排气净化装置制造方法
【专利摘要】一种排气净化装置，用于对流过发动机的排气流路的废气进行净化，具备：筒状的壳体；管，配置在壳体的下游侧，以沿着与壳体的轴线方向大致垂直的方向延伸的方式内插于壳体，且形成有与壳体连通的贯通孔；引导构件，将壳体内的废气向贯通孔引导；及喷射装置，从管的上游侧端部向管内喷射还原剂。并且，引导构件具备：回旋用引导构件，以在管内产生回旋流的方式将废气从管的切线方向向贯通孔引导；及防御用引导构件，在壳体的轴线方向上将还原剂的喷射区域的上游侧覆盖。
【专利说明】排气净化装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及排气净化装置。
【背景技术】
[0002]以往，作为用于对流过发动机的排气流路的废气进行净化的排气净化装置，已知有例如专利文献I记载结构。该专利文献I记载的排气净化装置具备收容有DOC (DieselOxidat1n Catalyst,柴油氧化催化剂)及 DPF (Diesel Particulate Filter,柴油微粒过滤器)的第一壳体、安装有向废气中喷射尿素水(还原剂)的喷嘴(喷射装置)的管、收容SCR(Selective Catalytic Reduct1n,选择性催化还原装置)的第二壳体,将管以沿着与第一壳体的轴线方向大致垂直的方向延伸的方式内插于第一壳体，并与第二壳体连结。并且，利用通过尿素水的喷射而生成的氨将废气的NOx还原来进行净化。
[0003]【在先技术文献】
[0004]【专利文献】
[0005]【专利文献I】日本特开2009-228484号公报
[0006]【专利文献2】日本特开2009-150338号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的课题
[0008]然而，在专利文献I记载的排气净化装置中，向管喷射的还原剂的扩散不充分，无法得到良好的还原反应。
[0009]因此，考虑了在专利文献I记载的排气净化装置上安装专利文献2记载的排气净化装置的分隔板的情况。该分隔板为了得到良好的还原反应而促进还原剂的扩散，对废气进行引导而使废气产生回旋流。
[0010]然而，专利文献I记载的排气净化装置和专利文献2记载的排气净化装置由于第一壳体与管的连接结构不同，因此无法在专利文献I记载的排气净化装置上安装专利文献2记载的排气净化装置的分隔板。而且，专利文献2记载的排气净化装置的分隔板仅考虑了使废气产生回旋流的情况，因此废气向还原剂的喷射区域直接流入。其结果是，因废气的流动而还原剂会附着于分隔板或排气流路的内壁面，可能无法充分进行还原剂的扩散。
[0011]本发明的一方面鉴于上述实际情况而作出，课题在于提供一种能够充分进行还原剂的扩散的排气净化装置。
[0012]用于解决课题的方案
[0013]本发明的一方面的排气净化装置用于对流过发动机的排气流路的废气进行净化，具备:筒状的壳体；管，配置在壳体的下游侧，以沿着与壳体的轴线方向大致垂直的方向延伸的方式内插于壳体，且形成有与壳体连通的贯通孔；引导构件，将壳体内的废气向贯通孔引导；及喷射装置，从管的上游侧端部向管内喷射还原剂，引导构件具备:回旋用引导构件，以在管内产生回旋流的方式将废气从管的切线方向向贯通孔引导；及防御用引导构件，在壳体的轴线方向上将还原剂的喷射区域的上游侧覆盖。
[0014]根据本发明的一方面的排气净化装置，流过壳体的废气从管的贯通孔向管的内部流入。此时，通过回旋用引导构件而在废气产生回旋流，因此能够使从喷射装置喷射的还原剂扩散。此外，能够通过防御用引导构件抑制废气直接进入还原剂的喷射区域的情况，因此能够抑制从喷射装置喷射的还原剂因废气的流动而流动并附着于管的内壁面的情况。由此，能够充分地进行还原剂的扩散。
[0015]这种情况下，可以是，贯通孔在相对的位置形成于两个部位，回旋用引导构件以在管内产生相同方向的回旋流的方式从管的切线方向将废气向各贯通孔引导。若这样构成，则与贯通孔形成于一个部位的情况相比，能够确保充分的开口面积，因此能够减少废气的压力(排压)。而且，通过回旋用引导构件将废气向一对贯通孔引导，由此能够在管内产生相同方向的回旋流，因此能够促进使废气产生的回旋流。由此，能够提高还原剂的扩散效率。
[0016]另外，也可以是，贯通孔形成在比从喷射装置喷射的还原剂的喷射区域与管的内壁面对合的位置靠上游侧的位置。若这样构成，则通过向管内流入的废气，能够以包围还原剂的喷射区域的方式产生回旋流，因此能够使还原剂更进一步地扩散。而且，能够从更上游侧使废气向管内流入而使废气产生回旋流，因此能够使还原剂从刚喷射之后起扩散。
[0017]【发明效果】
[0018]根据本发明的一方面，能够充分地进行还原剂的扩散。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是表示本发明的一实施方式的排气净化装置的简要结构的图。
[0020]图2是表示图1的排气净化装置的主要部分的图，(a)是图1所示的I1-1I线的剖视图，(b)是表示第一壳体与管的连结部的透视立体图。
[0021]图3是图1的排气净化装置的局部放大图。
[0022]图4表示图1的排气净化装置中的引导构件的变形例，是图1所示的I1-1I线的剖视图。
【具体实施方式】
[0023]以下，关于本发明的优选的实施方式，参照附图进行详细说明。需要说明的是，在以下的说明中，对于同一或相当要素标注同一标号，省略重复的说明。
[0024]图1是表示一实施方式的排气净化装置的简要结构的图。如图1所示，本实施方式的排气净化装置10对例如在卡车等车辆中从柴油发动机等发动机排出的废气(以下，简称为“废气”)进行净化。该排气净化装置10搭载于废气所流通的排气流路I，具备DOCl1、DPF12、喷射装置13及SCR14。
[0025] 排气流路I至少由第一壳体2、管(壁部)3及第二壳体4划分成，它们从上游侧至下游侧依次配置。第一壳体2及第二壳体4形成为筒状，以废气的流动成为相互大致平行的方式并列配置。管3将第一壳体2的下游侧与第二壳体4的上游侧连结。该管3在沿着与第一壳体2的长度方向大致正交的方向笔直地延伸之后，以向第二壳体4的上游侧弯曲的方式延伸。[0026]DOCll是对废气中的未燃燃料部分进行氧化处理的结构，配置在第一壳体2内的上游侧。DPF12对通过了 DOCll的废气中的颗粒(粒子状物质)进行捕集，在第一壳体2内配置在DOCll的下游侧。
[0027]喷射装置13对于刚通过了 DPF12之后的废气，喷射而添加还原剂。这里的喷射装置13喷射尿素水作为还原剂，由此产生下式(I)所示的热分解反应及加水分解反应，生成氨。
[0028](NH2) 2C0 — NH3+HNCO (热分解反应)
[0029]HNCCHH2O — NH3+C02 (加水分解反应)…(I)
[0030]SCR14利用添加的还原剂而选择性地使废气中的NOx发生还原反应，对废气进行净化。该SCR14配置在第二壳体4内。这里的SCR14使用生成的氨产生下式(2)所示的还原反应，选择性地将NOx还原净化。需要说明的是，在第二壳体4的后段设有对剩余的氨进行氧化处理的氨减少催化剂(未图示)。
[0031 ] 4N0+4NH3+02 — 4N2+6H20 (标准)
[0032]6N02+8NH3 — 7N2+12H20 (慢)...(2)
[0033]N0+N02+2NH3 — 2N2+3H20 (快)
[0034]接下来，对于上述的排气净化装置10的主要部分，使用图2及图3进行详细说明。图2是表示图1的排气净化装置的主要部分的图，(a)是图1所示的I1-1I线的剖视图，(b)是表示第一壳体与管的连结部的透视立体图。图3是图1的排气净化装置的局部放大图。需要说明的是，为了简便起见，将图2(a)的上侧称为右侧，将图2(a)的下侧称为左侧。
[0035]如图2及图3所示，管3的上游侧向第一壳体2的DPF12的下游侧内插。内插于第一壳体2的管3的上游侧以使废气的流动与第一壳体2大致正交的方式，沿着与第一壳体2的轴线方向大致垂直的方向延伸。而且，管3的上游侧的开口端由第一壳体2的壁面闭塞。需要说明的是，第一壳体2的轴线方向是图2(a)的左右方向。
[0036]在管3的上游侧端部，以从该管3的上游侧端部沿着管3的延伸方向喷射还原剂的方式安装上述喷射装置13。喷射装置13向管3内喷射还原剂。换言之，管3将从喷射装置13喷射的还原剂的喷射区域A包括在内。这里的喷射装置13的喷嘴13a位于管3的中心轴上，以管3的中心轴位置为基点而朝向下游侧喷射还原剂。
[0037]在内插于第一壳体2的管3的上游侧形成有使废气向内部流入的一对贯通孔15a、15b。贯通孔15a、15b是将管3的内外贯通的矩形的贯通孔。
[0038]如图3所示，该贯通孔15a、15b形成在比从喷射装置13喷射的还原剂的喷射区域A与管3的内壁面3a对合的位置靠上游侧的位置。需要说明的是，喷射区域A是具有以喷射装置13为顶点的大致圆锥形状的轮廓。该喷射区域A例如能够基于从喷射装置13喷射的还原剂的喷射角等以几何学方式求出。
[0039]另外，贯通孔15a、15b形成在相对的位置。即，贯通孔15a形成在管3的DPF12侧，贯通孔15b形成在管3的DPF12的相反侧。需要说明的是，在第一壳体2的轴线方向上从上游侧观察下游侧的情况下，从形成在管3的DPF12侧的贯通孔15a能看见还原剂的喷射区域A。
[0040]在此，如图2所示，本实施方式的排气净化装置10具备在DPF12的下游侧将第一壳体2分隔并将第一壳体2内的废气向贯通孔15a、15b引导的引导构件16a、16b、16c。[0041]引导构件16a在第一壳体2的轴线方向上将还原剂的喷射区域A的上游侧覆盖，并以在管3内产生回旋流的方式从管3的切线方向将废气向贯通孔15a引导。引导构件16a是以上游侧成为凸状且下游侧成为凹状的方式弯曲的板状构件。需要说明的是，引导构件16a中，呈凸状弯曲的上游侧的面成为外周面，呈凹状弯曲的下游侧的面成为内周面。引导构件16a在喷射装置13的喷射方向观察下的管3的周向上与贯通孔15a的右侧连接，在喷射装置13的喷射方向观察下的管3的周向上一边向左侧扩开一边延伸。即，引导构件16a以在喷射装置13的喷射方向观察下的管3的周向上随着向右侧前进而直径减小的方式，在第一壳体2的轴线方向上从贯通孔15a的上游侧将贯通孔15a覆盖。
[0042]引导构件16b将在引导构件16a的右侧流动的废气向引导构件16a的内周面侧引导，由此以在管3内产生回旋流的方式从管3的切线方向将废气向贯通孔15a引导。引导构件16b是以上游侧成为凹状且下游侧成为凹状的方式弯曲的板状构件。需要说明的是，引导构件16b中，呈凹状弯曲的上游侧的面成为内周面。引导构件16b的两端部在喷射装置13的喷射方向观察下的管3的周向上与贯通孔15a的左侧和成为管3的左侧的第一壳体2的内壁连接。
[0043]引导构件16c以使管3内产生回旋流的方式从管3的切线方向将废气向贯通孔15b引导。引导构件16c是以上游侧成为凹状且下游侧成为凹状的方式弯曲的板状构件。需要说明的是，引导构件16c中，呈凹状弯曲的上游侧的面成为内周面。引导构件16c在喷射装置13的喷射方向观察下的管3的周向上与贯通孔15b的右侧连接，在喷射装置13的喷射方向观察下的管3的周向上一边向左侧扩开一边延伸，并与成为管3的右侧的第一壳体2的内壁连接。即，引导构件16c在喷射装置13的喷射方向观察下的管3的周向上以随着向右侧前进而直径减小的方式将贯通孔15b覆盖。
[0044]在如以上那样构成的排气净化装置10中，如图1所示，首先，在第一壳体2内，来自发动机的废气由DOCll进行了氧化处理之后，废气中的颗粒由DPF12捕集。并且，如图2(a)所示，废气在刚通过了 DPF12之后，由引导构件16a、16b、16c引导而从贯通孔15a、15b流入到管3内，借助管3以折弯成大致直角的方式流动。
[0045]此时，引导构件16a在第一壳体2的轴线方向上将还原剂的喷射区域A的上游侧覆盖，因此朝向引导构件16a流动的废气通过引导构件16a的引导，以绕过贯通孔15a的方式向管3的右侧和左侧分开，朝向引导构件16b及引导构件16c流动。
[0046]朝向引导构件16b流动的废气借助引导构件16b的内周面的引导，朝向引导构件16a的内周面流动，进而，借助引导构件16a的内周面的引导，从管3的切线方向通过贯通孔15a向管3内流入。因此，通过贯通孔15a而流入管3内的废气在喷射装置13的喷射方向观察下顺时针地回旋。
[0047]朝向引导构件16c流动的废气从管3的切线方向通过贯通孔15b向管3内流入。因此，通过贯通孔15b流入到管3内的废气与通过贯通孔15a流入到管3内的废气同样，在喷射装置13的喷射方向观察下顺时针回旋。
[0048]这样从贯通孔15a、15b流入的废气以从切线方向绕着管3的中心轴卷绕的方式流动，由此，在管3内绕着中心轴产生回旋流。并且，从喷射装置13向废气的回旋流中喷射而添加还原剂，通过热分解反应及加水分解反应而生成氨。
[0049]此时，如上述那样，引导构件16a在第一壳体2的轴线方向上将还原剂的喷射区域A的上游侧覆盖，因此能抑制废气直接进入喷射区域A的情况，能抑制喷射的还原剂因废气的流动而流动的情况。其结果是，喷射的还原剂能良好地保持其喷射区域A的形状，不会附着于管3的内壁面，而是发生雾化(微粒化)，与废气充分地混合。
[0050]然后，含有氨的废气如图1所示，向第二壳体4流入，废气中的NOx由SCR14选择性地还原而进行净化。而后，向后段的氨减少催化剂供给。
[0051]以上,根据本实施方式,不仅通过引导构件16a、16b、16c使废气产生回旋流而能够使还原剂扩散，而且能够通过引导构件16a抑制废气直接进入还原剂的喷射区域A的情况，因此能够抑制从喷射装置13喷射的还原剂因废气的流动而流动并附着于管3的内壁面的情况。由此，能充分地进行还原剂的扩散。
[0052]另外，在本实施方式中，使废气流入管3的贯通孔15a、15b形成于两个部位，因此能够确保充分的开口面积，从而能够减少废气的压力(排压)。而且，通过引导构件16a、16b、16c将废气向一对贯通孔15a、15b引导，由此能够在管3内产生相同方向的回旋流，因此能够促进使废气产生的回旋流。由此，能够提高还原剂的扩散效率。即，优选的是，贯通孔在相对的位置形成于两个部位，回旋用引导构件以在管内产生相同方向的回旋流的方式从管的切线方向将废气向各贯通孔引导。这样的话，与贯通孔形成于一个部位的情况相比，能够确保充分的开口面积，因此能够减少废气的压力(排压)。而且，通过回旋用引导构件将废气向一对贯通孔引导，由此能够在管内产生相同方向的回旋流，因此能够促进使废气产生的回旋流。由此，能够提高还原剂的扩散效率。
[0053]另外，在本实施方式中，贯通孔15a、15b形成在比还原剂的喷射区域A与管3的内壁面3a对合的位置靠上游侧的位置，因此通过流入到管3内的废气，能够以包围还原剂的喷射区域A的方式产生回旋流，因此能够使还原剂更进一步地扩散。而且，能够从更上游侧使废气向管3内流入来使废气产生回旋流，因此能够使还原剂从刚喷射之后就扩散。S卩，贯通孔优选形成在比从喷射装置喷射的还原剂的喷射区域与管的内壁面对合的位置靠上游侧的位置。这样的话，通过流入到管内的废气，能够以包围还原剂的喷射区域的方式产生回旋流，因此能够使还原剂更进一步地扩散。而且，能够从更上游侧使废气流入到管内来使废气产生回旋流，因此能够使还原剂在刚喷射之后就扩散。
[0054]以上，说明了本发明的一方面的优选的实施方式，但本发明并不局限于上述实施方式，在不变更各权利要求记载的宗旨的范围内可以变形或适用于其他的情况。
[0055]例如，在上述实施方式中，说明了形成三个贯通孔并使用三个引导构件的情况，但是贯通孔或引导构件的个数没有特别限制。也可以是例如图4所示的排气净化装置20那样在管21形成一个贯通孔22，且为了将废气向贯通孔22引导而设置两个引导构件23、24。这种情况下，能够使一方的引导构件23作为以在管21内产生回旋流的方式将废气从管21的切线方向向贯通孔22引导的回旋用引导构件发挥功能，并使另一方的引导构件24作为在第一壳体2的轴线方向上将还原剂的喷射区域A的上游侧覆盖的防御用引导构件发挥功倉泛。
[0056]另外，在上述实施方式中，说明了使引导构件16a兼具回旋用引导构件及防御用引导构件的功能，并使引导构件16b、16c仅具有回旋用引导构件的功能的情况，但只要作为排气净化装置整体而具备回旋用引导构件及防御用引导构件的功能即可，既可以使一个引导构件具有两功能，也可以将两功能分配于两个以上的引导构件。[0057]另外，在上述实施方式中，例示了卡车作为车辆，但也可以是例如公共汽车、拖拉机或其他的车辆。需要说明的是，在上述中，“大致”的用语是容许制造上或设计上的误差的意思。
[0058]【工业实用性】
[0059]本发明可以利用作为排气净化装置。
[0060]【标号说明】
[0061]I…排气流路，2…第一壳体(壳体)，3…管，3a…内壁面，4…第二壳体，10…排气净化装置，13…喷射装置，13a...喷嘴，15a、15b...贯通孔,16a、16b、16c...引导构件,20...排气净化装置，21…管， 22…贯通孔，23、24...引导构件，A…喷射区域。
【权利要求】
1.一种排气净化装置，用于对流过发动机的排气流路的废气进行净化，具备: 筒状的壳体； 管，配置在所述壳体的下游侧，以沿着与所述壳体的轴线方向大致垂直的方向延伸的方式内插于所述壳体，且形成有与所述壳体连通的贯通孔； 引导构件，将所述壳体内的所述废气向所述贯通孔引导；及 喷射装置，从所述管的上游侧端部向所述管内喷射还原剂， 所述引导构件具备:回旋用引导构件，以在所述管内产生回旋流的方式将废气从所述管的切线方向向所述贯通孔引导；及防御用引导构件，在所述壳体的轴线方向上将所述还原剂的喷射区域的上游侧覆盖。
2.根据权利要求1所述的排气净化装置，其中， 所述贯通孔在相对的位置形成于两个部位， 所述回旋用引导构件以在所述管内产生相同方向的回旋流的方式将废气向所述各贯通孔引导。
3.根据权利要求1或2所述的排气净化装置，其中， 所述贯通孔形成在比从所述喷射装置喷射的所述还原剂的喷射区域与所述管的内壁面对合的位置靠上游侧的位置。
【文档编号】F01N3/24GK104040130SQ201280066828
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2012年11月13日 优先权日:2012年1月12日
【发明者】木村昌裕 申请人:日野自动车株式会社