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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem, wie ein
Harnstoff-SCR-System (selektive katalytische Reduktion), zum Reinigen
eines Abgases einer Brennkraftmaschine durch eine bestimmte Reinigungsreaktion
des Abgases. Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein
Additiveinspritzventil zum Einspritzen eines Additivmittels in Flüssigkeitsform,
das für die bestimmte Reinigungsreaktion des Abgases verwendet
wird, und betrifft eine Additiveinspritzvorrichtung.
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Seit
kurzem wird ein Harnstoff-SCR-System (selektive katalytische Reduktion)
entwickelt und teilweise praktisch eingesetzt, wie es in der
JP-A-2003-293739 offenbart
ist und das auf elektrische Kraftwerke, verschiedene Arten von Fabriken und
Fahrzeugen (insbesondere Fahrzeuge mit Dieselmaschinen) als ein
Abgasreinigungssystem zum Reinigen von in dem Abgas enthaltenem
NOx (Stickstoffoxide) mit einem hohen Reinigungsverhältnis
angewendet wird.
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Das
Harnstoff-SCR-System besteht aus einem Katalysator zum Fördern
einer Reinigungsreaktion eines Abgases, einem Abgasrohr zum Zuführen von
Abgas von einer Abgaserzeugungsvorrichtung (beispielsweise einer
Brennkraftmaschine) zu dem Katalysator und einem Additiveinspritzventil,
das in dem Abgasrohr zum Einspritzen einer wässrigen Harnstofflösung
(Ammoniak) in das Abgas vorgesehen ist, das durch das Abgasrohr
strömt. Der Katalysator fördert eine Reduktionsreaktion
(die Reinigungsreaktion von Abgas) für NOx auf der Basis
der wässrigen Harnstofflösung. Gemäß dem
vorstehenden Aufbau wird die wässrige Harnstofflösung
zu dem Katalysator (der an einer stromabwärtigen Seite vorgesehen
ist) zusammen mit dem Abgas unter Ausnützung der Abgasströmung
zugeführt. Als eine Folge wird die Reduktionsreaktion von
NOx auf der Basis der wässrigen Harnstofflösung
(Ammoniak) an dem Katalysator erzeugt, um das Abgas zu reinigen. Genauer
gesagt wird die wässrige Harnstofflösung, die
von dem Additiveinspritzventil eingespritzt wird, durch eine Wärme
des Abgases hydrolysiert, um Ammoniak (NH3)
zu erzeugen, und das in dem Abgas enthaltene NOx wird durch das
Ammoniak an dem Katalysator reduziert, sodass das Abgas gereinigt wird.
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Aus
dem Stand der Technik ist auch ein Abgasreinigungssystem bekannt,
beispielsweise wie es in der
JP-A-2001-3737 offenbart ist, gemäß dem
eine Mittelachse einer Einspritzung eines Additiveinspritzventil
100 parallel
zu einer Mittelachse
10a eines Abgasrohrs
10 angeordnet
ist, wie in
14A und
14B gezeigt
ist. In diesem Einspritzventil sind mehrere Einspritzanschlüsse
ringförmig (oder konzentrisch) an einem Düsenabschnitt
101 von
diesem angeordnet.
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Es
ist in dem vorstehenden Abgasreinigungssystem wünschenswert,
dass Ammoniak, der durch die Hydrolyse der wässrigen Harnstofflösung erzeugt
wird, zu dem gesamten Bereich des Katalysators zugeführt
wird, so dass NOx an dem gesamten Bereich des Katalysators reduziert
wird, um das Reinigungsverhältnis des Katalysators zu erhöhen.
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Gemäß dem
in 14A und 14B gezeigten
Abgasreinigungssystem wird eine Sprühnebelform der durch
das Additiveinspritzventil 100 eingespritzten wässrigen
Harnstofflösung eine konische Form mit Luft in der Mitte,
weil die mehreren Einspritzanschlüsse kreisförmig
angeordnet sind. Als eine Folge erreicht das eingespritzte Ammoniak
(die wässrige Harnstofflösung) einen ringförmigen
Bereich 102 einer stromaufwärtigen Seite eines SCR-Katalysators 20 (einen
ringförmigen schraffierten Bereich in 14A und 14B),
wohingegen der eingespritzte Ammoniak (die wässrige Harnstofflösung)
andere Bereiche als den ringförmigen Bereich 102 nicht
erreichen kann. In solch einem Fall unterscheidet sich eine Reduktionsreaktion
für NOx von Bereich zu Bereich an dem SCR-Katalysator 20, und
dadurch verringert sich das Reinigungsverhältnis.
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Die
vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der vorstehenden Probleme
gemacht. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abgasreinigungssystem,
ein Additiveinspritzventil und eine Additiveinspritzvorrichtung
vorzusehen, gemäß denen ein Additivmittel zu einem
größeren Bereich eines Katalysators zum Fördern
einer Abgasreinigungsreaktion eines Abgases zugeführt wird.
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Gemäß einem
der Merkmale der vorliegenden Erfindung hat ein Abgasreinigungssystem
für ein Fahrzeug einen Katalysator (20), der in
einem Abgasrohr (10) einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist,
zum Fördern einer chemischen Reduktionsreaktion, um NOx
zu reinigen, das in einem Abgas von der Maschine enthalten ist.
Ein Additiveinspritzventil (30) ist in dem Abgasrohr (10)
an einer stromaufwärtigen Seite des Katalysators (20)
zum Einspritzen eines Additivmittels in das Abgasrohr (10)
vorgesehen, so dass die chemische Reduktionsreaktion an dem Katalysator
gefördert wird. Eine Einspritzöffnung (35a) des
Additiveinspritzventils (30) ist in einer Schlitzform ausgebildet,
so dass ein blattartiger Sprühnebel gebildet wird, wenn
das Additiv von dem Additiveinspritzventil (30) eingespritzt
wird.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung ist die schlitzförmige Einspritzöffnung
(35a) als ein sich gerade erstreckender Schlitz ausgebildet.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Breite der schlitzförmigen
Einspritzöffnung (35a) in einer Richtung einer
kurzen Seite nicht gleichmäßig.
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Gemäß einem
noch weiteren Merkmal der Erfindung ist die Breite der schlitzförmigen
Einspritzöffnung (35a) an einer Position, die
von einer Mitte in einer Längsrichtung entfernt ist, kleiner
als die Breite der schlitzförmigen Einspritzöffnung
(35a) in der Mitte.
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Gemäß einem
noch weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Mittellinie der Einspritzung
durch das Additiveinspritzventil (30) angeordnet, um parallel
zu einer Mittellinie des Abgasrohrs (10) zu sein.
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Gemäß einem
noch weiteren Merkmal der Erfindung kreuzt die schlitzförmige
Einspritzöffnung (35a) eine Mitte des Abgasrohrs
(10) und erstreckt sich gerade in einer radialen Richtung
des Abgasrohrs (10).
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Gemäß einem
noch weiteren Merkmal der Erfindung ist ein DPF (40) in
dem Abgasrohr (10) bei einer stromaufwärtigen
Seite des Additiveinspritzventils (30) vorgesehen.
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Gemäß einem
noch weiteren Merkmal der Erfindung hat das Abgasrohr (10)
einen geraden Rohrabschnitt (11), wobei der Katalysator
(20) an einer stromabwärtigen Seite des geraden
Rohrabschnitts (11) vorgesehen ist und das Additiveinspritzventil
(30) an einer stromaufwärtigen Seite des geraden
Rohrabschnitts (11) vorgesehen ist. Des Weiteren ist das
Additiveinspritzventil (30) in dem geraden Rohrabschnitt
(11) derart vorgesehen, dass eine Mittellinie eines Düsenabschnitts
(31) des Additiveinspritzventils (30) mit einer
Mittellinie des geraden Rohrabschnitts (11) übereinstimmt.
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Gemäß einem
noch weiteren Merkmal der Erfindung stimmt eine Mittellinie des
Katalysators (20) mit der Mittellinie des geraden Rohrabschnitts (11) überein.
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Gemäß einem
noch weiteren Merkmal der Erfindung hat das Abgasrohr (10)
ein erstes gekrümmtes Rohr (12) an dem stromaufwärtigen
Ende des geraden Rohrabschnitts (11) und das Additiveinspritzventil
(30) ist an dem ersten gekrümmten Rohr (12)
vorgesehen.
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Das
Vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden offensichtlicher von der folgenden detaillierten
Beschreibung, die mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen gemacht
ist.
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1 ist
eine schematische Ansicht, die ein SCR-System gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
eine Querschnittsansicht, die ein Additiveinspritzventil gemäß der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ist
eine Draufsicht, die ein Plattenbauteil der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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4 ist
eine schematische perspektivische Darstellung einer Sprühnebelform
einer wässrigen Harnstofflösung, die von dem Additiveinspritzventil gemäß der
vorliegenden Erfindung eingespritzt wird;
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5 ist
eine schematische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die wässrige
Harnstofflösung zu einem Katalysator zugeführt
wird;
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6 ist
eine Draufsicht, die ein Plattenbauteil eines Vergleichsbeispiels
zeigt;
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7 ist
eine Draufsicht, die ein Plattenbauteil gemäß einer
Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 ist
auch eine Draufsicht, die ein Plattenbauteil gemäß einer
weiteren Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 ist
eine Ansicht, die eine Geschwindigkeitsverteilung eines Abgases
zeigt;
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10 bis 13 sind
schematische Ansichten, die jeweils weitere Modifikationen der vorliegenden
Erfindung zeigen; und
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14A und 14B sind
schematische Ansichten, die ein herkömmliches Harnstoff-SCR-System
zeigen.
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Eine
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend
mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die Erfindung auf eine Dieselmaschine
(Abgaserzeugungsvorrichtung), die in einem Fahrzeug eingebaut ist,
als ein SCR-System (ein Abgasreinigungssystem) angewendet.
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Ein
allgemeiner Aufbau des SCR-Systems wird mit Bezug auf 1 erklärt.
In 1 reinigt das SCR-System ein Abgas, das von einer
Dieselmaschine eines Fahrzeugs abgegeben wird. Ein Dieselpartikelfilter
(DPF) 40, ein Abgasrohr 10 und ein SCR-Katalysator 20 sind
in dieser Reihenfolge von einer stromaufwärtigen Seite
einer Abgasströmung angeordnet, so dass das Abgas durch
das Abgasrohr 10 strömt, wobei es, wie durch einen
Pfeil A gekennzeichnet ist, verwirbelt wird.
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Der
DPF 40 ist ein Filter einer fortlaufenden regenerierenden
Bauart zum fortlaufenden Fangen und Entfernen von Dieselpartikeln
(PM = Partikel), die in dem Abgas enthalten sind. Beispielsweise
werden die gefangenen PM durch eine Kraftstoffnacheinspritzung,
die nach einer Kraftstoffhaupteinspritzung ausgeführt wird,
verbrannt (als eine Regenerationsnachbehandlung). Als eine Folge
wird der DPF 40 fortlaufend als der Filter verwendet. Der
DPF 40 trägt einen Oxidationskatalysator, der
aus Platin oder einem platinierten Metall gemacht ist, zum Entfernen von
HC und CO zusammen mit löslichen organischen Bestandteilen
(SOF), die PM-Bestandteile sind.
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Ein
Additiveinspritzventil 30 ist an dem Abgasrohr 10 zum
Einspritzen (Zuführen) einer wässrigen Harnstofflösung
(Additivmittel) zu einem Abgas vorgesehen, das durch das Abgasrohr 10 strömt.
Die von dem Additiveinspritzventil 30 eingespritzte wässrige
Harnstofflösung wird durch Wärme des Abgases zu
Ammoniak (NH3) umgewandelt, und das derartig umgewandelte
Ammoniak wird zu dem SCR-Katalysator 20 an einer stromabwärtigen
Seite zusammen mit dem Abgas zugeführt, so dass sie für
eine Abgasreinigungsreaktion verwendet werden.
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Der
SCR-Katalysator 20 fördert eine bekannte Reduktionsreaktion
(die Reinigungsreaktion des Abgases) und führt chemische
Reaktionen aus, wie durch die folgenden Reaktionsformeln (Formel
1 bis Formel 3) dargestellt ist, um das in dem Abgas enthaltene
NOx zu reduzieren: 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O (Formel 1) 6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O (Formel 2) NO + NO2 + 2NH3 + O2 → 2N2 + 3H2O (Formel 3)
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Die
wässrige Harnstofflösung wird durch eine Pumpe
(nicht gezeigt) aus einem Tank (nicht gezeigt) für eine wässrige
Harnstofflösung angesaugt und durch ein Zufuhrrohr zu dem
Additiveinspritzventil 30 zugeführt.
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Wie
in 1 gezeigt ist, besteht das Abgasrohr 10 einer
stromaufwärtigen Seite des SCR Katalysators 20 aus
einem zylindrischen geraden Rohr 11, das mit dem SCR-Katalysator 20 verbunden
ist, einem ersten gekrümmten Rohr 12, das mit
dem geraden Rohr 11 verbunden ist und in eine Bogenform gebogen
ist, und einem zweiten gekrümmten Rohr 13, das
mit dem DPF 40 verbunden ist und in eine Bogenform gebogen
ist, aber in eine Richtung entgegengesetzt zu der des ersten gekrümmten
Rohrs 12 gebogen ist. Ein vorstehender Abschnitt 14 ist
an dem ersten gekrümmten Rohr 12 vorgesehen, und das
Additiveinspritzventil 30 ist in dem vorstehenden Abschnitt 14 vorgesehen.
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Der
vorstehende Abschnitt 14 ist in einer zylindrischen Form
ausgebildet und ist zu dem ersten gekrümmten Rohr 12 derart
geöffnet, dass eine Mittellinie des vorstehenden Abschnitts 14 mit
einer Mittellinie 11a des geraden Rohrs 11 übereinstimmt.
Mit anderen Worten gesagt ist der vorstehende Abschnitt 14 an
einem gekrümmten Außenumfangsabschnitt des ersten
gekrümmten Rohrs 12 derart fixiert, dass der vorstehende
Abschnitt 14 in einer Richtung entgegengesetzt zu dem geraden
Rohr 11 vorsteht. Die Mittellinie 11a des geraden
Rohrs 11 stimmt auch mit einer Mittellinie des SCR-Katalysators 20 überein. Das
Additiveinspritzventil 30 ist an einem Endabschnitt 14a des
vorstehenden Abschnitts 14 (an einer gegenüberliegenden
Seite des geraden Rohrs 11) so befestigt, dass eine Einspritzöffnung
des Additiveinspritzventils 30 zu dem Inneren des vorstehenden
Abschnitts 14 geöffnet ist. Eine Mittellinie eines Düsenabschnitts
des Additiveinspritzventils 30 ist auch angeordnet, um
mit der Mittellinie 11a des geraden Rohrs 11 übereinzustimmen.
Als eine Folge des vorstehenden Aufbaus ist eine Einspritzrichtung
der wässrigen Harnstofflösung durch das Additiveinspritzventil 30 parallel
zu der Mittellinie 11a des geraden Rohrs 11.
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Ein
Aufbau des Additiveinspritzventils 30 wird mit Bezug auf 2 erklärt.
Das Additiveinspritzventil 30 ist ein elektromagnetisches
Ventil, das grundsätzlich denselben Aufbau wie ein Kraftstoffeinspritzventil
für eine Benzinmaschine hat. Ein Düsenabschnitt 31,
der an einem vorderen Ende des Additiveinspritzventils 30 ausgebildet
ist, hat eine Nadel 33, die in einer in einer Axialrichtung
gleitbaren Weise in einem Ventilkörper 32 aufgenommen
ist. Die Nadel 33 wird auf einen Ventilsitz 34 gesetzt
(oder von diesem getrennt), der in dem Ventilkörper 32 ausgebildet
ist. Eine Einspritzöffnung 35a ist in einem Plattenbauteil 35 ausgebildet,
das an einer stromabwärtigen Seite des Ventilsitzes 34 vorgesehen
ist.
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Ein
elektromagnetisches Solenoid 36 ist an einer oberen Seite
des Düsenabschnitts 31 angeordnet. Ein Anschluss 37 ist
mit dem elektromagnetischen Solenoid 36 verbunden. Ein
Einlassanschluss 39, der mit einem Durchgang 38 in
Verbindung ist, der zwischen dem Ventilkörper 32 und
der Nadel 33 ausgebildet ist, ist mit einem Tank zum Speichern
der wässrigen Harnstofflösung verbunden. Gemäß diesem
Aufbau wird die wässrige Harnstofflösung durch den
Einlassanschluss 39 und den Durchgang 38 zu einem
Ventilsitzabschnitt des Ventilsitzes 34 zugeführt.
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Wenn
elektrische Energie zu dem vorstehend genannten elektromagnetischen
Solenoid 36 über den Anschluss 37 unter
einer Steuerung einer ECU 41 (einer elektronischen Steuerungseinheit,
die in dem Fahrzeug montiert ist, siehe 1) zugeführt wird,
wird die Nadel 33 in eine Ventilöffnungsrichtung bewegt.
Als eine Folge strömt die wässrige Harnstofflösung,
die den Ventilsitzabschnitt erreicht, durch einen offenen Raum zwischen
der Nadel 33 und dem Ventilsitz 34 in eine stromabwärtige
Richtung. Die wässrige Harnstofflösung, die zwischen
der Nadel 33 und dem Ventilssitz 34 hindurch gegangen
ist, wird durch die Einspritzöffnung eingespritzt, die
in dem Plattenbauteil 35 ausgebildet ist.
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Ein
Effekt des SCR-Systems der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug
auf 3 bis 5 erklärt. In der folgenden
Erklärung wird angenommen, dass das Abgas in dem Abgasrohr 10 in
einer Wirbelform strömt.
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Wie
in 3 gezeigt ist, ist eine schlitzförmige
Einspritzöffnung 35a in dem scheibenförmigen Plattenbauteil 35 ausgebildet.
Die schlitzförmige Einspritzöffnung 35a erstreckt
sich gerade in einer radialen Richtung des scheibenförmigen
Plattenbauteils 35 (der radialen Richtung des Abgasrohrs 10),
wobei die sich gerade erstreckende Linie für die Einspritzöffnung 35a eine
Mitte des Plattenbauteils 35 (eine Mitte des Düsenabschnitts 31)
kreuzt. Wie in 4 gezeigt ist, bildet die von
der Einspritzöffnung 35a eingespritzte wässrige
Harnstofflösung einen blattartigen Sprühnebel.
Genauer gesagt strömt der Sprühnebel der eingespritzten
wässrigen Harnstofflösung zu dem SCR-Katalysator 20 hin,
wobei bei einem Beginn der Einspritzung der eingespritzte Sprühnebel aufgrund
der Eindringtiefe der Einspritzung nicht durch die Wirbelströmung
des Abgases gedreht wird. Wenn jedoch der eingespritzte Sprühnebel
anschließend in die stromabwärtige Richtung strömt,
beginnt der eingespritzte Sprühnebel durch die Wirbelströmung
des Abgases zu drehen. Wie vorstehend beschrieben ist, hat der eingespritzte
Sprühnebel der wässrigen Harnstofflösung
eine Plattenform bei einem Bereich benachbart zu der Einspritzöffnung 35a, aber
die Form des eingespritzten Sprühnebels nimmt eine Spiralform
bei einer Position an, die um mehr als einen vorbestimmten Abstand
von der Einspritzöffnung 35a in Richtung zu dem
SCR-Katalysator 20 entfernt ist, wobei die Spiralform in
Abhängigkeit einer Strömungsgeschwindigkeit der
Wirbelströmung des Abgases ausgebildet wird. Der Ammoniaksprühnebel,
der durch Hydrolyse der wässrigen Harnstofflösung
erzeugt wird, (einschließlich des Sprühnebels der
wässrigen Harnstofflösung) kommt bei einer stromaufwärtigen
Seitenfläche 20a des SCR-Katalysators 20 an,
wie durch einen schraffierten Abschnitt in 5 dargestellt
ist.
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Ein
Bereich 21 der stromaufwärtigen Seitenfläche 20a des
SCR-Katalysators 20, bei dem der Sprühnebel aus
Ammoniak (der wässrigen Harnstofflösung) ankommt,
hat eine Form, die der schlitzartigen Form der Einspritzöffnung 35a entspricht.
Und zwar ist der Bereich 21 (auch als der Additivmittelankunftsbereich
bezeichnet) als ein rechteckiger Bereich ausgebildet, der sich in
der Radialrichtung des Abgasohrs 10 erstreckt. Dies ist
so, weil die Mittellinie der Einspritzung durch das Additiveinspritzventil 30 parallel
zu der Mittellinie des Abgasrohrs 10 ist. Mit anderen Worten
gesagt, sind die Mittellinien des Düsenabschnitts 31,
des SCR-Katalysators 20 und des geraden Rohrs 11 so
angeordnet, dass sie miteinander übereinstimmen, und des
Weiteren ist die Einspritzrichtung der wässrigen Harnstofflösung
durch das Additiveinspritzventil 30 so ausgerichtet, dass
sie parallel zu der Mittellinie 11a des geraden Rohrs 11 ist.
Gemäß einer derartigen Anordnung erweitert sich die
Querschnittsform des Spiralsprühnebels der wässrigen
Harnstofflösung (die Form in dem Querschnitt, der sich
in der Radialrichtung des Abgasrohrs 10 erstreckt), wenn
ein Abstand von der Einspritzöffnung 35a als eine
Folge der Ausbreitung des eingespritzten Sprühnebels größer
wird. Jedoch entspricht die Querschnittsform noch immer der schlitzartigen Form
der Einspritzöffnung 35a. Wie vorstehend beschrieben
ist, hat der Additivmittelankunftsbereich 21 die Form,
die zu der schlitzartigen Form der Einspritzöffnung 35a korrespondiert.
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Der
Bereich 21 (der Additivmittelankunftsbereich 21)
der stromaufwärtigen Seitenfläche 20a des SCR-Katalysators 20,
an der der Sprühnebel aus Ammoniak (der wässrigen
Harnstofflösung) ankommt, ändert sich von Zeit
zu Zeit, wenn die Strömungsgeschwindigkeit (Strömungsgeschwindigkeit in
einer Axialrichtung und Strömungsgeschwindigkeit in einer
Rotationsrichtung) der Wirbelströmung des Abgases variiert.
Beispielsweise wird der Additivmittelankunftsbereich 21 in
einer Umfangsrichtung um die Mittellinie des Abgasrohrs 10 herumgedreht,
wie durch gepunktete Linien in 5 dargestellt
ist.
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Die
vorstehende Ausführungsform hat die folgenden Vorteile.
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Gemäß der
vorstehenden Ausführungsform ist die Einspritzöffnung 35a des
Düsenabschnitts 31 in der Schlitzform ausgebildet,
die Mittellinien des Düsenabschnitts 31 und des
SCR-Katalysators 20 und die Mittellinie 11a des
geraden Rohrs 11 sind so angeordnet bzw. eingerichtet,
dass sie miteinander übereinstimmen, und die Einspritzrichtung
der wässrigen Harnstofflösung durch das Additiveinspritzventil 30 ist
so angeordnet, dass sie parallel zu der Mittellinie 11a des
geraden Rohrs 11 ist. Als eine Folge ist der Bereich 21 (der
Additivmittelankunftsbereich 21) der stromaufwärtigen
Seitenfläche 20a des SCR-Katalysators 20,
an der der Sprühnebel aus Ammoniak (der wässrigen
Harnstofflösung) ankommt, als der rechteckige Bereich ausgebildet,
der sich fortlaufend in der Radialrichtung des Abgasrohrs 10 erstreckt, wie
durch den schraffierten Bereich in 5 dargestellt
ist. Darüber hinaus ändert sich der Additivmittelankunftsbereich 21 von
Zeit zu Zeit, wenn sich die Strömungsgeschwindigkeit der
Wirbelströmung des Abgases ändert. Deshalb wird,
wie vorstehend beschrieben ist, der Additivmittelankunftsbereich 21 in einer
Umfangsrichtung um die Mittellinie des Abgasrohrs 10 gedreht,
wie durch die gepunkteten Linien in 5 dargestellt
ist. Als eine Folge kann Ammoniak zu einem breiten Bereich des SCR-Katalysators 20 zugeführt
werden.
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Des
Weiteren, da die Einspritzöffnung 35a in der Schlitzform
ausgebildet ist, die sich in der Radialrichtung des Abgasrohrs 10 erstreckt,
kann eine Dichte des Sprühnebels für Ammoniak
(die wässrige Harnstofflösung), der an dem Additivmittelankunftsbereich 21 ankommt,
gleichförmiger gemacht werden. Genauer gesagt wird die
Dichte des Sprühnebels für Ammoniak im Vergleich
zu einem Vergleichsbeispiel gleichförmig, das in 6 gezeigt
ist und in dem mehrere kleine Einspritzöffnungen 103 in
dem Plattenbauteil 35 vorgesehen sind.
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(Modifikationen)
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend erklärte
Ausführungsform begrenzt, sondern kann in den folgenden
Arten modifiziert werden.
- (a) In der vorstehenden
Ausführungsform ist die Einspritzöffnung 35a in
der Schlitzform ausgebildet, die sich gerade in der Radialrichtung
des Plattenbauteils 35 erstreckt und durch dessen Mitte
hindurchgeht. Die schlitzförmige Einspritzöffnung 35a kann
jedoch von der Mitte des Plattenbauteils 35 versetzt sein.
Die schlitzförmige Einspritzöffnung 35a kann
in einer Bogenform ausgebildet sein. Des Weiteren kann die Einspritzöffnung 35a in
einer Kreuzschlitzform ausgebildet sein, die sich in der Radialrichtung
von einem bestimmten Punkt (beispielsweise der Mitte) des Plattenbauteils
erstreckt, wie in 7 gezeigt ist.
- (b) In der vorstehenden Ausführungsform hat die schlitzförmige
Einspritzöffnung 35a eine rechteckige Form, so
dass eine Breite in einer Richtung einer kurzen Seite (eine Schlitzbreite)
einen vorbestimmten konstanten Wert hat. Die Schlitzbreite der Einspritzöffnung 35a kann
jedoch entlang einer Längsrichtung geändert sein.
Im Fall der schlitzförmigen Einspritzöffnung variiert
ein Sprühnebelzustand bzw. -beschaffenheit (beispielsweise
ein Partikeldurchmesser, eine Durchdringung, etc.) der von der Einspritzöffnung 35a eingespritzten
wässrigen Harnstofflösung an Positionen in der
Längsrichtung des Schlitzes. Demzufolge kann der Sprühnebelzustand
durch Festlegen der Breite in der Richtung einer kurzen Seite (der
Schlitzbreite) der Einspritzöffnung 35a für jeweilige
Längspositionen eingestellt werden.
In dem Fall beispielsweise,
dass ein Partikeldurchmesser der wässrigen Harnstofflösung
dazu neigt, bei einer Längsposition größer
zu werden, deren Abstand von der Mitte des Plattenbauteils weiter
weg ist, kann der Partikeldurchmesser des Sprühnebels für
die wässrige Harnstofflösung durch Einstellen
der Schlitzbreite derart gleichförmig gemacht werden, dass
die Schlitzbreite kleiner ist, je weiter die Längsposition
weg von der Mitte ist, wie in 8 gezeigt
ist.
Die Geschwindigkeitsverteilung des Abgases (ein Ergebnis
einer Messung, in der die Strömungsgeschwindigkeit des
Abgases in der Axialrichtung des Abgasrohrs 10 an jeweiligen
Punkten in der Radialrichtung und zu derselben Zeit gemessen wird)
zeigt eine gewisse Tendenz, wie in 9 gezeigt
ist, dass die Strömungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit
eines Abstands in der Radialrichtung von der Mittellinie 10a des
Abgasrohrs 10 variiert. Die Strömungsgeschwindigkeit
wird an einem mittleren Punkt zwischen der Mittellinie 10a des
Abgasrohrs 10 und einer Innenfläche 10b maximal.
Die Strömungsgeschwindigkeit verringert sich bei einem
Punkt, der sich der Innenfläche 10b des Abgasrohrs 10 nähert.
In 9 stellen Pfeile Vektoren für die Strömungsgeschwindigkeit des
Abgases dar, das in dem Abgasrohr 10 strömt. Demzufolge
kann die Eindringtiefe des Sprühnebels für die
wässrige Harnstofflösung durch Festlegen der Breite
in der Richtung einer kurzen Seite (der Schlitzbreite) der Einspritzöffnung 35a gemäß der
vorstehenden Geschwindigkeitsverteilung eingestellt werden.
- (c) In der vorstehenden Ausführungsform ist das Additiveinspritzventil 30 an
dem vorstehenden Abschnitt 14 des ersten gekrümmten
Rohrs 12 vorgesehen. Wie in 10 gezeigt
ist, kann das Additiveinspritzventil 30 jedoch an einer
Ecke eines L-förmigen Rohrs vorgesehen sein.
- (d) In der vorstehenden Ausführungsform wird die wässrige
Harnstofflösung parallel zu der Mittellinie des Abgasrohrs 10 eingespritzt.
Genauer gesagt ist das Additiveinspritzventil 30 derart
vorgesehen, dass die Einspritzrichtung (die Mittellinie einer Einspritzung)
der wässrigen Harnstofflösung durch das Additiveinspritzventil 30 parallel
zu der Mittellinie 11a des geraden Rohrs 11 ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsform
begrenzt. Beispielsweise kann, wie in 11 und 12 gezeigt
ist, die Mittellinie der Einspritzung durch das Additiveinspritzventil 30 um
einen vorbestimmten Winkel bezüglich der Mittellinie 10a des
Abgasrohrs 10 geneigt sein.
- (e) In der vorstehenden Ausführungsform ist das Additiveinspritzventil 30 als
ein Beispiel einer Sprühnebelausbildungseinrichtung offenbart,
gemäß der das Additiv zu dem Durchgang 38 (dem Durchgang
von dem Einlassanschluss 39 zu der Einspritzöffnung 35a,
wie in 2 gezeigt ist) zugeführt wird und das
Additiv durch Öffnen und Schließen des Durchgangs 38 eingespritzt
wird. Die Sprühnebelausbildungseinrichtung kann derart
angeordnet sein, dass Gas, in dem das Additiv komprimiert ist (wie
komprimierte Luft), eingespritzt werden kann. Wie beispielsweise
in 13 gezeigt ist, kann das Abgasreinigungssystem
eine Additivzufuhrvorrichtung 52, eine Zufuhrvorrichtung
für komprimierte Luft 53, eine Mischvorrichtung 54 und
eine Einspritzdüse 55 haben, wobei das Additiv
und die komprimierte Luft, die von der Additivzufuhrvorrichtung 52 bzw.
der Zufuhrvorrichtung 53 für komprimierte Luft
zugeführt werden, in der Mischvorrichtung 54 gemischt
werden und das gemischte Gas von der Einspritzdüse 55 eingespritzt
wird. Eine Einspritzöffnung der Einspritzdüse 55 ist
als eine schlitzförmige Öffnung ausgebildet, sodass
ein blattartiger Sprühnebel des Additivs gebildet wird.
- (f) In der vorstehenden Ausführungsform ist die vorliegende
Erfindung auf das Harnstoff-SCR-System für die in dem Fahrzeug
eingebaute Maschine angewendet. Die vorliegende Erfindung ist nicht
auf solch eine Anwendung begrenzt, sondern kann auf andere Systeme
zum Reinigen des Abgases mittels des Additivs und des Katalysators
angewendet werden.
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In
einem Abgasreinigungssystem mit einem Katalysator (20),
der in einem Abgasrohr (10) vorgesehen ist, zum Ausführen
einer chemischen Reduktionsreaktion, um NOx zu entfernen, das in
einem Abgas von einer Maschine enthalten ist, ist ein Additiveinspritzventil
(30) in dem Abgasrohr (10) an einer stromaufwärtigen
Seite des Katalysators (20) zum Einspritzen eines Additivmittels
in das Abgasrohr (10) vorgesehen, so dass die chemische
Reduktionsreaktion an dem Katalysator gefördert wird. Eine
Einspritzöffnung (35a) des Additiveinspritzventils
(30) ist in einer Schlitzform ausgebildet, so dass ein
blattartiger Sprühnebel ausgebildet wird, wenn das Additiv von
dem Additiveinspritzventil (30) eingespritzt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2003-293739
A [0002]
- - JP 2001-3737 A [0004]