JP2009041371A - Exhaust emission control device and mixer unit of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関から排出される排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化するための排気浄化装置及びそのような排気浄化装置に用いられるミキサーユニットに関する。 The present invention relates to an exhaust purification device for reducing and purifying nitrogen oxide in exhaust gas discharged from an internal combustion engine, and a mixer unit used in such an exhaust purification device.
従来、内燃機関から排出される排気ガス中に含まれる窒素酸化物(以下、NOXと称する。)を除去するために、液体還元剤の噴射装置と選択還元触媒とを備えた排気浄化装置が知られている。かかる排気浄化装置は、還元触媒の上流側で排気ガス中に尿素水溶液等の液体還元剤を噴霧し、混合した上で還元触媒に流入させ、還元触媒中で液体還元剤が加水分解して生成されるアンモニアと窒素酸化物とを還元反応させることによって窒素酸化物が浄化されるようになっている。 Conventionally, the nitrogen oxides contained in the exhaust gas discharged from an internal combustion engine (hereinafter, referred to as NO X.) To remove the exhaust gas purification device provided with a selective reduction catalyst and the injection device of the liquid reducing agent Are known. Such an exhaust purification device sprays a liquid reducing agent, such as an aqueous urea solution, into the exhaust gas upstream of the reduction catalyst, mixes it, flows it into the reduction catalyst, and hydrolyzes the liquid reducing agent in the reduction catalyst. Nitrogen oxide is purified by a reduction reaction between ammonia and nitrogen oxide.
排気通路中に還元剤を供給する装置としては、混合室内で圧縮空気を液体還元剤と混合して霧化した後に排気管中のノズルから供給する、いわゆるエアアシストタイプの装置や、排気管に取り付けられたインジェクタに液体還元剤を圧送し、噴射孔に通じる流路を開閉することによってインジェクタから排気通路内に還元剤の噴霧を行うインジェクションタイプの装置がある。このうち、インジェクタを用いて還元剤の噴霧を行うタイプでは、還元剤の粒子が拡散されにくく、還元触媒の入口面に流入する噴霧分布が偏りやすくなっている。 As a device for supplying the reducing agent into the exhaust passage, the compressed air is mixed with the liquid reducing agent in the mixing chamber and atomized and then supplied from a nozzle in the exhaust pipe, or a so-called air assist type device or an exhaust pipe. There is an injection-type device that sprays a reducing agent from an injector into an exhaust passage by pumping a liquid reducing agent to an attached injector and opening and closing a flow path leading to an injection hole. Among these, in the type in which the reducing agent is sprayed using an injector, the particles of the reducing agent are not easily diffused, and the spray distribution flowing into the inlet surface of the reduction catalyst is easily biased.
噴霧された還元剤の分布が偏った状態で還元触媒の入口面に対して流入すると、還元剤の流入量が多い領域においては生成されるアンモニアのうち窒素酸化物の還元反応に用いられなかったアンモニアがそのまま大気中に放出され、還元剤の流入量が少ない領域においては排気ガス中の窒素酸化物が十分に還元されずにそのまま大気中に放出されるおそれが生じる。そのため、還元触媒に到達する液体還元剤の分布が均一になるように、排気通路中にミキサーを配置することが行われている。 When the sprayed reducing agent flowed in a biased distribution toward the inlet of the reduction catalyst, it was not used for the reduction reaction of nitrogen oxides in the ammonia produced in the region where the amount of reducing agent inflow was large. In a region where ammonia is released into the atmosphere as it is and the amount of reducing agent inflow is small, there is a risk that the nitrogen oxides in the exhaust gas will not be sufficiently reduced and will be released into the atmosphere as they are. For this reason, a mixer is disposed in the exhaust passage so that the distribution of the liquid reducing agent reaching the reduction catalyst is uniform.
例えば、図10に示すように、エンジン311の排気管316に設けられた選択還元型触媒324と、選択還元型触媒324より排ガス上流側の排気管316に設けられ選択還元型触媒324に向けて尿素系液体332を噴射可能な液体噴射ノズル329とを備えた排気浄化装置であって、液体噴射ノズル329から噴射された液体332を排ガスに混合可能に構成されたミキサ351が液体噴射ノズル329と選択還元型触媒324の間の排気管316に設けられ、ミキサ351が、軸線方向に排ガスを通過可能な筒部352aを有するミキサ本体352と、筒部352aの内部の排ガスの通過を遮るようにミキサ本体352に所定の間隔をあけて設けられ複数のガス孔がそれぞれ形成された複数枚の仕切板353とを備え、複数のガス孔は隣接する仕切板353に形成された複数のガス孔と筒部352aの軸線方向に重ならないように形成された排気浄化装置が開示されている(特許文献1参照)。
For example, as shown in FIG. 10, the
しかしながら、特許文献1に記載された排ガス浄化装置の構成の場合、複数のガス孔が形成された仕切板が用いられており、ガス孔以外の部分が排気ガスの流れ方向に交差する平面部となっている。そのため、還元剤が平面部に衝突し平面状に広がり付着しやすく、付着した還元剤は微粒化されにくくなるとともに、蒸発することが出来ない場合には液垂れが生じるおそれがある。したがって、還元剤混合排気ガスを拡散させて、還元触媒に対して均一に流入させることが困難となって、NOXの還元効率が低下するおそれがある。 However, in the case of the configuration of the exhaust gas purifying apparatus described in Patent Document 1, a partition plate in which a plurality of gas holes is formed is used, and a plane portion where a portion other than the gas holes intersects the flow direction of the exhaust gas; It has become. Therefore, the reducing agent collides with the flat part and spreads and adheres in a flat shape. The attached reducing agent is less likely to be atomized, and liquid dripping may occur when it cannot evaporate. Therefore, it becomes difficult to diffuse the reducing agent mixed exhaust gas and uniformly flow it into the reduction catalyst, which may reduce the NO x reduction efficiency.
そこで、本発明の発明者は鋭意努力し、ワイヤーメッシュを複数枚配列したミキサー本体部と、ミキサー本体部の還元触媒側に配置された拡散部材と、を備えたミキサーユニットを用いることにより、このような問題を解決できることを見出し本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、還元剤混合排気ガスをミキサーユニットを介して効率的に拡散させて、還元触媒の入口面に均一に流入させることができる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。また、本発明の別の目的は、そのような排気浄化装置に用いられるミキサーユニットを提供することである。 Accordingly, the inventors of the present invention have made diligent efforts to use a mixer unit including a mixer main body portion in which a plurality of wire meshes are arranged, and a diffusion member disposed on the reduction catalyst side of the mixer main body portion. The present invention has been completed by finding that such problems can be solved. That is, an object of the present invention is to provide an exhaust purification device for an internal combustion engine that can efficiently diffuse the reducing agent mixed exhaust gas through the mixer unit and uniformly flow into the inlet surface of the reduction catalyst. To do. Another object of the present invention is to provide a mixer unit used in such an exhaust purification device.
本発明によれば、内燃機関の排気通路中に配置された還元触媒と、還元触媒の上流側で排気通路内に還元剤を噴射するための還元剤噴射部と、を備えた内燃機関の排気浄化装置であって、還元触媒よりも上流側、かつ、還元剤噴射部による噴射位置よりも下流側に、還元剤及び排気ガスを混合拡散させるためのミキサーユニットが配置されており、ミキサーユニットは、排気ガスの流れ方向に複数枚配列されたワイヤーメッシュを含むミキサー本体部と、ミキサー本体部の還元触媒側に配置された拡散部材と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置が提供され、上述した問題を解決することができる。 According to the present invention, the exhaust gas of an internal combustion engine provided with a reduction catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine and a reducing agent injection unit for injecting the reducing agent into the exhaust passage on the upstream side of the reduction catalyst. A purification device, a mixer unit for mixing and diffusing the reducing agent and the exhaust gas is arranged upstream of the reduction catalyst and downstream of the injection position by the reducing agent injection unit. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising: a mixer main body portion including a wire mesh arranged in a plurality of exhaust gas flow directions; and a diffusion member disposed on a reduction catalyst side of the mixer main body portion. Provided and can solve the above-mentioned problems.
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置を構成するにあたり、ミキサー本体部は、固定用プレートにワイヤーメッシュが保持されてなる複数のメッシュプレートが互いに固定されて構成されており、複数のメッシュプレートの固定用プレート同士が固定されることによって、ワイヤーメッシュ間に間隙が形成されることが好ましい。 Further, when configuring the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the mixer body is configured by fixing a plurality of mesh plates each having a wire mesh held by a fixing plate to each other. It is preferable that a gap is formed between the wire meshes by fixing the fixing plates.
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置を構成するにあたり、ミキサー本体部を構成する複数のワイヤーメッシュを排気ガスの流れ方向に見た場合に、少なくとも一つのワイヤーメッシュの開口部が、他のワイヤーメッシュの開口部の位置からずらされていることが好ましい。 Further, in configuring the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, when the plurality of wire meshes constituting the mixer main body portion are viewed in the flow direction of the exhaust gas, at least one wire mesh opening has other It is preferable that the position is shifted from the position of the opening of the wire mesh.
また、本発明の別の態様は、排気ガス中のNOXを還元剤を用いて還元浄化する内燃機関の排気浄化装置に用いられ、排気通路中に供給される還元剤及び排気ガスを混合拡散させるためのミキサーユニットであって、排気ガスの流れ方向に複数枚配列されたワイヤーメッシュを含むミキサー本体部と、ミキサー本体部の還元触媒側に配置された拡散部材と、を備えることを特徴とするミキサーユニットである。 Another aspect of the present invention is used in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that reduces and purifies NO x in exhaust gas using a reducing agent, and mixes and diffuses the reducing agent and exhaust gas supplied into the exhaust passage. A mixer unit including a wire body arranged in the exhaust gas flow direction, and a diffusion member disposed on the reduction catalyst side of the mixer body. It is a mixer unit.
本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、ミキサー本体部が複数のワイヤーメッシュを用いて構成されていることにより、還元剤の噴霧の衝突面が曲面となるため、還元剤が平面状に広がって付着することが防止される。すなわち、ワイヤーメッシュに衝突した還元剤はワイヤーメッシュの曲面に沿って液膜状に広がった後、ワイヤーメッシュから離れる際にせん断されやすくなっており、微粒子化が促進される。また、ワイヤーメッシュを通過する排気ガスは、渦流の強い乱れが発生するとともに流速が速くなるため、還元剤は排気ガスの流れの影響を受けて蒸発性が向上し、さらに微粒子化が促進されやすくなる。
また、ミキサー本体部を通過し微粒化された還元剤の噴霧は、拡散部材によって排気通路内に拡散されるため、還元触媒の入口面に対して均一に流入させることができる。したがって、還元触媒の全面を利用してNOXを還元させることができ、効率的に排気ガスの浄化を行うことができる。
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, since the mixer main body portion is configured using a plurality of wire meshes, the reducing agent spray collision surface becomes a curved surface, so that the reducing agent is planar. It is prevented from spreading and adhering. That is, the reducing agent that has collided with the wire mesh spreads in a liquid film shape along the curved surface of the wire mesh, and then is easily sheared when leaving the wire mesh, thereby promoting the formation of fine particles. In addition, exhaust gas that passes through the wire mesh generates strong vortex turbulence and increases the flow velocity, so that the reducing agent is affected by the exhaust gas flow and its evaporability is improved. Become.
Moreover, since the atomized reducing agent spray that has passed through the mixer main body is diffused into the exhaust passage by the diffusion member, it can be made to uniformly flow into the inlet surface of the reduction catalyst. Therefore, NO x can be reduced using the entire surface of the reduction catalyst, and the exhaust gas can be efficiently purified.
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、ワイヤーメッシュを固定用プレートで保持したメッシュプレートを用いてミキサー本体部を構成することにより、隣り合うワイヤーメッシュ同士が接触しないようにされ、ワイヤーメッシュを通過することによる微粒化を効率的に行うことができる。 Further, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, by configuring the mixer body using a mesh plate that holds the wire mesh with a fixing plate, the adjacent wire meshes are prevented from contacting each other, and the wire mesh Atomization by passing through can be efficiently performed.
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、ミキサー本体部を構成する複数のワイヤーメッシュのうちの少なくとも一つのワイヤーメッシュを回転させて、開口部の位置がずらされることにより、ミキサー本体部を通過する還元剤の衝突頻度を向上させることができ、還元剤を効率的に微粒子化させることができる。 Further, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the mixer main body portion is moved by rotating at least one wire mesh among a plurality of wire meshes constituting the mixer main body portion and shifting the position of the opening. The collision frequency of the reducing agent that passes through can be improved, and the reducing agent can be made into fine particles efficiently.
また、本発明のミキサーユニットによれば、ミキサー本体部が複数のワイヤーメッシュを用いて構成されていることにより、還元剤の噴霧の衝突面が曲面となるため、還元剤が平面状に広がって付着することが防止される。すなわち、ワイヤーメッシュに衝突した還元剤はワイヤーメッシュの曲面に沿って液膜状に広がった後、ワイヤーメッシュから離れる際にせん断されやすくなっており、微粒子化が促進される。また、ワイヤーメッシュを通過する排気ガスは、渦流の強い乱れが発生するとともに流速が速くなるため、還元剤は排気ガスの流れの影響を受けて蒸発性が向上し、さらに微粒子化が促進されやすくなる。
また、ミキサー本体部を通過し微粒化された還元剤の噴霧は、拡散部材によって排気通路内に拡散されるため、還元触媒の入口面に対して均一に流入させることができる。したがって、還元触媒の全面を利用してNOXを還元させることができ、効率的に排気ガスの浄化を行うことができる。
Moreover, according to the mixer unit of the present invention, since the mixer main body portion is configured by using a plurality of wire meshes, the reducing agent spray collision surface becomes a curved surface, so that the reducing agent spreads in a planar shape. It is prevented from adhering. That is, the reducing agent that has collided with the wire mesh spreads in a liquid film shape along the curved surface of the wire mesh, and then is easily sheared when leaving the wire mesh, thereby promoting the formation of fine particles. In addition, exhaust gas that passes through the wire mesh generates strong vortex turbulence and increases the flow velocity, so that the reducing agent is affected by the exhaust gas flow and its evaporability is improved. Become.
Moreover, since the atomized reducing agent spray that has passed through the mixer main body is diffused into the exhaust passage by the diffusion member, it can be made to uniformly flow into the inlet surface of the reduction catalyst. Therefore, NO x can be reduced using the entire surface of the reduction catalyst, and the exhaust gas can be efficiently purified.
以下、図面を参照して、本発明の内燃機関の排気浄化装置及びミキサーユニットに関する実施形態について具体的に説明する。ただし、かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
なお、図面中、同一の符号が付されたものについては同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments relating to an exhaust gas purification apparatus and a mixer unit for an internal combustion engine according to the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. However, this embodiment shows one aspect of the present invention and does not limit the present invention, and can be arbitrarily changed within the scope of the present invention.
In the drawings, the same members are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate.
1.排気浄化装置
図1は、本発明の実施の形態にかかるミキサーユニット11を備えた内燃機関の排気浄化装置(以下、単に「排気浄化装置」と称する)10の構成を示す断面図である。
本実施形態にかかる排気浄化装置10は、排気ガスを排出する内燃機関5と、内燃機関5に接続された排気管25と、排気管25の途中に接続された還元触媒13と、還元触媒13の上流側で排気通路内に還元剤を噴射する還元剤供給装置30とを備えている。また、還元触媒13の上流側及び下流側には、上流側酸化触媒19及び下流側酸化触媒17がそれぞれ配置されている。
1. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an exhaust gas purification device (hereinafter simply referred to as “exhaust gas purification device”) 10 for an internal combustion engine including a
The
このうち、内燃機関5はディーゼルエンジンやガソリンエンジンが典型的であるが、現状において排気ガス中のPMやNOXの浄化度合いが課題とされるディーゼルエンジンを対象とすることが適している。
Of these, the
また、還元剤供給装置30は、還元剤の貯蔵タンク31と、貯蔵タンク31内の還元剤を圧送するポンプ33と、還元剤を排気通路内に噴射するインジェクタ35とを備えている。ポンプ33は、例えば電動ポンプが用いられ、還元剤の供給経路37内の圧力が所定の圧力に維持されるように制御されている。また、インジェクタ35は、例えば、DUTY制御により開弁のON−OFFを制御するON−OFF弁からなり、還元触媒13の上流側において、噴射孔35aが排気通路内を望むように排気管25に取り付けられている。
この還元剤供給装置30によって噴射される還元剤の量は、内燃機関5の回転数や負荷状態、燃料噴射量等を基に推定される排出NOX量に応じて決定され、この噴射量に応じてインジェクタ35のDUTY制御が行われるようになっている。
The reducing
The amount of reducing agent injected by the reducing
用いられる還元剤としては、尿素水溶液が典型的である。例えば、この尿素水溶液を使用した場合には、排気通路中に噴射された尿素が排気ガス中の熱によって加水分解することによりアンモニア(NH3)が生成され、このNH3と排気ガス中のNOX(NOやNO2)が還元触媒中で反応することによりNOXが還元され、窒素(N2)と水(H2O)に分解されて排出される。
これ以外にも、未燃燃料(HC)等、NOXを還元させることができる材料を液体還元剤として使用することができる。
As the reducing agent used, an aqueous urea solution is typical. For example, when this urea aqueous solution is used, urea (NH 3 ) is generated by hydrolysis of urea injected into the exhaust passage by heat in the exhaust gas, and this NH 3 and NO in the exhaust gas are generated. When X (NO or NO 2 ) reacts in the reduction catalyst, NO X is reduced, decomposed into nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O), and discharged.
In addition to this, a material capable of reducing NO x such as unburned fuel (HC) can be used as the liquid reducing agent.
本実施形態の排気浄化装置10に用いられる還元触媒13は、排気ガス中に含まれるNOXを選択的に還元浄化する、選択還元式の還元触媒である。この還元触媒13は、公知のもの、例えば、多孔質担体上に、活性成分としてのストロンチウム又はバリウム、及びマグネシウム等のアルカリ土類金属や、セリウムとランタン等の希土類金属、白金とロジウム等の貴金属等を含むものを用いることができる。
The
また、この還元触媒13よりも上流側であって、かつ、インジェクタ35の噴射位置よりも下流側では、後述するミキサーユニット11が排気管に挟み込まれるようにして取り付けられている。そして、上述のインジェクタ35は、噴射された還元剤がミキサーユニット11に対して衝突するように噴射方向を定められて取り付けられている。
Further, on the upstream side of the
また、還元触媒13の下流側には下流側酸化触媒17が配置され、仮に、還元剤としての尿素水溶液が加水分解されて生成されたアンモニアがスリップして、還元触媒13をそのまま通過した場合であっても、この下流側酸化触媒17によって酸化させ、比較的有害性の低いNO2にして放出させることができるようになっている。
また、還元触媒13の上流側には上流側酸化触媒19が配置され、排気ガス中に含まれるNOが酸化されてより還元剤と反応しやすいNO2が生成されるとともに、一酸化炭素(CO)が酸化されて二酸化炭素(CO2)が生成され、還元反応を生じさせやすい比率となるようにされている。そして、これらの酸化反応を生じる際に発生する酸化熱を後述するミキサーユニット11や還元触媒13に流入させることができ、ミキサーユニット11を加熱するとともに還元触媒13を昇温活性化させることができる。
これらの上流側酸化触媒19及び下流側酸化触媒17としては、公知のもの、例えば、アルミナに白金を担持させたものに所定量のセリウム等の希土類元素を添加したものを用いることができる。
Further, a downstream
Further, an upstream
As the upstream
2.ミキサーユニット
次に、本実施形態の排気浄化装置10に備えられたミキサーユニット11について詳細に説明する。図2(a)はミキサーユニット11の一構成例を示す側面図であり、図2(b)はミキサーユニット11を上流側(排気ガスの流入側)から見た前方正面図であり、図2(c)はミキサーユニット11を下流側(排気ガスの流出側)から見た後方正面図である。また、図3はミキサーユニット11を構成部品ごとに分解して表した斜視図であり、図4はミキサーユニット11のミキサー本体部52を構成するメッシュプレート51を構成部品ごとに分解して表した分解斜視図である。
2. Next, the
このミキサーユニット11は、噴射された還元剤の噴霧を微粒化し、排気ガス中へ混合拡散させるためのものであり、ミキサー本体部52と拡散部材53とを備えた構成となっている。これらのミキサーユニット11の各部材は、互いに一部が溶接されて固定されているとともに、ミキサーユニット11は排気管に挟み込まれるようにして取り付けられるために、気密性が確保されるとともに強度が確保されるようになっている。
The
また、ミキサー本体部52は複数(図の例では5枚)のメッシュプレート51a〜51eが溶接固定されて構成されている。各メッシュプレート51a〜51eは、図4に示すように、ワイヤーメッシュ54と当該ワイヤーメッシュ54を保持する二つの固定用プレート55とで構成されている。
ここで使用されるワイヤーメッシュ54は金属性のワイヤーを用いて構成されたメッシュ状の部材であり、その粗さは、例えば、メッシュを成すワイヤーの直径が0.3〜0.8mm、メッシュ数(1インチあたりの目数)が4〜15、空間率(開口率)が70〜90%であるワイヤーメッシュを使用することができる。ただし、これらの数値は限定されるものではなく、CFD(流体数値計算)等によって算出される排気ガスの流量等を考慮して、排気ガスの圧力損失や還元剤粒子の拡散度合いを考慮して適宜設定することができる。
また、固定用プレート55は、中央部に開口部55aが設けられたリング状の部材であって、一方の面の開口部55aの周囲にはワイヤーメッシュ54が配設される溝部55bが設けられている。そして、溝部55bが対向するように二つの固定用プレート55を重ねあわせ、この溝部内にワイヤーメッシュ54を挟み込むようにして、二つの固定用プレート55が溶接固定されている。
In addition, the mixer
The
The fixing
このように構成されたメッシュプレートであれば、隣り合うメッシュプレートの固定用プレート同士を溶接し固定することによって、図5に示すように、隣り合うワイヤーメッシュ54を接触させることなく、間隙が形成されるように配置することができる。
すなわち、ワイヤーメッシュ54同士が接するように配置されると、図6に示すように、ミキサー本体部52内に複数の通路Pが形成された状態となって、ワイヤーメッシュ54を通過することによる排気ガスの乱れや、せん断による微粒化が不十分となるおそれがあるためである。さらに、後述するようにワイヤーメッシュ54の開口部の位置がずらされているような場合には、ワイヤーメッシュ54同士が接していると、メッシュの開口部が塞がれるような状態となってミキサー本体部52を通過する排気ガスの圧力損失が大きくなるおそれもあるためである。
In the case of the mesh plate configured as described above, a gap is formed without contacting adjacent wire meshes 54 by welding and fixing the fixing plates of adjacent mesh plates to each other as shown in FIG. Can be arranged.
That is, when the wire meshes 54 are arranged so as to be in contact with each other, as shown in FIG. 6, a plurality of passages P are formed in the mixer
また、本実施形態の例では、二つの固定用プレート55の間にワイヤーメッシュ54を挟みこむようにして構成したメッシュプレート51a〜51eを用いているが、ミキサー本体部52の構成はかかる構成に限定されるものではない。
例えば、一枚の固定用プレートでワイヤーメッシュを保持するように構成することもできるし、あるいは、固定用プレートを用いないで、複数のワイヤーメッシュを一つのケーシングに保持させて構成することもできる。
Further, in the example of the present embodiment,
For example, the wire mesh can be held by a single fixing plate, or a plurality of wire meshes can be held in one casing without using the fixing plate. .
また、本実施形態のミキサーユニット11のミキサー本体部52においては、図7(a)に示すように、ミキサー本体部52を構成する複数のメッシュプレート51a〜51eを排気ガスの流れ方向に沿って見た場合に、それぞれメッシュの開口部の位置がずらされるようにして軸回転方向に回転させて配置されている。より具体的には、メッシュプレート51a〜51eは、排気ガスの流れ方向下流側にいくにしたがい、それぞれ15度ずつ軸回転させて配置されている。
したがって、排気ガスの流れ方向に沿って見た場合に、ワイヤーメッシュ54の開口部の位置がずらされ、ミキサー本体部52を通過する還元剤がワイヤーメッシュ54に衝突する頻度が増加するようになっている。その結果、開口部の位置がずらされていない場合と比較して、衝突による微粒化が促進され、拡散しやすくなっている。なお、本実施形態のミキサー本体部52の構成では、隣り合うワイヤーメッシュ54間には間隙が形成されているために、ワイヤーメッシュ54の開口部の位置がずらされている場合であっても、排気ガス及び還元剤の通路は確保され、圧力損失のおそれがないようになっている。
Moreover, in the mixer
Therefore, when viewed along the flow direction of the exhaust gas, the position of the opening of the
かかるミキサー本体部52を構成するメッシュプレート51の軸回転の角度については、様々な選択が可能である。例えば、図7(b)に示すミキサー本体部52の構成では、5枚のメッシュプレート51a〜51eが排気ガスの流れ方向に沿って配列され、排気ガスの流れ方向の最も下流側に位置するメッシュプレート51eのみが、軸回転方向に45度回転させて配置されている。これ以外にも、少なくとも一枚のメッシュプレートが軸回転させられて開口部がずらされていれば、還元剤がワイヤーメッシュに衝突する頻度を増加させることができる。
また、ミキサー本体部を構成するワイヤーメッシュの枚数についても適宜選択することができる。
Various selections are possible for the shaft rotation angle of the
Moreover, it can select suitably also about the number of the wire mesh which comprises a mixer main-body part.
また、隣り合うワイヤーメッシュ54間の距離については、距離が小さいほど、排気ガスが複数のワイヤーメッシュ54を通過する際に発生する渦流の影響によって生じる乱れが大きくなる。したがって、還元剤を微粒化し、排気ガスと混合拡散させやすくするには、隣り合うワイヤーメッシュ54間の距離を比較的小さくすることが好ましい。
ただし、隣り合うワイヤーメッシュ54の距離が過度に小さくなると、それぞれのワイヤーメッシュ54を通過する際に生じる渦流が弱められたり、ワイヤーメッシュ54の開口部がずらされている場合には、排気ガスがミキサー本体部52を通過しにくくなって圧力損失が大きくなったりしてしまう。すなわち、ワイヤーメッシュ54の開口部が一致している場合には、ミキサー本体部52全体として複数の通路が形成される状態となって、渦流の形成が弱められることになり、ワイヤーメッシュ54の開口部がずらされている場合には、ワイヤーメッシュ54の開口部が他のワイヤーメッシュ54によって塞がれる状態となり、圧力損失が増大することになる。
Further, as for the distance between adjacent wire meshes 54, the smaller the distance, the greater the turbulence caused by the influence of the vortex generated when the exhaust gas passes through the plurality of wire meshes 54. Therefore, in order to atomize the reducing agent and facilitate mixing and diffusion with the exhaust gas, it is preferable to make the distance between the adjacent wire meshes 54 relatively small.
However, if the distance between the adjacent wire meshes 54 becomes excessively small, the eddy current generated when passing through each
一方、隣り合うワイヤーメッシュ54の距離が大きすぎると、それぞれのワイヤーメッシュ54を通過することによって生じた渦流が整流化されやすくなり、排気ガスの流れの乱れが抑えられて、微粒化しづらくなる場合がある。
したがって、排気ガスの流れや還元剤の噴霧の量によって隣り合うワイヤーメッシュ54の間隔を調節することが好ましい。本実施形態のミキサー本体部52の構成の場合には、ワイヤーメッシュ54を保持する固定用プレート55の厚さを変えることによって、隣り合うワイヤーメッシュ54間の距離を容易に調節することができる。
On the other hand, if the distance between adjacent wire meshes 54 is too large, the vortex generated by passing through each
Therefore, it is preferable to adjust the interval between the adjacent wire meshes 54 according to the flow of exhaust gas and the amount of reducing agent spray. In the case of the configuration of the mixer
また、図2及び図3に示すように、微粒化された還元剤の噴霧が混合された排気ガスを拡散させるための拡散部材53は、ミキサー本体部52の還元触媒側の面に取り付けられている。拡散部材53の構成は特に限定されるものではなく、様々な形態が考えられるが、本実施形態のミキサーユニット11に備えられた拡散部材53は、図8(a)に示すように、拡散部61と支え部62とを備えた構成となっている。このうち拡散部61は、還元触媒に向けて放射状に広がりをもつテーパ形状となっており、複数枚の大きさの異なるテーパ状の平板を同心円状に配置するとともに、それぞれのテーパ状の平板を十文字に組まれた二枚の支え部62によって固定することによって構成されている。
2 and 3, a
拡散部材53の構成はこれ以外にも、図8(b)に示すように、還元触媒に向けて放射状に広がりをもつ渦巻き型の平板61aを支え部62aによって固定した構成とすることもできる。さらに、図8(c)に示すように、拡散部61bを支持する支え部62bを平板から丸棒に変えることもできる。
また、還元触媒に向けて放射状に広がりを持つ形状の拡散部61を用いる場合、広がり角度は一定である必要はなく、各部分で角度を変化させることもできる。
In addition to this, the configuration of the diffusing
In addition, when the diffusing
また、ミキサーユニット11を通過する還元剤の微粒化を促進し、排気ガス中に拡散させやすくするために、ミキサー本体部52や拡散部材53を加熱するための加熱装置を備えることもできる。例えば、電熱線やグロープラグをミキサー本体部52や拡散部材53に接するように取り付けることにより、還元剤の噴霧が気化されやすくなって、微粒化を促進させることができる。
Moreover, in order to promote atomization of the reducing agent that passes through the
次に、図1に示すミキサーユニット11中を還元剤が通過する際の様子について、図9を参照しつつ説明する。
Next, how the reducing agent passes through the
上述したように、本実施形態の排気浄化装置では、インジェクタの噴射方向がミキサーユニット11に向けられるように配置されており、噴射される還元剤はミキサーユニット11に向かって進行するようになっている。したがって、還元剤はミキサーユニット11に向けて直接的に吹き付けられ、確実にワイヤーメッシュ54に衝突するようになっている。噴射される還元剤がミキサーユニット11に到達するときの噴射範囲が、ミキサーユニット11の外側にはみ出さないように配置されれば、還元剤の微粒化、拡散効果を最大限に得ることができるとともに、還元剤がミキサーユニット11以外の箇所に付着して結晶化するおそれを低減することができる。
As described above, in the exhaust emission control device of the present embodiment, the injector is arranged such that the injection direction of the injector is directed toward the
このとき、図9中に拡大して示すように、還元剤が衝突するワイヤーメッシュ54の衝突面は曲面となっており、還元剤の噴霧は平面状に広がることなく曲面に沿って液膜状に広がった後、ワイヤーメッシュ54から離れる際にせん断され、微粒子化されやすくなっている。また、排気ガスがワイヤーメッシュ54を通過する際に、渦流の強い乱れが発生するとともに流速が速められるため、還元剤の噴霧は排気ガスの流れの影響を受けやすく蒸発性が向上し、さらに微粒子化が促進されやすくなっている。
本実施形態のミキサーユニット11におけるミキサー本体部52は、五枚のワイヤーメッシュ54を含む構成であり、上述のような作用による微粒化が繰り返されるようになっている。そのため、ミキサー本体部52を通過する還元剤の噴霧は効率的に微粒化されて、排気ガス中に混合拡散されやすくなっている。
At this time, as shown in an enlarged manner in FIG. 9, the collision surface of the
The mixer
このようにしてミキサー本体部52を通過した還元剤の噴霧は十分に微粒化されているために、下流側の拡散部材53を通過することによって、排気通路中に容易に拡散させられる。その結果、還元触媒の入口面全面に対して還元剤の噴霧が均一に流入するようになり、還元触媒全体を利用して排気ガス中のNOXの還元を効率的に行うことができる。
Since the spray of the reducing agent that has passed through the mixer
5:内燃機関、10:排気浄化装置、11:ミキサーユニット、13:還元触媒、17:下流側酸化触媒、19:上流側酸化触媒、25:排気管、30:還元剤供給装置、31:貯蔵タンク、33:ポンプ、35:インジェクタ、37:還元剤供給経路、51:メッシュプレート、52:ミキサー本体部、53:拡散部材、54:ワイヤーメッシュ、55:固定用プレート、55a:開口部、55b:溝部、61:拡散部(平板)、62:支持部 5: internal combustion engine, 10: exhaust purification device, 11: mixer unit, 13: reduction catalyst, 17: downstream oxidation catalyst, 19: upstream oxidation catalyst, 25: exhaust pipe, 30: reducing agent supply device, 31: storage Tank: 33: Pump, 35: Injector, 37: Reducing agent supply path, 51: Mesh plate, 52: Mixer body, 53: Diffusion member, 54: Wire mesh, 55: Fixing plate, 55a: Opening, 55b : Groove part, 61: diffusion part (flat plate), 62: support part
Claims (4)
前記還元触媒よりも上流側、かつ、前記還元剤噴射部による噴射位置よりも下流側に、前記還元剤及び前記排気ガスを混合拡散させるためのミキサーユニットが配置されており、
前記ミキサーユニットは、排気ガスの流れ方向に複数枚配列されたワイヤーメッシュを含むミキサー本体部と、前記ミキサー本体部の還元触媒側に配置された拡散部材と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 In an exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising: a reduction catalyst disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine; and a reducing agent injection unit for injecting a reducing agent into the exhaust passage upstream of the reduction catalyst.
A mixer unit for mixing and diffusing the reducing agent and the exhaust gas is disposed upstream of the reducing catalyst and downstream of the injection position by the reducing agent injection unit,
The mixer unit includes: a mixer main body including a wire mesh arranged in a flow direction of exhaust gas; and a diffusion member disposed on a reduction catalyst side of the mixer main body. Exhaust purification equipment.
排気ガスの流れ方向に複数枚配列されたワイヤーメッシュを含むミキサー本体部と、前記ミキサー本体部の還元触媒側に配置された拡散部材と、を備えることを特徴とするミキサーユニット。 In a mixer unit for mixing and diffusing the reducing agent supplied to the exhaust passage and the exhaust gas, which is used in an exhaust purification device of an internal combustion engine that reduces and purifies NO X in the exhaust gas using a reducing agent,
A mixer unit comprising: a mixer main body including a plurality of wire meshes arranged in a flow direction of exhaust gas; and a diffusion member arranged on the reduction catalyst side of the mixer main body.
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---|---|
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Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100949383B1 (en) * | 2009-09-18 | 2010-03-25 | 광성(주) | Scr system |
KR100949382B1 (en) * | 2009-09-18 | 2010-03-25 | 광성(주) | Scr system |
KR100951440B1 (en) * | 2009-09-18 | 2010-04-07 | 광성(주) | Scr system of ship with bypass system |
KR100953951B1 (en) * | 2009-09-18 | 2010-04-21 | 광성(주) | Scr system with anti vibration device |
JP2011208556A (en) * | 2010-03-29 | 2011-10-20 | Mazda Motor Corp | Exhaust emission control device |
WO2011136320A1 (en) | 2010-04-30 | 2011-11-03 | ヤンマー株式会社 | Exhaust purification system for internal combustion engine |
JP2012117516A (en) * | 2010-11-29 | 2012-06-21 | ▲張▼宏生 | High-speed centrifugal atomization mixing net used for exhaust outlet pipe |
CN103133096A (en) * | 2011-11-22 | 2013-06-05 | 现代自动车株式会社 | Mixing device for exhaust gas in automobile |
KR101427950B1 (en) | 2012-11-15 | 2014-08-08 | 현대자동차 주식회사 | Mixer of selective catalyst reduction device for exhaust system |
US8800271B2 (en) | 2009-09-18 | 2014-08-12 | Kwang Sung Co., Ltd. | Selective catalyst reduction system with bypass system |
JP2014234815A (en) * | 2013-06-05 | 2014-12-15 | 本田技研工業株式会社 | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
JP2018076801A (en) * | 2016-11-08 | 2018-05-17 | いすゞ自動車株式会社 | Exhaust emission control system for internal combustion engine |
WO2019161287A1 (en) * | 2018-02-17 | 2019-08-22 | Cormetech, Inc. | Diffuser assemblies and catalytic reactors comprising the same |
EP3411135A4 (en) * | 2016-12-12 | 2019-09-18 | Canada Pipeline Accessories, Co. Ltd. | Static mixer for fluid flow in a pipeline |
CN114699944A (en) * | 2022-02-18 | 2022-07-05 | 潍柴动力股份有限公司 | Steel wool mixer and diesel engine tail gas aftertreatment device with same |
USD976384S1 (en) | 2020-01-13 | 2023-01-24 | Canada Pipeline Accessories Co., Ltd. | Static mixer for fluid flow |
US11746960B2 (en) | 2018-05-07 | 2023-09-05 | Canada Pipeline Accessories Co., Ltd. | Pipe assembly with static mixer and flow conditioner |
KR20230146831A (en) * | 2022-04-13 | 2023-10-20 | 울산대학교 산학협력단 | SCR mixer using superhydrophobic surface treatment and heating wire |
-
2007
- 2007-08-06 JP JP2007203970A patent/JP2009041371A/en active Pending
Cited By (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100949383B1 (en) * | 2009-09-18 | 2010-03-25 | 광성(주) | Scr system |
KR100949382B1 (en) * | 2009-09-18 | 2010-03-25 | 광성(주) | Scr system |
KR100951440B1 (en) * | 2009-09-18 | 2010-04-07 | 광성(주) | Scr system of ship with bypass system |
KR100953951B1 (en) * | 2009-09-18 | 2010-04-21 | 광성(주) | Scr system with anti vibration device |
WO2011034240A1 (en) * | 2009-09-18 | 2011-03-24 | 광성(주) | Scr system having bypass system |
WO2011034239A1 (en) * | 2009-09-18 | 2011-03-24 | 광성(주) | Scr system having an anti-vibration apparatus |
WO2011034237A1 (en) * | 2009-09-18 | 2011-03-24 | 광성(주) | Scr system |
WO2011034238A1 (en) * | 2009-09-18 | 2011-03-24 | 광성(주) | Scr system |
US8800271B2 (en) | 2009-09-18 | 2014-08-12 | Kwang Sung Co., Ltd. | Selective catalyst reduction system with bypass system |
JP2011208556A (en) * | 2010-03-29 | 2011-10-20 | Mazda Motor Corp | Exhaust emission control device |
JP2011236746A (en) * | 2010-04-30 | 2011-11-24 | Yanmar Co Ltd | Exhaust emission control system of internal combustion engine |
WO2011136320A1 (en) | 2010-04-30 | 2011-11-03 | ヤンマー株式会社 | Exhaust purification system for internal combustion engine |
US9086005B2 (en) | 2010-04-30 | 2015-07-21 | Yanmar Co., Ltd. | Exhaust purification system for internal combustion engine |
JP2012117516A (en) * | 2010-11-29 | 2012-06-21 | ▲張▼宏生 | High-speed centrifugal atomization mixing net used for exhaust outlet pipe |
CN103133096A (en) * | 2011-11-22 | 2013-06-05 | 现代自动车株式会社 | Mixing device for exhaust gas in automobile |
KR101316407B1 (en) | 2011-11-22 | 2013-10-08 | 기아자동차주식회사 | Mixing device for exhaust gas in automobile |
KR101427950B1 (en) | 2012-11-15 | 2014-08-08 | 현대자동차 주식회사 | Mixer of selective catalyst reduction device for exhaust system |
JP2014234815A (en) * | 2013-06-05 | 2014-12-15 | 本田技研工業株式会社 | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
JP2018076801A (en) * | 2016-11-08 | 2018-05-17 | いすゞ自動車株式会社 | Exhaust emission control system for internal combustion engine |
EP3411135A4 (en) * | 2016-12-12 | 2019-09-18 | Canada Pipeline Accessories, Co. Ltd. | Static mixer for fluid flow in a pipeline |
US10619797B2 (en) | 2016-12-12 | 2020-04-14 | Canada Pipeline Accessories, Co., Ltd. | Static mixer for fluid flow in a pipeline |
US11224846B2 (en) | 2016-12-12 | 2022-01-18 | Canada Pipeline Accessories Co., Ltd. | Static mixer for fluid flow in a pipeline |
WO2019161287A1 (en) * | 2018-02-17 | 2019-08-22 | Cormetech, Inc. | Diffuser assemblies and catalytic reactors comprising the same |
US11746960B2 (en) | 2018-05-07 | 2023-09-05 | Canada Pipeline Accessories Co., Ltd. | Pipe assembly with static mixer and flow conditioner |
USD992107S1 (en) | 2020-01-13 | 2023-07-11 | Canada Pipeline Accessories Co., Ltd. | Static mixer |
USD976384S1 (en) | 2020-01-13 | 2023-01-24 | Canada Pipeline Accessories Co., Ltd. | Static mixer for fluid flow |
CN114699944B (en) * | 2022-02-18 | 2023-05-23 | 潍柴动力股份有限公司 | Steel wool mixer and diesel engine tail gas aftertreatment device with same |
CN114699944A (en) * | 2022-02-18 | 2022-07-05 | 潍柴动力股份有限公司 | Steel wool mixer and diesel engine tail gas aftertreatment device with same |
KR20230146831A (en) * | 2022-04-13 | 2023-10-20 | 울산대학교 산학협력단 | SCR mixer using superhydrophobic surface treatment and heating wire |
KR102700579B1 (en) * | 2022-04-13 | 2024-08-29 | 울산대학교 산학협력단 | SCR mixer using superhydrophobic surface treatment and heating wire |
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