JP2013087745A - Reducing agent supply device and exhaust gas purifying apparatus including the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reducing agent supply device capable of improving reduction efficiency of No, and an exhaust gas purifying apparatus including the device.SOLUTION: Respective ejection pipes 12 form a spoke shape in which they intersect at one location at the center radially inside an annular flow path 11. Each ejection pipe 12 has a plurality of ejection holes 25 formed. A distance between adjacent ejection holes 25 is constant in each ejection pipe 12. In addition, a flat fin 30 with a sectorial shape is mounted on each ejection pipe 12.

Description

この発明は、還元剤供給装置及びこれを備えた排気ガス浄化装置に関する。   The present invention relates to a reducing agent supply device and an exhaust gas purification device including the same.

ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を低減するために、尿素SCR(Selective Catalytic Reduction)システムが開発されている。尿素SCRシステムの基本構成は、一酸化窒素(NO)を酸化して二酸化窒素(NO)にするための酸化触媒と、酸化触媒の下流側に設けられ、尿素水から生成したアンモニアとNOxとの化学反応により、NOxを窒素及び水に還元するためのSCR触媒と、SCR触媒に尿素水を添加するための尿素添加システムと、SCR触媒の下流側に設けられ、SCR触媒における化学反応で消費されずに残ったアンモニアを酸化するための酸化触媒とから構成される。 A urea SCR (Selective Catalytic Reduction) system has been developed to reduce nitrogen oxide (NOx) contained in exhaust gas of a diesel engine. The basic configuration of the urea SCR system includes an oxidation catalyst for oxidizing nitrogen monoxide (NO) to nitrogen dioxide (NO 2 ), and ammonia and NOx generated from urea water provided downstream of the oxidation catalyst. The SCR catalyst for reducing NOx to nitrogen and water, the urea addition system for adding urea water to the SCR catalyst, and the downstream of the SCR catalyst are consumed by the chemical reaction in the SCR catalyst. And an oxidation catalyst for oxidizing the remaining ammonia.

このような尿素SCRシステムが例えば、特許文献1に記載されている。この尿素SCRシステムでは、触媒担体の上流側に、複数の噴出孔が形成された格子状のパイプが設けられ、ポンプによって尿素水が格子状のパイプに送られて、噴出孔から触媒担体に向けて尿素水が供給されるようになっている。噴出孔は、格子状に設けられたパイプに等間隔に設けられているので、触媒担体の端面全体に均一に尿素水が供給される。   Such a urea SCR system is described in Patent Document 1, for example. In this urea SCR system, a grid-like pipe having a plurality of jet holes is provided on the upstream side of the catalyst carrier, and urea water is sent to the grid-like pipe by a pump and directed from the jet hole to the catalyst carrier. Therefore, urea water is supplied. Since the ejection holes are provided at equal intervals in the pipes provided in a lattice shape, the urea water is uniformly supplied to the entire end face of the catalyst carrier.

特開2007−107450号公報JP 2007-107450 A

しかしながら、排気管を排気ガスが流通する際、排気ガスは一般的に、排気管の壁面から中心部に向かって速度が大きくなるような速度分布をなすので、触媒担体の端面全体に均一に尿素水を供給すると、排気管の壁面付近の領域では尿素水が過剰であるにもかかわらず、中心部付近の領域では尿素水が不足してしまい、NOxの還元効率が低下してしまうといった問題点があった。   However, when the exhaust gas flows through the exhaust pipe, the exhaust gas generally has a speed distribution that increases in speed from the wall surface of the exhaust pipe toward the center portion, so that urea is uniformly distributed over the entire end face of the catalyst carrier. When water is supplied, the urea water is insufficient in the region near the center portion even though the urea water is excessive in the region near the wall surface of the exhaust pipe, resulting in a reduction in NOx reduction efficiency. was there.

この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、NOxの還元効率を向上させることのできる還元剤供給装置及びこれを備えた排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a reducing agent supply device capable of improving the reduction efficiency of NOx and an exhaust gas purification device provided with the same.

この発明に係る還元剤供給装置は、内燃機関から排出されて排気管を流通する排気ガス中のNOxを還元するSCR触媒が担持された触媒担体に還元剤を供給する還元剤供給装置であって、還元剤が噴出される複数の噴出孔を備え、複数の噴出孔は、排気管の壁面から中心部に向かって、排気管の流路断面に対する噴出孔の開孔率が増加するように設けられている。排気管の壁面から中心部に向かって還元剤の供給量が増加するので、排気管を流通する排気ガスの速度分布に応じて適切な量の尿素水が供給される。
還元剤が流通する環状の環状流路と、環状流路の径方向内側に設けられると共に複数の噴出孔が形成された複数の噴出管とを備え、噴出管は、それらの両端部が環状流路と連通してもよい。複数の噴出管は、それらの両端部以外の部分において一か所で交わったスポーク形状を構成してもよい。噴出管は多孔質材から構成されてもよい。
噴出管は、前記排気ガスの流れを変化させるミキサー部を有してもよい。
A reducing agent supply device according to the present invention is a reducing agent supply device that supplies a reducing agent to a catalyst carrier on which an SCR catalyst for reducing NOx in exhaust gas discharged from an internal combustion engine and flowing through an exhaust pipe is supported. And a plurality of ejection holes through which the reducing agent is ejected, and the plurality of ejection holes are provided so that an opening ratio of the ejection holes with respect to a flow passage cross section of the exhaust pipe increases from the wall surface of the exhaust pipe toward the center. It has been. Since the supply amount of the reducing agent increases from the wall surface of the exhaust pipe toward the center, an appropriate amount of urea water is supplied according to the velocity distribution of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe.
An annular annular passage through which the reducing agent flows, and a plurality of ejection pipes provided on the radially inner side of the annular passage and formed with a plurality of ejection holes. You may communicate with the road. The plurality of ejection pipes may constitute a spoke shape that intersects at one place in a portion other than their both ends. The ejection pipe may be made of a porous material.
The ejection pipe may have a mixer section that changes the flow of the exhaust gas.

この発明に係る排気ガス浄化装置は、内燃機関から排出されて排気管を流通する排気ガス中のNOxを還元するSCR触媒が担持された触媒担体と、SCR触媒によってNOxを還元するために触媒担体に還元剤を供給する還元剤供給装置とを備え、還元剤供給装置は、還元剤が噴出される複数の噴出孔を備え、複数の噴出孔は、排気管の壁面から中心部に向かって、排気管の流路断面に対する噴出孔の開孔率が増加するように設けられている。排気管の壁面から中心部に向かって還元剤の供給量が増加するので、排気管を流通する排気ガスの速度分布に応じて適切な量の尿素水が供給される。
還元剤が流通する環状の環状流路と、環状流路の径方向内側に設けられると共に複数の噴出孔が形成された複数の噴出管とを備え、噴出管は、それらの両端部が環状流路と連通してもよい。複数の噴出管は、それらの両端部以外の部分において一か所で交わったスポーク形状を構成してもよい。噴出管は多孔質材から構成されてもよい。
噴出孔は、排気管内を排気ガスが流れる方向に対して上流側に向かって還元剤が噴出される向きに設けられてもよい。
噴出管は、前記排気ガスの流れを変化させるミキサー部を有してもよい。
還元剤供給装置は、前記触媒担体の上流側の端面に配置されてもよい。
An exhaust gas purifying apparatus according to the present invention comprises a catalyst carrier carrying an SCR catalyst for reducing NOx in exhaust gas discharged from an internal combustion engine and flowing through an exhaust pipe, and a catalyst carrier for reducing NOx by the SCR catalyst. A reducing agent supply device that supplies a reducing agent to the reducing agent supply device, the reducing agent supply device includes a plurality of ejection holes from which the reducing agent is ejected, and the plurality of ejection holes are directed from the wall surface of the exhaust pipe toward the center portion. It is provided so that the opening ratio of the ejection holes with respect to the flow passage cross section of the exhaust pipe increases. Since the supply amount of the reducing agent increases from the wall surface of the exhaust pipe toward the center, an appropriate amount of urea water is supplied according to the velocity distribution of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe.
An annular annular passage through which the reducing agent flows, and a plurality of ejection pipes provided on the radially inner side of the annular passage and formed with a plurality of ejection holes. You may communicate with the road. The plurality of ejection pipes may constitute a spoke shape that intersects at one place in a portion other than their both ends. The ejection pipe may be made of a porous material.
The ejection hole may be provided in a direction in which the reducing agent is ejected toward the upstream side with respect to the direction in which the exhaust gas flows in the exhaust pipe.
The ejection pipe may have a mixer section that changes the flow of the exhaust gas.
The reducing agent supply device may be disposed on an upstream end surface of the catalyst carrier.

この発明によれば、排気管の壁面から中心部に向かって還元剤の供給量が増加することにより、排気管を流通する排気ガスの速度分布に応じて適切な量の尿素水が供給されるので、NOxの還元効率を向上させることができる。   According to this invention, the amount of reducing agent supplied from the wall surface of the exhaust pipe increases toward the center, so that an appropriate amount of urea water is supplied according to the velocity distribution of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe. Therefore, NOx reduction efficiency can be improved.

この発明の実施の形態に係る排気ガス浄化装置の構成模式図である。1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas purification device according to an embodiment of the present invention. この実施の形態に係る排気ガス浄化装置の触媒担体の断面図である。It is sectional drawing of the catalyst carrier of the exhaust gas purification apparatus which concerns on this embodiment. この実施の形態に係る排気ガス浄化装置の還元剤供給装置の平面図である。It is a top view of the reducing agent supply apparatus of the exhaust gas purification apparatus which concerns on this embodiment. この実施の形態に係る排気ガス浄化装置の還元剤供給装置の噴出管の変形例の断面図である。It is sectional drawing of the modification of the ejection pipe | tube of the reducing agent supply apparatus of the exhaust gas purification apparatus which concerns on this embodiment.

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1に示されるように、内燃機関であるディーゼルエンジン1から排出された排気ガスが流通する排気管2に、酸化触媒3と、ウォールフロー型の触媒担体6を備えた排気ガス浄化フィルタ4と、酸化触媒5とが設けられている。排気ガス浄化フィルタ4と酸化触媒5との間には、排気ガス中のNOx濃度を検出するためのNOxセンサ7が設けられている。触媒担体6の上流側の端面6aには、還元剤である尿素水を噴出する還元剤供給装置10が設けられている。還元剤供給装置10は、触媒担体6の外径と同じ外径を有する環状流路11と、両端が環状流路11と連通する複数の噴出管12とを有している。環状流路11は、配管13を介して、尿素水が貯留されている尿素水タンク14に連通されている。配管13には、尿素水タンク14に貯留された尿素水を環状流路11に圧送するポンプ15と、電磁弁16とが設けられている。NOxセンサ7とポンプ15と電磁弁16とはそれぞれ、制御装置であるECU17に電気的に接続されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1, an exhaust gas purification filter 4 having an oxidation catalyst 3 and a wall flow type catalyst carrier 6 is provided in an exhaust pipe 2 through which exhaust gas discharged from a diesel engine 1 which is an internal combustion engine flows. The oxidation catalyst 5 is provided. Between the exhaust gas purification filter 4 and the oxidation catalyst 5, a NOx sensor 7 for detecting the NOx concentration in the exhaust gas is provided. On the upstream end face 6 a of the catalyst carrier 6, a reducing agent supply device 10 that ejects urea water as a reducing agent is provided. The reducing agent supply device 10 includes an annular flow path 11 having the same outer diameter as the outer diameter of the catalyst carrier 6 and a plurality of ejection pipes 12 whose both ends communicate with the annular flow path 11. The annular flow path 11 is communicated via a pipe 13 to a urea water tank 14 in which urea water is stored. The pipe 13 is provided with a pump 15 for pumping urea water stored in the urea water tank 14 to the annular flow path 11 and an electromagnetic valve 16. The NOx sensor 7, the pump 15, and the electromagnetic valve 16 are each electrically connected to an ECU 17 that is a control device.

図2に示されるように、触媒担体6は、多孔質性の基材21から構成されている。基材21の材質としては、コージェライト、アルミナ、炭化珪素等の、通常のフィルタ基材として用いられるセラミックス材料が利用できる。基材21の内部の細孔内には、NOxを還元するためのSCR触媒が担持されている。基材21のディーゼルエンジン1側の表面21aには、排気ガス中のパティキュレートマター(PM)を捕集する捕集層22がコーティングされている。捕集層22の材質としても基材21と同様の材料が利用可能である。触媒担体6の内部には、触媒担体6の軸方向に延びる複数の排気ガス通路23が形成されているが、触媒担体6はウォールフロー型の触媒担体であるので、各排気ガス通路23は、端面6a側及び他方の端面6b側のいずれか一方の端部が開口部23aを構成し、他方の端部が目封じ部23bを構成している。   As shown in FIG. 2, the catalyst carrier 6 is composed of a porous base material 21. As a material of the base material 21, a ceramic material used as a normal filter base material such as cordierite, alumina, silicon carbide, or the like can be used. An SCR catalyst for reducing NOx is supported in the pores inside the substrate 21. The surface 21a of the base material 21 on the diesel engine 1 side is coated with a collection layer 22 for collecting particulate matter (PM) in the exhaust gas. As the material of the collection layer 22, the same material as that of the substrate 21 can be used. A plurality of exhaust gas passages 23 extending in the axial direction of the catalyst carrier 6 are formed inside the catalyst carrier 6. Since the catalyst carrier 6 is a wall flow type catalyst carrier, each exhaust gas passage 23 is Either one of the end face 6a side and the other end face 6b side constitutes an opening 23a, and the other end constitutes a sealing part 23b.

図3に示されるように、各噴出管12は、環状流路11の径方向内側において、それらの両端部以外の部分(この実施の形態では中央部分)において一か所で交わったスポーク形状を構成している。各噴出管12には、触媒担体6の端面6a(図1参照)に対向する向きに還元剤供給装置10を見たときに、尿素水を噴出する噴出孔25が見えるように、複数の噴出孔25が設けられている。これにより、尿素水は、排気管2(図1参照)内を排気ガスが流れる方向に対して上流側に向かって、噴出孔25から噴出されるようになる。ただし、尿素水は、排気ガスの流れに対して完全に対向する向き(排気ガスの流れと平行)に噴出される必要はなく、排気ガスの流れる方向に対して斜めに、すなわちある角度をなしながら、排気ガスが流れる方向に対して上流側に向かって噴出されてもよい。   As shown in FIG. 3, each of the ejection pipes 12 has a spoke shape that intersects at one place in a portion other than the both end portions (a central portion in this embodiment) on the radially inner side of the annular flow path 11. It is composed. Each ejection pipe 12 has a plurality of ejections so that when the reducing agent supply device 10 is viewed in a direction facing the end face 6a (see FIG. 1) of the catalyst carrier 6, the ejection holes 25 for ejecting urea water can be seen. A hole 25 is provided. Thereby, urea water comes to be ejected from the ejection hole 25 toward the upstream side with respect to the direction in which the exhaust gas flows in the exhaust pipe 2 (see FIG. 1). However, the urea water does not need to be jetted in a direction completely opposite to the exhaust gas flow (parallel to the exhaust gas flow), and is oblique to the exhaust gas flow direction, that is, at an angle. However, it may be ejected toward the upstream side in the direction in which the exhaust gas flows.

各噴出管12において、隣り合う噴出孔25間の距離は一定となっている。しかしながら、各噴出管12は、それらの中央部分において一か所で交わっているため、環状流路11から各噴出管12の交わった部分に向かって、隣り合う噴出管12間の距離が短くなっている。これにより、環状流路11から各噴出管12の交わった部分に向かって噴出孔25が密になるように、すなわち単位面積当たりの噴出孔25の数が増加するように、噴出孔25が設けられている。つまり、噴出孔25は、排気管2の壁面から中心部に向かって、排気管2の流路断面に対する噴出孔25の開孔率が増加するように設けられている。これにより、還元剤供給装置10を排気管2(図1参照)内に設置したときに、尿素水の供給量は、排気管2の壁面から中心部に向かって増加するようになっている。   In each ejection pipe 12, the distance between adjacent ejection holes 25 is constant. However, since each ejection pipe 12 intersects at one place in the central portion thereof, the distance between the adjacent ejection pipes 12 becomes shorter from the annular flow path 11 toward the intersection of each ejection pipe 12. ing. Thus, the ejection holes 25 are provided so that the ejection holes 25 become dense from the annular flow path 11 toward the intersecting portions of the ejection pipes 12, that is, the number of the ejection holes 25 per unit area increases. It has been. That is, the ejection holes 25 are provided so that the opening ratio of the ejection holes 25 with respect to the flow path cross section of the exhaust pipe 2 increases from the wall surface of the exhaust pipe 2 toward the center. Thereby, when the reducing agent supply device 10 is installed in the exhaust pipe 2 (see FIG. 1), the amount of urea water supplied increases from the wall surface of the exhaust pipe 2 toward the center.

また、各噴出管12には、扇型形状を有する平板状のフィン30が取り付けられている。フィン30は、図3の紙面に対して奥側に斜めに、すなわち、還元剤供給装置10を排気管2(図1参照)内に設置したときに触媒担体6の端面6a(図1参照)に向かって斜めに傾斜するように設けられている。ここで、フィン30は、排気管2を流通する排気ガスの流通方向がフィン30の傾斜に沿って曲げられるので、排気ガスの流れを変化させるミキサー部を構成する。   In addition, a flat fin 30 having a fan shape is attached to each ejection pipe 12. The fins 30 are oblique to the back side of the paper surface of FIG. 3, that is, when the reducing agent supply device 10 is installed in the exhaust pipe 2 (see FIG. 1), the end surface 6a of the catalyst carrier 6 (see FIG. 1). It inclines so that it may incline toward. Here, since the flow direction of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 2 is bent along the inclination of the fin 30, the fin 30 constitutes a mixer unit that changes the flow of the exhaust gas.

次に、この実施の形態に係る還元剤供給装置及びこれを備えた排気ガス浄化装置の動作について説明する。
図1に示されるように、ディーゼルエンジン1の始動後、排気ガスは排気管2を流通する。排気ガスが酸化触媒3を流通することにより、排気ガス中のNOの一部がNOに酸化される。続いて排気ガスは、排気ガス浄化フィルタ4に流入する。排気ガス浄化フィルタ4内において、排気ガスは、還元剤供給装置10を通り抜ける。この際、排気ガスの流れがフィン30に沿って変化して乱れ、排気ガスの渦が発生する。この状態で排気ガスは触媒担体6内に流入する。
Next, the operation of the reducing agent supply device according to this embodiment and the exhaust gas purification device including the same will be described.
As shown in FIG. 1, after starting the diesel engine 1, the exhaust gas flows through the exhaust pipe 2. By the exhaust gas flows through the oxidation catalyst 3, a portion of the NO in the exhaust gas is oxidized into NO 2. Subsequently, the exhaust gas flows into the exhaust gas purification filter 4. In the exhaust gas purification filter 4, the exhaust gas passes through the reducing agent supply device 10. At this time, the flow of the exhaust gas changes along the fins 30 and is disturbed, and an exhaust gas vortex is generated. In this state, the exhaust gas flows into the catalyst carrier 6.

図2に示されるように、開口部23aを介して触媒担体6に流入した排気ガスは、排気ガス通路23を流通する。端面6a側の端部に開口部23aが設けられた排気ガス通路23は、端面6b側の端部に目封じ部23bが設けられているので、排気ガス通路23を流通する際に排気ガスは、排気ガス通路23の壁、すなわち捕集層22及び基材21を通り抜けて隣の排気ガス通路23へ移動する。この隣の排気ガス通路23は、端面6b側の端部に開口部23aが設けられているので、この開口部23aを介して触媒担体6から流出する。   As shown in FIG. 2, the exhaust gas that has flowed into the catalyst carrier 6 through the opening 23 a flows through the exhaust gas passage 23. The exhaust gas passage 23 provided with the opening 23a at the end portion on the end surface 6a side is provided with the sealing portion 23b at the end portion on the end surface 6b side. Then, the gas passes through the wall of the exhaust gas passage 23, that is, the collection layer 22 and the base material 21, and moves to the adjacent exhaust gas passage 23. Since the adjacent exhaust gas passage 23 has an opening 23a at the end on the end face 6b side, the exhaust gas passage 23 flows out of the catalyst carrier 6 through the opening 23a.

排気ガスが排気ガス通路23の壁を通り抜ける際、捕集層22によって、排気ガスに含まれるPMが捕集される。捕集層22を通り抜けた排気ガスは、基材21の内部の細孔を拡散しながら基材21を通り抜ける。この際、後述する動作により供給された尿素水が加水分解されたアンモニアと二酸化炭素(CO)となり、基材21の内部の細孔内に担持されたSCR触媒において、生成したアンモニアと排気ガス中のNOxとが反応して、窒素(N)及び水(HO)となる。図1に示されるように、排気ガス浄化フィルタ4において消費されずに残ったアンモニアは、酸化触媒5において酸化される。このようにしてNOxが浄化された排気ガスは、排気管2を流通して大気中へ排気される。 When the exhaust gas passes through the wall of the exhaust gas passage 23, PM contained in the exhaust gas is collected by the collection layer 22. The exhaust gas that has passed through the collection layer 22 passes through the substrate 21 while diffusing through the pores inside the substrate 21. At this time, the urea water supplied by the operation described later becomes hydrolyzed ammonia and carbon dioxide (CO 2 ), and the generated ammonia and exhaust gas in the SCR catalyst supported in the pores inside the base material 21. The inside NOx reacts to form nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O). As shown in FIG. 1, the ammonia that remains without being consumed in the exhaust gas purification filter 4 is oxidized in the oxidation catalyst 5. The exhaust gas from which NOx has been purified in this way flows through the exhaust pipe 2 and is exhausted to the atmosphere.

次に、尿素水が触媒担体6に供給される動作について説明する。
図1に示されるように、NOxセンサ7は、排気ガス浄化フィルタ4から流出した排気ガス中のNOx濃度を検出し、この検出値がECU17に伝送される。ECU17は、NOxセンサ7の検出値に基づいて、ポンプ15の起動及び電磁弁16の開閉を制御する。例えば、ECU17にNOx濃度の上限値を予め設定しておき、NOxセンサ7の検出値がこの上限値以上となったら、排気ガス浄化フィルタ4においてNOxの浄化が必要であると判断し、ポンプ15を起動すると共に電磁弁16を開く。すると、尿素水タンク14内の尿素水が配管13を流通し、還元剤供給装置10の環状流路11に流入する。環状流路11に流入した尿素水は、噴出管12に流入し、噴出管12に形成された噴出孔25から噴出される。逆に、NOxセンサ7の検出値がこの上限値未満の場合には、排気ガス浄化フィルタ4においてNOxの浄化が必要でないと判断し、ECU17は、ポンプ15を停止し、電磁弁16を閉じる。また、NOxセンサ7の検出値と尿素水の供給量とのマップ等をECU17に予め組み込んでおき、このマップに基づいて尿素水の供給量を調整するように、ポンプ15の起動及び電磁弁16の開閉を制御することもできる。
Next, the operation of supplying urea water to the catalyst carrier 6 will be described.
As shown in FIG. 1, the NOx sensor 7 detects the NOx concentration in the exhaust gas flowing out from the exhaust gas purification filter 4, and this detected value is transmitted to the ECU 17. The ECU 17 controls the activation of the pump 15 and the opening / closing of the solenoid valve 16 based on the detection value of the NOx sensor 7. For example, an upper limit value of the NOx concentration is set in the ECU 17 in advance, and when the detected value of the NOx sensor 7 is equal to or higher than the upper limit value, it is determined that the exhaust gas purification filter 4 needs to purify NOx, and the pump 15 And the solenoid valve 16 is opened. Then, the urea water in the urea water tank 14 flows through the pipe 13 and flows into the annular flow path 11 of the reducing agent supply device 10. The urea water flowing into the annular flow channel 11 flows into the ejection pipe 12 and is ejected from the ejection holes 25 formed in the ejection pipe 12. Conversely, if the detected value of the NOx sensor 7 is less than this upper limit value, the exhaust gas purification filter 4 determines that NOx purification is not necessary, and the ECU 17 stops the pump 15 and closes the electromagnetic valve 16. Further, a map of the detected value of the NOx sensor 7 and the supply amount of urea water is incorporated in the ECU 17 in advance, and the activation of the pump 15 and the electromagnetic valve 16 are adjusted so as to adjust the supply amount of urea water based on this map. It is also possible to control the opening and closing of.

既に述べたように、この実施の形態では、尿素水は、排気ガスが流れる方向に対して上流側に向かって噴出されることにより、流れてくる排気ガスに衝突するようになるので、排気ガス中に分散されやすくなる。また、フィン30(図3参照)によって排気ガスの渦が発生するので、排気ガス中に噴出された尿素水がさらに攪拌されるので、尿素水の分散性が向上する。   As already described, in this embodiment, the urea water is ejected toward the upstream side with respect to the direction in which the exhaust gas flows, so that it collides with the flowing exhaust gas. It becomes easy to be dispersed in. Further, since the exhaust gas vortex is generated by the fins 30 (see FIG. 3), the urea water jetted into the exhaust gas is further stirred, so that the dispersibility of the urea water is improved.

また、排気管2を排気ガスが流通する際、排気ガスは一般的に、排気管2の壁面から中心部に向かって速度が大きくなるような速度分布をなす。これに対し、既に述べたように、この実施の形態では、尿素水の供給量は、排気管2の壁面から中心部に向かって増加するようになっているので、排気ガスの速度が大きい個所に尿素水を多く供給するようになり、触媒担体6内でのNOxの還元効率が向上する。   Further, when exhaust gas flows through the exhaust pipe 2, the exhaust gas generally has a speed distribution such that the speed increases from the wall surface of the exhaust pipe 2 toward the center. On the other hand, as already described, in this embodiment, the supply amount of urea water is increased from the wall surface of the exhaust pipe 2 toward the center portion, so that the location where the exhaust gas speed is high. As a result, a large amount of urea water is supplied to the catalyst carrier 6 and the NOx reduction efficiency in the catalyst carrier 6 is improved.

このように、排気管2の壁面から中心部に向かって還元剤の供給量が増加することにより、排気管2を流通する排気ガスの速度分布に応じて適切な量の尿素水が供給されるので、NOxの還元効率を向上させることができる。   Thus, when the supply amount of the reducing agent increases from the wall surface of the exhaust pipe 2 toward the center, an appropriate amount of urea water is supplied according to the velocity distribution of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 2. Therefore, NOx reduction efficiency can be improved.

この実施の形態では、複数の噴出管12がスポーク形状を構成していたが、この形態に限定するものではない。二本の噴出管12を十字状に配置したり、複数の噴出管12を格子状にしたり、複数の噴出管12を平行に配置したりしてもよい。ただし、十字状に配置する場合以外では、各噴出管12における隣り合う噴出孔25の間隔を同じにすると、排気管2の壁面から中心部に向かって単位面積当たりの噴出孔25の数が増加するようにはならないので、これらの場合には、各噴出管12において、排気管2の壁面から中心部に向かって、隣り合う噴出孔25間の間隔を短くしたり、噴出孔25のサイズを大きくしたりすればよい。   In this embodiment, the plurality of ejection pipes 12 constitute a spoke shape, but the present invention is not limited to this form. The two ejection pipes 12 may be arranged in a cross shape, the plurality of ejection pipes 12 may be arranged in a lattice shape, or the plurality of ejection pipes 12 may be arranged in parallel. However, if the intervals between the adjacent ejection holes 25 in each ejection pipe 12 are the same except in the case where they are arranged in a cross shape, the number of ejection holes 25 per unit area increases from the wall surface of the exhaust pipe 2 toward the center. Therefore, in these cases, in each of the ejection pipes 12, the interval between the adjacent ejection holes 25 is shortened from the wall surface of the exhaust pipe 2 toward the center portion, or the size of the ejection holes 25 is reduced. Just make it bigger.

この実施の形態では、噴出管12は、管状の部材に、噴出孔25として複数の孔を形成したものであったが、この形態に限定するものではない。複数の噴出管がスポーク形状を構成していたり、2本の噴出管が十字状に配置されたりしている場合には、例えばセラミック焼結多孔質体のような多孔質材からなる噴出管を用いても、排気管2の壁面から中心部に向かって隣り合う噴出管の間隔が短くなるので、排気管2の壁面から中心部に向かって還元剤の供給量を増加するようにすることができる。尚、この場合、多孔質材の細孔が噴出孔を構成する。   In this embodiment, the ejection pipe 12 is formed by forming a plurality of holes as the ejection holes 25 in the tubular member. However, the present invention is not limited to this form. In the case where a plurality of jet pipes form a spoke shape or two jet pipes are arranged in a cross shape, for example, a jet pipe made of a porous material such as a ceramic sintered porous body is used. Even if it uses, since the space | interval of the jet pipe which adjoins toward the center part from the wall surface of the exhaust pipe 2 becomes short, it is possible to increase the supply amount of the reducing agent from the wall surface of the exhaust pipe 2 toward the center part. it can. In this case, the pores of the porous material constitute the ejection holes.

この実施の形態では、ミキサー部として、扇型形状を有する平板状のフィン30を用いたが、この形態に限定するものではなく、噴出管の配置態様に応じて、形状や大きさ、個数等を適宜変更してもよい。また、図4に示されるように、断面が長方形状の噴出管32を還元剤供給装置に設け、互いに向かい合う2組の側面のうち、面積が広い方の側面32aの一方を、排気ガスの流れに対して下流側にある角度をなして傾斜させることによっても、排気ガスの流れを変化させることができる。この場合には、側面32aがミキサー部を構成する。   In this embodiment, the fan-shaped flat fins 30 are used as the mixer section. However, the present invention is not limited to this form, and the shape, size, number, etc., are determined according to the arrangement of the ejection pipes. May be changed as appropriate. Further, as shown in FIG. 4, a jet pipe 32 having a rectangular cross section is provided in the reducing agent supply device, and one of the side surfaces 32a having the larger area of the two sets of side surfaces facing each other is flowed into the exhaust gas. The flow of exhaust gas can also be changed by inclining at an angle on the downstream side. In this case, the side surface 32a constitutes a mixer section.

この実施の形態では、触媒担体6を構成する多孔質性の基材21のディーゼルエンジン1側の表面21aに、排気ガス中のPMを捕集する捕集層22がコーティングされているが、この形態限定するものではない。基材21にはPMを捕集する部材を設けずに、酸化触媒3と触媒担体6との間に、PMを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)を設けてもよい。また、この実施の形態では、触媒担体6はウォールフロー型であったが、フロースルー型であってもよい。
また、この実施の形態では、還元剤供給装置10を触媒担体6の上流側の端面6aに設けたが、触媒担体6と間隔をあけて配置してもよい。
In this embodiment, the surface 21a on the diesel engine 1 side of the porous base material 21 constituting the catalyst carrier 6 is coated with a collection layer 22 for collecting PM in the exhaust gas. The form is not limited. The base material 21 may be provided with a diesel particulate filter (DPF) for collecting PM between the oxidation catalyst 3 and the catalyst carrier 6 without providing a member for collecting PM. In this embodiment, the catalyst carrier 6 is a wall flow type, but may be a flow through type.
Further, in this embodiment, the reducing agent supply device 10 is provided on the upstream end face 6 a of the catalyst carrier 6, but it may be arranged at a distance from the catalyst carrier 6.

この実施の形態では、還元剤として尿素水を使用しているが、これに限定するものではない。アンモニア水、アンモニアガス等その他の還元剤を使用してもよい。
また、この実施の形態では、NOxセンサ7の検出値に基づいて還元剤の供給を制御したが、ディーゼルエンジン1の運転状況などを利用したり、併用したりして、還元剤の供給を制御してもよい。
In this embodiment, urea water is used as the reducing agent, but the present invention is not limited to this. Other reducing agents such as ammonia water and ammonia gas may be used.
Further, in this embodiment, the supply of the reducing agent is controlled based on the detection value of the NOx sensor 7, but the supply of the reducing agent is controlled by using the operating state of the diesel engine 1 or using it together. May be.

1 ディーゼルエンジン(内燃機関)、2 排気管、6 触媒担体、6a (触媒担体の)端面、10 還元剤供給装置、11 環状流路、12,32 噴出管、25 噴出孔、30 フィン(ミキサー部)、32a (噴出管の)側面(ミキサー部)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Diesel engine (internal combustion engine), 2 exhaust pipe, 6 catalyst carrier, 6a (catalyst carrier) end surface, 10 reducing agent supply apparatus, 11 annular flow path, 12, 32 ejection pipe, 25 ejection hole, 30 fin (mixer part) ), 32a (outlet tube) side surface (mixer part).

Claims (12)

内燃機関から排出されて排気管を流通する排気ガス中のNOxを還元するSCR触媒が担持された触媒担体に還元剤を供給する還元剤供給装置であって、
前記還元剤が噴出される複数の噴出孔を備え、該複数の噴出孔は、前記排気管の壁面から中心部に向かって、前記排気管の流路断面に対する前記噴出孔の開孔率が増加するように設けられている還元剤供給装置。
A reducing agent supply device for supplying a reducing agent to a catalyst carrier on which an SCR catalyst for reducing NOx in exhaust gas discharged from an internal combustion engine and flowing through an exhaust pipe is supported,
A plurality of ejection holes through which the reducing agent is ejected are provided, and the plurality of ejection holes increase from the wall surface of the exhaust pipe toward the center thereof the opening ratio of the ejection holes with respect to the flow passage cross section of the exhaust pipe A reducing agent supply device provided to perform.
前記還元剤が流通する環状の環状流路と、
該環状流路の径方向内側に設けられると共に前記複数の噴出孔が形成された複数の噴出管と
を備え、
該噴出管は、それらの両端部が前記環状流路と連通する、請求項1に記載の還元剤供給装置。
An annular annular channel through which the reducing agent flows;
A plurality of ejection pipes provided on the radially inner side of the annular flow path and formed with the plurality of ejection holes;
The reducing agent supply device according to claim 1, wherein both ends of the ejection pipe communicate with the annular flow path.
前記複数の噴出管は、それらの両端部以外の部分において一か所で交わったスポーク形状を構成する、請求項2に記載の還元剤供給装置。   The reducing agent supply device according to claim 2, wherein the plurality of ejection pipes constitute a spoke shape that intersects at one place in a portion other than both end portions thereof. 前記噴出管は多孔質材からなる、請求項3に記載の還元剤供給装置。   The reducing agent supply apparatus according to claim 3, wherein the ejection pipe is made of a porous material. 前記噴出管は、前記排気ガスの流れを変化させるミキサー部を有する、請求項2〜4のいずれか一項に記載の還元剤供給装置。   The reducing agent supply apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein the ejection pipe includes a mixer section that changes a flow of the exhaust gas. 内燃機関から排出されて排気管を流通する排気ガス中のNOxを還元するSCR触媒が担持された触媒担体と、
前記SCR触媒によってNOxを還元するために前記触媒担体に還元剤を供給する還元剤供給装置と
を備え、
該還元剤供給装置は、前記還元剤が噴出される複数の噴出孔を備え、該複数の噴出孔は、前記排気管の壁面から中心部に向かって、前記排気管の流路断面に対する前記噴出孔の開孔率が増加するように設けられている排気ガス浄化装置。
A catalyst carrier on which an SCR catalyst for reducing NOx in exhaust gas discharged from an internal combustion engine and flowing through an exhaust pipe is supported;
A reducing agent supply device for supplying a reducing agent to the catalyst carrier for reducing NOx by the SCR catalyst;
The reducing agent supply device includes a plurality of ejection holes through which the reducing agent is ejected, and the plurality of ejection holes are ejected from a wall surface of the exhaust pipe toward a central portion with respect to a flow passage cross section of the exhaust pipe. An exhaust gas purifying device provided so that the aperture ratio of the holes is increased.
前記還元剤供給装置は、
前記還元剤が流通する環状の環状流路と、
該環状流路の径方向内側に設けられると共に前記複数の噴出孔が形成された複数の噴出管と
を備え、
該噴出管は、それらの両端部が前記環状流路と連通する、請求項6に記載の排気ガス浄化装置。
The reducing agent supply device includes:
An annular annular channel through which the reducing agent flows;
A plurality of ejection pipes provided on the radially inner side of the annular flow path and formed with the plurality of ejection holes;
The exhaust gas purification device according to claim 6, wherein both ends of the ejection pipe communicate with the annular flow path.
前記複数の噴出管は、それらの両端部以外の部分において一か所で交わったスポーク形状を構成する、請求項7に記載の排気ガス浄化装置。   The exhaust gas purification device according to claim 7, wherein the plurality of ejection pipes constitute a spoke shape that intersects at one place in a portion other than their both ends. 前記噴出管は多孔質材からなる、請求項8に記載の排気ガス浄化装置。   The exhaust gas purification apparatus according to claim 8, wherein the ejection pipe is made of a porous material. 前記噴出孔は、前記排気管内を前記排気ガスが流れる方向に対して上流側に向かって前記還元剤が噴出される向きに設けられている、請求項6〜8のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。   The said ejection hole is provided in the direction in which the said reducing agent is ejected toward the upstream with respect to the direction in which the said exhaust gas flows through the inside of the said exhaust pipe. Exhaust gas purification device. 前記噴出管は、前記排気ガスの流れを変化させるミキサー部を有する、請求項7〜10のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。   The exhaust gas purification device according to any one of claims 7 to 10, wherein the ejection pipe has a mixer section that changes a flow of the exhaust gas. 前記還元剤供給装置は、前記触媒担体の上流側の端面に配置されている、請求項6〜11のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。   The exhaust gas purification device according to any one of claims 6 to 11, wherein the reducing agent supply device is disposed on an upstream end surface of the catalyst carrier.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101591202B1 (en) 2014-12-12 2016-02-04 두산엔진주식회사 Reducing agent supplying apparatus
KR101679055B1 (en) * 2015-11-24 2016-12-06 두산중공업 주식회사 An exhaust gas mixer includes a nozzle
US10137421B2 (en) 2015-11-12 2018-11-27 Doosan Heavy Industries Construction Co., Ltd. Static mixer

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