排氣淨化裝置製造方法
2023-09-15 01:13:45 2
排氣淨化裝置製造方法
【專利摘要】一種排氣淨化裝置，用於對在發動機的排氣流路中流動的廢氣進行淨化，具備：翅片，設置在排氣流路中，以產生迴旋流的方式對廢氣進行引導；及噴射裝置，向廢氣的迴旋流中噴射還原劑。翅片以包圍還原劑的噴射區域的方式朝向還原劑的噴射方向下遊側擴開。
【專利說明】排氣淨化裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及排氣淨化裝置。
【背景技術】
[0002]以往，作為用於對在發動機的排氣流路中流動的廢氣進行淨化的排氣淨化裝置，已知有例如專利文獻I記載的結構。該專利文獻I記載的排氣淨化裝置具備向廢氣中噴射尿素水(還原劑)的噴射噴嘴(噴射裝置)，利用由尿素水的噴射而生成的氨對廢氣的NOx進行還原、淨化。
[0003]在先技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2009-150338號公報
【發明內容】
[0006]發明要解決的課題
[0007]在此，在上述的排氣淨化裝置中，為了得到良好的還原反應而促進還原劑的擴散，有時利用翅片對廢氣進行引導而使廢氣產生迴旋流。然而，這種情況下，因廢氣的流動而還原劑附著於翅片、排氣流路的內壁面，存在還原劑的擴散未充分進行的可能性。尤其是在廢氣為低流量時，產生的迴旋流弱，因此上述可能性變得明顯。
[0008]本發明的一方面鑑於上述實際情況而作出，課題在於提供一種能夠充分地進行還原劑的擴散的排氣淨化裝置。
[0009]用於解決課題的方案
[0010]為了解決上述課題，本發明的一方面的排氣淨化裝置用於對在發動機的排氣流路中流動的廢氣進行淨化，其中，所述排氣淨化裝置具備:翅片，設置在排氣流路中，以產生迴旋流的方式對廢氣進行引導；及噴射裝置，向廢氣的迴旋流中噴射還原劑，翅片以包圍還原劑的噴射區域的方式朝向還原劑的噴射方向下遊側擴開。
[0011]在該排氣淨化裝置中，利用翅片使廢氣產生迴旋流而能夠將還原劑擴散。此外，利用該翅片能夠抑制廢氣直接進入還原劑的噴射區域的情況，因此能夠防止所噴射的還原劑因廢氣的流動而流動並附著在翅片、排氣流路的內壁面上的情況。因此，能夠充分地進行還原劑的擴散。
[0012]另外，也可以是，排氣流路具有將噴射區域包圍在內的筒狀的壁部，在壁部設置有使廢氣向內部流入的流入口，翅片以進入壁部內的方式設置於流入口。
[0013]此時，也可以是，流入口設置有多個，翅片在多個流入口分別設置。
[0014]另外，也可以是，翅片具有在還原劑的噴射方向觀察下向噴射區域側彎曲的截面，並且該截面的彎曲程度隨著向還原劑的噴射方向下遊側行進而減小。
[0015]發明效果
[0016]根據本發明，能夠充分地進行還原劑的擴散。【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是表示一實施方式的排氣淨化裝置的概略結構的圖。
[0018]圖2中，(a)是表示圖1的排氣淨化裝置的主要部分的放大圖，(b)是圖1的排氣淨化裝置的主要部分的從圖2(a)的I1-1I向視線觀察到的立體圖。
[0019]圖3是用於說明圖1的排氣淨化裝置的概略圖。
[0020]圖4中，(a)是表示圖1的排氣淨化裝置的翅片的變形例的立體圖，(b)是表示圖1的排氣淨化裝置的翅片的變形例的主視圖，(C)是沿著圖4(b)的IV-1V向視線的剖視圖。
【具體實施方式】
[0021]以下，關於本發明的優選的實施方式，參照附圖，詳細地進行說明。需要說明的是，在以下的說明中，對於同一或相當要素標註同一標號，省略重複的說明。
[0022]圖1是表示一實施方式的排氣淨化裝置的概略結構的圖。如圖1所示，本實施方式的排氣淨化裝置10例如在卡車等車輛中，對從柴油發動機等發動機排出的廢氣(以下，僅稱為「廢氣」)進行淨化。該排氣淨化裝置10搭載在廢氣流通的排氣流路I上，具備 DOC(Diesel Oxidation Catalyst:柴油機氧化催化劑)11、DPF(Diesel ParticulateFilter:柴油機微粒過濾器)12、噴射裝置 13 及 SCR(Selective Catalytic Reduction:選擇性催化還原)14。
[0023]排氣流路I至少由第一殼體2、管(壁部)3及第二殼體4劃成。在排氣流路I中，第一殼體2、管3及第二殼體4從上遊側至下遊側依次配置。第一及第二殼體2、4以與廢氣的流動相互大致平行的方式並列配置。管3將第一殼體2的下遊側與第二殼體4的上遊側連結。該管3在與第一殼體2的長度方向大致正交的方向上筆直延伸之後，向第二殼體4的上遊側彎曲延伸。
[0024]DOCll對廢氣中的未燃燃料部分進行氧化處理，配置在第一殼體2內的上遊側。DPF12捕集通過了 DOCll的廢氣中的微粒(粒子狀物質)，在第一殼體2內配置在DOCll的下遊側。
[0025]噴射裝置13對於剛通過DPF12之後的廢氣，噴射並添加還原劑。在此的噴射裝置13噴射尿素水作為還原劑，由此產生下式(I)所示的熱分解反應及加水分解反應，生成氨。
[0026](NH2) 2C0 — NH3+HNCO (熱分解反應)
[0027]HNCCHH2O — NH3+C02 (加水分解反應)…(I)
[0028]SCR14利用所添加的還原劑使廢氣中的NOx選擇性地發生還原反應，對廢氣進行淨化。該SCR14配置在第二殼體4內。在此的SCR14使用生成的氨產生下式(2)所示的還原反應，選擇性地對NOx進行還原淨化。需要說明的是，在第二殼體4的後段設有對剩餘的氨進行氧化處理的氨減少催化劑(未圖示)。
[0029]4N0+4NH3+02 — 4N2+6H20 (標準)
[0030]6N02+8NH3 — 7N2+12H20 (慢)...(2)
[0031 ] N0+N02+2NH3 — 2N2+3H20 (快)
[0032]接下來，關於上述的排氣淨化裝置10的主要部分，使用圖2及圖3詳細地進行說明。[0033]圖2(a)是表示圖1的排氣淨化裝置的主要部分的放大圖。圖2 (b)是圖1的排氣淨化裝置的主要部分的從圖2(a)的I1-1I向視線觀察到的立體圖。圖3是用於說明圖1的排氣淨化裝置的概略圖。如圖2及圖3所示，管3的上遊側內插於第一殼體2的DPF12的下遊側。該管3的上遊側以使廢氣的流動與第一殼體2大致正交的方式延伸。而且，管3的上遊側的開口端由第一殼體2的壁面閉塞。
[0034]在該管3的上遊側端部安裝有上述噴射裝置13，以沿著該管3的延伸方向噴射還原劑。噴射裝置13向管3內噴射還原劑。換言之，管3將從噴射裝置13噴射的還原劑的噴射區域A包圍在內。這裡的噴射裝置13的噴嘴13a位於管3的中心軸上，以管3的中心軸位置為基點朝向下遊側噴射還原劑。
[0035]在管3的外周面的上遊側設有使廢氣向內部流入的流入口 15。流入口 15是將管3的內外貫通的矩形形狀的貫通孔。該流入口 15在管3的外周面上的DPF12側和DPF12的相反側以彼此相對的方式形成一對。
[0036]在此，如圖2 (b)所示，本實施方式的排氣淨化裝置10作為使還原劑與廢氣混合而氣化的混合器結構，具備翅片16。翅片16是以產生迴旋流的方式對廢氣進行引導的引導板。翅片16以進入管3內的方式安裝於各流入口 15。具體而言，翅片16呈平滑地彎曲的曲板形狀，其基端側與流入口 15連結，且以隨著向前端側行進而進入管3內的方式彎曲延伸。
[0037]另外，就該翅片16而言，以包圍還原劑的噴射區域A的方式朝向還原劑的噴射方向(管3的軸向)的下遊側擴開。換言之，翅片16在噴射區域A外以包圍該噴射區域A的方式三維地彎曲。具體而言，翅片16具有在噴射裝置13的噴射方向觀察下向噴射區域A側彎曲的截面，並且該截面的彎曲程度隨著向噴射方向的下遊側行進而減小。即，翅片16的周向一端側的前端緣E隨著向噴射方向下遊側行進而在管3內平滑地向外側擴展。
[0038]需要說明的是，噴射區域A是具有以噴射裝置13為頂點的大致圓錐形狀的輪廓。該噴射區域A例如基於從噴射裝置13噴射的還原劑的噴射角等而能夠幾何學性地求出。
[0039]在如以上那樣構成的排氣淨化裝置10中，如圖1所示，首先在第一殼體2內，來自發動機的廢氣由DOCll氧化處理之後，廢氣中的微粒由DPF12捕集。並且，如圖3所示，廢氣在剛通過DPF12之後，經由流入口 15向管3內流入，以由管3折彎成大致直角的方式流動。
[0040]從該流入口 15流入的廢氣如圖2(b)、圖3所示，由翅片16引導其流動，以從切線方向繞著管3的中心軸卷繞的方式流動。由此，在管3內，繞中心軸產生迴旋流。並且，從噴射裝置13向廢氣的迴旋流中噴射添加還原劑，通過熱分解反應及加水分解反應而生成氨。
[0041]此時，如上述那樣，翅片16以包圍噴射區域A的方式擴開，因此抑制廢氣向噴射區域A的直接進入，抑制所噴射的還原劑因廢氣的流動而流動的情況。其結果是，所噴射的還原劑良好地保持該噴射區域A的形狀，不會附著於翅片16、管3的內壁面而霧化(微粒化)，與廢氣充分地混合。
[0042]然後，含有氨的廢氣如圖1所示向第二殼體4流入，廢氣中的NOx由SCR14選擇性地還原而被淨化。然後，廢氣向後段的氨減少催化劑供給。
[0043]以上，根據本實施方式，不僅能夠利用翅片16使廢氣產生迴旋流而能夠將還原劑擴散，而且利用該翅片16能夠抑制廢氣直接進入噴射區域A的情況。因此，能夠防止還原劑因廢氣的流動而流動並附著於翅片16、管3的內壁面的情況。因此，根據本實施方式，能夠充分地進行還原劑的擴散。
[0044]另外，在本實施方式中，如上述那樣，排氣流路I具有將噴射區域A包圍在內的筒狀的管3，翅片16以進入該管3內的方式設置於管3的流入口 15。由此，利用管3也能夠抑制因廢氣的流動而還原劑流動的情況。其結果是，能夠進一步防止還原劑附著於翅片16、管3的內壁面的情況，能夠更充分地進行還原劑的擴散。
[0045]即，排氣流路具有將噴射區域包圍在內的筒狀的壁部，在壁部設有使廢氣向內部流入的流入口，翅片優選以進入壁部內的方式設於流入口，這種情況下，利用壁部也能夠抑制因廢氣的流動而還原劑流動的情況。其結果是，能夠進一步防止還原劑附著於翅片、排氣流路的內壁面的情況，能夠更充分地進行還原劑的擴散。
[0046]另外，在本實施方式中，如上述那樣，具有翅片16的流入口 15在管3設置多個，因此能夠減少廢氣的壓力(排壓)。即，優選流入口設置多個，且翅片在多個流入口分別設置，這種情況下，能夠良好地減少廢氣的壓力。而且，在本實施方式中，如上述那樣能夠防止還原劑相對於翅片16、管3的內壁面的附著，因此也能夠抑制該翅片16、管3因還原劑腐蝕的情況。
[0047]以上，說明了本發明的一方面的實施方式，本發明並不局限於上述實施方式，也可以在不變更各權利要求記載的主旨的範圍內變形或者應用於其他的方式。
[0048]例如，在上述實施方式中，對於在排氣流路I中向以直角地折彎的方式流動的管3內噴射還原劑的排氣淨化裝置10，應用了本發明的一方面。然而，本發明的一方面沒有限定於此，例如，在向相對於排氣流路I的流動而傾斜的方向噴射還原劑的排氣淨化裝置中也可以應用。
[0049]另外，在上述實施方式中，將翅片16設於管3的流入口 15，但沒有限定於此，只要以包圍噴射區域A的方式設置在排氣流路I內即可。而且，在上述實施方式中，在管3設有兩個流入口 15，但也可以僅設置I個流入口 15，還可以設置3個以上的流入口 15。同樣，關於翅片16，也可以僅設置I個，還可以設置3個以上。
[0050]另外，在上述實施方式中，作為車輛而例示了卡車，但也可以是例如公共汽車、拖拉機或其他的車輛。需要說明的是，在上述中，「大致」的語言是指容許製造上或設計上的誤差。
[0051]另外，本發明的一方面的翅片的形狀沒有限定為上述實施方式，只要以包圍噴射區域A的方式朝向還原劑的噴射方向下遊側擴開即可。例如，也可以取代上述翅片16而具備圖4例示的翅片16A。翅片16A呈包圍噴射區域A的圓錐狀的筒形狀。在該翅片16A的周面上，作為用於產生迴旋流的結構，形成有多個狹縫等開口 22和以向內側彎曲的方式設於開口 22的引導葉片23。
[0052]需要說明的是，在圖4的例子中，將翅片16A的形狀形成為圓錐狀，但也可以形成為圓錐臺狀、多角錐狀、多角錐臺狀、或這些形狀的組合形狀，此外，也可以形成為僅由這些形狀的一部分構成的形狀。而且，關於開口 22的形狀，並未限定為圖示的例子，也可以是繞翅片16A的軸呈螺旋狀地延伸的形狀。而且，也有時不設置引導葉片23。
[0053]工業實用性
[0054]根據本發明的一方面，能夠充分地進行還原劑的擴散。[0055]標號說明
[0056]I…排氣流路，3...管(壁部)，10…排氣淨化裝置，13…噴射裝置，15…流入口，16、16A…翅 ，A…噴射區域。
【權利要求】
1.一種排氣淨化裝置，用於對在發動機的排氣流路中流動的廢氣進行淨化，其中， 所述排氣淨化裝置具備: 翅片，設置在所述排氣流路中，以產生迴旋流的方式對所述廢氣進行引導 '及 噴射裝置，向所述廢氣的所述迴旋流中噴射還原劑， 所述翅片以包圍所述還原劑的噴射區域的方式朝向所述還原劑的噴射方向下遊側擴開。
2.根據權利要求1所述的排氣淨化裝置，其中， 所述排氣流路具有將所述噴射區域包圍在內的筒狀的壁部， 在所述壁部設置有使所述廢氣向內部流入的流入口， 所述翅片以進入所述壁部內的方式設置於所述流入口。
3.根據權利要求2所述的排氣淨化裝置，其中， 所述流入口設置有多個， 所述翅片在多個所述流入口分別設置。
4.根據權利要求1 ~3中任一項所述的排氣淨化裝置，其中， 所述翅片具有在所述還原劑的噴射方向觀察下向所述噴射區域側彎曲的截面，並且該截面的彎曲程度隨著向所述還原劑的噴射方向下遊側行進而減小。
【文檔編號】F01N3/08GK104024596SQ201280065017
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年10月11日 優先權日:2011年12月28日
【發明者】木村昌裕 申請人:日野自動車株式會社