JP5044359B2 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents
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Description
図9は特許文献1に記載された排気浄化装置を示す断面図、図10は同じく排気浄化装置を示す図9のX−X線断面図、図11は同じく折返室内での排ガスの移送経路を示す図9のXI−XI線断面図、図12は折返室内での排ガスの移送経路を示す斜視図であり、図9は車両後方より見たときの排気浄化装置を示している。
即ち、図9に示すように、前段酸化触媒5の上流側には排ガスを均一に導入するための空間が必要であり、この空間として拡張室10が機能している。また、後段酸化触媒7の下流側には排ガスを集合させるための空間が必要であり、この空間として集合室102が機能している。拡張室10を形成するために下段排気通路4の実質的な長さは短縮化されており、さらにその下段排気通路4に集合室102を形成することにより、下段排気通路4は上段排気通路3に比較してスペース的に厳しくなり、後段酸化触媒7と共にNOx触媒8を短縮化せざるを得なくなる。このため要求されるNOx浄化性能を達成可能な容量のNOx触媒8を使用できず、結果としてNOx浄化性能が不足する要因となっていた。
また、第2の目的は、限られたケーシング内のスペースを有効利用して十分な容量のNOx触媒を収容でき、もってNOx浄化性能を向上することができるエンジンの排気浄化装置を提供することにある。
エンジンからの排ガスは上流側後処理装置を流通した後にフィルタから折返室内に導入され、折返室内での移送中に噴射ノズルから尿素水溶液を噴射され、尿素水溶液を拡散させながら折返室内を移送される。折返室内を移送後に排ガスはNOx触媒から下流側後処理装置内に導入されて内部を流通した後に排気下流側に移送され、NOx触媒を流通する際に尿素水溶液から生成されたアンモニアを還元剤として排ガス中のNOxが選択還元される。
以下、本発明を具体化したエンジンの排気浄化装置の第1実施形態を説明する。
図1は第1実施形態のエンジンの排気浄化装置を示す断面図、図2は同じく排気浄化装置を示す図1のII−II線断面図、図3は同じく折返室内での排ガスの移送経路を示す図1のIII−III線断面図、図4は折返室内での排ガスの移送経路を示す斜視図である。
周知のようにトラックの車体フレームは、前後方向に延びる一対のサイドフレームと、これらのサイドフレームを連結する複数のクロスメンバにより構成されており、図1では左側のサイドフレームFが示されている。排気浄化装置1は、この左側サイドフレームFの左側方に図示しない燃料タンクやスペアタイヤ等の車載装備と共に設置されている。
本実施形態では、前段酸化触媒5及びDPF6が上流側後処理装置として機能し、後段酸化触媒7及びNOx触媒8が下流側後処理装置として機能する。
ここで、図1と特許文献1の排気浄化装置101を示す図9との比較から明らかなように、ケーシング2の外寸を同一とすれば、特許文献1に対して本実施形態では第2流路18の相当分だけ上段排気通路3の長さが短くなり、前段酸化触媒5及びDPF6の長さが制限される。そこで、本実施形態では、前段酸化触媒5の長さを短縮化した上で、DPF6にも触媒を担持することにより前段酸化触媒5の機能を補っている。但し、ケーシング2の外寸によっては、前段酸化触媒5及びDPF6の双方共に十分な長さを確保可能であり、その場合には必ずしもDPF6に触媒を担持する必要はない。
エンジンの運転中において排ガスは導入管11の各孔11aを経て拡張室10内に導入されて上方に移送され、拡張室10内を経ることにより上段排気通路3に排ガスが均一に導入される。上段排気通路3内で排ガスは前段酸化触媒5及びDPF6を流通し、このとき、排ガス中のパティキュレートがDPF6に捕集されると共に、前段酸化触媒5では排ガス中のNOの酸化反応によりNO2が生成され、このNO2に酸化剤としてDPF6上のパティキュレートを連続的に燃焼させるDPF6の連続再生が行われる。上段排気通路3を流通後の排ガスは折返室15内を下方に移送され、噴射ノズル23から噴射された尿素水溶液と共に下段排気通路4に導入される。この折返室15内での排ガスの移送状況については後に詳述する。
まず、上段排気通路3を流通後の排ガスは、DPF6から撹拌リング22内に導入されて第1ガイド板16に衝突し、これと並行して噴射ノズル23から尿素水溶液を噴射される。図3,4に示すように、第1流路17の下側は第2ガイド板20により閉鎖されているため、このときの排ガスは、図11,12に示す特許文献1のように折返室15内の下側に直接的に移送されることなく、尿素水溶液を拡散させながら撹拌リング22内を前方に向けて流通し、その一部の排ガスは撹拌リング22の各孔22aを経て外周側に流出した後に上流側連通路19に到達し、残り排ガスは撹拌リング22の開口部22bを経て直接的に上流側連通路19に到達する。
[第2実施形態]
次に、本発明を別のエンジンの排気浄化装置1に具体化した第2実施形態を説明する。
本実施形態の排気浄化装置1の全体的な構成は第1実施形態のものと同様であり、相違点は折返室15内の構成にある。そこで、共通する構成の箇所は同一部材番号を付して説明を省略し、相違点を重点的に説明する。
次に、以上のように構成されたエンジンの排気浄化装置1における折返室15内での排ガスの移送状況について述べる。
上段排気通路3を流通後の排ガスは、DPF6から折返室15の第1及び第2流通路32,33内にそれぞれ導入される。第1流通路32内に導入された排ガスは噴射ノズル23から尿素水溶液を噴射され、尿素水溶液を拡散させながら第1流通路32を前方に向けて流通して上流側連通路34に到達する。その後、排ガスは上流側連通路34を経て第2流路33に導入されるが、この第2流路33の下側は第2ガイド板35により閉鎖されているため、排ガスは折返室15内の下側に直接的に移送されることなく、その移送方向を後方に変更して第2流路33を後方に向けて流通する。この排ガスに対してDPF6から直接的に第2流路33内に導入された排ガスが合流し、これらの排ガスは、移送方向を下方に変更されながら下流側連通路36を経て折返室15内の下側に案内され、旋回を伴って下段排気通路4のNOx触媒8に導入される。
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記各実施形態では、上段排気通路3内に上流側後処理装置として前段酸化触媒5及びDPF6を収容し、下流側後処理装置としてNOx触媒8及び後段酸化触媒7を収容したが、これに限ることはなく、上流側後処理装置としては少なくともDPF6を含むものであり、下流側後処理装置としては少なくとも選択還元型NOx触媒8を含むものであればよい。従って、例えばDPF6に触媒を担持することにより前段酸化触媒5を廃したり、或いは下流側後処理装置として加水分解触媒を追加したりしてもよい。
また、上記第1実施形態では、撹拌リング22内に尿素水溶液を噴射するように噴射ノズル23を配設し、第2実施形態では、第1流路32内に尿素水溶液を噴射するように噴射ノズル23を配設した。これらの構成は、排ガスの移送経路長を延長化するための最も望ましい態様であるが、必ずしもこれに限ることはなく、折返室15内の上記以外の箇所に噴射ノズル23を配設してもよい。
5 前段酸化触媒(上流側後処理装置)
6 DPF(上流側後処理装置)
7 後段酸化触媒(下流側後処理装置)
8 NOx触媒(下流側後処理装置)
10 拡張室
11 導入管
12 排出管
15 折返室
16,31 第1ガイド板
17,32 第1流路
18,33 第2流路
19,34 上流側連通路
20,35 第2ガイド板
21,36 下流側連通路
22 撹拌リング
22a 孔
23 噴射ノズル
Claims (3)
- ケーシング内に収容されて少なくともパティキュレート捕集用のフィルタを含み、一端がエンジン側と接続された上流側後処理装置と、
上記ケーシング内に上記上流側後処理装置と並列して収容されて少なくとも選択還元型NOx触媒を含み、一端が排気下流側と接続された下流側後処理装置と、
上記ケーシング内において上記上流側後処理装置及び下流側後処理装置の他端に形成されて、上記フィルタ及び上記NOx触媒が内部に開口する折返室と、
上記折返室内の上記フィルタの開口部近傍をフィルタ側の第1流路と反フィルタ側の第2流路とに区画すると共に、一側に上記第1流路及び第2流路を連通させる上流側連通路を形成し、該フィルタを流通後の排ガスの移送方向を変更する第1ガイド板と、
上記第1ガイド板の上記NOx触媒側に配設されて上記折返室を上記フィルタ側と上記NOx触媒側とに区画すると共に、上記上流側連通路の反対側に形成した下流側連通路を介して上記第2流路を上記折返室のNOx触媒側と連通させ、上記フィルタを流通後の排ガスの直接的なNOx触媒側への移送を規制する第2ガイド板と、
上記折返室内に配設され、尿素水溶液を噴射する噴射ノズルと
を備えたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 - 上記第1流路には、上記フィルタの開口部から連続するように環状の撹拌リングが配設され、該撹拌リングの上記上流側連通路側には多数の孔が形成され、該撹拌リングの反上流側連通路側に上記噴射ノズルが配設されていることを特徴とする請求項1記載のエンジンの排気浄化装置。
- 上記上流側後処理装置及び下流側後処理装置の一端に形成されて、上記上流側後処理装置と連通すると共に、上記下流側後処理装置に対して閉塞する拡張室と、
上記拡張室の上記下流側後処理装置側に接続され、上記エンジンからの排ガスを拡張室内に導入する導入管と、
上記拡張室内で上記下流側後処理装置に一端を接続され、通路断面を縮小しながら上記拡張室内を貫通して他端を上記ケーシング外壁に開口させる集合室と、
上記ケーシング外壁に開口する上記集合室の他端に接続されて、該集合室を経て上記下流側後処理装置を流通後の排ガスを排気下流側に移送する排出管と
を備えたことを特徴とする請求項1記載のエンジンの排気浄化装置。
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