JP5939174B2 - Engine aftertreatment device using liquid - Google Patents
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Description
本発明は、排気中の特定成分ガスを湿式吸収する後処理装置、特にNOx成分をイオン液体と接触させて吸収分離するエンジン用後処理装置に関する。 The present invention relates to an aftertreatment device that wet-absorbs specific component gas in exhaust gas, and more particularly to an aftertreatment device for an engine that absorbs and separates NOx components by contacting them with an ionic liquid.
エンジンから排出される窒素酸化物(NOx)成分の後処理装置は、従来、触媒を用いて還元浄化する方式が一般的であり、例えば、尿素水を還元剤として排気に添加する選択還元型触媒が採用されている。この方式は、NOx浄化性能を発揮する触媒の作動温度(約200℃以上)に昇温する必要があり、また、尿素水を排気中に拡散させるために装置が大型となりやすい。特に、排気の熱を利用するために、排気通路に排熱回収装置を設置したシステムでは、後処理装置に流入する排気温度は低下する傾向にある。 Conventionally, a post-treatment device for a nitrogen oxide (NOx) component discharged from an engine is generally a method of reducing and purifying using a catalyst. For example, a selective reduction catalyst that adds urea water to exhaust as a reducing agent Is adopted. In this method, it is necessary to increase the temperature to the operating temperature (about 200 ° C. or higher) of the catalyst that exhibits the NOx purification performance, and the apparatus tends to be large in order to diffuse the urea water into the exhaust gas. In particular, in a system in which an exhaust heat recovery device is installed in the exhaust passage in order to use the heat of exhaust gas, the exhaust temperature flowing into the aftertreatment device tends to decrease.
後処理装置の小型化を図りつつ、より低い温度においてNOx成分を除去する技術として、NOxを吸収可能な液体を用いることが提案されている。NOx吸収液体としては、例えば水やアルカリ水溶液、イオン液体が知られ、気液接触手段にて排気と接触させることで、NOx成分を吸収除去した後、排気を外部へ放出することができる。NOx吸収液体は、回収、再生されて貯蔵手段に戻され、再び気液接触手段に供給される。 As a technique for removing the NOx component at a lower temperature while reducing the size of the post-processing apparatus, it has been proposed to use a liquid capable of absorbing NOx. As the NOx absorbing liquid, for example, water, an alkaline aqueous solution, or an ionic liquid is known, and the exhaust can be discharged to the outside after the NOx component is absorbed and removed by contacting the exhaust with a gas-liquid contact means. The NOx absorbing liquid is recovered, regenerated, returned to the storage means, and supplied again to the gas-liquid contact means.
気液接触手段の具体的構成としては、特許文献1に、複数の列が設けられ各列の両面全体に波状凹凸を形成した気液接触板を備える気液接触装置が開示されている。気液接触板の隣り合う列は、凹凸を逆位相として列と列の間に表裏面を繋ぐ開孔部を形成し、液体を拡散しやすくしている。この装置は、一般的なプラント等から排出される二酸化炭素用として構成されるもので、塔内に複数の気液接触板を略平行となるように設置して、上部から吸収液体を流し、下部から燃焼排ガスを導入して、気液接触板の間を自由に流通させながら、気体と液体を接触させるようになっている。 As a specific configuration of the gas-liquid contact means, Patent Literature 1 discloses a gas-liquid contact device provided with a gas-liquid contact plate provided with a plurality of rows and having wavy irregularities formed on both surfaces of each row. Adjacent rows of the gas-liquid contact plates form openings that connect the front and back surfaces between the rows, with the unevenness being in opposite phases, to facilitate liquid diffusion. This device is configured for carbon dioxide discharged from a general plant, etc., and a plurality of gas-liquid contact plates are installed in the tower so as to be substantially parallel, and the absorbing liquid is allowed to flow from the top, Combustion exhaust gas is introduced from the lower part, and gas and liquid are brought into contact with each other while freely flowing between the gas-liquid contact plates.
特許文献1の気液接触装置は、定置式の燃焼装置に用いられる大規模な吸収塔には適するが、車両用エンジンにそのまま適用した場合に、以下のような問題が生じることが判明した。この装置は、気体と液体が対向方向に流れる方式であり、車両用に小型化するとガス流速が早くなることで、液体が流れ落ちにくくなる。このため、吸収液体が飽和に達して吸収率が低下し、所望のNOx除去性能が得られないおそれがある。また、気液接触板は、両面全体に開口部で連通する凹凸が形成された複雑な形状で、製作に手間がかかる上、圧損が大きくなる。 The gas-liquid contact device of Patent Document 1 is suitable for a large-scale absorption tower used in a stationary combustion device, but it has been found that the following problems occur when applied directly to a vehicle engine. This apparatus is a system in which a gas and a liquid flow in opposite directions. When the apparatus is miniaturized for a vehicle, the gas flow rate is increased, so that the liquid is less likely to flow down. For this reason, there is a possibility that the absorbing liquid reaches saturation and the absorptance decreases, and the desired NOx removal performance cannot be obtained. In addition, the gas-liquid contact plate has a complicated shape in which unevenness communicating with the opening is formed on both surfaces, and it takes time to manufacture and pressure loss increases.
本願発明の目的は、エンジンからの排気に含まれる特定ガス成分を気液接触により吸収除去する後処理装置において、車両エンジンに適した小型化を図ること、そして、特定ガス成分を吸収液体と効率よく接触させ、製作コストを抑制しつつ、高吸収率かつ低圧損の気液接触部を実現することにある。 An object of the present invention is to achieve downsizing suitable for a vehicle engine in an aftertreatment device that absorbs and removes a specific gas component contained in exhaust from an engine by gas-liquid contact, and to reduce the efficiency of the specific gas component and the absorption liquid. The object is to realize a gas-liquid contact portion having a high absorption rate and a low pressure loss while making good contact and suppressing manufacturing costs.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、エンジンの排気通路の途中に配
設され、エンジン燃焼排気ガスに含まれる特定ガス成分を、該特定ガス成分を吸収可能な吸収液体と接触させる気液接触手段と、該気液接触手段に吸収液体を供給する液体供給装置を備える後処理装置において、
上記気液接触手段は、内部を気液接触通路とする多孔性基体を筒状体に収容し、該筒状体の一端側に上記液体供給装置を配設して、上記多孔性基体の一端面と対向させるとともに、上記一端側に排気を導入する排気導入手段を設け、
上記排気導入手段は、上記多孔性基体の一端面と上記液体供給装置の供給口の間の空間を排気導入部とし、該排気導入部と排気通路を仕切る仕切り壁に、排気の流通および液体の供給を妨げない開口部を備えており、
上記多孔性基体は、表面を気液接触面とする気液接触板(21)を複数積層して、内部に多数の上記気液接触通路を形成したハニカム構造体であり、通路壁となる上記気液接触板を貫通して隣り合う通路間を連通する多数の通孔(24)を有するとともに、該通孔の形成箇所を、液体供給方向の上流側に対して下流側で少なくしている。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is an absorbent liquid that is disposed in the middle of the exhaust passage of the engine and can absorb the specific gas component contained in the engine combustion exhaust gas. In a post-processing apparatus comprising a gas-liquid contact means for contact with the liquid supply device for supplying the liquid-liquid contact means to the gas-liquid contact means,
The gas-liquid contact means accommodates a porous substrate having a gas-liquid contact passage inside in a cylindrical body, and the liquid supply device is disposed on one end side of the cylindrical body so that one of the porous substrates is provided. An exhaust introduction means for introducing exhaust to the one end side is provided while facing the end surface,
The exhaust introduction means has a space between one end face of the porous substrate and the supply port of the liquid supply device as an exhaust introduction portion, and a partition wall that divides the exhaust introduction portion and the exhaust passage has a flow of exhaust gas and a liquid Has an opening that does not interfere with the supply ,
The porous substrate is a honeycomb structure in which a plurality of gas-liquid contact plates (21) whose surfaces are gas-liquid contact surfaces are stacked to form a large number of gas-liquid contact passages therein, and the above-mentioned porous substrate serves as a passage wall. It has a large number of through holes (24) that pass through the gas-liquid contact plate and communicates between adjacent passages, and the number of through holes formed is reduced on the downstream side relative to the upstream side in the liquid supply direction . .
請求項2に記載の発明において、上記多孔性基体は、上記通孔の形成箇所を、液体供給方向の上流側のみとした。
In the invention according to
請求項3に記載の発明において、上記排気導入手段は、上記筒状体の上記一端側の筒内であって上記液体供給装置の供給口より上流に、上記開口部となる多数の開孔を設けた上記仕切り壁を配置し、上記排気導入部に上流側から排気を導入する。
In the invention according to
請求項4に記載の発明において、上記排気導入手段は、上記筒状体の上記一端側を二重筒状として、内筒(44)内に上記排気導入部を形成し、内外筒間に、排気通路が接続される環状通路(47)を構成するとともに、上記仕切り壁となる内筒壁に、上記環状通路と上記排気導入部を連通する上記開口部(46)を設けて、上記排気導入部に外周側から排気を導入する。
In the invention according to
請求項5に記載の発明において、上記ハニカム構造体は、上記気液接触板となる波板状の気液接触板(21a)と平板状の気液接触板(21b)を交互に積層した積層体からなり、上記波板状の気液接触板と上記平板状の気液接触板の少なくとも一方に、上記通孔を有する。 In the invention according to claim 5, the honeycomb structure is a laminate in which corrugated gas-liquid contact plates (21a) and flat gas-liquid contact plates (21b) serving as the gas-liquid contact plates are alternately stacked. The through-hole is formed in at least one of the corrugated gas-liquid contact plate and the flat gas-liquid contact plate .
請求項6に記載の発明において、上記多孔性基体の上記通孔は、上記気液接触板の所定箇所を切り開いて形成され、切り開いた切欠片(25)を、液体供給方向に整列させる。 In the invention according to claim 6, the through-hole of the porous substrate is formed by cutting a predetermined portion of the gas-liquid contact plate, and the cut-out notches (25) are aligned in the liquid supply direction .
請求項7に記載の発明において、上記吸収液体は、水よりも粘性が大きく、使用環境下において液体状態を維持するイオン液体である。 In the invention according to claim 7, the absorbing liquid is an ionic liquid having a viscosity higher than that of water and maintaining a liquid state in a use environment.
請求項8に記載の発明において、上記特定ガス成分は、窒素酸化物成分である。 In the invention according to claim 8, the specific gas component is a nitrogen oxide component.
請求項1のエンジン用後処理装置は、排気中の特定ガス成分とその吸収液体を、多孔性基体内に形成される気液接触通路を同一方向に通過させながら吸収除去する。排気導入部は、液体供給装置の供給口と多孔性基体の一端面の間に設けられ、仕切り壁によって排気通路と区画されるので、供給される吸収液体の噴霧を乱すことなく、開口部から排気を流入させることができる。吸収液体は、多孔性基体の一端面に均一に供給され、内部の気液接触通路の表面に拡がる。 The engine aftertreatment device according to claim 1 absorbs and removes the specific gas component in the exhaust gas and the absorption liquid while passing the gas liquid contact passage formed in the porous substrate in the same direction. The exhaust introduction part is provided between the supply port of the liquid supply device and one end face of the porous substrate, and is partitioned from the exhaust passage by the partition wall, so that the spray of the supplied absorbing liquid is not disturbed from the opening part. Exhaust can be introduced. The absorbing liquid is uniformly supplied to one end face of the porous substrate and spreads on the surface of the gas-liquid contact passage inside.
したがって、ハニカム構造体等の多孔性基体内の気液接触通路壁を伝って流れるイオン液体等の吸収液体に、排気を効果的に接触させてNOx成分等の特定ガス成分を吸収除去することができる。よって、排気流速の大きい車両用エンジンにも好適に使用されて、小型で高効率な後処理装置性能を実現する。また、気液接触通路の壁面を複雑な形状とする必要がなく、製作コストを低減できる。 Therefore, exhaust gas is effectively brought into contact with an absorbing liquid such as an ionic liquid flowing along a gas-liquid contact passage wall in a porous substrate such as a honeycomb structure to absorb and remove a specific gas component such as a NOx component. it can. Therefore, it is suitably used for a vehicular engine having a large exhaust flow velocity, and realizes a small and highly efficient after-treatment device performance. Moreover, it is not necessary to make the wall surface of a gas-liquid contact path into a complicated shape, and manufacturing cost can be reduced.
以下、本発明を車両エンジンに適用した第1実施形態を図面に基づいて説明する。図1、2は、液体を用いたエンジン用後処理装置の全体構成とその要部構造をそれぞれ示しており、図3に示すエンジンEの排気通路に設置されて、燃焼排気ガス中の特定ガス成分を、吸収液体を用いて除去するための後処理装置(以下、湿式後処理装置と称する)1として使用される。エンジンEは、過給機付ディーゼルエンジンで、排気通路としての排気管EXの途中には、DPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)101、排熱回収装置102が配置され、その下流に、本実施形態の湿式後処理装置1が配置される。本実施形態の湿式後処理装置1は、排気中の特定ガス成分、特に、窒素酸化物(NOx)成分を、NOx吸収液体を用いて吸収除去する。
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is applied to a vehicle engine will be described with reference to the drawings. FIGS. 1 and 2 respectively show the overall configuration of the engine aftertreatment device using liquid and the structure of the main parts thereof. The specific gas in the combustion exhaust gas is installed in the exhaust passage of the engine E shown in FIG. It is used as an aftertreatment device (hereinafter referred to as a wet aftertreatment device) 1 for removing components using an absorbing liquid. The engine E is a diesel engine with a supercharger, and a DPF (diesel particulate filter) 101 and an exhaust
エンジンEは、コンプレッサー103と排気タービン104で構成される過給機を備える。吸気管入口IN1から取り込まれた空気は、コンプレッサー103で加圧され、加圧により高温となった空気は、吸気管INに設置したインタークーラー106で冷却された後、吸気マニフォルド107の各ポートからエンジンEの燃焼室に吸入される。エンジンEの燃焼室では空気と燃料が混合され、燃焼することによってエンジン出力軸108の回転力として動力を生み出す。
The engine E includes a supercharger that includes a
燃焼を終わった排気は、エンジンEの燃焼室から排気マニフォルド105に排気される。その後、排気はコンプレッサー103と直結した排気タービン104を回して、空気を加圧する仕事をした後、排気管EXに排出される。排気はここでDPF101を通過し、排気中のパティキュレートマター(PM)をDPF101によってろ過捕集する。同時に、排気が通過するDPF101表面にコーティングされた酸化触媒によって、HC成分やCO成分も浄化される。その後、排気は、排熱回収装置102を通り、冷却されて通常では排気温度が100℃〜180℃の間に下がる。
The exhaust after the combustion is exhausted from the combustion chamber of the engine E to the
ここで用いるDPF101は、セラミックで形成された多孔質の壁がフィルタとして働く、公知のウォールフロータイプの排気フィルタである。排熱回収装置102は、公知のランキンサイクル方式の排熱回収システムであり、例えば、排気の冷却で得た熱エネルギーは冷媒を蒸発させ高圧ガスとなってガスタービンを回し、ガスタービンと直結した発電機により電気エネルギーに変換されバッテリーに蓄えられるというようなものである。
The
冷却された排気は、湿式後処理装置1に導入される。ここで、排気中に含まれるNOx成分は、湿式後処理装置1内においてNOx吸収液体と接触して吸収される。ここまででPM、HC、CO、そしてNOxが除去され、クリーンな排気となって排気管出口EX1から大気中に排出される。湿式後処理装置1の上流に、図示しないオゾン供給手段を設置して、排気中に含まれるNOxを供給されるオゾンと反応させ、硝酸(HNO3)またはその前駆体(N2O5)に変換させることもできる。本発明では、窒素酸化物(NO、NO2)とこれらから生成される化合物(HNO3、N2O5)を合わせてNOx成分と称する。 The cooled exhaust gas is introduced into the wet aftertreatment device 1. Here, the NOx component contained in the exhaust gas is absorbed in contact with the NOx absorbing liquid in the wet aftertreatment device 1. Up to this point, PM, HC, CO, and NOx are removed, and the exhaust becomes clean and exhausted from the exhaust pipe outlet EX1 into the atmosphere. An ozone supply means (not shown) is installed upstream of the wet aftertreatment device 1 to react NOx contained in the exhaust gas with the supplied ozone, thereby converting it into nitric acid (HNO 3 ) or its precursor (N 2 O 5 ). It can also be converted. In the present invention, nitrogen oxides (NO, NO 2 ) and compounds generated from these (HNO 3 , N 2 O 5 ) are collectively referred to as NOx components.
吸気系には、吸気管入口IN1の直下流に空気流量センサS1が配置される。また、吸気スロットル110のスロットル開度を検出するスロットル開度センサS2が配置され、吸気マニフォルド107の合流部には吸気圧センサS3が配置される。エンジン1の出力軸108の近傍には、エンジン回転数を測るエンジン回転センサS4が配置され、排気系には、DPF101の下流に排気温度を測る温度センサS5が配置される。また、図示しないアクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサS6が設けられ、これら各センサは、測定した情報をそれぞれ電気信号に変換して、接続された電気線を通して電子制御ユニット(ECU)111に送る。
In the intake system, an air flow rate sensor S1 is disposed immediately downstream of the intake pipe inlet IN1. In addition, a throttle opening sensor S2 for detecting the throttle opening of the
次に、湿式後処理装置1の具体的な構成例を説明する。図1において、湿式後処理装置1は、排気管EXの途中に介設される、気液接触手段としてのNOx吸収部2と、NOx吸収部2にNOx吸収液体を供給する液体供給装置3を備える。NOx吸収部2は、筒状体としての筒状ハウジングH内に、多孔性基体としてのハニカム構造体23を収容してなる。ハニカム構造体23は、多数の気液接触板21を積層して構成され、隣り合う気液接触板21間に、上下方向に延びる多数の気液接触通路22を有している。筒状ハウジングHの上方には、液体供給装置3となるインジェクタ31が取り付けられて、ハニカム構造体23と間隔をおいて対向している。ハニカム構造体23の上方には排気導入手段4が、下方には吸収液体回収手段5が設けられる。
Next, a specific configuration example of the wet aftertreatment device 1 will be described. In FIG. 1, a wet aftertreatment device 1 includes a
図2に示すように、本実施形態では、気液接触板21は、波板状の気液接触板21aと平板状の気液接触板21bの2種類の組み合わせであり、これらを水平方向に交互に複数積層してハニカム構造体23を構成している。気液接触板21a、21bは、通常、耐食性を有するステンレス鋼等の金属板であり、ハニカム構造体23の内部に、気液接触板21aの波板のピッチに応じた大きさで、多数の平行な気液接触通路22を形成する。気液接触通路22に面する気液接触板21a、21bの両表面は、気液接触面として機能し、吸収液体が気液接触面を伝って流下する間に、気液接触通路22に流入する排気と接触する。
As shown in FIG. 2, in this embodiment, the gas-
図1において、筒状ハウジングHの上端部内空間は、排気導入手段4の排気導入部41となり、筒状ハウジングHの上端開口に接続される排気管EXから排気導入部41を経て、NOx吸収部2に排気を導入する。液体供給装置3は、供給口となるインジェクタ31の噴射口32が、排気導入部41となる空間を挟んで、ハニカム構造体23の上端面(一端面)と対向し、液体配管33から供給される吸収液体を噴射する。吸収液体と排気は、NOx吸収部2内を同一方向(図の上下方向)に流れて、筒状ハウジングHの下端部に至り、吸収液体回収手段5の気液分離部51にて気液分離される。
In FIG. 1, the space in the upper end portion of the cylindrical housing H becomes the
NOx吸収液体は、NOx成分を吸収可能であり、水よりも粘性が大きく、使用環境下において液体状態を維持する液体であれば、特に制限されない。好適には、NOxまたはHNO3等のNOx成分を化学吸収するイオン液体、例えばカルボン酸塩を含むイオン液体が用いられる。好適には、カルボン酸塩のアニオンとして、CnH2n+1COO−(nは0〜10の整数)で表されるアルキルカルボン酸イオンおよびその誘導体が挙げられ、少なくとも1種または2種以上を組み合わせて所望の吸収性能および粘性を有する吸収液体に調製することができる。 The NOx absorbing liquid is not particularly limited as long as it is capable of absorbing the NOx component, has a higher viscosity than water, and maintains a liquid state in the use environment. Preferably, an ionic liquid that chemically absorbs NOx components such as NOx or HNO 3 , for example, an ionic liquid containing a carboxylate is used. Preferable examples of the carboxylate anion include an alkylcarboxylate ion represented by C n H 2n + 1 COO − (n is an integer of 0 to 10) and derivatives thereof, and a combination of at least one or two or more thereof. To an absorbent liquid having a desired absorption performance and viscosity.
このようなイオン液体は、高温環境下においても蒸発しないので、排気導入部41で微粒化して浮遊することがなく、比較的粘性が大きいので、噴射口32形状に応じた噴射角度で排気導入部41内に広がり、ハニカム構造体23の上端面に付着する。そして、気液接触通路22の壁面をゆっくり流下しながら、排気中のNOx成分と接触し、化学的に吸収してその状態を安定に維持する。このため、例えば液体を冷却するための冷却装置等を設ける必要がなく、分離回収が容易で、装置全体を小型にできる。
Since such ionic liquid does not evaporate even in a high temperature environment, it does not atomize and float in the
回収された吸収液体は、気液分離部51の底部に接続する液体配管52から吸収液体タンクTに戻され、吸収液体と分離された排気は、気液分離部51の側方に接続される排気管EXへ排出される。吸収液体タンクTは、ポンプPを介して吸収液体供給装置3の液体配管33に接続され、吸収液体の循環路を形成している。
The collected absorption liquid is returned to the absorption liquid tank T from the
NOx吸収部2となるハニカム構造体23は、通路壁となる気液接触板21に、板面を貫通して隣り合う通路間を連通する多数の通孔24を設けて、通孔24を介して気液接触面となる両表面が連通する構成としている。この時、インジェクタ31の噴射口32から排気導入部41に噴射される吸収液体は、径方向に拡がる噴霧となってハニカム構造体23の上端面に達し、さらに多数の通孔24を介して気液接触板21の両面に拡がる。図示するように、多数の通孔24は、少なくともハニカム構造体23の上流側に設けられることで、製作の手間を少なくしながら吸収液体を良好に拡散させる効果が得られる。
The
図4は、NOx吸収部2への排気導入手段4の構成例である。本実施形態は、液体供給装置3の液体供給方向に対して上流側から同一方向に排気を流入させる構成であり、筒状ハウジングHの上端開口部内(一端側の筒内)に、排気通路と区画するための仕切り壁として仕切り板42を配設している。仕切り板42は、板面を貫通する多数の開孔にて形成される開口部43を有しており、これら多数の開孔からなる開口部43を介して、その下方の排気導入部41に排気が流入する。インジェクタ31の噴射口32は、仕切り板42と同一面内ないしその下方に突出位置して、吸収液体の噴射を妨げないように配置されている。多数の開孔からなる開口部43は、排気導入部41に排気が偏りなく流入し、また排気が滞りなく通過して圧損を増加させない十分な開口面積を確保するように、仕切り板42の全体に均等に設けられる。
FIG. 4 is a configuration example of the exhaust gas introduction means 4 to the
筒状ハウジングH内に上方から排気が流入する場合、排気流量が大きいと、排気が噴霧に衝突して乱れが生じるおそれがある。上記構成によれば、仕切り板42によって排気の勢いが弱められ、図に矢印で示すように、仕切り板42の多数の開孔からなる開口部43から均等に排気導入部41に流れ込む。したがって、排気の流通が妨げられず、かつ噴射口32からの噴霧を乱すことがなく、ハニカム構造体23の気液接触通路22内へ均等に流入する。そして、気液接触通路22内を同一方向に流れる間に、排気中のNOx成分が吸収液体に吸収される。
When the exhaust gas flows into the cylindrical housing H from above, if the exhaust gas flow rate is large, the exhaust gas may collide with the spray to cause turbulence. According to the above configuration, the momentum of exhaust is weakened by the
図5に、NOx吸収部2への排気導入手段4の他の構成例を第2実施形態として示す。図示するように、液体供給装置3の液体供給方向に対して側方に排気通路を配置し、排気導入部41に排気が向きを変えて流入する構成とすることもできる。本実施形態では、筒状ハウジングHの上端部を二重筒状として、ハウジングHの延長上にある内筒44内に排気導入部41を設け、外筒45に側方から排気通路を接続する。内筒44は上端が開口し、上端閉鎖の外筒45との間に、環状隙間を形成して開口部46とする。インジェクタ31は外筒45の閉鎖端面に取り付けられ、噴射口32は外筒45の閉鎖端面を貫通して排気導入部41内に突出位置している。
FIG. 5 shows another configuration example of the exhaust gas introduction means 4 to the
図に矢印で示すように、仕切り壁としての内外筒44、45壁間に形成される環状空間47に、側方から流入した排気は、上方に向きを変えて内筒44壁上端の環状の開口部46に到達する。さらに、径方向内方に向きを変えて、排気導入部41に外周側から流入する。したがって、排気導入部41の全体に排気が偏りなく流入し、流れる噴霧を乱すことなく、排気導入部41からハニカム構造体23へ向けて同一方向に流れる。ここでは、仕切り壁となる内筒44上端全周に隙間を設けたが、例えば内筒44壁の上端側を貫通する多数の開孔を設けて、開口部43としてもよい。
As shown by the arrows in the figure, the exhaust gas flowing from the side into the
図6は、本発明の第3実施形態であり、図1のNOx吸収部2、液体供給装置3を基本構成とし、図5の排気導入手段4を適用した詳細構成例である。図中、ハウジングHの上端部を構成し仕切り壁となる内外筒44、45は、下端部から径方向外方へ突設したフランジ442、452を衝合して固定することにより一体化される。液体供給装置3は、筒状のインジェクタハウジング33内にインジェクタ31を収容し、インジェクタハウジング33の下端開口縁部から外方に突設したフランジ331と、外筒45の上端開口縁部から外方に突設したフランジ451を衝合固定している。外筒45は、フランジ451に続く上端開口部が縮径して、内筒44の上端部に隙間を有して外挿される。内筒44は、上端部から外方に突設したフランジ441を有し、外筒45の段付きの上端部との間に隙間を形成している。
FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention, which is a detailed configuration example in which the
これにより、内外筒44、45間に環状空間47が形成され、内外筒44、45の上端部間に、開口部46となる環状隙間が形成される。外筒45の下端部には、排気管EXに連通するガス入口453が開口し、流入した排気は環状空間47内を上方に流れて、環状の開口部46を通過し、ハウジングH上端部の排気導入部41に、外周側から導入される。ここで、排気導入部41に面する内筒44内周面は、ハニカム構造体23の収容部から上方へ向けて拡径するテーパ面であり、排気導入部41の外周部に比較的大きな空間が形成されるので、インジェクタ31からの噴霧を乱すおそれが小さい。また、インジェクタ31の噴射角度を比較的大きく設定することができ、ハニカム構造体23の全体に噴霧が拡がるようにして、ハニカム構造体23内の気液接触通路22に吸収液体を均等に供給することができる。
As a result, an
気液接触板21の積層体からなるハニカム構造体23の断面形状は、特に制限されず、本実施形態では、ハニカム構造体23を角の丸い略矩形の断面形状としている。略矩形とすることで、波板状と平板状の気液接触板21を用いた積層体の製作が容易にでき、設置スペースに対してNO吸収部2の容積を比較的大きくすることができる。図2に示した略円形や、略楕円形その他の断面形状でももちろんよく、設置スペース等に応じて任意に選択することができる。
The cross-sectional shape of the
本実施形態では、ハニカム構造体23を構成する平板状の気液接触板21bに、板面を貫通する多数の通孔24を設ける。多数の通孔24は、気液接触通路22に面するように、例えば液体供給方向の上流側から流路長の半分程度までの範囲で、所定箇所を穿設することにより形成されて、気液接触板21の両面を連通する。これにより、上流側から供給される吸収液体が、通孔24を介して行き来しながら気液接触面全体に拡がり、気液接触通路22を通過する排気との接触機会を増大させることができる。
In the present embodiment, the flat gas-
図7は、本発明の第4実施形態であり、図6のハニカム構造体23に設ける多数の通孔24を、波板状の気液接触板21aに設けている。多数の通孔24は、図示するように、山型の傾斜面の頂部近傍に、等間隔で整列形成される。また、通孔24を穿設する際に、通孔周縁部形状に沿う一部(ここでは谷部側)を残して板面を切り開き、切欠片25を略垂直に起こして立壁状に整列させている。板面を打ち抜かず、切欠片25を残すことで、気液接触通路22の表面積を減少させることがなく、吸収液体の拡散を促進することができる。
FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention. A large number of through
このような通孔24は、波板状の気液接触板21aに対し、傾斜面を側方に切り起こすことで形成することができ、製作が容易で加工屑が生じず材料の無駄がない。切欠片25は、山型の傾斜面の両側に形成することもできるが、切欠片25が気液接触通路22に突出して圧損の原因となりやすい。このため、上図のように、山型の傾斜面の一方にのみ通孔24を設けており、通孔24を介して隣り合う気液接触通路22へ吸収液体を拡散可能となる。下図のように、隣り合う気液接触通路22についても対称位置に通孔24を形成し、1つの気液接触通路22に1つの切欠片25が位置する構成としてもよい。
Such a through-
図8は、本発明の第5実施形態であり、図7の構成において、波板状の気液接触板21aに形成する多数の通孔24の形成箇所を変更している。上述したように、切欠片25付きの多数の通孔24が形成されることで圧損が増加するため、ここでは通孔24を、排気の流れ方向に対して、上流側で密に配置し、下流側ほど間隔が大きくなるようにしている。
吸収液体となるイオン液体は粘性が比較的大きく、上流側で速やかに気液接触板21の両表面に拡げるために、多数の通孔24を近接配置することが有効となる。一方、表面に拡がった吸収液体は排気流れと自重でそのまま流れるため、下流側の通孔24の数を減らして圧損の増加を抑制することができる。
FIG. 8 shows a fifth embodiment of the present invention. In the configuration shown in FIG. 7, the formation positions of a large number of through
The ionic liquid serving as the absorbing liquid has a relatively large viscosity, and it is effective to dispose a large number of through
図9は、本発明の第6実施形態であり、図7の構成において、波板状の気液接触板21aに形成する多数の通孔24を、上流側にのみ形成している。図示するように略等間隔で形成しても、図8のように間隔が徐々に大きくなるように形成してもよい。より圧損の低減を重視する場合には、このように下流側に通孔24を形成しないことで、切欠片25による圧損の増加を抑制することができる。また、図7〜9に示すように、通孔24を排気の流れに対して切欠片25の幅方向が直交するように形成すると、排気や吸収液体が切欠片25の両面に沿って流れやすく、圧損の増加も抑制できる。
FIG. 9 shows a sixth embodiment of the present invention. In the configuration of FIG. 7, a large number of through
上記実施形態では、多孔性基体としてハニカム構造体23を用いたが、内部に多数の気液接触通路22を形成可能な構造であればよい。例えば、互いに連通する多数の通気孔を有する金属フォーム体や、金属細線を編んで構成される金属多孔体等を用いることができる。
In the above embodiment, the
本発明の液体を用いたエンジン用後処理装置は、小型で低コストであり、環境温度や運転状態の変化が大きいエンジンであっても適用可能である。このため、使用環境が厳しくスペース的な制約の大きい車両用エンジンに好適であるが、車両用またはディーゼルエンジンに限らず任意のエンジンに適用される。また、排気中の特定成分としては、NOx成分に限らず、特定のガス成分と吸収液体を組み合わせることで、同様の高い処理性能を実現する。 The engine aftertreatment device using the liquid of the present invention is applicable to even an engine having a small size and low cost and having a large change in environmental temperature and operating state. For this reason, although it is suitable for a vehicular engine having a severe use environment and a large space restriction, it is applicable not only to a vehicular or a diesel engine but also to any engine. Further, the specific component in the exhaust gas is not limited to the NOx component, and a similar high processing performance is realized by combining a specific gas component and an absorbing liquid.
E エンジン
EX 排気管(排気通路)
H 筒状ハウジング(筒状体)
1 湿式後処理装置(後処理装置)
2 NOx吸収部(気液接触手段)
21 気液接触板
22 気液接触通路
23 ハニカム構造体(多孔性基体)
3 液体供給装置
4 排気導入手段
41 排気導入部
42 仕切り板(仕切り壁)
43 開口部
44 内筒
47 環状通路
E Engine EX Exhaust pipe (exhaust passage)
H Tubular housing (tubular body)
1 Wet post-processing equipment (post-processing equipment)
2 NOx absorption part (gas-liquid contact means)
21 Gas-
3
43
Claims (8)
上記気液接触手段は、内部を気液接触通路(22)とする多孔性基体(23)を筒状体(H)に収容し、該筒状体の一端側に上記液体供給装置を配設して、上記多孔性基体の一端面と対向させるとともに、上記一端側に排気を導入する排気導入手段(4)を設け、
上記排気導入手段は、上記多孔性基体の一端面と上記液体供給装置の供給口(32)の間の空間を排気導入部(41)とし、該排気導入部と排気通路を仕切る仕切り壁(42、44)に、排気の流通および液体の供給を妨げない開口部(43、46)を備えており、
上記多孔性基体は、表面を気液接触面とする気液接触板(21)を複数積層して、内部に多数の上記気液接触通路を形成したハニカム構造体であり、通路壁となる上記気液接触板を貫通して隣り合う通路間を連通する多数の通孔(24)を有するとともに、該通孔の形成箇所を、液体供給方向の上流側に対して下流側で少なくしたことを特徴とする液体を用いたエンジン用後処理装置。 Gas-liquid contact means (2) disposed in the middle of the exhaust passage (EX) of the engine (E) and contacting a specific gas component contained in the engine combustion exhaust gas with an absorbing liquid capable of absorbing the specific gas component; In the post-processing device (1) provided with the liquid supply device (3) for supplying the absorbing liquid to the gas-liquid contact means,
The gas-liquid contact means stores a porous substrate (23) having a gas-liquid contact passage (22) inside in a cylindrical body (H), and the liquid supply device is disposed on one end side of the cylindrical body. And an exhaust introduction means (4) for introducing exhaust to the one end side while facing the one end surface of the porous substrate,
The exhaust introduction means uses a space between one end surface of the porous substrate and the supply port (32) of the liquid supply device as an exhaust introduction part (41), and a partition wall (42) that partitions the exhaust introduction part and the exhaust passage. 44) are provided with openings (43, 46) that do not hinder the flow of exhaust and the supply of liquid ,
The porous substrate is a honeycomb structure in which a plurality of gas-liquid contact plates (21) whose surfaces are gas-liquid contact surfaces are stacked to form a large number of gas-liquid contact passages therein, and the above-mentioned porous substrate serves as a passage wall. It has a large number of through holes (24) that pass through the gas-liquid contact plate and communicate with each other between adjacent passages, and the number of through holes formed is reduced on the downstream side relative to the upstream side in the liquid supply direction. An aftertreatment device for an engine using a characteristic liquid.
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