(57)【要約】【課題】排気管を通過する排ガスの低温化を抑制しつつ、省スペースで排ガスに尿素水を供給することができる還元剤供給システムを提供する。【解決手段】還元剤供給システム１は、スリット機構５と、還元剤供給装置６と、を備える。スリット機構５は、排気管３の壁面３ａにスリット５ａを少なくとも１つ以上形成して構成される。還元剤供給装置６は、このスリット機構５を含む排気管３の壁面３ａをその周方向に外部から覆う装置で、この装置６の内壁面６ａと排気管３の壁面３ａとの間に形成された空間Ｓ内で周方向に旋回させた還元剤Ｕをスリット機構５を経由して排気管３の内部に供給する装置である。【選択図】図１
2020045806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気管を通過する排ガスに還元剤を供給する還元剤供給システムにおいて、
前記排気管の壁面にスリットを少なくとも１つ以上形成して構成されるスリット機構と、
このスリット機構を含む前記排気管の壁面をその周方向に外部から覆う還元剤供給装置で、この還元剤供給装置の内壁面と前記排気管の壁面との間に形成された空間内で前記周方向に旋回させた還元剤を前記スリット機構を経由して前記排気管の内部に供給する還元剤供給装置と、
を備えて構成される還元剤供給システム。
【請求項２】
前記空間を旋回する還元剤が前記スリット機構の近傍を流れるように整流する整流板を前記還元剤供給装置の内壁面に少なくとも１つ以上設けて構成される請求項１に記載の還元剤供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、還元剤供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガスと霧化した尿素水の混合ガスが煙道（排気管）の外部で旋回流を形成し、この旋回流が煙道内へ搬送、供給されるエンジン用排ガス処理装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４―３５３５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のエンジン用排ガス処理装置では、排ガスと霧化した尿素水の混合ガスを旋回させているので、この旋回時に尿素水との熱交換により低温化した排ガスが排気管を通過する排ガスと合流して、浄化触媒に流入する排ガスの温度が下がる。この排ガスの低温化により浄化触媒の温度が下がりその浄化率が悪化する懸念がある。
【０００５】
本開示は、排気管を通過する排ガスの低温化を抑制しつつ、省スペースで排ガスに尿素水を供給することができる還元剤供給システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための本発明の態様の還元剤供給システムは、内燃機関の排気管を通過する排ガスに還元剤を供給する還元剤供給システムにおいて、前記排気管の壁面にスリットを少なくとも１つ以上形成して構成されるスリット機構と、このスリット機構を含む前記排気管の壁面をその周方向に外部から覆う還元剤供給装置で、この還元剤供給装置の内壁面と前記排気管の壁面との間に形成された空間内で前記周方向に旋回させた還元剤を前記スリット機構を経由して前記排気管の内部に供給する還元剤供給装置と、を備えて構成される。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、排気管を通過する排ガスの低温化を抑制しつつ、省スペースで排ガスに尿素水を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態の還元剤供給システムの構成を例示する側面図である。
【図２】図１の還元剤供給システムの構成をＡ断面の視点で例示する正面図である。
【図３】図１の還元剤供給システムの構成をＢ方向の視点で例示する下面図である。
【図４】第２実施形態の還元剤供給システムの構成を例示する正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の還元剤供給システムについて、図面を参照しながら説明する。図１に例示するように、還元剤供給システム１は、エンジン（内燃機関）２の排気管３を通過する排ガスＧに還元剤Ｕを供給するシステムである。本実施形態での還元剤Ｕは尿素水である。尿素水Ｕは、排気管３に配置された選択還元型触媒（ＳＣＲ触媒、浄化触媒）４でＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するために排気管３に供給される。なお、本実施形態では、排ガスＧの通過方向をＸ方向、このＸ方向に垂直な方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向に垂直な方向（鉛直方向）をＺ方向と定義する。
【００１０】
図１〜図３に例示するように、第１実施形態では、還元剤供給システム１は、スリット機構５と、還元剤供給装置６と、を備えて構成される。スリット機構５及び還元剤供給装置６は、エンジン２とＳＣＲ触媒４の間の排気管３に配置される。
【００１１】
スリット機構５は、排気管３の壁面３ａに対して貫通するスリット５ａを少なくとも１つ以上形成して構成される。スリット５ａは排気管３内における排ガスＧの通過方向に延在する細長い溝である。スリット機構５全体の開口面積は、排気管３を通過する排ガスＧに含まれるＮＯｘを法規制値以下の量まで浄化可能な量の尿素水Ｕが排気管３の外部から内部へ流れるように設定される。各スリット５ａの開口面積は、排気管３の内部から外部へ排ガスＧが逆流するのを抑制しつつ、尿素水Ｕが排気管３の外部から内部へ流れるように設定される。各スリット５ａを排気管３の予め設定された領域内に集中して形成すると、各スリット５ａを排気管３に均一に形成する場合と比較してスリット機構５から排気管３の内部に流入した尿素水Ｕが排気管３の内部で大きな旋回流を形成して排ガスＧと混合しやすくなるので好ましい。この予め設定された領域としては、排気管３の周方向（α方向）の４半円分の領域が例示される。図１〜図３では、各スリット５ａはこの４半円分の領域に排ガスＧの流れ方向（Ｘ方向）に延在して形成されている。なお、排気管３の外部から内部に流れる尿素水Ｕは、尿素水Ｕから加水分解して生成されたアンモニアを含んでいる。
【００１２】
還元剤供給装置６は、スリット機構５を含む排気管３の壁面３ａをその周方向に外部から覆う中空円筒形状の装置で、この装置の壁面の一部には還元剤供給通路７が貫通して形成されている。還元剤供給装置６の壁面６ａはその外表面を断熱材８で覆われており、断熱材８により還元剤供給装置６の内部と外部の間での熱移動が抑制されている。断熱材８としては、グラスウールが例示される。
【００１３】
還元剤供給通路７から還元剤供給装置６に流入した尿素水Ｕは、還元剤供給装置６の壁面６ａと排気管３の壁面３ａとの間に形成された空間Ｓ内で排気管３の周方向に旋回し、スリット機構５を経由して排気管３の内部に供給される。還元剤供給装置６内での尿素水Ｕの旋回量は、旋回する尿素水Ｕが排気管３の壁面３ａから受熱することで尿素水Ｕの大半が加水分解されてアンモニアになるのに十分な量（例えば排気管３の０．５周〜３周分程度）に設定されると好ましい。
【００１４】
図２に例示するように、空間Ｓ内で排気管３の周方向に旋回した尿素水Ｕは、排気管３の壁面３ａまたは還元剤供給装置６の壁面６ａからの受熱量に応じて３つの尿素水流れＵ１、Ｕ２、Ｕ３に分かれてからスリット機構５の各スリットに流入する。尿素水流れＵ１は、他の流れＵ２、Ｕ３よりも排気管３の壁面３ａに近い位置を流れるとともに排気管３の壁面３ａから比較的大きな熱量を受熱した尿素水の流れである。尿素水流れＵ２は、他の流れＵ１、Ｕ３よりも還元剤供給装置６の壁面６ａに近い位置を流れるとともに還元剤供給装置６の壁面６ａから比較的大きな熱量を受熱した尿素水の流れである。尿素水流れＵ３は、他の流れＵ１、Ｕ２の中間の位置を流れる尿素水の流れである。排気管３の壁面３ａは還元剤供給装置６の壁面６ａより高温であるので、尿素水流れＵ１、Ｕ２、Ｕ３の温度関係は高い順にＵ１、Ｕ３、Ｕ２となる。
【００１５】
排気管３の内部に供給された尿素水Ｕは、排気管３を通過する排ガスＧと混合されてアンモニアに遷移しながら選択還元型触媒４に流入する。選択還元型触媒４に担持した触媒の作用により、排ガスＧに含まれるＮＯｘはアンモニアと酸化還元反応して窒素（Ｎ2）に遷移する。選択還元型触媒４を通過後の排ガスＧｃはマフラーを経由して大気に排出される。
【００１６】
以上より、本実施形態の還元剤供給システム１では、尿素水Ｕが還元剤供給装置６の内部を旋回して排気管３の壁面３ａから受熱することで尿素水Ｕのアンモニアへの遷移を促進することができる。排気管３の内部に供給された尿素水Ｕは旋回流を形成するので、排気管３の内部での尿素水Ｕと排ガスＧの混合も促進されて、尿素水Ｕのアンモニアへの遷移をさらに促進することができる。また、還元剤供給装置６の内部では尿素水Ｕのみが旋回するので、還元剤供給装置６により排ガスＧが低温化することもない。排気管３を外部から覆って還元剤供給装置６を配置するので省スペースである。
【００１７】
また、還元剤供給装置６により尿素水Ｕの旋回流を形成して排ガスＧと尿素水Ｕの混合を促進するので、従来エンジン２と選択還元型触媒４の間に配置していたミキサー（攪拌機）が不要になる。このミキサーを設けないことで、エンジン２と選択還元型触媒４の間の排気管３を短く形成することができ、選択還元型触媒４をエンジン２の近くに配置することができる。エンジン２から排出される排ガスＧに関して、選択還元型触媒４に到達するまでに排気管３の外部に放出される熱量は小さくなるので、選択還元型触媒４に比較的高温の排ガスＧを流入させることができ、選択還元型触媒４によるＮＯｘ浄化率を向上させることができる。
【００１８】
第２実施形態の還元剤供給システム１について、図４を参照しながら説明する。第２実施形態の還元剤供給システム１は、還元剤供給装置６の内壁面６ａに整流板９を少なくとも１つ以上（図４では３つ）設ける点で第１実施形態とは異なり、その他の点で同じ構成である。整流板９は、還元剤供給装置６内の空間Ｓを旋回する尿素水Ｕがスリット機構５の近傍を流れるように整流する板材である。整流板９による尿素水Ｕの整流方向はスリット機構５の各スリット５ａに向かう方向である。このように構成することで、還元剤供給装置６から排気管３の内部への尿素水Ｕの流入を促進することができる。
【００１９】
なお、整流板９の寸法及び設置個数は、還元剤供給装置６内の空間Ｓを旋回する尿素水Ｕの圧力が排気管３の内部への流入に必要な圧力以上となるように設定される。また、整流板９の傾斜方向に関して、整流板９により尿素水Ｕの旋回流れの方向を各スリット５ａの貫通方向と略一致させるように設定すると、還元剤供給装置６から排気管３の内部への尿素水Ｕの流入をさらに促進することができるので好ましい。
【符号の説明】
【００２０】
１  還元剤供給システム
２  エンジン（内燃機関）
３  排気管
３ａ  排気管の壁面
４  選択還元型触媒
５  スリット機構
６  還元剤供給装置
６ａ  還元剤供給装置の壁面
７  還元剤供給通路
８  断熱材
９  整流板
Ｓ  空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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