專利名稱：液體還原劑噴嘴結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在采用液體還原劑來降低排氣中的NOx的排氣凈化系統(tǒng)中使用的液體還原劑噴嘴結構，特別是涉及可降低噴射到排氣流通路內的液體還原劑中的還原劑成分向排氣通路壁面堆積的液體還原劑噴嘴結構。
背景技術：
作為除去發(fā)動機的排氣中所含有的NOx的排氣凈化系統(tǒng)，提出了如下所述的排氣凈化裝置通過將液體還原劑噴射供給到發(fā)動機排氣系統(tǒng)所配設的還原催化劑的上游，使排氣中的NOx與還原劑發(fā)生催化反應，將NOx凈化處理為無害成分(比如參照專利文獻1)。
如圖13所示，這種排氣凈化裝置中，使液體還原劑噴嘴100自排氣流通路102的壁面突出到排氣通路的通路中心跟前，以折彎的噴嘴頂端部100a朝著排氣流動方向的狀態(tài)固定在排氣流通路壁面上。在噴嘴頂端部100a的周圍，如圖14所示那樣朝著與噴嘴頂端部100a的中心軸線呈直角的徑向形成有多個噴孔101，從該噴孔101將作為液體還原劑的比如尿素水溶液向排氣通路壁面方向噴射供給，由此所噴射的液體還原劑由于排氣的流動而擴散、混合到排氣中，提高利用還原催化劑的NOx凈化率。
專利文獻1日本特開2000-27627號公報不過，在使液體還原劑噴嘴向排氣通路內突出的場合，最好是將噴嘴頂端部配置在排氣通路的大致中心，以使液體還原劑大致均勻地分布在排氣中，但因為是懸臂支撐構造，特別是在大型車的場合，有可能由于車體振動等使噴嘴發(fā)生破損，或熱容量變大、因排氣熱量而使液體還原劑的還原劑成分堆積在噴嘴內壁上使噴嘴發(fā)生堵塞。因此，目前是將噴嘴頂端部突出配置在從排氣通路的壁面到通路中心距離的大致1/3的位置。又，如圖13所示，將現(xiàn)有的液體還原劑噴嘴的噴嘴頂端部100a折彎成大致直角，又，噴孔101的方向如圖14所示那樣朝著噴嘴頂端部100a的徑向即通路壁面方向。并且，通路壁面附近的排氣流速與通路中心相比相對緩慢，因此液體還原劑的擴散、混合不充分，液體還原劑的還原劑成分易附著在噴嘴安裝壁面?zhèn)?。因此比如是尿素水溶液時，水分因排氣熱量而從附著在排氣通路的壁面的尿素水溶液中蒸發(fā)，如圖13所示那樣，尿素析出并堆積在噴嘴安裝部附近的排氣通路壁面上。

發(fā)明內容
本發(fā)明是著眼于所述問題而作成的，目的在于提供可降低液體還原劑中的還原劑成分在排氣流通路壁面上堆積的液體還原劑噴嘴結構。
因此，在第1發(fā)明中，提供一種液體還原劑噴嘴結構，液體還原劑噴嘴被安裝在內裝有還原催化劑的排氣流通路的還原催化劑上游的排氣流通路壁面上，而所述還原催化劑使用于用液體還原劑對氮氧化合物進行還原凈化，從形成在噴嘴頂端部周圍的多個噴孔噴射供給所述液體還原劑，該噴嘴頂端部從該壁面向通路中心突出到該通路中心的跟前并向排氣流動方向折彎，其特征在于，所述噴嘴頂端部朝著通路中心方向折彎形成為相對于排氣流動方向傾斜。
在第1發(fā)明中也可使所述噴嘴頂端部的所述噴孔方向相對與噴嘴頂端部的中心軸線呈直角的徑向向排氣流動方向側傾斜。
又，在第1發(fā)明中也可使所述噴嘴頂端部的所述噴孔設置位置偏置，以使在以噴嘴安裝側壁向的噴嘴安裝部為大致中心的規(guī)定范圍之外噴射液體還原劑。
在第2發(fā)明中，提供一種液體還原劑噴嘴結構，液體還原劑噴嘴被安裝在內裝有還原催化劑的排氣流通路的還原催化劑上游的排氣流通路壁面上，而所述還原催化劑使用于用液體還原劑對氮氧化合物進行還原凈化，從形成在噴嘴頂端部周圍的多個噴孔噴射供給所述液體還原劑，該噴嘴頂端部從該壁面向通路中心突出到該通路中心的跟前并向排氣流動方向折彎，其特征在于，所述噴嘴頂端部的所述噴孔方向相對與噴嘴頂端部的中心軸線呈直角的徑向向排氣流動方向側傾斜。
在第2發(fā)明中也可使所述噴嘴頂端部的所述噴孔設置位置偏置，以使在以噴嘴安裝側壁面的噴嘴安裝部為大致中心的規(guī)定范圍之外噴射液體還原劑。
在第3發(fā)明中，提供一種液體還原劑噴嘴結構，液體還原劑噴嘴被安裝在內裝有還原催化劑的排氣流通路的還原催化劑上游的排氣流通路壁面上，而所述還原催化劑使用于用液體還原劑對氮氧化合物進行還原凈化，從形成在噴嘴頂端部周圍的多個噴孔噴射供給所述液體還原劑，該噴嘴頂端部從該壁面向通路中心突出到該通路中心的跟前并向排氣流動方向折彎，其特征在于，所述噴嘴頂端部的所述噴孔設置位置偏置，以使在以噴嘴安裝側壁面的噴嘴安裝部為大致中心的規(guī)定范圍之外噴射液體還原劑。
又，在第1～3發(fā)明中，在噴嘴頂端部的噴孔設置位置偏置、以使在以噴嘴安裝側壁面的噴嘴安裝部為大致中心的規(guī)定范圍之外噴射液體還原劑時，也可沿噴嘴頂端部的軸向形成多列的所述噴孔，且相鄰的一列的噴孔位置沿周向錯開。
又第1～3發(fā)明的液體還原劑噴嘴結構，其特征在于，其應用于帶排氣凈化功能的消音裝置的所述液體還原劑噴嘴，該帶排氣凈化功能的消音裝置的結構如下在內部的排氣流通路具有折返部，在所述折返部上游側的排氣流通路上配置液體還原劑噴嘴，在所述折返部下游側的排氣流通路上配置所述還原催化劑。
采用本發(fā)明，與現(xiàn)有技術相比較，可格外降低附著在液體還原劑噴嘴安裝部附近的排氣流通路壁面上的液體還原劑的量，因此可抑制液體還原劑中的還原劑成分向噴嘴安裝部附近的排氣流通路壁面的堆積。
又，通過使噴嘴頂端部的噴孔向排氣流動方向側傾斜或偏置在噴嘴頂端部周圍、或使所述噴孔沿噴嘴頂端部的軸向形成多列，且相鄰的一列的噴孔位置沿周向錯開，由此可進一步降低附著在液體還原劑噴嘴安裝部附近的排氣流通路壁面上的液體還原劑的量，因此可更進一步抑制液體還原劑中的還原劑成分向噴嘴安裝部附近的排氣流通路壁面的堆積。


圖1是表示使用本發(fā)明的液體還原劑噴嘴的帶排氣凈化功能的消音裝置的內部構造的示圖。
圖2是從圖1的箭頭A方向所看到的、表示排氣流入部、排氣排出部、噴嘴、上游側排氣流通路及下游側排氣流通路的位置關系的示圖。
圖3是表示第1發(fā)明的液體還原劑噴嘴的一實施形態(tài)的通路安裝狀態(tài)圖。
圖4是表示第2發(fā)明的液體還原劑噴嘴的一實施形態(tài)的噴嘴頂端部的放大剖視圖。
圖5是圖4所示的實施形態(tài)的通路安裝狀態(tài)圖。
圖6是表示第3發(fā)明的液體還原劑噴嘴的第1實施形態(tài)的噴嘴頂端部的示圖。
圖7是圖6的X-X剖視圖。
圖8是圖6所示的實施形態(tài)的附著抑制區(qū)域的說明圖。
圖9是表示第3發(fā)明的液體還原劑噴嘴的第2實施形態(tài)的噴嘴頂端部的示圖。
圖10是圖9的Y-Y剖視圖。
圖11是圖9的Z-Z剖視圖。
圖12是圖9所示的實施形態(tài)的附著抑制區(qū)域的說明圖。
圖13是以往技術的液體還原劑噴嘴的通路安裝狀態(tài)圖。
圖14是以往技術的液體還原劑噴嘴的噴嘴頂端部的剖視圖。
符號說明1消音裝置12，20，30，40液體還原劑噴嘴12a，20a，30a，40a，噴嘴頂端部21，31，41噴孔9上流側排氣流通路具體實施方式
下面根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施形態(tài)進行說明。
圖1是表示應用了本發(fā)明的液體還原劑噴嘴結構的一實施形態(tài)的帶排氣凈化功能的消音裝置的內部構造的示圖。
在圖1中，帶排氣凈化功能的消音裝置1在箱體2的圖中右側側面上設有排氣流入部3和排氣排小部4(圖中用雙點劃線表示)，該排氣排出部4設在該排氣流入部3的圖中跟前側。又，在箱體2的外周設有安裝法蘭部5，該安裝法蘭部5用于在適當位置固定在車輛上。在箱體2的內部形成有通過形成在排氣流入部3上的多個孔6而與排氣流入部3連通的擴張室7；在該擴張室7的相反側側面使排氣流發(fā)生折返的折返部8；連通擴張室7和折返部8的上游側排氣流通路9；以及連通折返部8和排氣排出部4的下游側排氣流通路10。
在上游側排氣流通路9上分別配設有將排氣中的NO氧化為NO2的氧化催化劑11；將比如尿素水溶液等液體還原劑噴射供給到該氧化催化劑11下游側的圖3所示構造的液體還原劑噴嘴12。另外，對本實施形態(tài)的液體還原劑噴嘴12在后面進行詳述。
又，在下游側排氣流通路10上分別配設有由液體還原劑對NOx進行還原凈化的NOx還原催化劑13；在該NOx還原催化劑13的下游側對通過NOx還原催化劑13的液體還原劑進行氧化凈化的還原劑氧化催化劑14。
并且，在折返部8的與上游側排氣流通路9側連通的部分配設有環(huán)狀構件15，該環(huán)狀構件15用于在折返部8使排氣流生成垂直方向的漩渦而使液體還原劑擴散。環(huán)狀構件15沿周向大致等間隔地具有多個孔15a，通過這些孔15a，將從上游側排氣流通路9流入折返部8的排氣向與該排氣流動方向大致平行的折返部壁面8a方向引導。
圖2是從圖1的箭頭A方向所看到的、表示排氣流入部3、排氣排出部4、液體還原劑噴嘴12、上游側排氣流通路9及下游側排氣流通路10的位置關系的示圖。
對帶排氣凈化功能的消音裝置1的排氣凈化動作進行簡單說明。
如圖1箭頭所示，從排氣流入部3流入的排氣通過孔6流入擴張室7，依次流過上游側排氣流通路9、折返部8、下游側排氣流通路10，從排氣排出部4排出。此時，在上游側排氣流通路9中，在由氧化催化劑11將排氣中的NO氧化為NO2后，將液體還原劑從液體還原劑噴嘴12噴射供給到排氣中。含有液體還原劑的排氣在折返部8通過環(huán)狀構件15的孔15a噴射，在該環(huán)狀構件1 5的作用下，液體還原劑有效地擴散、混合到排氣中并流向下游排氣流通路10的NOx還原催化劑13。然后，在NOx還原催化劑13中通過液體還原劑對排氣中的NOx進行還原凈化，對殘存在還原劑氧化催化劑14中的液體還原劑進行氧化凈化后，從排氣排出部4排出。
下面對圖3所示的本實施形態(tài)的液體還原劑噴嘴12進行詳述。
如圖3所示，本實施形態(tài)的液體還原劑噴嘴12與以往技術同樣地固定在通路9壁面上，并從上游側排氣流通路9的壁面向通路中心部突出設置，噴嘴頂端部12a在比通路中心位置靠近壁面?zhèn)鹊奈恢贸艢饬鲃臃较?。而且，將噴嘴頂端?2a折彎成相對于排氣流動方向傾斜，以便使其如圖示那樣朝向通路中心方向。折彎角度比如約為θ＝120°左右。在噴嘴頂端部12a的周圍所形成的多個(比如8個)噴孔與圖14所示的以往技術同樣地大致等間隔地形成在噴嘴頂端部12a的周向，且其方向朝著與噴嘴頂端部12a的中心軸線呈直角的徑向。
采用這樣構造的液體還原劑噴嘴12，在安裝液體還原劑噴嘴12的通路壁面?zhèn)龋瑥膰娮祉敹瞬?2a所噴射的液體還原劑的噴射方向與以往技術相比遠離噴嘴安裝部。因此，可大幅降低附著在圖3所示的噴嘴安裝部附近的通路壁面區(qū)域U內的液體還原劑的量，因此比如采用尿素水溶液作為液體還原劑時，可抑制還原劑成分即尿素堆積在通路壁面區(qū)域U內。
下面對第2發(fā)明的液體還原劑噴嘴的一實施形態(tài)進行說明。
圖4是本實施形態(tài)的液體還原劑噴嘴20的主要部位放大圖。
在圖4中，本實施形態(tài)的液體還原劑噴嘴20使噴孔21的方向相對與噴嘴頂端部20a的中心軸線呈直角的徑向(圖4的箭頭R方向)向排氣流動方向側傾斜，而所述噴孔21設在與圖1 3所示的以往技術同樣地大致直角折彎成沿排氣流動方向的噴嘴頂端部20a周圍。傾斜角度比如是30°左右。
這樣構造的液體還原劑噴嘴20也與圖3的噴嘴結構相同，如圖5所示，在安裝液體還原劑噴嘴20的通路壁面?zhèn)?，從噴嘴頂端?0a的噴孔21所噴射的液體還原劑的噴射方向與以往技術相比遠離噴嘴安裝部，因此可大幅降低附著在圖5的噴嘴安裝部附近的通路壁面附近的通路壁面區(qū)域U內的液體還原劑的量，可抑制通路壁面區(qū)域U中的尿素等的堆積。
下面對第3發(fā)明的液體還原劑噴嘴的第1實施形態(tài)進行說明。
如表示圖6的X-X向剖視的圖7所示，本實施形態(tài)的液體還原劑噴嘴30的結構是，使多個比如8個噴孔3 1在噴嘴頂端部30a的周向偏置，以使在以噴嘴安裝側壁面的噴嘴安裝部為大致中心的規(guī)定范圍V之外噴射液體還原劑，而所述多個噴孔31如圖6所示那樣設在與以往技術同樣地大致直角折彎成沿排氣流動方向的噴嘴頂端部30a的周圍。圖7中的a～h表示噴孔31的形成位置，數(shù)字表示各噴孔31間的間隔(角度)。
采用這樣構造的液體還原劑噴嘴30，從上游側排氣流通路9的剖視方向看，可大幅度降低附著在以噴嘴安裝側壁畫的噴嘴安裝部為大致中心的圖8中斜線表示的規(guī)定范圍V內的液體還原劑的量，可抑制規(guī)定范圍V中的尿素等的堆積。
下面對第3發(fā)明的液體還原劑噴嘴的第2實施形態(tài)進行說明。
如圖9所示，本實施形態(tài)的液體還原劑噴嘴40的結構是，使多個噴孔 41沿噴嘴頂端部40a的軸向形成多列，比如2排，且如圖10和圖11所示那樣使相鄰的一列的相互的噴孔位置沿周向錯開，而所述多個噴孔41與圖6所示以往技術同樣地設在與排氣流動方向呈大致直角折彎的噴嘴頂端部30a的周圍。另外，圖1 0是圖9的Y-Y剖視圖，圖11是圖9的Z-Z剖視圖。又，圖10及圖11的a～h與圖7同樣地表示各排的噴孔41形成位置，數(shù)字表示各噴孔41間的間隔(角度)。
采用這樣構造的液體還原劑噴嘴40，從上游側排氣流通路9的剖視方向看，可大幅度降低以噴嘴安裝側壁面的噴嘴安裝部為大致中心的圖12中斜線表示的范圍W附著在壁面上的液體還原劑的量，可在比圖6所示的第3發(fā)明的第1實施形態(tài)的場合更寬范圍W中抑制尿素等的堆積。又，通過將噴孔41沿噴嘴頂端部40a的軸向形成多列，使各排的噴孔41間的間隔擴大。又，通過使相互鄰的一列的噴孔位置沿周向錯開，可縮短噴嘴頂端部40a的軸向的排與排之間的距離，可使排與排之間的間隔變窄。
另外，若將如下一些構造的至少一種與圖3所示的第1發(fā)明的液體還原劑噴嘴12的構造進行組合的話，則可更加抑制液體還原劑中的尿素等的還原劑成分向壁面的堆積，一些構造是使圖4所示的第2發(fā)明的噴孔方向傾斜的構造；使圖6所示的第3發(fā)明的第1實施形態(tài)的噴孔位置沿周向偏置的構造；以及使圖9所示的第3發(fā)明的第2實施形態(tài)的噴孔形成多列的構造。
又，也可以將如下一些構造的至少一種與圖4所示的第2發(fā)明的液體還原劑噴嘴20進行組合，一些構造是使第3發(fā)明中的第1實施形態(tài)的噴孔位置沿周向偏置的構造及使第2實施形態(tài)的噴孔形成多列的構造。
又，在所述各實施形態(tài)中，表示了將本發(fā)明使用于帶排氣凈化功能的消音裝置的例子，自不待言，并不限于帶排氣凈化功能的消音裝置，也可適用于其它凈化裝置。
產(chǎn)業(yè)上的實用性在將液體還原劑噴射供給到排氣通路內來降低NOx排出量的排氣凈化系統(tǒng)中，本發(fā)明可抑制液體還原劑的還原劑成分在排氣流通路壁面上的堆積，因此有良好的產(chǎn)業(yè)上的實用性性。
權利要求
1.一種液體還原劑噴嘴結構，所述液體還原劑噴嘴被安裝在內裝有還原催化劑的排氣流通路的所述還原催化劑上游的排氣流通路壁面上，而所述還原催化劑使用于用液體還原劑對氮氧化合物進行還原凈化，從形成在噴嘴頂端部周圍的多個噴孔噴射供給所述液體還原劑，該噴嘴頂端部從該壁面向通路中心突出到向該通路中心的跟前并向排氣流動方向折彎，其特征在于，所述噴嘴頂端部朝著通路中心方向折彎形成為相對于排氣流動方向傾斜。
2.如權利要求1所述的液體還原劑噴嘴結構，其特征在于，所述噴嘴頂端部的所述噴孔方向相對與噴嘴頂端部的中心軸線呈直角的徑向向排氣流動方向側傾斜。
3.如權利要求1所述的液體還原劑噴嘴結構，其特征在于，所述噴嘴頂端部的所述噴孔設置位置偏置，以使在以噴嘴安裝側壁面的噴嘴安裝部為大致中心的規(guī)定范圍之外噴射液體還原劑。
4.如權利要求3所述的液體還原劑噴嘴結構，其特征在于，所述噴孔沿噴嘴頂端部的軸向形成多列，且相鄰的一列的噴孔位置沿周向錯開。
5.如權利要求1所述的液體還原劑噴嘴結構，其特征在于，其應用于帶排氣凈化功能的消音裝置的所述液體還原劑噴嘴，該帶排氣凈化功能的消音裝置的結構是在內部的排氣流通路具有折返部，在所述折返部上游側的排氣流通路上配置液體還原劑噴嘴，在所述折返部下游側的排氣流通路上配置所述還原催化劑。
6.一種液體還原劑噴嘴結構，所述液體還原劑噴嘴被安裝在內裝有還原催化劑的排氣流通路的所述還原催化劑上游的排氣流通路壁面上，而所述還原催化劑使用于用液體還原劑對氮氧化合物進行還原凈化，從形成在噴嘴頂端部周圍的多個噴孔噴射供給所述液體還原劑，該噴嘴頂端部從該壁面向通路中心突出到該通路中心的跟前并向排氣流動方向折彎，其特征在于，所述噴嘴頂端部的所述噴孔方向相對與噴嘴頂端部的中心軸線呈直角的徑向而向排氣流動方向側傾斜。
7.如權利要求6所述的液體還原劑噴嘴結構，其特征在于，所述噴嘴頂端部的所述噴孔偏置成在以噴嘴安裝側壁面的噴嘴安裝部為大致中心的規(guī)定范圍之外噴射液體還原劑。
8.如權利要求7所述的液體還原劑噴嘴結構，其特征在于，所述噴孔沿噴嘴頂端部的軸向形成多列，且相鄰的一列的噴孔位置沿周向錯開。
9.如權利要求6所述的液體還原劑噴嘴結構，其特征在于，適用于帶排氣凈化功能的消音裝置的所述液體還原劑噴嘴，該帶排氣凈化功能的消音裝置的結構是在內部的排氣流通路具有折返部，在所述折返部上游側的排氣流通路上配置液體還原劑噴嘴，在所述折返部下游側的排氣流通路上配置所述還原催化劑。
10.一種液體還原劑噴嘴結構，所述液體還原劑噴嘴被安裝在內裝有還原催化劑的排氣流通路的所述還原催化劑上游的排氣流通路壁面上，而所述還原催化劑使用于用液體還原劑對氮氧化合物進行還原凈化，從形成在噴嘴頂端部周圍的多個噴孔噴射供給所述液體還原劑，該噴嘴頂端部從該壁面向通路中心突出到該通路中心的跟前并向排氣流動方向折彎，其特征在于，所述噴嘴頂端部的所述噴孔設置位置偏置，以使在以噴嘴安裝側壁面的噴嘴安裝部為大致中心的規(guī)定范圍之外噴射液體還原劑。
11.如權利要求10所述的液體還原劑噴嘴結構，其特征在于，所述噴孔沿噴嘴頂端部的軸向形成多列，且相鄰的一列的噴孔位置沿周向錯開。
12.如權利要求11所述的液體還原劑噴嘴結構，其特征在于，其應用于帶排氣凈化功能的消音裝置的所述液體還原劑噴嘴，該帶排氣凈化功能的消音裝置的結構是在內部的排氣流通路具有折返部，在所述折返部上游側的排氣流通路上配置液體還原劑噴嘴，在所述折返部下游側的排氣流通路上配置所述還原催化劑。
全文摘要
一種液體還原劑噴嘴結構，在將液體還原劑噴射供給到排氣流通路內而對排氣中的NOx進行還原凈化的排氣凈化系統(tǒng)中使從排氣通路(9)壁面突設在通路內的液體還原劑噴嘴(12，20，30，40)的噴嘴頂端部(12a，20a，30a，40a)折彎形成為相對排氣流動方向傾斜的結構，或使噴嘴頂端部的噴孔(21，31，41)方向形成為相對與噴嘴頂端部中心軸線呈直角的徑向向排氣流動方向方向側傾斜的結構，或使噴嘴頂端部的噴孔(21，31，41)方向形成為沿噴嘴頂端部的周向偏置的結構。
文檔編號B01D53/56GK101048580SQ20058003720
公開日2007年10月3日 申請日期2005年9月20日 優(yōu)先權日2004年10月29日
發(fā)明者佐藤博一 申請人:日產(chǎn)柴油機車工業(yè)株式會社