JP5869888B2 - Exhaust purification equipment - Google Patents
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Description
本発明は、排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device.
従来、エンジンの排気流路を流れる排気ガスを浄化するための排気浄化装置として、例えば特許文献1に記載されたものが知られている。この特許文献1に記載された排気浄化装置は、DOC(Diesel Oxidation Catalyst)及びDPF(Diesel Particulate Filter)が収容された第一ケーシングと、排気ガス中に尿素水(還元剤)を噴射する噴射ノズル(噴射装置)を取り付けたパイプと、SCR(SelectiveCatalytic Reduction)が収容される第二ケーシングと、を備えている。また、特許文献1に記載された排気浄化装置は、パイプの上流側を、第一ケーシングの軸線方向に対して略垂直な方向に延びるように第一ケーシングに内挿してパイプ全体に穴を形成し、パイプの下流側を第二ケーシングに連結している。そして、尿素水の噴射によって生成されたアンモニアを利用して排気ガスのNOxを還元し浄化している。
Conventionally, as an exhaust purification device for purifying exhaust gas flowing through an exhaust passage of an engine, for example, one described in
ところで、還元剤の噴射角を狭めると還元剤の粒子径が大きくなるため、できるだけ還元剤の噴射角を広げることが好ましい。しかしながら、特許文献1に記載された排気浄化装置では、第一ケーシングとパイプとを連結する穴がパイプ全体に形成されているため、還元剤の噴射角を広げると、この穴から還元剤が第一ケーシングに漏れ出してしまう。
By the way, since the particle diameter of a reducing agent will become large if the injection angle of a reducing agent is narrowed, it is preferable to enlarge the injection angle of a reducing agent as much as possible. However, in the exhaust emission control device described in
また、特許文献1に記載された排気浄化装置のようにパイプ全体に穴が形成されていると、パイプの下流側からしか排気ガスが流入しないため、噴射直後の還元剤が十分に拡散せず、良好な還元反応を得ることができない。
Further, when a hole is formed in the entire pipe as in the exhaust gas purification device described in
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、パイプから還元剤が漏れ出すのを抑制しつつ、還元剤の拡散を十分に行うことができる排気浄化装置を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to provide the exhaust gas purification apparatus which can fully perform spreading | diffusion of a reducing agent, suppressing a leakage of a reducing agent from a pipe. .
本発明に係る排気浄化装置は、エンジンの排気流路を流れる排気ガスを浄化するための排気浄化装置であって、筒状のケーシングと、ケーシングの下流側に配置され、ケーシングの軸線方向に対して略垂直な方向に延びるようにケーシングに内挿されたパイプと、パイプの上流側端部からパイプ内に還元剤を噴射する噴射装置と、を有し、ケーシングに内挿されたパイプの内挿部に、ケーシングと連通される貫通孔が形成される貫通孔形成部と、貫通孔形成部の下流側に配置されて貫通孔が形成されない貫通孔非形成部と、が形成されていることを特徴とする。 An exhaust purification device according to the present invention is an exhaust purification device for purifying exhaust gas flowing in an exhaust passage of an engine, and is disposed on a downstream side of a cylindrical casing and the casing with respect to the axial direction of the casing. A pipe inserted in the casing so as to extend in a substantially vertical direction, and an injection device for injecting a reducing agent into the pipe from the upstream end of the pipe, and the pipe inserted in the casing A through hole forming part in which a through hole communicating with the casing is formed and a through hole non-forming part that is arranged downstream of the through hole forming part and does not form a through hole are formed in the insertion part. It is characterized by.
本発明に係る排気浄化装置によれば、内挿部の上流側に貫通孔形成部を形成し、内挿部の下流側に貫通孔非形成部を形成することで、排気ガスをパイプに流入させることができるとともに、還元剤の噴射角を広くしても、還元剤がパイプから漏れ出すのを抑制することができる。さらに、貫通孔非形成部の上流側に貫通孔形成部を形成することで、より上流側から排気ガスをパイプ内に流入させることができるため、還元剤を噴射直後から拡散させることができる。これにより、還元剤の拡散を十分に行うことが可能となる。しかも、貫通孔非形成部は、ケーシング内を流れる高温の排気ガスに覆われているため、貫通孔非形成部に還元剤が付着したとしても、この還元剤の気化を促進することができる。 According to the exhaust emission control device of the present invention, the exhaust gas flows into the pipe by forming the through hole forming portion on the upstream side of the insertion portion and forming the non-through hole forming portion on the downstream side of the insertion portion. In addition, the leakage of the reducing agent from the pipe can be suppressed even if the injection angle of the reducing agent is widened. Furthermore, by forming the through-hole forming portion on the upstream side of the through-hole non-forming portion, exhaust gas can flow into the pipe from the upstream side, so that the reducing agent can be diffused immediately after injection. This makes it possible to sufficiently diffuse the reducing agent. And since the through-hole non-formation part is covered with the high temperature exhaust gas which flows through the inside of a casing, even if a reducing agent adheres to a through-hole non-formation part, the vaporization of this reducing agent can be accelerated | stimulated.
この場合、貫通孔形成部は、噴射装置から噴射される還元剤の噴射領域とパイプの内壁面とが合わさる位置よりも上流側に形成されていることが好ましい。このように構成すれば、還元剤がパイプから漏れ出すのを一層抑制することができる。 In this case, it is preferable that the through hole forming portion is formed on the upstream side of the position where the injection region of the reducing agent injected from the injection device and the inner wall surface of the pipe meet. If comprised in this way, it can suppress further that a reducing agent leaks from a pipe.
本発明によれば、パイプから還元剤が漏れ出すのを抑制しつつ、還元剤の拡散を十分に行うことができる。 According to the present invention, it is possible to sufficiently diffuse the reducing agent while suppressing leakage of the reducing agent from the pipe.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same or equivalent elements will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
図1は、一実施形態に係る排気浄化装置の概略構成を示す図である。図1に示すように、本実施形態の排気浄化装置10は、例えばトラック等の車両においてディーゼルエンジン等のエンジンから排気される排気ガス(以下、単に「排気ガス」という)を浄化するものである。この排気浄化装置10は、排気ガスが流通する排気流路1に搭載されており、DOC11、DPF12、噴射装置13、及びSCR14を備えている。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an exhaust emission control apparatus according to an embodiment. As shown in FIG. 1, an exhaust
排気流路1は、第一ケーシング2、パイプ(壁部)3及び第二ケーシング4により少なくとも画成され、これらが上流側から下流側にこの順で配置されている。第一ケーシング2及び第二ケーシング4は、筒状に形成されており、排気ガスの流れが互いに略平行になるように並置されている。パイプ3は、第一ケーシング2の下流側と第二ケーシング4の上流側とを連結する。このパイプ3は、第一ケーシング2の長手方向に対し略直交する方向に真っ直ぐ延びた後、第二ケーシング4の上流側へ曲がるように延びている。
The
DOC11は、排気ガス中の未燃燃料分を酸化処理するものであり、第一ケーシング2内の上流側に配設されている。DPF12は、DOC11を通過した排気ガス中のパティキュレート(粒子状物質)を捕集するものであり、第一ケーシング2内においてDOC11の下流側に配設されている。
The
噴射装置13は、DPF12を通過した直後の排気ガスに対し、還元剤を噴射して添加するものである。ここでの噴射装置13は、尿素水を還元剤として噴射することにより、下式(1)に示す熱分解反応及び加水分解反応を生じさせ、アンモニアを生成する。
(NH2)2CO → NH3+HNCO (熱分解反応)
HNCO+H2O → NH3+CO2 (加水分解反応) …(1)
The
(NH 2 ) 2 CO → NH 3 + HNCO (thermal decomposition reaction)
HNCO + H 2 O → NH 3 + CO 2 (hydrolysis) (1)
SCR14は、添加された還元剤を利用して排気ガス中のNOxを選択的に還元反応させ、排気ガスを浄化するものである。このSCR14は、第二ケーシング4内に配設されている。ここでのSCR14は、生成したアンモニアを用いて下式(2)に示す還元反応を生じさせ、NOxを選択的に還元浄化する。なお、第二ケーシング4の後段には、余剰のアンモニアを酸化処理するアンモニア低減触媒(不図示)が設けられている。
4NO+4NH3+O2 → 4N2+6H2O (Standard)
6NO2+8NH3 → 7N2+12H2O (Slow) …(2)
NO+NO2+2NH3 → 2N2+3H2O (Fast)
The
4NO + 4NH 3 + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O (Standard)
6NO 2 + 8NH 3 → 7N 2 + 12H 2 O (Slow) (2)
NO + NO 2 + 2NH 3 → 2N 2 + 3H 2 O (Fast)
次に、上述した排気浄化装置10の要部について、図2及び図3を用いて詳細に説明する。図2は、図1の排気浄化装置の要部を示す拡大図である。図3は、図1の排気浄化装置を説明するための概略図である。
Next, the main part of the exhaust
図2及び図3に示すように、パイプ3は、その上流側が第一ケーシング2におけるDPF12の下流側に内挿されている。第一ケーシング2に挿入されているパイプ3の内挿部3aは、第一ケーシング2に対して排気ガスの流れが略直交するように、第一ケーシング2の軸線方向に対して略垂直な方向に延在している。また、パイプ3の上流側の開口端は、第一ケーシング2の壁面により閉塞されている。
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the upstream side of the
パイプ3の上流側端部には、当該パイプ3の上流側端部からパイプ3の延在方向に沿って還元剤が噴射されるように上記噴射装置13が取り付けられている。噴射装置13は、パイプ3内に還元剤を噴射する。換言すると、パイプ3は、噴射装置13から噴射される還元剤の噴射領域Aを内包する。ここでの噴射装置13は、そのノズル13aがパイプ3の内部に位置されており、パイプ3の下流側に向かって還元剤を噴射する。
The
パイプ3の内挿部3aには、上流側に配置されて排気ガスを内部に流入させる貫通孔15が形成された貫通孔形成部16と、貫通孔形成部16の下流側に配置されて貫通孔15が形成されない貫通孔非形成部17と、が形成されている。貫通孔15は、パイプ3の内外を貫通する小さい開口であり、パイプ3の全周から排気口を流入させるために、貫通孔形成部16におけるパイプ3の全周に等間隔で多数形成されている。貫通孔15は、例えば、パイプ3の貫通孔形成部16をパンチング加工することにより形成することができ、この場合、製造容易性の観点からは、貫通孔15は、同一形状であることが好ましい。但し、貫通孔形成部16に形成される貫通孔15の形状や数などは特に制限されるものではない。
The
図3に示すように、貫通孔形成部16は、噴射装置13から噴射される還元剤の噴射領域Aとパイプ3の内壁面3bとが合わさる位置よりも上流側に形成されている。なお、噴射領域Aは、噴射装置13を頂点とした略円錐形状を有するシルエットである。この噴射領域Aは、例えば、噴射装置13から噴射する還元剤の噴射角等に基づいて幾何学的に求めることができる。この場合、貫通孔形成部16は、内挿部3aの上流側端部から貫通孔15が形成されることが好ましい。
As shown in FIG. 3, the through
以上のように構成された排気浄化装置10では、図1に示すように、まず、第一ケーシング2内において、エンジンからの排気ガスがDOC11により酸化処理された後、排気ガス中のパティキュレートがDPF12により捕集される。そして、図2及び図3に示すように、排気ガスは、DPF12を通過した直後、貫通孔形成部16に形成された貫通孔15を介してパイプ3内に流入され、パイプ3により略直角に折れ曲がるよう流れる。
In the
そして、貫通孔15から流入した排気ガスに還元剤が噴射装置13から噴射されて添加され、熱分解反応及び加水分解反応によりアンモニアが生成される。
Then, the reducing agent is injected from the
このとき、上述したように、貫通孔15が形成される貫通孔形成部16は、噴射装置13から噴射される還元剤の噴射領域Aとパイプ3の内壁面3bとが合わさる位置よりも上流側に形成されていることから、噴射装置13から噴射された還元剤は、貫通孔15から漏れ出すことなくパイプ3内に拡散されるとともに、噴射直後から、貫通孔15から流入した排気ガスと混合される。
At this time, as described above, the through
また、貫通孔非形成部17はケーシング内を流れる高温の排気ガスに覆われて加熱されていることから、還元剤が気化することなく貫通孔非形成部17に付着したとしても、貫通孔非形成部17の熱により付着した還元剤の気化が促進される。
Further, since the through-hole
その後、アンモニアを含む排気ガスは、図1に示すように、第二ケーシング4へ流入され、排気ガス中のNOxがSCR14により選択的に還元されて浄化される。そして、後段のアンモニア低減触媒へと供給される。
Thereafter, as shown in FIG. 1, the exhaust gas containing ammonia flows into the
以上、本実施形態によれば、内挿部3aの上流側に貫通孔形成部16を形成し、内挿部3aの下流側に貫通孔非形成部17を形成することで、排気ガスをパイプ3に流入させることができるとともに、還元剤の噴射角を広くしても、還元剤がパイプ3から漏れ出すのを抑制することができる。
As described above, according to the present embodiment, the through-
さらに、貫通孔非形成部17の上流側に貫通孔形成部16を形成することで、より上流側から排気ガスをパイプ3内に流入させることができるため、還元剤を噴射直後から拡散させることができる。これにより、還元剤の拡散を十分に行うことが可能となる。
Furthermore, by forming the through-
しかも、貫通孔非形成部17は、第一ケーシング2内を流れる高温の排気ガスに覆われているため、還元剤が貫通孔形成部16の通過中に気化せずに貫通孔非形成部17に液滴の還元剤が付着したとしても、この還元剤の気化を促進することができる。
Moreover, since the through-
また、本実施形態では、貫通孔形成部16が還元剤の噴射領域Aとパイプ3の内壁面3bとが合わさる位置よりも上流側に形成されているため、還元剤がパイプ3から漏れ出すのを一層抑制することができる。
In the present embodiment, the through
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments. The present invention can be modified without departing from the scope described in the claims or applied to other embodiments. May be.
例えば、上記実施形態では、貫通孔15が貫通孔形成部16におけるパイプ3の全周に等間隔で形成されるものとして説明したが、貫通孔15の形成位置や形成間隔は適宜変更することができる。例えば、DPF12の反対側には大径の貫通孔15を形成し、DPF12側には小径の貫通孔15を形成したり、DPF12の反対側には多数の貫通孔15を形成し、DPF12側には少数の貫通孔15を形成したりすることができる。このように貫通孔15を形成することで、下流側に配置される貫通孔15における排気ガスの流入抵抗が大きくなるとともに、上流側に配置される貫通孔15における排気ガスの流入抵抗が小さくなるため、パイプ3に流入する排気ガスの流量をパイプ3の周方向で均一化することができる。
For example, in the above-described embodiment, the through
また、上記実施形態では、貫通孔形成部16は、噴射装置13から噴射される還元剤の噴射領域Aとパイプ3の内壁面3bとが合わさる位置よりも上流側に形成されるものとして説明したが、噴射装置13から噴射される還元剤の噴射領域Aとパイプ3の内壁面3bとが合わさる位置まで形成されてもよく、この位置よりも下流側まで形成されていてもよい。
Moreover, in the said embodiment, the through-
また、上記実施形態では、車両としてトラックを例示しているが、例えばバス、トラクタ又はその他の車両でもよい。なお、上記において、「略」の語は、製造上や設計上の誤差を許容するものである。 Moreover, in the said embodiment, although the truck was illustrated as a vehicle, a bus | bath, a tractor, or another vehicle may be sufficient, for example. In the above description, the term “abbreviated” allows manufacturing and design errors.
また、上記実施形態では、尿素水の噴射によって生成されたアンモニアを利用して排気ガスのNOxを還元浄化する排気浄化装置を例示したが、例えば、軽油等の他の還元剤を利用した排気浄化装置としてもよい。 In the above embodiment, the exhaust purification device that reduces and purifies the exhaust gas NOx using ammonia generated by the injection of urea water has been exemplified. However, for example, the exhaust purification using other reducing agents such as light oil It is good also as an apparatus.
1…排気流路、2…第一ケーシング(ケーシング)、3…パイプ、3a…内挿部、3b…内壁面、4…第二ケーシング、10…排気浄化装置、13…噴射装置、13a…ノズル、15…貫通孔、16…貫通孔形成部、17…貫通孔非形成部、A…噴射領域。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
筒状のケーシングと、
前記ケーシングの下流側に配置され、前記ケーシングの軸線方向に対して略垂直な方向に延びるように前記ケーシングに内挿されたパイプと、
前記パイプの上流側端部から前記パイプ内に還元剤を噴射する噴射装置と、を有し、
前記ケーシングに内挿された前記パイプの内挿部に、前記ケーシングと連通される貫通孔が形成される貫通孔形成部と、貫通孔形成部の下流側に配置されて前記貫通孔が形成されない貫通孔非形成部と、が形成されており、
前記貫通孔形成部は、前記噴射装置から噴射される前記還元剤の噴射領域と前記パイプの内壁面とが合わさる位置よりも上流側に形成されていることを特徴とする排気浄化装置。
An exhaust purification device for purifying exhaust gas flowing through an exhaust passage of an engine,
A cylindrical casing;
A pipe disposed on the downstream side of the casing and inserted in the casing so as to extend in a direction substantially perpendicular to the axial direction of the casing;
An injection device for injecting a reducing agent into the pipe from an upstream end of the pipe,
A through hole forming portion in which a through hole communicating with the casing is formed in an insertion portion of the pipe inserted in the casing, and the through hole is not formed by being disposed on the downstream side of the through hole forming portion. A through hole non-forming portion is formed ,
The exhaust purification device, wherein the through hole forming portion is formed upstream of a position where an injection region of the reducing agent injected from the injection device and an inner wall surface of the pipe are combined .
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