JP2010121597A

JP2010121597A - 尿素水溶液の分散装置

Info

Publication number: JP2010121597A
Application number: JP2008298285A
Authority: JP
Inventors: Mikio Nakamura; 己喜男中村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-11-21
Filing date: 2008-11-21
Publication date: 2010-06-03

Abstract

【課題】簡易な構成で尿素水溶液を良好に分散することができる尿素水溶液の分散装置を提供する。
【解決手段】噴射された尿素水溶液を分散させる尿素水溶液の分散装置５において、尿素水溶液の噴射位置よりも排気の流れ方向Ｆの下流側に設けられて、流れ方向Ｆの幅Ｗを持つ複数の板部６を備え、複数の板部６が上下方向に間隔Ｓを開けて並べられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、排気通路内に噴射された尿素水溶液を分散させる尿素水溶液の分散装置に関する。

排気通路に設けられた触媒によって排気中の窒素酸化物を還元させるために、その触媒に適した燃料（炭化水素）や尿素水溶液等の還元剤を供給することが広く行われている。こうした還元剤の触媒への供給の偏りを抑制するため、還元剤を排気通路内で分散させる分散装置が設けられることがある。例えば、排気通路を横切る複数の傾斜板を回動自在に設け、排気流速によって傾斜板の傾き角を変更するようにした分散装置が知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜４が存在する。

特開２００８−１１５７９６号公報特開２００８−１８０２０２号公報特開２００１−５１６６３５号公報特開２００７−３２４７２号公報

特許文献１の分散装置は、傾斜板の傾き角を変更するための機構等が必要であり構造が複雑で部品点数が増加する問題がある。

そこで、本発明は、簡易な構成で尿素水溶液を良好に分散することができる尿素水溶液の分散装置を提供することを目的とする。

本発明の分散装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、アンモニアを用いて排気中の窒素酸化物を還元できる排気浄化触媒と、前記排気浄化触媒に供給するアンモニアを発生させる尿素水溶液を前記排気浄化触媒の上流に噴射する噴射手段とを備えた排気浄化装置に適用され、前記噴射手段が噴射した尿素水溶液を前記排気通路内に分散させる尿素水溶液の分散装置において、前記噴射手段よりも排気の流れ方向の下流側に設けられて、前記流れ方向の幅を持つ複数の板部を備え、前記複数の板部が前記排気通路を横切る方向に間隔を開けて並べられているものである（請求項１）。

この分散装置によれば、複数の板部が排気の流れ方向の幅を持っているので、排気に触れる表面積を稼ぐことができる。そのため、複数の板部が排気の熱や噴射された尿素水溶液をより多く捉えることができる。従って、排気熱により複数の板部が熱せられ易く、熱せられた複数の板部に尿素水溶液が接触し易いので、複数の板部に接触した尿素水溶液の蒸発を促進できる。このため、複数の板部を排気通路を横切る方向に並べるという簡易な構成で、尿素水溶液を微粒子化或いは蒸気化した状態で排気通路内に分散させることができる。これにより、尿素水溶液の分解が促進されてアンモニアが発生し易くなるので、排気浄化触媒による窒素酸化物の浄化効率が向上する。なお、板部の数は複数であれば十分であり幾つであっても構わない。

本発明の分散装置の一態様において、前記複数の板部は、前記幅と同幅の帯状の板材が長手方向に複数回折り返されることにより構成されてもよい（請求項２）。この態様によれば、帯状の板材を複数回折り返すことにより複数の板部が構成されるため、互いに別部品である複数の板部を設ける場合と比べて部品点数の増加を抑えることができる。例えば、溶接を利用して複数の板部を排気通路に取り付ける際には、互いに別部品である複数の板部を溶接する場合に比べて溶接箇所を削減することができる。従って、この態様によれば、取付け工数を低減できる利点がある。

本発明の分散装置の一態様において、前記複数の板部の少なくとも一つには、一対の切り込み間に挟まれた部位が折り返された折り返し部が設けられていてもよい（請求項３）。これにより、板部の接触面積を拡大することができるし、板部に衝突した排気の流れを変化させることもできる。また、切り込みの長さ及び間隔を適宜調整することにより、折り返し部の大きさを容易に調整できる。そのため、排気の流れを変化させる自由度を高めることが容易になる。

本発明の分散装置の一態様において、前記噴射手段による尿素水溶液の噴射方向が前記板部の板厚方向に対して傾斜しており、前記複数の板部の少なくとも一つには、前記噴射手段が尿素水溶液を噴射する側に突出して前記流れ方向を横切る方向に延びる複数のリブが設けられてもよい（請求項４）。また、本発明の分散装置の一態様において、前記噴射手段による尿素水溶液の噴射方向が前記板部の板厚方向に対して傾斜しており、前記複数の板部の少なくとも一つは、前記噴射手段が尿素水溶液を噴射する側に凸となるように前記流れ方向に関して湾曲してもよい（請求項５）。これらの態様によれば、複数の板部に付着した尿素水溶液に対する排気の当たりを強めることができるため、尿素水溶液の蒸発を促進できる。また、噴射された尿素水溶液の方向を変化させることができるため、尿素水溶液の濃度が低くなりがちな領域に尿素水溶液を導くことができるため、尿素水溶液の偏りを抑制できる。

以上説明したように、本発明によれば、排気の流れ方向に幅を持つ複数の板部が排気通路を横切る方向に並べられていることにより、尿素水溶液を微粒子化或いは蒸気化した状態で排気通路内に分散させることができる。

図１は本発明の一形態に係る分散装置が適用された内燃機関の排気系の要部を模式的に示している。内燃機関１の排気通路２には排気浄化触媒３が設けられている。排気浄化触媒３はいわゆる尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）タイプの触媒として構成されており、アンモニアを用いて排気中の窒素酸化物を還元することができる。排気浄化触媒３にアンモニアを供給するため、排気通路２にはアンモニアの発生源である尿素水溶液を排気通路２内に噴射する噴射手段としての噴射弁４が設けられている。

噴射弁４から噴射された尿素水溶液を排気通路２内に分散させるため、噴射弁４と排気浄化触媒３との間には分散装置５が設けられている。分散装置５は噴射弁４よりも排気の流れ方向Ｆの下流側に設けられている。

図２は分散装置５の詳細を示した斜視図、図３は分散装置５の正面図、図４は図３の矢印IVの方向から分散装置５を見た状態を示した側面図である。これらの図に示すように、分散装置５は流れ方向Ｆの幅Ｗを持つ複数の板部６を備えており、これらの板部６は排気通路２内に配置できる取付けパイプ７に溶接にて取り付けられている。図３のＸ印は溶接箇所を示している。複数の板部６は排気通路２を横切る方向（図２〜３の上下方向）に間隔Ｓを開けて互いに平行に並べられている。なお、板部６間の間隔Ｓは図示のように全て等しくてもよいし、部分的に異ならせてもよい。

図２及び図３から明らかなように、複数の板部６は一枚の帯状の板材６０を折り曲げることにより構成されており、隣接する板部６同士は接続部８を介在させて繋がっている。図５は板材６０の加工方法を説明する説明図である。図５に示すように、板材６０は板部６と同幅Ｗを持っている。板材６０を接続部８を境界として互い違いに長手方向に折り返すことにより複数の板部６を構成することができる。

各板部６の上流側端部６ａの位置は、噴射弁４による尿素水溶液の噴射位置４ａ（図１参照）よりも排気の流れ方向の下流側に位置している。そして、図４に示したように噴射弁４の噴射方向Ｆａは、板部６の板厚方向Ｆｔに対して傾斜している（図１も参照）。

本形態の分散装置５によれば、複数の板部６が排気の流れ方向Ｆの幅Ｗを持っているので、排気に触れる表面積を稼ぐことができる。そのため、複数の板部６が排気の熱や噴射された尿素水溶液をより多く捉えることができる。従って、排気熱により複数の板部６が熱せられ易く、熱せられた複数の板部６に尿素水溶液が接触し易いので、複数の板部６に接触した尿素水溶液の蒸発を促進できる。このため、尿素水溶液を微粒子化或いは蒸気化した状態で排気通路２内に分散させることができる。これにより、尿素水溶液の分解が促進されてアンモニアが発生し易くなるので、排気浄化触媒３による窒素酸化物の浄化効率が向上する。

本発明は上記の形態に限定されず、種々の形態にて実施することができる。上記の形態では各板部６は均一な平面状に構成されているが一例にすぎない。例えば、図６に示すように、複数の板部６の少なくとも一つに、一対の切り込み９間に挟まれた部位が折り返された折り返し部１０が設けられていてもよい。折り返し部１０を設けることにより、板部６の接触面積を拡大することができるし、板部６に衝突した排気の流れを変化させることもできる。また、切り込み９の長さ及び間隔を適宜調整することにより、折り返し部１０の大きさを容易に調整できる。そのため、排気の流れを変化させる自由度を高めることが容易になる。

また、図７に示すように、板部６を流れ方向Ｆに関して湾曲させることもできる。即ち、図７の各板部６は、噴射手段４が尿素水溶液を噴射する側（図の上側）に凸となるように流れ方向Ｆに関して湾曲している。なお、湾曲させるのは複数の板部６のうちの一部でもよい。図７の形態によれば、噴射された尿素水溶液Ｌの方向を矢印で示すように板部６で変化させることができるため、噴射方向の反対側のように尿素水溶液の濃度が低くなりがちな領域ＡＲに尿素水溶液を導くことができるため、尿素水溶液の偏りを抑制できる。

また、図８に示すように、板部６に複数のリブ１２を設けてもよい。リブ１２は、噴射手段４が尿素水溶液を噴射する側（図の上側）に突出して流れ方向Ｆを横切る方向（図の紙面と直交する方向）に延びている。このようなリブ１２を設けることにより、図７の形態と同様な効果を得ることができる。

本発明の一形態に係る分散装置が適用された内燃機関の排気系の要部を模式的に示した図。分散装置の詳細を示した斜視図。分散装置の正面図。図３の矢印IVの方向から分散装置を見た状態を示した側面図。板材の加工方法を説明する説明図。板部に折り返し部を設けた形態を説明する説明図。板部を湾曲させた形態を説明する説明図。板部にリブを設けた形態を説明する説明図。

符号の説明

１内燃機関
２排気通路
３排気浄化触媒
４噴射弁（噴射手段）
５分散装置
６板部
９切り込み
１０折り返し部
１２リブ
６０板材
Ｆ排気の流れ方向
Ｆａ噴射方向
Ｆｔ板厚方向

Claims

内燃機関の排気通路に設けられ、アンモニアを用いて排気中の窒素酸化物を還元できる排気浄化触媒と、前記排気浄化触媒に供給するアンモニアを発生させる尿素水溶液を前記排気浄化触媒の上流に噴射する噴射手段とを備えた排気浄化装置に適用され、前記噴射手段が噴射した尿素水溶液を前記排気通路内に分散させる尿素水溶液の分散装置において、
前記噴射手段よりも排気の流れ方向の下流側に設けられて、前記流れ方向の幅を持つ複数の板部を備え、前記複数の板部が前記排気通路を横切る方向に間隔を開けて並べられていることを特徴とする尿素水溶液の分散装置。
前記複数の板部は、前記幅と同幅の帯状の板材が長手方向に複数回折り返されることにより構成されている請求項１に記載の分散装置。
前記複数の板部の少なくとも一つには、一対の切り込み間に挟まれた部位が折り返された折り返し部が設けられている請求項１又は２に記載の分散装置。
前記噴射手段による尿素水溶液の噴射方向が前記板部の板厚方向に対して傾斜しており、
前記複数の板部の少なくとも一つには、前記噴射手段が尿素水溶液を噴射する側に突出して前記流れ方向を横切る方向に延びる複数のリブが設けられている請求項１又は２に記載の分散装置。
前記噴射手段による尿素水溶液の噴射方向が前記板部の板厚方向に対して傾斜しており、
前記複数の板部の少なくとも一つは、前記噴射手段が尿素水溶液を噴射する側に凸となるように前記流れ方向に関して湾曲している請求項１又は２に記載の分散装置。