinigungssystem gemäß Anspruch 12, wobei das Zusatzmittel eine Harnstofflösung ist und der in der Katalysatoreinheit (13) aufgenommene Katalysator dazu in der Lage ist, eine NOx(Stickoxid)-Reduktionsreaktion zu unterstützen, die in dem Abgas enthaltenes NOx unter Verwendung von Ammonium reduziert, das durch Hydrolyse der Harnstofflösung erzeugt wird.
Abgasreinigungssystem gemäß Anspruch 14, wobei das Zusatzmittel eine Harnstofflösung ist und der in der Katalysatoreinheit (13) aufgenommene Katalysator dazu in der Lage ist, eine NOx(Stickoxid)-Reduktionsreaktion zu unterstützen, die in dem Abgas enthaltenes NOx unter Verwendung von Ammonium reduziert, das durch Hydrolyse der Harnstofflösung erzeugt wird.