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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasentgiftungsvorrichtung,
die ein Reduktionsmittel verwendet, um durch Reduktion Stickstoffoxid
(NOx) zu entfernen, das von einem Motor, wie zum Beispiel einem
Dieselmotor, einem Benzinmotor oder dergleichen, der in einem Kraftfahrzeug
eingebaut ist, ausgestoßen
wird. Insbesondere betrifft sie eine Motorabgasentgiftungsvorrichtung,
die das Verstopfen einer Einspritzdüse verhindert, mit der ein
Reduktionsmittel durch Einspritzung in einen Abgasstrom auf einer
stromaufwärtigen
Seite eines Reduktionskatalysators eingeleitet wird, um die Effizienz
der NOx-Entgiftungsverarbeitung zu verbessern.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Als
ein System, das Abgas durch Entfernen insbesondere von NOx unter
Feststoffteilchen (PM) in Abgas, das aus einem Motor ausgestoßen wird, entgiftet,
sind schon verschiedene Abgasentgiftungsvorrichtungen vorgeschlagen
worden. Bei diesen Abgasentgiftungsvorrichtungen befindet sich ein
Reduktionskatalysator in der Abgasanlage des Motors und ein Reduktionsmittel
wird in einen Abgaskanal auf der stromaufwärtigen Seite des Reduktionskatalysators
eingespritzt, um so eine katalytische Reduktionsreaktion des NOx
in dem Abgas mit dem Reduktionsmittel herbeizuführen, so dass ein Entgiftungsprozess
ablauft, bei dem das NOx in unschädliche Bestandteile umgewandelt
wird. Das Reduktionsmittel wird in einem flüssigen Zustand bei Raumtemperatur
in einem Vorratsbehälter
aufbewahrt und eine benötigte
Menge des Re duktionsmittels wird aus einer Einspritzdüse eingespritzt.
Die Reduktionsreaktion verwendet Ammoniak, das ausgezeichnet mit NOx
reagiert, und eine wässrige
Lösung
eines Reduktionsmittels, wie zum Beispiel eine wässrige Harnstofflösung, eine
wässrige
Ammoniaklösung oder
dergleichen, die sich leicht zu Ammoniak hydrolysieren lässt, wird
als das Reduktionsmittel verwendet (siehe zum Beispiel die Patentdokumente
1 und 2).
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In
einer solchen Abgasentgiftungsvorrichtung, wie in
6 gezeigt,
ist eine Einspritzdüse
2 im Wesentlichen
parallel zu einer Richtung A des Abgasstroms im Inneren eines Abgasrohres
1 einer
Abgasanlage so angeordnet, dass sie zur stromabwärtigen Seite weist und ein
Reduktionsmittel, wie zum Beispiel eine wässrige Harnstofflösung, wird
aus der Einspritzdüse
2 im
Wesentlichen orthogonal zu der Abgasstromrichtung A ausgespritzt,
wie durch die Pfeile B und C angedeutet. Des Weiteren, wie in
7 gezeigt,
sind in der Nähe
eines Endabschnitts der Einspritzdüse
2 auf der stromabwärtigen Seite des
Abgases Einspritzlöcher
3 von
der Mittelachse nach außen
und im Wesentlichen orthogonal dazu im Inneren eines dicken Abschnitts
eines Düsenhauptkörpers gebohrt.
Patentdokument
1:
Japanische Ungeprüfte Patentveröffentlichung
Nr. 2000-27627 Patentdokument 2:
Japanische Ungeprüfte Patentveröffentlichung
Nr. 2001-173431 -
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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PROBLEME, DIE MIT DER ERFINDUNG GELÖST WERDEN
SOLLEN
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Da
jedoch, wie in 7 gezeigt, bei der oben angesprochenen
herkömmlichen
Abgasentgiftungsvorrichtung die Einspritzlöcher 3 der Einspritzdüse 2 in
das Innere des dicken Abschnitts des Düsenhauptkörpers gebohrt sind und die
Einspritzlöcher 3 direkt zur
Außenumfangsfläche des
Düsenhauptkörpers öffnen, so
haftet, wie in 8A gezeigt, in einigen Fällen, wenn
das Einspritzen der wässrigen
Harnstofflösung
aus der Einspritzdüse 2 stoppt,
wässrige Harnstofflösung 4 an
den Einspritzlöchern 3 an
und verbleibt in deren Nähe
auf der Außenumfangsfläche des
Düsenhauptkörpers. Weil
außerdem,
wie in 8B gezeigt, nach innen geneigte
Abschrägungen 5 am
Innenumfangsrand ausgebildet sind, wo die Einspritzlöcher 3 auf
der Außenumfangsfläche des Düsenhauptkörpers öffnen, ist
es möglich,
dass die wässrige
Harnstofflösung 4,
die auf der Außenumfangsfläche des
Düsenhauptkörpers zurückbleibt, entlang
der Neigung der Abschrägungen 5 in
die Einspritzlöcher 3 eindringt
und im Inneren der Einspritzlöcher 3 eintrocknet
und sich verfestigt. In solchen Fällen verstopfen die Einspritzlöcher 3 der
Düse 2 so, dass
nicht mehr genügend
Reduktionsmittel in den Abgaskanal auf der stromaufwärtigen Seite
des Reduktionskatalysators eingeleitet werden kann, wodurch die
Effizienz der Entgiftungsverarbeitung des NOx in unschädliche Bestandteile
verringert wird.
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Weil
des Weiteren, wie in 7 gezeigt, die Einspritzlöcher 3 durch
Bohren so hergestellt werden, dass diese Löcher 3 von der Mittelachse
des Düsenhauptkörpers nach
außen
gerichtet sind und im Wesentlichen orthogonal zu ihr verlaufen,
und so, dass die wässrige
Harnstofflösung
aus der Einspritzdüse 2 in
die durch die Pfeile B und C (siehe 6) angedeuteten
Richtungen im Wesentlichen orthogonal zur Abgasstromrichtung A ausgespritzt
wird, ist es infolge dessen unwahrscheinlich, dass die wässrige Harnstofflösung dem
Abgasstrom folgt. Insbesondere wenn die Abgasmenge gering ist, ist
es möglich, dass
die wässrige
Harnstofflösung 4,
die aus den Einspritzlöchern 3 in 6 ausgespritzt
wird, an der Innenfläche
des Abgasrohres 1 anhaftet und Harnstoff abgeschieden wird
und die wässrige
Harnstofflösung 4 um
den Betrag des abgeschiedenen Harnstoffs verringert wird, so dass
das Mischungsverhältnis
der wässrige
Harnstofflösung 4 und
des Abgases kleiner wird, was in einigen Fällen zu einer Verringerung
der Effizienz des NOx-Entgiftungsprozesses führt.
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DE-A-100 60 808 offenbart
eine Abgasentgiftungsvorrichtung, die ein Dosierrohr mit Emissionslöchern aufweist,
die der Einspritzdüse
von
6 ähnelt.
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DE-A-198 55 338 offenbart
ein Mittel zum Einleiten eines Reduktionsmittels in einen Teil eines Abgasrohr-Endes
eines Motors mittels einer Sprühdüse.
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Darum
widmet sich die vorliegende Erfindung diesen Problemen und hat zur
Aufgabe, eine Motorabgasentgiftungsvorrichtung bereitzustellen, bei
der ein Verstopfen in einer Einspritzdüse, die ein Reduktionsmittel
in einen Abgasstrom auf einer stromaufwärtigen Seite eines Reduktionskatalysators
einleitet, verhindert wird und das Mischungsverhältnis des Reduktionsmittels
und des Abgases verbessert wird und die Effizienz des NOx-Entgiftungsprozesses
verbessert wird.
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MITTEL ZUM LÖSEN DER
PROBLEME
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Gemäß der Erfindung
gemäß Anspruch
1 wird eine Abgasentgiftungsvorrichtung eines Motor bereitgestellt,
die Folgendes umfasst: einen Reduktionskatalysator, der in einer
Abgasanlage eines Motors angeordnet ist, zum Reduzieren und Reinigen von
Stickstoffoxid in einem Abgas mit Hilfe eines Reduktionsmittels;
und eine Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung, die einen Spitzenendabschnitt
einer Einspritzdüse
aufweist, die sich in Richtung einer stromabwärtigen Seite in einem Abgasdurchgang
der Abgasanlage im Wesentlichen parallel zu einer Abgasströmungsrichtung
erstreckt, zum Zuführen
des Reduktionsmittels zu einem Abgasstrom auf einer stromaufwärtigen Seite
des Reduktionskatalysators, wobei an einem abgasstromabwärtsseitigen
Endabschnitt eines Spitzen endabschnitts der Einspritzdüse eine
abgasstromabwärtsseitige
Endfläche
blockiert ist und eine ringförmige
hervorstehende Wulst an einer Außenumfangsfläche angeordnet
ist und ein Einspritzloch in dem hervorstehenden Wulstabschnitt angeordnet
ist, um das Reduktionsmittel in einer Auswärtsrichtung von einer axialen
Mitte der Einspritzdüse
einzuspritzen.
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Gemäß einem
solchen Aufbau ist die Endfläche
des abgasstromabwärtsseitigen
Endabschnitts des Spitzenendabschnitts der Einspritzdüse, die
sich im Wesentlichen parallel zu der Abgasströmungsrichtung zur stromabwärtigen Seite
in dem Abgaskanal der Abgasanlage hin erstreckt, blockiert, und
das Einspritzloch, das in dem ringförmigen hervorstehenden Wulstabschnitt
angeordnet ist, der sich auf ihrer Außenumfangsfläche befindet,
spritzt das Reduktionsmittel in einer Auswärtsrichtung von einer axialen
Mitte der Einspritzdüse
aus. Infolge dessen wird das Reduktionsmittel auf der abgasstromaufwärtigen Seite des
Reduktionskatalysators ausgespritzt.
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Gemäß der Erfindung
hat die oben angesprochene ringförmige
hervorstehende Wulst eine solche Form, die in Richtung einer Außenumfangsfläche verjüngt ist.
Infolge dessen wird ein flacher Oberflächenabschnitt in der Nähe des Einspritzlochs,
das auf dem ringförmigen
hervorstehenden Wulstabschnitt angeordnet ist, schmaler, so dass,
wenn das Ausspritzen aus der Einspritzdüse stoppt, das Reduktionsmittel
nicht an der schmalen Region um das Einspritzloch oder die Einspritzlöcher herum
anhaftet oder abgeschieden wird und nicht dort zurückbleibt, oder
die Menge des verbleibenden Reduktionsmittel wird kleiner.
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Gemäß der Erfindung
gemäß Anspruch
2 werden mehrere Einspritzlöcher
bereitgestellt, die in einem radialen Muster in einer nach außen gerichteten
Richtung von der axialen Mitte des Spitzenendabschnitts der Einspritzdüse gebohrt
sind. Infolge dessen spritzen die Einspritzlöcher das Reduktionsmittel im
Wesentlichen gleichmäßig in alle
Regionen im Inneren des Abgaskanals der Abgasanlage.
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Gemäß der Erfindung
gemäß Anspruch
3 wird das oben angesprochene Einspritzloch diagonal in einer Richtung
gebohrt, die in Richtung der stromabwärtigen Seite mit Bezug auf
die Abgasströmungsrichtung
geneigt ist. Infolge dessen spritzt das Einspritzloch das Reduktionsmittel
in einer diagonalen Richtung auf der stromabwärtigen Seite aus.
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AUSWIRKUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß der Konfiguration
der Erfindung gemäß Anspruch
1 kann ein Reduktionsmittel in einer Auswärtsrichtung von der axialen
Mitte einer Einspritzdüse
aus Einspritzlöchern
ausgespritzt werden, die in einem ringförmigen hervorstehenden Wulstabschnitt
ausgebildet sind, der sich auf der Außenumfangsfläche des
abgasstromabwärtsseitigen
Endabschnitts des Spitzenendabschnitts der Einspritzdüse befindet
und das Reduktionsmittel kann auf der abgasstromaufwärtigen Seite
des Reduktionskatalysators ausgespritzt werden. Da die Enspritzlöcher in dem
ringförmigen
hervorstehenden Wulstabschnitt ausgebildet sind, der sich an der
Außenumfangsfläche des
Spitzenendabschnitts der Einspritzdüse befindet, und nicht direkt
auf einer breiten Außenumfangsfläche der
Einspritzdüse öffnen, haftet
das Reduktionsmittel in diesem Fall nicht – und verbleibt nicht – an der
schmalen Region um die Einspritzlöcher herum, wenn das Einspritzen
stoppt; oder selbst wenn es anhaftet, ist die Menge entsprechend
der schmalen Region gering. Folglich tritt das Reduktionsmittel
nicht in die Einspritzlöcher
der Einspritzdüse
ein, so dass ein Verstopfen verhindert werden kann. Darum kann die
Effizienz des NOx-Entgiftungsprozesses verbessert werden. Aufgrund
der ringförmigen
hervorstehenden Wulst, die in einer Form ausgebildet ist, die in
Richtung der Außenumfangsfläche verjüngt ist,
wird der flache Oberflächenabschnitt
in der Nähe
der Einspritzlöcher
schmaler, so dass, wenn das Einspritzen aus der Einspritzdüse stoppt, das
Reduktionsmittel nicht an der schmalen Region um die Einspritzlöcher herum
anhaftet und nicht dort zurückbleibt,
oder die Menge des verbleibenden Reduktionsmittel wird gering. Dementsprechend
kann ein Verstopfen in den Einspritzlöchern der Ein spritzdüse besser
verhindert werden. Darum kann die Effizienz des NOx-Entgiftungsprozesses
verbessert werden.
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Des
Weiteren kann gemäß der Konfiguration der
Erfindung gemäß Anspruch
2 das Reduktionsmittel im Wesentlichen gleichmäßig in alle Regionen im Inneren
des Abgaskanals der Abgasanlage aus den mehreren Einspritzlöchern, die
in den Spitzenendabschnitt der Einspritzdüse in einem radialen Muster,
das von der axialen Mitte nach außen gerichtet ist, gebohrt
sind, ausgespritzt werden. Folglich kann ein Mischungsverhältnis des
Reduktionsmittels und des Abgases verbessert werden. Darum kann
die Effizienz des NOx-Entgiftungsprozesses
verbessert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schaubildhafte Konzeptansicht, die eine Ausführungsform
einer Motorabgasentgiftungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
veranschaulicht;
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2 ist
eine erläuternde
schaubildhafte Ansicht, die eine Einspritzdüse veranschaulicht, die für die Abgasentgiftungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
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3A bis 3C sind
vergrößerte erläuternde
schaubildhafte Ansichten, die jeweils einen Düsenspritzenendabschnitt einer
Einspritzdüse
veranschaulichen, wobei 3A eine
Vorderansicht ist, 3B eine Schnittansicht entlang
einer Linie F-F ist und 3C eine
rechtsseitige Ansicht von 3A ist;
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4 ist
eine erläuternde
schaubildhafte Ansicht, die eine weitere Ausführungsform einer Einspritzdüse veranschaulicht,
die für
die Abgasentgiftungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet
werden kann;
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5A bis 5C sind
vergrößerte erläuternde
schaubildhafte Ansichten, die jeweils einen Düsenspitzenendabschnitt einer
Einspritzdüse
veranschaulichen, wobei 5A eine
Vorderansicht ist, 5B eine Schnittansicht entlang
einer Linie G-G ist und 5C eine
rechtsseitige Ansicht von 5A ist;
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6 ist
eine erläuternde
schaubildhafte Ansicht, die eine Einspritzdüse veranschaulicht, die für eine herkömmliche
Abgasentgiftungsvorrichtung verwendet werden kann;
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7 ist
eine vergrößerte Schnittansicht,
die Einspritzlöcher
veranschaulicht, die in einen Düsenhauptkörper-Spitzenendabschnitt
der herkömmlichen
Einspritzdüse
gebohrt sind; und
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8A und 8B sind
vergrößerte erläuternde
schaubildhafte Ansichten, die jeweils den Düsenhauptkörper-Spitzenendabschnitt einer
herkömmlichen
Einspritzdüse
veranschaulichen, wobei 8A eine
Draufsicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem eine wässrige Harnstofflösung an
einer Außenumfangsfläche des
Düsenhauptkörper-Spitzenendabschnitts
anhaftet und daran verbleibt, und 8B eine
vergrößerte Schnittansicht
von 8A entlang einer Linie H-H ist.
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BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER
ERFINDUNG
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Es
folgt eine detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung auf der Grundlage der angehängten Zeichnungen. 1 ist eine
schaubildhafte Konzeptansicht, die eine Aus führungsform einer Motorabgasentgiftungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt. Diese Abgasentgiftungsvorrichtung verwendet ein
Reduktionsmittel zum Verringern und Entfernen von NOx, das aus einem
Dieselmotor, einem Benzinmotor oder dergleichen, der in einem Kraftfahrzeug
eingebaut ist, ausgestoßen
wird. Abgas eines Motors 10, der Benzin oder Dieselöl als Kraftstoff
verwendet, wird aus einem Abgassammelrohr 11 über ein
Abgasrohr 13, in dem ein NOx-Reduktionskatalysator 12 angeordnet
ist, ins Freie abgelassen. Genauer gesagt, ist die Abgasanlage von
einem Aufbau, bei dem drei Katalysatoren, und zwar ein Stickstoffmonoxid(NO)-Oxidationskatalysator,
ein NOx-Reduktionskatalysator und ein Ammoniak-Slipoxidationskatalysator,
in dieser Reihenfolge von der abgasstromaufwärtigen Seite aus, in dem Abgasrohr 13,
das als ein Abgaskanal dient, angeordnet sind und ein Temperatursensor,
ein Sauerstoffsensor und so weiter vor und hinter den Katalysatoren
angeordnet sind. Allerdings ist der detaillierte Aufbau der Abgasanlage
nicht in dem Schaubild gezeigt.
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Der
NOx-Reduktionskatalysator 12 dient dem Verringern und Reinigen
von NOx in dem Abgas, das durch das Abgasrohr 13 strömt, mit
Hilfe eines Reduktionsmittels und hat zum Beispiel einen Zeolith-Wirkbestandteil,
der auf einem monolithischen Katalysatorträger getragen wird, der einen
wabenförmigen
Querschnitt hat und entweder aus einer Cordilitkeramik oder einem
hitzebeständigen
Stahl aus einem Fe-Cr-Al-System
besteht. Des Weiteren empfängt
der auf dem Katalysatorträger
getragene Wirkbestandteil eine Zufuhr eines Reduktionsmittels und
wird aktiviert und entgiftet effektiv das NOx zu einer unschädlichen
Substanz.
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Eine
Einspritzdüse 14 ist
an der Innenseite des Abgasrohres 13 auf der stromaufwärtigen Seite des
NOx-Reduktionskatalysators 12 angeordnet, und ein Reduktionsmittel
wird zusammen mit Druckluft von einer Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung 15 durch
die Einspritzdüse 14 einge spritzt.
Hier ist die Einspritzdüse 14 im
Wesentlichen parallel zu einer Abgasströmungsrichtung A im Inneren
des Abgasrohres 13 zur stromabwärtigen Seite weisend angeordnet.
Des Weiteren wird das Reduktionsmittel, das in einem Vorratsbehälter 16 gespeichert
ist, durch ein Zuleitungsrohr 17 hindurch zu der Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung 15 geleitet.
Auf diese Weise bilden die Einspritzdüse 14 und die Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung 15 ein
Reduktionsmittelzufuhrsystem, welches das Reduktionsmittel in den
Abgasstrom auf einer stromaufwärtigen
Seite des NOx-Reduktionskatalysators 12 einleitet.
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In
dieser Ausführungsform
wird eine wässrige
Harnstofflösung
als das Reduktionsmittel verwendet, das durch die Einspritzdüse 14 eingespritzt
werden soll. Alternativ kann eine wässrige Ammoniaklösung verwendet
werden. Des Weiteren wird die durch die Einspritzdüse 14 eingespritzte
wässrige
Harnstofflösung
durch die Abgaswärme
im Inneren des Abgasrohres 13 hydrolysiert und erzeugt
rasch Ammoniak. Das entstandene Ammoniak reagiert mit NOx in dem
Abgas in dem NOx-Reduktionskatalysator 12 und
entgiftet das NOx zu wässrigem
und unschädlichem
Gas. Die wässrige
Harnstofflösung
ist eine wässrige
Lösung
eines festen oder mehlartigen Harnstoffs und wird in dem Vorratsbehälter 16 gespeichert.
Sie wird der Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung 15 durch
das Zuleitungsrohr 17 zugeleitet.
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Hier
in der vorliegenden Erfindung, wie in 2 gezeigt,
hat die Einspritzdüse 14 einen
Düsenspitzenendabschnitt 18,
der sich im Wesentlichen parallel zu der Abgasströmungsrichtung
A in Richtung der stromabwärtigen
Seite erstreckt, und dieser Düsenspitzenendabschnitt 18 ist
so aufgebaut, wie es am besten in den 3A bis 3C zu
sehen ist. Das heißt,
in den 3A bis 3C ist
auf dem Düsenspitzenendabschnitt 18,
wie in 3A gezeigt, eine ringförmige hervorstehende
Wulst 19 auf einer Außenumfangsfläche eines
abgasstromabwärtsseitigen
Endabschnitts (rechtsseitiger Endabschnitt im Schaubild) angeordnet und
wie in 3B gezeigt, sind Einspritzlöcher 20,
die eine wässrige
Harnstofflösung
in einer Auswärtsrichtung
von der axialen Mitte der Einspritzdüse 14 ausspritzen,
in dem hervorstehenden Wulstabschnitt 19 angeordnet. In
dieser Ausführungsform
sind die Einspritzlöcher 20,
die zum Beispiel einen Durchmesser von ungefähr 0,5 mm aufweisen, von der
axialen Mitte der Einspritzdüse 14 auswärts und
im Wesentlichen orthogonal dazu gebohrt. In dem Düsenspitzenendabschnitt 18 ist
eine abgasstromabwärtsseitige
Endfläche
blockiert.
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Des
Weiteren sind, wie in 3C gezeigt, die Einspritzlöcher 20 an
mehreren Positionen in einem radialen Muster gebohrt, das von der
axialen Mitte des Düsenspitzenendabschnitts 18 nach
außen weist.
Zum Beispiel sind acht Löcher
radial in Positionen gebohrt, die den ringförmigen hervorstehenden Wulstabschnitt 19 in
acht gleiche Teile entlang der Umfangsrichtung teilen. Ein solcher
Düsenspitzenendabschnitt 18 ermöglicht es,
die wässrige
Harnstofflösung
im Wesentlichen gleichmäßig in alle
Regionen im Inneren des Abgasrohres 13 auszuspritzen. Die Anzahl
der Einspritzlöcher 20 ist
nicht auf acht beschränkt
und kann je nach Spezifikation eine geeignete Zahl sein.
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Des
Weiteren, wie in den 3A und 3B gezeigt,
hat die ringförmige
hervorstehende Wulst 19 eine Form, die in Richtung der
Außenumfangsfläche verjüngt ist.
Das heißt,
es sind geneigte Abschrägungen 19a und 19b auf
der Außenumfangsfläche der
hervorstehenden Wulst 19 entlang der Umfangsrichtung an
den Eckabschnitten auf der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite
der Abgasströmungsrichtung
A ausgebildet. Infolge dessen ist der flache Oberflächenabschnitt
in der Nähe
der Einspritzlöcher 20 schmal
ausgebildet, so dass, wenn das Ausspritzen aus der Einspritzdüse 14 stoppt,
die wässrige
Harnstofflösung
nicht an der schmalen Region um die Einspritzlöcher 20 herum anhaftet
und nicht dort verbleibt, oder ihre verbleibende Menge kann gering
sein. Die verjüngte
Form der ringförmigen
hervorstehenden Wulst 19 ist nicht auf das Vorhandensein
der Abschrägungen 19a und 19b beschränkt und
die Ecken auf der stromaufwärtigen Seite
und der stromabwärtigen
Seite der Abgasströmungsrichtung
A können
im Wesentlichen jeweils in der Form von 90°-Kreissektoren ausgebildet sein. Des
Weiteren ist der Düsenspitzenendabschnitt 18 an
dem in 2 gezeigten Düsenhauptkörper mittels einer
Einsetzpassung angebracht, wie zum Beispiel einer Saug- oder Presspassung,
durch Einschrauben oder durch Schweißen.
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Es
folgt eine Beschreibung der Funktionsweise der in dieser Weise aufgebauten
Abgasentgiftungsvorrichtung. Zunächst
bewegt sich, wie in 1 gezeigt, das Abgas, das während seines
Betriebes durch den Motor 10 erzeugt und aus dem Motor 10 ausgestoßen wird,
von dem Abgassammelrohr 11 durch das Abgasrohr 13 und
passiert dann den NOx-Reduktionskatalysator 12 der ein
Stückweit
im Inneren des Abgasrohres 13 angeordnet ist, und wird aus
einem Endabschnitt-Auslass des Abgasrohres 13 ins Freie
abgelassen. Zu diesem Zeitpunkt wird eine wässrige Harnstofflösung im
Inneren des Abgasrohres 13 aus der Einspritzdüse 14,
die auf der abgasstromaufwärtigen
Seite des NOx-Reduktionskatalysators 12 angeordnet
ist, eingespritzt. Die wässrige
Harnstofflösung
wird aus dem Vorratsbehälter 16 für die wässrige Harnstofflösung durch
das Zuleitungsrohr 17 zu der Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung 15 geleitet
und mittels der Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung 15 wird
Druckluft zusammen mit der wässrigen
Harnstofflösung
zu der Einspritzdüse 14 geleitet.
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Die
wässrige
Harnstofflösung
und die Druckluft, die durch die Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung 15 zu
der Einspritzdüse 14 geleitet
werden, erreichen den Düsenspitzenendabschnitt 18,
wie in 2 gezeigt, und da, wie in 3B gezeigt,
die abgasstromabwärtsseitige
Endfläche
des Düsenspitzenendabschnitts 18 blockiert
ist, werden sie aus den Einspritzlöchern 20, die in einem
radialen Muster gebohrt sind, wie in 3C gezeigt,
zu deren Umfang in einer Richtung im Wesentlichen orthogonal zu
der Abgasströmungsrichtung
A, wie durch die Pfeile B und C in 2 angedeutet,
eingespritzt. Zu diesem Zeitpunkt wird die wässrige Harnstofflösung, die durch
die Einspritzdüse 14 eingespritzt
wurde, im Wesentlichen gleichmäßig in alle
Regionen im Inneren des Abgasrohres 13 eingespritzt und
wird gut mit dem Abgas vermischt und es wird durch die Abgaswärme im Inneren
des Abgasrohres 13 hydrolysiert und erzeugt rasch Ammoniak.
Das entstandene Ammoniak reagiert mit NOx in dem Abgas in dem NOx-Reduktionskatalysator 12 und
entgiftet das NOx zu wässrigem
und unschädlichem
Gas.
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Um
als nächstes
die Einspritzung der wässrigen
Harnstofflösung
aus der Einspritzdüse 14 zu stoppen,
wenn der Motor 10 anhält,
so wird die Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung 15 so betätigt, dass sie
zuerst die Zufuhr der wässrigen
Harnstofflösung aus
dem Vorratsbehälter 16 abschaltet
und dann eine Zeitlang nur noch Druckluft zu der Einspritzdüse 14 leitet.
Infolge dessen wird die wässrige
Harnstofflösung
aus dem Düsenhauptkörper der
Einspritzdüse 14,
dem Düsenspitzenendabschnitt 18 und
den Einspritzlöchern 20 herausgedrückt und
das Einspritzen der wässrigen
Harnstofflösung
stoppt. Zu diesem Zeitpunkt sind nun die Einspritzlöcher 20 auf
dem ringförmigen
hervorstehenden Wulstabschnitt 19, der sich auf der Außenumfangsfläche der
Einspritzdüse 14 befindet,
ausgebildet und öffnen
nicht direkt auf eine breite Umfangsfläche der Einspritzdüse 14.
Des Weiteren ist der flache Oberflächenabschnitt in der Nähe der Einspritzlöcher 20 schmal
ausgebildet, so dass, wenn das Einspritzen stoppt, die wässrige Harnstofflösung nicht
an der schmalen Region um die Einspritzlöcher 20 herum anhaftet
und nicht dort zurückbleibt
oder die verbleibende Menge der wässrigen Harnstofflösung wird
klein. Infolge dessen kann ein Verstopfen in den Einspritzlöchern 20 der
Einspritzdüse 14 verhindert
werden. Folglich kann die Effizienz des NOx-Entgiftungsprozesses verbessert werden.
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4 ist
ein erläuterndes
Schaubild, das eine weitere Ausführungsform
der Einspritzdüse 14 zeigt,
die für
die Abgasentgiftungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet
werden kann. In dieser Ausführungsform
sind die Einspritzlöcher 20 der
Einspritzdüse 14 diagonal
in einer Richtung gebohrt, die in Richtung der stromabwärtigen Seite
relativ zur Abgasströmungsrichtung
A geneigt ist. Das heißt,
in dem in den 5A bis 5C gezeigten Düsenspitzenendabschnitt 18 ist,
wie in 5A gezeigt, eine ringförmige hervorstehende
Wulst 19' auf der
Außenumfangsfläche des
abgasstromabwärtsseitigen
Endabschnitts (dem rechtsseitigen Endabschnitt in dem Schaubild)
der Einspritzdüse 14 angeordnet
und wie in 5B gezeigt, ist der hervorstehende
Wulstabschnitt 19 in einem geneigten Zustand mit einem
geeigneten Winkel in einer diagonalen Richtung auf der stromabwärtigen Seite
relativ zu der Abgasströmungsrichtung
A angeordnet und die Einspritzlöcher 20 sind
im Inneren des hervorstehenden Wulstabschnitts 19' von der axialen
Mitte nach außen
gerichtet angeordnet und im gleichen Winkel wie der Neigungswinkel
des hervorstehenden Wulstabschnitts 19' geneigt. In dieser Ausführungsform, wie
in 5B gezeigt, beträgt der Neigungswinkel der Einspritzlöcher 20 zum
Beispiel 45° relativ
zur Mittelachse, und wie in 5C gezeigt,
beträgt
ein Einspritzwinkel α zwischen
den zwei diametral gegenüberliegenden
Einspritzlöchern 20,
die in mehreren Positionen in einem radialen Muster gebohrt sind, zum
Beispiel 90°.
Der übrige
Aufbau ist der gleiche wie bei der Ausführungsform, die in den 3A bis 3C gezeigt
sind.
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In
diesem Fall wird, wie in 4 gezeigt, die wässrige Harnstofflösung aus
den Einspritzlöchern 20,
die wie oben beschrieben gebohrt sind, in diagonalen Richtungen,
die durch die Pfeile D und E angedeutet sind, zur stromabwärtigen Seite
hin relativ zur Abgasströmungsrichtung
A ausgespritzt. Infolge dessen strömt die wässrige Harnstofflösung, die
in einer diagonalen Richtung ausgespritzt wird, entlang des Abgasstroms,
wodurch verhindert wird, dass die wässrige Harnstofflö sung an
der Innenfläche
des Abgaskanals 13 anhaftet, und selbst wenn die Abgasmenge
gering ist, kommen die wässrige
Harnstofflösung
und das Abgas in einen guten Kontakt miteinander, so dass ihr Mischungsverhältnis verbessert
werden kann.
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Des
Weiteren kann in der Ausführungsform, die
in 4 und in den 5A bis 5C gezeigt ist,
eine andere Art von Düsenspitzenendabschnitt 18,
bei dem der Neigungswinkel der Einspritzlöcher 20 verändert ist,
an dem Düsenhauptkörper angebracht
werden. Zum Beispiel kann ein Düsenspitzenendabschnitt 18 angebracht
werden, bei dem der Neigungswinkel der Einspritzlöcher 20 relativ
zur Mittelachse 60° beträgt und wie
in 5C gezeigt, beträgt der Einspritzwinkel α zwischen
den beiden diametral gegenüberliegenden
Einspritzlöchern 20,
die an mehreren Positionen in einem radialen Muster gebohrt sind,
beispielsweise 120°.
Dieser Einspritzwinkel α kann
ein beliebiger Winkel sein, der verhindert, dass die wässrige Harnstofflösung, die
aus der Einspritzdüse 14 eingespritzt
wird, ein Diffusorpaneel berührt,
das unmittelbar vor dem NOx-Reduktionskatalysator 12, der
in 1 gezeigt ist, angeordnet ist. Infolge dessen
kann die Richtung der wässrigen Harnstofflösung, die
aus den Einspritzlöchern 20 in diagonalen
Richtungen, die durch die Pfeile D und E angedeutet sind, relativ
zur Abgasströmungsrichtung A
ausgespritzt wird, in geeigneter Weise verändert und entsprechend den
Spezifikationen der Abgasanlage des Motors eingestellt werden. Folglich
kann ein Mischungsverhältnis
der wässrigen
Harnstofflösung und
des Abgases justiert werden.
-
In
der Ausführungsform,
die in 2 und in 4 gezeigt
ist, kann der Düsenspitzenendabschnitt 18 der
Einspritzdüse 14 integral
mit dem Düsenhauptkörper ausgebildet
sein.
-
- 10
- Motor
- 12
- Reduktionskatalysator
- 13
- Abgasrohr
- 14
- Einspritzdüse
- 15
- Reduktionsmittelzufuhrvorrichtung
- 16
- Vorratsbehälter
- 17
- Zuleitungsrohr
- 18
- Düsenspitzenendabschnitt
- 19,
19
- Ringförmige hervorstehende
Wulst
- 19a,
19b
- Schräge
- 20
- Einspritzloch