JP2009097436A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2009097436A
JP2009097436A JP2007270185A JP2007270185A JP2009097436A JP 2009097436 A JP2009097436 A JP 2009097436A JP 2007270185 A JP2007270185 A JP 2007270185A JP 2007270185 A JP2007270185 A JP 2007270185A JP 2009097436 A JP2009097436 A JP 2009097436A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust
reducing agent
internal combustion
combustion engine
exhaust pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2007270185A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuko Suzuki
康子 鈴木
Hiroaki Fujita
博昭 藤田
Satoshi Hiranuma
智 平沼
Shinichi Saito
真一 斎藤
Masayuki Katabuchi
雅之 片渕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Original Assignee
Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp filed Critical Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority to JP2007270185A priority Critical patent/JP2009097436A/ja
Priority to DE102008050555A priority patent/DE102008050555A1/de
Priority to US12/247,220 priority patent/US20090100827A1/en
Publication of JP2009097436A publication Critical patent/JP2009097436A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2340/00—Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2450/00—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements
    • F01N2450/20—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements by mechanical joints, e.g. by deforming housing, tube, baffle plate or parts thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2470/00—Structure or shape of gas passages, pipes or tubes
    • F01N2470/30—Tubes with restrictions, i.e. venturi or the like, e.g. for sucking air or measuring mass flow
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)

Abstract

【課題】排気管の合わせ目における還元剤の析出を防止し、絞り部での還元剤の堆積を抑制する。
【解決手段】軸線方向に切断された形状の２個の部品を接合することによって形成された排気管のベンチュリ部と、排気管内に尿素水溶液を噴射供給する還元剤供給装置とを備えた内燃機関の排気浄化装置において、ベンチュリ部を合わせ目が断面上で中心から左右方向に位置するように配置する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に係り、詳しくは、排気管内に還元剤を噴射して排気浄化触媒に還元剤を供給する技術に関する。
ディーゼルエンジンの排気を浄化する排気ガス後処理システムとして、ＳＣＲシステムが知られている。ＳＣＲシステムは、排気管に介装されたＳＣＲ触媒の上流側に噴射ノズルを備え、この噴射ノズルから還元剤を噴射供給することで、ＳＣＲ触媒において排気中の窒素酸化物を無害な窒素及び水に還元する。更に、還元剤の噴射位置近傍で排気管に絞り部を設けており、この絞り部により排気の流速を上昇させて還元剤を排気中に十分に拡散させ、ＳＣＲ触媒における排気浄化性能の向上を図っている（特許文献１）。
特開２００２−２１３２３３号公報
上記ＳＣＲシステムの還元剤としては安全性及び取扱性を考慮して尿素水溶液が広く用いられている。
また、上記排気管の絞り部は、一般的には、軸線方向に分割した２つの型によって夫々プレス成形した部品を溶接等により接合することで得られる。
しかしながら、このような接合形状の排気管では、噴射ノズルから尿素水溶液を噴射すると、下方に位置する排気管の合わせ目に尿素水溶液が溜まり、そこで尿素水溶液から尿素が析出して堆積する虞がある。このように、合わせ目に尿素が堆積すると、そこが基点となって尿素が絞り部で堆積し易くなってしまう。また、合わせ目に尿素が堆積すると、この合わせ目から排気管が腐食する虞がある。更には、噴射ノズルから噴射した尿素水溶液の成分である尿素が絞り部で析出してしまうと、排気中に拡散される尿素水溶液が減少し、ＳＣＲ触媒における排気浄化性能が低下してしまうといった問題点がある。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、排気管の合わせ目における還元剤の析出を防止し、絞り部での還元剤の堆積を抑制する内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
上記の目的を達成するために、請求項１の発明では、内燃機関の排気管に設けられた排気浄化触媒と、前記排気浄化触媒の上流側に設けられ、前記排気管を絞るように形成された絞り部と、前記絞り部またはその上流側に近接した位置で前記排気管内に還元剤を噴射する還元剤噴射装置と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記絞り部は、軸線方向に切断した２個の部品を合わせて接合することで形成され、その合わせ目が断面上で中心から左右方向に位置するように配置されることを特徴とする。
また、請求項２の発明では、請求項１において、前記絞り部は、前記合わせ目が断面上で中心を通る水平線に対して上下角度が夫々２２．５度の範囲内に位置するように配置されることを特徴とする。
本発明の請求項１の内燃機関の排気浄化装置によれば、絞り部の合わせ目が下方に位置しないので、還元剤噴射ノズルから還元剤が噴射されても合わせ目に還元剤が溜まることがない。したがって、合わせ目において還元剤が析出することがなく、合わせ目を基点とする還元剤の堆積が防止され、絞り部での還元剤の堆積を抑制することができる。
また、本発明の請求項２の内燃機関の排気浄化装置によれば、合わせ目での還元剤の析出を確実に防止することができる。
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の排気浄化装置が適用されたディーゼルエンジン（以下、単にエンジン１という）の排気系の概略構成図である。
エンジン１は、走行駆動源として車両に搭載されている。
図１に示すように、エンジン１の排気系には、排気中の窒素酸化物を還元除去するＳＣＲシステム２が採用されている。ＳＣＲシステム２は、エンジン１の排気管３に介装されたＳＣＲ触媒４と、排気中に還元剤として尿素水溶液を供給する還元剤供給装置５とを含んで構成されている。
還元剤供給装置５は、尿素水溶液を貯蔵するタンク６と、ＳＣＲ触媒４の上流で排気管３内に先端が開口した噴射ノズル７と、タンク６内の尿素水溶液を噴射ノズル７に供給するポンプ８とを備えており、エンジン１の運転状況等に応じてポンプ８が作動制御されることで、タンク６内の尿素水溶液を噴射ノズル７から排気管３内に噴射供給する機能を有する。
還元剤供給装置５により噴射ノズル７から排気管３内に噴射供給された尿素水溶液は、排気の熱と水分とにより加水分解して、アンモニアが発生する。そして、このアンモニアは排気とともにＳＣＲ触媒４に流入し、ＳＣＲ触媒４にて排気中の窒素酸化物を還元反応させ、無害な窒素と水とに分解する。
ＳＣＲ触媒４の上流側には、排気中のＰＭ（排気微粒子）等を捕捉するフィルタ９が設けられており、ＳＣＲ触媒４へのＰＭの流入を防止している。フィルタ９とＳＣＲ触媒４との間の排気管３には、ベンチュリ部（絞り部）１０が設けられている。ベンチュリ部１０は、排気管３内の流路を絞り、排気の流速を高める機能を有している。ベンチュリ部１０には、前述の還元剤供給装置５の噴射ノズル７が、その噴射口がベンチュリ部１０の断面略中心に位置するように配置されている。ベンチュリ部１０によって流速が高められた排気に尿素水溶液が噴射される構成になっている。このように流速が上昇した排気に尿素水溶液が噴射することで、排気中に尿素水溶液が十分に拡散され、加水分解並びにＳＣＲ触媒４での還元反応の効率が向上する。
更に、噴射ノズル７の直上流側には、混合拡散デバイス１１が設けられている。混合拡散デバイス１１は、例えば排気に旋回流を発生させる機能を有しており、ベンチュリ部１０における尿素水溶液の拡散効果を更に向上させる。
図２はベンチュリ部１０の詳細構造を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は断面図である。
図２（Ａ）に示すように、ベンチュリ部１０は、筒状部材の中央部を絞って鼓状に形成されている。このような形状のベンチュリ部１０は、軸線に沿って上半分側の上部部材１０ａと下半分側の下部部材１０ｂとを合わせて溶接等により接合して形成されている。上部部材１０ａ及び下部部材１０ｂは夫々プレスによって製造されており、その内壁は滑らかに形成されている。そして、図２（Ｂ）に示すように、ベンチュリ部１０は、上部部材１０ａと下部部材１０ｂとの合わせ目１０ｃが断面上で中心Ｃから左右方向に位置するように、車両に配置されている。
以上のように構成することで、本発明の排気浄化装置では、噴射ノズル７から噴射した尿素水溶液がベンチュリ部１０の内壁に付着しても、この内壁の下部には合わせ目１０ｃがないので、合わせ目１０ｃに尿素水溶液が貯まることがない。したがって、合わせ目１０ｃでの尿素水溶液からの尿素の析出が防止され、ベンチュリ部１０での尿素の堆積を抑制することができる。このようにして、合わせ目１０ｃでの尿素の堆積が防止されることで、合わせ目１０ｃにおける腐食が防止される。また、ベンチュリ部１０での尿素の堆積が抑制されることで、噴射ノズル７から噴射された尿素水溶液が無駄なく排気中に拡散され、ＳＣＲ触媒４における排気浄化性能を十分に確保することができる。
図３は、ベンチュリ部１０での尿素の堆積状況の一例を示す説明図である。
図３は、低速運転を長期間実施したときの、ベンチュリ部１０での尿素の堆積状況を示す。
アイドリング等の低速運転を長期間繰り返されると、ベンチュリ部１０の底部１０ｄで尿素水溶液から尿素が析出して堆積する場合がある。しかしながら、このように堆積したとしても、尿素はベンチュリ部１０の下部に堆積するのであって、図３に示すように、尿素水溶液の噴射位置であるベンチュリ部１０の中心Ｃを通る水平線Ｌｈに対して下方２２．５度の範囲より上方には尿素が堆積しないことが実験により判明した。したがって、ベンチュリ部１０の合わせ目１０ｃが中心Ｃを通る水平線Ｌｈに対して上下角度が夫々２２．５度の範囲に位置するようにベンチュリ部１０を配置すれば、合わせ目１０ｃに尿素が堆積することが確実に防止される。
本発明に係る内燃機関の排気系の概略構成図である。 ベンチュリ部の構造を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は断面図である。 ベンチュリ部での尿素の堆積状況の一例を示す説明図である。
符号の説明
１ エンジン
２ ＳＣＲシステム
３ 排気管
４ ＳＣＲ触媒
５ 還元剤供給装置
７ 噴射ノズル
１０ ベンチュリ部
１０ｃ 合わせ目

Claims (2)

  1. 内燃機関の排気管に設けられた排気浄化触媒と、
    前記排気浄化触媒の上流側に設けられ、前記排気管を絞るように形成された絞り部と、
    前記絞り部またはその上流側に近接した位置で前記排気管内に還元剤を噴射する還元剤噴射装置と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
    前記絞り部は、軸線方向に切断した２個の部品を合わせて接合することで形成され、その合わせ目が断面上で中心から左右方向に位置するように配置されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 前記絞り部は、前記合わせ目が断面上で中心を通る水平線に対して上下角度が夫々２２．５度の範囲内に位置するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
JP2007270185A 2007-10-17 2007-10-17 内燃機関の排気浄化装置 Withdrawn JP2009097436A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007270185A JP2009097436A (ja) 2007-10-17 2007-10-17 内燃機関の排気浄化装置
DE102008050555A DE102008050555A1 (de) 2007-10-17 2008-10-06 Abgasreinigungseinrichtung für einen Verbrennungsmotor
US12/247,220 US20090100827A1 (en) 2007-10-17 2008-10-07 Exhaust gas purification apparatus for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007270185A JP2009097436A (ja) 2007-10-17 2007-10-17 内燃機関の排気浄化装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009097436A true JP2009097436A (ja) 2009-05-07

Family

ID=40562073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007270185A Withdrawn JP2009097436A (ja) 2007-10-17 2007-10-17 内燃機関の排気浄化装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20090100827A1 (ja)
JP (1) JP2009097436A (ja)
DE (1) DE102008050555A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011114721A1 (ja) * 2010-03-19 2011-09-22 日野自動車株式会社 排気浄化装置
JP2013122218A (ja) * 2011-12-12 2013-06-20 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 内燃機関の排ガス浄化装置及び尿素の堆積検出方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008050357A1 (de) * 2007-10-09 2009-04-30 Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp., Kawasaki Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor
CN102155276A (zh) * 2011-01-26 2011-08-17 烟台华龙商用机器有限公司 柴油发动机尾气排放净化***
CN103161547B (zh) * 2012-05-24 2014-12-10 苏州派格丽减排***有限公司 Scr自吸式计量喷射***
CN106139851A (zh) * 2015-03-30 2016-11-23 杨建华 一种锅炉脱硝用多喷嘴喷枪

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5701737A (en) * 1996-04-01 1997-12-30 Ford Global Technologies, Inc. Exhaust treatment device for motor vehicle
JP4445137B2 (ja) 2001-01-12 2010-04-07 株式会社小松製作所 エンジンの排気浄化構造
JP4703260B2 (ja) * 2005-05-17 2011-06-15 Ｕｄトラックス株式会社 エンジンの排気浄化装置及びこれに用いられる排気管の構造

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011114721A1 (ja) * 2010-03-19 2011-09-22 日野自動車株式会社 排気浄化装置
US9650938B2 (en) 2010-03-19 2017-05-16 Hino Motors, Ltd. Exhaust emission control device
JP2013122218A (ja) * 2011-12-12 2013-06-20 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 内燃機関の排ガス浄化装置及び尿素の堆積検出方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20090100827A1 (en) 2009-04-23
DE102008050555A1 (de) 2009-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4779959B2 (ja) 排気浄化装置
US8033099B2 (en) Exhaust gas purifying system
JP5602495B2 (ja) 排気ガス浄化装置
US8955312B2 (en) Reductant aqueous solution mixing device and exhaust aftertreatment device provided with the same
JP4869161B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP5610120B2 (ja) エンジンの排気浄化装置
WO2014017310A1 (ja) 排気浄化装置
JP6424869B2 (ja) エンジンの排気浄化装置
US20090092525A1 (en) Exhaust gas cleaning apparatus with improved configuration ensuring proper injection of reducing agent
JP2008128093A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2009097436A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2008180202A (ja) 排気浄化装置
JPWO2010079847A1 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
US20090064669A1 (en) Additive-agent diffusion plate in exhaust passage, structure of additive-agent diffusion plate, and exhaust system including additive-agent diffusion plate
JP2012021507A (ja) 排気ガス浄化装置
EP2573349B1 (en) Exhaust pipe
JP5456279B2 (ja) 内燃機関の排気浄化システム
JP2009091976A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
US8480962B2 (en) Exhaust gas purification apparatus for engine
JP2005214172A (ja) エンジンの排気浄化装置
JP2011106313A (ja) エンジンの排気浄化装置
JP2015110928A (ja) 排気ガス浄化装置
JP5567920B2 (ja) 排気ガス浄化装置
JP2019027347A (ja) 後処理装置
JP4137807B2 (ja) エンジンの排気浄化装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100915

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110922

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20120222