JP6182500B2

JP6182500B2 - Exhaust gas purification device

Info

Publication number: JP6182500B2
Application number: JP2014088745A
Authority: JP
Inventors: 堀内　康弘; 康弘堀内; 由晴野々山; 中市川; 潤一松尾
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-04-23
Filing date: 2014-04-23
Publication date: 2017-08-16
Anticipated expiration: 2034-04-23
Also published as: JP2015206333A

Description

本発明は、排気ガス浄化装置に関し、詳細には内燃機関の排気通路に配置された還元触媒により排気ガス中の有害成分を還元浄化する排気ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device, and more particularly to an exhaust gas purification device that reduces and purifies harmful components in exhaust gas using a reduction catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine.

内燃機関の排気浄化システムの一つに尿素ＳＣＲシステムが知られている。その尿素ＳＣＲシステムでは排気通路に排気ガス中のＮＯｘを選択的に還元浄化するための還元触媒（ＳＣＲ触媒、ＮＯｘ選択還元触媒、ＳＣＲＦ）が設けられる。その還元触媒の上流には、排気ガス中に還元剤としての尿素水を排気通路に噴射する噴射弁が設けられる。そして、還元触媒において、尿素水から生成されたアンモニアでＮＯｘを窒素と水とに分解する還元反応が行われる。 A urea SCR system is known as one of exhaust gas purification systems for internal combustion engines. In the urea SCR system, a reduction catalyst (SCR catalyst, NOx selective reduction catalyst, SCRF) for selectively reducing and purifying NOx in the exhaust gas is provided in the exhaust passage. An injection valve for injecting urea water as a reducing agent into the exhaust gas into the exhaust passage is provided upstream of the reduction catalyst. In the reduction catalyst, a reduction reaction is performed in which NOx is decomposed into nitrogen and water with ammonia generated from the urea water.

還元触媒でＮＯｘの還元浄化を効果的に行うためには、噴射弁から噴射された液状の還元剤を微粒化して排気ガス中に広い範囲で分散させる必要がある。そこで、従来では、尿素水を効率よく分散（微粒化、蒸発）させるために、還元触媒の前段（上流）の排気通路を旋回流型通路とした技術の提案がある（特許文献１参照）。この特許文献１の技術では、旋回流型通路に尿素水が噴射され、噴射された尿素水及び排気ガスは旋回流型通路を旋回流で通過するので、尿素水及び排気ガスが還元触媒に到達するまでの距離、つまり尿素水の分散距離をかせぐことができる。 In order to effectively reduce and purify NOx with the reduction catalyst, it is necessary to atomize the liquid reducing agent injected from the injection valve and disperse it in a wide range in the exhaust gas. Therefore, conventionally, in order to efficiently disperse (atomize and evaporate) urea water, there is a proposal of a technique in which the exhaust passage upstream (upstream) of the reduction catalyst is a swirling flow passage (see Patent Document 1). In the technique disclosed in Patent Document 1, urea water is injected into the swirling flow type passage, and the injected urea water and exhaust gas pass through the swirling flow type passage in a swirling flow, so that the urea water and the exhaust gas reach the reduction catalyst. It is possible to earn a distance until the end, that is, a dispersion distance of urea water.

米国特許出願公開第２０１２／０２１６５１３号明細書US Patent Application Publication No. 2012/0216513

ところで、この種の排気浄化システムにおいては、還元剤の噴射量が多くなると旋回流型通路の通路壁に還元剤が蒸発せずに滞留してしまう。還元剤が通路壁に滞留すると壁温が低下し、より還元剤の蒸発が滞る。その結果、エミッション量に応じて供給すべき還元剤の還元触媒への到達量の精度が、通路壁に滞留した還元剤量によって大幅に悪化する。また、通路壁に滞留した還元剤は時間をおいて蒸発し還元触媒に到達することがあり、この場合には、想定した量より多い還元剤が還元触媒に供給されてしまい、還元浄化に寄与しない還元剤が還元触媒から下流側に放出されるスリップという現象が発生してしまう。 By the way, in this type of exhaust purification system, if the injection amount of the reducing agent increases, the reducing agent stays on the passage wall of the swirling flow passage without evaporating. When the reducing agent stays on the passage wall, the wall temperature decreases, and the evaporation of the reducing agent is further delayed. As a result, the accuracy of the amount of the reducing agent to be supplied according to the amount of emission reaching the reduction catalyst is greatly deteriorated by the amount of the reducing agent staying on the passage wall. In addition, the reducing agent staying on the passage wall may evaporate over time and reach the reduction catalyst. In this case, more reducing agent than the expected amount is supplied to the reduction catalyst, contributing to reduction purification. A phenomenon called slip is generated in which the reducing agent that is not released is released downstream from the reduction catalyst.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、噴射弁から噴射された還元剤の還元触媒への供給精度を向上できる排気ガス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 problem, and makes it a subject to provide the exhaust-gas purification apparatus which can improve the supply precision to the reduction catalyst of the reducing agent injected from the injection valve.

上記課題を解決するために、本発明の排気ガス浄化装置は、内燃機関（２）の排気通路（３）に配置された還元触媒（５）と、
前記還元触媒の上流側にあって、排気ガスが通過するように構成された通路部（３１）と、
前記還元触媒で還元反応を行わせるための還元剤を噴孔（６４）を介して前記通路部に噴射する噴射弁（６）と、
前記通路部に配置され、前記噴射弁から噴射された還元剤を衝突させるための衝突板（３１４）とを備え、
前記衝突板の板面における２つの幅方向を長手方向及びその長手方向と直交する方向としたとき、前記衝突板は前記長手方向の長さが前記長手方向と直交する方向の長さよりも長い形状となっており、
前記噴射弁には複数の噴孔（６４１〜６４４）が形成されており、
前記複数の噴孔は、前記複数の噴孔から噴射された還元剤が前記長手方向と直交する方向よりも前記長手方向に広がりながら前記衝突板に衝突するように配置されたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, an exhaust gas purification apparatus of the present invention includes a reduction catalyst (5) disposed in an exhaust passage (3) of an internal combustion engine (2),
A passage portion (31) upstream of the reduction catalyst and configured to allow exhaust gas to pass through;
An injection valve (6) for injecting a reducing agent for performing a reduction reaction with the reduction catalyst into the passage portion through the injection hole (64);
A collision plate (314) disposed in the passage and configured to collide with the reducing agent injected from the injection valve;
When the two width directions on the plate surface of the collision plate are a longitudinal direction and a direction orthogonal to the longitudinal direction, the collision plate has a shape in which the length in the longitudinal direction is longer than the length in the direction orthogonal to the longitudinal direction. And
A plurality of injection holes (641 to 644) are formed in the injection valve,
The plurality of nozzle holes are arranged so that the reducing agent injected from the plurality of nozzle holes collides with the collision plate while spreading in the longitudinal direction rather than in a direction perpendicular to the longitudinal direction. .

本発明によれば、通路部に衝突板が配置されているので、噴射弁から噴射された還元剤はその衝突板に衝突し、衝突した還元剤の一部は反発し微粒化してガス流に乗って下流の還元触媒に到達し、残りの大部分は衝突板上で熱をもらって蒸発し気化して下流の還元触媒に到達する。そして、本発明では、噴射弁には複数の噴孔が形成されており、それら複数の噴孔は、噴射された還元剤が衝突板の長手方向に直交する方向（短手方向）よりも長手方向に広がりながら衝突板に衝突するように配置されている。よって、噴射された還元剤を衝突板の長手方向の広い範囲に衝突させることができるととともに、衝突板から外れてしまう還元剤量を抑制できる。還元剤が衝突板の広い範囲に衝突することで、衝突板の各部で受け持つべき還元剤の蒸発に必要な熱量を減らすことができる。これにより、衝突板の各部の温度低下を抑制でき、衝突板に衝突した還元剤を効果的に微粒化できる。よって、通路部に還元剤が滞留してしまうのを抑制でき、還元触媒への還元剤の供給精度を向上できる。 According to the present invention, since the collision plate is arranged in the passage portion, the reducing agent injected from the injection valve collides with the collision plate, and a part of the colliding reducing agent is repelled and atomized into a gas flow. It rides and reaches the downstream reduction catalyst, and most of the rest receives heat on the collision plate and evaporates and vaporizes to reach the downstream reduction catalyst. In the present invention, the injection valve is formed with a plurality of injection holes, and the plurality of injection holes are longer than the direction (short direction) in which the injected reducing agent is orthogonal to the longitudinal direction of the collision plate. It arrange | positions so that it may collide with a collision board, spreading in a direction. Therefore, the injected reducing agent can be collided with a wide range in the longitudinal direction of the collision plate, and the amount of the reducing agent that comes off the collision plate can be suppressed. Since the reducing agent collides with a wide range of the collision plate, the amount of heat necessary for evaporation of the reducing agent to be handled in each part of the collision plate can be reduced. Thereby, the temperature fall of each part of a collision board can be suppressed, and the reducing agent which collided with the collision board can be atomized effectively. Therefore, it can suppress that a reducing agent retains in a channel | path part, and can improve the supply precision of the reducing agent to a reduction catalyst.

排気浄化システムを示した図である。It is the figure which showed the exhaust gas purification system. 図１のＩＩ−ＩＩ線で排気通路を切ったときの断面図である。It is sectional drawing when an exhaust passage is cut along the II-II line of FIG. 衝突板の平面図である。It is a top view of a collision board. 噴射弁の断面図である。It is sectional drawing of an injection valve. 噴射弁のノズルの拡大図である。It is an enlarged view of the nozzle of an injection valve. 噴射弁の先端面を正面から見たときの図である。It is a figure when the front end surface of an injection valve is seen from the front. 噴射弁から噴射された尿素水がどのように衝突板に衝突するかを模式的に示した図である。It is the figure which showed typically how the urea water injected from the injection valve collides with a collision board. 噴射弁に６個の噴孔を形成した例を示した図である。It is the figure which showed the example which formed six injection holes in the injection valve. 噴射弁に２個の噴孔を形成した例を示した図である。It is the figure which showed the example which formed two injection holes in the injection valve.

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、車両に搭載された排気浄化システム１を示している。先ず、排気浄化システム１の構成を説明する。排気浄化システム１は、本発明の「排気ガス浄化装置」に相当し、内燃機関としてのディーゼルエンジン２（以下、単にエンジンという）から排出される排気ガスを浄化するシステムである。詳細には、排気浄化システム１は、排気ガス中のＮＯｘを浄化する尿素ＳＣＲシステムを含む形で構成されている。その排気浄化システム１では、エンジン２に円筒状の排気通路３が接続されており、エンジン２から排出された排気ガスはその排気通路３を流れて車両外に排出されるようになっている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an exhaust purification system 1 mounted on a vehicle. First, the configuration of the exhaust purification system 1 will be described. The exhaust purification system 1 corresponds to the “exhaust gas purification device” of the present invention, and is a system that purifies exhaust gas discharged from a diesel engine 2 (hereinafter simply referred to as an engine) as an internal combustion engine. Specifically, the exhaust purification system 1 is configured to include a urea SCR system that purifies NOx in the exhaust gas. In the exhaust purification system 1, a cylindrical exhaust passage 3 is connected to the engine 2, and exhaust gas discharged from the engine 2 flows through the exhaust passage 3 and is discharged outside the vehicle.

排気通路３には、排気ガス中の有害成分の一つであるＨＣやＣＯを酸化浄化する酸化触媒４（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）が配置されている。酸化触媒４は、例えば、ウォールスルータイプのセラミック製ハニカムや金属製のメッシュなどに、ＨＣ、ＣＯの酸化反応を促進させる触媒成分（例えば、Ｐｔ（白金）やＰｄ（パラジウム）など）を担持した構造となっている。 An oxidation catalyst 4 (DOC: Diesel Oxidation Catalyst) that oxidizes and purifies HC and CO, which are one of harmful components in the exhaust gas, is disposed in the exhaust passage 3. The oxidation catalyst 4 carries, for example, a catalyst component (for example, Pt (platinum) or Pd (palladium)) that promotes the oxidation reaction of HC and CO on a wall-through type ceramic honeycomb or metal mesh. It has a structure.

酸化触媒４の活性は温度による依存性が高く、低温ではほとんど酸化作用はない。そのため、エンジン２の始動後に早めに酸化触媒４を暖めてＨＣやＣＯの酸化浄化を促進するために、酸化触媒４は後述するＳＣＲＦ５よりも上流（エンジン２に近い側）に配置されている。また、酸化触媒４は、酸化反応により排気ガスを昇温して、昇温した排気ガスによりＳＣＲＦ５に堆積した粒子状物質（ＰＭ、すす）を燃焼除去する役割も担っている。 The activity of the oxidation catalyst 4 is highly dependent on temperature, and has little oxidizing action at low temperatures. Therefore, in order to warm the oxidation catalyst 4 early after the engine 2 is started and promote the oxidation purification of HC and CO, the oxidation catalyst 4 is arranged upstream of the SCRF 5 described later (side closer to the engine 2). The oxidation catalyst 4 also has a role of raising the temperature of the exhaust gas by an oxidation reaction and burning and removing particulate matter (PM, soot) deposited on the SCRF 5 by the heated exhaust gas.

酸化触媒４の下流の排気通路３には、排気ガス中のＮＯｘを選択的に還元浄化するＳＣＲＦ（Selective Catalytic Reduction Filter）５が配置されている。ＳＣＲＦ５は、ＮＯｘのＳＣＲ（選択触媒還元）を促進する触媒成分（ＳＣＲ触媒）を含有するとともに、排気ガス中の粒子状物質を捕獲する機能も有している。ＳＣＲＦ５は、例えば、ウォールスルータイプのセラミック製ハニカムに触媒成分を担持した構造となっている。排気ガスは、ＳＣＲＦ５の多孔性の隔壁を通過しながら下流に流れ、その間に排気ガス中の粒子状物質がＳＣＲＦ５に捕集される。 An SCRF (Selective Catalytic Reduction Filter) 5 that selectively reduces and purifies NOx in the exhaust gas is disposed in the exhaust passage 3 downstream of the oxidation catalyst 4. SCRF5 contains a catalyst component (SCR catalyst) that promotes SCR (selective catalytic reduction) of NOx, and also has a function of capturing particulate matter in exhaust gas. The SCRF 5 has a structure in which, for example, a catalyst component is supported on a wall-through type ceramic honeycomb. The exhaust gas flows downstream while passing through the porous partition walls of SCRF 5, and particulate matter in the exhaust gas is collected by SCRF 5 during that time.

ＳＣＲＦ５に含有されている触媒成分は、尿素水から生成されたアンモニア（ＮＨ３）とＮＯｘとの還元反応として例えば下記式１、式２、式３の還元反応を促進させるものであり、例えばバナジウム、モリブデン、タングステン等の卑金属酸化物である。このように、排気ガスがＳＣＲＦ５を通過する間に、ＮＯｘは例えば下記式１、式２、式３により水や窒素に分解（浄化）する。なお、ＳＣＲＦ５に代えて、通常のＳＣＲ触媒、すなわち粒子状物質の捕集機能を有せず、ＮＯｘの還元浄化のみを行うタイプの触媒を採用しても良い。
４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ・・・（式１）
６ＮＯ２＋８ＮＨ３→７Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ・・・（式２）
ＮＯ＋ＮＯ２＋２ＮＨ３→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ・・・（式３） The catalyst component contained in SCRF5 promotes the reduction reaction of, for example, the following formula 1, formula 2, and formula 3 as a reduction reaction between ammonia (NH3) generated from urea water and NOx, such as vanadium, Base metal oxides such as molybdenum and tungsten. Thus, while the exhaust gas passes through the SCRF 5, NOx is decomposed (purified) into water and nitrogen by, for example, the following formula 1, formula 2, and formula 3. Instead of SCRF5, a normal SCR catalyst, that is, a catalyst that does not have a particulate matter collecting function and performs only NOx reduction purification may be employed.
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O (Formula 1)
6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 3H2O (Formula 2)
NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O (Formula 3)

なお、ＳＣＲＦ５は無尽蔵にアンモニアを貯蔵できるわけではなく、ＳＣＲＦ５に貯蔵できるアンモニアの最大貯蔵量は、ＳＣＲＦ５の温度（触媒温度）によって変化する。触媒温度が急激に下がった場合や、ＳＣＲＦ５にアンモニア（尿素水）が過剰供給された場合には、ＳＣＲＦ５からアンモニアが放出されるアンモニアスリップという現象が発生する。そのため、ＳＣＲＦ５の下流の排気通路には、ＳＣＲＦ５から放出されたアンモニアを浄化するための酸化触媒が設けられることがある。 In addition, SCRF5 cannot store ammonia inexhaustably, and the maximum amount of ammonia that can be stored in SCRF5 varies depending on the temperature (catalyst temperature) of SCRF5. When the catalyst temperature rapidly decreases or when ammonia (urea water) is excessively supplied to the SCRF 5, a phenomenon called ammonia slip in which ammonia is released from the SCRF 5 occurs. For this reason, an oxidation catalyst for purifying ammonia released from SCRF 5 may be provided in the exhaust passage downstream of SCRF 5.

酸化触媒４とＳＣＲＦ５の間の通路部３１は、排気ガスを旋回流で通過させる、つまり旋回流を生じさせる旋回流型通路に構成されている。以下では、旋回流型通路をスパイラルミキサーという。スパイラルミキサー３１の長さ、つまり酸化触媒４とＳＣＲＦ５の間の長さは、例えば５０ｍｍ〜１００ｍｍ程度となっている。スパイラルミキサー３１は、後述する噴射弁６から噴射された尿素水（尿素水噴霧）を排気ガス中に分散させて、尿素水と排気ガスとの混じりを良くするための通路である。そのスパイラルミキサー３１は、該スパイラルミキサー３１の外周壁を構成する円筒状の外筒３１１と、その外筒３１１の中心軸線Ｌ１上に配置されてその中心軸線Ｌ１の方向に伸びた棒状のボス３１２と、外筒３１１及びボス３１２に溶接接続されてボス３１２の外周に沿ってスパイラル状（らせん状）に形成された旋回流板３１３とを備えている。なお、本実施形態では、排気ガスの旋回流は上流側から見て、右回り（時計回り）に発生する（後述する図２の方向（下流側からの方向）から見ると左回り）。ただし、上流側から見て、左回り（反時計回り）の旋回流を発生させるスパイラルミキサーを採用しても良い。 The passage portion 31 between the oxidation catalyst 4 and the SCRF 5 is configured as a swirling flow passage that allows the exhaust gas to pass in a swirling flow, that is, generates a swirling flow. Hereinafter, the swirl flow path is referred to as a spiral mixer. The length of the spiral mixer 31, that is, the length between the oxidation catalyst 4 and the SCRF 5, is about 50 mm to 100 mm, for example. The spiral mixer 31 is a passage for dispersing urea water (urea water spray) injected from an injection valve 6 described later in the exhaust gas so as to improve the mixing of the urea water and the exhaust gas. The spiral mixer 31 includes a cylindrical outer cylinder 311 constituting the outer peripheral wall of the spiral mixer 31, and a rod-shaped boss 312 arranged on the central axis L1 of the outer cylinder 311 and extending in the direction of the central axis L1. And a swirl flow plate 313 which is welded to the outer cylinder 311 and the boss 312 and formed in a spiral shape (spiral shape) along the outer periphery of the boss 312. In the present embodiment, the swirling flow of the exhaust gas is generated clockwise (clockwise) when viewed from the upstream side (counterclockwise when viewed from the direction of FIG. 2 (direction from the downstream side) described later). However, a spiral mixer that generates a counterclockwise (counterclockwise) swirling flow as viewed from the upstream side may be employed.

図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線でスパイラルミキサー３１を切ってそのスパイラルミキサー３１を下流側から見たときの断面図である。なお、ＩＩ−ＩＩ線は、スパイラルミキサー３１の出口部とＳＣＲＦ５の間の領域において軸線Ｌ１に直交する線である。図１、図２に示すように、スパイラルミキサー３１には、噴射弁６から噴射された尿素水を衝突させる一つの衝突板３１４が設けられている。その衝突板３１４は、噴射弁６が尿素水を噴射する領域であるスパイラルミキサー３１の入口領域にて、衝突板３１４の板表面（衝突面）が噴射弁６の側に向く形で、配置されている。具体的には、衝突板３１４は、旋回流板３１３の外周位置、つまり外筒３１１に近い位置にて、旋回流板３１３の板面から起立する形で配置されている。ここで、衝突板３１４は、外筒３１１の壁に沿って周方向に配置されているので、噴射された尿素水がスパイラルミキサー３１のボス３１２にさえぎられるのを避けることができる。なお、衝突板３１４の周縁が旋回流板３１３に溶接等で接続されている。また、衝突板３１４と旋回流板３１３とは、一体に成型されても良い。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the spiral mixer 31 taken along the line II-II in FIG. 1 and viewed from the downstream side. The II-II line is a line orthogonal to the axis L1 in the region between the exit portion of the spiral mixer 31 and the SCRF 5. As shown in FIGS. 1 and 2, the spiral mixer 31 is provided with one collision plate 314 that causes the urea water injected from the injection valve 6 to collide. The collision plate 314 is arranged in such a manner that the plate surface (collision surface) of the collision plate 314 faces the injection valve 6 in the inlet region of the spiral mixer 31 where the injection valve 6 injects urea water. ing. Specifically, the collision plate 314 is arranged so as to stand up from the plate surface of the swirling flow plate 313 at the outer peripheral position of the swirling flow plate 313, that is, at a position close to the outer cylinder 311. Here, since the collision plate 314 is disposed in the circumferential direction along the wall of the outer cylinder 311, it is possible to prevent the injected urea water from being blocked by the boss 312 of the spiral mixer 31. In addition, the periphery of the collision plate 314 is connected to the swirl flow plate 313 by welding or the like. Further, the collision plate 314 and the swirl flow plate 313 may be integrally formed.

ここで、図３は、衝突板３１４の平面図であり、図２のＡ矢視方向から見たときの衝突板３１４を示している。なお、Ａ矢視方向は、噴射弁６の軸線Ｌ４の方向、つまり噴射弁６の尿素水噴射方向である。図３に示すように、衝突板３１４は、図２のＡ矢視方向から見て四角形状に形成されている。具体的には、衝突板３１４の外周辺を構成する４辺３１４ａ〜３１４ｄを、対向する２辺同士で２組に分けたとき、一方の組を構成する２辺３１４ａ、３１４ｂが、他方の組を構成する２辺３１４ｃ、３１４ｄよりも長くなっている。以下では、辺３１４ａ、３１４ｂが伸びた方向Ｐ３を衝突板３１４の長手方向とし、辺３１４ｃ、３１４ｄが伸びた方向Ｐ４（方向Ｐ３に直角な方向）を衝突板３１４の短手方向（長手方向に直交する方向）という。このように、衝突板３１４は、長手方向Ｐ３の長さＸ１が短手方向Ｐ４の長さＸ２よりも長い形状となっている。なお、本実施形態では、短手方向Ｐ４に伸びた２辺３１４ｃ、３１４ｄは互いに平行となっている。また、それら２辺３１４ｃ、３１４ｄのうち一方の辺３１４ｃが他方の辺３１４ｄよりも長くなっている。つまり、衝突板３１４は、図２のＡ矢視方向から見て台形状に形成されている。 Here, FIG. 3 is a plan view of the collision plate 314, and shows the collision plate 314 when viewed from the direction of arrow A in FIG. The direction of arrow A is the direction of the axis L4 of the injection valve 6, that is, the urea water injection direction of the injection valve 6. As shown in FIG. 3, the collision plate 314 is formed in a quadrangular shape when viewed from the direction of arrow A in FIG. Specifically, when the four sides 314a to 314d constituting the outer periphery of the collision plate 314 are divided into two sets of two opposing sides, the two sides 314a and 314b constituting one set are combined with the other set. It is longer than the two sides 314c and 314d constituting the. Hereinafter, the direction P3 in which the sides 314a and 314b extend is the longitudinal direction of the collision plate 314, and the direction P4 in which the sides 314c and 314d extend (a direction perpendicular to the direction P3) is the short direction (in the longitudinal direction of the collision plate 314). Orthogonal direction). As described above, the collision plate 314 has a shape in which the length X1 in the longitudinal direction P3 is longer than the length X2 in the lateral direction P4. In the present embodiment, the two sides 314c and 314d extending in the short direction P4 are parallel to each other. In addition, one of the two sides 314c and 314d is longer than the other side 314d. That is, the collision plate 314 is formed in a trapezoidal shape as viewed from the direction of arrow A in FIG.

衝突板３１４は、その長手方向Ｐ３が外筒３１１の周方向Ｐ１（図２参照）に向き、短手方向Ｐ４が外筒３１１が伸びた方向Ｐ２（図１参照）に向くように、配置される。これによって、酸化触媒４とＳＣＲＦ５の間の狭い領域に配置されたスパイラルミキサー３１内に衝突板３１４を効果的に配置できる。別の言い方をすると、衝突板３１４を配置することによって、スパイラルミキサー３１の長さ、つまり外筒３１１の方向Ｐ２における長さが必要以上に長くなってしまうのを防止できる。 The collision plate 314 is arranged so that the longitudinal direction P3 thereof faces the circumferential direction P1 (see FIG. 2) of the outer cylinder 311 and the short side direction P4 faces the direction P2 (see FIG. 1) in which the outer cylinder 311 extends. The Thereby, the collision plate 314 can be effectively arranged in the spiral mixer 31 arranged in a narrow region between the oxidation catalyst 4 and the SCRF 5. In other words, by disposing the collision plate 314, the length of the spiral mixer 31, that is, the length of the outer cylinder 311 in the direction P2 can be prevented from becoming longer than necessary.

また、衝突板３１４は、例えば外筒３１１の断面形状（円状）の曲率や旋回流板３１３の曲率に応じた曲率の円弧状（図２の方向から見て円弧状）に形成されている。つまり、衝突板３１４は長手方向Ｐ３に沿って円弧状に形成されている。なお、衝突板３１４は、噴射弁６から噴射された尿素水が衝突するのであれば円弧状でなくても良いし、また、どこに接続されたとしても良い。例えば、衝突板３１４を他の部材を介して外筒３１１に接続しても良い。 Further, the collision plate 314 is formed in, for example, an arc shape (arc shape when viewed from the direction of FIG. 2) according to the curvature of the cross-sectional shape (circular shape) of the outer cylinder 311 or the curvature of the swirling flow plate 313. . That is, the collision plate 314 is formed in an arc shape along the longitudinal direction P3. The collision plate 314 does not have to be arc-shaped as long as urea water injected from the injection valve 6 collides, and may be connected anywhere. For example, the collision plate 314 may be connected to the outer cylinder 311 via another member.

また、衝突板３１４の大きさは、スパイラルミキサー３１内に尿素水が滞留するのを抑制することと、排気ガスの流れが阻害されるのを抑制することの両方を考慮して設定するのが好ましい。すなわち、衝突板３１４が大きいほど、噴射弁６から噴射された尿素水を衝突板３１４に衝突させやくなり、衝突板３１４から尿素水への熱伝達量が大きくなるので、尿素水を分散しやくできる。一方で、衝突板３１４が大きすぎると、衝突板３１４の存在により排気ガスが流れにくくなるので、エネルギー損失が大きくなる。 The size of the collision plate 314 is set in consideration of both suppressing the retention of urea water in the spiral mixer 31 and suppressing the flow of exhaust gas. preferable. That is, the larger the collision plate 314, the easier it is for the urea water injected from the injection valve 6 to collide with the collision plate 314, and the greater the amount of heat transfer from the collision plate 314 to the urea water, the easier it is to disperse the urea water. it can. On the other hand, if the collision plate 314 is too large, the exhaust gas is less likely to flow due to the presence of the collision plate 314, so that energy loss increases.

なお、衝突板３１４を含むスパイラルミキサー３１の各部材は、排気ガスや尿素水による腐食を防止するために耐腐食性のある金属（例えばステンレス）で形成されている。 Each member of the spiral mixer 31 including the collision plate 314 is formed of a corrosion-resistant metal (for example, stainless steel) in order to prevent corrosion due to exhaust gas or urea water.

スパイラルミキサー３１の外周壁、つまり外筒３１１には、スパイラルミキサー３１内に尿素水（還元剤）を噴射する噴射弁６が配置されている。具体的には、噴射弁６は、酸化触媒４とＳＣＲＦ５との間に設けられ、スパイラルミキサー３１の入口領域において外筒３１１が伸びた方向Ｐ２に直交する方向に尿素水を噴射するように、別の言い方をすると、その入口領域に配置された衝突板３１４に向けて尿素水を噴射するように、配置されている。噴射弁６が配置される外筒３１１の部分には開口が形成されており、その開口には噴射弁６を装着するための筒状部６２（図２参照）が取り付けられている。噴射弁６はその筒状部６２に装着されている。 An injection valve 6 that injects urea water (reducing agent) into the spiral mixer 31 is disposed on the outer peripheral wall of the spiral mixer 31, that is, the outer cylinder 311. Specifically, the injection valve 6 is provided between the oxidation catalyst 4 and the SCRF 5, and injects urea water in a direction orthogonal to the direction P2 in which the outer cylinder 311 extends in the inlet region of the spiral mixer 31. In other words, it is arranged so as to inject urea water toward the collision plate 314 arranged in the inlet region. An opening is formed in a portion of the outer cylinder 311 where the injection valve 6 is disposed, and a cylindrical portion 62 (see FIG. 2) for mounting the injection valve 6 is attached to the opening. The injection valve 6 is attached to the cylindrical portion 62.

図４は、噴射弁６をその軸線Ｌ４を通る平面で切ったとき図（断面図）を示している。噴射弁６は、ガソリンエンジンの筒内または吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁（インジェクタ）と同様の構造を有している。すなわち、噴射弁６は、図４に示すように、電磁ソレノイド等からなる駆動部（図示外）と、尿素水を流通させる尿素水通路やノズル６１（先端噴出口）を開閉するための棒状のニードル６６を有する弁本部とを備えた電磁式開閉弁として構成されている。そして、電磁ソレノイドが通電されると、その通電に伴いニードル６６が開弁方向に移動し、そのニードル６６の移動に伴いノズル６１から尿素水が噴射される。なお、噴射弁６は円筒状の外側プレート６３を備え、ニードル６６はその外側プレート６３の空間６５に配置されている。ニードル６６の軸線Ｌ４が噴射弁６の軸線となる。なお、図４において、空間６５のニードル６６を除く部分（図４のハッチングの部分）は尿素水を示している。 FIG. 4 shows a view (sectional view) when the injection valve 6 is cut along a plane passing through the axis L4. The injection valve 6 has the same structure as a fuel injection valve (injector) that injects fuel into a cylinder or an intake port of a gasoline engine. That is, as shown in FIG. 4, the injection valve 6 has a rod-like shape for opening and closing a drive unit (not shown) made of an electromagnetic solenoid or the like, a urea water passage through which urea water flows and a nozzle 61 (tip outlet). This is configured as an electromagnetic on-off valve having a valve head portion having a needle 66. When the electromagnetic solenoid is energized, the needle 66 moves in the valve opening direction along with the energization, and urea water is injected from the nozzle 61 as the needle 66 moves. The injection valve 6 includes a cylindrical outer plate 63, and the needle 66 is disposed in a space 65 of the outer plate 63. The axis L4 of the needle 66 becomes the axis of the injection valve 6. In FIG. 4, a portion of the space 65 excluding the needle 66 (hatched portion in FIG. 4) indicates urea water.

図５はノズル６１の拡大図である。図５に示すように、ノズル６１の先端面６１１には、尿素水の噴射口となる複数の噴孔６４が形成されている。詳細には、本実施形態では、噴孔６４として４個の噴孔６４１〜６４４が形成されており、それら４個の噴孔６４１〜６４４から噴射された尿素水の噴霧が衝突板３１４の広い範囲に衝突するように、先端面６１１における各噴孔６４１〜６４４の配置位置が設定されている。ここで、図６は、図５のＢ矢視方向から見たときの図、つまり先端面６１１を正面から見たときの図である。 FIG. 5 is an enlarged view of the nozzle 61. As shown in FIG. 5, a plurality of nozzle holes 64 serving as urea water injection ports are formed in the tip surface 611 of the nozzle 61. Specifically, in this embodiment, four nozzle holes 641 to 644 are formed as the nozzle holes 64, and the spray of urea water injected from these four nozzle holes 641 to 644 is wide on the collision plate 314. Arrangement positions of the nozzle holes 641 to 644 on the tip surface 611 are set so as to collide with the range. Here, FIG. 6 is a view when seen from the direction of arrow B in FIG. 5, that is, a view when the front end surface 611 is seen from the front.

図６を参照して噴孔６４１〜６４４の配置位置を説明すると、４個の噴孔６４１〜６４４は、先端面６１１の中心６１２を通る所定の基準線Ｌ３に対して線対称となるように配置されている。なお、中心６１２は、噴射弁６の軸線Ｌ４上の点である（図４参照）。基準線Ｌ３は、中心６１２を通る先端面６１１上の線のうち、図３に示す衝突板３１４の軸線Ｌ２（以下、衝突板軸線という）と同一平面上にある線（言い換えると、衝突板軸線に平行な線）である。なお、図３の衝突板軸線Ｌ２は、衝突板３１４の板面に沿って通る線のうち、衝突板３１４の短手方向Ｐ４の中心を通る、長手方向Ｐ３に伸びた線である。言い換えると、衝突板軸線Ｌ２は、辺３１４ｃの中点と辺３１４ｄの中点の間を通る直線（図３の方向から見て直線）である。なお、上述したように衝突板３１４は円弧状に形成されている（湾曲している）ので、衝突板軸線Ｌ２は、湾曲した衝突板３１４の板面に沿って湾曲した線である。なお、噴射弁６は基準線Ｌ３を先端面６１１に設定できる位置に配置される。 The arrangement positions of the nozzle holes 641 to 644 will be described with reference to FIG. 6 so that the four nozzle holes 641 to 644 are line-symmetric with respect to a predetermined reference line L3 passing through the center 612 of the distal end surface 611. Has been placed. The center 612 is a point on the axis L4 of the injection valve 6 (see FIG. 4). The reference line L3 is a line (in other words, the collision plate axis) that is on the same plane as the axis L2 (hereinafter referred to as the collision plate axis) of the collision plate 314 shown in FIG. 3 among the lines on the tip surface 611 passing through the center 612. Parallel to the line). The collision plate axis L2 in FIG. 3 is a line extending in the longitudinal direction P3 passing through the center in the short direction P4 of the collision plate 314 among the lines passing along the plate surface of the collision plate 314. In other words, the collision plate axis L2 is a straight line (straight line seen from the direction of FIG. 3) passing between the midpoint of the side 314c and the midpoint of the side 314d. Since the collision plate 314 is formed in an arc shape (curved) as described above, the collision plate axis L2 is a curved line along the plate surface of the curved collision plate 314. The injection valve 6 is disposed at a position where the reference line L3 can be set on the distal end surface 611.

図６に示すように、４個の噴孔６４１〜６４４のうち第１の噴孔６４１及び第２の噴孔６４２は、先端面６１１を基準線Ｌ３を境に２つの領域に分けたときの一方の領域に配置されている。また、第３の噴孔６４３及び第４の噴孔６４４は他方の領域に配置されている。そして、４個の噴孔６４１〜６４４の基準線Ｌ３の方向における配置幅を第１配置幅Ｘ３、その基準線Ｌ３の方向に直角な方向における配置幅を第２配置幅Ｘ４としたとき、第１配置幅Ｘ３のほうが第２配置幅Ｘ４よりも大きくなるように、噴孔６４１〜６４４が配置されている。つまり、第１の噴孔６４１と第２の噴孔６４２の間隔Ｘ３（第３の噴孔６４３と第４の噴孔６４４の間隔でもある）のほうが、第１の噴孔６４１と第４の噴孔６４４の間隔Ｘ４（第２の噴孔６４２と第３の噴孔６４３の間隔でもある）よりも大きい。さらに別の言い方をすると、噴孔６４１〜６４４は、衝突板３１４の短手方向Ｐ４（図３参照）よりも長手方向Ｐ３に相当する方向（基準線Ｌ３の方向）に長い配置幅となるように、配置されている。 As shown in FIG. 6, among the four nozzle holes 641 to 644, the first nozzle hole 641 and the second nozzle hole 642 are obtained when the tip surface 611 is divided into two regions with the reference line L3 as a boundary. It is arranged in one area. The third nozzle hole 643 and the fourth nozzle hole 644 are arranged in the other region. When the arrangement width in the direction of the reference line L3 of the four nozzle holes 641 to 644 is the first arrangement width X3 and the arrangement width in the direction perpendicular to the direction of the reference line L3 is the second arrangement width X4, The nozzle holes 641 to 644 are arranged such that the first arrangement width X3 is larger than the second arrangement width X4. That is, the distance X3 between the first nozzle hole 641 and the second nozzle hole 642 (which is also the distance between the third nozzle hole 643 and the fourth nozzle hole 644) is greater than that of the first nozzle hole 641 and the fourth nozzle hole 642. It is larger than the interval X4 of the nozzle holes 644 (also the interval between the second nozzle holes 642 and the third nozzle holes 643). In other words, the nozzle holes 641 to 644 have an arrangement width that is longer in the direction corresponding to the longitudinal direction P3 (the direction of the reference line L3) than the short direction P4 (see FIG. 3) of the collision plate 314. Is arranged.

また、噴孔６４１〜６４４は基準線Ｌ３に対して線対称に配置されているので、第１の噴孔６４１と第２の噴孔６４２の間隔と、第３の噴孔６４３と第４の噴孔６４４の間隔とが等しい。また、第１の噴孔６４１と第４の噴孔６４４の間隔と、第２の噴孔６４２と第３の噴孔６４３の間隔とが等しい。なお、４個の噴孔６４１〜６４４は、先端面６１１の中心６１２に対し外側方向に傾斜して穿孔されており、図５に示すように尿素水が中心６１２（軸線Ｌ４）から各々遠ざかるように噴射される。これによって、衝突板３１４の広い範囲に尿素水を衝突させることができる。 Further, since the nozzle holes 641 to 644 are arranged symmetrically with respect to the reference line L3, the interval between the first nozzle hole 641 and the second nozzle hole 642, the third nozzle hole 643, and the fourth nozzle hole 643 are arranged. The interval between the nozzle holes 644 is equal. Further, the interval between the first nozzle hole 641 and the fourth nozzle hole 644 is equal to the interval between the second nozzle hole 642 and the third nozzle hole 643. The four nozzle holes 641 to 644 are perforated so as to be inclined outward with respect to the center 612 of the tip end surface 611 so that the urea water moves away from the center 612 (axis line L4) as shown in FIG. Is injected into. As a result, urea water can collide with a wide range of the collision plate 314.

さらに、噴孔６４１〜６４４は、中心６１２を中心とした同一円周上に配置されている。また、各噴孔６４１〜６４４は互いに同じ大きさに形成されている。これによって、ニードル６６（図４参照）の軸線Ｌ４から同じ距離に各噴孔６４１〜６４４が配置されることになるので、ニードル６６の開弁時に各噴孔６４１〜６４４に供給される尿素水の圧力を噴孔６４１〜６４４間で均一にできる。そして、各噴孔６４１〜６４４は互いに同じ大きさに形成されているので、各噴孔６４１〜６４４から噴射される尿素水噴霧７１〜７４（図５参照）の状態（噴射量、粒径等）を噴孔６４１〜６４４間で均一にできる。 Further, the nozzle holes 641 to 644 are arranged on the same circumference with the center 612 as the center. Moreover, each nozzle hole 641-644 is mutually formed in the same magnitude | size. As a result, the nozzle holes 641 to 644 are arranged at the same distance from the axis L4 of the needle 66 (see FIG. 4), and therefore urea water supplied to the nozzle holes 641 to 644 when the needle 66 is opened. Can be made uniform between the nozzle holes 641 to 644. And since each nozzle hole 641-644 is mutually formed in the same magnitude | size, the state (injection amount, particle size, etc.) of the urea water sprays 71-74 (refer FIG. 5) injected from each nozzle hole 641-644. ) Can be made uniform between the nozzle holes 641 to 644.

また、噴孔６４１〜６４４から噴射された尿素水の粒径が大きすぎると、尿素水が蒸発（微粒化）しにくくなる。反対に、尿素水の粒径が小さすぎると、噴孔６４１〜６４４から噴射された尿素水が、排気ガスの流れに乗って衝突板３１４から外れてしまう。つまり、尿素水は衝突板３１４に当たりにくくなり、尿素水の分散性が低下してしまう。そのため、尿素水を微粒化して排気ガス中の広い範囲で分散させるという観点では、噴孔６４１〜６４４からは大きすぎでもなく、小さすぎでもない適切な粒径の尿素水を噴射する必要がある。 Moreover, when the particle size of the urea water injected from the nozzle holes 641 to 644 is too large, the urea water is difficult to evaporate (atomize). On the other hand, if the particle size of the urea water is too small, the urea water injected from the nozzle holes 641 to 644 gets off the collision plate 314 along the flow of the exhaust gas. That is, the urea water is difficult to hit the collision plate 314, and the dispersibility of the urea water is reduced. Therefore, from the viewpoint of atomizing the urea water and dispersing it in a wide range in the exhaust gas, it is necessary to inject urea water having an appropriate particle diameter that is neither too large nor too small from the nozzle holes 641 to 644. .

具体的には、各噴孔６４１〜６４４から噴射される尿素水の噴霧の粒径がザウター平均粒径ＳＭＤ（ＳａｕｔｅｒＭｅａｎＤｉａｍｅｔｅｒ）で１００μｍ〜２００μｍの範囲内に設定されるのが好ましい。この範囲内に設定することで、尿素水の分散性が向上するという知見を本発明者は得ている。各噴孔６４１〜６４４の大きさや、噴射弁６内における尿素水の圧力、ニードル６６のリフト量等を調整することで、尿素水の粒径を調整することができる。なお、ＳＭＤは、全粒子の全表面積に対する全粒子の全体積と同じ表面積対体積率を有する粒子径を指す。ザウター平均粒径をＤｓ、粒子数をｎ_ｉ、粒径をｄ_ｉとしたとき、Ｄｓは、Ｄｓ＝Σ（ｎ_ｉ・ｄ_ｉ ^３）／Σ（ｎ_ｉ・ｄ_ｉ ^２）で求めることができる。 Specifically, the particle size of the spray of urea water injected from each of the nozzle holes 641 to 644 is preferably set within a range of 100 μm to 200 μm in terms of Sauter mean particle size SMD (Sauter Mean Diameter). The inventor has obtained the knowledge that the dispersibility of urea water is improved by setting within this range. The particle size of the urea water can be adjusted by adjusting the size of each nozzle hole 641 to 644, the pressure of the urea water in the injection valve 6, the lift amount of the needle 66, and the like. SMD refers to a particle diameter having the same surface area to volume ratio as the total volume of all particles relative to the total surface area of all particles. Sauter mean diameter Ds, the number of particles _{n i,} when the particle size was _{d i,} Ds _{_{is, Ds = Σ (n i ·}} d i 3) / Σ be obtained by _(n ⁱ · _d i ²⁾ it can.

なお、排気浄化システム１には、尿素水を貯蔵する尿素水タンク（図示外）、尿素水タンクと噴射弁６の間を繋ぐ配管（図示外）、尿素水タンクから尿素水を汲み上げて配管を通じて噴射弁６側に吐出するポンプ（図示外）、配管内の尿素水の圧力を所定圧力となるように調整するレギュレータ（図示外）、噴射弁６を駆動制御する制御回路（図示外）等が設けられている。その制御回路は、噴射弁６を間欠駆動して、エンジン２の運転状態に応じた尿素水量、言い換えるとエンジン２から排出されるＮＯｘ量に応じた尿素水量を噴射弁６で噴射させる。 The exhaust purification system 1 includes a urea water tank (not shown) for storing urea water, a pipe (not shown) connecting the urea water tank and the injection valve 6, and pumping urea water from the urea water tank through the pipe. A pump (not shown) that discharges to the injection valve 6 side, a regulator (not shown) that adjusts the pressure of urea water in the pipe to a predetermined pressure, a control circuit (not shown) that drives and controls the injection valve 6, etc. Is provided. The control circuit intermittently drives the injection valve 6 and causes the injection valve 6 to inject a urea water amount corresponding to the operating state of the engine 2, in other words, a urea water amount corresponding to the NOx amount discharged from the engine 2.

以上が排気浄化システム１の構成である。次に、排気浄化システム１の作用を説明する。噴射弁６を制御する制御回路はエンジン２の運転状態に応じた量の尿素水を噴射弁６に噴射させる。図７は、衝突板３１４の平面図を示すとともに、噴射弁６から噴射された尿素水がどのように衝突板３１４に衝突するかを模式的に示した図である。図６で説明したように、噴孔６４１〜６４４は、衝突板３１４の長手方向Ｐ３に相当する第１配置幅Ｘ３のほうが、短手方向Ｐ４に相当する第２配置幅Ｘ４よりも大きくなるように配置されているので、図７に示すように、噴射弁６から噴射された尿素水噴霧７５〜７８は、短手方向Ｐ４よりも長手方向Ｐ３に広がりながら衝突板３１４の方に向かう。つまり、尿素水噴霧７５〜７８の長手方向Ｐ３における放射角のほうが、短手方向Ｐ４における放射角よりも大きい。また、噴孔６４１〜６４４は、互いに同じ大きさに形成され、かつ、同一円周状に配置されているので、各噴孔６４１〜６４４からは互いに同等の粒径、同等の量に尿素水が噴射される。 The above is the configuration of the exhaust purification system 1. Next, the operation of the exhaust purification system 1 will be described. A control circuit for controlling the injection valve 6 causes the injection valve 6 to inject an amount of urea water corresponding to the operating state of the engine 2. FIG. 7 is a plan view of the collision plate 314 and schematically showing how the urea water injected from the injection valve 6 collides with the collision plate 314. As described with reference to FIG. 6, in the nozzle holes 641 to 644, the first arrangement width X3 corresponding to the longitudinal direction P3 of the collision plate 314 is larger than the second arrangement width X4 corresponding to the short side direction P4. Therefore, as shown in FIG. 7, the urea water sprays 75 to 78 injected from the injection valve 6 are directed toward the collision plate 314 while spreading in the longitudinal direction P3 rather than the short direction P4. That is, the radiation angle in the longitudinal direction P3 of the urea water sprays 75 to 78 is larger than the radiation angle in the lateral direction P4. In addition, since the nozzle holes 641 to 644 are formed to have the same size and are arranged in the same circumferential shape, urea water is supplied from each nozzle hole 641 to 644 to an equivalent particle size and an equivalent amount. Is injected.

加えて、噴孔６４１〜６４４は、基準線Ｌ３（図６参照）に対して線対称に配置されているので、尿素水噴霧７５〜７８は衝突板３１４に広い範囲に均一に衝突する（図２も参照）。すなわち、衝突板３１４の辺３１４ａ及び辺３１４ｄに寄った領域３１４ｅと、辺３１４ａ及び辺３１４ｃに寄った領域３１４ｆと、辺３１４ｃ及び辺３１４ｂに寄った領域３１４ｇと、辺３１４ｂ及び辺３１４ｄに寄った領域３１４ｈとの全てに尿素水噴霧７５〜７８を衝突させることができる。領域３１４ｅに衝突する尿素水噴霧７５の大部分は、例えば第１の噴孔６４１から噴射された尿素水噴霧７１（図５参照）である。また、領域３１４ｆに衝突する尿素水噴霧７６の大部分は、例えば第２の噴孔６４２から噴射された尿素水噴霧７２（図５参照）である。また、領域３１４ｇに衝突する尿素水噴霧７７の大部分は、例えば第３の噴孔６４３から噴射された尿素水噴霧７３（図５参照）である。また、領域３１４ｈに衝突する尿素水噴霧７８の大部分は、例えば第４の噴孔６４４から噴射された尿素水噴霧７４（図５参照）である。 In addition, since the nozzle holes 641 to 644 are arranged symmetrically with respect to the reference line L3 (see FIG. 6), the urea water sprays 75 to 78 uniformly collide with the collision plate 314 in a wide range (see FIG. 2). That is, the region 314e close to the side 314a and the side 314d of the collision plate 314, the region 314f close to the side 314a and the side 314c, the region 314g close to the side 314c and the side 314b, and the side 314b and the side 314d The urea water spray 75 to 78 can collide with all of the region 314h. Most of the urea water spray 75 that collides with the region 314e is, for example, the urea water spray 71 (see FIG. 5) injected from the first nozzle hole 641. Further, most of the urea water spray 76 that collides with the region 314f is, for example, the urea water spray 72 (see FIG. 5) injected from the second nozzle hole 642. Further, most of the urea water spray 77 that collides with the region 314g is, for example, the urea water spray 73 (see FIG. 5) injected from the third nozzle hole 643. Further, most of the urea water spray 78 that collides with the region 314h is, for example, the urea water spray 74 (see FIG. 5) injected from the fourth nozzle hole 644.

衝突板３１４に衝突した尿素水噴霧７５〜７８の一部は衝突板３１４で反発し、残りの大部分は排気ガスや衝突板３１４から熱をもらって蒸発（微粒化）する。この際、衝突板３１４の広い範囲に尿素水噴霧７５〜７８が衝突するので、狭い範囲で尿素水噴霧が衝突した場合に比べて、衝突板３１４の各部で受け持つべき尿素水噴霧の蒸発に必要な熱量を減らすことができる。その結果、衝突板３１４に衝突した尿素水噴霧７５〜７８を速やかに蒸発させることができる。別の言い方をすると、衝突板３１４に滞留してしまう尿素水量を抑制でき、衝突板３１４の温度低下を抑制できる。 Part of the urea water sprays 75 to 78 that collide with the collision plate 314 repels at the collision plate 314, and most of the remainder is evaporated (atomized) by receiving heat from the exhaust gas or the collision plate 314. At this time, since the urea water sprays 75 to 78 collide with a wide range of the collision plate 314, compared with the case where the urea water spray collides with a narrow range, it is necessary for evaporation of the urea water spray to be handled in each part of the collision plate 314. Can reduce the amount of heat. As a result, the urea water sprays 75 to 78 colliding with the collision plate 314 can be quickly evaporated. In other words, the amount of urea water that stays in the collision plate 314 can be suppressed, and the temperature drop of the collision plate 314 can be suppressed.

衝突板３１４に衝突し微粒化した尿素水噴霧は、スパイラルミキサー３１内の広い範囲に満遍なく散らばって、排気ガスとともに旋回流板３１３に囲まれたスパイラル状の通路を通過し、旋回流となってＳＣＲＦ５の上流側表面に到達する。なお、尿素水は、ＳＣＲＦ５の内部で又はＳＣＲＦ５に到達する前に、加水分解によりアンモニア（ＮＨ３）に変換される。そして、ＳＣＲＦ５にて、アンモニアとＮＯｘとが反応して、ＮＯｘが還元浄化される。 The atomized urea water spray that collides with the collision plate 314 is evenly distributed over a wide range in the spiral mixer 31, passes through the spiral passage surrounded by the swirl flow plate 313 together with the exhaust gas, and becomes a swirl flow. Reach the upstream surface of SCRF5. The urea water is converted into ammonia (NH 3) by hydrolysis inside the SCRF 5 or before reaching the SCRF 5. Then, at SCRF5, ammonia reacts with NOx, and NOx is reduced and purified.

以上説明したように、本実施形態によれば、噴射弁から噴射された尿素水を衝突板の広い範囲に均一に衝突させることができ、衝突板から外れてしまう尿素水量を抑制できるので、尿素水を分散させやすくできる。また、尿素水を衝突板の広い範囲に均一に衝突させることで、衝突板の温度低下を抑制でき、その結果、スパイラルミキサー内に尿素水が滞留してしまうのを抑制できる。よって、ＳＣＲＦへの尿素水（アンモニア）の応答性（供給精度）を向上でき、アンモニアスリップを抑制できる。 As described above, according to the present embodiment, the urea water injected from the injection valve can be uniformly collided with a wide range of the collision plate, and the amount of urea water that comes off the collision plate can be suppressed. Easy to disperse water. Further, the urea water can be uniformly collided with a wide range of the collision plate, so that the temperature drop of the collision plate can be suppressed, and as a result, the urea water can be prevented from staying in the spiral mixer. Therefore, the responsiveness (supply accuracy) of urea water (ammonia) to SCRF can be improved, and ammonia slip can be suppressed.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない限度で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、噴射弁の噴孔の個数を４個としたが、複数であれば何個であっても良く、例えば図８に示すように６個の噴孔６７を設けても良いし、図９に示すように２個の噴孔６８を設けても良い。図８、図９は、噴射弁の先端面６１１を正面から見たときの図を示している。なお、図８、図９において、図６と変更がない部分には同一符号を付している。図８の例において、６個の噴孔６７は基準線Ｌ３に対して線対称、かつ同一円周上に配置されている。図８の例では、基準線Ｌ３上に２個の噴孔６７を、基準線Ｌ３を境にして先端面６１１を２つの領域に分けたときの一方の領域に２個の噴孔６７を、他方の領域に２個の噴孔６７を配置している。これら６個の噴孔６７における第１配置幅（基準線Ｌ３の方向における配置幅）Ｘ５は、第２配置幅Ｘ６よりも大きい。このように、噴孔の個数を６個としたとしても上記実施形態と同様の効果が得られるとともに、４個の場合に比べて、一つ当たりの噴孔を小さくできるので、噴孔から噴射された尿素水を蒸発させやすくできる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible to the limit which does not deviate from description of a claim. For example, in the above-described embodiment, the number of injection holes of the injection valve is four. However, the number of injection holes may be any number as long as it is plural. For example, six injection holes 67 may be provided as shown in FIG. Alternatively, two nozzle holes 68 may be provided as shown in FIG. 8 and 9 show views when the front end surface 611 of the injection valve is viewed from the front. 8 and 9, the same reference numerals are given to the portions that are not changed from FIG. 6. In the example of FIG. 8, the six nozzle holes 67 are symmetrical with respect to the reference line L3 and are arranged on the same circumference. In the example of FIG. 8, two nozzle holes 67 are formed on the reference line L3, and two nozzle holes 67 are formed in one region when the tip surface 611 is divided into two regions with the reference line L3 as a boundary. Two nozzle holes 67 are arranged in the other region. The first arrangement width (arrangement width in the direction of the reference line L3) X5 of these six nozzle holes 67 is larger than the second arrangement width X6. Thus, even if the number of nozzle holes is six, the same effect as in the above embodiment can be obtained, and the number of nozzle holes per nozzle can be made smaller than in the case of four nozzles. This makes it easy to evaporate the urea water.

また、図９の例では、基準線Ｌ３上に２個の噴孔６８を配置している。この場合も、基準線Ｌ３に対して線対称に２個の噴孔６８が配置されたことになる。また、２個の噴孔６８は先端面６１１の中心６１２を中心とした同一円周上に配置されている。これら２個の噴孔６８における第１配置幅Ｘ７は、第２配置幅Ｘ８（噴孔６８の径）よりも大きい。このように、噴孔の個数を２個としたとしても上記実施形態と同様の効果が得られるとともに、４個、６個の場合に比べて、噴孔の形成に要するコストを削減できる。 In the example of FIG. 9, two nozzle holes 68 are arranged on the reference line L3. Also in this case, the two injection holes 68 are arranged symmetrically with respect to the reference line L3. The two nozzle holes 68 are arranged on the same circumference around the center 612 of the tip surface 611. The first arrangement width X7 in these two nozzle holes 68 is larger than the second arrangement width X8 (the diameter of the nozzle holes 68). Thus, even if the number of nozzle holes is two, the same effect as in the above embodiment can be obtained, and the cost required for forming the nozzle holes can be reduced as compared with the case of four or six.

また、上記実施形態では、衝突板の形状を平面視で台形状としていたが（図３参照）、長手方向、短手方向を観念できる形状であれば、台形状以外の形状（例えば、平面視で長方形状、平行四辺形状、通常の四角形（平行な２辺が存在しない四角形）、楕円状等）の衝突板を採用しても良い。また、上記実施形態では、基準線Ｌ３（図６参照）に対して線対称に複数の噴孔を配置した例を説明したが、衝突板の形状によっては線対称に配置されていなくても良い。 In the above embodiment, the shape of the collision plate is a trapezoidal shape in plan view (see FIG. 3). In addition, a collision plate having a rectangular shape, a parallelogram shape, a normal quadrangle (a quadrangle having no two parallel sides), an elliptical shape, or the like may be employed. Moreover, although the said embodiment demonstrated the example which arrange | positioned the several nozzle hole line-symmetrically with respect to the reference line L3 (refer FIG. 6), it does not need to be line-symmetrically arranged depending on the shape of a collision board. .

また、上記実施形態では、スパイラルミキサーのボスが、排気通路の中心軸線と同軸線上に配置された例を説明したが、その中心軸線からずれた位置にボスを配置しても良い。また、ＳＣＲ触媒の上流に、酸化触媒付のＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）を配置した排気浄化システムに本発明を適用しても良い。この場合、図１の酸化触媒４に代えて、酸化触媒付のＤＰＦが配置される。また、還元触媒（ＳＣＲＦ、ＳＣＲ触媒）の上流に酸化触媒が配置されていない排気浄化システムに本発明を適用しても良い。 In the above embodiment, the boss of the spiral mixer has been described as being arranged on the same axis as the central axis of the exhaust passage. However, the boss may be arranged at a position shifted from the central axis. Further, the present invention may be applied to an exhaust purification system in which a DPF (Diesel Particulate Filter) with an oxidation catalyst is disposed upstream of the SCR catalyst. In this case, a DPF with an oxidation catalyst is arranged instead of the oxidation catalyst 4 of FIG. Further, the present invention may be applied to an exhaust purification system in which an oxidation catalyst is not disposed upstream of a reduction catalyst (SCRF, SCR catalyst).

また、上記実施形態では旋回流型の通路部を例に説明したが、本通路部の形態としては旋回流型でなくても良く、例えば、直線状に排気ガスが流れる通路部であっても良い。 In the above embodiment, the swirl flow type passage portion has been described as an example. However, the form of this passage portion is not limited to the swirl flow type, and may be, for example, a passage portion through which exhaust gas flows linearly. good.

１排気浄化システム（排気ガス浄化装置）
２ディーゼルエンジン（内燃機関）
３排気通路
４酸化触媒
５ＳＣＲＦ（還元触媒）
３１スパイラルミキサー（通路部）
３１４衝突板
６噴射弁
６４、６４１〜６４４、６７、６８噴孔 1 Exhaust gas purification system (exhaust gas purification device)
2 Diesel engine (internal combustion engine)
3 Exhaust passage 4 Oxidation catalyst 5 SCRF (reduction catalyst)
31 Spiral mixer (passage section)
314 Collision plate 6 Injection valve 64, 641-644, 67, 68 Injection hole

Claims

A reduction catalyst (5) disposed in the exhaust passage (3) of the internal combustion engine (2);
A passage portion (31) upstream of the reduction catalyst and configured to allow exhaust gas to pass through;
An injection valve (6) for injecting a reducing agent for performing a reduction reaction with the reduction catalyst into the passage portion through the injection hole (64);
A collision plate (314) disposed in the passage and configured to collide with the reducing agent injected from the injection valve;
When the two width directions on the plate surface of the collision plate are a longitudinal direction and a direction orthogonal to the longitudinal direction, the collision plate has a shape in which the length in the longitudinal direction is longer than the length in the direction orthogonal to the longitudinal direction. And
A plurality of injection holes (641 to 644) are formed in the injection valve,
The plurality of nozzle holes are arranged so that the reducing agent injected from the plurality of nozzle holes collides with the collision plate while spreading in the longitudinal direction rather than in a direction perpendicular to the longitudinal direction ,
The tip of the impingement plate is on the same plane as the impingement plate axis that passes through the center of the impingement plate in the direction perpendicular to the longitudinal direction and extends in the longitudinal direction, and is on the tip end surface (611) of the injection valve. Using a line passing through the center (612) of the surface as a reference line,
The plurality of nozzle holes in the direction of the tip surface perpendicular to the direction of the reference line has a first arrangement width that is an arrangement width of the plurality of nozzle holes in the direction of the reference line. An exhaust gas purifying device (1) , wherein the exhaust gas purifying device (1) is disposed on the tip surface so as to be larger than a second arrangement width which is an arrangement width of

The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1 , wherein the passage portion is a swirl flow passage configured to allow the exhaust gas to pass through a swirl flow.

An oxidation catalyst (4) disposed in the exhaust passage upstream of the reduction catalyst;
The swirl type passage is provided between the oxidation catalyst and the reduction catalyst,
The exhaust gas purifying device according to claim 2 , wherein the collision plate is disposed so that the longitudinal direction thereof is directed to a circumferential direction of an outer cylinder (311) of the swirling flow type passage.

The exhaust gas purification device according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of nozzle holes are arranged on the same circumference.

The exhaust gas purification device according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of nozzle holes are arranged to be line-symmetric with respect to the reference line.

The exhaust gas purifying device according to any one of claims 1 to 5, wherein the plurality of injection holes are perforated so as to be inclined outwardly with respect to a center of a tip surface of the injection valve.

The exhaust gas purifying apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein a particle size of spray of the reducing agent injected from the nozzle hole is 100 µm to 200 µm in terms of a Sauter average particle size.

The reducing agent is urea water;
The exhaust gas purification device according to any one of claims 1 to 7, wherein the reduction catalyst is a catalyst that reduces NOx in exhaust gas with ammonia generated from urea water.

A reduction catalyst (5) disposed in the exhaust passage (3) of the internal combustion engine (2);
An oxidation catalyst (4) disposed in the exhaust passage upstream of the reduction catalyst;
A passage portion (31) upstream of the reduction catalyst and configured to allow exhaust gas to pass through;
An injection valve (6) for injecting a reducing agent for performing a reduction reaction with the reduction catalyst into the passage portion through the injection hole (64);
A collision plate (314) disposed in the passage and configured to collide with the reducing agent injected from the injection valve;
When the two width directions on the plate surface of the collision plate are a longitudinal direction and a direction orthogonal to the longitudinal direction, the collision plate has a shape in which the length in the longitudinal direction is longer than the length in the direction orthogonal to the longitudinal direction. And
A plurality of injection holes (641 to 644) are formed in the injection valve,
The plurality of nozzle holes are arranged so that the reducing agent injected from the plurality of nozzle holes collides with the collision plate while spreading in the longitudinal direction rather than in a direction perpendicular to the longitudinal direction ,
The passage portion is a swirl flow passage provided between the oxidation catalyst and the reduction catalyst and configured to allow the exhaust gas to pass in a swirl flow.
The exhaust gas purifying device (1) , wherein the collision plate is disposed such that the longitudinal direction thereof is directed to a circumferential direction of an outer cylinder (311) of the swirling flow type passage .