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JP2016188579A - Exhaust purification unit - Google Patents

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JP2016188579A
JP2016188579A JP2015068050A JP2015068050A JP2016188579A JP 2016188579 A JP2016188579 A JP 2016188579A JP 2015068050 A JP2015068050 A JP 2015068050A JP 2015068050 A JP2015068050 A JP 2015068050A JP 2016188579 A JP2016188579 A JP 2016188579A
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JP
Japan
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exhaust
exhaust gas
urea water
pipe
rectifying member
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Application number
JP2015068050A
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Japanese (ja)
Inventor
功 大原
Isao Ohara
功 大原
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Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
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Priority to EP16772874.0A priority patent/EP3279440B1/en
Priority to PCT/JP2016/060217 priority patent/WO2016158993A1/en
Priority to US15/562,878 priority patent/US11149611B2/en
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Abstract

【課題】尿素水の加水分解の効率を高めることにより、SCR触媒の排気ガス浄化能力を向上させる。【解決手段】SCR触媒41に排気ガスを送る接続配管24と、接続配管24の排気上流端に対向して配され、接続配管24内に尿素水を噴射する尿素水噴射バルブ30と、前段ケーシング20の排気下流端から接続配管24の排気上流端へ排気ガスが折り返されて流れる流路を形成するミキサーチャンバ23と、ミキサーチャンバ23に設けられ、尿素水噴射バルブ30の噴射口の近傍から接続配管24に向かって次第に拡径しながら延びる円錐台形状の部材であり、複数の小孔50Cが形成され、各小孔50C毎に、排気ガスを排気下流側へ導く爪50Dが設けられている整流部材50とを備える。【選択図】図4An exhaust gas purification capability of an SCR catalyst is improved by increasing the efficiency of hydrolysis of urea water. A connecting pipe 24 that sends exhaust gas to an SCR catalyst 41, a urea water injection valve 30 that is disposed opposite to an exhaust upstream end of the connecting pipe 24 and injects urea water into the connecting pipe 24, and a front casing. A mixer chamber 23 that forms a flow path in which exhaust gas is folded and flows from the exhaust gas downstream end 20 to the exhaust gas upstream end of the connection pipe 24, and is provided in the mixer chamber 23 and connected from the vicinity of the injection port of the urea water injection valve 30. A frustum-shaped member that gradually expands toward the pipe 24 and has a plurality of small holes 50C, and a claw 50D that guides exhaust gas to the exhaust downstream side is provided for each small hole 50C. And a flow regulating member 50. [Selection] Figure 4

Description

本発明は、SCR触媒を備える排気浄化ユニットに関する。   The present invention relates to an exhaust purification unit including an SCR catalyst.

内燃機関から排出される排気中の窒素化合物(NOx)を還元浄化する排気浄化ユニットとして、酸化触媒や排気中の粒子状物質(以下、PM)を捕集するフィルタを備える前段部と、尿素水から生成されるアンモニアを還元剤として排気中の窒素化合物(以下、NOx)を浄化する選択的還元触媒(以下、SCR触媒)を備える後段部とを備えるものが知られている(例えば、特許文献1、2参照)。   As an exhaust gas purification unit for reducing and purifying nitrogen compounds (NOx) in exhaust gas discharged from an internal combustion engine, a front stage portion including an oxidation catalyst and a filter for collecting particulate matter (hereinafter referred to as PM) in exhaust gas, and urea water And a rear stage portion that includes a selective reduction catalyst (hereinafter referred to as SCR catalyst) that purifies nitrogen compounds (hereinafter referred to as NOx) in exhaust gas using ammonia generated from the reducing agent as a reducing agent (for example, Patent Documents) 1 and 2).

特許文献1に記載の排気浄化ユニットでは、酸化触媒とフィルタとを収容する前段ケーシングとSCR触媒を収容する後段ケーシングとが並列され、これらの間に配された直線状の配管の上流端及び下流端がそれぞれ前段ケーシングの出口と後段ケーシングの入口とに接続されている。配管の上流端には、尿素水噴射装置が配されており、前段ケーシングから後段ケーシングへ導入される排気ガスに尿素水が添加され、排気ガス中で尿素水が加水分解されてアンモニアが生成され、該アンモニアが還元剤としてSCR触媒に供給されることにより排気ガス中のNOxが還元浄化される。   In the exhaust purification unit described in Patent Document 1, a front casing that houses an oxidation catalyst and a filter and a rear casing that houses an SCR catalyst are juxtaposed, and an upstream end and a downstream of a linear pipe disposed therebetween. The ends are respectively connected to the outlet of the front casing and the inlet of the rear casing. A urea water injection device is disposed at the upstream end of the pipe, and urea water is added to the exhaust gas introduced from the front casing to the rear casing, and the urea water is hydrolyzed in the exhaust gas to generate ammonia. The ammonia is supplied as a reducing agent to the SCR catalyst, whereby NOx in the exhaust gas is reduced and purified.

特許文献2に記載の排気浄化ユニットでは、尿素水の噴射位置よりも上流側に、排気ガスを旋回させる旋回流発生用のフィンが設けられており、旋回流である排気ガスと噴射された尿素水とが配管内で混合される。   In the exhaust gas purification unit described in Patent Document 2, a swirl flow generating fin that swirls exhaust gas is provided upstream of the urea water injection position, and the exhaust gas that is swirling flow and the urea that is injected Water is mixed in the pipe.

特開2009−36109号公報JP 2009-36109 A 特開2006−29233号公報JP 2006-29233 A

尿素水は、配管の上流端近傍から下流側へ向けて噴射されるのに対して、排気ガスは、前段ケーシングから配管の上流端に排気ガスの流れに対して交差して導入される。そのため、噴射された尿素水の一部は、拡散する前に排気ガスにより配管の上流部の壁面に流されて付着する。従って、尿素水の加水分解の効率が悪くなったり、SCR触媒へ供給される排気ガス中でのアンモニアの拡散性が低くなったりすることにより、SCR触媒の排気ガス浄化能力が低下する。   The urea water is injected from the vicinity of the upstream end of the pipe toward the downstream side, while the exhaust gas is introduced from the front casing to the upstream end of the pipe so as to intersect the flow of the exhaust gas. Therefore, a part of the injected urea water is caused to flow and adhere to the upstream wall surface of the pipe by the exhaust gas before diffusing. Therefore, the efficiency of hydrolysis of urea water is deteriorated, and the diffusibility of ammonia in the exhaust gas supplied to the SCR catalyst is lowered, so that the exhaust gas purification ability of the SCR catalyst is lowered.

開示の排気浄化ユニットは、尿素水の加水分解の効率を高め、排気ガスでのアンモニアの拡散性を高めることにより、触媒の排気ガス浄化能力を向上させることを目的とする。   An object of the disclosed exhaust purification unit is to improve the exhaust gas purification ability of a catalyst by increasing the efficiency of hydrolysis of urea water and increasing the diffusibility of ammonia in the exhaust gas.

開示の排気浄化ユニットは、内燃機関の排気系に設けられ、アンモニアを還元剤として排気中の窒素酸化物を選択還元する選択還元型触媒と、前記選択還元型触媒に排気ガスを送る排気管と、前記排気管の排気上流端に対向して配され、前記排気管内に尿素水を噴射する尿素水噴射装置と、触媒を収容するケーシングの排気下流端と前記排気管の排気上流端とを接続し、排気ガスが前記ケーシングから前記排気管へ折り返されて流れる流路を形成するチャンバと、前記チャンバに設けられ、前記尿素水噴射装置の噴射口の近傍から前記排気管に向かって次第に拡径しながら延びる円錐台形状の管材であり、複数の通気口が形成され、各通気口毎に、排気ガスを排気下流側へ導くガイドが設けられている整流部材とを備える。   The disclosed exhaust purification unit is provided in an exhaust system of an internal combustion engine and selectively reduces a nitrogen oxide in exhaust using ammonia as a reducing agent, and an exhaust pipe that sends exhaust gas to the selective reduction catalyst The urea water injection device that is disposed to face the exhaust upstream end of the exhaust pipe and injects urea water into the exhaust pipe, and connects the exhaust downstream end of the casing housing the catalyst and the exhaust upstream end of the exhaust pipe And a chamber that forms a flow path in which exhaust gas is folded back from the casing to the exhaust pipe, and the diameter of the exhaust gas gradually increases from the vicinity of the injection port of the urea water injection device toward the exhaust pipe. It is a pipe material having a truncated cone shape that extends while being provided with a plurality of vent holes, and a rectifying member provided with a guide for guiding exhaust gas to the exhaust downstream side for each vent hole.

開示の排気浄化ユニットによれば、尿素水の加水分解の効率を高め、排気ガスでのアンモニアの拡散性を高めることにより、触媒の排気ガス浄化能力を向上させることができる。   According to the disclosed exhaust purification unit, the exhaust gas purification ability of the catalyst can be improved by increasing the hydrolysis efficiency of urea water and increasing the diffusibility of ammonia in the exhaust gas.

一実施形態に係る排気浄化ユニットを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the exhaust gas purification unit which concerns on one Embodiment. ミキサーチャンバ及び接続配管の内部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the inside of a mixer chamber and connection piping. ミキサーチャンバ内での排気ガスの流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the exhaust gas in a mixer chamber. ミキサーチャンバ内での排気ガスの流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the exhaust gas in a mixer chamber. 他の実施形態に係る整流部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the rectification | straightening part which concerns on other embodiment. 他の実施形態に係る整流部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the rectification | straightening part which concerns on other embodiment. 他の実施形態に係る整流部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the rectification | straightening part which concerns on other embodiment. 他の実施形態に係る整流部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the rectification | straightening part which concerns on other embodiment.

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図1は、一実施形態に係る排気浄化ユニット1を示す斜視図である。この図に示すように、排気浄化ユニット1は、排気上流側から順に、前段ケーシング20と、ミキサーチャンバ23と、尿素水噴射バルブ30と、接続配管24と、後段ケーシング40とを備えている。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an exhaust purification unit 1 according to an embodiment. As shown in the figure, the exhaust purification unit 1 includes a front casing 20, a mixer chamber 23, a urea water injection valve 30, a connection pipe 24, and a rear casing 40 in order from the exhaust upstream side.

前段ケーシング20と後段ケーシング40とは円筒状であり、両者の軸線が互いに平行になるように並列され、これらの間に配された接続配管24により接続されている。接続配管24は、円筒状の第1配管24Aを備え、該配管24Aの軸線が前段ケーシング20及び後段ケーシング40の軸線に対して平行になるように配されている。   The front-stage casing 20 and the rear-stage casing 40 have a cylindrical shape, are arranged in parallel so that their axes are parallel to each other, and are connected by a connection pipe 24 arranged therebetween. The connection pipe 24 includes a cylindrical first pipe 24 </ b> A, and is arranged so that the axis of the pipe 24 </ b> A is parallel to the axes of the front casing 20 and the rear casing 40.

前段ケーシング20は、第1ケーシング20Aと、第1ケーシング20Aの排気下流側に同軸に配された第2ケーシング20Bとを備えている。第1ケーシング20Aの排気下流端と第2ケーシング20Bの排気上流端とには環状のフランジが設けられており、両フランジがボルト・ナットによって締結されている。また、第1ケーシング20Aには、第1酸化触媒21が収容され、第2ケーシング20Bには、フィルタ22が収容されている。   The front-stage casing 20 includes a first casing 20A and a second casing 20B arranged coaxially on the exhaust downstream side of the first casing 20A. An annular flange is provided at the exhaust downstream end of the first casing 20A and the exhaust upstream end of the second casing 20B, and both flanges are fastened by bolts and nuts. Further, the first casing 20A contains the first oxidation catalyst 21, and the second casing 20B contains the filter 22.

第1酸化触媒21は、例えば、コーディエライトハニカム構造体等のセラミック製担体表面に触媒成分等が担持されたものである。第1酸化触媒21は、ポスト噴射又は排気管噴射によって供給された未燃炭化水素(HC)を酸化して排気温度を上昇させる。   The first oxidation catalyst 21 is, for example, a catalyst component or the like supported on the surface of a ceramic carrier such as a cordierite honeycomb structure. The first oxidation catalyst 21 oxidizes unburned hydrocarbons (HC) supplied by post injection or exhaust pipe injection to raise the exhaust temperature.

フィルタ22は、例えば、多孔質性の隔壁で区画された多数のセルが排気の流れ方向に沿って配置され、これらセルの上流側と下流側とが交互に目封止されたものである。フィルタ22は、排気中の粒子状物質(以下、PM)を隔壁の細孔や表面に捕集すると共に、PM堆積推定量が所定量に達していわゆるフィルタ強制再生が実施されるとPMを燃焼除去する。ここで、フィルタ強制再生は、排気管噴射又はポスト噴射によって排気上流側の第1酸化触媒21に未燃炭化水素を供給し、フィルタ22に流入する排気温度をPM燃焼温度まで昇温させることで行われる。   In the filter 22, for example, a large number of cells partitioned by porous partition walls are arranged along the flow direction of the exhaust gas, and the upstream side and the downstream side of these cells are alternately plugged. The filter 22 collects particulate matter (hereinafter referred to as PM) in the exhaust gas in the pores and surfaces of the partition walls, and burns PM when the estimated amount of PM deposition reaches a predetermined amount and so-called forced filter regeneration is performed. Remove. Here, the forced filter regeneration is by supplying unburned hydrocarbons to the first oxidation catalyst 21 on the exhaust upstream side by exhaust pipe injection or post injection, and raising the exhaust temperature flowing into the filter 22 to the PM combustion temperature. Done.

ミキサーチャンバ23は、第2ケーシング20Bの排気下流端に配され側面が円弧状の第1チャンバ23Aと、第1チャンバ23Aの側面から後段ケーシング40側に延びる側面が円弧状の第2チャンバ23Bとを備えている。第1チャンバ23Aは、第2ケーシング20Bと同軸に配されている。また、第2チャンバ23Bの直径は、第1チャンバ23Aの直径よりも小さく、両者の境界は円弧状に湾曲している。   The mixer chamber 23 is disposed at the exhaust downstream end of the second casing 20B, and has a first chamber 23A having an arc-shaped side surface, and a second chamber 23B having an arc-shaped side surface extending from the side surface of the first chamber 23A to the rear casing 40 side. It has. The first chamber 23A is arranged coaxially with the second casing 20B. The diameter of the second chamber 23B is smaller than the diameter of the first chamber 23A, and the boundary between both is curved in an arc shape.

第2ケーシング20Bの排気下流端と第1チャンバ23Aの排気上流端とには環状のフランジが設けられており、両フランジがボルト・ナットによって締結されている。   An annular flange is provided at the exhaust downstream end of the second casing 20B and the exhaust upstream end of the first chamber 23A, and both flanges are fastened by bolts and nuts.

接続配管24は、第2チャンバ23Bに接続された円筒状の第1配管24Aと、該第1配管24Aと後段ケーシング40の排気上流端とを接続する第2配管24Bとを備えている。第1配管24Aは、尿素水噴射バルブ30の噴射軸と同軸に配されている。   The connection pipe 24 includes a cylindrical first pipe 24A connected to the second chamber 23B, and a second pipe 24B that connects the first pipe 24A and the exhaust upstream end of the rear casing 40. The first pipe 24 </ b> A is arranged coaxially with the injection shaft of the urea water injection valve 30.

第2配管24Bは、エルボ管であり、排気下流端は円盤状に形成されている。この第2配管24Bの直線部は第1配管24Aと同軸に配され、第1配管24Aの排気下流端と第2配管24Bの排気上流端とには環状のフランジが設けられており、両フランジがボルト・ナットで締結されている。また、第2配管24Bの排気下流端と後段ケーシング40の排気上流端とには環状のフランジが設けられており、両フランジがボルト・ナットで締結されている。   The second pipe 24B is an elbow pipe, and the exhaust downstream end is formed in a disk shape. The straight portion of the second pipe 24B is arranged coaxially with the first pipe 24A, and an annular flange is provided at the exhaust downstream end of the first pipe 24A and the exhaust upstream end of the second pipe 24B. Are fastened with bolts and nuts. An annular flange is provided at the exhaust downstream end of the second pipe 24B and the exhaust upstream end of the rear casing 40, and both flanges are fastened with bolts and nuts.

尿素水噴射バルブ30は、第2チャンバ23Bに設けられている。この尿素水噴射バルブ30の噴射軸は接続配管24の軸心に合わされており、尿素水噴射バルブ30から接続配管24の排気下流側へ尿素水が噴射(噴霧)される。   The urea water injection valve 30 is provided in the second chamber 23B. The injection axis of the urea water injection valve 30 is aligned with the axis of the connection pipe 24, and urea water is injected (sprayed) from the urea water injection valve 30 to the exhaust downstream side of the connection pipe 24.

接続配管24内では、尿素水噴射バルブ30から噴射された尿素水と、ミキサーチャンバ23から後段ケーシング40へ流れる排気ガスとが混合され、尿素水が排気熱により加水分解されてアンモニア(NH)が生成される。生成されたアンモニアは排気ガスの流れにより排気下流側のSCR触媒41に供給される。 In the connection pipe 24, urea water injected from the urea water injection valve 30 and exhaust gas flowing from the mixer chamber 23 to the rear casing 40 are mixed, and the urea water is hydrolyzed by the exhaust heat to be ammonia (NH 3 ). Is generated. The produced ammonia is supplied to the SCR catalyst 41 on the exhaust downstream side by the flow of the exhaust gas.

後段ケーシング40には、SCR触媒41と、SCR触媒41の排気下流側に配された第2酸化触媒42とが収容されている。   The rear casing 40 contains an SCR catalyst 41 and a second oxidation catalyst 42 disposed on the exhaust downstream side of the SCR catalyst 41.

SCR触媒41は、例えば、多孔質セラミック担体にゼオライト等が担持されたものである。SCR触媒41は、尿素水噴射バルブ30から還元剤として供給されるアンモニアを吸着させると共に、吸着させたアンモニアで通過する排気中からNOxを選択的に還元浄化する。   The SCR catalyst 41 is, for example, one in which zeolite or the like is supported on a porous ceramic carrier. The SCR catalyst 41 adsorbs ammonia supplied as a reducing agent from the urea water injection valve 30 and selectively reduces and purifies NOx from the exhaust gas passing through the adsorbed ammonia.

第2酸化触媒42は、例えば、コーディエライトハニカム構造体等のセラミック製担体表面に触媒成分等が担持されたものであり、SCR触媒41から排気下流側にスリップしたアンモニアを酸化する機能を有している。   The second oxidation catalyst 42 is, for example, a catalyst component or the like supported on the surface of a ceramic carrier such as a cordierite honeycomb structure, and has a function of oxidizing ammonia slipped from the SCR catalyst 41 to the exhaust downstream side. doing.

図2は、ミキサーチャンバ23及び接続配管24の内部を示す断面図である。この図に示すように、ミキサーチャンバ23の第2チャンバ23B内には、整流部51が設けられており、整流部51には、整流部材50が設けられている。整流部材50は、両端が開口した円錐台形状の管材であり、尿素水噴射バルブ30と同軸に配されている。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing the inside of the mixer chamber 23 and the connection pipe 24. As shown in this figure, a rectifying unit 51 is provided in the second chamber 23 </ b> B of the mixer chamber 23, and a rectifying member 50 is provided in the rectifying unit 51. The rectifying member 50 is a truncated cone-shaped tube having both ends opened, and is arranged coaxially with the urea water injection valve 30.

整流部材50の小径の開口50Aは、尿素水噴射バルブ30の噴射口に対向して配され、整流部材50の大径の開口50Bは、接続配管24の上流端内に、その一部を挿入されている。整流部材50の開口50Bの縁部外周面と接続配管24の上流端内周面との間には、排気ガスが通過する隙間が空けられている。   The small-diameter opening 50A of the rectifying member 50 is arranged to face the injection port of the urea water injection valve 30, and the large-diameter opening 50B of the rectifying member 50 is partially inserted into the upstream end of the connection pipe 24. Has been. Between the outer peripheral surface of the edge of the opening 50 </ b> B of the rectifying member 50 and the inner peripheral surface of the upstream end of the connection pipe 24, there is a gap through which exhaust gas passes.

整流部材50は、多孔部材であり、矩形状の小孔50Cが周方向及び軸方向に狭い間隔で形成されている。ここで、小孔50Cは、切り起こし曲げ加工により形成されており、爪50Dが、小孔50Cの上流側を起点として整流部材50の内側に折り曲げられている。爪50Dの切り起こし曲げの角度は鋭角であり、爪50Dは、小孔50Cを通過した排気ガスを排気下流側へ導くガイドとして機能する。   The rectifying member 50 is a porous member, and rectangular small holes 50C are formed at narrow intervals in the circumferential direction and the axial direction. Here, the small hole 50C is formed by cutting and bending, and the claw 50D is bent inside the rectifying member 50 from the upstream side of the small hole 50C. The claw 50D is bent and raised at an acute angle, and the claw 50D functions as a guide for guiding the exhaust gas that has passed through the small hole 50C to the exhaust downstream side.

図3及び図4は、ミキサーチャンバ23内での排気ガスの流れを示す図である。図3に示すように、第1チャンバ23Aから第2チャンバ23Bにかけて流路の幅が狭くなると共に、一方(図中左側)の側壁が湾曲して凹んでいることにより、第1チャンバ23Aから第2チャンバ23Bに流れる排気ガスに旋回流が生じる。   3 and 4 are diagrams illustrating the flow of exhaust gas in the mixer chamber 23. FIG. As shown in FIG. 3, the width of the flow path becomes narrower from the first chamber 23A to the second chamber 23B, and one (left side in the figure) side wall is curved and recessed, so that the first chamber 23A is A swirling flow is generated in the exhaust gas flowing through the two chambers 23B.

そして、図4に示すように、旋回流となった排気ガスは、整流部材50の外側を通って接続配管24内へ流れ、あるいは、小孔50Cと整流部材50内とを通って接続配管24内へ流れる。接続配管24内では、排気ガスは、接続配管24の軸心周りに旋回しながら下流側へ流れる。   As shown in FIG. 4, the exhaust gas that has turned into a swirling flow flows into the connection pipe 24 through the outside of the rectifying member 50, or passes through the small holes 50 </ b> C and the inside of the rectifying member 50. It flows in. In the connection pipe 24, the exhaust gas flows downstream while turning around the axis of the connection pipe 24.

ここで、尿素水噴射バルブ30は、尿素水を整流部材50内へ噴射する。噴射(噴霧)された尿素水は、整流部材50が上流側から下流側へかけて拡径していることにより、また、小孔50Cから流入した排気ガスが爪50Dにより排気下流側へ導かれることにより、拡散される。そして、拡散された尿素水と旋回流となった排気ガスとが、接続配管24内で混合する。   Here, the urea water injection valve 30 injects urea water into the rectifying member 50. The urea water that has been injected (sprayed) is expanded in diameter from the upstream side to the downstream side of the rectifying member 50, and the exhaust gas that has flowed in through the small holes 50C is guided to the exhaust downstream side by the claws 50D. Is diffused. Then, the diffused urea water and the exhaust gas that has turned into a swirl flow are mixed in the connection pipe 24.

これによって、接続配管24内に噴射(噴霧)した尿素水を拡散させてから旋回流となった排気ガスとを混合させることができ、尿素水が排気ガスの流れにより第2チャンバ23Bや接続配管24の壁面に付着することを防止できる。従って、尿素水の加水分解の効率を向上させることができる。   As a result, the urea water sprayed (sprayed) in the connection pipe 24 can be mixed with the exhaust gas that has turned into a swirl flow, and the urea water can be mixed with the second chamber 23B and the connection pipe by the flow of the exhaust gas. It can prevent adhering to the wall surface of 24. Therefore, the efficiency of hydrolysis of urea water can be improved.

ここで、尿素水が壁面に付着した場合、その尿素水についても排気ガスや壁面の熱により加水分解はされるものの、接続配管24内でのアンモニアの拡散性は低下する。それに対して、本実施形態に係る整流部51においては、第2チャンバ23Bや接続配管24の壁面への尿素水の付着を防止できることにより、アンモニアが均一的に拡散された旋回流の排気ガスを、SCR触媒41へ供給できることにより、SCR触媒41の排気ガス浄化能力を向上させることができる。   Here, when urea water adheres to the wall surface, the urea water is also hydrolyzed by the exhaust gas and the heat of the wall surface, but the diffusibility of ammonia in the connection pipe 24 is lowered. In contrast, in the rectifying unit 51 according to the present embodiment, it is possible to prevent the urea water from adhering to the wall surfaces of the second chamber 23B and the connection pipe 24, so that swirling exhaust gas in which ammonia is uniformly diffused can be generated. By being able to supply to the SCR catalyst 41, the exhaust gas purification ability of the SCR catalyst 41 can be improved.

図5は、他の実施形態に係る整流部151を示す断面図である。なお、上述の実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。図5に示すように、整流部151は、整流部材50と、整流部材50の排気下流側に配された衝突板ミキサ152とを備えている。衝突板ミキサ152は、円環状の枠体に、ワイヤーメッシュ(図示省略)と拡散板152Aとが設けられたものである。衝突板ミキサ152は、整流部材50の下流端の近傍に開口50Bに面して配されている。   FIG. 5 is a cross-sectional view showing a rectifying unit 151 according to another embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to the above-mentioned embodiment, and description is abbreviate | omitted. As shown in FIG. 5, the rectifying unit 151 includes a rectifying member 50 and a collision plate mixer 152 disposed on the exhaust downstream side of the rectifying member 50. The collision plate mixer 152 is an annular frame provided with a wire mesh (not shown) and a diffusion plate 152A. The collision plate mixer 152 is disposed near the downstream end of the rectifying member 50 so as to face the opening 50B.

かかる構成の整流部151では、尿素水噴射バルブ30から噴射され整流部材50により拡散された尿素水が衝突板ミキサ152のワイヤメッシュに衝突する。これにより、尿素水の加水分解が促進される。そして、尿素水及び加水分解により生じたアンモニアが、拡散板152Aによりさらに拡散されて接続配管24へ流れる。   In the rectifying unit 151 having such a configuration, urea water injected from the urea water injection valve 30 and diffused by the rectifying member 50 collides with the wire mesh of the collision plate mixer 152. Thereby, hydrolysis of urea water is accelerated | stimulated. Then, urea water and ammonia generated by hydrolysis are further diffused by the diffusion plate 152 </ b> A and flow to the connection pipe 24.

従って、上述の整流部51を備える排気浄化ユニットに比して、尿素水の加水分割の効率をさらに高めることができることにより、SCR触媒41の排気ガス浄化能力をさらに向上させることができる。   Therefore, compared with the exhaust purification unit provided with the above-mentioned rectification unit 51, the efficiency of the hydrolysis of urea water can be further increased, and thus the exhaust gas purification capability of the SCR catalyst 41 can be further improved.

図6は、他の実施形態に係る整流部251を示す断面図である。なお、上述の実施形態と同様の構成には同一の符合を付し、説明は省略する。図6に示すように、整流部251は、整流部材50と、整流部材50の排気下流側に配された加水分解触媒252とを備えている。加水分解触媒252としては、例えば、窒化ケイ素製のハニカムやメタルハニカムの壁面に酸化チタンを担持させたものや、コージェライトハニカムの壁面に酸化アルミニウムを担持させたもの等を使用できる。加水分解触媒252は、整流部材50の下流端の近傍に開口50Bに面して配されている。   FIG. 6 is a cross-sectional view showing a rectifying unit 251 according to another embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to the above-mentioned embodiment, and description is abbreviate | omitted. As shown in FIG. 6, the rectifying unit 251 includes a rectifying member 50 and a hydrolysis catalyst 252 disposed on the exhaust downstream side of the rectifying member 50. As the hydrolysis catalyst 252, for example, a honeycomb made of silicon nitride or a metal honeycomb having titanium oxide supported thereon, a cordierite honeycomb having aluminum oxide supported on the wall, or the like can be used. The hydrolysis catalyst 252 is disposed in the vicinity of the downstream end of the rectifying member 50 so as to face the opening 50B.

かかる構成の整流部251では、尿素水噴射バルブ30から噴射され整流部材50により拡散された尿素水が加水分解触媒252を通過する。この際、尿素水の加水分解が促進される。そして、尿素水及び加水分解により生じたアンモニアが、旋回流となった排気ガスにより接続配管24の排気下流側へ送られる。   In the rectifying unit 251 having such a configuration, urea water injected from the urea water injection valve 30 and diffused by the rectifying member 50 passes through the hydrolysis catalyst 252. At this time, hydrolysis of urea water is promoted. Then, urea water and ammonia generated by hydrolysis are sent to the exhaust downstream side of the connection pipe 24 by the exhaust gas that has turned into a swirling flow.

従って、上述の整流部51を備える排気浄化ユニットに比して、尿素水の加水分割の効率をさらに高めることができることにより、SCR触媒41の排気ガス浄化能力をさらに向上させることができる。   Therefore, compared with the exhaust purification unit provided with the above-mentioned rectification unit 51, the efficiency of the hydrolysis of urea water can be further increased, and thus the exhaust gas purification capability of the SCR catalyst 41 can be further improved.

図7は、他の実施形態に係る整流部351を示す断面図である。なお、上述の実施形態と同様の構成には同一の符合を付し、説明は省略する。図7に示すように、整流部351には、整流部材350が設けられている。整流部材350は、両端が開口した円錐台形状の管材であり、尿素水噴射バルブ30と同軸に配されている。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing a rectifying unit 351 according to another embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to the above-mentioned embodiment, and description is abbreviate | omitted. As shown in FIG. 7, the rectifying member 351 is provided with a rectifying member 350. The rectifying member 350 is a truncated conical tube material having both ends opened, and is arranged coaxially with the urea water injection valve 30.

整流部材350の小径の開口350Aは、尿素水噴射バルブ30の噴射口に対向して配され、整流部材350の大径の開口350Bは、接続配管24の上流端に対向して配されている。整流部材350の開口350Bの縁部と接続配管24の上流端及び第2チャンバ23Bとの間には、排気ガスが通過する隙間が空けられている。   The small-diameter opening 350A of the rectifying member 350 is disposed to face the injection port of the urea water injection valve 30, and the large-diameter opening 350B of the rectifying member 350 is disposed to face the upstream end of the connection pipe 24. . Between the edge of the opening 350B of the rectifying member 350, the upstream end of the connection pipe 24, and the second chamber 23B, a gap through which exhaust gas passes is provided.

整流部材350は、多孔部材であり、メタルハニカムを円錐台形状に成型することにより形成されており、矩形状の小孔350Cが周方向及び軸方向に狭い間隔で形成されている。ここで、メタルハニカムの隔壁350Dは、メタルハニカムの厚み方向に対して傾斜しており、整流部材350の軸心に対して平行に配されている。これにより、隔壁350Dは、小孔350Cを通過した排気ガスを排気下流側へ導くガイドとして機能する。   The rectifying member 350 is a porous member, which is formed by molding a metal honeycomb into a truncated cone shape, and rectangular small holes 350C are formed at narrow intervals in the circumferential direction and the axial direction. Here, the partition walls 350 </ b> D of the metal honeycomb are inclined with respect to the thickness direction of the metal honeycomb and are arranged in parallel to the axial center of the rectifying member 350. Accordingly, the partition wall 350D functions as a guide for guiding the exhaust gas that has passed through the small hole 350C to the exhaust downstream side.

かかる構成の整流部351では、上述の整流部51と同様、噴射(噴霧)された尿素水は、整流部材350が上流側から下流側へかけて拡径していることにより、また、小孔350Cから流入した排気ガスが隔壁350Dにより排気下流側へ導かれることにより、拡散される。そして、拡散された尿素水と旋回流となった排気ガスとが、接続配管24内で混合する。   In the rectifying unit 351 having such a configuration, the sprayed (sprayed) urea water is expanded in diameter from the upstream side to the downstream side as in the above-described rectifying unit 51, and the small holes The exhaust gas flowing in from 350C is diffused by being guided to the exhaust downstream side by the partition wall 350D. Then, the diffused urea water and the exhaust gas that has turned into a swirl flow are mixed in the connection pipe 24.

図8は、他の実施形態に係る整流部451を示す断面図である。なお、上述の実施形態と同様の構成には同一の符合を付し、説明は省略する。図8に示すように、整流部451は、整流部材350と、整流部材350の排気下流側に配された加水分解触媒252とを備えている。   FIG. 8 is a cross-sectional view showing a rectifying unit 451 according to another embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to the above-mentioned embodiment, and description is abbreviate | omitted. As shown in FIG. 8, the rectifying unit 451 includes a rectifying member 350 and a hydrolysis catalyst 252 disposed on the exhaust downstream side of the rectifying member 350.

かかる構成の整流部451では、上述の整流部251と同様、尿素水噴射バルブ30から噴射され整流部材350により拡散された尿素水が加水分解触媒252を通過する。この際、尿素水の加水分解が促進される。そして、尿素水及び加水分解により生じたアンモニアが、旋回流となった排気ガスにより接続配管24の排気下流側へ送られる。   In the rectifying unit 451 having such a configuration, the urea water injected from the urea water injection valve 30 and diffused by the rectifying member 350 passes through the hydrolysis catalyst 252 as in the above-described rectifying unit 251. At this time, hydrolysis of urea water is promoted. Then, urea water and ammonia generated by hydrolysis are sent to the exhaust downstream side of the connection pipe 24 by the exhaust gas that has turned into a swirling flow.

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。   In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, it can change suitably and can implement.

1 排気浄化ユニット、20 前段ケーシング、20A 第1ケーシング、20B 第2ケーシング、21 第1酸化触媒、22 フィルタ、23 ミキサーチャンバ、23A 第1チャンバ、23B 第2チャンバ、24 接続配管、24A 第1配管、24B 第2配管、30 尿素水噴射バルブ、40 後段ケーシング、41 SCR触媒、42 第2酸化触媒、50 整流部材、50A 開口、50B 開口、50C 小孔、50D 爪、51 整流部、151 整流部、152 衝突板ミキサ、152A 拡散板、251 整流部、252 加水分解触媒、350 整流部材、350A 開口、350B 開口、350C 小孔、350D 隔壁、351 整流部、451 整流部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust purification unit, 20 Front casing, 20A 1st casing, 20B 2nd casing, 21 1st oxidation catalyst, 22 Filter, 23 Mixer chamber, 23A 1st chamber, 23B 2nd chamber, 24 Connection piping, 24A 1st piping , 24B second piping, 30 urea water injection valve, 40 latter casing, 41 SCR catalyst, 42 second oxidation catalyst, 50 rectifying member, 50A opening, 50B opening, 50C small hole, 50D claw, 51 rectifying unit, 151 rectifying unit , 152 Collision plate mixer, 152A diffusion plate, 251 rectifier, 252 hydrolysis catalyst, 350 rectifier, 350A opening, 350B opening, 350C small hole, 350D partition, 351 rectifier, 451 rectifier

Claims (3)

内燃機関の排気系に設けられ、アンモニアを還元剤として排気中の窒素酸化物を選択還元する選択還元型触媒と、
前記選択還元型触媒に排気ガスを送る排気管と、
前記排気管の排気上流端に対向して配され、前記排気管内に尿素水を噴射する尿素水噴射装置と、
触媒を収容するケーシングの排気下流端と前記排気管の排気上流端とを接続し、排気ガスが前記ケーシングから前記排気管へ折り返されて流れる流路を形成するチャンバと、
前記チャンバに設けられ、前記尿素水噴射装置の噴射口の近傍から前記排気管に向かって次第に拡径しながら延びる円錐台形状の管材であり、複数の通気口が形成され、各通気口毎に、排気ガスを排気下流側へ導くガイドが設けられている整流部材と
を備える排気浄化ユニット。
A selective reduction catalyst that is provided in an exhaust system of an internal combustion engine and selectively reduces nitrogen oxides in the exhaust gas using ammonia as a reducing agent;
An exhaust pipe for sending exhaust gas to the selective catalytic reduction catalyst;
A urea water injection device arranged to face the exhaust upstream end of the exhaust pipe and injecting urea water into the exhaust pipe;
A chamber that connects an exhaust downstream end of a casing containing a catalyst and an exhaust upstream end of the exhaust pipe, and forms a flow path in which exhaust gas is folded back from the casing to the exhaust pipe;
A frustoconical tube provided in the chamber and extending gradually from the vicinity of the injection port of the urea water injection device toward the exhaust pipe, and a plurality of vents are formed, and each vent is formed. An exhaust purification unit comprising: a rectifying member provided with a guide for guiding exhaust gas to the exhaust downstream side.
前記整流部材の排気下流端に配された多孔材を備える請求項1に記載の排気浄化ユニット。   The exhaust purification unit according to claim 1, further comprising a porous material disposed at an exhaust downstream end of the rectifying member. 前記整流部材の排気下流端に配された加水分解触媒を備える請求項1に記載の排気浄化ユニット。   The exhaust purification unit according to claim 1, further comprising a hydrolysis catalyst disposed at an exhaust downstream end of the rectifying member.
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