JP5066435B2 - ディーゼルエンジン用の排ガス浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディーゼルエンジン用の排ガス浄化装置に関する。

ディーゼルエンジンから排出された排ガスには、環境汚染の原因物質である窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」という。）が含まれている。そのため、排ガスを浄化して当該排ガス中からＮＯｘを除去しておく必要がある。そこで、従来より、各種のディーゼルエンジン用の排ガス浄化装置が開発されており、例えば、ディーゼルエンジンから排出された排ガスを排気するための排気管と、この排気管内に設けられ前記排ガス中に含まれるＮＯｘを浄化するための選択還元触媒（SCR：Selective Catalytic Reduction）と、この選択還元触媒より上流側の前記排気管内に設けられ当該選択還元触媒に向けて還元剤を噴射するための還元剤噴射ノズルと、を備えたものが知られている（下記特許文献１参照）。また、これに関連する技術として、図３に示す発明なども知られている（下記特許文献２参照）。

以下、図３を参照しながら、従来のディーゼルエンジン用の排ガス浄化装置について説明する。図３は、従来のディーゼルエンジン用の排ガス浄化装置３００内を流れる排ガスの様子、及びその排ガス中に含まれる拡散物質の濃度分布を示す図であり、（ａ）は排ガスが流れる様子を示す図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面における拡散物質の濃度分布を示す図である。なお、図３（ｂ）では、所定の流体解析ソフトを使用している。

図３に示すディーゼルエンジン用の排ガス浄化装置３００は、排ガス浄化機能を備えたディーゼルエンジン用のマフラであり、排気管３１０と、還元剤噴射ノズル３２０とを備えている。排気管３１０は、マフラ前部３０１と、マフラ後部３０２と、これらの配管部３０３とで構成されている。一方、還元剤噴射ノズル３２０は、配管部３０３に設けられ、ＳＣＲに向けて還元剤（同図の場合には尿素）を噴射する。マフラ前部３０１には、上流側から順にＤＯＣ（＝Diesel Oxidation Catalyst）及びＤＰＦ（＝Diesel Particulate Filter）が設けられ、マフラ後部３０２には、上流側から順にＳＣＲ及びＮＨ_３スリップが設けられている（但し、図示せず。詳細は下記特許文献３等参照）。また、配管部３０３の上流側端面には、ミキサ構造体３３０が設けられている。このような従来のディーゼルエンジン用の排ガス浄化装置３００にあっては、ミキサ構造体３３０により配管部３０３内で排ガスを旋回させながら、還元剤噴射ノズル３２０により排ガスに還元剤を供給し、この排ガスを配管部３０３の下流側のマフラ後部３０２に拡散させている。
特開２０００−８８３３号公報 特開２００２−２１３２３３号公報 特開２００７−１００５０８号公報

しかしながら、従来の技術にあっては、排ガスが配管部３０３で旋回されるように構成されているため、圧力損失が増大してしまう。また、従来の技術にあっては、配管部３０３を適度な長さに確保しておく必要があるため、従来のディーゼルエンジン用の排ガス浄化装置３００は大型化せざるを得ず、自動車等に従来のディーゼルエンジン用の排ガス浄化装置３００を搭載するためには、広いスペースが必要になってしまう。

そこで、本発明は、圧力損失を低減し、大型化を抑制することが可能なディーゼルエンジン用の排ガス浄化装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、ディーゼルエンジンから排出された排ガスを排気するための排気管と、この排気管内に設けられ前記排ガス中に含まれるＮＯｘを浄化するための選択還元触媒と、この選択還元触媒より上流側の前記排気管内に設けられ当該選択還元触媒に向けて還元剤を噴射するための還元剤噴射ノズルと、を備えたディーゼルエンジン用の排ガス浄化装置であって、前記選択還元触媒より上流側の前記排気管には、上流側から下流側に向けて漸次縮径してから漸次拡径されて下流側端部が前記選択還元触媒の上流側表面全体を覆うように構成された絞り部が形成されており、当該絞り部の内部であって、径が最小となる領域よりも上流側の部分にミキサ構造体が設けられ、当該ミキサ構造体と径が最小となる領域との間の前記絞り部内に、前記還元剤噴射ノズルが設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、圧力損失を低減し、大型化を抑制することが可能となる。

以下、図１及び図２を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るディーゼルエンジン用の排ガス浄化装置１００を示す図、図２は、図１のＶ部（主要部）内を流れる排ガスの様子、及び排ガス中に含まれる拡散物質の濃度分布を示す図である。図２（ａ）は、排ガスが流れる様子を示す図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面における拡散物質の濃度分布を示す図である。なお、図２（ｂ）では、図３（ｂ）の場合と同じ流体解析ソフトを使用している。

図１に示すディーゼルエンジン用の排ガス浄化装置１００は、排ガス浄化機能を備えたディーゼルエンジン用のマフラであり、マフラ前部１０１及びマフラ後部１０２が相互に接続されて構成されている。

マフラ前部１０１には、上流側から順にＤＯＣ及びＤＰＦが設けられ、マフラ後部１０２には、上流側から順にＳＣＲ及びＮＨ３スリップが設けられている。そして、ＳＣＲより上流側のマフラ後部１０２には、上流側から下流側に向けて漸次縮径してから漸次拡径されてなる絞り部１０３が形成されている（Ｖ部参照）。この絞り部１０３のうち、径が最小となる領域１０３ａよりも上流側には、ミキサ構造体１３０が設けられ、さらに、ミキサ構造体１３０と径が最小となる領域１０３ａとの間には、ＳＣＲに向けて還元剤（同図の場合には尿素）を噴射する還元剤噴射ノズル１２０が設けられている。

絞り部１０３には、図２に示すように、径が最小となる領域１０３ａの上流側に混合室１０３ｂが形成されており、この領域１０３ａの下流側に拡散室１０３ｃが形成されている。混合室１０３ｂは、上流側から下流側に向けて漸次縮径して構成されており、拡散室１０３ｃは、上流側から下流側に向けて漸次拡径されて構成されている。そして、混合室１０３ｂでは、排ガスと還元剤である尿素とが十分に混合され、拡散室１０３ｃでは、これらの混合ガスがＳＣＲに向けて均一に拡散される。

このようなディーゼルエンジン用の排ガス浄化装置１００にあっては、圧力損失が増大する原因となっていた配管部３０３が廃止され、その代わりに、配管部３０３よりも圧力損失が小さい絞り部１０３が設けられている。従って、ディーゼルエンジン用の排ガス浄化装置１００にあっては、圧力損失が低減する。また、絞り部１０３の長さを短くしたとしても、絞り部１０３の構造上、排ガスと尿素との混合を十分に促進させることが可能である。従って、ディーゼルエンジン用の排ガス浄化装置１００にあっては、絞り部１０３の長さを短くすることにより、大型化を抑制することができる。

本発明の実施形態に係るディーゼルエンジン用の排ガス浄化装置を示す図である。 図１のＶ部（主要部）内を流れる排ガスの様子、及び排ガス中に含まれる拡散物質の濃度分布を示す図である。 従来のディーゼルエンジン用の排ガス浄化装置内を流れる排ガスの様子、及びその排ガス中に含まれる拡散物質の濃度分布を示す図である。

符号の説明

１００ ディーゼルエンジン用の排ガス浄化装置
１０１ マフラ前部
１０２ マフラ後部
１０３ 絞り部
１０３ａ 径が最小となる領域
１０３ｂ 混合室
１０３ｃ 拡散室
１２０ 還元剤噴射ノズル
１３０ ミキサ構造体

Claims (1)

1. ディーゼルエンジンから排出された排ガスを排気するための排気管と、この排気管内に設けられ前記排ガス中に含まれるＮＯｘを浄化するための選択還元触媒と、この選択還元触媒より上流側の前記排気管内に設けられ当該選択還元触媒に向けて還元剤を噴射するための還元剤噴射ノズルと、を備えたディーゼルエンジン用の排ガス浄化装置であって、
   前記選択還元触媒より上流側の前記排気管には、上流側から下流側に向けて漸次縮径してから漸次拡径されて下流側端部が前記選択還元触媒の上流側表面全体を覆うように構成された絞り部が形成されており、当該絞り部の内部であって、径が最小となる領域よりも上流側の部分にミキサ構造体が設けられ、当該ミキサ構造体と径が最小となる領域との間の前記絞り部内に、前記還元剤噴射ノズルが設けられていることを特徴とするディーゼルエンジン用の排ガス浄化装置。