排氣凈化裝置制造方法
【專利摘要】一種排氣凈化裝置，用于對在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流路中流動(dòng)的廢氣進(jìn)行凈化，具備：翅片，設(shè)置在排氣流路中，以產(chǎn)生回旋流的方式對廢氣進(jìn)行引導(dǎo)；及噴射裝置，向廢氣的回旋流中噴射還原劑。翅片以包圍還原劑的噴射區(qū)域的方式朝向還原劑的噴射方向下游側(cè)擴(kuò)開。
【專利說明】排氣凈化裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及排氣凈化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，作為用于對在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流路中流動(dòng)的廢氣進(jìn)行凈化的排氣凈化裝置，已知有例如專利文獻(xiàn)I記載的結(jié)構(gòu)。該專利文獻(xiàn)I記載的排氣凈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(jìn)行還原、凈化。
[0003]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2009-150338號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的課題
[0007]在此，在上述的排氣凈化裝置中，為了得到良好的還原反應(yīng)而促進(jìn)還原劑的擴(kuò)散，有時(shí)利用翅片對廢氣進(jìn)行引導(dǎo)而使廢氣產(chǎn)生回旋流。然而，這種情況下，因廢氣的流動(dòng)而還原劑附著于翅片、排氣流路的內(nèi)壁面，存在還原劑的擴(kuò)散未充分進(jìn)行的可能性。尤其是在廢氣為低流量時(shí)，產(chǎn)生的回旋流弱，因此上述可能性變得明顯。
[0008]本發(fā)明的一方面鑒于上述實(shí)際情況而作出，課題在于提供一種能夠充分地進(jìn)行還原劑的擴(kuò)散的排氣凈化裝置。
[0009]用于解決課題的方案
[0010]為了解決上述課題，本發(fā)明的一方面的排氣凈化裝置用于對在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流路中流動(dòng)的廢氣進(jìn)行凈化，其中，所述排氣凈化裝置具備:翅片，設(shè)置在排氣流路中，以產(chǎn)生回旋流的方式對廢氣進(jìn)行引導(dǎo)；及噴射裝置，向廢氣的回旋流中噴射還原劑，翅片以包圍還原劑的噴射區(qū)域的方式朝向還原劑的噴射方向下游側(cè)擴(kuò)開。
[0011]在該排氣凈化裝置中，利用翅片使廢氣產(chǎn)生回旋流而能夠?qū)⑦€原劑擴(kuò)散。此外，利用該翅片能夠抑制廢氣直接進(jìn)入還原劑的噴射區(qū)域的情況，因此能夠防止所噴射的還原劑因廢氣的流動(dòng)而流動(dòng)并附著在翅片、排氣流路的內(nèi)壁面上的情況。因此，能夠充分地進(jìn)行還原劑的擴(kuò)散。
[0012]另外，也可以是，排氣流路具有將噴射區(qū)域包圍在內(nèi)的筒狀的壁部，在壁部設(shè)置有使廢氣向內(nèi)部流入的流入口，翅片以進(jìn)入壁部內(nèi)的方式設(shè)置于流入口。
[0013]此時(shí)，也可以是，流入口設(shè)置有多個(gè)，翅片在多個(gè)流入口分別設(shè)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(qū)域側(cè)彎曲的截面，并且該截面的彎曲程度隨著向還原劑的噴射方向下游側(cè)行進(jìn)而減小。
[0015]發(fā)明效果
[0016]根據(jù)本發(fā)明，能夠充分地進(jìn)行還原劑的擴(kuò)散?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0017]圖1是表示一實(shí)施方式的排氣凈化裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
[0018]圖2中，(a)是表示圖1的排氣凈化裝置的主要部分的放大圖，(b)是圖1的排氣凈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是用于說明圖1的排氣凈化裝置的概略圖。
[0020]圖4中，(a)是表示圖1的排氣凈化裝置的翅片的變形例的立體圖，(b)是表示圖1的排氣凈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(shí)施方式】
[0021]以下，關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，參照附圖，詳細(xì)地進(jìn)行說明。需要說明的是，在以下的說明中，對于同一或相當(dāng)要素標(biāo)注同一標(biāo)號(hào)，省略重復(fù)的說明。
[0022]圖1是表示一實(shí)施方式的排氣凈化裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。如圖1所示，本實(shí)施方式的排氣凈化裝置10例如在卡車等車輛中，對從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣(以下，僅稱為“廢氣”)進(jìn)行凈化。該排氣凈化裝置10搭載在廢氣流通的排氣流路I上，具備 DOC(Diesel Oxidation Catalyst:柴油機(jī)氧化催化劑)11、DPF(Diesel ParticulateFilter:柴油機(jī)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從上游側(cè)至下游側(cè)依次配置。第一及第二殼體2、4以與廢氣的流動(dòng)相互大致平行的方式并列配置。管3將第一殼體2的下游側(cè)與第二殼體4的上游側(cè)連結(jié)。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后，向第二殼體4的上游側(cè)彎曲延伸。
[0024]DOCll對廢氣中的未燃燃料部分進(jìn)行氧化處理，配置在第一殼體2內(nèi)的上游側(cè)。DPF12捕集通過了 DOCll的廢氣中的微粒(粒子狀物質(zhì))，在第一殼體2內(nèi)配置在DOCll的下游側(cè)。
[0025]噴射裝置13對于剛通過DPF12之后的廢氣，噴射并添加還原劑。在此的噴射裝置13噴射尿素水作為還原劑，由此產(chǎn)生下式(I)所示的熱分解反應(yīng)及加水分解反應(yīng)，生成氨。
[0026](NH2) 2C0 — NH3+HNCO (熱分解反應(yīng))
[0027]HNCCHH2O — NH3+C02 (加水分解反應(yīng))…(I)
[0028]SCR14利用所添加的還原劑使廢氣中的NOx選擇性地發(fā)生還原反應(yīng)，對廢氣進(jìn)行凈化。該SCR14配置在第二殼體4內(nèi)。在此的SCR14使用生成的氨產(chǎn)生下式(2)所示的還原反應(yīng)，選擇性地對NOx進(jìn)行還原凈化。需要說明的是，在第二殼體4的后段設(shè)有對剩余的氨進(jìn)行氧化處理的氨減少催化劑(未圖示)。
[0029]4N0+4NH3+02 — 4N2+6H20 (標(biāo)準(zhǔn))
[0030]6N02+8NH3 — 7N2+12H20 (慢)...(2)
[0031 ] N0+N02+2NH3 — 2N2+3H20 (快)
[0032]接下來，關(guān)于上述的排氣凈化裝置10的主要部分，使用圖2及圖3詳細(xì)地進(jìn)行說明。[0033]圖2(a)是表示圖1的排氣凈化裝置的主要部分的放大圖。圖2 (b)是圖1的排氣凈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是用于說明圖1的排氣凈化裝置的概略圖。如圖2及圖3所示，管3的上游側(cè)內(nèi)插于第一殼體2的DPF12的下游側(cè)。該管3的上游側(cè)以使廢氣的流動(dòng)與第一殼體2大致正交的方式延伸。而且，管3的上游側(cè)的開口端由第一殼體2的壁面閉塞。
[0034]在該管3的上游側(cè)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(nèi)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(qū)域A包圍在內(nèi)。這里的噴射裝置13的噴嘴13a位于管3的中心軸上，以管3的中心軸位置為基點(diǎn)朝向下游側(cè)噴射還原劑。
[0035]在管3的外周面的上游側(cè)設(shè)有使廢氣向內(nèi)部流入的流入口 15。流入口 15是將管3的內(nèi)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(cè)和DPF12的相反側(cè)以彼此相對的方式形成一對。
[0036]在此，如圖2 (b)所示，本實(shí)施方式的排氣凈化裝置10作為使還原劑與廢氣混合而氣化的混合器結(jié)構(gòu)，具備翅片16。翅片16是以產(chǎn)生回旋流的方式對廢氣進(jìn)行引導(dǎo)的引導(dǎo)板。翅片16以進(jìn)入管3內(nèi)的方式安裝于各流入口 15。具體而言，翅片16呈平滑地彎曲的曲板形狀，其基端側(cè)與流入口 15連結(jié)，且以隨著向前端側(cè)行進(jìn)而進(jìn)入管3內(nèi)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(qū)域A的方式朝向還原劑的噴射方向(管3的軸向)的下游側(cè)擴(kuò)開。換言之，翅片16在噴射區(qū)域A外以包圍該噴射區(qū)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(qū)域A側(cè)彎曲的截面，并且該截面的彎曲程度隨著向噴射方向的下游側(cè)行進(jìn)而減小。即，翅片16的周向一端側(cè)的前端緣E隨著向噴射方向下游側(cè)行進(jìn)而在管3內(nèi)平滑地向外側(cè)擴(kuò)展。
[0038]需要說明的是，噴射區(qū)域A是具有以噴射裝置13為頂點(diǎn)的大致圓錐形狀的輪廓。該噴射區(qū)域A例如基于從噴射裝置13噴射的還原劑的噴射角等而能夠幾何學(xué)性地求出。
[0039]在如以上那樣構(gòu)成的排氣凈化裝置10中，如圖1所示，首先在第一殼體2內(nèi)，來自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣由DOCll氧化處理之后，廢氣中的微粒由DPF12捕集。并且，如圖3所示，廢氣在剛通過DPF12之后，經(jīng)由流入口 15向管3內(nèi)流入，以由管3折彎成大致直角的方式流動(dòng)。
[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(dǎo)其流動(dòng)，以從切線方向繞著管3的中心軸卷繞的方式流動(dòng)。由此，在管3內(nèi)，繞中心軸產(chǎn)生回旋流。并且，從噴射裝置13向廢氣的回旋流中噴射添加還原劑，通過熱分解反應(yīng)及加水分解反應(yīng)而生成氨。
[0041]此時(shí)，如上述那樣，翅片16以包圍噴射區(qū)域A的方式擴(kuò)開，因此抑制廢氣向噴射區(qū)域A的直接進(jìn)入，抑制所噴射的還原劑因廢氣的流動(dòng)而流動(dòng)的情況。其結(jié)果是，所噴射的還原劑良好地保持該噴射區(qū)域A的形狀，不會(huì)附著于翅片16、管3的內(nèi)壁面而霧化(微?；?，與廢氣充分地混合。
[0042]然后，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選擇性地還原而被凈化。然后，廢氣向后段的氨減少催化劑供給。
[0043]以上，根據(jù)本實(shí)施方式，不僅能夠利用翅片16使廢氣產(chǎn)生回旋流而能夠?qū)⑦€原劑擴(kuò)散，而且利用該翅片16能夠抑制廢氣直接進(jìn)入噴射區(qū)域A的情況。因此，能夠防止還原劑因廢氣的流動(dòng)而流動(dòng)并附著于翅片16、管3的內(nèi)壁面的情況。因此，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠充分地進(jìn)行還原劑的擴(kuò)散。
[0044]另外，在本實(shí)施方式中，如上述那樣，排氣流路I具有將噴射區(qū)域A包圍在內(nèi)的筒狀的管3，翅片16以進(jìn)入該管3內(nèi)的方式設(shè)置于管3的流入口 15。由此，利用管3也能夠抑制因廢氣的流動(dòng)而還原劑流動(dòng)的情況。其結(jié)果是，能夠進(jìn)一步防止還原劑附著于翅片16、管3的內(nèi)壁面的情況，能夠更充分地進(jìn)行還原劑的擴(kuò)散。
[0045]即，排氣流路具有將噴射區(qū)域包圍在內(nèi)的筒狀的壁部，在壁部設(shè)有使廢氣向內(nèi)部流入的流入口，翅片優(yōu)選以進(jìn)入壁部內(nèi)的方式設(shè)于流入口，這種情況下，利用壁部也能夠抑制因廢氣的流動(dòng)而還原劑流動(dòng)的情況。其結(jié)果是，能夠進(jìn)一步防止還原劑附著于翅片、排氣流路的內(nèi)壁面的情況，能夠更充分地進(jìn)行還原劑的擴(kuò)散。
[0046]另外，在本實(shí)施方式中，如上述那樣，具有翅片16的流入口 15在管3設(shè)置多個(gè)，因此能夠減少廢氣的壓力(排壓)。即，優(yōu)選流入口設(shè)置多個(gè)，且翅片在多個(gè)流入口分別設(shè)置，這種情況下，能夠良好地減少廢氣的壓力。而且，在本實(shí)施方式中，如上述那樣能夠防止還原劑相對于翅片16、管3的內(nèi)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(fā)明的一方面的實(shí)施方式，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，也可以在不變更各權(quán)利要求記載的主旨的范圍內(nèi)變形或者應(yīng)用于其他的方式。
[0048]例如，在上述實(shí)施方式中，對于在排氣流路I中向以直角地折彎的方式流動(dòng)的管3內(nèi)噴射還原劑的排氣凈化裝置10，應(yīng)用了本發(fā)明的一方面。然而，本發(fā)明的一方面沒有限定于此，例如，在向相對于排氣流路I的流動(dòng)而傾斜的方向噴射還原劑的排氣凈化裝置中也可以應(yīng)用。
[0049]另外，在上述實(shí)施方式中，將翅片16設(shè)于管3的流入口 15，但沒有限定于此，只要以包圍噴射區(qū)域A的方式設(shè)置在排氣流路I內(nèi)即可。而且，在上述實(shí)施方式中，在管3設(shè)有兩個(gè)流入口 15，但也可以僅設(shè)置I個(gè)流入口 15，還可以設(shè)置3個(gè)以上的流入口 15。同樣，關(guān)于翅片16，也可以僅設(shè)置I個(gè)，還可以設(shè)置3個(gè)以上。
[0050]另外，在上述實(shí)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(jī)或其他的車輛。需要說明的是，在上述中，“大致”的語言是指容許制造上或設(shè)計(jì)上的誤差。
[0051]另外，本發(fā)明的一方面的翅片的形狀沒有限定為上述實(shí)施方式，只要以包圍噴射區(qū)域A的方式朝向還原劑的噴射方向下游側(cè)擴(kuò)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(qū)域A的圓錐狀的筒形狀。在該翅片16A的周面上，作為用于產(chǎn)生回旋流的結(jié)構(gòu)，形成有多個(gè)狹縫等開口 22和以向內(nèi)側(cè)彎曲的方式設(shè)于開口 22的引導(dǎo)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(tái)狀、多角錐狀、多角錐臺(tái)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(gòu)成的形狀。而且，關(guān)于開口 22的形狀，并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(shí)不設(shè)置引導(dǎo)葉片23。
[0053]工業(yè)實(shí)用性
[0054]根據(jù)本發(fā)明的一方面，能夠充分地進(jìn)行還原劑的擴(kuò)散。[0055]標(biāo)號(hào)說明
[0056]I…排氣流路，3...管(壁部)，10…排氣凈化裝置，13…噴射裝置，15…流入口，16、16A…翅 ，A…噴射區(qū)域。
【權(quán)利要求】
1.一種排氣凈化裝置，用于對在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流路中流動(dòng)的廢氣進(jìn)行凈化，其中， 所述排氣凈化裝置具備: 翅片，設(shè)置在所述排氣流路中，以產(chǎn)生回旋流的方式對所述廢氣進(jìn)行引導(dǎo) '及 噴射裝置，向所述廢氣的所述回旋流中噴射還原劑， 所述翅片以包圍所述還原劑的噴射區(qū)域的方式朝向所述還原劑的噴射方向下游側(cè)擴(kuò)開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣凈化裝置，其中， 所述排氣流路具有將所述噴射區(qū)域包圍在內(nèi)的筒狀的壁部， 在所述壁部設(shè)置有使所述廢氣向內(nèi)部流入的流入口， 所述翅片以進(jìn)入所述壁部內(nèi)的方式設(shè)置于所述流入口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的排氣凈化裝置，其中， 所述流入口設(shè)置有多個(gè)， 所述翅片在多個(gè)所述流入口分別設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 ~3中任一項(xiàng)所述的排氣凈化裝置，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(qū)域側(cè)彎曲的截面，并且該截面的彎曲程度隨著向所述還原劑的噴射方向下游側(cè)行進(jìn)而減小。
【文檔編號(hào)】F01N3/08GK104024596SQ201280065017
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月28日
【發(fā)明者】木村昌裕 申請人:日野自動(dòng)車株式會(huì)社