JP2013108461A - エンジンの還元剤噴射ノズル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】排気管の周壁から排気管の軸心に向けて延設され、前記軸心よりも手前で排気の流れ方向に向けて折曲した先端部304を有する還元剤噴射ノズルにおいて、複数の噴射孔301を、排気管の周壁に対する噴射ノズルの取付部を略中心とした所定角度範囲を除いて偏在させて形成し、かつ、前記所定角度範囲を除く角度範囲のうち、排気管の周壁までの距離が短い側の角度範囲には外方に向けて径が広がるテーパ状の噴射孔301a,301b,301g,301hを形成し、前記距離が長い側の角度範囲には径が一定であるストレート状の噴射孔301c〜301fを形成した。
【選択図】図6
Description
図1は、本発明に係る還元剤噴射ノズルを含む、エンジンの排気浄化装置を示す。
図1において、ディーゼルエンジン10の吸気マニフォールド12に接続される吸気管14には、上流側から順に、空気中の埃などを除去するエアクリーナ16,ターボチャージャ18のコンプレッサ18A,ターボチャージャ18によって高温となった吸気を冷却するインタークーラ20,吸気脈動を平滑化する吸気コレクタ22などが配設される。
尚、連続再生式DPF装置28の代わりに、ディーゼル・パーティキュレート・フィルター(DPF)に酸化触媒成分を付加し、フィルタ機能と共に酸化機能を併せ持つ、CSF(Catalyzed Soot Filter)を使用することもできる。
ここで、還元剤供給装置38は、還元剤噴射ノズル30に供給する尿素水溶液、即ち、還元剤タンク36からSCR触媒32に供給する尿素水溶液の流量を制御する。
尚、還元剤噴射ノズル30から、アンモニア水溶液(液体還元剤)を噴射させることができる。
また、少なくとも還元剤噴射ノズル30と、当該還元剤噴射ノズル30の下流に配置されるSCR触媒(酸化触媒)32とを備えればよく、SCR触媒32と酸化触媒34との間にDPF28Bを配置したり、酸化触媒34の下流側にDPF28Bを配置したりすることができる。
排気温度センサ40の出力信号は、コンピュータを内蔵した還元剤添加コントロールユニット(DCU)44に入力される。
図2は、噴射ノズル30が取り付けられる部分の排気管26を、排気管26の軸心及び噴射ノズル30の取付部を含む断面で示す図である。
即ち、噴射ノズル30は、取付部26aから排気管26の径方向に沿って軸心26bに向けて延設されるノズル基端部302と、折曲部303と、排気管26の軸心26bと略平行に排気下流側に向けて延設されるノズル先端部304とで構成される。
この図3(A),(B)に示すように、噴射孔301は、ノズル先端部304の軸方向に複数列、一例として2列に形成され、かつ、各列間で相互に噴射孔301の位置を周方向にずらしてあり、下流側の例には4個の噴射孔301が設けられ、上流側の例にも4個の噴射孔301が設けられ、総計で8個の噴射孔301を設けてある。
また、各噴射孔301は、上流端から下流端まで直径が一定であるストレート状ではなく、上流端から下流端に向けて(外方に向けて)直径が徐々に広がるテーパ状に形成してある。
この図4に示すように、ノズル先端部304の閉塞先端30a近傍の周壁に、軸方向に2列に設けられる噴射孔のうち、上流側の列には、図4に破線で示す4つの噴射孔301a,301c,301e,301gが形成され、下流側の列には、図4に実線で示す4つの噴射孔301b,301d,301f,301hが形成される。
即ち、8個の噴射孔301a〜301hは、ノズル基端部302の軸心302a及びノズル先端部304の軸心304a(噴射ノズル30の軸心)を含む平面を境に対称となる角度位置に形成されており、かつ、取付部26aから遠い側、換言すれば、折曲部303の曲げの外側となる部分に偏って設けてある。
このため、ノズル先端部304の取付部26aに近い側に設けた噴射孔から、尿素水溶液を加圧エアーと共に噴射すると、排気管26の内周壁に尿素水溶液が付着し、排気管26の内周壁に付着した尿素水溶液から水分が蒸発して尿素が析出し、尿素が堆積する可能性がある。
このようにすれば、図5に示すように、排気管26の内周壁に近い位置から尿素水溶液が噴射されないので、排気管26の内周壁に対する尿素水溶液の付着量が軽減し、尿素の堆積を抑制することができる。
このように、噴射孔301a〜301hを外方に向けて広がるテーパ状に形成すれば、噴射孔301を径が一定であるストレート状に形成した場合に比べて、尿素水溶液が広角に噴射されるので、排気ガス中にむらなく尿素水溶液に添加することができる。
尚、噴射孔301を設ける角度範囲、当該角度範囲内に設ける噴射孔301の数及び間隔角度、噴射孔301の径及びテーパ角などは、排気管26の内周壁に対する尿素水溶液の付着量を軽減しつつ、尿素水溶液の添加ばらつきを抑制できるように適宜設定することができる。
図6の示す例では、図4に示した例と同様に、排気管26の内周までの距離が一定値以上となる角度範囲に噴射孔301を設けるが、係る角度範囲のうちで、前記距離がより近い角度範囲、換言すれば、取付部26aにより近い位置には、外方に向けて広がるテーパ状の噴射孔301a,301b,301g,301hを形成し、前記距離がより遠い角度範囲、換言すれば、取付部26aからより遠い位置には、径が一定であるストレート状の噴射孔301c〜301fを形成してある。
また、排気管26の内周壁までの距離が中程度である角度範囲(第3角度範囲)には、テーパ状の噴射孔301a,301b,301g,301hを形成してあり、係る噴射孔301a,301b,301g,301hからは、貫徹力が弱い尿素水溶液の噴霧が広角に噴射されるので、排気管26の内周壁に対する尿素水溶液の付着量を軽減しつつ、排気ガスに尿素水溶液をむらなく添加することができる。
上記のように、ストレート状に形成される噴射孔301c〜301fの径を、排気管26の内周壁までの距離が長いほど小さくすれば、排気管26の内周壁までの距離がより長い噴射孔301から噴射される尿素水溶液の噴霧の貫徹力をより強くでき、各噴射孔301c〜301fから噴射される尿素水溶液の排気管26の内周壁への付着を軽減しつつ、排気管26の内周壁付近を流れる排気ガスに尿素水溶液を添加でき、尿素水溶液を排気ガスに対してよりむらなく添加することができる。
また、排気管26の折り返し部分などに噴射ノズル30が取り付けられ、噴射ノズル30が、取付部26aからストレートに延設される場合にも、テーパ状の噴射孔301を適用できる。
そして、排気管26の軸心26bから径方向にずれた位置に噴射ノズル30が延設される場合には、前記図4,図6,図7に示した例と同様に、排気管26の内周壁までの距離に応じて、テーパ状の噴射孔301を設けることで、同様な作用、効果を奏する。
30 噴射ノズル
32 SCR触媒(還元触媒)
36 還元剤タンク
38 還元剤供給装置
39 エアータンク
301a〜301h 噴射孔
302 ノズル基端部
303 折曲部
304 ノズル先端部
Claims (5)
- エンジンの排気中の窒素酸化物を還元するための液体還元剤又はその前駆体をエアーと共に前記エンジンの排気管内に噴射する還元剤噴射ノズルであって、
前記還元剤噴射ノズルは、排気流れ方向に略沿って延設されるノズル先端部を備え、前記ノズル先端部の周壁に、外方に向けて径が広がるテーパ状に形成された噴射孔を有する、エンジンの還元剤噴射ノズル。 - 前記ノズル先端部が、前記排気管の軸心からずれた位置に延設され、
前記ノズル先端部の径方向における前記ノズル先端部と前記排気管の内周壁との間の距離が近い角度位置にテーパ状の噴射孔を形成し、前記距離がより遠い角度位置に径が一定であるストレート状の噴射孔を形成した、請求項1記載のエンジンの還元剤噴射ノズル。 - 前記ノズル先端部の径方向における前記ノズル先端部と前記排気管の内周壁との間の距離に応じて、前記ノズル先端部の周壁の角度範囲を、前記距離が短い第1角度領域と、前記距離が長い第2角度領域と、前記距離が中程度である第3角度領域とに区別し、前記第1角度領域には前記噴射孔を設けず、前記第2角度領域にストレート状の噴射孔を形成し、前記第3角度領域にテーパ状の噴射孔を形成した、請求項2記載のエンジンの還元剤噴射ノズル。
- エンジンの排気中の窒素酸化物を還元する還元触媒の上流に、液体還元剤又はその前駆体をエアーと共に噴射する還元剤噴射ノズルであって、
前記エンジンの排気管の周壁に取付けられ、前記周壁から前記排気管の軸心に向けて延設され、前記軸心よりも手前で排気の流れ方向に向けて折曲した先端部の周方向に複数の噴射孔が形成される還元剤噴射ノズルにおいて、
前記複数の噴射孔を、前記排気管の周壁に対する噴射ノズルの取付け部を略中心とした所定角度範囲を除いて偏在させて形成し、かつ、
前記所定角度範囲を除く角度範囲のうち、前記ノズル先端部の径方向における前記ノズル先端部と前記排気管の周壁との間の距離が短い側の角度範囲には外方に向けて径が広がるテーパ状の噴射孔を形成し、前記距離が長い側の角度範囲には径が一定であるストレート状の噴射孔を形成した、エンジンの還元剤噴射ノズル。 - 前記ストレート状の噴射孔の径を、前記ノズル先端部の径方向における前記ノズル先端部と前記排気管の周壁との間の距離が長いほど小さくした、請求項2〜4のいずれか1つに記載のエンジンの還元剤噴射ノズル。
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CN110520222A (zh) * | 2017-03-29 | 2019-11-29 | 康明斯排放处理公司 | 使用可变喷射角喷嘴用于NOx还原剂配给的组件和方法 |
Citations (3)
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---|---|---|---|---|
JP2003510175A (ja) * | 1999-09-30 | 2003-03-18 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 流動ガスに反応剤を供給するための装置 |
JP2006226162A (ja) * | 2005-02-16 | 2006-08-31 | Hitachi Ltd | 排気管用噴射弁 |
JP2008509328A (ja) * | 2004-08-06 | 2008-03-27 | スカニア シーブイ アクチボラグ(パブル) | 内燃機関の排気ガス導管内に媒体を供給するための装置 |
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