JP2018105248A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本開示の一態様は、内燃機関の排気ガス浄化装置である。排気ガス浄化装置は、排気ガス中の環境汚染物質を改質又は捕集する排気ガス浄化部と、排気ガス浄化部の下流側に設けられ、排気ガスを還元剤の存在下で還元する還元部と、排気ガス浄化部と還元部とを連通する連通管と、連通管内で排気ガスに還元剤を供給する還元剤供給部とを備える。連通管は、排気ガスの流れ方向を曲げるように排気ガス浄化部に接続されると共に、排気ガスの流れを分割する仕切り板を内部に有する。仕切り板は、排気ガスの流れ方向から視て少なくとも一部が排出口と重なると共に、その下流側に少なくとも2つの旋回流を発生させるよう配置される。排気ガスの流路の断面積は、排気ガス浄化部から連通管に向かって小さくなると共に、連通管から還元部に向かって大きくなる。
【選択図】図1
Description
これらの相乗効果として、排気ガスの浄化効率が高められる。
[1.第1実施形態]
[1−1.構成]
図1A,1B、図2、図3及び図4に示す排気ガス浄化装置(以下、単に「浄化装置」ともいう。)1は、内燃機関の排気ガス管路内に設けられ、排気ガス中の環境汚染物質を低減する。浄化装置1は、排気ガス浄化部2と、還元部3と、連通管4と、還元剤供給部5とを備える。
排気ガス浄化部2は、排気ガス中の環境汚染物質を改質又は捕集する。ここで、「環境汚染物質」とは、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)、粒状物質(PM)、硫黄酸化物(SOx)、炭化水素類(HC)等を意味する。
還元部3は、排気ガスを還元剤の存在下で還元する。具体的には、還元部3は、アンモニアと還元触媒とによって、排気ガス中のNOxを還元し、無害な窒素に改質する。還元剤であるアンモニアは、一般に尿素水を排気ガス中に噴射し、この尿素水中の尿素を加水分解することで生成される。
連通管4は、排気ガス浄化部2と還元部3とを連通する。つまり、排気ガス浄化部2から排出された排気ガスは、連通管4を通って還元部3に導入される。なお、本明細書では便宜上、連通管4における排気ガスの流れ方向を「第2方向D2」とする。
仕切り板6は、排気ガスの流れを分割することで、その下流側に少なくとも2つの旋回流を発生させる。仕切り板6は、図4に示すように、連通管4の内部において、第1方向D1(図中X軸方向)から視て少なくとも一部が排出口2Aと重なるように配置される。
衝突板7は、還元剤供給部5から噴霧される還元剤を拡散させる。衝突板7は、還元剤供給部5のインジェクタの噴霧孔と対向するように配置される。
還元剤供給部5は、連通管4内で排気ガスに還元剤を供給する。還元剤供給部5は、衝突板7に向かって還元剤を噴霧するインジェクタを有する。なお、図1A,1B、図2、及び図4では、還元剤供給部5として、連通管4との接続管のみを図示しており、インジェクタ等の部材は図示を省略している。
図2に示すように、排気ガス浄化部2から排出された排気ガスは、排出口2Aから第1方向D1に排出された後、連通管4によって第2方向D2に流れ方向が曲げられる。さらに、排気ガスは、連通管4内を移動後、還元部3の前段領域3Aに導入され、第3方向D3に流れ方向をさらに変え、還元部3内を通過する。つまり、浄化装置1において、排気ガス浄化部2、連通管4、及び還元部3により、水平方向から視て、U字を90°回転させて横倒した形状の流路が構成されている。
次に、浄化装置1における旋回流の発生メカニズムについて説明する。
浄化装置1では、排気ガス浄化部2から排出された排気ガスは、連通管4内に進入後、仕切り板6によって流れが左右2つに分割される。分割された2つの流れは、仕切り板6の裏側にそれぞれ回り込むように流れる。これにより、図6A,6B,6Cに示すように2つの旋回流が連通管4内に形成される。この2つの旋回流は、第2方向D2と平行な軸(Z軸)を中心に、互いに反対方向に旋回する。2つの旋回流は、衝突をしながら、下流側(つまり下方)に向かって流動する。つまり、排気ガスは、仕切り板6によって旋回流を形成した後に、流れ方向が第1方向D1から第2方向D2に曲げられる。なお、図6A,6B,6Cでは、排気ガスの流速の大きい箇所ほど流線が濃く表示されている。
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1a)排気ガス浄化部2の排出口2Aと重なるように連通管4内に配置した仕切り板6によって、排気ガス浄化部2の排出口2A近傍で2つの旋回流が発生する。この2つの旋回流は、互いに衝突しながら連通管4内の下流側まで流動する。この旋回流によって、還元剤を排気ガス内に効果的に拡散することができる。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
3A…前段領域、3B…導入口、4…連通管、5…還元剤供給部、6…仕切り板、
7…衝突板、21…浄化用部材、22…ケーシング、31…還元触媒、
32…ケーシング。
Claims (5)
- 内燃機関の排気ガス浄化装置であって、
排気ガス中の環境汚染物質を改質又は捕集する排気ガス浄化部と、
前記排気ガスの流れ方向において前記排気ガス浄化部の下流側に設けられ、前記排気ガスを還元剤の存在下で還元する還元部と、
前記排気ガス浄化部と前記還元部とを連通する連通管と、
前記連通管内で前記排気ガスに還元剤を供給する還元剤供給部と、
を備え、
前記連通管は、前記排気ガス浄化部から排出される前記排気ガスの流れ方向を曲げるように前記排気ガス浄化部の排出口に接続されると共に、前記排気ガスの流れを分割する1又は複数の仕切り板を内部に有し、
前記1又は複数の仕切り板は、前記排気ガス浄化部の前記排出口における前記排気ガスの流れ方向から視て少なくとも一部が前記排出口と重なると共に、その下流側に少なくとも2つの旋回流を発生させるよう配置され、
前記排気ガスの流路の断面積は、前記排気ガス浄化部から前記連通管に向かって小さくなると共に、前記連通管から前記還元部に向かって大きくなる、排気ガス浄化装置。 - 請求項1に記載の排気ガス浄化装置であって、
前記1又は複数の仕切り板として、一方の表面が前記排気ガス浄化部の前記排出口と対向するように配置される1枚の仕切り板を備える、排気ガス浄化装置。 - 請求項2に記載の排気ガス浄化装置であって、
前記仕切り板は、前記連通管における前記排気ガスの流れ方向に延伸し、かつ下流側に向かって幅が大きくなる帯状の平板である、排気ガス浄化装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の排気ガス浄化装置であって、
前記連通管は、前記還元剤を衝突させる衝突板を内部に有し、
前記還元剤供給部は、前記衝突板に向かって前記還元剤を噴霧する、排気ガス浄化装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の排気ガス浄化装置であって、
前記還元部は、前記排気ガス浄化部の下方に配置され、
前記連通管は、前記排気ガス浄化部の前記排出口と、前記還元部の前記排気ガスの導入口とを接続するように上下方向に延伸し、
前記排気ガス浄化部、前記連通管、及び前記還元部により、水平方向から視て、U字を横倒した形状の流路が構成される、排気ガス浄化装置。
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