(57)【要約】少なくとも１つの排気ガス処理の構成要素（１８）、および上記排気ガス処理の構成要素（１８）の上流に配置される粒子状物質の拡散装置（４０）を含む、排気ガス後処理システムである。粒子状物質の拡散装置（４０）は、内部に形成された多数のノズル（５８）を備えたノズル配管（６１）を少なくとも１つ含む。そして上記粒子状物質の拡散装置（４０）は、排気ガス処理の構成要素（１８）に粒子状物質が蓄積することを十分に最小化するために、上記排気ガス処理の構成要素（１８）へ圧縮された気体を注入する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス後処理システムであって、
少なくとも１つの排気ガス処理の構成要素と、
上記排気ガス処理の構成要素の上流に配置された粒子状物質の拡散装置と、を含み、
上記粒子状物質の拡散装置は、少なくとも１つの、その内部に形成された多数のノズルを備えたノズル配管を含み、
上記拡散装置は、上記排気ガス処理の構成要素に粒子状物質が蓄積するのを十分に最小化するために、上記排気ガス処理の構成要素へ圧縮された気体を注入する、
ことを特徴とする排気ガス後処理システム。
【請求項２】
上記粒子状物質の拡散装置は、その内部に形成された多数のノズルを備えた、多数のノズル配管を有するアレイを含んでいることを特徴とする、
請求項１に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項３】
上記排気ガス後処理システムは、さらに粒子状物質の拡散装置と導通する、圧縮された空気の供給源を含むことを特徴とする、
請求項１に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項４】
上記供給源の下流かつ、上記粒子状物質の拡散装置の上流に配置された蓄圧器をさらに含むことを特徴とする、
請求項３に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項５】
上記排気ガス処理の構成要素は、ＳＣＲ排気ガス処理の構成要素であることを特徴とする、
請求項１に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項６】
上記排気ガス処理の構成要素は、多数のＳＣＲ排気ガス処理の構成要素を含むことを特徴とする、請求項１に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項７】
上記粒子状物質の拡散装置は、多数のノズル配管を有するアレイを含み、それぞれのノズル配管は指定されたＳＣＲ排気ガス処理の構成要素に対応することを特徴とする、
請求項６に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項８】
上記粒子状物質の拡散装置は、多数のノズル配管を有するアレイを含み、それぞれのノズル配管は、それぞれのＳＣＲ排気ガス処理の構成要素の間の指定された場所に対応することを特徴とする、
請求項６に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項９】
上記指定された場所は、ＳＣＲ排気ガス処理の構成要素の間にあるデッドスポットであることを特徴とする、
請求項８に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項１０】
上記それぞれのノズル配管が直線状であることを特徴とする、
請求項２に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項１１】
上記それぞれのノズル配管が環状であることを特徴とする、
請求項２に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項１２】
上記排気ガス後処理システムは、さらに排気ガス処理流体を供給するための供給モジュールを含むことを特徴とする、
請求項１に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項１３】
アレイ状に並べられた多数の排気ガス処理の構成要素と、
多数のノズルを含むノズル配管を有するアレイを含み、それぞれのノズル配管を有するアレイは上記排気ガス処理の構成要素の１つに対応し、上記多数の排気ガス処理の構成要素の上流に直接配置されたスートブロワと、
上記スートブロワに導通する圧縮された気体の供給源と、を含み、
上記スートブロワに与えられた圧縮された気体は、上記排気ガス処理の構成要素に粒子状物質および煤を散乱させるために、上記排気ガス処理の構成溶炉へ上記それぞれのノズルによって注入されることを特徴とする、
排気ガス後処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの排気ガス後処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この節では、従来技術に必ずしも必要ではない本発明の開示に関した背景技術の情報を提供する。
【０００３】
ディーゼルエンジンの運転中、粒子状物質および／または煤が生成され、排気ガスの流れに含まれる。排気ガスの流から粒子状物質および／または煤を除去するために、ディーゼル微粒子捕集フィルター（ＤＰＦ）として知られるものを含む、排気ガス後処理システムが設計されてきた。ＤＰＦは粒子状物質および／または煤を、排気ガスの流から濾過し、除去するために設計されている。しかしながら、ＤＰＦの使用は、世界中のさまざまな地域で必須とはされておらず、それゆえ、これらの地域において、排気ガス処理システムにおいてＤＰＦの使用が省かれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
にもかかわらず、ＤＰＦが排気ガス処理システムに組み込まれたときでさえ、ＤＰＦは必ずしも排気ガス流から全ての粒子状物質および／または煤を除去することができない。そのような場合、残った粒子状物質および／または煤は、他の排気ガス処理の構成要素（component）に蓄積され、それれは、運転性能を低下させ、そしてついには排気ガス処理の構成要素を詰まらせるだろう。それゆえ、排気ガス処理の構成要素に粒子状物質および／または煤が蓄積するのを妨げる補助となる装置を含む、排気ガス処理システムを与えることが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この節では、本発明の包括的な概要を与えるが、これは本発明の全ての範囲もしくは特徴の全てを包含するものではない。
【０００６】
本発明は、少なくとも１つの排気ガス処理の構成要素と、この排気ガス処理の構成要素の上流側に配置された粒子状物質の拡散装置とを含む、排気ガス後処理システムを提供する。粒子状物質の拡散装置は、内部に形成された複数のノズルを有する少なくとも１つのノズル配管を含み、その拡散装置は排気ガス処理の構成要素への粒子状物質の蓄積を十分に最小化するために、圧縮された気体を排気ガス処理の構成要素に注入する。
【０００７】
適用の範囲は、ここに提供された説明より明白になるだろう。この概要における説明および特定の例は、図面の趣旨についてのみを意図したものであり、本発明の範囲を限定する意図はない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
ここに示す図面は、選択された実施形態を説明する目的のみに対するものであり、全ての実施形態の可能性を説明するものではない。そして、本発明の範囲を限定するものでもない。
【図１】図１は、本発明の原理による排気ガスのシステムの概要図である。
【図２】図２は、本発明の原理に従ったスートブロワを含む、排気ガス処理システムの概要図である。
【図３】図３は、本発明の原理に従ったスートブロワを含む、排気ガス処理システムの概要図である。
【図４】図４は、本発明の原理に従ったスートブロワの透視図である。
【図５】図５は、本発明の原理に従ったスートブロワを含む、排気ガス処理の構成要素の透視図である。
【図６】図６は、図５で説明されたスートブロワを含む、排気ガスの構成要素の正面からの透視図である。
【図７】図７は、本発明の原理に従ったスートブロワの正面からの透視図である。
【図８】図８は、図７で説明したスートブロワの断面図である。
【図９】図９は、図７で説明したスートブロワを横から見た断面図である。
【図１０】図１０は、図７で説明したスートブロワを後方から見た透視図である。
【図１１】図１１は、本発明の原理に従った別のスートブロワの形状の概要図である。
【図１２】図１２は、本発明の原理に従った別のスートブロワの形状の概要図である。
【図１３】図１３は、本発明の原理に従った別のスートブロワの形状の概要図である。
【図１４】図１４は、本発明の原理に従った別のスートブロワの形状の概要図である。
【０００９】
図面のうち、いくつかの図を通して一致する参照番号は、対応する部品を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
例となる実施形態は、今から添付された図面を参照することにより完全に説明されるだろう。
【００１１】
図１は、本発明の開示に従った排気ガスシステム１０の概要を説明する。排気ガスシステム１０は、燃料源（図示せず）と導通する少なくとも１つのエンジン１２を含み、一度燃料が消費されると、排気ガス後処理システム１６を有する排気管１４に排出される排気ガスを生成する。エンジン１２の下流には、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、ディーゼル微粒子捕集フィルター（ＤＰＦ）装置、もしくは、図面にあるような、選択式触媒還元（ＳＣＲ）の装置２０とすることができる排気ガス処理の構成要素１８が配置される。本発明に必須ではないが、排気ガス後処理システム１６はさらに、排気管２４を通る排気ガスの温度を上げるため、温度上昇装置もしくはバーナー１７のような装置を含むことができる。排気ガスの温度の上昇は、排気ガス処理の構成要素１８がＤＰＦであるときに、排気ガス処理の構成要素１８の再生をはじめるのと同じように、冷たい天気の状態の場合や、エンジンを始動させる場合において、排気ガス処理装置１８内の触媒の点火を実施するにあたり、望ましいものである。
【００１２】
エンジン１２によって生成された排出物の削減を補助するため、排気ガス後処理システム１６は、定期的に排気ガス処理流体を排気ガス流に供給するための、供給モジュール２２を含むことができる。図１において説明するように、供給モジュール２２は排気ガス処理の構成要素１８の上流に配置され、排気ガス流に排気ガス処理流体の注入を実施する。これについて、供給モジュール２２は入口の配管２８を通って試薬槽２４およびポンプ２６と流体を導通し、ディーゼル燃料もしくは尿素といった、排気ガス処理流体を、排気ガス処理の構成要素２０の上流に存在する排気管２４へ供給する。供給モジュール２２はまた、回帰配管３０経由で試薬槽２４と導通できる。回帰配管３０は、いかなる排気ガス処理流体に対しても、試薬槽２４へ回帰する排気ガス流に対して供給されない。入口の配管２８、供給モジュール２２、そして回帰配管３０を通る排気ガス処理流体の流れは、また、供給モジュール２２が過熱しないように、これの冷却を補助する。図面に示されていないが、供給モジュール２２は、自らを冷却するために周囲に冷却材を通す冷却ジャケットを含む構成とすることができる。
【００１３】
排気ガス流を効果的に処理するために必要な、排気ガス処理流体の量は、負荷やエンジン速度、排気ガスの温度、排気ガス流、エンジンの燃料噴射時期、望ましいＮＯｘの還元、気圧、相対的な湿度、ＥＧＲの割合およびエンジンの冷却材の温度によって変化する。ＮＯｘセンサもしくはＮＯｘメーター３２は、ＳＣＲ２０の下流に配置される。ＮＯｘセンサ３２は、エンジンコントロールユニット３４に、ＮＯｘの排出量を示す信号を出力する。エンジンの運転パラメータのすべて、もしくはいくつかは、エンジンコントロールユニット３４から、エンジン／媒体のデータバスを通して、試薬の電気的供給コントローラ３６へ向けて供給される。試薬の電気的供給コントローラ３６はまた、エンジンコントロールユニット３４の一部に含めることもできる。排気ガスの温度、排気流、および排気ガスの背圧、そして他の媒体の運転パラメータは、図１に示すそれぞれのセンサによって測定される。
【００１４】
排気ガス流を効果的に処理するために必要な、排気ガス処理流体の量は、またエンジン１２の大きさに依存する。これについて、機関車、海運用途、そして常備用途に用いられる大規模ディーゼルエンジンは、排気ガス流率が、単一の供給モジュール２２の供給量を超える。それゆえに、尿素を供給する単一の供給モジュール２２について説明するが、尿素を注入する複数の供給モジュール２２は、本発明の開示によって予期できるものと理解すべきである。
【００１５】
ＤＰＦを含まない排気ガス処理システムにおいて、粒子状物質もしくは煤の蓄積は、排気ガス処理システムの操作や能率に影響する。特に、煤の蓄積は、ＤＯＣもしくはＳＣＲといった排気ガス処理の構成要素に蓄積し、詰まらせはじめる。煤の蓄積の削減を補助するために、本発明では、ＤＯＣもしくはＳＣＲ２０のそれぞれの下地が触媒で覆われた面に、煤の堆積物が蓄積されることを妨げる補助として実行する煤の拡散装置４０を提供する。煤の拡散装置（これ以降は“スートブロワ”とする）４０は、排気ガス処理装置の入口４４に配置されている、いかなる粒子状物質もしくは煤を拡散させるために排気ガス処理装置１８へ吹き付ける圧縮された空気の供給源４２と導通する。このように、粒子状物質および／または煤が、排気ガス処理装置２０の表面に蓄積されることを妨げる、もしくは実質的に十分最小化することができる。
【００１６】
図２および３は、スートブロワ４０を含む排気ガス処理システム１８について概要を説明する。図２および３で説明するように、スートブロワ４０は実施形態ではＳＣＲとして説明されている排気ガス処理装置２０の入口４４の上流に、直接配置される。排気ガス処理装置２０はまた、本発明の開示の範囲内で、ＤＯＣもしくは触媒で覆われたＤＰＦとすることもできることを理解されるべきである。スートブロワ４０へ圧縮された空気を供給するために、排気ガス処理システムは大気から周囲の空気、もしくは搭載された供給源（図示せず）の空気を引き込むコンプレッサー４６を含む。コンプレッサー４６で圧縮された空気は、蓄圧器４８に蓄積され、そして空気が必要になると、入口の配管５０を通り、エアフィルター５２、インパルスバルブ５４、任意のチェック弁５６を通り、スートブロワ４０へ供給される。排気ガス処理装置２０を超えて圧縮された空気を拡散するために、スートブロワは多数のノズル５８を備える。図３に最良の状態として、それぞれ多数のノズル５８を含んだノズル配管６１からなる多数のアレイ６０を含んでいるスートブロワ４０が示されている。それぞれのノズル配管６０に圧縮された空気を供給するために、ダイバータバルブ６２が、それぞれのアレイ６０に圧縮空気を提供するノズル配管６０の上流に配置されている。
【００１７】
ノズル配管６１を有するそれぞれのアレイ６０は、独立して可動することができることが、理解されるべきである。このことについては、インパルスバルブ５４がダイバータバルブ６２の上流配置されていることが図３に示されているけれども、ダイバータバルブ６２の下流に配置された複数のインパルスバルブを使用することが期待できると理解されるべきである。すなわち、それぞれのアレイ６０は、圧縮ガスの流れを制御するためのインパルスバルブ５４を含むことができる。さらに、図面において説明されていないが、それぞれの個別のノズル配管６１は、また独立して可動することができることも理解されるべきである。すなわち、それぞれの個々のノズル配管６１は、またそれぞれのノズル配管６１を独立して実施させるための弁（図示せず）を含むことができる。
【００１８】
スートブロワ４０が排気ガス処理装置２０に粒子状物質および／または煤の蓄積を防止するのを手助けしているけれども、排気ガス処理システム１８内部の圧力は厳密に監視すべきである。排気ガス処理システム１８内の圧力を監視するために、第一の圧力センサ６４が排気ガス処理の構成要素２０の上流に配置され、第二の圧力センサ６６が排気ガス処理の構成要素２０の下流に配置される。排気ガス処理の構成要素２０の上流および下流地点における圧力を監視することにより、スートブロワ４０が適切に機能しているかどうかを決定するのを手助けしている。これにより、もしもスートブロワ４０が正常に機能していないならば、粒子状物質および／または煤の蓄積によって排気ガス処理の構成要素２０を通る導管が詰まり始めるので、排気ガス処理システム１８における背圧の上昇を引き起こす。システム１８における背圧が非常に大きなものに発展したならば、エンジン１２の性能は否定的な影響を及ぼす。さらに、システム１８における背圧が非常に大きなものに発展したならば、スートブロワ４０は修理の必要があることを示す。
【００１９】
スートブロワ４０は排気ガス処理装置に粒子状物質および／または煤の蓄積を防止するのを手助けするけれども、排気ガス処理システム１８のメンテナンスは定期的に必要であることを理解すべきである。すなわち、排気ガス処理システム１８にスートブロワ４０が追加されたとしても、排気ガス処理の構成要素２０は、その内部の導管から粒子状物質および／または煤を除去するための手入れが必要である。もしも圧力表示がシステム１８内部の圧力の上昇を示すならば、それは排気ガス処理の構成要素２０および／またはシステム１８がメンテナンスを必要としていることを示しているのかもしれない。
【００２０】
図４〜６はスートブロワ４０のみならず、スートブロワ４０の上流に直接配置された、当該スートブロワ４０を含む排気ガス処理の構成要素２０の透視図である。スートブロワ４０は、実施形態で説明したが、海運、常備、もしくは機関車のエンジンに適用されるエンジン、すなわち、エンジン１２の運転中に、大量の排気ガスを生成する大きなエンジン向けに設計されている。これについて、エンジンの排気ガスを処理するための単一のＳＣＲ下地を用いる代わりに、多数のＳＣＲ下地２１を含む排気ガス処理の構成要素２０が、当該ＳＣＲ下地２１のそれぞれを収容する単一の濾過機２３内に配置される。濾過機２３の両側は連結フランジ２５が形成されている。これは濾過機２３が自らの上流もしくは下流の両方に配置される、排気ガス処理システム１８の他の排気構成要素に連結されることを可能とする。
【００２１】
スートブロワ４０はハウジング６８および連結フランジ７０の組を含む。連結フランジ７０は濾過機２３の連結フランジ２５と連結し、排気ガス処理の構成要素の入口７４の連結フランジ７２とも、同様に連結する。連結フランジ２５、７０、および７２は、それぞれの装置２３、４０、および７４のそれぞれが、密封する方法で共にボルトで留められることを可能とする。これにより、排気ガスが、排気ガス処理システム１８から漏れることや適切に処理される前に大気へ広がることを防ぐ。排気ガス処理の構成要素の入口７４は、また入口のフランジ７６を含み、これは排気ガス処理装置の入口７４が排気管１４に接続されることを可能とする。
【００２２】
図４および図７〜１０においてできるだけ示したように、スートブロワ４０は、圧縮された空気を排気ガスのＳＣＲ下地２１へ注入するための多数のノズル５８を含んだノズル配管６１を有する多数のアレイ６０を含む。それぞれのアレイ６０は、スートブロワ４０の環状のハウジング６８のまわりを、１２０度離れた場所に配置される。ノズル配管６１が互いに接触しないことを保証するために、ノズル配管６１は様々な長さを持つことができる。ノズル配管６１は、アルミニウム、鉄、銅、もしくは技術的に公知のいかなる他の金属をも含む、さまざまな金属物質で形成されることができる。補強リング８０を、それぞれのノズル配管６１を互いに連結するために用いることができる。補強リング８０は、また、圧縮された空気の供給中に発生し、排気ガス処理システム１８を通る排気ガスの乱流に曝されるであろう、ノズル配管６１の振動を削減することによってスートブロワ４０の頑丈さを増すために与えられる。加えて、リング８０はＳＣＲ下地２１の間の領域において、ＳＣＲ下地２１を支える区切りに寄りかかるために用いられるスタンドオフ（stand-off）８１を含む。スタンドオフ８１は。または、ノズル配管６１の終端部が、本発明の範囲から逸脱することなく、スタンドオフ８１として作用するように曲げられることができることを理解すべきである。ハウジング６８は多数の穴８２を含み、これはノズル配管６１がそこを貫通することを可能とする。穴８２でノズル配管６１を連結するために、シート部材８４およびガスケット８６を用いることができる。
【００２３】
上記のとおり、それぞれのアレイ６０はスートブロワ４０の環状のハウジング６８のまわりを、１２０度離れた位置に配置される。特に、それぞれのアレイ６０は、それぞれのＳＣＲ下地２１において、粒子状物質および／または煤が十分に拡散させられることを保証するために、特に明示されたＳＣＲ下地２１に適応するように配置することができる。実施形態（例えば図５および６）で説明したが、それぞれのＳＣＲ下地２１は濾過機２３のまわりに１２０度離れた位置に配置される。したがって、スートブロワ４０のアレイ６０はハウジング６８のまわりを１２０度離れた位置に適応して配置される。しかしながら、アレイ６０は、ＳＣＲ下地２１において粒子状物質および／または煤が最大限に拡散するために必要な、いかなる方法で配置されてもよいことを理解すべきである。
【００２４】
ＳＣＲ下地２１の表面における粒子状物質および／または煤の拡散は望ましく、好ましいものであるが、本発明はそれに限定されないことを理解すべきである。対照的に、本発明はまた、ＳＣＲ下地の表面と異なる他の場所において、粒子状物質および／または煤の蓄積を妨げるために設計されたスートブロワ４０を与えることも、理解すべきである。より詳しくは、粒子状物質および／または煤が、ＳＣＲ下地の表面と異なる他の場所に蓄積するということである。もしも過多の粒子状物質および／または煤が、ＳＣＲ下地２１の間にあるこれらの“デッドスポット”に蓄積するならば、蓄積した粒子状物質および／または煤は、ついにはＳＣＲ下地２１を裂き、詰まらせるだろう。
【００２５】
図１１および１２は、ＳＣＲ下地２１の間のさまざまな場所において、粒子状物質および／または煤を拡散させるために配置されたノズル配管６１の配置を説明している。図１１および１２に示すように、過剰な粒子状物質および／または煤が展開されたデッドスポット９０が、ＳＣＲ下地２１の間の位置に配置されている。デッドスポット９０において粒子状物質および／または煤の蓄積を防ぐために、ノズル配管６１はこれらの場所に圧縮された空気を吹き付けるように構成されている。一方、図５および６に立ち戻ると、濾過機２３が密封されているため、空気の供給源もしくはコンプレッサー４６は濾過機２３を加圧するために、濾過機２３に接続される。デッドスポット９０が通常配置されている場所に、ノズル４７はＳＣＲ下地２１を支えるパーティション内に形成される。従って、濾過機２３がコンプレッサー４６からの圧縮された気体で充満しているとき、煤もしくは粒子状物質のいかなる蓄積も、デッドスポットからノズル４７によって排出される。そのような構成を、スートブロワ４０とともに、もしくはその代わりに用いることができる。
【００２６】
図１３は、本発明によるスートブロワ４０の別の構成を説明する。スートブロワのハウジング６８のまわりの異なる位置に配置されたアレイ６０を持つ代わりに、アレイ６０を並列に配置することができる。これによれば、コンプレッサー４６によって、圧縮された空気が任意の蓄圧器４８に供給される。蓄圧器４８より、圧縮された空気が弁９２の組を通る。弁９２は並列に配置されたアレイ６０の組へ、圧縮された気体を供給する。それぞれのアレイ６０は独立して動作することができる。それぞれのアレイは、ＳＣＲ下地２１の圧縮された空気を拡散させるための多数のノズル５８を備えたノズル配管６１を含む。図１４は、スートブロワ４０のいま一度もう一つの配置を説明する。それぞれの６０は、その内部に形成された多数のノズルを備えた、環状のノズル配管６１を含む。
【００２７】
実施形態に対する前述の説明は、図面や記述の目的のために与えられたものである。これは本発明を網羅しているわけでも限定しているわけでもない。特定の実施形態における個々の要素もしくは特徴は、一般的に、その特定の実施形態を限定するものではない。しかし、選択された実施形態においてたとえそれが特別に示された、もしくは説明されたものであったとしても、適用された箇所は交換可能であり、利用することができる。同様に、多くの方法においてまた変化できる。本発明から逸脱することなく、そのような変形例があり、全ての変形例は本発明の範囲内に含まれるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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2016505112.tif 000018
2016505112.tif 000019
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