CN111527287A - 尿素水喷射装置 - Google Patents

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Abstract

一种尿素水喷射装置(20)，包括：尿素水喷射喷嘴(22)，向引擎(2)的排气通道(3)内喷射尿素水；辅助气体喷射喷嘴(23)，喷射辅助气体，所述辅助气体通过吸引从尿素水喷射喷嘴(22)喷射的尿素水并向排气通道(3)内吹散来促进所喷射的尿素水的微粒化；以及辅助气体供给通路(27)，对辅助气体喷射喷嘴(23)供给通过排气通道(3)内的排气作为辅助气体。

Description

尿素水喷射装置
技术领域
本公开涉及尿素水喷射装置。
背景技术
以往，已知使用通过尿素水的水解而生成的氨来净化从引擎排出的排气中的NOx的排气净化装置(例如参照专利文献1)。通常，这样的排气净化装置包括尿素水喷射装置，该尿素水喷射装置具有向引擎的排气通道内喷射尿素水的尿素水喷射喷嘴。
而且，以往，作为尿素水喷射装置，已知一种类型的尿素水喷射装置，其通过利用辅助气体吸引从尿素水喷射喷嘴喷射的尿素水并将其向排气通道内吹散，来促进所喷射的尿素水的微粒化(例如参照专利文献2)。具体而言，在该专利文献2中，公开了一种尿素水喷射装置，其使用从加压气体供给源(加压储气罐或气泵等)供给的加压气体作为辅助气体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2015-212530号公报
专利文献2：日本国特开2001-173431号公报。
发明内容
[发明要解决的技术问题]
在上述那样的现有技术的情况下，作为辅助气体使用从加压气体供给源供给的加压气体，因此难以将其应用在未搭载加压气体供给源的车辆(例如小型商用汽车或客车等)中。
本公开是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种尿素水喷射装置，其能够不使用加压气体供给源就实现尿素水的微粒化的促进，从而还可以容易地应用到未搭载加压气体供给源的车辆中。
[用于解决技术问题的方法]
为了达成上述目的，本公开的方式的尿素水喷射装置包括：尿素水喷射喷嘴，向引擎的排气通道内喷射尿素水；辅助气体喷射喷嘴，喷射辅助气体，所述辅助气体通过吸引从所述尿素水喷射喷嘴喷射的所述尿素水并将其向所述排气通道内吹散来促进所喷射的所述尿素水的微粒化；以及辅助气体供给通路，对所述辅助气体喷射喷嘴供给通过所述排气通道内的排气作为所述辅助气体。
[发明效果]
根据上述的尿素水喷射装置，作为辅助气体使用通过引擎的排气通道内的排气来促进尿素水的微粒化，因此能够不使用加压气体供给源就实现尿素水的微粒化的促进。由此，也可以容易地将其应用在未搭载加压气体供给源的车辆中。
附图说明
图1是示意性地示出实施方式的车辆的结构的结构图。
图2是示意性地示出实施方式的尿素水喷射装置的结构的示意性剖视图。
具体实施方式
下面，针对本实施方式的尿素水喷射装置20，参照附图进行说明。具体而言，首先，说明应用了本实施方式的尿素水喷射装置20的车辆1的概要结构，接着，针对尿素水喷射装置20的详细内容进行说明。
图1是示意性示出车辆1的结构的结构图。该车辆1的具体的种类并没有特别的限定，可以使用小型商用汽车、客车、大型商用汽车等各种车辆。车辆1包括引擎2、以及从引擎2排出的排气(G)所穿过的排气通道3。此外，在本实施方式中，作为引擎2的一个示例，使用柴油发动机。
另外，车辆1包括：被配置在排气通道3内的氧化催化剂4；以及在排气流动方向上被配置在比氧化催化剂4更靠下游侧的排气通道3内的过滤器5。过滤器5是通过捕获排气中所包含的PM(Particulate Matters：颗粒状物质)进行除去的PM除去用的过滤器。如果具有这样的功能，则过滤器5的具体的种类没有特别的限定，但在本实施方式中作为过滤器5的一个示例，使用壁流型的柴油机颗粒过滤器。氧化催化剂4具有在排气可通过的载体上承载有铂(Pt)、钯(Pd)等贵金属催化剂的结构。氧化催化剂4通过其贵金属催化剂的氧化催化作用，促进使排气中的一氧化氮(NO)变化为二氧化氮(NO2)的氧化反应。在排气温度变为规定温度以上的情况下，能够通过在该氧化催化剂4中生成的二氧化氮，使过滤器5的PM燃烧，并使其作为二氧化碳(CO2)排出。
另外，车辆1包括排气净化装置10。该排气净化装置10是使用通过尿素水(U)的水解而生成的氨气来净化从引擎2排出的排气中的NOx的排气净化装置。具体而言，本实施方式的排气净化装置10包括尿素水喷射装置20，并且还包括尿素水储存部30、尿素水供给通路40、泵50、NOx选择还原催化剂60以及氨泄漏催化剂70。尿素水喷射装置20是向排气通道3内喷射尿素水的装置。该尿素水喷射装置20的详细内容将在后文叙述。
尿素水储存部30是储存尿素水的部位，在本实施方式中，使用罐(即，尿素水储存罐)。尿素水供给通路40是用于将尿素水储存部30的尿素水供给至尿素水喷射装置20的配管。
泵50被配置在尿素水供给通路40中，是将尿素水向尿素水喷射装置20加压输送的泵。该泵50的具体的结构并没有特别的限定，但在本实施方式中，作为一个示例，使用通过电磁螺线管驱动活塞来加压输送尿素水的活塞式的压送泵。另外，由泵50所加压输送的尿素水的压力也没有特别的限定，但在本实施方式中为约2bar左右的压力。此外，该泵的动作由控制装置(未图示)进行控制。
在排气通道3内，NOx选择还原催化剂60被配置在比过滤器5更靠排气流动方向上的下游侧的位置。该NOx选择还原催化剂60是使用通过从尿素水喷射装置20喷射的尿素水水解而生成的氨(NH3)来选择性还原排气中的NOx的催化剂。NOx选择还原催化剂60的具体的种类并没有特别的限定，例如可以使用钒(V)、钼(Mo)、钨(W)、沸石等公知的NOx选择还原催化剂。
从尿素水喷射装置20喷射的尿素水的雾化颗粒在排气中汽化而被水解。其结果，生成氨。该氨在NOx选择还原催化剂60的催化作用下使排气中的NOx还原。其结果，生成氮和水。通过这样的方式，排气净化装置10实现排气中的NOx降低。
氨泄漏催化剂70被配置在比NOx选择还原催化剂60更靠排气流动方向上的下游侧的排气通道3内，是用于使通过了NOx选择还原催化剂60的氨氧化的氧化催化剂。根据本实施方式，由于具备这样的氨泄漏催化剂70，所以有效地抑制通过了NOx选择还原催化剂60的氨与排气一起被排出到车辆1的外部的情况。
接着，针对尿素水喷射装置20的详细内容进行说明。图2是示意性示出尿素水喷射装置20的结构的示意性剖视图。尿素水喷射装置20包括主体21、尿素水喷射喷嘴22、辅助气体喷射喷嘴23和辅助气体供给通路27。此外，在图2中，示意性地用剖视图示出尿素水喷射装置20中的主体21的前端部的周边构造。
在主体21的前端部，形成有喷射尿素水的喷孔26。主体21以该喷孔26与被形成在排气通道3的管壁部的喷孔用孔连通的方式，被连接于排气通道3的管壁部。
尿素水喷射喷嘴22是向排气通道3内喷射尿素水的喷嘴，在本实施方式中，向排气通道3内的、比过滤器5更靠排气流动方向上的下游侧、且比NOx选择还原催化剂60更靠排气流动方向上的上游侧的位置喷射尿素水。上述的尿素水供给通路40的下游侧端部连通于尿素水喷射喷嘴22的上游侧端部。由此，将由泵50加压输送并通过了尿素水供给通路40的尿素水供给至尿素水喷射喷嘴22。
辅助气体喷射喷嘴23是喷射辅助气体的喷嘴。这一点将在后文叙述，在本实施方式中，作为该辅助气体，使用在排气通道3内通过的排气。从该辅助气体喷射喷嘴23喷射的辅助气体利用所谓的喷雾器原理，促进从尿素水喷射喷嘴22喷射的尿素水的微粒化(即，辅助尿素水的微粒化)。具体而言，从辅助气体喷射喷嘴23喷射的辅助气体通过吸引从尿素水喷射喷嘴22喷射的尿素水并向排气通道3内吹散，从而促进从尿素水喷射喷嘴22喷射的尿素水的微粒化。
更具体地，本实施方式的辅助气体喷射喷嘴23中，作为一个示例，在从其前端部向基端侧(与前端侧相反一侧)的规定距离内的部位，具有与尿素水喷射喷嘴22配置在同轴上且被配置为围着尿素水喷射喷嘴22的周围的第一部位24，并且具有与该第一部位24的上游侧端部连通并相对于第一部位24的轴线大致呈90度弯曲的第二部位25。在第二部位25的上游侧端部，连接有后述的辅助气体供给通路27的下游侧端部。第一部位24的前端部连接于主体21的喷孔26。另外，第一部位24的前端部附近区域为越靠近前端部越缩径的圆锥状的形状。第一部位24的前端部(喷孔26)相对于尿素水喷射喷嘴22的前端部的相对位置被设定在通过从辅助气体喷射喷嘴23喷射的辅助气体吸引从尿素水喷射喷嘴22喷射的尿素水的位置。由此，通过从辅助气体喷射喷嘴23喷射的辅助气体吸引尿素水并向排气通道3内吹散，促进尿素水的微粒化。
由辅助气体促进了微粒化的尿素水成为喷雾状并被供给至排气通道3内。该成为喷雾状的尿素水的平均喷雾粒径没有特别的限定，在本实施方式中，作为一个示例，为20μm～50μm的范围内的值。通过这样促进尿素水的微粒化，从而能够有效地进行氨的生成。
此外，根据本实施方式，如上所述辅助气体喷射喷嘴23具有第一部位24(与尿素水喷射喷嘴22配置在同轴上且被配置成围着尿素水喷射喷嘴22的周围的部位)，因此尿素水喷射装置20的体格整体上变得紧凑。
辅助气体供给通路27是将通过排气通道3内的排气(G)作为辅助气体向辅助气体喷射喷嘴23供给的配管部。
具体而言，本实施方式的辅助气体供给通路27的上游侧端部开口，该上游侧端部成为用于将辅助气体(具体而言排气)吸入到辅助气体供给通路27中的辅助气体取入口28。而且，该辅助气体取入口28被配置在排气通道3内的、比过滤器5更靠排气流动方向上的下游侧且比从尿素水喷射喷嘴22喷射尿素水的部位(下面，称为尿素水喷射位置)更靠排气流动方向上的上游侧的部位。另外，如前所述，辅助气体供给通路27的下游侧端部(即，辅助气体排出口)被连接于辅助气体喷射喷嘴23的上游侧端部(具体而言第二部位25的上游侧端部)。
由此，比过滤器5更靠下游侧且比尿素水喷射部位更靠上游侧的排气通道3内的排气的一部分被吸入到辅助气体供给通路27内，其后，通过辅助气体供给通路27被供给至辅助气体喷射喷嘴23，作为辅助气体，从辅助气体喷射喷嘴23被喷射。
此外，排气通道3内的辅助气体取入口28的配置部位是可以将排气通道3内的排气吸入到辅助气体供给通路27内的位置即可，其具体的配置部位并不限定于图2例示的部位。若例举其他示例，只要是可以将排气通道3内的排气吸入到辅助气体供给通路27内的部位即可，辅助气体取入口28也可以被配置在排气通道3内的比尿素水喷射部位更靠下游侧的位置，或排气通道3内的比过滤器5更靠上游侧的部位等。
根据以上说明的那种本实施方式的尿素水喷射装置20，并没有使用从加压气体供给源(加压储气罐或气泵等)供给的加压气体作为辅助气体，而是使用通过排气通道3内的排气作为辅助气体来促进尿素水的微粒化，因此能够不使用加压气体供给源就实现尿素水的微粒化的促进。由此，也能够容易地应用在未搭载加压气体供给源的车辆(例如小型商用汽车或客车等)中。
另外，根据本实施方式，使用排气作为辅助气体，因此可以通过该排气的热，促进尿素水的蒸发。由此，可以促进从尿素水生成氨的化学反应，因此能够增加氨的生成量。其结果，可以提高NOx的净化率。
另外，根据本实施方式，辅助气体供给通路27的辅助气体取入口28被配置在排气通道3内的、比过滤器5更靠排气流动方向上的下游侧且比尿素水喷射部位更靠排气流动方向上的上游侧的部位，因此作为辅助气体，可以使用由过滤器5除去PM后的排气(即清洁的排气)，并且可以抑制从尿素水喷射喷嘴22喷射的尿素水的一部分被吸入到辅助气体供给通路27中。
以上，针对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于相关的特定实施方式，在保护技术方案所记载的本发明的宗旨的范围内，可以进行各种变形、变更。
本申请基于2017年12月27日申请的日本国专利申请(特愿2017-250867)，其内容作为参照引用至此。
[工业上的可利用性]
本公开的尿素水喷射装置的有用之处在于，可以不使用加压气体供给源就实现尿素水的微粒化的促进，从而还可以容易地应用在未搭载加压气体供给源的车辆中。
[附图标记说明]
1 车辆
2 引擎
3 排气通道
10 排气净化装置
20 尿素水喷射装置
22 尿素水喷射喷嘴
23 辅助气体喷射喷嘴
27 辅助气体供给通路
30 尿素水储存部
40 尿素水供给通路
50 泵
60 NOx选择还原催化剂

Claims (6)

1.一种尿素水喷射装置，包括：
尿素水喷射喷嘴，向引擎的排气通道内喷射尿素水；
辅助气体喷射喷嘴，喷射辅助气体，所述辅助气体通过吸引从所述尿素水喷射喷嘴喷射的所述尿素水并向所述排气通道内吹散来促进所喷射的所述尿素水的微粒化；以及
辅助气体供给通路，对所述辅助气体喷射喷嘴供给通过所述排气通道内的排气作为所述辅助气体。
2.根据权利要求1所述的尿素水喷射装置，
所述尿素水喷射喷嘴朝向所述排气通道内的、比被配置在所述排气通道内的过滤器更靠排气流动方向上的下游侧、且比被配置在所述排气通道内的NOx选择还原催化剂更靠排气流动方向上的上游侧的部位，喷射所述尿素水，
所述辅助气体供给通路的辅助气体取入口被配置在所述排气通道内的、比所述过滤器更靠排气流动方向上的下游侧、且比从所述尿素水喷射喷嘴喷射所述尿素水的部位更靠排气流动方向上的上游侧的部位。
3.根据权利要求1或2所述的尿素水喷射装置，
所述辅助气体喷射喷嘴具有第一部位，该第一部位与所述尿素水喷射喷嘴配置在同轴上，且被配置成围绕所述尿素水喷射喷嘴的周围。
4.根据权利要求3所述的尿素水喷射装置，
所述辅助气体喷射喷嘴具有第二部位，该第二部位与所述第一部位连通并且相对于所述第一部位的轴线大致呈90度弯曲。
5.根据权利要求3所述的尿素水喷射装置，
所述第一部位的前端部的附近区域为越接近所述前端部越缩径的圆锥状的形状。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的尿素水喷射装置，
所述辅助气体喷射喷嘴的前端部位于比所述尿素水喷射喷嘴的前端部更靠前端侧的位置。
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