JP2014231744A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】大型化を防ぎながら還元剤を排気ガス中に十分に分散させることのできる排気ガス浄化装置を提供する。
【解決手段】分散装置20は、互いに平行に間隔をあけて設けられた2つの偏向板部材21,22と、これらよりも下流に設けられた1つの分散板部材23とを備えている。偏向板部材21,22にはそれぞれ、排気管2の径方向に関して反対側に位置するように、通路18,19が形成されている。偏向板部材21,22にはそれぞれ、互いに向かって延びる2つの邪魔板21a,21b及び22a,22bが設けられており、偏向板部材21,22のそれぞれに設けられた邪魔板が互い違いになるように設けられている。分散板部材23には、その厚さ方向に貫通する複数の孔24が形成されている。孔24による開口率は、矢印Aの方向に対して増加するようになっている。
【選択図】図2
【解決手段】分散装置20は、互いに平行に間隔をあけて設けられた2つの偏向板部材21,22と、これらよりも下流に設けられた1つの分散板部材23とを備えている。偏向板部材21,22にはそれぞれ、排気管2の径方向に関して反対側に位置するように、通路18,19が形成されている。偏向板部材21,22にはそれぞれ、互いに向かって延びる2つの邪魔板21a,21b及び22a,22bが設けられており、偏向板部材21,22のそれぞれに設けられた邪魔板が互い違いになるように設けられている。分散板部材23には、その厚さ方向に貫通する複数の孔24が形成されている。孔24による開口率は、矢印Aの方向に対して増加するようになっている。
【選択図】図2
Description
この発明は、排気ガス浄化装置に係り、特に、尿素SCR(Selective Catalytic Reduction)システムを利用した排気ガス浄化装置に関する。
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)や炭化水素(HC)を酸化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アンモニアスリップ触媒とから構成される。
このような排気ガス浄化装置において、尿素添加システムから添加された尿素水が排気ガス中で十分に分散され、SCR触媒中にできる限り一様にアンモニアとして導入されることが、NOxの浄化効率の向上に好ましい。添加された尿素水を排気ガス中に十分に分散させることを目的として、SCR触媒の上流側に分散板を設ける技術が、例えば特許文献1及び2等に記載されている。
しかしながら、SCR触媒の上流側に分散板を設けたとしても、尿素水を排気ガス中に十分に分散させるためには、分散板とSCR触媒との間にある程度の距離が必要となる。このため、排気ガス浄化装置が大きくなるという問題点があった。また、分散板とSCR触媒との間にある程度の距離を設けると、SCR触媒がディーゼルエンジンから離れて配置されることにより、ディーゼルエンジンから排出された排気ガスがSCR触媒まで到達する間に温度が低下してしまい、尿素水の加水分解効率が低下してしまう。その結果、NOxの浄化効率が低下してしまうといった問題点もあった。
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、大型化を防ぎながら還元剤を排気ガス中に十分に分散させることのできる排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。
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た排気ガスが流通する排気管と、排気管に設けられたSCR触媒と、SCR触媒の上流側で排気ガス中に還元剤を供給する供給手段と、SCR触媒の上流側に設けられた分散装置とを備え、分散装置は、排気ガスの流れ方向を排気管の径方向に変化させる偏向板部材であって、径方向に排気ガスが流れる間に偏向板部材を通過するための通路が設けられた少なくとも1つの偏向板部材と、偏向板部材の下流側に設けられ、排気ガスが通過する複数の孔が設けられた分散板部材とを備え、分散板部材における複数の孔による開口率が、分散板部材の直前に設けられた偏向板部材を通過する際の径方向に関する排気ガスの流れ方向に対して低下するように、複数の孔が設けられている。排気ガスの流れ方向が偏向板部材によって排気管の径方向に変化するので、排気管内における排気ガスの流通経路が長くなる。
複数の前記偏向板部材を備え、それぞれの偏向板部材を通過する際の径方向に関する排気ガスの流れ方向は、隣り合う偏向板部材を通過する際の径方向に関する排気ガスの流れ方向とは反対方向であってもよい。複数の偏向板部材のうち、いずれかの隣り合う偏向板部材間に還元剤を供給するように供給手段が設けられてもよい。隣り合う偏向板部材のうち、上流側に設けられた偏向板部材を通過する際の径方向に関する排気ガスの流れ方向とは反対方向に還元剤が供給されるように供給手段が設けられてもよい。偏向板部材のそれぞれには、隣り合う偏向板部材に向かって延びる少なくとも1つの邪魔板が設けられてもよい。
1つの前記偏向板部材を備え、偏向板部材には、分散板部材に向かって延びる少なくとも1つの邪魔板が設けられ、分散板部材には、偏向板部材に向かって延びる少なくとも1つの邪魔板が設けられてもよい。
邪魔板のいずれかに向かって還元剤が供給されるように、供給手段が設けられてもよい。
少なくとも最も上流側に設けられた偏向板部材は、この偏向板部材を通過する際の径方向に関する排気ガスの流れ方向に対して、排気管の下流側に傾斜してもよい。
複数の前記偏向板部材を備え、それぞれの偏向板部材を通過する際の径方向に関する排気ガスの流れ方向は、隣り合う偏向板部材を通過する際の径方向に関する排気ガスの流れ方向とは反対方向であってもよい。複数の偏向板部材のうち、いずれかの隣り合う偏向板部材間に還元剤を供給するように供給手段が設けられてもよい。隣り合う偏向板部材のうち、上流側に設けられた偏向板部材を通過する際の径方向に関する排気ガスの流れ方向とは反対方向に還元剤が供給されるように供給手段が設けられてもよい。偏向板部材のそれぞれには、隣り合う偏向板部材に向かって延びる少なくとも1つの邪魔板が設けられてもよい。
1つの前記偏向板部材を備え、偏向板部材には、分散板部材に向かって延びる少なくとも1つの邪魔板が設けられ、分散板部材には、偏向板部材に向かって延びる少なくとも1つの邪魔板が設けられてもよい。
邪魔板のいずれかに向かって還元剤が供給されるように、供給手段が設けられてもよい。
少なくとも最も上流側に設けられた偏向板部材は、この偏向板部材を通過する際の径方向に関する排気ガスの流れ方向に対して、排気管の下流側に傾斜してもよい。
この発明によれば、排気ガスの流れ方向が偏向板部材によって排気管の径方向に変化することにより、排気管内における排気ガスの流通経路が長くなるので、大型化を防ぎながら還元剤を排気ガス中に十分に分散させることができる。
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。
実施の形態1.
この実施の形態1に係る排気ガス浄化装置の構成を図1に示す。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、ディーデルパティキュレートフィルタ(DPF)4と、アンモニアを還元剤としてNOxを選択的に還元するSCR触媒5と、SCR触媒5を通過してきたアンモニアを酸化するアンモニアスリップ触媒6とが順次設けられている。排気管2には、DPF4とSCR触媒5との間に、尿素水を供給する供給手段である噴射ノズル7が設けられており、噴射ノズル7は、配管8を介して、尿素水を貯留する尿素水タンク9に連通している。配管8には、尿素水タンク9内の尿素水を噴射ノズル7に供給するための尿素水添加システム10が設けられている。尿素水添加システム10は、制御手段であるECU14に電気的に接続されている。また、排気管2には、DPF4とSCR触媒5との間に、分散装置20が設けられている。
実施の形態1.
この実施の形態1に係る排気ガス浄化装置の構成を図1に示す。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、ディーデルパティキュレートフィルタ(DPF)4と、アンモニアを還元剤としてNOxを選択的に還元するSCR触媒5と、SCR触媒5を通過してきたアンモニアを酸化するアンモニアスリップ触媒6とが順次設けられている。排気管2には、DPF4とSCR触媒5との間に、尿素水を供給する供給手段である噴射ノズル7が設けられており、噴射ノズル7は、配管8を介して、尿素水を貯留する尿素水タンク9に連通している。配管8には、尿素水タンク9内の尿素水を噴射ノズル7に供給するための尿素水添加システム10が設けられている。尿素水添加システム10は、制御手段であるECU14に電気的に接続されている。また、排気管2には、DPF4とSCR触媒5との間に、分散装置20が設けられている。
ここで、SCR触媒5における反応の還元剤はあくまでもアンモニアであるが、後述する動作で尿素水が加水分解されてアンモニアとなることから、本願発明では、尿素水などのアンモニアを生成するアンモニア原材料も還元剤に含めることとする。
図2に示されるように、分散装置20は、互いに平行に間隔をあけて設けられた2つの偏向板部材21,22と、これらよりも下流に設けられた1つの分散板部材23とを備えている。2つの偏向板部材のうち上流側に設けられた偏向板部材21は、排気管2の内径と同じ直径を有する円板の円周の一部の円弧部分を切り取った形状を有している。もう一方の偏向板部材22も同じ形状を有している。偏向板部材21,22それぞれの一部の円弧部分を切り取った部分が、排気管2の径方向に関して反対側に位置するように、偏向板部材21,22が排気管2内に設けている。排気管2内において、偏向板部材21,22それぞれの一部の円弧部分を切り取った部分は、排気管2内を流通する排気ガスが偏向板部材21,22それぞれを通過するための通路18,19を構成する。
また、偏向板部材21,22にはそれぞれ、互いに向かって延びる2つの邪魔板21a,21b及び22a,22bが設けられており、邪魔板21bの先端部分が邪魔板22a,22bの間に位置すると共に邪魔板22aの先端部分が邪魔板21a,21b間に位置するように、すなわち、偏向板部材21,22のそれぞれに設けられた邪魔板が互い違いになるように設けられている。その結果、排気管2の上流方向及び下流方向に交互に向きを変えながら通路18から通路19に向かう流通経路25が、偏向板部材21,22間に構成される。また、邪魔板21a,21b及び22a,22bはそれぞれ、偏向板部材21,22間を偏向板部材21,22に平行に通路18側から通路19側に向かう方向に対して垂直に設けられている。
噴射ノズル7は、排気管2の軸方向に関して偏向板部材21,22間に位置するように設けられ、排気管2の周方向に関して通路18付近に位置するように設けられている。噴射ノズル7から尿素水が供給される動作については後述するが、尿素水が排気管2の軸方向に関して垂直に供給されると共に噴射された尿素水が邪魔板21aに当たるように、噴射ノズル7が設けられている。
偏向板部材21,22の表面には、尿素水の加水分解を促進する加水分解促進材料としてアルミナ(Al2O3)がコーティングされている。加水分解促進材料としては、この他に、シリカ(SiO2)やチタニア(TiO2)、ポリシラザン等を用いてもよい。
図3に示されるように、分散板部材23は、排気管2の内径と同じ直径を有する円板形状を有しており、分散板部材23には、その厚さ方向に貫通する複数の孔24が形成されている。図3において、矢印Aで示したある1つの方向に関して垂直な複数の仮想線(破線)を描く。隣り合う2つの仮想線で挟まれたそれぞれの領域には、矢印Aとは垂直な方向に1列で複数の孔24が形成されている。各領域における単位面積当たりの孔24による開口率(以下、単に「孔24による開口率」という)は、矢印Aの方向に対して増加するようになっている。このような構成は、各領域における孔24の個数及び直径を調整することにより得られる。尚、矢印Aの方向とは、偏向板部材21,22(図2参照)に平行に通路19(図2参照)側から通路18(図2参照)側に向かう方向である。
次に、この実施の形態1に係る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、ディーゼルエンジン1から排出された排気ガスは、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、排気ガス中の一酸化窒素(NO)の一部が二酸化窒素(NO2)に酸化され、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)も酸化される。続いて排気ガスがDPF4を流通することにより、排気ガス中のパティキュレートマター(PM)がDPF4に捕捉される。DPF4から流出した排気ガスは、分散装置20を流通した後、SCR触媒5に流入する。後述する動作により、ECU14は尿素水添加システム10を作動させ、尿素水タンク9内の尿素水を、配管8を介して噴射ノズル7に供給し、噴射ノズル7から尿素水が分散装置20内に供給される。供給された尿素水は、排気ガスの熱によって加水分解されてアンモニアと二酸化炭素(CO2)となり、SCR触媒5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(N2)及び水となる。SCR触媒5において消費されずに残ったアンモニアは、アンモニアスリップ触媒6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。
図1に示されるように、ディーゼルエンジン1の始動後、ディーゼルエンジン1から排出された排気ガスは、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、排気ガス中の一酸化窒素(NO)の一部が二酸化窒素(NO2)に酸化され、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)も酸化される。続いて排気ガスがDPF4を流通することにより、排気ガス中のパティキュレートマター(PM)がDPF4に捕捉される。DPF4から流出した排気ガスは、分散装置20を流通した後、SCR触媒5に流入する。後述する動作により、ECU14は尿素水添加システム10を作動させ、尿素水タンク9内の尿素水を、配管8を介して噴射ノズル7に供給し、噴射ノズル7から尿素水が分散装置20内に供給される。供給された尿素水は、排気ガスの熱によって加水分解されてアンモニアと二酸化炭素(CO2)となり、SCR触媒5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(N2)及び水となる。SCR触媒5において消費されずに残ったアンモニアは、アンモニアスリップ触媒6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。
次に、分散装置20における排気ガスの流通動作について説明する。
DPF4を流出した排気ガスの大部分は、図2に示されるように、偏向板部材21に衝突し、残りの排気ガスは、通路18を介して偏向板部材21を通過する。偏向板部材21に衝突した排気ガスは、流れ方向を排気管2の径方向に変えて、通路18に向かって流れた後、通路18を介して偏向板部材21を通過する。偏向板部材21を通過した排気ガスは、排気管2の軸方向に流れて偏向板部材22に衝突するか、噴射ノズル7から噴射された尿素水の勢いによって、邪魔板21aに向かって流れた後、偏向板部材21,22間の流通経路25を流通する。流通経路25を流通した排気ガスは、通路19を介して偏向板部材22を通過する。偏向板部材22を通過した排気ガスは、排気管2の軸方向に流れて分散板部材23に衝突する。
DPF4を流出した排気ガスの大部分は、図2に示されるように、偏向板部材21に衝突し、残りの排気ガスは、通路18を介して偏向板部材21を通過する。偏向板部材21に衝突した排気ガスは、流れ方向を排気管2の径方向に変えて、通路18に向かって流れた後、通路18を介して偏向板部材21を通過する。偏向板部材21を通過した排気ガスは、排気管2の軸方向に流れて偏向板部材22に衝突するか、噴射ノズル7から噴射された尿素水の勢いによって、邪魔板21aに向かって流れた後、偏向板部材21,22間の流通経路25を流通する。流通経路25を流通した排気ガスは、通路19を介して偏向板部材22を通過する。偏向板部材22を通過した排気ガスは、排気管2の軸方向に流れて分散板部材23に衝突する。
分散板部材23には複数の孔24が形成されているので、分散板部材23に衝突する排気ガスの一部は孔24を介して分散板部材23を通過する。孔24を介して分散板部材23を通過しない排気ガスは、流れ方向を排気管2の径方向に変えて、偏向板部材22と分散板部材23との間を矢印Aの方向に流れるようになり、その間に孔24を介して分散板部材23を通過する。分散板部材23に形成された複数の孔24は、孔24による開口率が矢印Aの方向に対して増加するようになっているので、すなわち、分散板部材23における複数の孔24による開口率が、分散板部材23の直前に設けられた偏向板部材22を通過する際の径方向に関する排気ガスの流れ方向(矢印Aとは反対の方向)に対して低下するように、複数の孔24が設けられているので、排気ガスは、偏向板部材22と分散板部材23との間を矢印Aの方向に流れるに従い、孔24をより通過しやすくなる。すると、通路19を介して偏向板部材22を通過した排気ガスがそのまま孔24を介して分散板部材23を通過する排気ガスの量が抑制され、偏向板部材22と分散板部材23との間を矢印Aの方向に流れる排気ガスの量が確保される。この結果、排気ガスは、分散板部材23がない場合に比べて、分散装置20からより均一に流出することとなる。
分散装置20内では、排気ガスは上述のような流れ方をするので、分散装置20を設けない場合と比較して、DPF4とSCR触媒5との間の排気ガスの流通距離を長くすることができる。その結果、排気ガス中の尿素水の分散性が向上する。また、排気ガスは、偏向板部材21,22間では曲がりくねった流通経路25を流通することにより、排気ガスの流れが乱れるので、さらに排気ガス中の尿素水の分散性が向上する。
また、偏向板部材21,22の表面には加水分解促進材料がコーティングされているので、ディーゼルエンジン1の始動直後のような排気ガス温度が低い場合でも、分散装置20内を排気ガスが流通する間に、尿素水の加水分解が促進される。
また、噴射ノズル7から噴射された尿素水は邪魔板21aに当たることにより、排気管2の内周面に付着する尿素水の量が抑制される。尿素水が排気管2の内周面に付着すると、排気管2の熱により水が蒸発して、排気管2の内周面に尿素が析出してしまう。しかし、排気管2の内周面に付着する尿素水の量が抑制されることにより、尿素を有効に使用することができる。邪魔板21aに尿素水が付着しても、排気ガスが流通経路25を流通する過程で、排気ガスが尿素水を吸収できる。尚、噴射ノズル7から噴射された尿素水が邪魔板22aに当たるように噴射ノズル7を設けても同様の効果を得ることができる。
このように、排気ガスの流れ方向が偏向板部材21,22によって排気管2の径方向に変化することにより、排気管2内における排気ガスの流通経路が長くなるので、大型化を防ぎながら尿素水を排気ガス中に十分に分散させることができる。
実施の形態1では、分散装置20に2つの偏向板部材21,22が設けられているが、この形態に限定するものではない。偏向板部材21,22のいずれか一方のみであってもよい。偏向板部材21のみを設ける場合は、分散板部材23には、孔24による開口率が矢印Aの方向に対して減少するように孔24を形成すればよい。また、偏向板部材22と分散板部材23との間に、さらに1つ以上の偏向板部材を設けてもよい。
実施の形態1では、偏向板部材21に2つの邪魔板21a,21bが設けられると共に偏向板部材22に2つの邪魔板22a,22bが設けられていたが、この形態に限定するものではない。偏向板部材21,22のそれぞれに設けられる邪魔板の数は任意でよく、偏向板部材21,22のいずれか一方に邪魔板が設けられていない形態、あるいは、両方に邪魔板が設けられていない形態でもよい。
実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2に係る排気ガス浄化装置の構成を示す。尚、以下の実施の形態において、図1〜3の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この発明の実施の形態2に係る排気ガス浄化装置は、実施の形態1に対して、分散装置の構成を変形したものである。
次に、この発明の実施の形態2に係る排気ガス浄化装置の構成を示す。尚、以下の実施の形態において、図1〜3の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この発明の実施の形態2に係る排気ガス浄化装置は、実施の形態1に対して、分散装置の構成を変形したものである。
図4に示されるように、実施の形態2に係る排気ガス浄化装置に設けられた分散装置30は、円板形状を有する1つの偏向板部材31と、これよりも下流に設けられた円盤形状を有する1つの分散板部材33とを備えている。偏向板部材31と分散板部材33との間に尿素水が供給されるように、排気管2の軸方向に関して偏向板部材31と分散板部材33との間に、噴射ノズル7が設けられている。偏向板部材31には、分散板部材33に向かって延びる2つの邪魔板31a,31bが排気管2の径方向に関して互いに間隔をあけて設けられている。分散板部材33には、偏向板部材31に向かって延びる2つの邪魔板33a,33bが排気管2の径方向に関して互いに間隔をあけて設けられている。邪魔板31a,31b及び33a,33bはそれぞれ、噴射ノズル7から尿素水が噴射される方向(矢印B)に対して垂直である。また、邪魔板31a,31b及び33a,33bは、実施の形態1の邪魔板21a,21b,22a,22b(図2参照)と同様に、互い違いになるように設けられている。さらに、噴射ノズル7は、噴射ノズル7から噴射された尿素水が邪魔板31aに当たるように設けられている。
分散板部材33には、実施の形態1の分散板部材23と同様に、その厚さ方向に貫通する複数の孔34が設けられている。矢印Bの方向に対して孔34による開口率が増加するように、分散板部材23に複数の孔34が形成されている。偏向板部材31にも、その厚さ方向に貫通する複数の孔32が設けられている。矢印Bの方向に対して孔32による開口率が減少するように、偏向板部材31に複数の孔32が形成されている。ここで、孔32は、排気ガスが偏向板部材31を通過するための通路を構成する。
その他の構成は、実施の形態1と同じである。
その他の構成は、実施の形態1と同じである。
次に、この実施の形態2に係る排気ガス浄化装置の動作について説明する。
ディーゼルエンジン1から排出された排気ガスが排気管2を流通し、尿素水が加水分解して生成されたアンモニアを還元剤としてSCR触媒5にて排気ガス中のNOxが浄化される動作は、実施の形態1と同じである。分散装置30における排気ガスの流通動作が実施の形態1とは異なるので、分散装置30における排気ガスの流通動作について以下に説明する。
ディーゼルエンジン1から排出された排気ガスが排気管2を流通し、尿素水が加水分解して生成されたアンモニアを還元剤としてSCR触媒5にて排気ガス中のNOxが浄化される動作は、実施の形態1と同じである。分散装置30における排気ガスの流通動作が実施の形態1とは異なるので、分散装置30における排気ガスの流通動作について以下に説明する。
DPF4(図1参照)を流出した排気ガスは、分散装置30の偏向板部材31に衝突する。偏向板部材31には複数の孔32が設けられているので、偏向板部材31に衝突する排気ガスの一部は、孔32を介して偏向板部材31を通過し、偏向板部材31と分散板部材33との間の空間に流入する。偏向板部材31における孔32による開口率は、矢印Bの方向に対して減少するので、矢印Bの方向に対して、孔32を介して偏向板部材31を通過する排気ガスの量が減少する。その結果、偏向板部材31を通過しない排気ガスは、流れ方向を排気管2の径方向に変えて、矢印Bとは反対方向に向かって流れるようになる。排気ガスは、矢印Bとは反対方向に向かって流れる間に、孔32を介して偏向板部材31を通過する。
偏向板部材31を通過した排気ガスは、排気管2の軸方向に流れて分散板部材33に衝突するか、噴射ノズル7から噴射された尿素水の勢いによって、矢印Bの方向に向かって流れるようになる。分散板部材33に衝突する排気ガスの一部は、孔34を介して分散板部材33を通過する。分散板部材33を通過しない排気ガスは、流れ方向を矢印Bの方向に変えて流れるようになる。この排気ガスは、噴射ノズル7から噴射された尿素水の勢いによって矢印Bの方向に向かって流れるようになった排気ガスとともに、邪魔板31a,31b,33a,33bによって構成された流通経路25に沿って矢印Bの方向に流れ、その間に、孔34を介して分散板部材33を通過する。この際、分散板部材33に形成された複数の孔34は、孔34による開口率が矢印Bの方向に対して増加するようになっているので、すなわち、分散板部材33における複数の孔34による開口率が、分散板部材33の直前に設けられた偏向板部材31を通過する際の径方向に関する排気ガスの流れ方向(矢印Bとは反対の方向)に対して低下するように、複数の孔34が設けられているので、排気ガスは、偏向板部材31と分散板部材33との間を矢印Bの方向に流れるに従い、孔34をより通過しやすくなる。この結果、実施の形態1と同様に、排気ガスは、分散板部材33がない場合に比べて、分散装置30からより均一に流出することとなる。
このように、DPF4(図1参照)を流出した排気ガスの一部は、偏向板部材31に衝突した後、流れ方向を排気管2の径方向に変えて矢印Bとは反対方向に向かって流れ、その間に孔32を介して偏向板部材31を通過し、偏向板部材31を通過した排気ガスの一部が流通経路25に沿って矢印Bの方向に流れ、その間に、孔34を介して分散板部材33を通過するので、分散装置30を設けない場合と比較して、DPF4とSCR触媒5(図1参照)との間の排気ガスの流通距離を長くすることができる。その結果、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
実施の形態2では、複数の孔32が形成された偏向板部材31は1つだけ設けられていたが、この形態に限定するものではない。分散板部材33の上流側に、複数の孔が形成された円板形状の偏向板部材を2つ以上設けてもよい。また、実施の形態1と同様、偏向板部材31及び分散板部材33のそれぞれに邪魔板を設けなくてもよい。
実施の形態2では、噴射ノズル7は、排気管2の軸方向に関して偏向板部材31と分散板部材33との間に設けられていたが、分散装置30の上流側に設けてもよい。また、偏向板部材を2つ以上設ける場合には、いずれかの隣り合う2つの偏向板部材間に噴射ノズル7を設けてもよい。
実施の形態2では、噴射ノズル7は、排気管2の軸方向に関して偏向板部材31と分散板部材33との間に設けられていたが、分散装置30の上流側に設けてもよい。また、偏向板部材を2つ以上設ける場合には、いずれかの隣り合う2つの偏向板部材間に噴射ノズル7を設けてもよい。
実施の形態3.
次に、この発明の実施の形態3に係る排気ガス浄化装置の構成を示す。
この発明の実施の形態3に係る排気ガス浄化装置は、実施の形態1に対して、分散装置の構成を変形したものである。
図5に示されるように、偏向板部材21は、排気ガスが偏向板部材21に衝突した後に通路18に向かって流れる方向に対して、排気管2の下流側に傾斜している。もう一方の偏向板部材22は、偏向板部材21と平行となるように傾斜している。その他の構成は、実施の形態1と同じである。
次に、この発明の実施の形態3に係る排気ガス浄化装置の構成を示す。
この発明の実施の形態3に係る排気ガス浄化装置は、実施の形態1に対して、分散装置の構成を変形したものである。
図5に示されるように、偏向板部材21は、排気ガスが偏向板部材21に衝突した後に通路18に向かって流れる方向に対して、排気管2の下流側に傾斜している。もう一方の偏向板部材22は、偏向板部材21と平行となるように傾斜している。その他の構成は、実施の形態1と同じである。
実施の形態1と同じ動作で排気ガスが偏向板部材21に衝突した後に通路18に向かって流れる際、排気ガスの流れ方向に対して、偏向板部材21が排気管2の下流側に傾斜しているので、排気ガスが通路18に向かって流れやすくなり、分散装置40での圧力損失が低下する。その他の動作は実施の形態1と同じであるので、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
実施の形態3では、偏向板部材21,22の両方を傾斜させていたが、少なくとも最も上流側に位置する偏向板部材21を傾斜させればよい。
また、実施の形態3においても、実施の形態1における変形例のいずれも適用することができる。
また、実施の形態3においても、実施の形態1における変形例のいずれも適用することができる。
実施の形態1〜3では、排気管2内に供給する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。アンモニアを供給してもよく、さらに分解によってアンモニアを生成する任意のアンモニア原材料を使用してもよい。
実施の形態1〜3では、DPF4をSCR触媒5と別体にしてSCR触媒5の上流に設けていたが、この形態に限定するものではない。多孔質性の基材の表面にPMを捕集する捕集層をコーティングすると共に基材の細孔内にSCR触媒成分を担持したものを設けてもよい。
1 ディーゼルエンジン(内燃機関)、2 排気管、5 SCR触媒、7 噴射ノズル(供給手段)、18,19 通路、20,30,40 分散装置、21,22,31 偏向板部材、21a,21b,22a,22b 邪魔板、23,33 分散板部材、24,34 孔、32 孔(通路)。
Claims (8)
- 内燃機関から排出された排気ガスが流通する排気管と、
該排気管に設けられたSCR触媒と、
該SCR触媒の上流側で前記排気ガス中に還元剤を供給する供給手段と、
前記SCR触媒の上流側に設けられた分散装置と
を備え、
該分散装置は、
前記排気ガスの流れ方向を前記排気管の径方向に変化させる偏向板部材であって、前記径方向に前記排気ガスが流れる間に前記偏向板部材を通過するための通路が設けられた少なくとも1つの偏向板部材と、
該偏向板部材の下流側に設けられ、前記排気ガスが通過する複数の孔が設けられた分散板部材と
を備え、
該分散板部材における前記複数の孔による開口率が、前記分散板部材の直前に設けられた偏向板部材を通過する際の前記径方向に関する前記排気ガスの流れ方向に対して低下するように、前記複数の孔が設けられている排気ガス浄化装置。 - 複数の前記偏向板部材を備え、
それぞれの偏向板部材を通過する際の前記径方向に関する前記排気ガスの流れ方向は、隣り合う偏向板部材を通過する際の前記径方向に関する前記排気ガスの流れ方向とは反対方向である、請求項1に記載の排気ガス浄化装置。 - 前記複数の偏向板部材のうち、いずれかの隣り合う偏向板部材間に前記還元剤を供給するように前記供給手段が設けられている、請求項2に記載の排気ガス浄化装置。
- 前記隣り合う偏向板部材のうち、上流側に設けられた偏向板部材を通過する際の前記径方向に関する前記排気ガスの流れ方向とは反対方向に前記還元剤が供給されるように前記供給手段が設けられている、請求項3に記載の排気ガス浄化装置。
- 前記偏向板部材のそれぞれには、隣り合う偏向板部材に向かって延びる少なくとも1つの邪魔板が設けられている、請求項2〜4のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。
- 1つの前記偏向板部材を備え、
該偏向板部材には、前記分散板部材に向かって延びる少なくとも1つの邪魔板が設けられ、前記分散板部材には、前記偏向板部材に向かって延びる少なくとも1つの邪魔板が設けられている、請求項1に記載の排気ガス浄化装置。 - 前記邪魔板のいずれかに向かって前記還元剤が供給されるように、前記供給手段が設けられている、請求項5または6に記載の排気ガス浄化装置。
- 少なくとも最も上流側に設けられた偏向板部材は、この偏向板部材を通過する際の前記径方向に関する前記排気ガスの流れ方向に対して、前記排気管の下流側に傾斜している、請求項1〜7のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。
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-
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