JP6919478B2 - Exhaust purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は内燃機関の排気浄化装置に係り、特に、ディーゼルエンジンに主に適用される排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas purification device mainly applied to a diesel engine.
ディーゼルエンジンの排気通路には、排気中のNOx(窒素酸化物)を還元除去する選択還元型NOx触媒が設けられる。NOx触媒の上流側には尿素水を噴射する噴射弁が設けられる。NOx触媒は、尿素水を加水分解して得られるアンモニアNH3とNOxを反応させ、排気中のNOxを窒素N2に還元する。 A selective reduction type NOx catalyst for reducing and removing NOx (nitrogen oxide) in the exhaust is provided in the exhaust passage of the diesel engine. An injection valve for injecting urea water is provided on the upstream side of the NOx catalyst. The NOx catalyst reacts NOx with ammonia NH 3 obtained by hydrolyzing urea water, and reduces NOx in the exhaust gas to nitrogen N 2.
NOx触媒を高効率で作動させるには、尿素水の加水分解を促進し、尿素水の単位容量当たりのアンモニア生成量すなわちアンモニア生成効率をできるだけ高い水準に維持することが望ましい。そして尿素水の加水分解を促進するためには、排気通路内に噴射された尿素水と排気ガスの混合を可能な限り促進することが好ましい。 In order to operate the NOx catalyst with high efficiency, it is desirable to promote the hydrolysis of urea water and maintain the amount of ammonia produced per unit volume of urea water, that is, the ammonia production efficiency at the highest possible level. Then, in order to promote the hydrolysis of the urea water, it is preferable to promote the mixing of the urea water injected into the exhaust passage and the exhaust gas as much as possible.
そこで本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、噴射された尿素水と排気ガスの混合を促進できる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。 Therefore, the present invention was conceived in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an exhaust purification device for an internal combustion engine capable of promoting mixing of injected urea water and exhaust gas.
本発明の一の態様によれば、
内燃機関の排気ガスが流される排気通路と、
前記排気通路に配置された触媒と、
前記触媒の上流側に設けられ、前記排気通路内に還元剤を噴射する噴射弁と、
前記噴射弁の下流側かつ前記触媒の上流側に位置する前記排気通路の内部に互いに離間して設けられた上流側仕切板および下流側仕切板と、
前記上流側仕切板および前記下流側仕切板にそれぞれ設けられた上流側貫通孔および下流側貫通孔と、
前記上流側貫通孔に連通して前記上流側仕切板に設けられた上流側パイプと、
前記下流側貫通孔に連通して前記下流側仕切板に設けられた下流側パイプと、
を備え、
前記上流側パイプの出口部と前記下流側パイプの入口部とは、互いに非同軸の状態で配置されている
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置が提供される。
According to one aspect of the invention
The exhaust passage through which the exhaust gas of the internal combustion engine flows, and
With the catalyst arranged in the exhaust passage,
An injection valve provided on the upstream side of the catalyst and injecting a reducing agent into the exhaust passage.
An upstream partition plate and a downstream partition plate provided apart from each other inside the exhaust passage located on the downstream side of the injection valve and on the upstream side of the catalyst.
The upstream side through hole and the downstream side through hole provided in the upstream side partition plate and the downstream side partition plate, respectively,
An upstream pipe that communicates with the upstream through hole and is provided in the upstream partition plate,
A downstream pipe that communicates with the downstream through hole and is provided in the downstream partition plate.
With
An exhaust gas purification device for an internal combustion engine is provided, wherein the outlet portion of the upstream pipe and the inlet portion of the downstream pipe are arranged in a non-coaxial state with each other.
好ましくは、前記上流側パイプと前記下流側パイプは、前記上流側仕切板と前記下流側仕切板の間の空間内に突出されている。 Preferably, the upstream pipe and the downstream pipe project into the space between the upstream partition and the downstream partition.
好ましくは、前記上流側パイプの出口部と前記下流側パイプの入口部とは、上下流方向に互いにオーバーラップされている。 Preferably, the outlet portion of the upstream pipe and the inlet portion of the downstream pipe overlap each other in the upstream and downstream directions.
好ましくは、前記上流側パイプと前記下流側パイプは互いに接触されている。 Preferably, the upstream pipe and the downstream pipe are in contact with each other.
好ましくは、前記上流側仕切板および前記下流側仕切板の少なくとも一方は、前記排気通路の中心軸に垂直な方向に対し傾斜されている。 Preferably, at least one of the upstream partition plate and the downstream partition plate is inclined with respect to a direction perpendicular to the central axis of the exhaust passage.
本発明によれば、噴射された尿素水と排気ガスの混合を促進できる。 According to the present invention, the mixing of the injected urea water and the exhaust gas can be promoted.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお本発明は以下の実施形態に限定されない点に留意されたい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the following embodiments.
[第1実施形態]
図1〜図3に、本発明の第1実施形態に係る排気浄化装置の全体構造を示す。図1は縦断側面図(図2のI−I断面図)、図2は縦断後面図(図1のII−II断面図)、図3は縦断前面図(図1のIII−III断面図)である。便宜上、直交三軸の各方向、すなわち前後左右上下の各方向を図示の如く定める。但しこれら各方向が図示の配置に関して説明の便宜上定められたものに過ぎない点に留意されたい。
[First Embodiment]
1 to 3 show the overall structure of the exhaust gas purification device according to the first embodiment of the present invention. 1 is a vertical sectional side view (I-I sectional view of FIG. 2), FIG. 2 is a vertical sectional rear view (II-II sectional view of FIG. 1), and FIG. 3 is a vertical sectional front view (III-III sectional view of FIG. 1). Is. For convenience, each direction of the three orthogonal axes, that is, each direction of front, back, left, right, up and down is defined as shown in the figure. However, it should be noted that each of these directions is merely defined for convenience of explanation regarding the arrangement shown in the figure.
排気浄化装置が適用される内燃機関(図示せず、エンジンともいう)は、車両に搭載されるディーゼルエンジンである。車両(図示せず)はトラック等の大型車両である。但し車両および内燃機関の種類、用途等に限定はなく、例えば車両は乗用車等の小型車両であってもよいし、エンジンはガソリンエンジンであってもよい。 The internal combustion engine (not shown, also referred to as an engine) to which the exhaust purification device is applied is a diesel engine mounted on a vehicle. Vehicles (not shown) are large vehicles such as trucks. However, the type and use of the vehicle and the internal combustion engine are not limited. For example, the vehicle may be a small vehicle such as a passenger car, and the engine may be a gasoline engine.
図示するように、排気浄化装置1は、後述する複数の部材(触媒等)をコンパクトに纏めてキャニング(canning)状態で収容する密閉箱型のケーシング2を備える。本実施形態のケーシング2は直方体形状とされる。ケーシング2の後端壁2Rには、ケーシング2内にエンジンの排気ガスGを導入するための装置入口管3と、ケーシング2内から排気ガスGを排出するための装置出口管4とが取り付けられている。但し装置入口管3と装置出口管4の設置位置は任意に設定できる。
As shown in the figure, the exhaust
ケーシング2内では、金属製(本実施形態ではステンレス製)の複数の管および板が溶接等で取り付けられることにより、適宜空間が仕切られ、これにより排気ガスGが流される排気通路5が画成されている。ここで「排気通路」とは、排気ガスGが流される任意の空間をいい、その形状は任意である。管状であってもよいしチャンバ状であってもよい。排気通路5は排気ガスGを前後方向に複数回折り返すように構成されている。
In the
ケーシング2内には、ケーシング2内を前後に仕切る前側隔壁板6と後側隔壁板7とが設けられている。前側隔壁板6とケーシング2の前端壁2Fとの間に前端チャンバ8Fが画成されている。後側隔壁板7とケーシング2の後端壁2Rとの間に後端チャンバ8Rが画成されている。前側隔壁板6と後側隔壁板7の間に中間チャンバ8Mが画成されている。
Inside the
以下、ケーシング2内における排気ガスGのメインの流れを概略説明する。このメインの流れは図1〜図3に矢示する通りである。
Hereinafter, the main flow of the exhaust gas G in the
装置入口管3内を前方に流れてきた排気ガスは、そのまま、ケーシング2内左下に配置され前後方向に延びる第1通路9内を直進し、このときに第1酸化触媒21とフィルタ22を順に通過する。その後排気ガスは、前端チャンバ8F内に配置された送り管19P内の送り通路19を通じて、ケーシング2内中心部に配置された混合通路としての第2通路10内に入る。このときに排気ガスは前向きから後向きへ折り返される。そして排気ガスは、第2通路10内を前方から後方に流れた後、後端チャンバ8R内に入り、ここで図2に示すように二方向に分岐して、ケーシング2内右下に配置された第3通路11と、ケーシング2内左上に配置された第4通路12とに入る。このときに排気ガスは後向きから前向きへ折り返される。
The exhaust gas that has flowed forward in the
排気ガスは、第3および第4通路11,12内を後方から前方に流れ、このときにNOx触媒23と第2酸化触媒24を順に通過する。その後排気ガスは、前端チャンバ8F内に入り、図3に示すように、ケーシング2内右上に配置された第5通路13へと集約される。このときに排気ガスは前向きから後向きへ折り返される。その後排気ガスは、第5通路13内を前方から後方に流れ、そのまま装置出口管4へと直進して排出される。
The exhaust gas flows in the third and
このように排気通路5は、第1通路9、第2通路10、第3通路11、第4通路12、第5通路13、送り通路19、前端チャンバ8Fおよび後端チャンバ8Rを含む。
As described above, the
第2通路10の上流端の位置には、還元剤としての尿素水を噴射する噴射弁14が設けられている。噴射弁10は、第2通路10と同軸に後向きに配置され、第2通路10の軸方向後方に向かって尿素水を噴霧状に噴射する。
An
噴射弁14は、尿素水の供給対象物である選択還元型NOx触媒23の上流側に配置される。そして噴射弁14の下流側かつNOx触媒23の上流側に位置する第2通路10は、噴射弁10から噴射された尿素水を排気ガスと混合させる混合通路としての役割を果たす。
The
排気通路5には4種類の後処理部材、すなわち第1酸化触媒21、フィルタ22、選択還元型NOx触媒23および第2酸化触媒24が、上流側から順に直列に設けられている。
Four types of post-treatment members, that is, a
第1酸化触媒21は、排気ガス中の未燃成分(炭化水素HCおよび一酸化炭素CO)を酸化して浄化すると共に、このときの反応熱で排気ガスを加熱昇温する。
The
フィルタ22は、所謂ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF: Diesel Particulate Filter)または触媒付煤フィルタ(CSF: Caterized Soot Filter)と称されるもので、触媒を担持した連続再生式フィルタである。フィルタ22は、ウォールフロー型とされ、排気中に含まれる粒子状物質(以下PM: Particulate Matterという)を捕集すると共に、捕集したPMを触媒反応により連続的に酸化して燃焼除去する。
The
選択還元型NOx触媒(SCR: Selective Catalytic Reduction)23は、尿素水を加水分解して得られるアンモニアNH3とNOxを反応させ、排気中のNOxを窒素N2に還元する。 The selective reduction NOx catalyst (SCR: Selective Catalytic Reduction) 23 reacts ammonia NH 3 obtained by hydrolyzing urea water with NOx, and reduces NOx in the exhaust to nitrogen N 2.
第2酸化触媒24は、アンモニアスリップ酸化触媒とも称され、NOx触媒23から排出された(スリップした)余剰アンモニアを酸化除去する。
The
本実施形態において、NOx触媒23および第2酸化触媒24の組み合わせは、第3通路11と第4通路12に互いに並列して計二つ設けられる。また図1に示すように、各組み合わせにおいて、NOx触媒23は上流側担体23Aの全体と、下流側担体23Bの上流側部分とに形成され、第2酸化触媒24は下流側担体23Bの下流側部分にゾーンコートにより形成されている。但し両触媒の担体を個別にしても構わない。
In the present embodiment, a total of two combinations of the
第1〜第5通路9〜13および送り通路19は、第1〜第5通路管9P〜13Pおよび送り通路管19Pにより画成されている。本実施形態において、第1〜第4通路9〜12は直線状かつ断面円形、送り通路19は直線状かつ断面長円形とされている。また第5通路13は例えば図2に示すように、ケーシング2の右上コーナー部に直線状に形成されている。各通路に対応する各管も同じ形状である。しかしながら各通路および各管の形状は適宜変更可能である。
The first to
排気流れ方向に沿って、第1通路管9Pは後端壁2Rから前端壁2Fまで延び、第2通路管10Pは前端壁2Fから後側隔壁板7まで延び、第3通路管11Pおよび第4通路管12Pは後側隔壁板7から前側隔壁板6まで延び、第5通路管13Pは前側隔壁板6から後端壁2Rまで延びている。従って、前端チャンバ8F内は、第1通路9の部分と、第2通路10の部分と、送り通路19の部分と、それ以外の部分とに仕切られる。また後端チャンバ8R内は、第1通路9の部分と、第5通路13の部分と、それ以外の部分とに仕切られる。
Along the exhaust flow direction, the first passage pipe 9P extends from the
次に、図4を参照して、本実施形態の主な特徴である第2通路10の内部の構成を説明する。
Next, with reference to FIG. 4, the internal configuration of the
前述したように、第2通路10の上流端には後方に向かって尿素水Uを噴射する噴射弁14が設けられている。そして前端チャンバ8F内に位置する第2通路10の左下側面部には送り通路19が接続され、ここから第2通路10内に排気ガスGが導入される。
As described above, an
尿素水噴霧と排気ガスGは第2通路10内を後方下流側に進むにつれて次第に混合されていく。本実施形態ではこうした混合を促進するため、次の構成が採用されている。
The urea spray and the exhaust gas G are gradually mixed as they proceed to the rear downstream side in the
第2通路10の内部には、上下流方向に互いに離間して設けられた上流側仕切板31Aおよび下流側仕切板31Bと、上流側仕切板31Aに設けられた上流側パイプ32Aと、下流側仕切板31Bに設けられた下流側パイプ32Bとが配置される。上流側仕切板31Aおよび下流側仕切板31Bにはそれぞれ上流側貫通孔33Aおよび下流側貫通孔33Bが設けられ、上流側パイプ32Aおよび下流側パイプ32Bはそれぞれ上流側貫通孔33Aおよび下流側貫通孔33Bに連通接続されている。特に、上流側パイプ32Aの出口部34と下流側パイプ31Bの入口部35とは、互いに非同軸の状態で配置されている。図中、上流側パイプ32Aの出口部34の中心軸をC1で示し、下流側パイプ31Bの入口部35の中心軸をC2で示す。
Inside the
上流側仕切板31Aおよび下流側仕切板31Bは、それぞれ第2通路10の内部を前後すなわち上下流側に仕切るものである。上流側仕切板31Aおよび下流側仕切板31Bは、板材により形成され第2通路管10Pの内周面に溶接等で固定されている。本実施形態の場合、上流側仕切板31Aおよび下流側仕切板31Bは、第2通路10の中心軸Cに垂直な方向に対し、傾斜角α1,α2で同一方向に傾斜されている。
The upstream
上流側仕切板31Aは、上流側貫通孔33Aおよび上流側パイプ32Aが設けられる上側が下側に対し後方に位置するように傾斜されている。下流側仕切板31Bは、下流側貫通孔33Bおよび下流側パイプ32Bが設けられる下側が上側に対し前方に位置するように傾斜されている。本実施形態ではα1=α2であり、上流側仕切板31Aおよび下流側仕切板31Bは互いに平行とされる。但しα1とα2は等しくなくてもよく、上流側仕切板31Aおよび下流側仕切板31Bは平行でなくてもよい。また上流側仕切板31Aおよび下流側仕切板31Bの少なくとも一方は傾斜されていなくてもよい。
The
上流側貫通孔33Aおよび下流側貫通孔33Bは、上流側仕切板31Aおよび下流側仕切板31Bを板厚方向に貫通して形成される。上流側貫通孔33Aおよび下流側貫通孔33Bは、第2通路10の中心軸Cに平行とされ、すなわち上流側仕切板31Aおよび下流側仕切板31Bの板面に垂直な方向に対し傾斜角α1,α2に等しい角度だけ傾斜されている。図5に示すように、上流側貫通孔33Aおよび下流側貫通孔33Bは、第2通路10の中心軸Cに対し、上下方向に等しい距離L1,L2だけオフセットされている。但し上流側貫通孔33Aおよび下流側貫通孔33Bは、このように上下に整列していなくてもよく、任意の方向に整列可能で、例えば左右に整列していてもよい。またオフセット距離L1,L2も、必ずしも等しくなくてもよく、互いに異なっていてもよい。
The upstream side through
上流側パイプ32Aおよび下流側パイプ32Bは、本実施形態ではいずれも断面円形かつ直管状のパイプにより形成され、上流側仕切板31Aおよび下流側仕切板31Bの間の空間36内に突出して配置されている。上流側パイプ32Aおよび下流側パイプ32Bは、上流側貫通孔33Aおよび下流側貫通孔33Bに同軸で連結される。従って上流側パイプ32Aおよび下流側パイプ32Bも、第2通路10の中心軸Cに平行に配置され、かつ、第2通路10の中心軸Cに対し上下方向に等しい距離L1,L2だけオフセットして配置される。但し前記同様、上流側パイプ32Aおよび下流側パイプ32Bも任意の方向に整列可能であり、またオフセット距離も任意に設定可能である。
In the present embodiment, the
上流側パイプ32Aおよび下流側パイプ32Bの内外径は一定とされる。それらの内径は、上流側貫通孔33Aおよび下流側貫通孔33Bの孔径と等しくされ、パイプと貫通孔の継ぎ目で段差が生じないようになっている。上流側パイプ32Aの入口端および下流側パイプ32Bの出口端が斜めにカットされ、上流側仕切板31Aおよび下流側仕切板31Bの空間36内の表面に溶接等で固着される。従って上流側パイプ32Aおよび下流側パイプ32Bは、上流側仕切板31Aおよび下流側仕切板31Bから互いに向かい合うよう、空間36内にのみ延びる。上流側パイプ32Aは上流側仕切板31Aから後方下流側に向かって延び、下流側パイプ32Bは下流側仕切板31Bから前方上流側に向かって延びる。但し変形例として、上流側パイプ32Aおよび下流側パイプ32Bの少なくとも一方の一部が空間36外に延びてもよい。
The inner and outer diameters of the
本実施形態の場合、上流側パイプ32Aの出口部34と下流側パイプ32Bの入口部35とが、前後方向すなわち上下流方向に互いにオーバーラップされている。オーバーラップ長をLで示す。但しこうしたオーバーラップは設けなくてもよい。
In the case of the present embodiment, the
このように本実施形態では、直管状の上流側パイプ32Aおよび下流側パイプ32Bが、互いに平行かつ非同軸の状態で、上流側仕切板31Aおよび下流側仕切板31Bから互いに向かい合うように延びている。
As described above, in the present embodiment, the straight tubular
第2通路10内における排気ガスGの流れは次の如きである。図4に矢示するように、送り通路19から第2通路10に導入された排気ガスGは、上流側貫通孔33Aを通じて上流側パイプ32Aの中に入っていく。このとき、上流側貫通孔33Aが後方に位置するよう上流側仕切板31Aが傾斜されているので、排気ガスGを上流側仕切板31Aの前面部に沿って流し、上流側貫通孔33Aにスムーズに案内することができる。
The flow of the exhaust gas G in the
排気ガスGは、上流側パイプ32Aの中を流れた後、出口部34の向きに沿って後向きに排出される。その後、前方に向かって折り返し、下流側パイプ32Bの入口部35に向かう。下流側パイプ32Bの入口部35に入るとき、排気ガスGは後方に向かって折り返し、その後、入口部35の向きに沿って後向きに入口部35内に浸入する。このように、出口部34から出て入口部35に入るまでの間に、排気ガスGは2回折り返される。
The exhaust gas G flows through the
排気ガスGは、下流側パイプ32Bの中を流れた後、出口部38の向きに沿って後向きに下流側パイプ32Bおよび下流側貫通孔33Bから排出される。その後、第2通路10内を流れ、後端チャンバ8R内に入る。下流側貫通孔33Bが前方に位置するよう下流側仕切板31Bが傾斜されているので、下流側貫通孔33Bから排出された直後の排気ガスGを、下流側仕切板31Bの後面部にも沿って流し、下流側貫通孔33Bからの排出をスムーズに行うことができる。
After flowing through the
このように本実施形態では、上流側パイプ32Aの出口部34と下流側パイプ31Bの入口部35とを互いに非同軸の状態で配置したので、上流側パイプ32Aの出口部34から排出された排気ガスGの流れが真っ直ぐに下流側パイプ31Bの入口部35に入ることを回避できる。そして上流側パイプ32Aの出口部34から下流側パイプ31Bの入口部35までの間で、排気ガスGの流れに曲がりを与えることができ、この曲がりにより、噴射された尿素水と排気ガスGの混合を促進することができる。またこれにより、排気ガスによる尿素水の加熱を促進し、尿素水の加水分解を促進し、アンモニア生成効率を高め、NOx触媒を高効率で作動させることが可能となる。そして排気浄化性能を高めることができる。
As described above, in the present embodiment, since the
また本実施形態では、上流側パイプ32Aと下流側パイプ32Bが、上流側仕切板31Aと下流側仕切板31Bの間の空間36内に突出されているので、この狭い空間36内で排気ガスGの流れを比較的複雑に曲げることができ、尿素水と排気ガスGの混合を一層促進できる。
Further, in the present embodiment, since the
また本実施形態では、上流側パイプ32Aの出口部34と下流側パイプ32Bの入口部35とが上下流方向に互いにオーバーラップされているので、上述の2回折り返す流れを確実に実現でき、尿素水と排気ガスGの混合を一層促進できる。また限られた前後長範囲(空間36)内で実質的な通路長を拡大し、尿素水と排気ガスGの混合通路長を実質的に拡大できる。従ってスペースの有効利用を図れる。
Further, in the present embodiment, since the
また本実施形態では、上流側仕切板31Aおよび下流側仕切板31Bが上述の如く傾斜されているので、排気ガスGを上流側貫通孔33Aにスムーズに案内し、下流側貫通孔33Bからの排気ガスGの排出をスムーズに行うことができる。また仕切板表面上での尿素水の滞留を抑制し、その滞留に起因する堆積物の生成を抑制できる。
Further, in the present embodiment, since the
加えて、上流側仕切板31Aおよび下流側仕切板31Bと、上流側パイプ32Aおよび下流側パイプ32Bとは、高温の排気ガス中に常時曝されているので、排気ガスの熱を蓄熱する蓄熱体としても機能する。蓄熱して高温となったこれら蓄熱体に尿素水(または尿素水と排気ガスの混合気)が接触するので、尿素水を加熱し、その加水分解を促進することができる。
In addition, since the
特に本実施形態では、上流側パイプ32Aおよび下流側パイプ32Bを設けたので、上流側仕切板31Aおよび下流側仕切板31Bだけを設けた場合よりも、蓄熱体の表面積ならびに蓄熱体と尿素水の接触面積を増やし、尿素水の加熱および加水分解を促進することができる。
In particular, in the present embodiment, since the
本実施形態の排気浄化装置1は、密閉箱型のケーシング2内に複数回折り返す排気通路5を形成し、その排気通路5内に複数の後処理部材(触媒等)を配置したので、マフラー(消音器)としても機能する。よって別途マフラーを設けずに済み、製造コストを低減できる。
In the
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を説明する。なお第1実施形態と同様の部分には図中同一符号を付して説明を割愛し、以下、第1実施形態との相違点を主に説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof will be omitted. Hereinafter, the differences from the first embodiment will be mainly described.
図6および図7に示すように、本実施形態は上流側パイプ32Aの出口部34の構成が第1実施形態と相違する。すなわち、第1実施形態では上流側パイプ32Aの全体が直管状であり、その出口部34も直管状であった。これに対し本実施形態では、上流側パイプ32Aの出口部34以外は直管状であるが、出口部34は湾曲され、曲がり管状とされている。これにより、上流側パイプ32Aの出口部34と下流側パイプ31Bの入口部35とは、互いに非平行かつ非同軸の状態で配置される。
As shown in FIGS. 6 and 7, the configuration of the
本実施形態において、出口部34は、下流側パイプ31Bを避けた向きに湾曲され、後方斜め左下向きになるよう湾曲されている。但し向きはこれに限らない。出口部34は、入口部37の中心軸C3に対しその半径方向外側に向かうよう湾曲されている。入口部37の中心軸C3と出口部34の中心軸C2とのなす角度すなわち湾曲角α3は、本実施形態のように鈍角とされるのが好ましい。これにより曲がりが緩くなり、排気ガスGの流れに対する抵抗を低減できる。なお、出口部34の中心軸C2は、出口部34の出口端(パイプ端)の位置における中心軸により規定される。
In the present embodiment, the
本実施形態における排気ガスGの流れは次の如きである。図6および図7に矢示するように、上流側パイプ32Aの出口部34から後方斜め左下向きに排出された排気ガスGは、第2通路管10Pの内周面に沿って旋回しつつ、前方に向かって折り返し、その後後方に向かって折り返し、下流側パイプ32Bの入口部35に入る。
The flow of the exhaust gas G in this embodiment is as follows. As shown by arrows in FIGS. 6 and 7, the exhaust gas G discharged diagonally backward to the left and downward from the
従って、前後方向に2回折り返す流れに加えて、旋回方向の流れを加えることができ、尿素水と排気ガスGの混合を一層促進することができる。そして尿素水の加熱および加水分解を一層促進することができる。 Therefore, in addition to the flow that folds back twice in the front-rear direction, the flow in the turning direction can be added, and the mixing of the urea water and the exhaust gas G can be further promoted. And the heating and hydrolysis of urea water can be further promoted.
その余の作用効果は第1実施形態と同様である。本実施形態の変形例に関して、下流側パイプ32Bの入口部35も湾曲させて曲がり管状とすることができる。
The remaining effects are the same as those in the first embodiment. Regarding the modified example of the present embodiment, the
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態を説明する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
図8および図9に示すように、本実施形態は、下流側仕切板31Bの傾斜の向き、上流側パイプ32Aの向き、および下流側パイプ32Bの設置位置および向きが、第1実施形態と主に相違する。
As shown in FIGS. 8 and 9, in the present embodiment, the direction of inclination of the
すなわち、下流側仕切板31Bの傾斜の向きは第1実施形態と逆とされ、下流側貫通孔33Bおよび下流側パイプ32Bが設けられる上側が下側に対し前方に位置するよう、下流側仕切板31Bが傾斜されている。但し傾斜角の大きさは第1実施形態と同じα2である。これにより上流側仕切板31Aと下流側仕切板31Bは、図8に示すように鏡面対称の如く配置される。
That is, the direction of inclination of the
これら上流側仕切板31Aと下流側仕切板31Bの上側かつ同じ高さ位置に、上流側貫通孔33Aおよび下流側貫通孔33Bが設けられ、そこに直管状の上流側パイプ32Aと下流側パイプ32Bが取り付けられている。これらパイプ同士が干渉しないよう、上流側パイプ32Aは、その出口部34が後方斜め左下に向くよう若干傾斜して配置され、下流側パイプ32Bは、その入口部35が前方斜め右下に向くよう若干傾斜して配置されている。従って上流側パイプ32Aの出口部34と下流側パイプ31Bの入口部35とは互いに非平行かつ非同軸の状態で配置される。
An upstream side through
上流側パイプ32Aの出口部34と下流側パイプ32Bの入口部35とは、そのオーバーラップ部分において互いに接触されている。接触部が溶接され、接触面積が実質的に増加されるのが好ましい。
The
なお、上流側貫通孔33Aおよび下流側貫通孔33Bの向きが、上流側パイプ32Aの入口部37および下流側パイプ32Bの出口部38に対し同軸となるよう、第1実施形態から若干変更されている。
The directions of the upstream side through
本実施形態における排気ガスGの流れは次の如きである。図8および図9に矢示するように、上流側パイプ32Aの出口部34から後方斜め左下向きに排出された排気ガスGは、第2通路管10Pの内周面に沿って旋回しつつ、前方に向かって折り返し、その後後方に向かって折り返し、下流側パイプ32Bの入口部35に入る。
The flow of the exhaust gas G in this embodiment is as follows. As shown by arrows in FIGS. 8 and 9, the exhaust gas G discharged diagonally backward to the left and downward from the
従って第2実施形態と同様、前後方向に2回折り返す流れに加えて、旋回方向の流れを加えることができ、尿素水と排気ガスGの混合を一層促進することができる。そして尿素水の加熱および加水分解を一層促進することができる。 Therefore, as in the second embodiment, in addition to the flow that folds back twice in the front-rear direction, the flow in the turning direction can be added, and the mixing of the urea water and the exhaust gas G can be further promoted. And the heating and hydrolysis of urea water can be further promoted.
また本実施形態では、出口部34から出て入口部35に入るまでの間に、上流側パイプ32Aおよび下流側パイプ32Bの下方の比較的広い空間36を使って尿素水と排気ガスGを混合でき、このことによっても混合を促進できる。
Further, in the present embodiment, urea water and exhaust gas G are mixed using a relatively
また本実施形態では、上流側パイプ32Aと下流側パイプ32Bが互いに接触されているので、パイプ表面の空間36内への露出面積を減少し、パイプから空間36内への放熱を抑制し、パイプの蓄熱効果を高めることができる。なお、第1および第2実施形態においても上流側パイプ32Aと下流側パイプ32Bを互いに接触させた変形例が可能である。
Further, in the present embodiment, since the
その余の作用効果は第1実施形態と同様である。 The remaining effects are the same as those in the first embodiment.
以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明の実施形態は他にも様々考えられる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, various other embodiments of the present invention can be considered.
(1)本発明は、上述のような密閉箱型ケーシングを有する排気浄化装置のみならず、通常の排気浄化装置にも適用可能である。 (1) The present invention can be applied not only to an exhaust gas purification device having a closed box-shaped casing as described above, but also to an ordinary exhaust gas purification device.
(2)触媒は、必ずしもNOx触媒でなくてもよく、選択還元型NOx触媒でなくてもよい。また触媒に供給する還元剤も、触媒の種類に応じて変更可能である。 (2) The catalyst does not necessarily have to be a NOx catalyst, and may not be a selective reduction type NOx catalyst. The reducing agent supplied to the catalyst can also be changed according to the type of catalyst.
(3)上流側パイプおよび下流側パイプについて、その断面形状は任意であり、その内外径も一定でなくてもよく、変化してもよい。 (3) The cross-sectional shape of the upstream pipe and the downstream pipe is arbitrary, and the inner and outer diameters thereof may not be constant or may change.
(4)仕切板とパイプの組み合わせの数は、上記実施形態では二つであったが、三つ以上としてもよい。この場合、上下流側に隣り合う任意の二つの組み合わせに対して本発明が適用可能である。 (4) The number of combinations of the partition plate and the pipe is two in the above embodiment, but may be three or more. In this case, the present invention can be applied to any two combinations adjacent to each other on the upstream and downstream sides.
(5)上流側パイプおよび下流側パイプは、互いに向かい合うように延びていなくてもよい。例えば上流側仕切板から後方下流側に上流側パイプが延び、下流側仕切板から後方下流側に下流側パイプが延びていてもよい。こうしても、上流側パイプの出口部と下流側パイプの入口部とが非同軸状態であれば、前者から後者に向かう排気ガスの流れに曲がりを与えることができるからである。またこうしても、両パイプによる蓄熱効果および尿素水加熱効果は相変わらず担保できるからである。 (5) The upstream pipe and the downstream pipe do not have to extend so as to face each other. For example, the upstream pipe may extend from the upstream partition plate to the rear downstream side, and the downstream pipe may extend from the downstream partition plate to the rear downstream side. Even in this way, if the outlet portion of the upstream pipe and the inlet portion of the downstream pipe are in a non-coaxial state, the flow of exhaust gas from the former to the latter can be bent. Even in this way, the heat storage effect and the urea water heating effect of both pipes can still be guaranteed.
前述の各実施形態の構成は、特に矛盾が無い限り、部分的にまたは全体的に組み合わせることが可能である。本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 The configurations of each of the above embodiments can be combined partially or wholly, unless otherwise inconsistent. The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and all modifications, applications, and equivalents included in the idea of the present invention defined by the claims are included in the present invention. Therefore, the present invention should not be construed in a limited manner and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.
1 排気浄化装置
5 排気通路
10 第2通路
14 噴射弁
23 NOx触媒
31A 上流側仕切板
31B 下流側仕切板
33A 上流側貫通孔
33B 下流側貫通孔
32A 上流側パイプ
32B 下流側パイプ
34 出口部
35 入口部
36 空間
1
Claims (5)
前記排気通路に配置された触媒と、
前記触媒の上流側に設けられ、前記排気通路内に還元剤を噴射する噴射弁と、
前記噴射弁の下流側かつ前記触媒の上流側に位置する前記排気通路の内部に互いに離間して設けられた上流側仕切板および下流側仕切板と、
前記上流側仕切板および前記下流側仕切板にそれぞれ設けられた上流側貫通孔および下流側貫通孔と、
前記上流側貫通孔に連通して前記上流側仕切板に設けられた上流側パイプと、
前記下流側貫通孔に連通して前記下流側仕切板に設けられた下流側パイプと、
を備え、
前記上流側パイプの出口部と前記下流側パイプの入口部とは、互いに非同軸の状態で配置されている
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust passage through which the exhaust gas of the internal combustion engine flows, and
With the catalyst arranged in the exhaust passage,
An injection valve provided on the upstream side of the catalyst and injecting a reducing agent into the exhaust passage.
An upstream partition plate and a downstream partition plate provided apart from each other inside the exhaust passage located on the downstream side of the injection valve and on the upstream side of the catalyst.
The upstream side through hole and the downstream side through hole provided in the upstream side partition plate and the downstream side partition plate, respectively,
An upstream pipe that communicates with the upstream through hole and is provided in the upstream partition plate,
A downstream pipe that communicates with the downstream through hole and is provided in the downstream partition plate.
With
An exhaust gas purification device for an internal combustion engine, characterized in that the outlet portion of the upstream pipe and the inlet portion of the downstream pipe are arranged in a non-coaxial state with each other.
請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the upstream pipe and the downstream pipe project into a space between the upstream partition plate and the downstream partition plate.
請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the outlet portion of the upstream pipe and the inlet portion of the downstream pipe overlap each other in the upstream and downstream directions.
請求項2または3に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 2 or 3, wherein the upstream pipe and the downstream pipe are in contact with each other.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification of an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein at least one of the upstream partition plate and the downstream partition plate is inclined in a direction perpendicular to the central axis of the exhaust passage. Device.
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