JP2019027347A - 後処理装置 - Google Patents

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弘吉 前川
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弘吉 前川
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Abstract

【課題】触媒の浄化効率を向上させること。【解決手段】内燃機関から排出された排ガスが鉛直方向に流れる排気管１に配置されたＳＣＲ３と、ＳＣＲ３よりも上流側に設けられ、ＳＣＲ３に向けて尿素水を噴射する尿素水噴射弁２とを備えた後処理装置１００であって、尿素水噴射弁２は、尿素水が、排気管１の内壁に付着することなく、かつ、ＳＣＲ３の上面３ａに満遍なく付着するように、尿素水を噴射する。【選択図】図１

Description

本発明は、排ガスを浄化する後処理装置に関する。
従来、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中のＮＯｘを低減する触媒として、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）が知られている。
ＳＣＲは、排気管において尿素水噴射弁の下流側に配置される。尿素水噴射弁から排気管内に噴射された尿素水は、加水分解によりアンモニアを発生する。このアンモニアはＳＣＲに供給され、排ガス中のＮＯｘは、ＳＣＲにおいて窒素に還元される。
例えば特許文献１には、排ガスが鉛直方向に流れる排気管にＳＣＲを配置し、ＳＣＲの上流側に設けられた尿素水噴射弁がＳＣＲの上面に向けて尿素水を噴射することにより、排気管の内壁に付着する尿素水の量を低減できる後処理装置が開示されている。
特開２００９−９１９７６号公報
しかしながら、特許文献１の後処理装置では、排気管の形状と尿素水噴射弁の位置関係等の構造上、ＳＣＲの上面のうち中央部分にしか尿素水が噴射されないため、ＳＣＲの浄化効率が低下するという問題がある。
本発明の目的は、触媒の浄化効率を向上させることができる後処理装置を提供することである。
本発明の後処理装置は、内燃機関から排出された排ガスが鉛直方向または略鉛直方向に流れる排気管に配置された触媒と、前記触媒よりも上流側に設けられ、前記触媒に向けて還元剤を噴射する噴射弁とを備えた後処理装置であって、前記噴射弁は、前記還元剤が、前記排気管の内壁に付着することなく、かつ、前記触媒の上面に満遍なく付着するように、前記還元剤を噴射する。
本発明によれば、触媒の浄化効率を向上させることができる。
本発明の実施の形態に係る後処理装置の一例を示す模式図 本発明の変形例に係るＳＣＲの傾きの一例を示す模式図 本発明の変形例に係る後処理装置の一例を示す模式図
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係る後処理装置１００について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態の後処理装置１００の一例を示す模式図である。
図１に示す後処理装置１００は、例えば、ディーゼルエンジン（内燃機関の一例。図示略）を搭載した車両に搭載される。
排気管１は、鉛直方向に沿って設けられている。これにより、ディーゼルエンジンから排出された排ガスは、排気管１を鉛直方向（鉛直下向き）に流れる。図１に示す実線の矢印は、排ガスの流れ方向を示している。
排気管１には、尿素水噴射弁２（噴射弁の一例）が設けられており、尿素水噴射弁２の下流側には、円柱状のＳＣＲ３（触媒の一例）が配置されている。尿素水（還元剤の一例）が噴射される噴射口２ａは、ＳＣＲ３の上面３ａに対向している。また、図１の例では、ＳＣＲ３の上面３ａは、鉛直方向に対して垂直な面（水平面）である。
尿素水噴射弁２は、尿素水が、排気管１の内壁に付着することなく、かつ、ＳＣＲ３の上面３ａに満遍なく付着するように、尿素水を噴射する。図１に示す破線は、噴射口２ａから噴射された尿素水の一部を示している。尿素水の噴射タイミングおよび噴射量は、コントローラ（図示略）により制御される。
なお、噴射口２ａとＳＣＲ３の上面３ａとの間の距離は、噴射口２ａから噴射された尿素水が、排気管１の内壁に付着することなく、かつ、ＳＣＲ３の上面３ａに満遍なく付着するように、調整されている。
尿素水が付着したＳＣＲ３では、排ガス中のＮＯｘが窒素に還元される。そして、ＳＣＲ３を通過した排ガスは、車両の外部へ排出される。
以上説明したように、本実施の形態の後処理装置１００によれば、尿素水噴射弁２は、尿素水が、排気管１の内壁に付着することなく、かつ、ＳＣＲ３の上面３ａに満遍なく付着するように、尿素水を噴射することを特徴とする。
よって、本実施の形態の後処理装置１００は、尿素水をＳＣＲ３の上面３ａに満遍なく付着させるため、排ガスがＳＣＲ３の上面３ａのどこを通過しても浄化作用が期待できる。したがって、ＳＣＲ３の浄化効率を向上させることができる。
また、本実施の形態の後処理装置１００は、尿素水をＳＣＲ３の上面３ａに満遍なく付着させるため、尿素水噴射弁２とＳＣＲ３との間に尿素水を拡散させるためのミキサーを設ける必要がなく、尿素水噴射弁２とＳＣＲ３との間の配管を短くできる。したがって、コストダウンを実現できる。
また、本実施の形態の後処理装置１００は、尿素水を排気管１の内壁に付着させないため、尿素水の無駄を省くことができ、かつ、排気管１の内壁に付着した尿素水によるデポジット（白色堆積物）の発生を防止できる。
以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。以下、各変形例について説明する。
［変形例１］
上記実施の形態では、ＳＣＲ３の上面３ａが水平となるようにＳＣＲ３が排気管１内に配置される場合を例に挙げて説明したが、これに限定されず、ＳＣＲ３の上面３ａは水平方向に対して所定の角度傾いてもよい。
例えば、図２（ａ）に示すように、ＳＣＲ３の上面３ａは、水平方向Ｈを基準（０°）として、４５°傾いてもよい。なお、ＳＣＲ３の上面３ａの水平方向Ｈに対する傾きは、０°〜４５°の範囲内であってもよい。
または、例えば、図２（ｂ）に示すように、ＳＣＲ３の上面３ａは、水平方向Ｈを基準（０°）として、−４５°傾いてもよい。なお、ＳＣＲ３の上面３ａの水平方向Ｈに対する傾きは、０°〜−４５°の範囲内であってもよい。
なお、上述のようにＳＣＲ３の上面３ａを傾けた場合でも、尿素水噴射弁２は、その噴射口２ａが上面３ａに対向するように配置される。また、上述のようにＳＣＲ３の上面３ａが傾いて設けられる場合、排気管１も同様に傾けてもよい。この場合、排気管１内の排ガスは、略鉛直方向に流れることになる。排気管１およびＳＣＲ３を傾けることで、レイアウトの自由度が向上する。
［変形例２］
上記実施の形態または変形例１において、図３に示すように、ＳＣＲ３の直上（例えば、図１に示したＳＣＲ３の上面３ａ）に加水分解触媒４を配置してもよい。この場合、尿素水噴射弁２は、還元剤が、排気管１の内壁に付着することなく、かつ、加水分解触媒４の上面４ａに満遍なく付着するように、尿素水を噴射する。このように加水分解触媒４を設けることにより、ＳＣＲ３の浄化効率をさらに向上させることができ、かつ、ＳＣＲ３の劣化を抑制することができる。
＜本開示のまとめ＞
本発明の後処理装置は、内燃機関から排出された排ガスが鉛直方向または略鉛直方向に流れる排気管に配置された触媒と、前記触媒よりも上流側に設けられ、前記触媒に向けて還元剤を噴射する噴射弁とを備えた後処理装置であって、前記噴射弁は、前記還元剤が、前記排気管の内壁に付着することなく、かつ、前記触媒の上面に満遍なく付着するように、前記還元剤を噴射する。
なお、上記後処理装置において、前記触媒の上面は、水平方向を０°として、０°〜４５°または０°〜−４５°の範囲内で傾いていてもよい。
また、上記後処理装置において、前記触媒の直上に加水分解触媒が配置される場合、前記噴射弁は、前記還元剤が、前記排気管の内壁に付着することなく、かつ、前記加水分解触媒の上面に満遍なく付着するように、前記還元剤を噴射してもよい。
また、上記後処理装置において、前記触媒は、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）であり、前記還元剤は、尿素水であってもよい。
本発明は、排ガスを浄化する後処理装置に適用できる。
１ 排気管
２ 尿素水噴射弁
２ａ 噴射口
３ ＳＣＲ
３ａ ＳＣＲの上面
４ 加水分解触媒
４ａ 加水分解触媒の上面
１００ 後処理装置

Claims (4)

  1. 内燃機関から排出された排ガスが鉛直方向または略鉛直方向に流れる排気管に配置された触媒と、前記触媒よりも上流側に設けられ、前記触媒に向けて還元剤を噴射する噴射弁とを備えた後処理装置であって、
    前記噴射弁は、
    前記還元剤が、前記排気管の内壁に付着することなく、かつ、前記触媒の上面に満遍なく付着するように、前記還元剤を噴射する、
    後処理装置。
  2. 前記触媒の上面は、
    水平方向を０°として、０°〜４５°または０°〜−４５°の範囲内で傾いている、
    請求項１に記載の後処理装置。
  3. 前記触媒の直上に加水分解触媒が配置される場合、
    前記噴射弁は、
    前記還元剤が、前記排気管の内壁に付着することなく、かつ、前記加水分解触媒の上面に満遍なく付着するように、前記還元剤を噴射する、
    請求項１または２に記載の後処理装置。
  4. 前記触媒は、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）であり、
    前記還元剤は、尿素水である、
    請求項１から３のいずれか１項に記載の後処理装置。
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