JP6740883B2 - Selective reduction catalyst system - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンの排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する触媒を備えた選択還元触媒システムに関する。 The present invention relates to a selective reduction catalyst system equipped with a catalyst that removes nitrogen oxides (NOx) contained in engine exhaust.

従来、エンジンの排気中のＮＯｘを低減させるための排気浄化システムとして、還元剤添加型の選択還元触媒（Selective Catalytic Reduction、以下「触媒」と呼ぶ）を備えた選択還元触媒システムが知られている。すなわち、触媒よりも排気上流側に還元剤（例えば尿素水）を噴射するインジェクターを設け、尿素の加水分解によって生成されるアンモニアを利用して、ＮＯｘを触媒上で窒素に還元させるものである。この選択還元触媒システムでは、触媒に至るまでにアンモニアガスの濃度が均一化されていることが望ましい。このため、排気管内にミキサーや衝突板といった攪拌構造を設けて、還元剤（アンモニアガス濃度）の均一化を図るようにした排気浄化システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。 Conventionally, as an exhaust gas purification system for reducing NOx in engine exhaust, a selective reduction catalyst system including a reducing agent-added selective reduction catalyst (Selective Catalytic Reduction, hereinafter referred to as "catalyst") is known. .. That is, an injector for injecting a reducing agent (for example, urea water) is provided on the exhaust gas upstream side of the catalyst, and NOx is reduced to nitrogen on the catalyst by using ammonia generated by hydrolysis of urea. In this selective reduction catalyst system, it is desirable that the concentration of ammonia gas be uniform before the catalyst. For this reason, an exhaust gas purification system has been proposed in which a stirring structure such as a mixer or a collision plate is provided in the exhaust pipe to make the reducing agent (ammonia gas concentration) uniform (see, for example, Patent Document 1).

特開２０１１−５８４７８号公報JP, 2011-58478, A

しかしながら、排気管内にミキサー等の攪拌構造を追加すると、排気の流通路が狭められることから圧力損失が増大し、エンジンの出力に影響を与えるおそれがある。
本件は、このような課題に鑑み案出されたもので、攪拌構造を用いることなく、アンモニアガスの濃度の偏りを低減できるようにした、選択還元触媒システムを提供することを目的の一つとする。なお、これらの目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。 However, if a stirring structure such as a mixer is added to the exhaust pipe, the exhaust flow passage is narrowed, so that the pressure loss increases, which may affect the output of the engine.
The present invention has been devised in view of such a problem, and one of the objects thereof is to provide a selective reduction catalyst system capable of reducing the bias in the concentration of ammonia gas without using a stirring structure. .. It is to be noted that the present invention is not limited to these objectives, and it is also possible to obtain operational effects that are obtained by the respective configurations shown in the modes for carrying out the invention described later, and which cannot be obtained by conventional techniques. Is.

（１）ここで開示する選択還元触媒システムは、エンジンの排気管に介装され、前記エンジンの排気中の窒素酸化物を還元剤により窒素に還元する触媒と、前記還元剤を前記排気管内に噴射する複数のインジェクターと、を備える。前記排気管は、前記触媒よりも排気上流側において湾曲形成された湾曲部と、前記湾曲部と前記触媒とを接続する接続部と、を有する。また、前記複数のインジェクターには、前記湾曲部のカーブ外側の面に取り付けられ前記湾曲部のカーブ外側領域を流れる排気に向かって前記還元剤を噴射する第一インジェクターと、前記第一インジェクターよりも排気下流側における前記湾曲部のカーブ内側の面に取り付けられ前記湾曲部のカーブ内側領域を流れた排気に向かって前記還元剤を噴射する少なくとも一本の第二インジェクターと、が含まれる。
(1) The selective reduction catalyst system disclosed herein is installed in an exhaust pipe of an engine, and a catalyst for reducing nitrogen oxides in exhaust gas of the engine to nitrogen by a reducing agent; and the reducing agent in the exhaust pipe. And a plurality of injectors for injecting. The exhaust pipe has a curved portion that is curvedly formed on the exhaust upstream side of the catalyst, and a connecting portion that connects the curved portion and the catalyst. Further, in the plurality of injectors, a first injector that is attached to a curved outer surface of the curved portion and injects the reducing agent toward exhaust gas that flows in a curved outer region of the curved portion, and a first injector at least one second injector for injecting the reducing agent toward the mounted curve inner surface of the curved portion definitive on the exhaust downstream side flows through the curve inner region of the curved portion vent includes.

（２）前記選択還元触媒システムは、前記接続部内において排気流れに平行に固定された整流板を備えることが好ましい。この場合、前記整流板は、前記接続部を、前記湾曲部における前記カーブ外側領域および前記カーブ内側領域のそれぞれを排気下流側へ延長した第一領域および第二領域に区画し、前記第一インジェクターから噴射された前記還元剤はおもに前記第一領域を流通し、前記第二インジェクターから噴射された前記還元剤は前記第二領域を流通することが好ましい。 (2) It is preferable that the selective reduction catalyst system includes a straightening plate that is fixed in the connection portion in parallel with the exhaust flow. In this case, the rectifying plate divides the connecting portion into a first area and a second area that extend the curve outside area and the curve inside area of the bending portion to the exhaust downstream side, respectively, and the first injector It is preferable that the reducing agent injected from the main part flows through the first area, and the reducing agent injected from the second injector flows through the second area.

（３）前記排気管は、軸直交方向断面が円形状であって、上方から下方へ湾曲形成された前記湾曲部を有し、前記整流板は、前記接続部を、前記第一領域としての下側領域と前記第二領域としての上側領域とに区画することが好ましい。
（４）前記複数のインジェクターには、二つの前記第二インジェクターが含まれ、前記二つの第二インジェクターは、噴射した前記還元剤が互いに交差する向きで配置されることが好ましい。この場合、前記整流板は、前記第二領域をさらに二つに区画する逆Ｔ字形状であり、前記二つの第二インジェクターから噴射された各々の前記還元剤は二つに区画された前記第二領域のそれぞれを流通することが好ましい。 (3) The exhaust pipe has a circular cross section in the direction orthogonal to the axis, and has the curved portion that is curved downward from above, and the rectifying plate uses the connection portion as the first region. It is preferable to partition into a lower region and an upper region as the second region.
(4) It is preferable that the plurality of injectors include two second injectors, and the two second injectors are arranged in directions in which the injected reducing agents intersect with each other. In this case, the current plate has an inverted T-shape that further divides the second region into two parts, and each of the reducing agents injected from the two second injectors is divided into two parts. It is preferable to distribute each of the two regions.

（５）前記第二インジェクターは、噴射した前記還元剤が前記整流板に当たるように配置されていることが好ましい。すなわち、前記第二インジェクターの位置や角度が、噴射した前記還元剤が前記整流板に当たるように設定されていることが好ましい。
（６）前記整流板は、その上流端が前記湾曲部内に配置されていることが好ましい。 (5) It is preferable that the second injector is arranged so that the injected reducing agent hits the rectifying plate. That is, it is preferable that the position and angle of the second injector are set so that the injected reducing agent hits the rectifying plate.
(6) It is preferable that the straightening plate has an upstream end disposed in the curved portion.

開示の選択還元触媒システムによれば、第一インジェクターによって噴射された尿素水は、湾曲部のカーブ外側領域を流れる排気の流れに乗って排気下流側へ流れつつアンモニアへと分解される。そのため、カーブ外側領域を流れた排気に対し、十分にアンモニアガスを含ませることができる。また、第一インジェクターの排気下流側に、湾曲部のカーブ内側領域を流れた排気に向かって尿素水を噴射する第二インジェクターが設けられているため、カーブ内側領域を流れた排気に対しても、十分にアンモニアガスを含ませることができる。つまり、攪拌構造を用いることなく、アンモニアガスの濃度の偏りを低減することができる。 According to the disclosed selective reduction catalyst system, the urea water injected by the first injector is decomposed into ammonia while riding on the flow of exhaust gas flowing in the curve outer region of the curved portion while flowing to the exhaust gas downstream side. Therefore, the exhaust gas flowing in the region outside the curve can sufficiently contain the ammonia gas. Further, on the exhaust downstream side of the first injector, a second injector that injects urea water toward the exhaust flowing through the curved inner region of the curved portion is provided. , Can be sufficiently contained with ammonia gas. That is, it is possible to reduce the deviation in the concentration of ammonia gas without using a stirring structure.

第一実施形態に係る選択還元触媒システムを備えたエンジンの模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an engine including a selective reduction catalyst system according to a first embodiment. 第一実施形態に係る選択還元触媒システムの要部を示す模式的な斜視図である。It is a typical perspective view showing the important section of the selective reduction catalyst system concerning a first embodiment. 図２の部分拡大側面図である。FIG. 3 is a partially enlarged side view of FIG. 2. 図３のＡ−Ａ矢視断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 3. 第二実施形態に係る選択還元触媒システムの部分拡大側面図である。It is a partially expanded side view of the selective reduction catalyst system which concerns on 2nd embodiment. 図５のＢ−Ｂ矢視断面図である。FIG. 6 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 5.

図面を参照して、実施形態としての選択還元触媒システムについて説明する。以下に示す各実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の各実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。 A selective reduction catalyst system as an embodiment will be described with reference to the drawings. The embodiments described below are merely examples, and there is no intention to exclude various modifications and application of techniques that are not explicitly shown in the embodiments below. The configurations of the embodiments can be variously modified and implemented without departing from the spirit of the embodiments. Further, they can be selected or combined as needed.

［１．第一実施形態］
［１−１．全体構成］
本実施形態の選択還元触媒システム１０は、図１に示すエンジン１に適用される。このエンジン１は、例えば軽油を燃料とするディーゼルエンジンであり、図示しない車両に搭載される。エンジン１は、例えば、排気の一部を吸気側に再循環させる排気再循環システム（図示略）、および、吸気通路２と排気通路３とに跨って配置されたターボチャージャー４を有する。なお、図１には、エンジン１に設けられる複数のシリンダーのうちの一つを例示する。 [1. First embodiment]
[1-1. overall structure]
The selective reduction catalyst system 10 of this embodiment is applied to the engine 1 shown in FIG. The engine 1 is, for example, a diesel engine that uses light oil as a fuel, and is mounted on a vehicle (not shown). The engine 1 has, for example, an exhaust gas recirculation system (not shown) that recirculates a part of the exhaust gas to the intake side, and a turbocharger 4 that is arranged across the intake passage 2 and the exhaust passage 3. Note that FIG. 1 illustrates one of the plurality of cylinders provided in the engine 1.

エンジン１の排気通路３におけるタービン４Ａよりも排気流れの下流側には、排気を浄化するための装置として、前段排気浄化システム５と選択還元触媒システム１０とが介装される。前段浄化システム５には、酸化触媒５Ａおよびフィルター５Ｂが設けられる。酸化触媒５Ａは、排気中の酸化窒素（ＮＯ）を酸化して二酸化窒素（ＮＯ2）を生成し、これを下流側のフィルター５Ｂへ供給するものである。また、酸化触媒５Ａは、排気中の未燃燃料（ＨＣ）を酸化させて酸化熱を発生させ、排気温度を上昇させるようにも機能する。 A pre-stage exhaust gas purification system 5 and a selective reduction catalyst system 10 are interposed downstream of the turbine 4A in the exhaust passage 3 of the engine 1 as a device for purifying the exhaust gas. The upstream purification system 5 is provided with an oxidation catalyst 5A and a filter 5B. The oxidation catalyst 5A oxidizes nitrogen oxide (NO) in the exhaust gas to generate nitrogen dioxide (NO 2 ) and supplies it to the filter 5B on the downstream side. Further, the oxidation catalyst 5A also functions to oxidize unburned fuel (HC) in the exhaust gas to generate oxidation heat and raise the exhaust gas temperature.

フィルター５Ｂは、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集する機能と、捕集したＰＭを酸化させて除去する機能とを併せ持つ多孔質体である。排気に含まれるＰＭはフィルター５Ｂにより捕集され、例えば酸化触媒５Ａで生成されたＮＯ2を酸化剤として、所定の温度条件下で焼却される。これにより、フィルター５Ｂに蓄積されたＰＭが取り除かれて、フィルター５Ｂが再生浄化される。 The filter 5B is a porous body having both a function of collecting particulate matter (PM) in exhaust gas and a function of oxidizing and removing the collected PM. The PM contained in the exhaust gas is collected by the filter 5B and is incinerated under a predetermined temperature condition by using, for example, NO 2 produced by the oxidation catalyst 5A as an oxidant. As a result, the PM accumulated in the filter 5B is removed, and the filter 5B is regenerated and purified.

選択還元触媒システム１０には、排気中のＮＯｘを還元剤により窒素に還元する選択還元触媒１５（以下「触媒１５」と呼ぶ）、および、触媒１５に対し還元剤を供給する複数のインジェクター１１，１２が設けられる。本実施形態の触媒１５は、尿素添加型のＮＯｘ選択還元触媒である。すなわち、触媒１５は、排気流れの上流側から供給された尿素をアンモニアに加水分解し、このアンモニアを利用して排気中のＮＯｘを還元する機能を持つ。 The selective reduction catalyst system 10 includes a selective reduction catalyst 15 (hereinafter, referred to as “catalyst 15”) that reduces NOx in exhaust gas to nitrogen with a reducing agent, and a plurality of injectors 11 that supply the reducing agent to the catalyst 15. Twelve are provided. The catalyst 15 of the present embodiment is a urea addition type NOx selective reduction catalyst. That is, the catalyst 15 has a function of hydrolyzing urea supplied from the upstream side of the exhaust flow into ammonia and using this ammonia to reduce NOx in the exhaust.

インジェクター１１，１２は、排気通路３における触媒１５よりも上流側に配置され、排気通路３内に尿素水を供給する噴射弁であり、その先端の噴孔から尿素水を霧状に噴射する。なお、インジェクター１１，１２から噴射される尿素水の各噴射量や各噴射タイミングは、例えばエンジン１の運転状態，車両の走行状態，触媒１５の温度等に基づき、図示しない電子制御装置で制御される。 The injectors 11 and 12 are arranged in the exhaust passage 3 on the upstream side of the catalyst 15 and are injection valves for supplying the urea water into the exhaust passage 3. The injectors 11 and 12 inject the urea water in mist form from the injection holes at the tips thereof. The injection amounts and injection timings of the urea water injected from the injectors 11 and 12 are controlled by an electronic controller (not shown) based on, for example, the operating state of the engine 1, the running state of the vehicle, the temperature of the catalyst 15, and the like. It

［１−２．要部構成］
次に、図２〜図４を用いて、本実施形態の選択還元触媒システム１０について詳述する。本実施形態の選択還元触媒システム１０は、複数のインジェクター１１，１２と、排気流れに対して平行に配置された整流板１３とを備え、整流板１３によって排気の流通経路を二つの領域に区画することで、ミキサーや衝突板といった攪拌構造を用いることなく、インジェクター１１，１２から噴射される尿素水（還元剤）の偏りを低減させる。 [1-2. Main part composition]
Next, the selective reduction catalyst system 10 of the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. The selective reduction catalyst system 10 of the present embodiment includes a plurality of injectors 11 and 12, and a rectifying plate 13 arranged parallel to the exhaust flow, and the rectifying plate 13 divides the exhaust flow path into two regions. By doing so, the bias of the urea water (reducing agent) injected from the injectors 11 and 12 is reduced without using a stirring structure such as a mixer or a collision plate.

なお、以下の説明では、エンジン１（選択還元触媒システム１０）が車両に搭載された状態での方向を用いて選択還元触媒システム１０の方向を規定する。すなわち、車両の進行方向を前方，その逆を後方とし、前方を基準に左右を定めるとともに、重力の方向を下方，その逆を上方として説明する。 In the following description, the direction of the selective reduction catalyst system 10 is defined by using the direction in which the engine 1 (selective reduction catalyst system 10) is mounted on the vehicle. That is, the forward direction of the vehicle is the forward direction, and the reverse direction is the backward direction, the left and right are determined with the front direction as a reference, and the direction of gravity is downward and the reverse direction is the upward direction.

図２に示すように、本実施形態の選択還元触媒システム１０は、排気通路３に介装された触媒１５と、互いに同一の構成を有する二つのインジェクター１１，１２と、排気流れに平行に固定された整流板１３とを備える。なお、本実施形態では、前段排気浄化システム５と触媒１５とを繋ぐ排気通路３を「排気管３０」と呼ぶ。排気管３０は排気通路３の一部を構成する。本実施形態の排気管３０は、その中心軸Ｏ〔図４（ａ）参照〕に直交する方向の断面（横断面）形状が円形なパイプであり、湾曲形成された湾曲部３１と、湾曲部３１と触媒１５とを接続する接続部３２とを有する。 As shown in FIG. 2, the selective reduction catalyst system 10 of the present embodiment has a catalyst 15 interposed in the exhaust passage 3, two injectors 11 and 12 having the same configuration, and fixed in parallel to the exhaust flow. And the rectifying plate 13 that has been formed. In the present embodiment, the exhaust passage 3 that connects the upstream exhaust purification system 5 and the catalyst 15 is referred to as “exhaust pipe 30”. The exhaust pipe 30 constitutes a part of the exhaust passage 3. The exhaust pipe 30 of the present embodiment is a pipe having a circular cross-section (transverse cross-section) in a direction orthogonal to the central axis O [see FIG. 4( a )], and has a curved curved portion 31 and a curved portion. It has a connecting portion 32 that connects 31 and the catalyst 15.

本実施形態の選択還元触媒システム１０は、排気管３０を流通する排気が前方かつ上方から後方かつ下方へ向かって流れるとともに、触媒１５を流通する排気が前方から後方に向かって流れるような姿勢で車両に搭載される。すなわち、本実施形態の排気管３０は、前後方向に延設されるとともに、上流側が上方に位置し、下流側が下方に位置する姿勢で配置される。また、触媒１５は、その軸方向が前後方向に沿う姿勢で配置される。 The selective reduction catalyst system 10 of the present embodiment has such a posture that the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 30 flows from the front side and the upper side toward the rear side and the downward direction, and the exhaust gas flowing through the catalyst 15 flows from the front side to the rear side. Installed in the vehicle. That is, the exhaust pipe 30 of the present embodiment extends in the front-rear direction, and is arranged such that the upstream side is located above and the downstream side is located below. Further, the catalyst 15 is arranged such that its axial direction is along the front-back direction.

図２および図３に示すように、湾曲部３１は、上方から下方へ湾曲形成され、排気を上方から後方へと流す下に凸状の部位である。接続部３２は、湾曲部３１と触媒１５との間で前後方向に直線状に延設された部位である。本実施形態の排気管３０は、湾曲部３１を含む上流配管と、接続部３２を含む下流配管とが、フランジ３３によって接続されて構成される。つまり、上流配管の下流端に設けられたフランジ部３３Ａと下流配管の上流端に設けられたフランジ部３３Ｂとを突き合せた状態で締結具（例えばボルトおよびナット）によって接続されることで、排気管３０が構成される。 As shown in FIGS. 2 and 3, the curved portion 31 is a downwardly convex portion that is curved from the upper side to the lower side and allows exhaust gas to flow from the upper side to the rear side. The connecting portion 32 is a portion linearly extended in the front-rear direction between the bending portion 31 and the catalyst 15. The exhaust pipe 30 of the present embodiment is configured by connecting an upstream pipe including a curved portion 31 and a downstream pipe including a connecting portion 32 with a flange 33. That is, by connecting the flange portion 33A provided at the downstream end of the upstream pipe and the flange portion 33B provided at the upstream end of the downstream pipe to each other by a fastener (for example, a bolt and a nut), the exhaust gas is exhausted. A tube 30 is constructed.

複数のインジェクターには、湾曲部３１のカーブ外側領域３１OTを流れる排気（図３中の白抜き矢印）に向かって尿素水を噴射する第一インジェクター１１と、第一インジェクター１１よりも下流側に配置されて湾曲部３１のカーブ内側領域３１INを流れた排気に向かって尿素水を噴射する第二インジェクター１２と、が含まれる。なお、「カーブ外側領域３１OT」および「カーブ内側領域３１IN」とは、排気管３０の中心軸Ｏを通って左右方向に広がる仮想的な平面により排気管３０を二分割した場合に、カーブ外側に位置する領域およびカーブ内側に位置する領域を意味する。 The plurality of injectors include a first injector 11 that injects urea water toward exhaust gas (outlined arrow in FIG. 3) flowing through the curve outer region 31 OT of the bending portion 31, and a downstream side of the first injector 11 with respect to the first injector 11. The second injector 12 that is disposed and injects the urea water toward the exhaust gas that has flowed through the curve inner region 31 IN of the bending portion 31 is included. The "curve outer region 31 OT " and the "curve inner region 31 IN " mean a curve when the exhaust pipe 30 is divided into two parts by a virtual plane that extends in the left-right direction through the central axis O of the exhaust pipe 30. It means the area located outside and the area located inside the curve.

第一インジェクター１１は、湾曲部３１のカーブ外側の下面に取り付けられる。本実施形態の第一インジェクター１１は、接続部３２の延設方向（すなわち前後方向）と略平行な姿勢であって、接続部３２における中心軸Ｏを上流側へ直線状に延長したときの延長線上に配置される。湾曲部３１を流通する排気は、カーブ外側領域３１OTでの流速がカーブ内側領域３１INでの流速よりも高くなる。そのため、第一インジェクター１１から噴射された尿素水は、カーブ外側領域３１OTを流通する排気の流れに乗って（言い換えると、排気の勢いに押されて）アンモニアに分解されて、図３中に太矢印で示すように、接続部３２の中心軸Ｏよりも下方寄りを流れやすくなる。 The first injector 11 is attached to the lower surface of the curved portion 31 outside the curve. The first injector 11 of the present embodiment has a posture substantially parallel to the extending direction (that is, the front-rear direction) of the connecting portion 32, and extends when the central axis O of the connecting portion 32 is linearly extended to the upstream side. Placed on the line. The exhaust gas flowing through the curved portion 31 has a higher flow velocity in the curve outer region 31 OT than in the curve inner region 31 IN . Therefore, the urea water injected from the first injector 11 is decomposed into ammonia by riding on the flow of exhaust gas flowing through the curve outer region 31 OT (in other words, being pushed by the momentum of the exhaust gas), and as shown in FIG. As indicated by the thick arrow, it becomes easier for the connecting portion 32 to flow downward than the central axis O.

また、本実施形態の選択還元触媒システム１０では、第一インジェクター１１の下流側に第二インジェクター１２が設けられ、第一インジェクター１１からの尿素水（アンモニアガス）の濃度が薄くなりがちなカーブ内側領域３１INを流れてきた排気に対し、尿素水が噴射される。本実施形態の第二インジェクター１２は、湾曲部３１のカーブ上流側における排気流れと略平行な姿勢で、湾曲部３１のカーブ内側の上面に取り付けられる。なお、インジェクター１１，１２は、湾曲部３１の外周面に形成された取付座面３４に取り付けられる。 Further, in the selective reduction catalyst system 10 of the present embodiment, the second injector 12 is provided on the downstream side of the first injector 11, and the urea water (ammonia gas) from the first injector 11 tends to have a low concentration inside the curve. The urea water is injected to the exhaust gas flowing through the region 31 IN . The second injector 12 of the present embodiment is attached to the upper surface of the bending portion 31 on the inner side of the curve in a posture substantially parallel to the exhaust gas flow on the upstream side of the bending portion of the bending portion 31. The injectors 11 and 12 are mounted on a mounting seat surface 34 formed on the outer peripheral surface of the curved portion 31.

さらに本実施形態の選択還元触媒システム１０は、排気の流通断面を区画する整流板１３を備える。図２〜図４に示すように、本実施形態の整流板１３は断面Ｉ形状の平板であり、接続部３２内において左右方向および前後方向に延在する姿勢で固定される。整流板１３は、その上流端１３ａが湾曲部３１内に配置され、その下流端１３ｂが触媒１５の直上流に配置される。なお、整流板１３は、湾曲部３１（上流配管）と接続部３２（下流配管）とが接続される前に、例えば溶接によって接続部３２に固定される。 Further, the selective reduction catalyst system 10 of the present embodiment includes a straightening plate 13 that partitions the exhaust gas flow section. As shown in FIGS. 2 to 4, the current plate 13 of this embodiment is a flat plate having an I-shaped cross section, and is fixed in the connection portion 32 in a posture extending in the left-right direction and the front-back direction. The straightening vane 13 has its upstream end 13a arranged in the curved portion 31, and its downstream end 13b arranged immediately upstream of the catalyst 15. The rectifying plate 13 is fixed to the connecting portion 32 by, for example, welding before the curved portion 31 (upstream pipe) and the connecting portion 32 (downstream pipe) are connected.

整流板１３は、接続部３２を、湾曲部３１のカーブ外側領域３１OTを下流側へ延長した第一領域３２OTと、湾曲部３１のカーブ内側領域３１INを下流側へ延長した第二領域３２INとに区画する。第一領域３２OTは、接続部３２における中心軸Ｏよりも下側の領域に対応し、第二領域３２INは、接続部３２における中心軸Ｏよりも上側の領域に対応する。第一インジェクター１１から噴射された尿素水はおもに第一領域３２OT（下側領域）を流通し、第二インジェクター１２から噴射された尿素水は第二領域３２IN（上側領域）を流通する。言い換えると、第一インジェクター１１からの尿素水は、その一部が第二領域３２INを流れうるが、第一領域３２OTを流れる量の方が第二領域３２INを流れる量よりも多くなる。一方、第二インジェクター１２からの尿素水は、ほぼ全てが第二領域３２INを流れる。 The current plate 13 includes a connecting portion 32, a first area 32 OT in which the curve outer area 31 OT of the bending portion 31 is extended to the downstream side, and a second area in which the curve inner area 31 IN of the bending portion 31 is extended to the downstream side. Divide into 32 IN . The first region 32 OT corresponds to a region below the central axis O in the connecting portion 32, and the second region 32 IN corresponds to a region above the central axis O in the connecting portion 32. The urea water injected from the first injector 11 mainly flows through the first area 32 OT (lower area), and the urea water injected from the second injector 12 flows through the second area 32 IN (upper area). In other words, the urea water from the first injector 11 is part may flow through the second region 32 IN, becomes larger than the amount towards the amount flowing through the first region 32 OT flows a second region 32 IN .. On the other hand, almost all of the urea water from the second injector 12 flows through the second region 32 IN .

本実施形態の第二インジェクター１２は、噴射した尿素水が整流板１３に当たるように配置される。言い換えると、第二インジェクター１２は、噴射された還元剤が整流板１３に当たるように、その位置や角度が設定される。例えば、第二インジェクター１２の噴孔が整流板１３の上流端１３ａよりも下流側に位置するように、第二インジェクター１２が取り付けられる。尿素水が整流板１３に当たることで、尿素水の攪拌が促進され、アンモニアガスの生成が促される。 The second injector 12 of the present embodiment is arranged such that the injected urea water hits the current plate 13. In other words, the position and angle of the second injector 12 are set so that the injected reducing agent hits the rectifying plate 13. For example, the second injector 12 is attached so that the injection hole of the second injector 12 is located on the downstream side of the upstream end 13a of the straightening vane 13. When the urea water hits the straightening plate 13, the stirring of the urea water is promoted and the generation of ammonia gas is promoted.

［１−３．効果］
（１）上述した選択還元触媒システム１０では、第一インジェクター１１によって噴射された尿素水が、湾曲部３１のカーブ外側領域３１OTを流れる排気の流れに乗って下流側へ（触媒に向かって）流れつつアンモニアへと分解される。そのため、カーブ外側領域３１OTを流れた排気に対し、十分にアンモニアガスを含ませることができる。 [1-3. effect]
(1) In the selective reduction catalyst system 10 described above, the urea water injected by the first injector 11 rides on the flow of exhaust gas flowing through the curve outside region 31 OT of the bending portion 31 to the downstream side (toward the catalyst). It decomposes into ammonia while flowing. Therefore, the exhaust gas flowing through the curve outer region 31 OT can sufficiently contain the ammonia gas.

また、第一インジェクター１１の下流側に、湾曲部３１のカーブ内側領域３１INを流れた排気に向かって尿素水を噴射する第二インジェクター１２が設けられているため、カーブ内側領域３１INを流れた排気に対しても、十分にアンモニアガスを含ませることができる。つまり、排気管３０の軸方向に直交する断面において、アンモニアガス濃度の偏りを低減することができる。これにより、触媒１５によるＮＯｘ還元性能を向上させることができる。さらに、上述した選択還元触媒システム１０では、ミキサー等の攪拌構造が不要であるため、圧力損失を低減することができる。 In addition, since the second injector 12 that injects the urea water toward the exhaust gas that has flowed through the curve inner region 31 IN of the bending portion 31 is provided on the downstream side of the first injector 11, it flows through the curve inner region 31 IN . Ammonia gas can be sufficiently contained in the exhaust gas. That is, the deviation of the ammonia gas concentration can be reduced in the cross section orthogonal to the axial direction of the exhaust pipe 30. As a result, the NOx reduction performance of the catalyst 15 can be improved. Furthermore, the selective reduction catalyst system 10 described above does not require a stirring structure such as a mixer, so that pressure loss can be reduced.

（２）上述した選択還元触媒システム１０では、整流板１３によって接続部３２が第一領域３２OTと第二領域３２INとに区画され、各領域３２OT，３２INにそれぞれのインジェクター１１，１２から噴射された尿素水が流れるため、触媒１５周辺でのアンモニアガス濃度の偏りをより低減することができる。これにより、触媒によるNOx還元性能をより向上させることができる。さらに、整流板１３は排気流れに平行に固定されることから、ミキサー等の攪拌構造を設ける場合と比較して、圧力損失を大幅に低減することができる。 (2) In the selective reduction catalyst system 10 described above, the connection portion 32 is divided into the first region 32 OT and the second region 32 IN by the rectifying plate 13, and the injectors 11 and 12 are respectively provided in the regions 32 OT and 32 IN. Since the urea water injected from the tank flows, the deviation of the ammonia gas concentration around the catalyst 15 can be further reduced. As a result, the NOx reduction performance of the catalyst can be further improved. Further, since the flow straightening plate 13 is fixed in parallel with the exhaust flow, the pressure loss can be significantly reduced as compared with the case where a stirring structure such as a mixer is provided.

（３）上述した選択還元触媒システム１０では、排気管３０の横断面形状が円形であることから、第一インジェクター１１から噴射された尿素水は、上流側（上方）から流れてきた排気の勢いによって下方へとたたき落とされる。そのため、排気管３０の最も下方に位置する中央部分に尿素水（あるいはアンモニアガス）が溜まりやすくなる。しかしながら、整流板１３により排気管３０内を上下二つの領域に分割しておき、上側の領域（第二領域３２IN）には第二インジェクター１２から尿素水を噴射することで、接続部３２の全領域（第一領域３２OTおよび第二領域３２IN）においてアンモニアガス濃度の偏りを低減することができる。これにより、触媒によるNOx還元性能を向上させることができる。 (3) In the above-mentioned selective reduction catalyst system 10, since the cross-sectional shape of the exhaust pipe 30 is circular, the urea water injected from the first injector 11 has the momentum of exhaust flowing from the upstream side (upper side). Is knocked down by. Therefore, urea water (or ammonia gas) is likely to accumulate in the central portion of the exhaust pipe 30 located at the lowermost position. However, the inside of the exhaust pipe 30 is divided into upper and lower two regions by the straightening vanes 13, and urea water is injected from the second injector 12 to the upper region (second region 32 IN ). It is possible to reduce the deviation of the ammonia gas concentration in all regions (first region 32 OT and second region 32 IN ). As a result, the NOx reduction performance of the catalyst can be improved.

（４）上述した選択還元触媒システム１０では、第二インジェクター１２が、噴射した尿素水が整流板１３に当たるように配置されていることから、尿素水の分解が促進され、アンモニアガスの生成を促すことができる。これにより、ＮＯｘ還元性能を向上させることができる。
（５）また、整流板１３は、その上流端１３ａが湾曲部３１内に配置されていることから、第二インジェクター１２から噴射された尿素水を整流板１３に確実に当てることができ、アンモニアガスの生成を促進することができる。 (4) In the selective reduction catalyst system 10 described above, since the second injector 12 is arranged so that the injected urea water hits the rectifying plate 13, the decomposition of the urea water is promoted and the generation of ammonia gas is promoted. be able to. As a result, the NOx reduction performance can be improved.
(5) Further, since the upstream end 13a of the straightening vane 13 is arranged in the curved portion 31, the urea water injected from the second injector 12 can be reliably applied to the straightening vane 13, and The production of gas can be promoted.

［２．第二実施形態］
図５および図６を用いて第二実施形態の選択還元触媒システム１０について説明する。本実施形態の選択還元触媒システム１０は、第二インジェクター１２の個数および配置と、整流板１３′の形状とが第一実施形態の構成と異なる。以下、第一実施形態と同様の構成については第一実施形態と同じ符号を付し、重複する説明は省略する。 [2. Second embodiment]
The selective reduction catalyst system 10 of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6. The selective reduction catalyst system 10 of the present embodiment differs from the configuration of the first embodiment in the number and arrangement of the second injectors 12 and the shape of the current plate 13'. Hereinafter, the same components as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and redundant description will be omitted.

図５に示すように、本実施形態の選択還元触媒システム１０では、上述した第一インジェクター１１に加え、上述した第二インジェクター１２が二つ設けられる。二つの第二インジェクター１２は、噴射した尿素水が互いに交差する向きで配置される。二つの第二インジェクター１２は、例えば、排気管３０を左右に区画する仮想的な平面に対して面対称に配置される。なお、第二インジェクター１２を取り付けるための取付座面３４は、湾曲部３１のカーブ内側寄りの左右両側面に形成される。 As shown in FIG. 5, in the selective reduction catalyst system 10 of the present embodiment, two second injectors 12 described above are provided in addition to the first injector 11 described above. The two second injectors 12 are arranged so that the injected urea water intersects with each other. The two second injectors 12 are arranged, for example, in plane symmetry with respect to a virtual plane that divides the exhaust pipe 30 into left and right. The mounting seat surfaces 34 for mounting the second injector 12 are formed on both left and right side surfaces of the curved portion 31 on the inner side of the curve.

図５および図６に示すように、本実施形態の整流板１３′は、上述した第二領域３２IN（上側領域）をさらに二つに区画する逆Ｔ字形状に形成され、接続部３２内において排気流れに平行に排気管３０に固定される。二つの第二インジェクター１２から噴射された各々の尿素水は、整流板１３′に当たるとともに、二つに区画された第二領域３２ＬIN，３２ＲINのそれぞれを流通しながら、アンモニアへと分解される。 As shown in FIGS. 5 and 6, the current plate 13 ′ of the present embodiment is formed in an inverted T-shape that further divides the above-described second region 32 IN (upper region) into two, and the inside of the connection portion 32 is formed. Is fixed to the exhaust pipe 30 in parallel with the exhaust flow. Each urea water injected from the two second injectors 12 is decomposed into ammonia while hitting the current plate 13' and flowing through each of the two divided second regions 32L IN and 32R IN. ..

したがって、本実施形態の選択還元触媒システム１０によれば、接続部３２の第二領域３２INをさらに二つに区画し、それぞれの領域３２ＬIN，３２ＲINを流れる排気に対して第二インジェクター１２から尿素水が噴射されるため、アンモニアガス濃度の偏りを低減することができる。なお、第一実施形態と同様の構成からは同様の効果を得ることができる。 Therefore, according to the selective reduction catalyst system 10 of the present embodiment, the second region 32 IN of the connecting portion 32 is further divided into two, and the second injector 12 is provided for the exhaust gas flowing through the respective regions 32 L IN and 32 R IN. Since urea water is injected from the tank, the deviation of the ammonia gas concentration can be reduced. In addition, the same effect can be obtained from the same configuration as that of the first embodiment.

［３．その他］
上述した各実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。上述した各実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
上述した第一インジェクター１１および第二インジェクター１２の配置や向きは一例であって、上述したものに限られない。 [3. Other]
Irrespective of the above-described embodiments, various modifications can be implemented without departing from the spirit thereof. The configurations of the above-described respective embodiments can be selected according to need or may be appropriately combined.
The arrangement and orientation of the first injector 11 and the second injector 12 described above are examples and are not limited to those described above.

上述した各実施形態では、選択還元触媒システム１０が整流板１３，１３′を備えた構成を例示したが、整流板１３，１３′を省略してもよい。排気管３０が湾曲部３１と接続部３２とを有する形状であり、第一インジェクター１１が湾曲部３１のカーブ外側領域３１OTを流れる排気に向かって尿素水を噴射する構成であれば、接続部３２の第一領域３２OTを流れる排気に対しては十分にアンモニアガスを含ませることができる。さらに、第二インジェクター１２によって湾曲部３１のカーブ内側領域３１INを流れた排気に向かって尿素水を噴射すれば、接続部３２の第二領域３２INを流れる排気に対してもアンモニアガスを含ませることができるため、整流板１３，１３′を省略した場合であっても、アンモニアガスの偏りを低減することができる。 In each of the above-described embodiments, the selective reduction catalyst system 10 has the rectifying plates 13 and 13', but the rectifying plates 13 and 13' may be omitted. If the exhaust pipe 30 has a shape having the curved portion 31 and the connection portion 32, and the first injector 11 is configured to inject the urea water toward the exhaust flowing through the curved outer region 31 OT of the curved portion 31, the connection portion The exhaust gas flowing through the first region 32 OT of 32 can be sufficiently filled with ammonia gas. Further, when the second injector 12 injects the urea water toward the exhaust flowing through the curve inner area 31 IN of the bending portion 31, the exhaust gas flowing through the second area 32 IN of the connecting portion 32 also includes the ammonia gas. Therefore, even if the baffles 13 and 13' are omitted, the deviation of the ammonia gas can be reduced.

上述した第二実施形態では、第二インジェクター１２が二つ設けられる構成を例示したが、第二インジェクター１２は少なくとも一本設けられていればよい。なお、二つの第二インジェクター１２を設ける場合、これらの配置は面対称でなくてもよく、例えば排気流れ方向にずれて配置されていてもよい。また、上記の第二実施形態において、第一インジェクター１１と二つの第二インジェクター１２とから噴射される尿素水の量は互いに同一であってもよいし、第一領域３２OTおよび第二領域３２INの排気流量に応じて変更してもよい。同様に、第一実施形態においても、二つのインジェクター１１，１２から噴射される尿素水の量は互いに同一であってもよいし、第一領域３２OTおよび第二領域３２INの排気流量に応じて変更してもよい。 In the above-described second embodiment, the configuration in which the two second injectors 12 are provided is illustrated, but at least one second injector 12 may be provided. In addition, when the two second injectors 12 are provided, these may not be arranged plane-symmetrically and may be arranged, for example, shifted in the exhaust flow direction. Further, in the above-described second embodiment, the amounts of urea water injected from the first injector 11 and the two second injectors 12 may be the same as each other, and the first region 32 OT and the second region 32 may be the same. It may be changed according to the exhaust flow rate of IN . Similarly, also in the first embodiment, the amounts of urea water injected from the two injectors 11 and 12 may be the same as each other, or depending on the exhaust flow rates of the first region 32 OT and the second region 32 IN. You may change it.

なお、上述した排気管３０の形状は一例である。排気管３０は、少なくとも触媒１５よりも上流側において湾曲形成された湾曲部と、湾曲部と触媒１５とを接続する接続部とを有していればよく、湾曲部が排気流れ方向に複数設けられていてもよいし、接続部が前後方向に曲線状に延設されていてもよい。また、排気管３０の延設方向も上述したものに限定されず、その横断面形状も円形でなくてもよく、楕円形や矩形であってもよい。 The shape of the exhaust pipe 30 described above is an example. The exhaust pipe 30 only needs to have a curved portion that is curved and formed at least on the upstream side of the catalyst 15, and a connecting portion that connects the curved portion and the catalyst 15, and a plurality of curved portions are provided in the exhaust flow direction. It may be provided, or the connection portion may be provided to extend in the front-back direction in a curved shape. Further, the extending direction of the exhaust pipe 30 is not limited to that described above, and the cross-sectional shape thereof may not be circular, and may be elliptical or rectangular.

上述した各実施形態では還元剤として尿素水を挙げて説明したが、還元剤は尿素水に限られない。なお、排気通路３に介装される排気浄化システムは上述したものに限られず、少なくとも選択還元触媒システム１０を備えていればよい。 Although urea water was mentioned as an example of the reducing agent in the above-described embodiments, the reducing agent is not limited to urea water. The exhaust gas purification system provided in the exhaust passage 3 is not limited to the above-described one, and may include at least the selective reduction catalyst system 10.

１ エンジン
３ 排気通路
１０ 選択還元触媒システム
１１ 第一インジェクター
１２ 第二インジェクター
１３，１３′ 整流板
１５ 触媒（選択還元触媒）
３０ 排気管
３１ 湾曲部
３１OT カーブ外側領域
３１IN カーブ内側領域
３２ 接続部
３２OT 第一領域
３２IN，３２ＬIN，３２ＲIN 第二領域
３３ フランジ
３３Ａ，３３Ｂ フランジ部
３４ 取付座面
Ｏ 排気管の中心軸 1 Engine 3 Exhaust Passage 10 Selective Reduction Catalyst System 11 First Injector 12 Second Injector 13, 13' Rectifier 15 Catalyst (Selective Reduction Catalyst)
30 Exhaust Pipe 31 Curved Part 31 OT Curve Outer Region 31 IN Curve Inner Region 32 Connection Part 32 OT First Region 32 IN , 32L IN , 32R IN Second Region 33 Flange 33A, 33B Flange Part 34 Mounting Seat Face O Exhaust Pipe Central axis

Claims (6)

エンジンの排気管に介装され、前記エンジンの排気中の窒素酸化物を還元剤により窒素に還元する触媒と、
前記還元剤を前記排気管内に噴射する複数のインジェクターと、を備え、
前記排気管は、前記触媒よりも排気上流側において湾曲形成された湾曲部と、前記湾曲部と前記触媒とを接続する接続部と、を有し、
前記複数のインジェクターには、前記湾曲部のカーブ外側の面に取り付けられ前記湾曲部のカーブ外側領域を流れる排気に向かって前記還元剤を噴射する第一インジェクターと、前記第一インジェクターよりも排気下流側における前記湾曲部のカーブ内側の面に取り付けられ前記湾曲部のカーブ内側領域を流れた排気に向かって前記還元剤を噴射する少なくとも一本の第二インジェクターと、が含まれる
ことを特徴とする、選択還元触媒システム。 A catalyst that is interposed in the exhaust pipe of the engine and reduces nitrogen oxides in the exhaust gas of the engine to nitrogen with a reducing agent;
A plurality of injectors for injecting the reducing agent into the exhaust pipe,
The exhaust pipe has a curved portion that is curvedly formed on the exhaust gas upstream side of the catalyst, and a connecting portion that connects the curved portion and the catalyst,
The plurality of injectors include a first injector that is attached to a curved outer surface of the curved portion and injects the reducing agent toward exhaust gas that flows in a curved outer region of the curved portion; and an exhaust gas downstream of the first injector. at least one second injector for injecting the reducing agent toward the exhaust attached to the curve inner surface of the curved portion definitive on the side flow curve inner region of the bending portion, and characterized in that contains Selective reduction catalyst system. 前記接続部内において排気流れに平行に固定された整流板を備え、
前記整流板は、前記接続部を、前記湾曲部における前記カーブ外側領域および前記カーブ内側領域のそれぞれを排気下流側へ延長した第一領域および第二領域に区画し、
前記第一インジェクターから噴射された前記還元剤はおもに前記第一領域を流通し、前記第二インジェクターから噴射された前記還元剤は前記第二領域を流通する
ことを特徴とする、請求項１記載の選択還元触媒システム。 A rectifying plate fixed in parallel to the exhaust flow in the connection portion,
The rectifying plate divides the connecting portion into a first area and a second area that extend each of the curve outside area and the curve inside area of the curved portion to an exhaust downstream side,
The reducing agent injected from the first injector mainly flows through the first region, and the reducing agent injected from the second injector flows through the second region. Selective reduction catalyst system. 前記排気管は、軸直交方向断面が円形状であって、上方から下方へ湾曲形成された前記湾曲部を有し、
前記整流板は、前記接続部を、前記第一領域としての下側領域と前記第二領域としての上側領域とに区画する
ことを特徴とする、請求項２記載の選択還元触媒システム。 The exhaust pipe has a circular cross section in the direction orthogonal to the axis, and has the curved portion curved downward from above.
The selective reduction catalyst system according to claim 2, wherein the current plate divides the connection portion into a lower region as the first region and an upper region as the second region. 前記複数のインジェクターには、二つの前記第二インジェクターが含まれ、
前記二つの第二インジェクターは、噴射した前記還元剤が互いに交差する向きで配置され、
前記整流板は、前記第二領域をさらに二つに区画する逆Ｔ字形状であり、
前記二つの第二インジェクターから噴射された各々の前記還元剤は二つに区画された前記第二領域のそれぞれを流通する
ことを特徴とする、請求項２又は３記載の選択還元触媒システム。 The plurality of injectors include two second injectors,
The two second injectors are arranged so that the injected reducing agents intersect each other,
The current plate has an inverted T-shape that further divides the second region into two,
4. The selective reduction catalyst system according to claim 2, wherein each of the reducing agents injected from the two second injectors flows in each of the second regions divided into two. 前記第二インジェクターは、噴射した前記還元剤が前記整流板に当たるように配置されている
ことを特徴とする、請求項２〜４のいずれか１項に記載の選択還元触媒システム。 The selective reduction catalyst system according to any one of claims 2 to 4, wherein the second injector is arranged so that the injected reducing agent hits the rectifying plate. 前記整流板は、その上流端が前記湾曲部内に配置されている
ことを特徴とする、請求項５記載の選択還元触媒システム。 The selective reduction catalyst system according to claim 5, wherein the straightening plate has an upstream end arranged in the curved portion.
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