JP2008267225A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される窒素酸化物を、窒素酸化物還元触媒の上流側に還元剤を添加して、排気中の窒素酸化物を還元除去する排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for reducing and removing nitrogen oxides discharged from an internal combustion engine such as a diesel engine by adding a reducing agent upstream of a nitrogen oxide reduction catalyst.
従来より、内燃機関の排気流路に窒素酸化物還元触媒を配置し、窒素酸化物還元触媒の上流側に還元剤、例えば、アンモニア水や尿素水を噴射供給して添加し、排気中の窒素酸化物と還元剤とを触媒還元反応させて、窒素酸化物を無害化する排気浄化装置が知られている。 Conventionally, a nitrogen oxide reduction catalyst is disposed in the exhaust passage of an internal combustion engine, and a reducing agent, for example, ammonia water or urea water is injected and added to the upstream side of the nitrogen oxide reduction catalyst. 2. Description of the Related Art An exhaust emission control device that makes a nitrogen oxide harmless by performing a catalytic reduction reaction between an oxide and a reducing agent is known.
このような排気浄化装置では、還元剤と排気との混合を促進する必要があり、例えば、特許文献1にあるように、排気流路に排気流通方向に対して所定の角度をなす複数のベーンを配置し、排気がベーンを通過した際に、旋回流が発生して、還元剤と排気との混合が促進されるようにしている。
しかしながら、こうした従来のものでは、排気流路にベーンを配置するので、圧力損失が増加する原因となり、また、排気管内の旋回流により騒音の増加を招く場合があるという問題があった。 However, such conventional devices have a problem in that vanes are arranged in the exhaust passage, which causes an increase in pressure loss, and may cause an increase in noise due to a swirling flow in the exhaust pipe.
本発明の課題は、圧力損失の増加や騒音の増加を招くことなく、還元剤と排気との混合を促進できる排気浄化装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device that can promote mixing of a reducing agent and exhaust gas without increasing pressure loss and noise.
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
内燃機関の排気流路に介装された窒素酸化物還元触媒の上流側に還元剤を添加し、排気中の窒素酸化物を還元除去する排気浄化装置において、
円筒状容器内に前記窒素酸化物還元触媒を配置すると共に、前記窒素酸化物還元触媒の上流側と下流側との前記円筒状容器内に上流側室と下流側室とを設け、
前記排気流路の上流側に接続された流入管からの排気を前記円筒状容器の外周側から前記上流側室に流入させ、
前記排気流路の下流側に接続された流出管を前記下流側室に前記下流側室を横切って設けると共に、前記下流側室に連通する多数の小孔を前記流出管の外周に形成し、前記排気を前記小孔を介して前記流出管から前記排気流路の下流側に排出することを特徴とする排気浄化装置がそれである。
In order to achieve this problem, the present invention has taken the following measures in order to solve the problem. That is,
In an exhaust emission control device for adding a reducing agent upstream of a nitrogen oxide reduction catalyst interposed in an exhaust passage of an internal combustion engine and reducing and removing nitrogen oxides in exhaust gas,
While arranging the nitrogen oxide reduction catalyst in a cylindrical container, providing an upstream chamber and a downstream chamber in the cylindrical container on the upstream side and the downstream side of the nitrogen oxide reduction catalyst,
Let the exhaust from the inflow pipe connected to the upstream side of the exhaust flow channel flow into the upstream chamber from the outer peripheral side of the cylindrical container,
An outflow pipe connected to the downstream side of the exhaust passage is provided in the downstream chamber across the downstream chamber, and a plurality of small holes communicating with the downstream chamber are formed on the outer periphery of the outflow pipe, so that the exhaust is discharged. The exhaust gas purification apparatus is characterized in that the exhaust gas is discharged from the outflow pipe to the downstream side of the exhaust passage through the small hole.
前記流入管は、前記円筒状容器を前記円筒状容器の径方向に貫通して前記上流側室に接続された構成としてもよい。あるいは、前記流入管は、前記円筒状容器を前記円筒状容器の接線方向に貫通して前記上流側室に接続された構成としてもよい。また、前記流出管は、前記円筒状容器を前記円筒状容器の径方向に貫通すると共に、前記下流側室を横切って反対側の内壁にまで達する構成としてもよい。更に、前記窒素酸化物還元触媒と前記下流側室との間の前記円筒状容器内に、還元剤酸化触媒を配置した構成としてもよい。 The inflow pipe may be configured to pass through the cylindrical container in a radial direction of the cylindrical container and to be connected to the upstream chamber. Alternatively, the inflow pipe may be configured to pass through the cylindrical container in a tangential direction of the cylindrical container and to be connected to the upstream chamber. The outflow pipe may penetrate the cylindrical container in the radial direction of the cylindrical container, and may reach the inner wall on the opposite side across the downstream chamber. Furthermore, it is good also as a structure which has arrange | positioned the reducing agent oxidation catalyst in the said cylindrical container between the said nitrogen oxide reduction catalyst and the said downstream chamber.
本発明の排気浄化装置は、窒素酸化物還元触媒の両側に上流側室と下流側室とを設け、上流側室に円筒状容器の外周側から排気を流入させて旋回流を生じさせて攪拌を促進し、多数の小孔を形成した流出管を下流側室に設けたので、排気の圧力分布に偏りがなく、排気が分散して流れるので圧力損失を低減することができ、また、上流側室と下流側室とによる拡張効果や小孔により干渉効果により排気騒音を低減できるという効果を奏する。 The exhaust emission control device of the present invention is provided with an upstream chamber and a downstream chamber on both sides of the nitrogen oxide reduction catalyst, and causes the swirling flow to flow into the upstream chamber from the outer peripheral side of the cylindrical container to promote stirring. Since the outflow pipes having a large number of small holes are provided in the downstream chamber, the pressure distribution of the exhaust is not biased, and the exhaust flows in a distributed manner, so that the pressure loss can be reduced, and the upstream chamber and the downstream chamber Exhaust noise can be reduced by the interference effect due to the expansion effect and small holes.
以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1に示すように、1は排気浄化装置で、排気浄化装置1は図示しない排気流路に介装されており、前段排気浄化部2と後段排気浄化部4とを備えている。前段排気浄化部2は酸化触媒6とディーゼル・パティキュレート・フィルタ(以下、DPFという。)8とを備えると共に、酸化触媒6とDPF8とを収納する筒状の容器10を備えている。
The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1,
容器10には上流側の排気流路に接続される流入孔12が形成され、流入孔12を介して容器10内に流入した排気は、酸化触媒6を通ってから、DPF8を通り、流入管14を介して、後段排気浄化部4に流入するように構成されている。
An inflow hole 12 connected to the upstream exhaust passage is formed in the
酸化触媒6は、排気中の炭化水素を二酸化炭素と水に変化させ、一酸化炭素を酸化して二酸化炭素に変化させる。また、排気中の窒素酸化物の内、一酸化窒素を二酸化窒素に変化させる周知のものである。DPF8は排気中のすすを捕捉して燃焼させる周知のものである。
The
後段排気浄化部4は、窒素酸化物還元触媒16と還元剤酸化触媒18とを備えると共に、窒素酸化物還元触媒16と還元剤酸化触媒18とを収納する円筒状容器20を備えている。円筒状容器20は、断面形状がほぼ円形で、軸方向に長く、その両端は閉塞されている。
The rear
窒素酸化物還元触媒16と還元剤酸化触媒18とは、円筒状容器20の中程に並べられて収納されており、排気が円筒状容器20内を軸方向に流れて、まず、窒素酸化物還元触媒16を軸方向に通ってから還元剤酸化触媒18を軸方向に通って流れるように配置されている。
The nitrogen
窒素酸化物還元触媒16は、還元剤としてアンモニアを用いる選択的接触還元法(SCR法)に用いられる触媒で、例えば、酸化アルミニウム等のハニカム構造の担持体に、ゼオライト、酸化クロム、酸化チタン等を担持して形成された周知のものである。窒素酸化物還元触媒16は、還元剤により、排気中の窒素酸化物を窒素と水とに変化させる。還元剤酸化触媒18は、未反応のアンモニアを酸化する周知の触媒である。
The nitrogen
窒素酸化物還元触媒16の上流側で、円筒状容器20の一方の端と窒素酸化物還元触媒16との間の円筒状容器20内に上流側室22が形成されている。また、窒素酸化物還元触媒16の下流側で、円筒状容器20の他方の端と還元剤酸化触媒18との間の円筒状容器20内に下流側室24が形成されている。
An
本実施形態では、円筒状容器20はその軸方向にほぼ一定断面形状に形成されており、窒素酸化物還元触媒16の軸方向の上流側端面はほぼその全面が上流側室22に露出されている。また、還元剤酸化触媒18の軸方向の下流側端面はほぼその全面が下流側室24に露出されている。
In the present embodiment, the
前述した流入管14は上流側室22に接続されており、本実施形態では、流入管14はほぼコ字状に形成されて容器10と円筒状容器20とに跨って設けられている。流入管14は容器10の外周壁を貫通して容器10内に接続されると共に、円筒状容器20の外周壁を貫通して上流側室22に接続されている。
The inflow pipe 14 described above is connected to the
また、上流側室22に接続された流入管14は、本実施形態では、図2に示すように、流入管14の上流側室22内での開口方向が、円筒状容器20の径方向で、円筒状容器20のほぼ中心方向を向き、反対側の円筒状容器20の壁面に対向して配置されている。流入管14から上流側室22に流入した排気は、図2に矢印で示すように、上流側室22の中心を通って反対側の円状の壁面に突き当たり、壁面で両側に分かれて壁面に沿って流入方向とは逆方向に流れる。これにより、上流側室22内に排気の旋回流が発生する。
In addition, in the present embodiment, the inflow pipe 14 connected to the
尚、流入管14と上流側室22との接続は、これに限らず、図3に示すように、流入管14が円筒状容器20の外周壁を貫通して上流側室22内に流入管14の端を開口させ、開口方向が円形の上流側室22の接線方向を向くように配置してもよい。流入管14から上流側室22に流入した排気は、図3に矢印で示すように、上流側室22の円状の壁面に沿って流れる。これにより、上流側室22内に排気の旋回流が発生する。
The connection between the inflow pipe 14 and the
一方、流入管14には、噴射ノズル26が設けられており、尿素水を用いた還元剤を流入管14内の排気に向かって噴射供給して、排気に添加できるように構成されている。アンモニアは取り扱いが難しいので、本実施形態では、還元剤として尿素水を用いており、尿素水は排気熱による加水分解反応によりアンモニアを生成し、このアンモニアを窒素酸化物還元触媒16における窒素酸化物の還元反応に用いる。
On the other hand, the inflow pipe 14 is provided with an
尚、還元剤を添加する噴射ノズル26は、流入管14に設けて、流入管14内に噴射供給する場合に限らず、窒素酸化物還元触媒16の上流側に還元剤を添加できればよく、図5に示すように、前段排気浄化部2のDPF8よりも下流側の容器10の室10a内に、噴射ノズル26から還元剤を噴射供給して、還元剤を添加するように配置してもよい。
The
下流側室24には図示しない排気流路の下流側に接続された流出管28が設けられている。図4に示すように、流出管28は円筒状容器20の外周壁を貫通して設けられると共に、流出管28は円筒状容器20の径方向に、下流側室24の中心を通って下流側室24を横切り、円筒状容器20の反対側の内壁にまで達し、円筒状容器20の内壁に接触されて閉塞されている。下流側室24内の流出管28には、その外周に多数の小孔30が形成されている。小孔30は流出管28の外周に、ほぼ均一に配置されている。
The
次に、前述した本実施形態の排気浄化装置の作動について説明する。
まず、流入孔12を介して前段排気浄化部2の容器10内に排気が流入すると、排気は酸化触媒6とDPF8とを通り、酸化触媒6により、排気中の炭化水素を二酸化炭素と水に変化させ、一酸化炭素を酸化して二酸化炭素に変化させる。また、排気中の窒素酸化物の内、一酸化窒素を二酸化窒素に変化させる。また、DPF8により、排気中のすすが燃焼される。
Next, the operation of the above-described exhaust purification device of this embodiment will be described.
First, when exhaust gas flows into the
酸化触媒6とDPF8とを通った排気は、流入管14を通って後段排気浄化部4の上流側室22に流入する。流入管14を排気が通る際に、噴射ノズル26から還元剤が噴射供給されて、排気に還元剤が添加される。
Exhaust gas that has passed through the
還元剤が添加された排気は、流入管14から上流側室22に流入する。流入管14から上流側室22に流入した排気は、上流側室22の円状の壁面に沿って流れ、旋回流が生じるので、還元剤と排気との混合が行われる。また、上流側室22に流入した排気は、旋回流により上流側室22内を旋回するので、窒素酸化物還元触媒16の入口側端面にむら無く分配される。本実施形態では、ハニカム構造の担持体の端面側に排気がむら無く供給される。
The exhaust gas to which the reducing agent is added flows into the
還元剤が添加された排気が窒素酸化物還元触媒16を通ると、排気中の窒素酸化物が窒素と水とに変化して無害化される。そして、排気が還元剤酸化触媒18を通ると、未反応のアンモニアが酸化されて、排気は下流側室24に流入する。
When the exhaust gas to which the reducing agent is added passes through the nitrogen
下流側室24に流入した排気は、小孔30を介して流出管28に流入し、更に下流側の排気流路に排出される。下流側室24から多数の小孔30を介して流出管28に流入するので、下流側室24内の圧力分布に偏りが少なく、排気が流出管28を介して排出される。
Exhaust gas that has flowed into the
これにより、上流側室22内の排気が、窒素酸化物還元触媒16を通って下流側室24に流れる際に、下流側室24の圧力分布に偏りが少ないので、上流側室22内の排気の旋回流と相まって、排気が窒素酸化物還元触媒16内を分散して通過し、圧力損失を低減できる。
Thereby, when the exhaust gas in the
また、排気が上流側室22及び下流側室24に流入する際、特に上流側室22に流入する際、拡張されるので、拡張効果により排気騒音が低減される。また、排気が多数の小孔30を介して流出管28から排出される際に、干渉効果により排気騒音が低減される。
Further, since the exhaust gas is expanded when it flows into the
以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。 The present invention is not limited to such embodiments as described above, and can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.
1…排気浄化装置 2…前段排気浄化部
4…後段排気浄化部 6…酸化触媒
10…容器 12…流入孔
14…流入管 16…窒素酸化物還元触媒
18…還元剤酸化触媒
20…円筒状容器 22…上流側室
24…下流側室 26…噴射ノズル
28…流出管 30…小孔
DESCRIPTION OF
Claims (5)
円筒状容器内に前記窒素酸化物還元触媒を配置すると共に、前記窒素酸化物還元触媒の上流側と下流側との前記円筒状容器内に上流側室と下流側室とを設け、
前記排気流路の上流側に接続された流入管からの排気を前記円筒状容器の外周側から前記上流側室に流入させ、
前記排気流路の下流側に接続された流出管を前記下流側室に前記下流側室を横切って設けると共に、前記下流側室に連通する多数の小孔を前記流出管の外周に形成し、前記排気を前記小孔を介して前記流出管から前記排気流路の下流側に排出することを特徴とする排気浄化装置。 In an exhaust emission control device for adding a reducing agent upstream of a nitrogen oxide reduction catalyst interposed in an exhaust passage of an internal combustion engine and reducing and removing nitrogen oxides in exhaust gas,
While arranging the nitrogen oxide reduction catalyst in a cylindrical container, providing an upstream chamber and a downstream chamber in the cylindrical container on the upstream side and the downstream side of the nitrogen oxide reduction catalyst,
Let the exhaust from the inflow pipe connected to the upstream side of the exhaust flow channel flow into the upstream chamber from the outer peripheral side of the cylindrical container,
An outflow pipe connected to the downstream side of the exhaust passage is provided in the downstream chamber across the downstream chamber, and a plurality of small holes communicating with the downstream chamber are formed on the outer periphery of the outflow pipe, so that the exhaust is discharged. An exhaust emission control device for discharging from the outflow pipe to the downstream side of the exhaust passage through the small hole.
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