JP2016200114A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は排出ガス浄化装置に係り、特にエンジン(内燃機関)の排出ガスを浄化するための装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus, and more particularly to an apparatus for purifying exhaust gas of an engine (internal combustion engine).
一般的に、ディーゼルエンジンの排出ガスは、窒素酸化物(NOx)や粒子状物質(PM:Particulate Matter)などを含んでいる。そのため、ディーゼルエンジンを搭載した車両には、排出ガス中のNOxを浄化するための選択触媒還元型NOx触媒(SCR:Selective Catalytic Reduction)や、粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタ等を備えた排出ガス浄化装置が設置されている。特にNOxについては、尿素水添加と選択触媒還元型NOx触媒とを組み合わせてNOxを還元浄化する尿素SCRが注目されている。 Generally, exhaust gas from a diesel engine includes nitrogen oxide (NOx), particulate matter (PM), and the like. Therefore, vehicles equipped with diesel engines are equipped with a selective catalytic reduction type NOx catalyst (SCR: Selective Catalytic Reduction) for purifying NOx in exhaust gas, a particulate filter for collecting particulate matter, etc. An exhaust gas purification device is installed. In particular, for NOx, a urea SCR that reduces and purifies NOx by combining urea water addition and a selective catalytic reduction type NOx catalyst has attracted attention.
なお特許文献1には、浄化装置の内部に形成された排気通路に、その一部を通った後に酸化触媒を通過してその下流側に開通する尿素水管と、尿素水管内で生成されるアンモニアと排気ガスを混合させるための円盤形状の拡散板を設けた排気ガス浄化装置が開示されている。
尿素SCRは、尿素水が加水分解して生じたアンモニアを、NOx触媒の存在下で還元剤として作用させる反応により、排出ガス中のNOxを浄化するものである。尿素水の加水分解を促進してアンモニアを効率よく生成するためには、尿素水の添加部位を高温に保持することが好ましい。 Urea SCR purifies NOx in exhaust gas by a reaction in which ammonia generated by hydrolysis of urea water acts as a reducing agent in the presence of a NOx catalyst. In order to promote the hydrolysis of urea water and efficiently generate ammonia, it is preferable to keep the urea water addition site at a high temperature.
そこで本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、尿素水の添加部位を高温に保持して、尿素水の加水分解を促進させることができる排出ガス浄化装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an exhaust gas purifying apparatus capable of promoting the hydrolysis of urea water by maintaining the urea water addition site at a high temperature. .
本発明の一の態様によれば、
エンジンの排気管に設置される排出ガス浄化装置であって、
ケーシングと、
前記ケーシング内にS字状に折り返す排気通路を形成する第1および第2の仕切板と、
前記排気通路に設けられ、窒素酸化物を還元するための選択触媒還元型NOx触媒と、
前記第1の仕切板または前記第2の仕切板により形成され、前記排気通路の前記NOx触媒よりも上流側において排出ガスを衝突させるための排出ガス衝突板と、
前記排出ガス衝突板に向けて尿素水を添加する添加手段と、
を備えたことを特徴とする排出ガス浄化装置が提供される。
According to one aspect of the invention,
An exhaust gas purification device installed in an exhaust pipe of an engine,
A casing,
First and second partition plates that form an exhaust passage that is folded into an S-shape in the casing;
A selective catalytic reduction type NOx catalyst provided in the exhaust passage for reducing nitrogen oxides;
An exhaust gas collision plate formed by the first partition plate or the second partition plate, for causing exhaust gas to collide upstream of the NOx catalyst in the exhaust passage;
Adding means for adding urea water toward the exhaust gas collision plate;
An exhaust gas purifying apparatus characterized by comprising:
好ましくは、前記添加手段は、前記排出ガス衝突板のガス衝突面の裏面に向けて前記尿素水を添加する。 Preferably, the addition means adds the urea water toward the back surface of the gas collision surface of the exhaust gas collision plate.
本発明によれば、尿素水の添加部位を高温に保持して、尿素水の加水分解を促進させることができるという、優れた効果が発揮される。 According to the present invention, an excellent effect is exhibited that the urea water addition site can be maintained at a high temperature to promote hydrolysis of urea water.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る排出ガス浄化装置の概略図である。排出ガス浄化装置100は、エンジン(内燃機関)の排気管1に設置され、エンジンの排出ガス(矢印Gで示す)を空気中へ放出する前に浄化するための後処理装置(後処理サイレンサ)である。エンジンは、車両に搭載された多気筒の圧縮着火式内燃機関、すなわちディーゼルエンジンである。
FIG. 1 is a schematic view of an exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention. The exhaust
本実施形態に係る排出ガス浄化装置100は、箱形のケーシング2と、ケーシング2内に形成され、S字状に折り返す排気通路10とを有している。排気通路10は、ケーシング2内に互い違いに配設された第1の仕切板21および第2の仕切板22によって形成され、2段階かつS字状に、排出ガスの流れる方向を変換させるようになっている。すなわち、ケーシング2内において、排気通路10が上流部10A、中流部10Bおよび下流部10Cに画成され、上流部10Aを折り返すように排出ガスの流れが中流部10Bへと180°方向変換され、さらに中流部10Bを折り返すように排出ガスの流れが下流部10Cへと180°方向変換される。
The exhaust
上流部10Aには、酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst)31およびパティキュレートフィルタ(以下「DPF」という)32が配設されている。また、下流部10Cには、NOx触媒33およびアンモニア酸化触媒34が配設されている。
An oxidation catalyst (DOC: Diesel Oxidation Catalyst) 31 and a particulate filter (hereinafter referred to as “DPF”) 32 are disposed in the
酸化触媒31は、排出ガス中の未燃成分(炭化水素HCおよび一酸化炭素CO)を酸化して浄化する。酸化触媒31は、HC,COの酸化時に生じた熱で排出ガスを加熱、昇温する機能を有する。また酸化触媒31は、排気中のNOをNO2に酸化し、排気中のNO2濃度を高める機能をも有する。
The
DPF32は、排気中に含まれる粒子状物質(PM:Particulate Matter)を捕集して除去するものである。DPF32は、本実施形態では、ハニカム形状の耐熱性基材の両端開口を互い違いに市松状に閉塞した所謂ウォールフロータイプのものが用いられている。しかしながら、網の目構造のフォーム形状のものなど、PMを物理的に捕集するあらゆるタイプのフィルタを用いることができる。DPF32は、その内壁にPt等の貴金属(触媒)を担持させた所謂連続再生式の触媒付きDPFからなる。この場合、エンジンの通常運転中、DPFに供給された排気中のHCが触媒作用で酸化、燃焼し、このとき同時にDPF内部に堆積しているPMが燃焼除去される。なお前記DPF32は、排気ガス中の粒子状物質(PM:Particulate Matter)および未燃成分(炭化水素HCおよび一酸化炭素CO)を酸化して浄化する酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst)であってもよい。
The
NOx触媒33は、排出ガス中の窒素酸化物NOxを浄化するための触媒である。NOx触媒33は、選択触媒還元型NOx触媒(SCR:Selective Catalytic Reduction)からなり、還元剤が添加されたときにNOxを連続的に還元し得る。
The
アンモニア酸化触媒34は、NOx触媒33でNOxの還元に消費されなかったアンモニア(NH3)を酸化して、N2を生成する触媒である。
The
なお、図示例においてはケーシング2が直方体形状、排気通路10の断面形状が四角形、酸化触媒31、DPF32、NOx触媒33およびアンモニア酸化触媒34の断面形状が円形とされているが、各形状はこれに限定されるものではない。また本実施形態では酸化触媒31等の外周側における排気通路10の隙間が閉止板等により閉止され、その隙間に排出ガスが流れないようになっている。
In the illustrated example, the
ケーシング2内の排気通路10のNOx触媒33よりも上流側には、排出ガスを衝突させるための排出ガス衝突板20が設けられている。特に本実施形態に係る排出ガス浄化装置100では、上流部10Aの上流端部の位置において上流部10Aの長手方向に直角な方向から排出ガスを導入する入口部11が設けられている。排出ガス衝突板20は、上流部10Aの上流端部の位置における第1の仕切板21の一部を、中流部10B内に面取り状に傾斜して迫り出させることによって形成される。したがって、排出ガス衝突板20は入口部11に対向されている。入口部11から流入した排出ガスは、排出ガス衝突板20の表面であるガス衝突面20Aに衝突し、下流側に向かって直角に曲がる。このとき、排出ガス衝突板20は排出ガスによって加熱され、排出ガス衝突板20の温度が排出ガスの温度程度の高温に上昇される。
An exhaust
ところで、NOx触媒33の上流側の排気通路10には、還元剤としての尿素水を添加するための添加手段もしくは添加弁40が設けられる。本実施形態に係る排出ガス浄化装置100では、排出ガス衝突板20のガス衝突面20Aの裏面20Bに尿素水を衝突させるように、添加手段もしくは添加弁40の添加口が排出ガス衝突板20の裏面20Bに向けられている。尿素水が添加されると、尿素水が加水分解され、アンモニアが生成される。このアンモニアがNOx触媒33内でNOxと反応してNOxが還元される。
Incidentally, an addition means or
なお、本実施形態に係る排出ガス浄化装置100のケーシング2、第1の仕切板21および第2の仕切板22の構成材料としては、例えばステンレス鋼やCr−Mo鋼等の耐熱材料を作用することが好ましい。
In addition, as a constituent material of the
次に、図1を参照して、本実施形態に係る排出ガス浄化装置100の作用を説明する。エンジンの排気管1からケーシング2内の排気通路10(上流部10A)へと排出ガスが入口部11を通じて流入する。排出ガスがケーシング2内へ流入する際、排出ガスが排出ガス衝突板20に衝突し、その流れ方向が直角に曲げられる。このとき、排出ガス衝突板20が排出ガスによって加熱される。
Next, with reference to FIG. 1, the operation of the exhaust gas purifying
ケーシング2内へ流入した排出ガスは、上流部10A、中流部10Bおよび下流部10Cの順に排気通路10を通過する。排出ガスは、まず酸化触媒31を通過し、これにより排出ガス中の未燃成分(炭化水素HCおよび一酸化炭素CO)が酸化して浄化される。また酸化触媒31は、HC,COの酸化時に生じた熱で排出ガスを加熱、昇温する。さらに酸化触媒33は、排気中のNOをNO2に酸化し、排出ガス中のNO2濃度を高める。
The exhaust gas that has flowed into the
次に排出ガスはDPF32に流入し、排出ガス中に含まれる粒子状物質(PM)が捕集除去される。
Next, the exhaust gas flows into the
DPF32を通過した排出ガスは、上流部10Aにおいて第1の仕切板21の下流側に形成された開口部において折り返され、上流部10Aから中流部10Bへと180°方向転換される。中流部10Bの下流端部では排出ガス衝突板20が内側に迫り出している。この排出ガス衝突板20の裏面20Bにも排出ガスは衝突し、排出ガス衝突板20は排出ガスによってさらに加熱される。
The exhaust gas that has passed through the
中流部10Bの下流端部には、排出ガス衝突板20の裏面20Bへ向けて尿素水を添加するための添加弁40が設けられている。添加弁40は、排出ガスの温度程度の高温に保持された排出ガス衝突板20の裏面20Bに向けて尿素水を添加し、排出ガス衝突板20の裏面20Bに尿素水を衝突させる。よって、尿素水の加水分解が促進され、アンモニアが効率よく生成される。
An
次に、尿素水とアンモニアの少なくとも一方を含む排出ガスは、中流部10Bにおいて第2の仕切板22の下流側に形成された開口部において180°折り返され、中流部10Bから下流部10Cへと方向転換される。そして下流部10Cにおいて、NOx触媒33を通過する。NOx触媒33は、尿素水の排出ガス衝突板20への添加、衝突により効率的に生成されたアンモニアを利用して、高い還元効率でNOxを還元する。
Next, the exhaust gas containing at least one of urea water and ammonia is folded back 180 ° in an opening formed on the downstream side of the
NOx触媒33でNOxの還元に消費されなかったアンモニア(NH3)は、アンモニア酸化触媒34と接触して酸化され、大気への放出が抑制される。アンモニア酸化触媒34を通過した排出ガスは、流れ方向を直角に曲げ、出口部12を通じて、ケーシング2内から排気管1内へと排出される。
Ammonia (NH 3 ) that has not been consumed in the reduction of NOx by the
以上説明したように、本実施形態に係る排出ガス浄化装置100は、排出ガスが衝突する排出ガス衝突板20を備え、排出ガスによって高温に保持された排出ガス衝突板20(特にガス衝突面20Aの裏面20B)へ向けて尿素水が添加される。したがって、本実施形態に係る排出ガス浄化装置100によれば、尿素水の添加部位としての排出ガス衝突板20を高温に保持して、尿素水の加水分解を促進させることができるという優れた効果を発揮する。
As described above, the exhaust
次に、本発明の他の実施形態を説明する。図2は他の実施形態に係る排出ガス浄化装置200の概略図である。
Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a schematic view of an exhaust
本実施形態に係る排出ガス浄化装置200では、排気通路10の中流部10Bと下流部10Cとを区画する第2の仕切板22のうち、中流部10Bの上流端部をなす一部により、排出ガス衝突板220が形成されている。排出ガス衝突板220は、中流部10Bの上流端部の位置における第2の仕切板22の一部を、中流部10B内に面取り状に傾斜して迫り出させることによって形成される。これにより、排気通路10の上流部10Aから中流部10Bへと排出ガスの流れが180°方向転換する際、排出ガスが排出ガス衝突板220の衝突面220Aに衝突する。
In the exhaust
さらに、この排出ガス浄化装置200では、排気通路10の中流部10Bの上流端部に、排出ガス衝突板220の衝突面220Aに向けて尿素水を添加するための添加手段もしくは添加弁240が設けられている。
Further, in the exhaust
この排出ガス浄化装置200は、排出ガスが衝突する排出ガス衝突板220を備え、排出ガスによって高温に保持された排出ガス衝突板220の衝突面220Aへ向けて尿素水が添加される。したがって、尿素水の添加部位としての排出ガス衝突板220を高温に保持して、尿素水の加水分解を促進させることができるという優れた効果を発揮する。
The exhaust
なお、前述の各実施形態の構成は、特に矛盾が無い限り、部分的にまたは全体的に組み合わせることが可能である。本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 Note that the configurations of the above-described embodiments can be combined partially or wholly unless there is a particular contradiction. The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.
1 排気管
2 ケーシング
10 排気通路
20、220 排出ガス衝突板
21 第1の仕切板
22 第2の仕切板
33 NOx触媒
40、240 添加手段
100、200 排出ガス浄化装置
DESCRIPTION OF
Claims (2)
ケーシングと、
前記ケーシング内にS字状に折り返す排気通路を形成する第1および第2の仕切板と、
前記排気通路に設けられ、窒素酸化物を還元するための選択触媒還元型NOx触媒と、
前記第1の仕切板または前記第2の仕切板により形成され、前記排気通路の前記NOx触媒よりも上流側において排出ガスを衝突させるための排出ガス衝突板と、
前記排出ガス衝突板に向けて尿素水を添加する添加手段と、
を備えたことを特徴とする排出ガス浄化装置。 An exhaust gas purification device installed in an exhaust pipe of an engine,
A casing,
First and second partition plates that form an exhaust passage that is folded into an S-shape in the casing;
A selective catalytic reduction type NOx catalyst provided in the exhaust passage for reducing nitrogen oxides;
An exhaust gas collision plate formed by the first partition plate or the second partition plate, for causing exhaust gas to collide upstream of the NOx catalyst in the exhaust passage;
Adding means for adding urea water toward the exhaust gas collision plate;
An exhaust gas purification apparatus comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015082387A JP2016200114A (en) | 2015-04-14 | 2015-04-14 | Exhaust emission control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015082387A JP2016200114A (en) | 2015-04-14 | 2015-04-14 | Exhaust emission control device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016200114A true JP2016200114A (en) | 2016-12-01 |
Family
ID=57423875
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015082387A Pending JP2016200114A (en) | 2015-04-14 | 2015-04-14 | Exhaust emission control device |
Country Status (1)
Country | Link |
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2015
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