JP4957466B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
内燃機関の排気通路に備わる触媒へ還元剤を添加することにより、NOxを浄化したり
、触媒の温度を高めたり、フィルタの再生を行なったりする技術が知られている。そして、還元剤の添加弁よりも下流で且つ触媒よりも上流に、網目状の板を設置して、還元剤と排気とを混合させる技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
しかし、網目状の板を複数設置することにより、排気が通過するときの抵抗が大きくなるため、内燃機関の機能低下を招く虞がある。また、抵抗を小さくしようとして板の枚数を減らすと、還元剤の拡散が不十分となる虞がある。 However, by installing a plurality of mesh-like plates, the resistance when the exhaust gas passes increases, and there is a risk that the function of the internal combustion engine will deteriorate. Further, if the number of plates is reduced in order to reduce the resistance, the reducing agent may not be sufficiently diffused.
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気浄化装置において、還元剤を拡散させつつ排気の抵抗を小さくすることができる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a technology capable of reducing the resistance of exhaust gas while diffusing a reducing agent in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine. To do.
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路内に設けられ還元剤を衝突させて該還元剤を排気中に分散させるための分散板において、
排気の流れる方向と前記分散板の板厚方向とが略直交し、
前記板厚よりも広い面積を持つ面を、排気通路の直径方向にずれ且つ排気通路の中心軸方向にずれた2つ以上の位置に配置することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention employs the following means. That is, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is
In a dispersion plate provided in an exhaust passage of an internal combustion engine for colliding a reducing agent to disperse the reducing agent in the exhaust,
The direction in which the exhaust flows and the thickness direction of the dispersion plate are substantially orthogonal,
The surfaces having an area larger than the plate thickness are arranged at two or more positions shifted in the diameter direction of the exhaust passage and in the central axis direction of the exhaust passage.
すなわち、排気の流れる方向と、分散板の板厚方向とが略直交することにより、分散板の板厚部分に排気が衝突する。そして、分散板の面は排気の流れ方向と平行となるため、排気が通過するときの抵抗が小さくなる。 That is, the exhaust gas collides with the plate thickness portion of the dispersion plate because the flow direction of the exhaust gas and the plate thickness direction of the dispersion plate are substantially orthogonal. Since the surface of the dispersion plate is parallel to the flow direction of the exhaust gas, the resistance when the exhaust gas passes is reduced.
また、分散板の面を、排気通路の直径方向にずれ且つ排気通路の中心軸方向にずれた2つ以上の位置に配置することにより、より広い範囲で還元時を分散板に衝突させることができるため、より広い範囲に還元剤を分散させることができる。 Further, by disposing the surface of the dispersion plate at two or more positions that are shifted in the diameter direction of the exhaust passage and in the central axis direction of the exhaust passage, the reduction plate can collide with the dispersion plate in a wider range. Therefore, the reducing agent can be dispersed in a wider range.
本発明においては、前記分散板の面は、排気の上流側から下流側へ行くに従い、排気通路の一方の壁面から、該一方の壁面と対向する他方の壁面に向けてずれて配置されることができる。 In the present invention, the surface of the dispersion plate is shifted from one wall surface of the exhaust passage toward the other wall surface facing the one wall surface as it goes from the upstream side to the downstream side of the exhaust gas. Can do.
つまり、分散板の面は、排気通路の一方の壁面側から他方の壁面側へ向けて階段状に設けられる。これにより、排気中に存在する還元剤が分散板に衝突する機会が多くなるため、還元剤の分散をより促進させることができる。 That is, the surface of the dispersion plate is provided in a staircase pattern from one wall surface side to the other wall surface side of the exhaust passage. Thereby, since the opportunity for the reducing agent present in the exhaust to collide with the dispersion plate increases, the dispersion of the reducing agent can be further promoted.
本発明においては、前記分散板は、1枚の板に複数の切れ目を排気の流れと直行する方向に入れ、夫々の切れ目の上流側と下流側とを板厚方向にずらすことにより、該分散板の面の位置をずらすことができる。 In the present invention, the dispersion plate is formed by placing a plurality of cuts in one plate in a direction perpendicular to the flow of exhaust, and shifting the upstream and downstream sides of each cut in the plate thickness direction. The position of the surface of the board can be shifted.
夫々の切れ目の上流側と下流側とを板厚方向にずらすときに、分散板の面が排気の流れ方向と直交する方向となるようにすれば、排気の流れ方向と分散板の面とが平行になる。これにより、排気の流れに対向するのは、分散板の板厚分のみとなるため、該分散板を排気が通過するときの抵抗を可及的に小さくすることができる。 When the upstream side and the downstream side of each cut are shifted in the plate thickness direction, the flow direction of the exhaust gas and the surface of the dispersion plate are made different if the surface of the dispersion plate is perpendicular to the flow direction of the exhaust gas. Become parallel. As a result, only the thickness of the dispersion plate opposes the flow of the exhaust gas, so that the resistance when the exhaust gas passes through the dispersion plate can be made as small as possible.
本発明においては、排気の流れに対して角度を持って還元剤を添加する還元剤添加弁を備え、
前記還元剤添加弁から添加された還元剤が衝突する位置に、前記分散板の面を配置することができる。
In the present invention, provided with a reducing agent addition valve for adding the reducing agent at an angle to the flow of exhaust,
The surface of the dispersion plate can be arranged at a position where the reducing agent added from the reducing agent addition valve collides.
排気の流れに対して角度を持っているということは、分散板の面と平行ではないということになる。つまり、排気の流れ方向と、還元剤の添加方向が異なることにより、分散板の面に還元剤がより衝突しやすくなる。なお、還元剤が衝突する位置とは、還元剤の噴霧領域としても良い。 An angle with respect to the flow of exhaust means that it is not parallel to the surface of the dispersion plate. That is, when the flow direction of the exhaust gas is different from the addition direction of the reducing agent, the reducing agent easily collides with the surface of the dispersion plate. The position where the reducing agent collides may be the reducing agent spray region.
本発明においては、前記分散板を排気の流れ方向に複数備え、
上流側の分散板に衝突しなかった還元剤の少なくとも一部が下流側の分散板に衝突するように前記分散板の面の位置を決定することができる。
In the present invention, a plurality of the dispersion plates are provided in the exhaust flow direction,
The position of the surface of the dispersion plate can be determined such that at least a part of the reducing agent that has not collided with the upstream dispersion plate collides with the downstream dispersion plate.
つまり、還元剤が上流側の分散板に衝突せずにすり抜けても、下流側の分散板に衝突すれば、還元剤の分散を促進させることができる。つまり、分散板を複数備えることにより、還元剤が分散板に衝突する機会を増やすことができる。 That is, even if the reducing agent slips through without colliding with the upstream side dispersion plate, if it collides with the downstream side dispersion plate, the dispersion of the reducing agent can be promoted. That is, by providing a plurality of dispersion plates, it is possible to increase the chance that the reducing agent collides with the dispersion plate.
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、還元剤を拡散させつつ排気の抵抗を小さくすることができる。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention can reduce exhaust resistance while diffusing the reducing agent.
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, specific embodiments of an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、4つの気筒を有する水冷式の4サイクル・ディーゼルエンジンである。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to this embodiment is applied and its exhaust system. The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-cycle diesel engine having four cylinders.
内燃機関1には、排気通路2が接続されている。排気通路2の途中には、還元剤を必要とする触媒3が備えられている。触媒3には、例えば、吸蔵還元型NOx触媒、選択還元
型NOx触媒、酸化触媒等を挙げることができる。また、触媒を担持したパティキュレー
トフィルタ、または触媒を上流側に有するパティキュレートフィルタであっても良い。
An
また、触媒3よりも上流の排気通路2には、排気中に還元剤を添加する還元剤添加弁4が取り付けられている。還元剤は、例えば、燃料または尿素を用いることができる。
In addition, a reducing
そして、還元剤添加弁4よりも下流の排気通路2であって、該還元剤添加弁4から添加
される還元剤の進路上には、該還元剤を排気中に広く分散させるための分散板5が設けられている。
A dispersion plate for widely dispersing the reducing agent in the exhaust gas in the
図2は、分散板5が設けられている箇所の排気通路2の断面図である。図2は、排気通路2の中心軸と、還元剤添加弁4の中心軸とを含む面で切断した図である。また、図3は、還元剤添加弁4から分散板5を見た図である。さらに、図4は、排気の流れの上流側から分散板5を見た図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
分散板5は、金属を材料とし、以下のようにして形成される。まず、分散板5の板厚方向が排気の流れと直交するように該分散板5を排気通路2へ取り付けたときに、排気の流れ方向と平行になる面に排気の流れと直行する方向に切れ目をいれる。そして、排気の流れと直行する方向に同じ形状の切れ目を等間隔に複数入れる。さらに、排気の流れと平行な方向にも同じ形状の切れ目を等間隔に複数入れている。また、隣接する4つの切れ目の中心にも、同じ形状の切れ目を同方向に入れている。この切れ目では、分散板5が上流側と下流側とに分けられる。
The
そして、夫々の切れ目において、その上流側と下流側とを板厚方向に引き離す。すなわち、上流側と下流側とで逆方向に移動させる。このときに、上流側の移動方向及び下流側の移動方向は、全ての切れ目において同じ方向とする。また、一の切れ目の下流側と、該一の切れ目の下流側に備わる他の切れ目の上流側とを結ぶ線は、排気の流れと平行になるようにする。これにより、切れ目は広げられて穴51となる。この穴51は、分散板5の面52と平行方向に開口している。
Then, at each cut, the upstream side and the downstream side are separated in the thickness direction. That is, it is moved in the opposite direction between the upstream side and the downstream side. At this time, the upstream moving direction and the downstream moving direction are the same in all the cuts. Further, a line connecting the downstream side of one cut and the upstream side of the other cut provided on the downstream side of the one cut is made parallel to the flow of exhaust. As a result, the cut is widened and becomes a
このようにして、分散板5には、波状の凹凸を有する面52が形成される。これを順次繰り返すことにより、分散板5は、上流側から下流側に行くに従い還元剤添加弁4側の壁面に近づく階段状に形成される。この階段状の分散板5は、排気の流れの上流側から見ると、図4に示すように板厚の分しか見ることができない。また、排気通路2の中心軸と直交し、且つ穴51を形成する前の分散板5の面52の垂直方向から見ると、穴51は見えなくなる。このようにして、排気通路2の直径方向にずれ且つ排気通路2の中心軸方向にずれた2つ以上の位置に面52を配置している。
In this way, the
そして、還元剤添加弁4から見ると、図3に示すように面52が見える。つまり、還元剤添加弁4から還元剤を添加すると、分散板5の面52に多くの還元剤が衝突する。これにより、還元剤の分散や拡散を促進させることができる。
And when it sees from the reducing
また、図4に示すように、分散板5の面52は、排気通路2の中心軸と平行となっているため、排気が通過するときの抵抗を小さくすることができる。そのため、圧力損失を低減させることができるので、内燃機関1の機能低下を抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 4, the
ここで、図5は、本実施例に係る分散板5を備えない場合の還元剤の分散領域を示しており、図6は、本実施例に係る分散板5を備えている場合の還元剤の分散領域を示している。
Here, FIG. 5 shows a dispersion region of the reducing agent when the
図5に示すように、分散板5を備えていない場合には、還元剤添加弁4から添加された還元剤の多くは、排気通路2の壁面に衝突する。その後、還元剤が排気中に拡散して、下流へと流れる。
As shown in FIG. 5, when the
一方、図6に示すように、分散板5を備えている場合には、排気通路2の径方向の広い範囲に存在する分散板5の面52に還元剤が衝突する。その後、夫々の面52から排気中に還元剤が拡散する。そのため、排気通路2の断面方向の様々な箇所から還元剤が拡散さ
れるため、還元剤の拡散が速やかに完了する。
On the other hand, as shown in FIG. 6, when the
本実施例においては、分散板5を排気の流れ方向に直列に2つ設けている。そして、下流側の分散板5の面52の位置を、上流側の分散板5の穴51をすり抜けた還元剤が衝突する位置としている。
In this embodiment, two
図7は、分散板5を複数設けたときの還元剤の噴霧領域を示した図である。還元剤は、図7のAからHで示される範囲に噴射される。A、C、E、Hで示される範囲に噴射された還元剤は、上流側の分散板5に衝突する。また、B、D、Fで示される範囲に噴射された還元剤は、上流側の分散板5の穴51を通過して、下流側の分散板5に衝突する。そして、Gで示される範囲に噴射された還元剤は、上流側及び下流側の分散板5の穴51を通過する。そのため、Gで示される範囲に噴射された還元剤が衝突する位置に、さらに分散板5を設けても良い。すなわち、本実施例では2つの分散板5を備えているが、3つ以上の分散板5を備えていてもよい。
FIG. 7 is a view showing a spray region of the reducing agent when a plurality of
このように、複数の分散板5を備えることにより、還元剤をより広い範囲に衝突させることができるため、還元時の拡散及び分散をより促進させることができる。
Thus, by providing the some
1 内燃機関
2 排気通路
3 触媒
4 還元剤添加弁
5 分散板
51 穴
52 面
1
Claims (4)
排気の流れる方向と前記分散板の板厚方向とが略直交し、
前記板厚よりも広い面積を持つ面を、排気通路の直径方向にずれ且つ排気通路の中心軸方向にずれた2つ以上の位置に配置し、
前記分散板は、1枚の板に複数の切れ目を排気の流れと直行する方向に入れ、夫々の切れ目の上流側と下流側とを板厚方向にずらすことにより、該分散板の面の位置をずらすことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 In a dispersion plate provided in an exhaust passage of an internal combustion engine for colliding a reducing agent to disperse the reducing agent in the exhaust,
The direction in which the exhaust flows and the thickness direction of the dispersion plate are substantially orthogonal,
The surface having an area larger than the plate thickness is disposed at two or more positions displaced in the diameter direction of the exhaust passage and in the central axis direction of the exhaust passage ,
The dispersion plate is provided with a plurality of cuts in one plate in a direction perpendicular to the flow of exhaust gas, and the upstream and downstream sides of each cut are shifted in the plate thickness direction, thereby positioning the surface of the dispersion plate. exhaust purification system of an internal combustion engine, characterized in that shifting the.
前記還元剤添加弁から添加された還元剤が衝突する位置に、前記分散板の面を配置することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 It has a reducing agent addition valve that adds the reducing agent at an angle to the flow of exhaust,
3. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the surface of the dispersion plate is disposed at a position where the reducing agent added from the reducing agent addition valve collides.
上流側の分散板に衝突しなかった還元剤の少なくとも一部が下流側の分散板に衝突するように前記分散板の面の位置を決定することを特徴とする請求項1から3の何れか1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 A plurality of the dispersion plates are provided in the exhaust flow direction,
Any one of claims 1 to 3 in which at least part of the reducing agent that did not collide with the upstream side of the dispersion plate and determining the position of the surface of the dispersion plate to impinge on the dispersion plate of the downstream 2. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to 1.
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