JP5737618B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の排ガス中に含まれる公害物質を添加剤の供給により、排気系路に設けた触媒装置の利用によって無害化する排ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus that renders a pollutant contained in exhaust gas of an internal combustion engine harmless by supplying an additive and using a catalyst device provided in an exhaust system.
内燃機関(以後エンジンと称す)であるディーゼルエンジンの排気系路には、エンジンから排出される排ガスに含まれ、有害物質とされるディーゼル排気微粒子〔以後「PM(Particulate Matter)」と称す〕及びNOx(窒素酸化物)が含まれており、PMはディーゼルパティキュレートフィルタ〔以後「DPF(Diesel Particulate Filter)」と称す〕にて補足される。NOxは、尿素水を排ガス中に添加し、尿素水を加水分解してNH3(アンモニア)を発生させて、該発生させたNH3を使用して、NOxは選択還元浄化する選択還元触媒によって、N2(窒素)とH2O(水)に還元され無害化される。 An exhaust system of a diesel engine that is an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) includes diesel exhaust particulates (hereinafter referred to as “PM (Particulate Matter)”) that are contained in exhaust gas discharged from the engine and are harmful substances. NOx (nitrogen oxide) is contained, and PM is supplemented by a diesel particulate filter (hereinafter referred to as “DPF (Diesel Particulate Filter)”). For NOx, urea water is added to the exhaust gas, and the urea water is hydrolyzed to generate NH 3 (ammonia). Using the generated NH 3 , NOx is selectively reduced and purified by a selective reduction catalyst. , Reduced to N 2 (nitrogen) and H 2 O (water) and rendered harmless.
そして、添加剤を利用して排ガス中のNOxを浄化するには、噴射した添加剤である尿素水(以後、添加剤を「尿素水」と称す)を排ガスと良好に混合させ均等に拡散、霧化させることが、効率的な浄化ができる要素となる。これらの条件を満たすことが触媒装置の各部位に尿素水が均等に供給されて高い浄化性能が実現される。
このような条件を満たすため、従来から種々の対策が実施されており、大別すると、
I.乱流などの利用により添加剤の拡散、混合、霧化を促進する。
II.添加剤投入後の流路長を長くすることで、添加剤の拡散、混合、霧化の時間を長くする。
の2種が主なものである。
In order to purify NOx in the exhaust gas using the additive, urea water (hereinafter referred to as “urea water”), which is the injected additive, is mixed well with the exhaust gas and diffused evenly. Atomization is an element that enables efficient purification. When these conditions are satisfied, urea water is evenly supplied to each part of the catalyst device, and high purification performance is realized.
In order to satisfy these conditions, various measures have been implemented in the past.
I. Promotes diffusion, mixing, and atomization of additives through the use of turbulence.
II. By increasing the channel length after the additive is added, the time for diffusion, mixing, and atomization of the additive is increased.
The two types are the main ones.
例えば、弊社出願の特開2009−24629号公報(特許文献1)には、排気通路のSCR触媒の上流側にベンチュリ状のミキシング室を設け、ミキシング室内の最上流位置に旋回流を生起させるためのフィン装置を配設し、該フィン装置により排気ガスを旋回流にして乱れを利用することで尿素水とのミキシングを促進させる技術開示がなされている。 For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-24629 (Patent Document 1) of our application, a venturi-shaped mixing chamber is provided upstream of the SCR catalyst in the exhaust passage, and a swirling flow is generated at the most upstream position in the mixing chamber. There is a technical disclosure that promotes mixing with urea water by disposing a fin device and utilizing the turbulence by making the exhaust gas swirl with the fin device.
また、特開2008−215286号公報(特許文献2)には、ミキシングパイプの入側端部におけるパティキュレートフィルタも出側に近い位置に第1開口部を形成し且つ、出側から遠い位置には第1開口部と直径方向に対峙する第2開口部を形成し、パティキュレレートフィルタから出た全ての排ガスがミキシングパイプの入側端部の周囲を一方向に旋回するように流れを誘導する第1仕切板と、第1仕切板により誘導される排ガスの流れを二分して、旋回方向内側の流れを第1開口部に対し接線方向から導入せしめる第2仕切板と、残りの旋回方向外側の流れを第2開口部に対して接線方向から導入せしめる第3仕切板とをガス集合室の下流側端部内に設けることにより、乱れを利用するとともに混合距離=混合時間をとることで排ガスと尿素水の混合性を高める技術が開示されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 2008-215286 (Patent Document 2) also discloses that the particulate filter at the entrance end of the mixing pipe also has a first opening at a position close to the exit side and a position far from the exit side. Forms a second opening that diametrically opposes the first opening and guides the flow so that all exhaust gas from the particulate filter swirls around the inlet end of the mixing pipe in one direction The first partition plate, the second partition plate that bisects the flow of the exhaust gas induced by the first partition plate and introduces the flow inside the swirl direction from the tangential direction to the first opening, and the remaining swirl direction By providing a third partition plate in the downstream end of the gas collecting chamber for introducing the outer flow from the tangential direction with respect to the second opening, the turbulence is utilized and the mixing distance = mixing time is taken. And a technique for improving the mixing ability of urea water.
しかし、特許文献1によると、排気系路のSCR触媒の上流側にベンチュリ状のミキシング室を設けた構造なので、排気系路において浄化装置全体が長くなる。
一方、特許文献2によると、パティキュレレートフィルタが抱持されたケーシングAと、該ケーシングAの出側に連結され、上述の排ガスの旋回を正起させるガス集合室と、該ガス集合室に連接され、該ケーシングAの軸線と略並行に配設されたミキシングパイプと、該ミキシングパイプの出側にガス分散室が接続され、該ガス分散室に連接されミキシングパイプの軸線と略並行に配設された選択還元型触媒が抱持されたケーシングBとが折重なるように構成されているため、排気流路系において浄化装置全体は短いが、全体外形が太くなる。
従って、特許文献1及び2については共に、排ガスと尿素水とのミキシングのための距離を確保するために、一方は長く、他方は太くなり車両への搭載性、車両への組付性等に不具合が生じる場合がある。
However, according to Patent Document 1, since the venturi-like mixing chamber is provided on the upstream side of the SCR catalyst in the exhaust system path, the entire purification device becomes long in the exhaust system path.
On the other hand, according to Patent Document 2, a casing A in which a particulate filter is held, a gas collecting chamber connected to the outlet side of the casing A and causing the above-described exhaust gas to swirl, and the gas collecting chamber A mixing pipe that is connected and disposed substantially parallel to the axis of the casing A, and a gas dispersion chamber is connected to the outlet side of the mixing pipe, and is connected to the gas dispersion chamber and disposed substantially parallel to the axis of the mixing pipe. Since the entire selective purification apparatus is short in the exhaust passage system, the entire outer shape is thick because the casing B holding the provided selective catalytic reduction catalyst is folded.
Therefore, in both Patent Documents 1 and 2, in order to secure a distance for mixing exhaust gas and urea water, one is longer and the other is thicker, so that it can be mounted on a vehicle, can be mounted on a vehicle, and the like. Problems may occur.
そこで、本発明はこのような不具合に鑑み成されたもので、排気系路の触媒装置の上流側に、排気系路の軸線を中心にして排ガスの流れを周方向に回動させる排ガス流通路を形成し、排ガスと尿素水との混合を促進させる混合促進室を設けることにより、排ガスと尿素水を周方向に流すことでミキシングのための距離を確保して、排気系路方向の長さをコンパクトにすると共に、装置全体に太さを細くして、排ガス浄化装置の車両への搭載性、組付性及び、排気抵抗の抑制等を改善することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of such problems, and an exhaust gas flow passage that rotates the flow of exhaust gas in the circumferential direction around the axis of the exhaust system passage upstream of the catalyst device of the exhaust system passage. By forming a mixing promotion chamber that promotes mixing of exhaust gas and urea water, the exhaust gas and urea water flow in the circumferential direction to ensure a distance for mixing, and the length in the exhaust system direction And reducing the thickness of the entire device to improve the mountability and assembly properties of the exhaust gas purifying device and the suppression of exhaust resistance.
本発明はかかる目的を達成するもので、内燃機関の排気系路に設けられ、添加剤の供給により前記内燃機関の排ガスを浄化する触媒装置と、
前記排気系路の前記触媒装置の上流側に設けられ、排ガスを前記排気系路の軸線を中心にして前記排ガスの流れを周方向に沿って流れる排ガス流通路を有し、前記排ガスと前記添加剤との混合を促進させる混合促進室と、
前記混合促進室の排ガス導入孔近傍に設けられ、前記排ガス流通路に前記添加剤を噴射する添加剤噴射手段と、を備え、
前記混合促進室は前記排気系路に沿って直列に連接した状態で配設されると共に、前記排ガス流通路における排ガスの周方向流れが互いに逆になるように構成された第1混合促進室及び第2混合促進室を備え、
前記第1混合促進室は、ケーシングと、断面形状がJ型形状を成し、前記J型形状の湾曲部の中心が前記軸線を含むように配設され、前記該J型形状の直線部の先端が前記ケーシングに接続され、前記軸線に沿って延在した第1ガイド部材と、前記直線部と背中合わせ位置に配設され且つ、前記第1ガイド部材と前記ケーシングとに挟持されると共に、断面形状が前記湾曲部と反対方向に湾曲して、前記軸線に沿って延在した第2ガイド部材と、前記ケーシングの排気系路上流側を閉塞すると共に、前記軸線上に配設された第1排ガス導入孔を有した第1上流側蓋部材と、前記ケーシングの排気系路下流側を閉塞すると共に、前記第2ガイド部材の前記湾曲部を通る前記軸線と平行な中心線上に配設された第1排ガス排出孔を有した第1下流側蓋部材とを備えることにより、前記ケーシング、前記第1ガイド部材、前記第2ガイド部材、前記第1上流側蓋部材、及び、前記第1下流側蓋部材に囲繞された第1排ガス流通路を形成し、
前記第2混合促進室は前記ケーシングに対し前記第1ガイド部材及び第2ガイド部材が前記第1混合促進室円周方向に同位相に配置され、前記ケーシングの排ガス系路上流側を閉塞し、前記第1排ガス排出孔に対向した位置に、第2排ガス導入孔を配設した第2上流側蓋部材と、前記軸線上に配設された第2排ガス排出孔を有した第2下流側蓋部材とを備えることにより、前記ケーシング、前記第1ガイド部材、前記第2ガイド部材、前記第2上流側蓋部材、前記第2下流側蓋部材に囲繞された第2排ガス流通路を形成し、
前記第1排ガス流通路と前記第2排ガス流通路は、各々を流れる排ガスの流れが前記周方向において逆になるように構成されていることを特徴とする。
The present invention achieves such an object, and is provided in an exhaust system passage of an internal combustion engine, and a catalyst device for purifying exhaust gas of the internal combustion engine by supplying an additive,
Provided upstream of the catalytic converter of the exhaust system path has an exhaust gas flow path of the exhaust gas around the axis of the exhaust system path flows along the flow of exhaust gas in the circumferential direction, the said gas added A mixing promotion chamber for promoting mixing with the agent;
Provided in the exhaust gas introduction hole near the mixing promotion chamber, and an additive injection means for injecting the additive into the exhaust gas flow passage,
The mixing promotion chamber is disposed in a state of being connected in series along the exhaust system path, and the first mixing promotion chamber is configured so that the circumferential flow of the exhaust gas in the exhaust gas flow path is reversed to each other; A second mixing promotion chamber,
The first mixing promotion chamber is disposed so that a cross section of the first mixing promotion chamber has a J shape, and the center of the curved portion of the J shape includes the axis, A front end is connected to the casing, extends along the axis, is disposed at a back-to-back position with the linear portion, and is sandwiched between the first guide member and the casing, and has a cross-section. The shape is curved in the direction opposite to the curved portion, the second guide member extending along the axis, and the exhaust system upstream side of the casing is closed, and the first guide disposed on the axis. The first upstream lid member having the exhaust gas introduction hole and the exhaust system downstream side of the casing are closed, and disposed on a center line parallel to the axis passing through the curved portion of the second guide member. 1st downstream which has the 1st exhaust gas discharge hole A first exhaust gas flow passage surrounded by the casing, the first guide member, the second guide member, the first upstream lid member, and the first downstream lid member. Forming,
In the second mixing promotion chamber, the first guide member and the second guide member are arranged in the same phase in the circumferential direction of the first mixing promotion chamber with respect to the casing, and close the exhaust gas system upstream side of the casing, A second upstream cover member having a second upstream cover member provided with a second exhaust gas introduction hole at a position opposed to the first exhaust gas discharge hole and a second exhaust gas discharge hole disposed on the axis. Forming a second exhaust gas flow passage surrounded by the casing, the first guide member, the second guide member, the second upstream lid member, and the second downstream lid member,
The first exhaust gas flow path and the second exhaust gas flow path are configured such that the flow of exhaust gas flowing through each of the first exhaust gas flow path and the second exhaust gas flow path is reversed in the circumferential direction.
かかる発明において、排気系路の軸線を中心にして周方向に回動させる排ガス流通路を形成したので、排ガスと添加剤とを混合させるために必要な流通路長さを確保できるようにしたので、排気装置全体の排気系路方向が短縮でき、車両への搭載性が向上する。 In this invention, since the exhaust gas flow passage that rotates in the circumferential direction around the axis of the exhaust system passage is formed, the flow passage length necessary for mixing the exhaust gas and the additive can be secured. The exhaust system direction of the entire exhaust system can be shortened, and the mountability to the vehicle is improved.
また、本願発明では、前記混合促進室は前記排気系路に沿って、第1混合促進室と第2混合促進室とが直列に連接した状態で配設され、前記第1混合促進室と前記第2混合促進室とで前記排ガス流通路内を流れる排ガスの流れる方向が逆になる。 In the invention of the present application, the mixing promotion chamber is disposed in a state where the first mixing promotion chamber and the second mixing promotion chamber are connected in series along the exhaust system path. the direction of flow of the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow passage is ing reversed by the second mixing promotion chamber.
このような構成にすることにより、第1混合促進室と第2混合促進室との排ガス流通路内を流れる排ガスの流れる方向が逆になるようにしたので、排ガスの流れに乱れを生じさせて、排ガスと添加剤との混合をさらに促進できる効果を有する。 By adopting such a configuration, the flow direction of the exhaust gas flowing in the exhaust gas flow passages of the first mixing promotion chamber and the second mixing promotion chamber is reversed, so that the flow of the exhaust gas is disturbed. And, it has the effect of further promoting the mixing of the exhaust gas and the additive.
また、本願発明において好ましくは、前記ケーシングは円筒状であり、
前記第1ガイド部材は、直線部の先端がケーシングに固着され、且つ、前記ケーシングの軸線方向全域に延在し、
前記第2ガイド部材は、前記ケーシングの軸線方向全域に延在するとよい。
In the present invention, preferably, the casing is cylindrical.
The first guide member has a straight end fixed to the casing, and extends in the entire axial direction of the casing.
The second guide member may extend over the entire axial direction of the casing .
このような構成にすることにより、排ガスが流れる排ガス流通路がケーシングの周方向になっているため、添加剤と排ガスとの混合を促進させる排ガス流通路長さNは、ケーシングの径に比例した値となり、排ガス流通路長さNを長くすることができるので、ケーシングの軸線方向長さを短くでき、排ガス浄化装置全体の長さを短くすることができる。
排ガス流通路長さNの長さに加え、排ガスの流れ方向が前記第1排ガス流通路と前記第2排ガス流通路で逆方向になるようにしたので、流れる方向が逆になる部分で、排ガスの乱れを生起させて、添加剤と排ガスの混合を促進させる効果を有する。
By adopting such a configuration, since the exhaust gas flow passage through which the exhaust gas flows is in the circumferential direction of the casing, the exhaust gas flow passage length N for promoting the mixing of the additive and the exhaust gas is proportional to the diameter of the casing. Since the exhaust gas flow passage length N can be increased, the axial length of the casing can be shortened, and the overall length of the exhaust gas purification apparatus can be shortened.
In addition to the length of the exhaust gas flow path length N, the flow direction of the exhaust gas is reversed between the first exhaust gas flow path and the second exhaust gas flow path. This has the effect of promoting the mixing of the additive and the exhaust gas.
また、本願発明において好ましくは、前記混合促進室の排ガス導入孔には前記排ガスを導入するベルマウス状の第3ガイド部材を配設するとよい。 In the present invention, preferably, a bell mouth-shaped third guide member for introducing the exhaust gas is disposed in the exhaust gas introduction hole of the mixing promotion chamber.
このような構成にすることにより、混合促進室の排ガス導入孔にベルマウス状の第3ガイド部材を配設したので、混合促進室に入る排ガスの流入抵抗が軽減され、排気マニホールド部における排圧の上昇を抑制して、エンジンの排気抵抗低減を図り、エンジンの出力向上と燃料消費量の削減効果が得られる。 With such a configuration, the bellmouth-shaped third guide member is disposed in the exhaust gas introduction hole of the mixing promotion chamber, so that the inflow resistance of the exhaust gas entering the mixing promotion chamber is reduced, and the exhaust pressure in the exhaust manifold section As a result, the engine exhaust resistance is reduced and the engine output is improved and the fuel consumption is reduced.
また、本願発明において好ましくは、前記第1及び第2混合促進室夫々の前記排ガス導入孔と、前記排ガス排気孔及び、前記排ガス流通路の断面積は、前記混合促進室を抱持している浄化装置ケーシングの排気管接続部の断面積に対し略同等か又は大きくするとよい。 In the present invention, preferably, the cross-sectional areas of the exhaust gas introduction hole, the exhaust gas exhaust hole, and the exhaust gas flow passage of each of the first and second mixing promotion chambers hold the mixing promotion chamber. The cross-sectional area of the exhaust pipe connecting portion of the purification device casing may be substantially the same or larger.
このような構成にすることにより、混合促進室の前記排ガス導入孔と、前記排ガス排気孔及び、前記排ガス流通路夫々の断面積を浄化装置ケーシングの排気管接続部の断面積に対し略同等か又は大きくしたので、排ガスの排気抵抗の増大を抑制することができ、エンジン出力の低減を防止できる。 With such a configuration, the cross-sectional areas of the exhaust gas introduction hole, the exhaust gas exhaust hole, and the exhaust gas flow passage of the mixing promotion chamber are substantially equal to the cross-sectional area of the exhaust pipe connection portion of the purifier casing. Or since it enlarged, the increase in the exhaust_gas | exhaustion resistance of waste gas can be suppressed, and the reduction of an engine output can be prevented.
また、本願発明において好ましくは、前記添加剤を前記第1排ガス流通路に噴射する添加剤噴射手段の取付位置は、前記第1排ガス流通路の上流側位置で且つ、前記第1混合促進室の第1排ガス排出孔を重力方向下側に位置させて、前記第1排ガス導入孔を中心に上側に配置し、排ガスの流れに沿った方向に添加剤を噴射するようにするとよい。 In the present invention, preferably, the additive injection means for injecting the additive into the first exhaust gas flow passage is installed at an upstream position of the first exhaust gas flow passage and in the first mixing promotion chamber. The first exhaust gas discharge hole may be positioned on the lower side in the direction of gravity, and the first exhaust gas introduction hole may be arranged on the upper side so that the additive is injected in the direction along the flow of the exhaust gas.
このような構成にすることにより、添加剤噴射手段を第1混合促進室の第1排ガス排出孔に対し、第1排ガス導入孔を中心にして上側に配置したので、添加剤の混合が十分に促進できず液体粒状になり、混合促進室の壁面及び重力方向下側に滞留した場合でも、排ガス熱によって気化して、下流側に流れていくので、添加剤を有効に活用できる。 By adopting such a configuration, the additive injection means is disposed above the first exhaust gas discharge hole of the first mixing promotion chamber with the first exhaust gas introduction hole as the center, so that the additive is sufficiently mixed. Even when it cannot be promoted and becomes liquid granular form and stays on the wall of the mixing promotion chamber and the lower side in the gravity direction, it is vaporized by the exhaust gas heat and flows downstream, so that the additive can be used effectively.
本発明によれば、排ガスの流れを周方向に回動させる排ガス流通路を形成した混合促進室にして、排ガス流通路系方向の長さを短くして車両への搭載性の改善と、混合の促進を図ると共に、混合促進室の排ガス導入孔と、排ガス排出孔及び、排ガス流通路夫々の断面積は、混合促進室を抱持している浄化装置ケーシングの排気管接続部の断面積に対し略同等か又は大きくした構造なので、排ガスの排気抵抗の増大を抑制することができ、エンジンのポンピングロスの増大を抑制して、エンジン出力の低減を防止できる。 According to the present invention, the mixing promotion chamber is formed with an exhaust gas flow passage that rotates the flow of exhaust gas in the circumferential direction. The cross-sectional areas of the exhaust gas introduction hole, the exhaust gas discharge hole, and the exhaust gas flow passage of the mixing promotion chamber are equal to the cross-sectional area of the exhaust pipe connection portion of the purification device casing that holds the mixing promotion chamber. On the other hand, since the structure is substantially the same or larger, it is possible to suppress an increase in exhaust resistance of exhaust gas, suppress an increase in pumping loss of the engine, and prevent a decrease in engine output.
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。
但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to specific examples unless otherwise specifically described. Only.
図1(A)は本発明を車両に搭載されたエンジン1の排ガス浄化装置2を採用した全体構成図を示す。
エンジン1には排気系路4と給気系路5とが併設されている。排気系路4は、エンジン1の燃焼室から排出される排ガスが導入される排気マニホールド4eと、該排気マニホールド4eから排出された排ガスで後述するコンプレッサ4aと同軸に支持され該コンプレッサ4aを回転駆動するターボチャージャ41の排気タービン4bと、該排気タービン4bから排出された排ガスを排ガス浄化装置に導く排気管4dとで構成されている。
一方、給気系路5は、エアクリーナ5eと、該エアクリーナ5eからの給気を排気タービン4bと同軸に連結され、回転によって加圧するコンプレッサ4aと、加圧された給気をインタクーラ5bに導く給気管5aと、加圧されて昇温した給気を冷却するインタクーラ5bと、インタクーラ5bで冷却され給気をエンジン1の吸気マニホールド5dに導く給気管5cと、吸気マニホールド5dとで構成されている。
燃焼室で燃料を燃焼させた給気は排ガスとして排気マニホールド4eに排出され、ターボチャージャ4の排気タービン4bを回転させて、排気管4dを介して、排ガス浄化装置2に導入される。
3はエンジンコントロールユニット(以後「ECU」と略称する)で、エンジンの回転数をコントロールすると共に、エンジン回転数及び負荷によって添加剤である尿素水の噴射量を制御する。
FIG. 1A shows an overall configuration diagram in which the present invention employs an exhaust gas purification device 2 for an engine 1 mounted on a vehicle.
The engine 1 is provided with an exhaust system path 4 and an air supply system path 5. The exhaust system path 4 is supported by an
On the other hand, the air supply system path 5 is connected to an
The supply air obtained by burning the fuel in the combustion chamber is discharged to the
図2は排ガス浄化装置2内部の概略構成図を示し、エンジン1のハイキマニホールド4eから排出された排ガスはケーシング21の排気管接続部211からケーシング21内に導入される。
ケーシング21内は排気系路上流側から順次、一酸化炭素(CO)及び、炭化水素(HC)を除去する前段酸化触媒22、該前段酸化触媒22に間隔を有して浮遊粒子状物質(PM)を捕捉するDPF23、該DPF23と間隔を有してDPF23を通過した排ガスが第1混合促進室7に導入し易くするベルマウス状の第3ガイド部材6、該第3ガイド部材6に連接して、排ガスと添加剤である尿素水との混合を促進する本願発明である第1混合促進室7、該第1混合促進室7に連接して配置されている第2混合促進室8、該第2混合促進室8に間隔を有してNOxを水(H20)と窒素(N2)に選択還元する選択還元触媒24、該選択還元触媒24に間隔を有して、選択還元触媒24をスリップしたアンモニア(NH3)、一酸化炭素(CO)及び、炭化水素(HC)を除去する後段酸化触媒が配設されている。
浄化された排ガスはケーシング21の排ガス排出孔212から排出される。
尚、第1混合促進室7の第1排ガス流通路79(図3(A)参照)上流部分には添加剤噴射手段である尿素水噴射ノズルが配設されている。
これは、尿素水と排ガスとの混合距離を可能な限り長くするために、第1排ガス流通路79の上流側部分に配置したものである。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the inside of the exhaust gas purification device 2, and the exhaust gas discharged from the
Inside the casing 21, the
The purified exhaust gas is discharged from the exhaust
In addition, a urea water injection nozzle that is an additive injection means is disposed upstream of the first exhaust gas flow passage 79 (see FIG. 3A) of the first
This is arranged in the upstream portion of the first exhaust gas flow passage 79 in order to make the mixing distance of urea water and exhaust gas as long as possible.
図3は混合促進室の構造を説明する概略構造図で、(A)は本発明の第1混合促進室、(B)は第2混合促進室、(C)は図3(A)のZ矢視図である。
尚、第1及び、第2混合促進室7及び、8は連接した状態で使用されるが、図3(A)、(B)及び図4(A)、(B)においては、表示が複雑になるため、分離して記載してある。
図3(A)は第1混合促進室7であり、該第1混合促進室7は円筒状のケーシング71と、該ケーシング71の軸線L1に沿って、断面形状がJ型形状を成し、該J型形状の湾曲部721が軸線L1を中心に位置するように囲み、直線部722がケーシング71に固着されて、ケーシング71の軸線L1方向全域に延在した第1ガイド部材72と、直線部722と背中合わせ位置に断面形状が前記J型形状の湾曲部721と反対方向に湾曲して、第1ガイド部材72とケーシング71とに固着され、ケーシング71の軸線L1方向全域に延在した第2ガイド部材73と、ケーシング71の排気系路上流側を閉塞すると共に、軸線L1を中心に第1排ガス導入孔76(二点鎖線)を有した第1上流側蓋部材74と、ケーシング71の排気系路下流側を閉塞すると共に、第2ガイド部材73の湾曲部中心位置を通り、軸線L1と略平行な中心線L2近傍に第1排ガス排出孔77を有した第1下流側蓋部材75とで構成されている。
尚、本実施形態において、第1ガイド部材72の直線部722の先端部でケーシング71との接合部には、排ガスの流通方向に湾曲部Rを設けることにより、排ガスが流通方向に曲がり易くして、排ガスの流通抵抗を抑制するようにしてある。
また、第2ガイド部材をケーシング71と第1ガイド部材72夫々に固着するようにしたので、第1及び、第2ガイド部材72,73のケーシング71への取付剛性が向上し、排ガスの脈動により発生する第1及び、第2ガイド部材72,73の振動を抑制し、第1混合促進室7の耐久性向上と騒音防止を図っている。
FIG. 3 is a schematic structural diagram for explaining the structure of the mixing promotion chamber. (A) is the first mixing promotion chamber of the present invention, (B) is the second mixing promotion chamber, and (C) is Z in FIG. 3 (A). It is an arrow view.
Although the first and second
FIG. 3A shows the first
In the present embodiment, the curved portion R is provided in the flow direction of the exhaust gas at the end of the
In addition, since the second guide member is fixed to the
尚、図3(A)及び,(B)は図が複雑になるので、第1上流側蓋部材(74)と第1下流側蓋部材(75)及び、第2上流側蓋部材(81)と第2下流側蓋部材(82)は説明上必要なので符号を付してあるが、図面上では記載を省いた状態で記載してある。
また、排ガス導入孔76及び、排ガス排出孔77はケーシング21の排気管接続部211の直径と略同じ(又は大きい)にして、排ガス流通抵抗が大きくなるのを抑制している。
従って、第1ガイド部材72の湾曲部721と第2ガイド部材73の湾曲部の半円状の直径は、排気管接続部211の直径より若干大きくなっている。
そして、第1混合促進室7にはケーシング71、第1ガイド部材72、第2ガイド部材73、第1上流側蓋部材74、第1下流側蓋部材75に囲繞された、排ガスが流れる第1排ガス流通路79が形成されている。
3 (A) and 3 (B) are complicated, the first upstream lid member (74), the first downstream lid member (75), and the second upstream lid member (81). The second downstream side cover member (82) is labeled because it is necessary for the description, but is not shown in the drawing.
Further, the exhaust
Accordingly, the semicircular diameters of the
The first
図3(B)は第2混合促進室8であり、第2混合促進室8は、ケーシング71、第1ガイド部材72及び、第2ガイド部材73の形状及び配置関係が第1混合促進室7とケーシング71の周方向に同位相に配置されているので、説明は省略する。
従って、第2混合促進室8は、ケーシング71と、第1ガイド部材72と、第2ガイド部材73と、ケーシング71の排気系路上流側を閉塞すると共に、第2ガイド部材73の湾曲部中心位置L2近傍に第2排ガス導入孔83を有した第2上流側蓋部材81と、ケーシング71の排気系路下流側を閉塞すると共に、軸線L1を中心に第2排ガス排出孔84(二点鎖線)有した第1下流側蓋部材84とで構成されている。
そして、排ガス浄化装置2の浄化装置ケーシング21内に設置される場合は、第1混合促進室7の第1下流側蓋部材75の第1排ガス排出孔77と、第2混合促進室8の第2上流側蓋部材81の第2排ガス導入孔83とをケーシング71の円周方向の位相を一致させて、第1混合促進室7と第2混合促進室8とを当接させた状態で設置する。
また、第2混合促進室8には、ケーシング71、第1ガイド部材72、第2ガイド部材73、第2上流側蓋部材83、第2下流側蓋部材84に囲繞された排ガスが流れる第2排ガス流通路85が形成されている。
FIG. 3B shows the second
Accordingly, the second
When installed in the purification device casing 21 of the exhaust gas purification device 2, the first exhaust
Further, in the second
図4は(A)は第1混合促進室における排ガスの流通経路説明図、(B)は第2混合促進室における排ガスの流通経路説明図を示す。
尚、図4(A),(B)は部品符号の引出線を記入すると図が複雑になるため省略するので、部品については図3(A),(B)を参照のこと。
図4(A)の第1混合促進室7はF矢視方向からの排ガスは第1排ガス導入孔76から導入され、第1ガイド部材72の湾曲部721とケーシング71とによって形成された第1排ガス流通路79をケーシング71の周方向に沿って時計回り(図面上)に流れ、第2ガイド部材73のところで、第1排ガス排出孔77から排出される。
第1排ガス排出孔77には、第2混合促進室8の第2排ガス導入孔83が接合されているので、排ガスは、第2混合促進室8の第1ガイド部材72の湾曲部721とケーシング71とによって形成された第2排ガス流通路85をケーシング71の周方向に沿って反時計回り(図面上)に流れ、第2排ガス排出孔84から選択還元触媒24側に流れていく。
4A is an explanatory view of the flow path of exhaust gas in the first mixing promotion chamber, and FIG. 4B is an explanatory view of the flow path of exhaust gas in the second mixing promotion chamber.
4 (A) and 4 (B) are omitted because the drawing becomes complicated when the lead lines of the component codes are entered. For the components, see FIGS. 3 (A) and 3 (B).
In the first
Since the second exhaust gas introduction hole 83 of the second
排ガスは、第1及び第2混合促進室7、8において時計方向への流れを、反時計方向に流れ方向を変換することで、排ガスの流れに乱れを生起させて尿素水と排ガスとの混合を促進させる。
さらに、排ガス流通路79(85)は排ガスをケーシング71の周方向に沿って流す構造なので、ケーシング71の径Dに対し、排ガス流通路の長さNは、N=3/4πDの長さとなる。3/4は図3(A)に示すように、排ガス流通路がケーシング71の3/4くらいで、終わっているため係数を負荷した。
従って、本実施形態においては、第1及び第2混合促進室7、8を直列に配置したので、排ガス流通路の長さは2Nとなり、尿素水と排ガスとの混合を促進させるための十分な排ガス流通路長さを確保することができる。
In the first and second
Further, since the exhaust gas flow passage 79 (85) has a structure in which the exhaust gas flows along the circumferential direction of the
Therefore, in the present embodiment, since the first and second
図5は添加剤噴射手段であるの取付位置を決めたもので、尿素水噴射ノズル9は、第1混合促進室7の第1排ガス排気孔77を重力方向下側に位置させて、第1排ガス導入孔76を中心にして上側に配置したものである。
これは、尿素水噴射ノズル9を第1混合促進室7の第1排ガス流通路79の上流側部分で、排ガスの第1排ガス排出孔77に対し、第1排ガス導入孔76を中心にして上側に配置したので、添加剤の混合が十分に促進できず液体粒状になり、混合促進室の壁面及び重力方向下側に滞留した場合でも、排ガス熱によって気化して、下流側に流れていくので、添加剤を有効に活用できると共に、CERと排ガスの混合促進距離Nを十分に長くできる効果を有するものである。
FIG. 5 shows the attachment position of the additive injection means, and the urea water injection nozzle 9 positions the first exhaust
This is because the urea water injection nozzle 9 is located on the upstream side of the first exhaust gas flow passage 79 of the first
ディーゼルエンジンから排出される排ガス中に含まれる公害物質を添加剤の供給により、排気系路に設けた触媒装置の利用によって無害化する排ガス浄化装置に適用できる。 The present invention can be applied to an exhaust gas purification device that renders pollutants contained in exhaust gas discharged from a diesel engine harmless by supplying an additive and using a catalyst device provided in an exhaust system.
1 エンジン(内燃機関)
2 排ガス浄化装置
3 ECU
4 排気系路
5 吸気経路
6 第3ガイド部材
7 第1混合促進室
8 第2混合促進室
9 尿素水噴射ノズル(添加剤噴射手段)
21 ケーシング
22 前段酸化触媒
23 DPF
24 選択還元触媒
25 後段酸化触媒
72 第1ガイド部材
73 第2ガイド部材
76 第1排ガス導入孔
77 第1排ガス排出孔
79 第1排ガス流通路(排ガス流通路)
83 第2排ガス導入孔
84 第2排ガス排出孔
85 第2排ガス流通路(排ガス流通路)
L1 軸線
L2 中心線
1 engine (internal combustion engine)
2 Exhaust
4 exhaust system path 5 intake path 6
21
24
83 Second exhaust
L1 axis L2 center line
Claims (5)
前記排気系路の前記触媒装置の上流側に設けられ、前記排ガスを前記排気系路の軸線を中心にして前記排ガスの流れを周方向に沿って流れる排ガス流通路を有し、前記排ガスと前記添加剤との混合を促進させる混合促進室と、
前記混合促進室の排ガス導入孔近傍に設けられ、前記排ガス流通路に前記添加剤を噴射する添加剤噴射手段と、
を備え、
前記混合促進室は前記排気系路に沿って直列に連接した状態で配設されると共に、前記排ガス流通路における排ガスの周方向流れが互いに逆になるように構成された第1混合促進室及び第2混合促進室を備え、
前記第1混合促進室は、ケーシングと、断面形状がJ型形状を成し、前記J型形状の湾曲部の中心が前記軸線を含むように配設され、前記該J型形状の直線部の先端が前記ケーシングに接続され、前記軸線に沿って延在した第1ガイド部材と、前記直線部と背中合わせ位置に配設され且つ、前記第1ガイド部材と前記ケーシングとに挟持されると共に、断面形状が前記湾曲部と反対方向に湾曲して、前記軸線に沿って延在した第2ガイド部材と、前記ケーシングの排気系路上流側を閉塞すると共に、前記軸線上に配設された第1排ガス導入孔を有した第1上流側蓋部材と、前記ケーシングの排気系路下流側を閉塞すると共に、前記第2ガイド部材の前記湾曲部を通る前記軸線と平行な中心線上に配設された第1排ガス排出孔を有した第1下流側蓋部材とを備えることにより、前記ケーシング、前記第1ガイド部材、前記第2ガイド部材、前記第1上流側蓋部材、及び、前記第1下流側蓋部材に囲繞された第1排ガス流通路を形成し、
前記第2混合促進室は前記ケーシングに対し前記第1ガイド部材及び第2ガイド部材が前記第1混合促進室円周方向に同位相に配置され、前記ケーシングの排ガス系路上流側を閉塞し、前記第1排ガス排出孔に対向した位置に、第2排ガス導入孔を配設した第2上流側蓋部材と、前記軸線上に配設された第2排ガス排出孔を有した第2下流側蓋部材とを備えることにより、前記ケーシング、前記第1ガイド部材、前記第2ガイド部材、前記第2上流側蓋部材、前記第2下流側蓋部材に囲繞された第2排ガス流通路を形成し、
前記第1排ガス流通路と前記第2排ガス流通路は、各々を流れる排ガスの流れが前記周方向において逆になるように構成されていることを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。 A catalyst device that is provided in an exhaust system passage of the internal combustion engine and purifies the exhaust gas of the internal combustion engine by supplying an additive;
Wherein provided upstream of the catalytic converter in the exhaust system path has an exhaust gas flow passage flowing along the flow of exhaust gas in the circumferential direction of the exhaust gas around the axis of the exhaust system path, the said flue gas A mixing promotion chamber for promoting mixing with the additive,
Provided in the exhaust gas introduction hole near the mixing promotion chamber, and additive injection means for injecting the additive into the exhaust gas flow passage,
Equipped with a,
The mixing promotion chamber is disposed in a state of being connected in series along the exhaust system path, and the first mixing promotion chamber is configured so that the circumferential flow of the exhaust gas in the exhaust gas flow path is reversed to each other; A second mixing promotion chamber,
The first mixing promotion chamber is disposed so that a cross section of the first mixing promotion chamber has a J shape, and the center of the curved portion of the J shape includes the axis, A front end is connected to the casing, extends along the axis, is disposed at a back-to-back position with the linear portion, and is sandwiched between the first guide member and the casing, and has a cross-section. The shape is curved in the direction opposite to the curved portion, the second guide member extending along the axis, and the exhaust system upstream side of the casing is closed, and the first guide disposed on the axis. The first upstream lid member having the exhaust gas introduction hole and the exhaust system downstream side of the casing are closed, and disposed on a center line parallel to the axis passing through the curved portion of the second guide member. 1st downstream which has the 1st exhaust gas discharge hole A first exhaust gas flow passage surrounded by the casing, the first guide member, the second guide member, the first upstream lid member, and the first downstream lid member. Forming,
In the second mixing promotion chamber, the first guide member and the second guide member are arranged in the same phase in the circumferential direction of the first mixing promotion chamber with respect to the casing, and close the exhaust gas system upstream side of the casing, A second upstream cover member having a second upstream cover member provided with a second exhaust gas introduction hole at a position opposed to the first exhaust gas discharge hole and a second exhaust gas discharge hole disposed on the axis. Forming a second exhaust gas flow passage surrounded by the casing, the first guide member, the second guide member, the second upstream lid member, and the second downstream lid member,
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the first exhaust gas flow passage and the second exhaust gas flow passage are configured such that the flow of exhaust gas flowing through each of the first exhaust gas flow passage and the second exhaust gas flow passage is reversed in the circumferential direction .
前記第1ガイド部材は、直線部の先端がケーシングに固着され、且つ、前記ケーシングの軸線方向全域に延在し、
前記第2ガイド部材は、前記ケーシングの軸線方向全域に延在することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排ガス浄化装置。 The casing is cylindrical;
The first guide member has a straight end fixed to the casing, and extends in the entire axial direction of the casing.
The second guide member, the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the axially extending throughout the casing.
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