JP2018021514A - Mixer unit and exhaust system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、車載の排気流路に設けられて還元剤と排ガスとを混合するミキサユニット、およびこれを用いた排気系に関する。 The present disclosure relates to a mixer unit that is provided in an in-vehicle exhaust passage and mixes a reducing agent and exhaust gas, and an exhaust system using the mixer unit.
従来のミキサユニットは、例えば、下記の特許文献1に記載されている。特許文献1の排気浄化装置は、内燃機関の排気管に、上流側から下流側に向けて順に配置される、尿素水噴射装置、ミキサおよびNOx浄化触媒を備える。尿素水噴射装置は、NOx浄化触媒の上流側の排気管内に、還元剤としての尿素水を噴射して供給する。排気管の尿素水噴射装置とNOx浄化触媒との間に配置されるミキサは、尿素水噴射装置により噴射された尿素水と排ガスとを攪拌混合する。 A conventional mixer unit is described in Patent Document 1 below, for example. The exhaust purification device of Patent Document 1 includes a urea water injection device, a mixer, and a NOx purification catalyst that are sequentially arranged from an upstream side to a downstream side in an exhaust pipe of an internal combustion engine. The urea water injection device injects and supplies urea water as a reducing agent into the exhaust pipe upstream of the NOx purification catalyst. A mixer disposed between the urea water injection device of the exhaust pipe and the NOx purification catalyst stirs and mixes the urea water injected by the urea water injection device and the exhaust gas.
ミキサは、一般的に、排気管の内周部に溶接により固定される。しかし、還元剤の噴射量によっては、溶接部分が還元剤で腐食する可能性があるという問題点があった。 The mixer is generally fixed to the inner peripheral portion of the exhaust pipe by welding. However, depending on the injection amount of the reducing agent, there is a problem that the welded portion may corrode with the reducing agent.
本開示は、還元剤による腐食を抑制可能なミキサユニットおよび排気系を提供することを目的とする。 An object of this indication is to provide the mixer unit and exhaust system which can suppress corrosion by a reducing agent.
本開示の一局面は、配管と、前記配管に挿入され耐食性を有するミキサであって、内燃機関で生じて案内されてきた排ガスに、噴射器により供給された還元剤を混合するミキサと、前記配管の内周面および前記ミキサの外周面の一方に形成された凹部と、前記配管の内周面および前記ミキサの外周面の他方に一体的に形成され、前記ミキサが前記配管内に挿入された時に前記凹部に嵌合する凸部と、を備えたミキサユニットに向けられる。 One aspect of the present disclosure is a pipe and a mixer that is inserted into the pipe and has corrosion resistance, the mixer that mixes a reducing agent supplied by an injector with exhaust gas generated and guided in an internal combustion engine, A concave portion formed on one of the inner peripheral surface of the pipe and the outer peripheral surface of the mixer and the other one of the inner peripheral surface of the pipe and the outer peripheral surface of the mixer are formed integrally, and the mixer is inserted into the pipe And a convex part that fits into the concave part.
また、本開示の他の局面は、内燃機関で生じた排ガスを大気へと導く流路と、前記流路内に還元剤を供給する噴射器と、前記流路において前記噴射器よりも下流側に、配管に挿入された状態で接続され、耐食性を有するミキサであって、前記流路を案内されてきた排ガスに還元剤を混合するミキサと、前記配管の内周面および前記ミキサの外周面の一方に形成された凹部と、前記配管の内周面および前記ミキサの外周面の他方に一体的に形成され、前記ミキサが前記配管内に挿入された時に前記凹部に嵌合する凸部と、を備えた排気系に向けられる。 Another aspect of the present disclosure includes a flow path that guides exhaust gas generated in the internal combustion engine to the atmosphere, an injector that supplies a reducing agent into the flow path, and a downstream side of the injector in the flow path. A mixer connected to the pipe and having corrosion resistance, the mixer for mixing the reducing agent with the exhaust gas guided through the flow path, the inner peripheral surface of the pipe, and the outer peripheral surface of the mixer A concave portion formed on one of the pipe, and a convex portion that is integrally formed with the other of the inner peripheral surface of the pipe and the outer peripheral surface of the mixer and that fits into the concave portion when the mixer is inserted into the pipe. , Directed to the exhaust system.
本開示によれば、還元剤による腐食を抑制可能なミキサユニットおよび排気系を提供することが出来る。 According to the present disclosure, it is possible to provide a mixer unit and an exhaust system that can suppress corrosion due to a reducing agent.
以下、上記図面を参照して、本開示に係るミキサユニット300および、これを用いた排気系200を詳説する。
Hereinafter, the
<1.ミキサユニット300を用いた排気系200の概略構成>
図1に示すように、車両Vには、内燃機関100と、排気系200と、が搭載されている。
<1. General Configuration of
As shown in FIG. 1, an
内燃機関100は、例えばディーゼルエンジンであって、燃焼室102と、インジェクタ104と、吸気バルブ106と、排気バルブ108と、を備えている。
The
燃焼室102は、ピストン112の頂部、シリンダ114およびシリンダヘッド116等で囲まれた空間である。
The
インジェクタ104は、本開示では、燃焼室102内に燃料を噴射する。しかし、これに限らず、インジェクタ104は、吸気ポートに燃料を噴射しても構わない。
In the present disclosure, the
吸気バルブ106および排気バルブ108のそれぞれは開閉可能に構成される。吸気バルブ106が開くことで、吸気流路118からの新気が燃焼室102に吸入される。また、排気バルブ108が開くことで、燃焼室102で燃料が燃焼して生じた排ガスが排気系200(具体的には、排気流路202)に送り出される。
Each of the
排気系200は、内燃機関100で生じた排ガスを大気中(車外)に導く排気流路202を有する。また、本開示では、排気流路202の中には、後処理装置204の例示として、酸化触媒206と、DPF(Diesel Particulate Filter)208と、SCR(Selective Catalytic Reduction)触媒210とが、設けられる。また、SCR触媒210の直前(即ち、すぐ上流側)に噴射器212が設けられている。
The
酸化触媒206は、自身に流入した排ガス中の窒素酸化物(以下、NOxという)の一部を二酸化窒素にして、排ガス(NOx)における二酸化窒素の比率を高める。
The
DPF208は、排気流路202において酸化触媒206の下流側に設けられ、自身に流入した排ガス中に含まれる粒子状物質(以下、PMという)を捕集する。また、DPF208は、排ガスの温度が自己再生温度以上であれば、捕集したPMを燃焼させて除去する(所謂、自己再生)。ここで、DPF208における自己再生(即ち、PMの燃焼)には、排ガス中での二酸化窒素の重量比が重要である。よって、自己再生は、酸化触媒206とDPF208とが有機的に組み合わさって実施されることになる。
The
なお、DPF208自体に、上記酸化触媒206と同様の酸化触媒が付加されていても構わない。この場合も、DPF208は、上記と同様に自己再生が可能である。
Note that an oxidation catalyst similar to the
SCR触媒210は、排気流路202においてDPF208の下流側に配置される。また、排気流路202においてDPF208およびSCR触媒210の間(より好ましくは、SCR触媒210の直ぐ上流)には、その位置に尿素水を添加する噴射器212が設けられる。
The
また、排気流路202において、噴射器212とSCR触媒210との間には、ミキサユニット300が設けられる。このようなミキサユニット300を、排気流路202の上流側からの尿素水と排ガスとが通過する際、これらは混じり合って、その結果、SCR触媒210の直ぐ上流側で効率的にアンモニアが生成される。これにより、SCR触媒210には、排ガスだけでなく、尿素水を排ガスに混合して生成されたアンモニアも供給される。
In the
SCR触媒210は、自身を通過する排ガスの温度が第一温度以上になると、供給されたアンモニアと、供給された排ガス中に含まれる窒素酸化物(以下、NOxという)を反応させて、NOxを無害化する。従って、噴射器212は、SCR触媒210の流入する排ガスの温度が所定温度以上の場合に、尿素水を排ガスに排気流路202内に供給することが好ましい。なお、所定温度は、本昇温制御装置1の設計開発段階での実験・シミュレーション等により、アンモニアとNOxとの反応温度等を考慮しつつ適宜適切に定められる。
When the temperature of the exhaust gas that passes through the
以上の各後処理装置204で排ガスを処理して生成される水、窒素、二酸化炭素は、マフラー(図示せず)等を介して、大気中に排出される。
The water, nitrogen, and carbon dioxide generated by treating the exhaust gas with each of the
<2.ミキサユニット300の構成>
ミキサユニット300は、図2A〜図2Cに示すように、少なくとも、ミキサ302と、配管304と、を備えている。
<2. Configuration of
As shown in FIGS. 2A to 2C, the
ミキサ302は、公知技術と同様、少なくとも尿素およびアンモニアに対し耐食性を有する材料(例えばステンレス)からなるプレートを所定形状に打ち抜いた後、プレス加工や折り曲げ加工を施すことで作製される。これによって、ミキサ302には、筒状部306と、混合部308と、複数の凸部310と、が一体的に形成される。なお、図2A,図2Bでは、便宜上、配管304、フランジ316およびガスケット318に関しては断面形状が示され、ミキサ302は外観形状が示されている。また、矢印αは、排ガスが流れる方向を示している。
The
筒状部306は、大略的には、外径が後述の配管304の内径と実質的に一致する円筒形を有する。
混合部308は、図2A等に破線で示されており、筒状部306の内側に設けられた羽根状の部材等であって、排気流路202の上流側から案内されてくる排ガスと尿素水とを混ぜ合わせる。
The
The
複数の凸部310はそれぞれ、筒状部306の外周側に設けられて、筒状部306の中心軸から遠心方向に突出する。また、各凸部310は、筒状部306の一方端側(例えば上流側の端部側)から他方端側に向かって延在する。また、複数の凸部310の一つは、この中心軸を基準として、他の一つに対して対称な位置に形成されることが好ましい。
Each of the plurality of
配管304は、ミキサ302と同様、尿素等に対し耐食性を有する材料からなる。この配管304は、一方端側(例えば上流側の端部側)にフランジ312を備えると共に、上記筒状部306の外径と実質的に一致する内径の管状形状を有する。このような配管304の内周面の一方端から他方端側に向けて、上記複数の凸部310に対応する位置に複数の凹部314が形成されている。複数の凹部314は、配管304の中心軸から遠心方向に窪んでおり、対応する凸部310が嵌合可能な形状を有する。
The
このような配管304の一方端側には、ミキサ302が挿入される。この時、ミキサ302の各凸部310は、配管304において対応する凹部314に嵌合する。その後、フランジ312のシール面と、別のフランジ316のシール面との間にガスケット318を挟み込んだ状態で、両フランジ312,316はボルトおよびナットで締結されることが好ましい。これによって、ミキサユニット300が完成する。このようなミキサユニット300は、上記のように、排気流路202において、噴射器212とSCR触媒210との間に、ミキサユニット300は接続される。
The
<3.ミキサユニット300の作用効果>
上記の通り、本開示では、ミキサユニット300において、ミキサ302および配管304は、尿素等に対し耐食性を有する材料で作製される。また、配管304の内周面には複数の凹部314が形成されると共に、ミキサ302の外周面には、複数の凸部310が一体的に形成される。各凸部310は、ミキサ302が配管304内に挿入された時に凹部314に嵌合する。
<3. Effects of
As described above, in the present disclosure, in the
本開示ではさらに、好ましい構成として、フランジ312のシール面と、別のフランジ316のシール面との間にガスケット318を挟み込んだ状態で、両フランジ312,316はボルトおよびナットで締結される。上記のようなミキサユニット300は、排気流路202において、噴射器212とSCR触媒210との間に、ミキサユニット300は接続される。
Furthermore, in the present disclosure, as a preferable configuration, both the
上記構成により、本ミキサユニット300では、ミキサ302は、溶接により配管304に固定されるのでは無く、凸部310を凹部314に挿入することで配管304に固定される。これにより、車両Vの走行中、上流側の噴射器212から還元剤(即ち、尿素水)が排気流路202に供給されたとしても、ミキサユニット300において還元剤による腐食の発生を抑制出来る。
With the above configuration, in this
また、本開示のミキサユニット300では、ミキサ302が配管304に差し込まれているだけであるため、ミキサ302を低コストで容易に交換出来る。
Further, in the
<4.付記>
上記開示では、噴射器212は尿素水を排ガスに供給するとして説明した。しかし、SCRでは、周知の通り、尿素以外の還元剤を使用することも可能である。従って、本開示の範囲は、尿素水に限定されず、周知の還元剤を含む。
<4. Addendum>
In the above disclosure, the
上記では、配管304の内周面には複数の凹部314が形成されると共に、ミキサ302の外周面には、複数の凸部310が一体的に形成されていた。しかし、これに限らず、配管304の内周面に複数の凸部310が一体的に形成され、ミキサ302の外周面に複数の凹部314が形成されても良い。
In the above, a plurality of
上記では、混合部308は羽根状の部材であるとして説明した。しかし、これに限らず、混合部308は、排ガスと尿素水とを混ぜ合わせることが出来るのであれば、他の形状を有していても構わない。
In the above description, the
上記では、ミキサ302は配管304の上流側端部に配置されていた。しかし、これに限らず、ミキサ302は、配管304の上流側端部以外に配置されても構わない。
In the above description, the
本開示のミキサユニットおよび排気系は、還元剤による腐食を抑制可能であり、ディーゼルエンジンを搭載した乗用車や商用車に好適である。 The mixer unit and the exhaust system of the present disclosure can suppress corrosion due to the reducing agent and are suitable for passenger cars and commercial vehicles equipped with diesel engines.
100 内燃機関
200 排気系
202 排気流路
212 噴射器
300 ミキサユニット
302 ミキサ
304 配管
310 凸部
314 凹部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記配管に挿入され耐食性を有するミキサであって、内燃機関で生じて案内されてきた排ガスに、噴射器により供給された還元剤を混合するミキサと、
前記配管の内周面および前記ミキサの外周面の一方に形成された凹部と、
前記配管の内周面および前記ミキサの外周面の他方に一体的に形成され、前記ミキサが前記配管内に挿入された時に前記凹部に嵌合する凸部と、を備えたミキサユニット。 Piping,
A mixer which is inserted into the pipe and has corrosion resistance, the mixer which mixes a reducing agent supplied by an injector with exhaust gas generated and guided in an internal combustion engine;
A recess formed in one of the inner peripheral surface of the pipe and the outer peripheral surface of the mixer;
A mixer unit comprising: a convex portion that is integrally formed with the other of the inner peripheral surface of the pipe and the outer peripheral surface of the mixer and that fits into the concave portion when the mixer is inserted into the pipe.
前記流路内に還元剤を供給する噴射器と、
前記流路において前記噴射器よりも下流側に、配管に挿入された状態で接続され、耐食性を有するミキサであって、前記流路を案内されてきた排ガスに還元剤を混合するミキサと、
前記配管の内周面および前記ミキサの外周面の一方に形成された凹部と、
前記配管の内周面および前記ミキサの外周面の他方に一体的に形成され、前記ミキサが前記配管内に挿入された時に前記凹部に嵌合する凸部と、を備えた排気系。 A flow path for guiding exhaust gas generated by the internal combustion engine to the atmosphere;
An injector for supplying a reducing agent into the flow path;
A mixer that is connected to the downstream side of the injector in the flow path in a state of being inserted into a pipe and has corrosion resistance, and is a mixer that mixes a reducing agent with the exhaust gas guided through the flow path.
A recess formed in one of the inner peripheral surface of the pipe and the outer peripheral surface of the mixer;
An exhaust system comprising: a convex portion that is integrally formed with the other of the inner peripheral surface of the pipe and the outer peripheral surface of the mixer and that fits into the concave portion when the mixer is inserted into the pipe.
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- 2016-08-03 JP JP2016152982A patent/JP2018021514A/en active Pending
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