JP7033000B2 - Exhaust gas aftertreatment system and internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は内燃機関の排ガス後処理システムに関する。本発明はまた、排ガス後処理システムを備える内燃機関に関する。 The present invention relates to an exhaust gas aftertreatment system for an internal combustion engine. The present invention also relates to an internal combustion engine including an exhaust gas aftertreatment system.
例えば発電所において用いられる、定置式内燃機関における燃焼プロセスに際して、および例えば船舶で用いられる非定置式内燃機関における燃焼プロセスに際して、窒素酸化物が生じ、当該窒素酸化物は典型的に、石炭、硬石炭、褐炭、原油、重油、またはディーゼル燃料などの硫黄を含有する化石燃料を燃焼させる際に生じる。従って、このような内燃機関には排ガス後処理システムが配設されており、当該排ガス後処理システムは、内燃機関から出る排ガスを浄化する、特に脱窒する働きをする。 During a combustion process in a stationary internal combustion engine used, for example in a power plant, and in a combustion process in a non-stationary internal combustion engine used, for example, in a ship, nitrogen oxides are produced, and the nitrogen oxides are typically coal, hard. It occurs when burning fossil fuels containing sulfur, such as coal, brown coal, crude oil, heavy oil, or diesel fuel. Therefore, such an internal combustion engine is provided with an exhaust gas aftertreatment system, and the exhaust gas aftertreatment system functions to purify, particularly denitrify, the exhaust gas emitted from the internal combustion engine.
排ガス内の窒素酸化物を還元するために、実践から知られている排ガス後処理システムでは、第一にいわゆるSCR触媒コンバータが用いられる。SCR触媒コンバータでは、窒素酸化物の選択的触媒還元が行われ、窒素酸化物の還元のために、還元剤としてアンモニア(NH3)が必要とされる。このためにアンモニア、もしくは例えば尿素のようなアンモニア前駆物質が、SCR触媒コンバータの上流で液体として排ガスに導入され、アンモニアもしくはアンモニア前駆物質はSCR触媒コンバータの上流で、排ガスと混合される。このために実践では、アンモニアもしくはアンモニア前駆物質の導入部と、SCR触媒コンバータとの間に混合経路が設けられている。 In order to reduce nitrogen oxides in exhaust gas, so-called SCR catalytic converters are first used in exhaust gas aftertreatment systems known in practice. In the SCR catalytic converter, selective catalytic reduction of nitrogen oxides is carried out, and ammonia (NH 3 ) is required as a reducing agent for the reduction of nitrogen oxides. For this purpose, ammonia, or an ammonia precursor such as urea, is introduced into the exhaust gas as a liquid upstream of the SCR catalytic converter, and the ammonia or ammonia precursor is mixed with the exhaust gas upstream of the SCR catalytic converter. For this reason, in practice, a mixing path is provided between the introduction of ammonia or ammonia precursor and the SCR catalytic converter.
実践から知られている排ガス後処理システムであって、SCR触媒コンバータを含む排ガス後処理システムを用いてすでに、排ガス後処理、特に窒素酸化物の還元は成果を上げ得るのであるが、排ガス後処理システムをさらに改善することが求められている。特に、このような排ガス後処理システムのコンパクトな構成型式において、効率的な排ガス後処理を可能にすることに対する需要がある。 Exhaust gas aftertreatment known from practice, and exhaust gas aftertreatment, especially reduction of nitrogen oxides, can already be successful using an exhaust gas aftertreatment system including an SCR catalytic converter. There is a need to further improve the system. In particular, there is a demand for efficient exhaust gas aftertreatment in a compact configuration type of such an exhaust gas aftertreatment system.
上記の点に鑑み、本発明は内燃機関の新式の排ガス後処理システムと、そのような排ガス後処理システムを備える内燃機関と、を創出することを課題とする。 In view of the above points, it is an object of the present invention to create a new type exhaust gas aftertreatment system for an internal combustion engine and an internal combustion engine provided with such an exhaust gas aftertreatment system.
上記の課題は、請求項1に記載の内燃機関の排ガス後処理システムによって解決される。本発明に係る排ガス後処理システムは、好ましくはリアクター室内部に設けられた複数の吹き出し装置を有し、当該吹き出し装置はSCR触媒コンバータを浄化するのに役立ち、吹き込み装置には、SCR触媒コンバータの周囲、および吹き出し装置の周囲に円形状または多角形状に延在する共通の蓄圧器を起点として、SCR触媒コンバータを浄化するための媒体が供給可能である。本発明は、例えば重油または残油で作動される内燃機関の排ガス後処理システムのSCR触媒コンバータは、閉塞しやすいという認識に基づく。すなわち、このような内燃機関の排ガス中では、灰もしくは煤の割合が高く、灰もしくは煤がSCR触媒コンバータの領域内で沈殿し、SCR触媒コンバータの閉塞を生じさせるおそれがある。これに対抗する措置として、SCR触媒コンバータから灰および煤を除去する役割を果たす吹出し装置が設けられている。 The above problem is solved by the exhaust gas aftertreatment system of the internal combustion engine according to claim 1. The exhaust gas aftertreatment system according to the present invention preferably has a plurality of blowout devices provided inside the reactor chamber, the blowout device is useful for purifying the SCR catalytic converter, and the blowout device is a SCR catalytic converter. A medium for purifying the SCR catalytic converter can be supplied from a common accumulator extending in a circular shape or a polygonal shape around the circumference and the blowout device. The present invention is based on the recognition that, for example, the SCR catalytic converter of an exhaust gas aftertreatment system of an internal combustion engine operated by heavy oil or residual oil is prone to blockage. That is, in the exhaust gas of such an internal combustion engine, the proportion of ash or soot is high, and the ash or soot may precipitate in the region of the SCR catalytic converter, causing clogging of the SCR catalytic converter. As a countermeasure against this, a blowout device that serves to remove ash and soot from the SCR catalytic converter is provided.
従来技術では、吹き出し装置が連続的に圧力導管に接続されており、供給を行う圧縮空気システムにおける個々の吹き出し装置の位置に応じて、吹き出し装置の作動時に、異なる圧力状況が形成される。これは異なる吹き出し装置の前で、気体の容積と走行長さの大きさが異なることに起因し、これにより異なる圧力減少および/または逆転波の場合、異なる圧力上昇が生じる。その結果、吹き出し装置を介して、著しく異なる浄化作用が実現される。 In the prior art, the blowout device is continuously connected to the pressure conduit, and different pressure conditions are formed when the blowout device is activated, depending on the position of the individual blowout device in the supplying compressed air system. This is due to the different volume of gas and the magnitude of the travel length in front of different blowout devices, which results in different pressure reductions and / or different pressure rises in the case of different pressure reductions and / or reverse waves. As a result, significantly different purification actions are realized via the blowout device.
これに対して本発明では吹き出し装置に対して、共通の環状または多角形状の蓄圧器から、SCR触媒コンバータを浄化するための媒体が均一に供給され得る。当該対称な構成により、圧力減少および上昇は、全ての吹き出し装置に対してほぼ同一であり、それにより吹き出し装置は同一の浄化作用を実現する。これは、SCR触媒コンバータから灰および煤を除去するために特に有利である。 On the other hand, in the present invention, the medium for purifying the SCR catalytic converter can be uniformly supplied to the blowout device from a common annular or polygonal accumulator. Due to this symmetrical configuration, the pressure reduction and rise are approximately the same for all blowout devices, whereby the blowout device achieves the same purification action. This is particularly advantageous for removing ash and soot from the SCR catalytic converter.
好ましくは共通の蓄圧器を起点として、個々の吹き出し装置へと供給導管が延在し、当該供給導管を介して個々の吹き出し装置に、SCR触媒コンバータを浄化するための媒体が供給可能であり、好ましくは個々の供給導管に、切り替え可能な弁が配設されている。共通の円形状または多角形状の蓄圧器を起点として、個々の吹き出し装置へと延在する供給導管を介して、全ての吹き出し装置に対して簡単かつ確実に、SCR触媒コンバータを浄化するための媒体が供給され得、しかもまた、個々の吹き出し装置領域内で圧力減少が均一であることを保証しながら供給され得る。 Preferably, a supply conduit extends from a common accumulator to the individual blowout devices, and the individual blowout devices can be supplied with a medium for purifying the SCR catalytic converter through the supply conduits. Preferably, each supply conduit is provided with a switchable valve. A medium for easily and reliably purifying the SCR catalytic converter for all blowout devices, starting from a common circular or polygonal accumulator and through a supply conduit extending to the individual blowout devices. Can be supplied, and also can be supplied while ensuring that the pressure reduction is uniform within the individual blowout device regions.
一の有利な発展的構成によれば、共通の蓄圧器は、リアクター室の外部でリアクター室の周囲に延在し、個々の供給導管は蓄圧器を起点として、リアクター室の壁部を貫通して吹き出し装置まで延在する。共通の蓄圧器がまた、リアクター室の周囲に延在するとき、当該蓄圧器は本来のリアクター室の外部に配置されており、そのとき供給導管はリアクター室の壁部を貫通して延在し、それによりリアクター室内に設けられた吹き出し装置に、SCR触媒コンバータを浄化するための媒体を供給する。 According to one advantageous evolutionary configuration, a common accumulator extends outside the reactor chamber around the reactor chamber, with individual supply conduits starting from the accumulator and penetrating the walls of the reactor chamber. It extends to the blowing device. When a common accumulator also extends around the reactor chamber, the accumulator is located outside the original reactor chamber, at which time the supply conduit extends through the walls of the reactor chamber. , Thereby supplying a medium for purifying the SCR catalytic converter to the blowout device provided in the reactor chamber.
一の有利な発展的構成によれば、共通の蓄圧器は、周回方向において閉鎖された状態で、SCR触媒コンバータの周囲、および好ましくはリアクター室内に配置された吹き出し装置の周囲に延在し、共通の蓄圧器は好ましくは、円形状または多角形状の管として形成されており、当該管は、周回方向において閉鎖された状態で、SCR触媒コンバータの周囲、リアクター室内に配置された吹き出し装置の周囲、および好ましくは周回方向において閉鎖された状態で、リアクター室の周囲に延在する。周回方向において閉鎖された、すなわちいかなる周方向位置においても中断されない蓄圧器を介して、全ての吹き出し装置には、SCR触媒コンバータを浄化するための媒体が特に有利に供給される。 According to one advantageous evolutionary configuration, the common accumulator, in a circumferentially closed state, extends around the SCR catalytic converter, and preferably around the blowout device located in the reactor chamber. The common accumulator is preferably formed as a circular or polygonal tube, which is closed in the circumferential direction, around the SCR catalytic converter, around the blowout device located in the reactor chamber. , And preferably in a circumferentially closed state, extending around the reactor chamber. Through a pressure accumulator that is closed in the circumferential direction, that is, uninterrupted in any circumferential position, all blowout devices are particularly advantageously supplied with a medium for purifying the SCR catalytic converter.
本発明に係る内燃機関は、請求項9に規定されている。
The internal combustion engine according to the present invention is defined in
本発明の好適な発展的構成は、従属請求項および以下の詳細な説明に記載される。本発明の実施の形態を、図面に基づいてより詳しく説明するが、本発明は当該実施の形態に限定されるものではない。図面に示すのは以下の通りである。 Suitable evolutionary configurations of the invention are described in the dependent claims and the detailed description below. The embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the embodiments. The drawings show the following.
本発明は、内燃機関、例えば発電所における定置式内燃機関、または船舶で用いられる非定置式内燃機関の排ガス後処理システムに関する。特に、当該排ガス後処理システムは、重油で作動される船舶用ディーゼル内燃機関において用いられる。 The present invention relates to an exhaust gas aftertreatment system for an internal combustion engine, for example a stationary internal combustion engine in a power plant, or a non-stationary internal combustion engine used in a ship. In particular, the exhaust gas aftertreatment system is used in a diesel internal combustion engine for ships operated by heavy oil.
図1は、排ガスタービン過給システム2と、排ガス後処理システム3と、を備える内燃機関1から成る構造体を示す。内燃機関1は、非定置式内燃機関または定置式内燃機関であってよく、特に非定置式に作動される船舶用内燃機関であり得る。内燃機関1のシリンダを出た排ガスは、排ガス過給システム2内で用いられ、それにより排ガスの熱エネルギーから、内燃機関1に供給すべき過給気を圧縮するための機械エネルギーを得る。
FIG. 1 shows a structure including an internal combustion engine 1 including an exhaust gas turbine supercharging system 2 and an exhaust
図1はこのように排ガスタービン過給システム2を備える内燃機関1を示しており、当該排ガスタービン過給システムは複数のターボチャージャ、すなわち第一の高圧側ターボチャージャ4と、第二の低圧側ターボチャージャ5と、を含んでいる。内燃機関1のシリンダを出た排ガスはまず、第一のターボチャージャ1の高圧タービン6を介して流れ、当該高圧タービン内で膨張し、このとき得られるエネルギーは、第一のターボチャージャ4の高圧コンプレッサ内で用いられ、それにより過給気を圧縮する。排ガスの流れ方向で見て第一のターボチャージャ4の下流に、第二のターボチャージャ5が設けられており、当該第二のターボチャージャを介して、すでに第一のターボチャージャ4の高圧タービン6を貫流した排ガスがガイドされ、すなわち第二のターボチャージャ5の低圧タービン7を介してガイドされる。第二のターボチャージャ5の低圧タービン7において、排ガスはさらに膨張させられ、このとき得られるエネルギーは第二のターボチャージャ5の低圧コンプレッサ内で用いられ、それにより同じく、内燃機関1のシリンダに供給すべき過給気を圧縮する。 FIG. 1 shows an internal combustion engine 1 including an exhaust gas turbine supercharging system 2 in this way, and the exhaust gas turbine supercharging system has a plurality of turbochargers, that is, a first high-pressure side turbocharger 4 and a second low-pressure side. Includes turbocharger 5 and. The exhaust gas discharged from the cylinder of the internal combustion engine 1 first flows through the high-pressure turbine 6 of the first turbocharger 1, expands in the high-pressure turbine, and the energy obtained at this time is the high pressure of the first turbocharger 4. Used in the compressor, thereby compressing the supercharged air. A second turbocharger 5 is provided downstream of the first turbocharger 4 in the flow direction of the exhaust gas, and the high-pressure turbine 6 of the first turbocharger 4 has already passed through the second turbocharger. The exhaust gas flowing through the turbocharger 5 is guided, that is, guided through the low pressure turbine 7 of the second turbocharger 5. In the low pressure turbine 7 of the second turbocharger 5, the exhaust gas is further expanded, and the energy obtained at this time is used in the low pressure compressor of the second turbocharger 5, thereby supplying the cylinder of the internal combustion engine 1 as well. Compress the supercharged air that should be.
二つのターボチャージャ4および5を有する排ガス過給システム2に加えて、内燃機関1は排ガス後処理システム3を含んでおり、当該排ガス後処理システムはSCR排ガス後処理システムである。SCR排ガス後処理システム3は、好ましくは第一のコンプレッサ5の高圧タービン6と、第二のターボチャージャ5の低圧タービン7の間に介装され、したがってそれにより第一のターボチャージャ4の高圧タービン6を出る排ガスは、当該排ガスが第二のターボチャージャ5の低圧タービン7の領域内に到達する前に、まずSCR排ガス後処理システム3を介してガイドされ得る。
In addition to the exhaust gas supercharging system 2 having two turbochargers 4 and 5, the internal combustion engine 1 includes an exhaust
図1は排ガス供給導管8を示しており、当該排ガス供給導管を介して排ガスは、第一のターボチャージャ4の高圧タービン6を起点として、リアクター室10内に設けられているSCR触媒コンバータ9に向かってガイドされ得る。
FIG. 1 shows an exhaust
図1はまた排ガス排出導管11を示しており、当該排ガス排出導管は排ガスをSCR触媒コンバータ9から、第二のターボチャージャ5の低圧タービン7に向かって排出させる働きをする。排ガスは低圧タービン7を起点として、導管21を介して特に屋外へ流れる。
FIG. 1 also shows an exhaust
リアクター室10へと通じるとともに、リアクター室10内に配置されたSCR触媒コンバータ9へと通じる排ガス供給導管8と、リアクター室10から出るとともに、SCR触媒コンバータ9から出る排ガス排出導管11とは、バイパス12を介して連結されており、当該バイパス内に遮断器官13が組み込まれている。遮断器官13が閉止されているとき、バイパス12は閉鎖されており、それによりバイパスを介して排ガスは流れ得ない。これに対して遮断器官13が開放されているとき、バイパス12を介して排ガスが流れ得、しかもリアクター室10を素通りして、従ってリアクター室10内に配置されたSCR触媒コンバータ9を素通りして流れ得る。図2は矢印14により、遮断器官13を介してバイパス12が閉鎖されている際の、排ガス後処理システム3を通過する排ガスの流れを明らかにしており、図2から排ガス供給導管8が下流側の端部15によってリアクター室10内に出口を有することが分かり、排ガスは排ガス供給導管8の当該端部15の領域内で、およそ180°もしくは近似的に180°での、流れの方向転換を受けており、排ガスは流れの方向転換の後、SCR触媒コンバータ9を介してガイドされる。
The exhaust
排ガス後処理システム3の排ガス供給導管8に、導入装置16が配設されており、当該導入装置を介して排ガス流に還元剤、特にアンモニアまたはアンモニア前駆物質が導入され得、当該アンモニアまたはアンモニア前駆物質は、SCR触媒コンバータ9の領域内で排ガスの窒素酸化物を確定的に置換するために必要とされる。排ガス後処理システム3の導入装置16は好適に噴射ノズルであってよく、当該噴射ノズルを介してアンモニアもしくはアンモニア前駆物質が排ガス供給導管8内部の排ガス流内に噴射される。図2は円錐17によって、排ガス供給導管8の領域内の排ガス流内に還元剤を噴射することを明らかにしている。
An
排ガスの流れ方向で見て、導入装置16の下流であってSCR触媒コンバータ9の上流にある排ガス後処理システム3の経路は、混合経路と称される。特に導入装置16の下流の排ガス供給導管8は、排ガスがSCR触媒コンバータ9の上流において還元剤と混合され得る混合経路18を提供している。
The path of the exhaust
排ガス供給導管8は下流側の端部15によってリアクター室10内に出口を有する。排ガス供給導管8の当該下流側の端部15に対して、バッフル要素20が設けられており、当該バッフル要素は、排ガス供給導管8の下流側の端部15に対して位置変更可能である。図に示す実施の形態においてバッフル要素20は、リアクター室10内に出口を有する排ガス供給導管8の端部15に対して直線的に位置変更可能である。バッフル要素20は排ガス供給導管8の下流側の端部15に対して位置変更可能であり、それにより排ガス供給導管8を下流側の端部15において遮断するか、または排ガス供給導管を下流側の端部15において開放する。バッフル要素20が排ガス供給導管8を下流側の端部15において遮断するとき、好適にバイパス12の遮断器官13は開放されており、それにより排ガスはその場合、SCR触媒コンバータ9を、もしくはSCR触媒コンバータ9を受容するリアクター室10を、完全に素通りする。バッフル要素20が排ガス供給導管8の下流側の端部15を開放するとき、バイパス12の遮断器官13は完全に閉鎖されているか、または少なくとも部分的に開放されているか、のいずれかであってよい。
The exhaust
バッフル要素20が排ガス供給導管8の下流側の端部15を開放するとき、排ガス供給導管8の下流側の端部15に対するバッフル要素20の相対位置は、特に排ガス供給導管8を通過する排ガス質量流量に、および/または排ガス供給導管8内の排ガスの排ガス温度に、および/または導入装置16を介して排ガス流に導入された還元剤の量に依存している。
When the
排ガス供給導管8の下流側の端部15が開放されているときの、バッフル要素20のさらなる作用は、場合により排ガス流中に液状還元剤の液滴が存在するとき、当該液滴がバッフル要素20に到達し、その場所で捕捉されるとともに霧化され、それにより液状還元剤のこのような液滴がSCR触媒コンバータ9の領域内に到達するのを回避することである。下流側の端部15が開放されているとき、排ガス供給導管8の下流側の端部15に対するバッフル要素20の相対位置を介して、特に排ガス供給導管8の下流側の端部15の領域内で、バッフル要素20の領域において方向転換される排ガスが、SCR触媒コンバータ9の径方向内側に配置されたセクションに向かってガイドもしくは偏向されることが比較的強いか、または径方向外側に配置されたセクションに向かってガイドもしくは偏向されることが比較的強いか設定され得る。
A further action of the
バッフル要素20は好ましくは、排ガス供給導管8に対向する面20aにおいて、排ガスに対する流れガイドを形成しながら湾曲しており、好適に鐘状に湾曲している。すなわち、排ガス供給導管8の下流側の端部15に対向しているバッフル要素20の面20aは、バッフル要素20の径方向内側部分において、当該バッフル要素の径方向外側部分におけるよりも、排ガス供給導管8の下流側の端部15に対して小さい距離を有している。したがってバッフル要素20は、面20aの中央で排ガス供給導管8の下流側の端部15に向かって、排ガスの流れ方向と逆に後退もしくは湾曲している。
The
すでに述べたように、排ガス供給導管8は下流側の端部15によってリアクター室10内に出口を有し、リアクター室10はSCR触媒コンバータ9を受容する。図2によれば、このとき排ガス供給導管8は、リアクター室10の下面22を貫通し、排ガス供給導管の下流側の端部15が、リアクター室10の上面23に隣接して終結し、すでに述べたように、下流側の端部15において排ガス供給導管を出る排ガスは、当該排ガスが続いてSCR触媒コンバータ9を介して流れる前に、180°方向転換される。
As described above, the exhaust
排ガス後処理システム3は複数の吹き出し装置24を有し、当該吹き出し装置は好ましくは、SCR触媒コンバータ9が受容されているリアクター室10内部に設けられ、例えば空気ノズルとして実施されている。このとき吹き出し装置24のそれぞれは、SCR触媒コンバータ上に沈着する煤粒子および灰粒子に関して、SCR触媒コンバータ9を浄化するのに役立ち、それによりSCR触媒コンバータ9が閉塞することを回避する。吹き出し装置24は共通の蓄圧器25に設けられている。蓄圧器は本図および図3に示されるように、リアクター室10の周囲に設けられていてよく、本図では示されていないが、リアクターの下方または上方に設けられていてもよい。この場合、蓄圧器リング25の直径は縮小され得、その結果、リアクター10および蓄圧器リング25からなる直径全体は小さくなる。このとき圧力容器リング25は、当該圧力容器リングの直径が、特に必要とされるリアクターの断熱部を含めて、リアクター10の直径よりも大きくならないように実施され得る。これにより直径に関しては、圧力容器リングのための付加的な構成空間は不要となる。その場合、吹き出し装置24への供給26は、有意義なやり方で上から、もしくは下から、リアクターハウジングの下面22もしくは上面23を介して行われ、それにより直径が拡張することを防ぐ。このとき圧力容器リング25は有利には、触媒コンバータ9によって形成される平面に対して平行に設けられている。
The exhaust
ここで図3は吹き出し装置24の好適な向きを示しており、吹き出し装置は好ましくは、リアクター室10内部に乱流または渦流が生じさせられるように、しかも貫流方向もしくは排ガス流方向を横断して延在するSCR触媒コンバータ9の表面に配向されている。このような乱流または渦流により、SCR触媒コンバータ9から煤粒子および灰粒子を除去することは特に有効に行われ得る。ここで図3は、SCR触媒コンバータ9が受容されているリアクター室10が、好ましくは断面において円形の壁部19を有することを示し、当該壁部はリアクター室10の下面22と上面23との間に延在する。吹き出し装置24の配向とこのような壁部19を組み合わせることにより、乱流または渦流は特に有利に形成され得る。
Here, FIG. 3 shows a suitable orientation of the
図3に示される吹き出し装置24には、全ての吹き出し装置24に対して共通の蓄圧器25を起点として、SCR触媒コンバータ9を浄化するための媒体が供給可能であり、全ての吹き出し装置24に対して共通の蓄圧器25は、図3の実施の形態において、円形状またはリング状に、SCR触媒コンバータ9の周囲、および吹き出し装置24の周囲に延在する。このとき、図3の実施の形態において蓄圧器25は、リアクター室10の外部に配置されており、したがってそれにより図3において、共通の蓄圧器25はまた、リアクター室10の周囲に円形状またはリング状に延在する。図1についてすでに述べたように、蓄圧器25はリアクター室10の上方または下方に配置されてもよく、それにより蓄圧器リング25の直径を減少させる可能性が生じる。
The blowing
吹き出し装置24のそれぞれには、共通の蓄圧器25を起点とし、供給導管26を介して、SCR触媒コンバータ9を浄化するための媒体が供給され得、図3の実施の形態において、個々の供給導管26は、共通の蓄圧器25を起点とし、個々の吹き出し装置24に向かい、それによりリアクター室10内に延伸し、その際、リアクター室10の壁部19を貫通する。
Each of the
図3には示されていないが、蓄圧器25をリアクター室10内部に配置することも可能であり、その場合、蓄圧器25から吹き出し装置24へと延伸する供給導管26は、リアクター室10の壁部19を貫通する必要がない。
Although not shown in FIG. 3, it is also possible to arrange the
図3から分かるように、個々の供給導管26に、切り替え可能な弁27が配設されている。切り替え可能な弁27のそれぞれを介して、吹き出し装置24のそれぞれに対して個々に、SCR触媒コンバータ9を浄化するための媒体が供給され得る。このとき、弁27を相応に作動させることにより、全ての吹き出し装置24に対して同時に、SCR触媒コンバータ9を浄化するための媒体を供給することが可能である。これとは異なり、作動制御可能な弁27をそれぞれ計時式に、時間的に連続して開放し、それにより常に吹き出し装置24の一つのみに、SCR触媒コンバータ9を浄化するための媒体を供給することも可能である。
As can be seen from FIG. 3, each
図3に示す実施の形態において、共通の蓄圧器25は、円形状もしくはリング状の管の形で、閉鎖型の円形状蓄圧器として形成され、このとき閉鎖型とは、蓄圧器25が周回方向または周方向で見て完全に周回しており、したがって周回方向または周方向において中断されていないことを意味する。したがって蓄圧器は、周回方向または周方向で見て、SCR触媒コンバータ9を浄化するための媒体で完全に満たされており、当該媒体は、蓄圧器25内部で、周回方向または周方向において自由に流れ得る。
In the embodiment shown in FIG. 3, the
図3はさらに、全ての吹き出し装置24に対して共通の蓄圧器25のための接続導管28を示し、当該接続導管を介して蓄圧器25には、SCR触媒コンバータ9を浄化するための媒体のためのソースを起点として、当該媒体が供給され得る。
FIG. 3 further shows a connecting
図4は、排ガス後処理システムの一の変化形態を示し、当該排ガス後処理システムにおいてSCR触媒コンバータ9は、触媒コンバータ室10に配置され、当該触媒室の壁部19は断面において円形の輪郭を有しておらず、むしろ多角形状であり、特に図4の実施の形態に示されるように矩形状である。この場合も複数の吹き出し装置24が設けられており、当該吹き出し装置はSCR触媒コンバータ9を浄化するのに役立ち、吹き出し装置24には同じく、共通の蓄圧器25を起点とし、吹き出し装置24へと通じるとともに共通の蓄圧器25から分岐している供給導管26を介して、当該供給導管26内に設けられた切り替え可能な弁27を用いて、SCR触媒コンバータ9を浄化するための媒体が供給可能である。図4の実施の形態において共通の蓄圧器25は、リアクター室10の壁部19と同様に、多角形状の輪郭を有しており、すなわち、多角形状管として複数の管セグメントから組み立てられており、当該管はSCR触媒コンバータ9の周囲および吹き出し装置24の周囲に延在し、特にリアクター室10の周囲にも延在する。ここで図4の実施の形態において、吹き出し装置24はリアクター室10内部に配置されておらず、むしろ吹き出し装置24の噴射開口部のみがリアクター室10の壁部19の領域内に出口を有し、それにより吹き出し装置24は、SCR触媒コンバータ9を浄化するための媒体を、SCR触媒コンバータ9を介して吹き出すことができる。
FIG. 4 shows one variation of the exhaust gas aftertreatment system. In the exhaust gas aftertreatment system, the SCR
供給導管26の長さは、最大1.5m、好ましくは最大1m、特に好ましくは最大0.5mである。
The length of the
吹き出し装置24を介して、排ガスの流れ方向で見てSCR触媒コンバータ9の上流端面から、灰および煤が除去され、したがってそれにより吹き出し装置24の吹き出し方向は、SCR触媒コンバータ9を通過する排ガスの貫流方向に対して概ね垂直に設けられている。
Ash and soot are removed from the upstream end face of the SCR
図4に示される蓄圧器25も、好ましくはリアクター室10を周回する方向において閉鎖された、SCR触媒コンバータ9を浄化するための媒体のための流路を提供するように形成されており、当該流路はしたがって、いずれの位置においても中断されておらず、それにより媒体は蓄圧器25内部で自由に流れ得、もしくは妨げられることなく分配され得る。
The
排ガス後処理システムの好ましい一の構成において、吹き出し装置24に対して共通の蓄圧器25は、所定の蓄圧器容積を有し、当該蓄圧器容積について好ましくは以下の条件式が当てはまる。
In a preferred configuration of the exhaust gas aftertreatment system, the
[数1]
V=K*(273+T)/(273*Δp)
[Number 1]
V = K * (273 + T) / (273 * Δp)
上記の式においてVは蓄圧器容積の値をリットルで表したものであり、Kは200と6000の間の値であり、Tは吹き出し媒体の温度の値を℃で表したものであり、Δpは蓄圧器25内の圧力と、リアクター室10内の圧力と、の圧力差の値をbarで表したものである。
In the above equation, V is the value of the accumulator volume expressed in liters, K is the value between 200 and 6000, and T is the value of the temperature of the blowout medium expressed in ° C. Δp. Is the value of the pressure difference between the pressure in the
蓄圧器25がこのような蓄圧器容積を有するとき、吹き出し装置24には特に好適にSCR触媒コンバータを浄化するための媒体が供給され得、それにより煤および灰をSCR触媒コンバータ9から有効に除去する。
When the
図1の内燃機関1において排ガス後処理システム3は、直立状態で排ガス過給システム2の上方に配置されている。内燃機関1のシリンダへのアクセスは自由であるが、ターボチャージャ4および5へのアクセスは制限されている。しかしながらリアクター室10は、ターボチャージャ4,6において必要な整備作業が行われる際、簡単に取り外され得る。
In the internal combustion engine 1 of FIG. 1, the exhaust
図1に示す、排ガス過給システム2の上方に排ガス後処理システム3を垂直式に配置する構成とは異なり、排ガス後処理システム3を90°傾けて、排ガス過給システム2に隣接するように水平式に構成することも可能であるが、このような水平式の構成では、構造体の長さは増大する。しかしながらその場合、内燃機関1と排ガス過給システム2とは整備作業の際、リアクター室10を取り外す必要もなく、制限なしに利用可能となる。
Unlike the configuration in which the exhaust
1 内燃機関
2 排ガス過給システム
3 排ガス後処理システム
4 ターボチャージャ
5 ターボチャージャ
6 高圧タービン
7 低圧タービン
8 排ガス供給導管
9 SCR触媒コンバータ
10 リアクター室
11 排ガス排出導管
12 バイパス
13 遮断器官
14 排ガスガイド
15 端部
16 導入装置
17 噴射円錐
18 混合経路
19 壁部
20 バッフル要素
21 導管
22 面
23 面
24 吹き出し装置
25 蓄圧器
26 供給導管
27 弁
28 接続導管
1 Internal combustion engine 2 Exhaust
Claims (10)
リアクター室(10)内に受容されたSCR触媒コンバータ(9)と、
前記リアクター室(10)へと通じ、それとともに前記SCR触媒コンバータ(9)へと通じる排ガス供給導管(8)と、
前記リアクター室(10)から、それとともに前記SCR触媒コンバータ(9)から離れるように通じる排ガス排出導管(11)と、
前記排ガス供給導管(8)に配設されて、還元剤を排ガスに導入するための導入装置(16)と、を備える排ガス後処理システムにおいて、
前記SCR触媒コンバータ(9)を浄化するのに寄与する複数の吹き出し装置(24)と、
前記吹き出し装置(24)に関して共通の蓄圧器(25)であって、当該蓄圧器は円形状または多角形状に形成され、前記吹き出し装置(24)には前記共通の蓄圧器(25)を起点として、前記SCR触媒コンバータ(9)を浄化するための媒体が供給可能である蓄圧器と、
を備えている前記SCR排ガス後処理システムにおいて、
前記蓄圧器(25)に設けられている前記吹き出し装置(24)が、前記リアクター室(10)の内部に乱流又は渦流を生じさせるように、前記SCR触媒コンバータ(9)に向かって配向されていることを特徴とする排ガス後処理システム。 The exhaust gas aftertreatment system (3) of the internal combustion engine, that is, the SCR exhaust gas aftertreatment system of the internal combustion engine.
The SCR catalytic converter (9) received in the reactor chamber (10) and
An exhaust gas supply conduit (8) leading to the reactor chamber (10) and also to the SCR catalytic converter (9).
An exhaust gas discharge conduit (11) leading from the reactor chamber (10) and away from the SCR catalytic converter (9).
In an exhaust gas aftertreatment system, which is arranged in the exhaust gas supply conduit (8) and includes an introduction device (16) for introducing a reducing agent into the exhaust gas.
A plurality of blowing devices (24) that contribute to purifying the SCR catalytic converter (9), and
A common accumulator (25) for the blowout device (24), the accumulator is formed in a circular shape or a polygonal shape, and the blowout device (24) starts from the common accumulator (25). , A pressure accumulator capable of supplying a medium for purifying the SCR catalytic converter (9), and
In the SCR exhaust gas aftertreatment system provided with
The blowout device (24) provided in the accumulator (25) is oriented toward the SCR catalytic converter (9) so as to generate a turbulent flow or a vortex flow inside the reactor chamber (10). An exhaust gas aftertreatment system characterized by being
が当てはまり、
上記の式において、Vは前記蓄圧器容積の値をリットルで表したものであり、Kは200と6000の間の値であり、Tは吹き出し媒体の温度の値を℃で表したものであり、Δpは前記蓄圧器(25)内の圧力と、前記リアクター室(10)内の圧力との圧力差の値をbarで表したものであることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の排ガス後処理システム。 The common accumulator (25) has an accumulator volume, and for the accumulator volume, the following formula V = K * (273 + T) / (273 * Δp).
Is true,
In the above equation, V is the value of the accumulator volume expressed in liters, K is a value between 200 and 6000, and T is the value of the temperature of the blowout medium in ° C. , Δp is any one of claims 1 to 8, wherein the value of the pressure difference between the pressure in the accumulator (25) and the pressure in the reactor chamber (10) is expressed by bar. The exhaust gas aftertreatment system described in item 1.
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