專(zhuān)利名稱(chēng)：帶排氣凈化功能的消聲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有使用液體還原劑和還原催化劑來(lái)降低排氣中的NOx、凈化排氣的排氣凈化功能的消聲裝置，特別是涉及提高具有在內(nèi)部強(qiáng)制使排氣流動(dòng)方向折回的結(jié)構(gòu)的帶排氣凈化功能的消聲裝置的NOx降低性能的技術(shù)。
背景技術(shù)：
作為除去發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣中所含有的NOx的排氣凈化系統(tǒng)，提出有這樣的排氣凈化裝置(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)通過(guò)向配設(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的還原催化劑的上游噴射供給液體還原劑，使排氣中的NOx與還原劑發(fā)生催化反應(yīng)，將NOx凈化處理為無(wú)害成分。
為了將這樣的排氣凈化裝置搭載于像拖拉機(jī)那樣的車(chē)身長(zhǎng)較短、排氣管長(zhǎng)度受限制的車(chē)輛上，開(kāi)發(fā)出將排氣凈化裝置組裝入內(nèi)部的帶排氣凈化功能的消聲裝置。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)2000-27627號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容然而，作為搭載于像拖拉機(jī)那樣的排氣管的長(zhǎng)度受限制的車(chē)輛上的消聲裝置有這樣的結(jié)構(gòu)在內(nèi)部的排氣流通路上設(shè)置強(qiáng)制使排氣氣流折回的折回部，將流入的排氣引導(dǎo)到比折回部更靠上游側(cè)的排氣流通路后，由折回部強(qiáng)制使其折回，將該排氣引導(dǎo)到下游側(cè)的排氣流通路而排出。在上述的排氣凈化裝置中，為了提高還原催化劑的NOx凈化率，需要使液體還原劑在到達(dá)還原催化劑前的期間在排氣中充分?jǐn)U散及混合，所以需要在液體還原劑的噴射噴嘴和還原催化劑之間設(shè)置一定距離。為此，將上述排氣凈化裝置組裝到上述的具有設(shè)有折回部結(jié)構(gòu)的消聲裝置時(shí)，最好在上游側(cè)排氣流通路上配置液體還原劑的噴射噴嘴，在下游側(cè)排氣流通路上配置還原催化劑。
然而，在設(shè)有折回部結(jié)構(gòu)的消聲裝置中，由于是在折回部強(qiáng)制改變排氣流動(dòng)方向的結(jié)構(gòu)，排氣氣流會(huì)偏向一方。為此，流入還原催化劑的排氣氣流偏向一方，液體還原劑以不均勻分布的狀態(tài)流入還原催化劑，則可能導(dǎo)致不能充分發(fā)揮NOx凈化能力。
另外，使從排氣流通路壁面突出到通路內(nèi)的液體還原劑的噴射噴嘴延伸成使得噴口位于排氣流通路中心，則可使液體還原劑較均勻地分布在排氣中。但是，由于噴射噴嘴的支承結(jié)構(gòu)是懸臂支承結(jié)構(gòu)，所以可能由車(chē)身振動(dòng)等導(dǎo)致噴射噴嘴損壞，并且熱容量變大，可能導(dǎo)致液體還原劑因排氣熱而堆積在噴射噴嘴內(nèi)壁堵塞噴嘴。
本發(fā)明是為解決上述問(wèn)題點(diǎn)而做出的，目的在于通過(guò)使排氣氣流在折回部產(chǎn)生渦流來(lái)促進(jìn)液體還原劑的擴(kuò)散，從而提高具有強(qiáng)制使排氣氣流折回的結(jié)構(gòu)的帶排氣凈化功能的消聲裝置的NOx凈化性能。
為此，本發(fā)明的帶排氣凈化功能的消聲裝置，在內(nèi)部的排氣流通路上具有折回部，并至少具有噴射噴嘴和還原催化劑，該噴射噴嘴用于噴射供給液體還原劑，配置于比上述折回部更靠上游側(cè)的排氣流通路中；該還原催化劑配置于比上述折回部更靠下游側(cè)的排氣流通路中，由液體還原劑對(duì)氮氧化物進(jìn)行還原凈化，其特征在于，設(shè)有在上述折回部使排氣氣流生成鉛直方向渦流來(lái)使上述液體還原劑擴(kuò)散的擴(kuò)散部件。
此外，在本發(fā)明中，上述擴(kuò)散部件將從上述上游側(cè)排氣流通路流入上述折回部的排氣引導(dǎo)向與該排氣的流動(dòng)方向大致平行的折回部壁面方向。
此外，在本發(fā)明中，上述擴(kuò)散部件是沿周向設(shè)有多個(gè)開(kāi)口部的環(huán)部件，通過(guò)上述開(kāi)口部將流入上述折回部的排氣引導(dǎo)向上述折回部壁面方向。
此外，在本發(fā)明中，在上述環(huán)部件的周向上集中偏向一方地形成上述多個(gè)開(kāi)口部。
此外，在本發(fā)明中，使上述多個(gè)開(kāi)口部孔徑不同地形成上述多個(gè)開(kāi)口部。
此外，在本發(fā)明中，在上述噴射噴嘴的上游側(cè)具有將一氧化氮氧化成二氧化氮的氧化催化劑，在上述還原催化劑的下游側(cè)具有對(duì)通過(guò)了該還原催化劑的液體還原劑進(jìn)行氧化凈化的還原劑氧化催化劑。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在折回部產(chǎn)生鉛直方向的渦流，降低流入還原催化劑的排氣的不均布，并促進(jìn)液體還原劑向排氣中的擴(kuò)散，使排氣中的液體還原劑的分布均勻，所以可提高還原催化劑的NOx凈化效率，提高NOx凈化性能。
此外，通過(guò)將形成在作為擴(kuò)散部件的環(huán)部件上的多個(gè)開(kāi)口部形成為在周向上偏置，則通過(guò)后的排氣氣流的流動(dòng)方向產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，因此更容易生成折回部的鉛直方向的渦流，進(jìn)一步促進(jìn)液體還原劑在排氣中的分布均勻化，可進(jìn)一步提高NOx降低性能。
此外，通過(guò)在噴射噴嘴的上游側(cè)的排氣流通路上設(shè)置氧化催化劑，可以進(jìn)一步提高NOx降低效果。此外，在該構(gòu)成中，雖然噴射噴嘴與還原催化劑之間的距離更加縮短了，但通過(guò)設(shè)置擴(kuò)散部件，仍可使液體還原劑充分?jǐn)U散、混合。


圖1是表示本發(fā)明的帶排氣凈化功能的消聲裝置的一實(shí)施方式的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示從圖1的箭頭A方向看到的排氣流入部、排氣排出部、噴射噴嘴、上游側(cè)排氣流通路及下游側(cè)排氣流通路的位置關(guān)系的圖。
圖3是表示上述實(shí)施方式的環(huán)部件的圖。
圖4是表示環(huán)部件的另一例子的圖。
圖5表示渦流生成狀態(tài)的模擬結(jié)果，(A)是表示使用圖3的環(huán)部件時(shí)的圖，(B)是表示使用圖4的環(huán)部件時(shí)的圖。
圖6表示還原催化劑入口的液體還原劑的分布狀態(tài)的模擬結(jié)果，(A)是表示沒(méi)有擴(kuò)散措施時(shí)的圖，(B)是表示使用圖3的環(huán)部件時(shí)的圖，(C)是表示使用圖4的環(huán)部件時(shí)的圖。
附圖中的附圖標(biāo)記說(shuō)明1消聲裝置；8折回部；8a折回部壁面；9上游側(cè)排氣流通路；10下游側(cè)排氣流通路；12噴射噴嘴；13NOx還原催化劑；15環(huán)部件；15a孔。
具體實(shí)施例方式
以下，基于

本發(fā)明的帶排氣凈化功能的消聲裝置。
圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的帶排氣凈化功能的消聲裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。
在圖1中，本實(shí)施方式的消聲裝置1，在殼體2的圖中右側(cè)側(cè)面上設(shè)有排氣流入部3，在該排氣流入部3的圖中前側(cè)設(shè)有排氣排出部4(圖中用雙點(diǎn)劃線(xiàn)表示)。此外，在殼體2外周?chē)O(shè)有用于將該消聲裝置1固定到車(chē)輛的適當(dāng)位置處的安裝凸緣部5。在殼體2的內(nèi)部形成有通過(guò)形成在排氣流入部3上的許多的孔6而與排氣流入部3連通的擴(kuò)張室7、在與該擴(kuò)張室7相反的一側(cè)的側(cè)面使排氣氣流折回的折回部8、使擴(kuò)張室7與折回部8連通的上游側(cè)排氣流通路9、使折回部8與排氣排出部4連通的下游側(cè)排氣流通路10。
在上游側(cè)排氣流通路9中分別配設(shè)有將排氣中的NO氧化成NO2的氧化催化劑11、和向該氧化催化劑11的下游側(cè)噴射供給例如尿素水溶液等的液體還原劑的噴射噴嘴12。如圖2所示，上述噴射噴嘴12從通路壁朝向通路中心部突出設(shè)置，其噴口12a位于比通路中心位置更靠圖2中左側(cè)。如此，通過(guò)縮短噴射噴嘴12的突出長(zhǎng)度，來(lái)防止車(chē)輛振動(dòng)等導(dǎo)致的破損，或抑制噴射噴嘴12的熱容量來(lái)抑制尿素向噴嘴內(nèi)壁堆積、防止噴嘴堵塞。此外，在下游側(cè)排氣流通路10中分別設(shè)有由液體還原劑對(duì)NOx進(jìn)行還原凈化的NOx還原催化劑13、和在該NOx還原催化劑13下游側(cè)對(duì)通過(guò)了NOx還原催化劑13的液體還原劑進(jìn)行氧化凈化的還原劑氧化催化劑14。
另外，在折回部8的與上游側(cè)排氣流通路9連通的部分設(shè)有圖3所示的環(huán)部件15，該環(huán)部件15作為在折回部8使排氣氣流生成鉛直方向的渦流來(lái)使液體還原劑擴(kuò)散的擴(kuò)散部件。如圖3所示，環(huán)部件15沿周向以等間隔具有多個(gè)作為開(kāi)口部的孔15a，通過(guò)這些孔15a，將從上游側(cè)排氣流通路9流入到折回部8的排氣引導(dǎo)向與該排氣流動(dòng)方向大致平行的折回部壁面8a方向。
圖2是表示從圖1的箭頭A方向看到的排氣流入部3、排氣排出部4、噴射噴嘴12、上游側(cè)排氣流通路9及下游側(cè)排氣流通路10的位置關(guān)系的圖。
如圖1的箭頭所示，在本實(shí)施方式的消聲裝置1中，從排氣流入部3流入的排氣通過(guò)孔6流入到擴(kuò)張室7，依次流入上游側(cè)排氣流通路9、折回部8、下游側(cè)排氣流通路10，從排氣排出部4排出。此時(shí)，在上游側(cè)排氣流通路9用氧化催化劑11將排氣中的NO氧化成NO2后，從噴射噴嘴12向排氣中噴射供給液體還原劑。含有液體還原劑的排氣在折回部8從環(huán)部件15的孔15a向與來(lái)自上游側(cè)排氣流通路9的排氣流動(dòng)方向大致平行的折回部壁面8a噴射。由此，產(chǎn)生沿壁面8a的排氣氣流，在折回部8的環(huán)部件15下方，在與下游側(cè)排氣流通路10連通的部分生成鉛直方向的渦流，使液體還原劑有效地?cái)U(kuò)散在排氣中與排氣混合，液體還原劑在排氣中的分布狀態(tài)變得均勻。因此，在下游側(cè)排氣流通路10液體還原劑均勻地流入到NOx還原催化劑13中。并且，在NOx還原催化劑13中用液體還原劑對(duì)排氣中的NOx進(jìn)行還原凈化，用還原劑氧化催化劑14氧化凈化殘余的液體還原劑后，從排氣排出部4將其排出。
根據(jù)這種構(gòu)成的消聲裝置1，通過(guò)在從折回部8向下游側(cè)排氣流通路10的NOx還原催化劑13流動(dòng)的排氣氣流生成渦流，則液體還原劑有效地?cái)U(kuò)散在排氣中與排氣混合，從而液體還原劑在排氣中的分布狀態(tài)變得均勻，液體還原劑均勻流入NOx還原催化劑13中。因此，可高效率地進(jìn)行NOx還原催化劑13處的NOx的還原凈化，提高NOx降低性能。
此外，由于設(shè)置氧化催化劑11、還原劑氧化催化劑14，而縮短了噴射噴嘴12和NOx還原催化劑13之間的距離，但通過(guò)環(huán)部件15的擴(kuò)散作用，可以使液體還原劑充分地均勻分布，因此不存在問(wèn)題。另外，氧化催化劑11及還原劑氧化催化劑14可根據(jù)需要設(shè)置。
環(huán)部件15不僅可如圖3所示那樣沿全周以等間隔設(shè)置孔15a，也可以如圖4所示那樣在環(huán)部件15的周向上集中偏向一方地形成孔15。此時(shí)，以使孔15a偏向與液體還原劑的噴射噴嘴12的安裝位置一側(cè)相反的一側(cè)的方式在折回部8設(shè)置環(huán)部件15。由此，對(duì)從環(huán)部件15的孔15a噴射出的排氣氣流賦予方向性，與在全周以等間隔設(shè)置孔15a的情況相比，可以更有效地生成渦旋。因此，促進(jìn)液體還原劑的擴(kuò)散、混合作用，進(jìn)一步使液體還原劑的分布均勻化，提高NOx還原催化劑13的NOx還原效率，進(jìn)一步提高了NOx降低性能。另外，不僅可以構(gòu)成為使孔15a的位置偏置，也可以構(gòu)成為使孔15a的孔徑不同。
在圖5表示在同一運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，比較分別在使用等間隔設(shè)置孔的圖3的環(huán)部件的情況下、與使用使孔偏置的圖4的環(huán)部件的情況下的渦旋的生成狀態(tài)的模擬結(jié)果。圖5(A)表示使用圖3的環(huán)部件的情況，圖5(B)表示使用圖4的環(huán)部件的情況。
從圖5可知，與使用圖3的環(huán)部件的情況相比，使用圖4的環(huán)部件的情況可在環(huán)部件15的下方生成較大的渦旋，液體還原劑的擴(kuò)散、混合良好。
在圖6表示在同一運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，比較分別在沒(méi)有擴(kuò)散部件的情況、使用圖3的擴(kuò)散部件的情況及使用圖4的擴(kuò)散部件的情況下的NOx還原催化劑13入口處液體還原劑的分布狀態(tài)的模擬結(jié)果。圖6(A)表示沒(méi)有擴(kuò)散部件的情況，(B)表示使用圖3的擴(kuò)散部件的情況，(C)表示使用圖4的擴(kuò)散部件的情況。另外，圖中密度大的部分是液體還原劑濃度高的部分。
從圖6可知，與沒(méi)有擴(kuò)散部件的情況相比，使用作為擴(kuò)散部件的環(huán)部件的情況，其液體還原劑的分布狀態(tài)均勻。此外，即使使用了環(huán)部件，使用圖4的環(huán)部件的情況下的液體還原劑的分布狀態(tài)比使用圖3的環(huán)部件的情況均勻。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明可提高具有強(qiáng)制使排氣氣流折回的結(jié)構(gòu)的帶排氣凈化功能的消聲裝置的NOx凈化能力，因此在產(chǎn)業(yè)上的可利用性較大。
權(quán)利要求
1.一種帶排氣凈化功能的消聲裝置，在內(nèi)部的排氣流通路上具有折回部，并至少具有噴射噴嘴和還原催化劑，該噴射噴嘴用于噴射供給液體還原劑，配置于比上述折回部更靠上游側(cè)的排氣流通路中；該還原催化劑配置于比上述折回部更靠下游側(cè)的排氣流通路中，由液體還原劑對(duì)氮氧化物進(jìn)行還原凈化，其特征在于，設(shè)有在上述折回部的鉛直面上生成渦流來(lái)使上述液體還原劑擴(kuò)散的擴(kuò)散部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶排氣凈化功能的消聲裝置，其特征在于，上述擴(kuò)散部件是將從上述上游側(cè)排氣流通路流入上述折回部的排氣引導(dǎo)向與該排氣的流動(dòng)方向大致平行的折回部壁面方向的結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶排氣凈化功能的消聲裝置，其特征在于，上述擴(kuò)散部件是沿周向設(shè)有多個(gè)開(kāi)口部的環(huán)部件，通過(guò)上述開(kāi)口部將流入上述折回部的排氣引導(dǎo)向上述折回部壁面方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶排氣凈化功能的消聲裝置，其特征在于，在上述環(huán)部件的周向上集中偏向一方地形成上述多個(gè)開(kāi)口部。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶排氣凈化功能的消聲裝置，其特征在于，使上述多個(gè)開(kāi)口部孔徑不同地形成上述多個(gè)開(kāi)口部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶排氣凈化功能的消聲裝置，其特征在于，在上述噴射噴嘴的上游側(cè)具有將一氧化氮氧化成二氧化氮的氧化催化劑，在上述還原催化劑的下游側(cè)具有對(duì)通過(guò)了該還原催化劑的液體還原劑進(jìn)行氧化凈化的還原劑氧化催化劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種帶排氣凈化功能的消聲裝置(1)，在內(nèi)部的排氣流通路上具有折回部(8)，并至少具有噴射噴嘴(12)和還原催化劑(13)，該噴射噴嘴(12)用于噴射供給液體還原劑，配置于比上述折回部(8)更靠上游側(cè)的排氣流通路(9)中；該還原催化劑(13)配置于比上述折回部更靠下游側(cè)的排氣流通路(10)上，由液體還原劑對(duì)氮氧化物進(jìn)行還原凈化，設(shè)有在上述折回部(8)的鉛直面上生成渦流來(lái)使上述液體還原劑擴(kuò)散的擴(kuò)散部件(15)。
文檔編號(hào)F01N13/02GK1938501SQ20058000965
公開(kāi)日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2005年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月25日
發(fā)明者雨宮智子, 望月武文, 金谷勇, 白井大輔, 平本均 申請(qǐng)人:日產(chǎn)柴油機(jī)車(chē)工業(yè)株式會(huì)社, 東京濾器有限公司