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JP7647523B2 - Exhaust purification equipment - Google Patents
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Description

特許法第30条第2項適用 公開日 令和3年6月20日 公開場所 トヨタ車体株式会社 吉原工場(愛知県豊田市吉原町上藤池25番地)Article 30, paragraph 2 of the Patent Act applies. Publication date: June 20, 2021. Publication location: Toyota Auto Body Co., Ltd., Yoshiwara Plant (25 Kamifujiike, Yoshiwara-cho, Toyota City, Aichi Prefecture)

本発明は、排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust purification device.

従来の排気浄化装置としては、例えば特許文献1に記載されている技術が知られている。特許文献1に記載の排気浄化装置は、内燃機関からの排気ガスが流れる排気管に接続された拡張室と、この拡張室に排気管を介して接続された排気触媒と、排気管内を流れる排気ガスに還元剤を供給する添加弁とを備えている。拡張室の内部では、排気ガスのバックステップ流と旋回流とを生起させることで、排気ガスと還元剤との均質混合促進や流量の偏り解消等が行われる。 As a conventional exhaust purification device, for example, the technology described in Patent Document 1 is known. The exhaust purification device described in Patent Document 1 includes an expansion chamber connected to an exhaust pipe through which exhaust gas from an internal combustion engine flows, an exhaust catalyst connected to this expansion chamber via the exhaust pipe, and an addition valve that supplies reducing agent to the exhaust gas flowing in the exhaust pipe. Inside the expansion chamber, a backstep flow and a swirling flow of the exhaust gas are generated to promote homogeneous mixing of the exhaust gas and reducing agent and eliminate uneven flow rates.

特開2009-47091号公報JP 2009-47091 A

ところで、近年の車両では、種々の目的から、内燃機関の排気マニホールドから排気触媒に至るまでの排気通路の距離を短くすることが望まれている。このため、内燃機関の近傍に排気触媒及び添加弁が搭載される傾向にある。しかし、上記従来技術においては、添加弁により排気管内に供給された還元剤(添加剤)を排気ガスに均一に混合させるための拡張室が搭載されている。従って、内燃機関から排気触媒までの排気通路が長くならざるを得ない。 In recent years, for various reasons, it is desirable to shorten the distance of the exhaust passage from the exhaust manifold of the internal combustion engine to the exhaust catalyst in vehicles. For this reason, there is a trend to mount the exhaust catalyst and additive valve near the internal combustion engine. However, in the above-mentioned conventional technology, an expansion chamber is mounted to mix the reducing agent (additive) supplied into the exhaust pipe by the additive valve evenly with the exhaust gas. Therefore, the exhaust passage from the internal combustion engine to the exhaust catalyst is inevitably long.

本発明の目的は、内燃機関から排気触媒までの排気通路の距離を短くしつつ、添加剤を排気ガスに均一に混合させることができる排気浄化装置を提供することである。 The object of the present invention is to provide an exhaust purification device that can uniformly mix additives into exhaust gas while shortening the distance of the exhaust passage from the internal combustion engine to the exhaust catalyst.

本発明の一態様は、内燃機関に接続された排気通路を流れる排気ガスを浄化する排気浄化装置において、排気通路に配設され、排気ガスに含まれる有害物質を除去する排気触媒と、排気通路を形成する排気管内における排気触媒よりも上流側に添加剤を噴射する添加弁と、排気管内における排気触媒よりも上流側に配置され、添加弁から噴射された添加剤を分散させる添加剤分散板とを備え、添加剤分散板は、添加弁から噴射された添加剤が当たる壁面を有する底壁部と、底壁部の縁部に接続された側壁部とを有し、側壁部における壁面に当たった添加剤が反射される位置を含む領域には、切欠部が設けられている。 In one aspect of the present invention, an exhaust purification device that purifies exhaust gas flowing through an exhaust passage connected to an internal combustion engine includes an exhaust catalyst disposed in the exhaust passage and removing harmful substances contained in the exhaust gas, an additive valve that injects an additive upstream of the exhaust catalyst in an exhaust pipe that forms the exhaust passage, and an additive dispersion plate that is disposed upstream of the exhaust catalyst in the exhaust pipe and disperses the additive injected from the additive valve, the additive dispersion plate having a bottom wall portion having a wall surface against which the additive injected from the additive valve hits, and a side wall portion connected to the edge of the bottom wall portion, and a notch portion is provided in an area of the side wall portion including a position where the additive that hits the wall surface is reflected.

このような排気浄化装置においては、排気管内における排気触媒よりも上流側に添加剤分散板を配置することにより、添加弁から噴射された添加剤が底壁部の壁面に当たって排気ガスと共に下流側に流れる。従って、排気管内に添加剤分散板が配置されていない場合に比べて、添加剤が排気触媒まで流れる距離が長くなるため、添加剤の蒸発が促進され、添加剤が排気ガスと混合されやすくなる。また、添加剤分散板において、側壁部における底壁部の壁面に当たった添加剤が反射される位置を含む領域に切欠部を設けることにより、添加弁から噴射された添加剤の一部が切欠部を通り抜けて排気ガスと混合されることになる。このため、添加剤が排気ガスと更に混合されやすくなる。以上により、内燃機関から排気触媒までの排気通路の距離を短くしつつ、添加剤を排気ガスに均一に混合させることができる。 In such an exhaust purification device, by arranging an additive dispersion plate upstream of the exhaust catalyst in the exhaust pipe, the additive injected from the additive valve hits the wall surface of the bottom wall and flows downstream together with the exhaust gas. Therefore, compared to when an additive dispersion plate is not arranged in the exhaust pipe, the distance the additive flows to the exhaust catalyst is longer, which promotes evaporation of the additive and makes it easier for the additive to mix with the exhaust gas. In addition, by providing a notch in the additive dispersion plate in an area including the position where the additive that hits the wall surface of the bottom wall of the side wall is reflected, a part of the additive injected from the additive valve passes through the notch and is mixed with the exhaust gas. Therefore, the additive is more easily mixed with the exhaust gas. As a result, the additive can be mixed uniformly with the exhaust gas while shortening the distance of the exhaust passage from the internal combustion engine to the exhaust catalyst.

切欠部は、側壁部の下流側の端まで延びるように設けられていてもよい。このような構成では、切欠部の加工及び添加剤分散板の製造を容易に行いつつ、添加剤を排気ガスに均一に混合させることができる。 The cutout may extend to the downstream end of the side wall. In this configuration, the cutout can be easily processed and the additive dispersion plate can be easily manufactured, while allowing the additive to be mixed uniformly into the exhaust gas.

添加剤分散板は、排気管内の一部領域を添加弁側に位置する第1空間と添加弁の反対側に位置する第2空間とに区画し、添加剤分散板の上流端には、排気ガスが第1空間に流入する流入口が設けられ、添加剤分散板の下流端には、添加弁から噴射された添加剤が排気ガスと共に第1空間から流出する流出口が設けられ、流入口の開口面積は、流出口の開口面積よりも小さくてもよい。このような構成では、添加剤分散板の上流側から第1空間への排気ガスの流れ込みが規制されるため、添加弁から噴射された添加剤が底壁部の壁面に当たりやすくなる。また、添加剤分散板の下流側において第2空間を流れてきた排気ガスの旋回流が抑えられ、排気触媒に向かう排気ガスの流れが整流される。 The additive dispersion plate divides a part of the exhaust pipe into a first space located on the additive valve side and a second space located on the opposite side of the additive valve, and the additive dispersion plate has an inlet at the upstream end through which the exhaust gas flows into the first space, and an outlet at the downstream end through which the additive injected from the additive valve flows out of the first space together with the exhaust gas, and the opening area of the inlet may be smaller than the opening area of the outlet. In this configuration, the flow of exhaust gas from the upstream side of the additive dispersion plate into the first space is restricted, so that the additive injected from the additive valve is more likely to hit the wall surface of the bottom wall. In addition, the swirling flow of the exhaust gas flowing through the second space on the downstream side of the additive dispersion plate is suppressed, and the flow of exhaust gas toward the exhaust catalyst is rectified.

添加弁は、排気管の上部に配置されており、添加剤分散板は、排気管の上流側から下流側に向かって下側に傾斜するように配置されていてもよい。このような構成では、添加弁から噴射された添加剤が底壁部の壁面に当たって下流側に流れやすくなる。従って、添加剤が排気ガスと更に混合されやすくなるため、添加剤を排気ガスに更に均一に混合させることができる。 The additive valve is disposed at the top of the exhaust pipe, and the additive dispersion plate may be disposed so as to incline downward from the upstream side to the downstream side of the exhaust pipe. In such a configuration, the additive injected from the additive valve hits the wall surface of the bottom wall portion and tends to flow downstream. This makes it easier for the additive to mix with the exhaust gas, so that the additive can be mixed more uniformly into the exhaust gas.

本発明によれば、内燃機関から排気触媒までの排気通路の距離を短くしつつ、添加剤を排気ガスに均一に混合させることができる。 The present invention makes it possible to uniformly mix additives into the exhaust gas while shortening the distance of the exhaust passage from the internal combustion engine to the exhaust catalyst.

本発明の一実施形態に係る排気浄化装置を備えたエンジンシステムを示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing an engine system equipped with an exhaust purification device according to an embodiment of the present invention. 図1に示された排気管の曲がり部の内部を示す概略断面図である。2 is a schematic cross-sectional view showing the inside of a bent portion of the exhaust pipe shown in FIG. 1 . 図1に示された排気管の曲がり部の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a bent portion of the exhaust pipe shown in FIG. 1 . 図1に示された排気管の曲がり部の正面図である。FIG. 2 is a front view of the bent portion of the exhaust pipe shown in FIG. 1 . 図4のV-V線断面図である。5 is a cross-sectional view taken along line V-V in FIG. 4. 図3のVI-VI線断面図である。6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of FIG.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 The following describes an embodiment of the present invention in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係る排気浄化装置を備えたエンジンシステムを示す概略構成図である。図1において、エンジンシステム1は、自動車等の車両2に搭載されている。エンジンシステム1は、内燃機関であるエンジン3と、吸気管4と、排気管5とを備えている。エンジン3は、例えば4気筒のディーゼルエンジンである。 Figure 1 is a schematic diagram showing an engine system equipped with an exhaust purification device according to one embodiment of the present invention. In Figure 1, the engine system 1 is mounted on a vehicle 2 such as an automobile. The engine system 1 includes an internal combustion engine 3, an intake pipe 4, and an exhaust pipe 5. The engine 3 is, for example, a four-cylinder diesel engine.

吸気管4は、吸気マニホールド6を介してエンジン3と接続されている。吸気管4は、エンジン3に供給される空気(吸気)が流れる吸気通路7を形成する。排気管5は、排気マニホールド8を介してエンジン3と接続されている。排気管5は、エンジン3内で発生した排気ガスが流れる排気通路9を形成する。 The intake pipe 4 is connected to the engine 3 via an intake manifold 6. The intake pipe 4 forms an intake passage 7 through which air (intake air) supplied to the engine 3 flows. The exhaust pipe 5 is connected to the engine 3 via an exhaust manifold 8. The exhaust pipe 5 forms an exhaust passage 9 through which exhaust gas generated within the engine 3 flows.

排気通路9には、ターボチャージャー10のタービン11が配設されている。吸気通路7には、ターボチャージャー10のコンプレッサ12が配設されている。タービン11は、排気ガスにより回転駆動される。コンプレッサ12は、タービン11により回転駆動され、吸気通路7を流れる空気を圧縮してエンジン3に送る。ターボチャージャー10は、特に図示はしないが、例えばツインターボである(図2参照)。 The turbine 11 of the turbocharger 10 is disposed in the exhaust passage 9. The compressor 12 of the turbocharger 10 is disposed in the intake passage 7. The turbine 11 is driven to rotate by the exhaust gas. The compressor 12 is driven to rotate by the turbine 11, compresses the air flowing through the intake passage 7, and sends it to the engine 3. Although not specifically shown, the turbocharger 10 is, for example, a twin turbo (see FIG. 2).

また、エンジンシステム1は、本実施形態の排気浄化装置13を備えている。排気浄化装置13は、排気通路9を流れる排気ガスを浄化する。排気浄化装置13は、排気通路9に上流側から下流側に向けて順に配設されたDOC14(Diesel Oxidation Catalyst:酸化触媒)及びDPF15(Diesel Particulate Filter:粒子状物質捕集フィルタ)を備えている。 The engine system 1 also includes an exhaust purification device 13 according to this embodiment. The exhaust purification device 13 purifies the exhaust gas flowing through the exhaust passage 9. The exhaust purification device 13 includes a DOC 14 (Diesel Oxidation Catalyst) and a DPF 15 (Diesel Particulate Filter) arranged in order from the upstream side to the downstream side in the exhaust passage 9.

DOC14は、排気ガスに含まれる一酸化炭素(CO)及び炭化水素(HC)等を酸化して浄化する。DPF15は、排気ガスに含まれる粒子状物質(PM)を捕集する。DOC14及びDPF15は、排気ガスに含まれる有害物質を除去する排気触媒である。 The DOC 14 oxidizes and purifies carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) contained in the exhaust gas. The DPF 15 collects particulate matter (PM) contained in the exhaust gas. The DOC 14 and DPF 15 are exhaust catalysts that remove harmful substances contained in the exhaust gas.

排気管5におけるタービン11とDOC14との間には、クランク状の曲がり部17が設けられている。なお、排気管5は、複数の配管を連結して構成されている。 A crank-shaped bend 17 is provided between the turbine 11 and the DOC 14 in the exhaust pipe 5. The exhaust pipe 5 is made up of multiple pipes connected together.

また、排気浄化装置13は、曲がり部17に取り付けられた燃料添加弁20を備えている。燃料添加弁20は、DPF15の再生を行う際に、排気ガスの温度を上昇させるための添加剤である液体の燃料をDOC14に向けて噴射する添加弁である。DPF15の再生とは、DPF15に堆積したPMを燃焼させることである。 The exhaust purification device 13 also includes a fuel addition valve 20 attached to the bent portion 17. The fuel addition valve 20 is an addition valve that injects liquid fuel, which is an additive for raising the temperature of the exhaust gas, toward the DOC 14 when regenerating the DPF 15. Regeneration of the DPF 15 means burning the PM that has accumulated in the DPF 15.

図2は、排気管5の曲がり部17の内部を示す概略断面図である。図3は、排気管5の曲がり部17の平面図である。図4は、排気管5の曲がり部17の正面図である。図5は、図4のV-V線断面図である。図6は、図3のVI-VI線断面図である。 Figure 2 is a schematic cross-sectional view showing the inside of the bent portion 17 of the exhaust pipe 5. Figure 3 is a plan view of the bent portion 17 of the exhaust pipe 5. Figure 4 is a front view of the bent portion 17 of the exhaust pipe 5. Figure 5 is a cross-sectional view taken along line V-V in Figure 4. Figure 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in Figure 3.

図1~図6において、排気浄化装置13は、排気管5の曲がり部17の内部に配置された燃料分散板22を備えている。燃料分散板22は、排気管5内におけるDOC14よりも上流側に配置されている。燃料分散板22は、燃料添加弁20から噴射された添加剤である液体の燃料を分散させる添加剤分散板である。燃料分散板22は、例えば鋳造等により排気管5と一体成形されている。燃料添加弁20は、排気管5の曲がり部17の上流側の上部に配置されている。 In Figures 1 to 6, the exhaust purification device 13 includes a fuel distribution plate 22 disposed inside the bent portion 17 of the exhaust pipe 5. The fuel distribution plate 22 is disposed upstream of the DOC 14 in the exhaust pipe 5. The fuel distribution plate 22 is an additive distribution plate that disperses liquid fuel, which is an additive injected from the fuel addition valve 20. The fuel distribution plate 22 is integrally formed with the exhaust pipe 5, for example, by casting. The fuel addition valve 20 is disposed at the upper part of the upstream side of the bent portion 17 of the exhaust pipe 5.

燃料分散板22は、断面略U字状を呈している。燃料分散板22は、燃料添加弁20から噴射された燃料が当たる壁面23aを有する底壁部23と、この底壁部23の両側縁部に接続された側壁部24,25とを有している。燃料添加弁20から噴射された燃料が壁面23aに当たることで、燃料の噴霧が飛散して微粒化されるため、燃料の分散が促進される。 The fuel distribution plate 22 has a generally U-shaped cross section. The fuel distribution plate 22 has a bottom wall portion 23 having a wall surface 23a against which the fuel injected from the fuel addition valve 20 strikes, and side wall portions 24, 25 connected to both side edges of the bottom wall portion 23. When the fuel injected from the fuel addition valve 20 strikes the wall surface 23a, the fuel spray is scattered and atomized, promoting the dispersion of the fuel.

側壁部25における壁面23aに当たった燃料が反射される位置を含む領域には、切欠部26が設けられている。切欠部26は、側壁部25の下流側の端まで延びるように設けられている。切欠部26の形状及び寸法等は、特に限定されず、排気管5の構造等に応じて適宜設定される。 A notch 26 is provided in an area of the side wall 25 that includes a position where fuel that hits the wall surface 23a is reflected. The notch 26 is provided so as to extend to the downstream end of the side wall 25. The shape and dimensions of the notch 26 are not particularly limited and are set appropriately depending on the structure of the exhaust pipe 5, etc.

また、燃料分散板22は、排気管5の上流側から下流側に向かって下側(燃料添加弁20の反対側)に傾斜するように配置されている。従って、底壁部23の壁面23aに当たって微粒化された燃料が壁面23a上で滞留して液滴になることが抑制されるため、燃料の分散が更に促進される。 The fuel dispersion plate 22 is also arranged so that it is inclined downward (opposite the fuel addition valve 20) from the upstream side to the downstream side of the exhaust pipe 5. This prevents the fuel that has been atomized by hitting the wall surface 23a of the bottom wall portion 23 from remaining on the wall surface 23a and turning into droplets, further promoting the dispersion of the fuel.

燃料添加弁20から噴射された燃料の一部は、底壁部23の壁面23aに当たってそのまま下流側に反射して流れるか、或いは底壁部23の壁面23aに付着した状態で下流側に流れる。燃料添加弁20から噴射された残りの燃料は、底壁部23の壁面23aに当たって側壁部25側に反射して、切欠部26を通り抜けるように流れる。 A portion of the fuel injected from the fuel addition valve 20 hits the wall surface 23a of the bottom wall 23 and is reflected downstream, or flows downstream while adhering to the wall surface 23a of the bottom wall 23. The remaining fuel injected from the fuel addition valve 20 hits the wall surface 23a of the bottom wall 23 and is reflected toward the side wall 25, and flows through the notch 26.

燃料分散板22は、排気管5内の一部領域を燃料添加弁20側に位置する第1空間27と燃料添加弁20の反対側に位置する第2空間28とに区画する。燃料分散板22は、排気管5内において排気管5の軸心Gよりも燃料添加弁20側に配置されている。第1空間27は、第2空間28よりも狭い。第1空間27には、燃料添加弁20から噴射された燃料が排気ガスと共に流れる。第2空間28には、主として排気ガスが流れる。 The fuel distribution plate 22 divides a portion of the exhaust pipe 5 into a first space 27 located on the fuel addition valve 20 side and a second space 28 located on the opposite side of the fuel addition valve 20. The fuel distribution plate 22 is disposed on the fuel addition valve 20 side of the axis G of the exhaust pipe 5 within the exhaust pipe 5. The first space 27 is narrower than the second space 28. Fuel injected from the fuel addition valve 20 flows together with exhaust gas in the first space 27. Mainly exhaust gas flows in the second space 28.

燃料分散板22の上流端には、排気ガスが流入する流入口30が設けられている。燃料分散板22の下流端には、燃料添加弁20から噴射された燃料が排気ガスと共に流出する流出口31が設けられている。流入口30の開口面積は、流出口31の開口面積よりも小さい。このように流入口30の開口面積が絞られているため、第1空間27への排気ガスの流入が抑制されることになる。従って、燃料添加弁20から噴射された燃料が底壁部23の壁面23aに当たることが阻害されにくいため、燃料の分散が更に促進される。 The upstream end of the fuel distribution plate 22 is provided with an inlet 30 through which exhaust gas flows in. The downstream end of the fuel distribution plate 22 is provided with an outlet 31 through which fuel injected from the fuel addition valve 20 flows out together with the exhaust gas. The opening area of the inlet 30 is smaller than the opening area of the outlet 31. Because the opening area of the inlet 30 is narrowed in this way, the inflow of exhaust gas into the first space 27 is suppressed. Therefore, the fuel injected from the fuel addition valve 20 is less likely to be hindered from hitting the wall surface 23a of the bottom wall portion 23, further promoting the dispersion of the fuel.

以上のような排気浄化装置13において、エンジン3からの排気ガスが燃料分散板22まで達すると、排気ガスの大部分は第2空間28を流れてDOC14に向かう。残りの排気ガスは、燃料分散板22の流入口30から第1空間27に導入される。 In the exhaust purification device 13 described above, when the exhaust gas from the engine 3 reaches the fuel distribution plate 22, most of the exhaust gas flows through the second space 28 toward the DOC 14. The remaining exhaust gas is introduced into the first space 27 from the inlet 30 of the fuel distribution plate 22.

また、燃料添加弁20から噴射された燃料が燃料分散板22の底壁部23の壁面23aに当たって微粒化される。微粒化された燃料の一部は、第1空間27に導入された排気ガスと混合されて下流側に流れ、燃料分散板22の流出口31から流出される。そして、燃料分散板22の流出口31から流出された燃料が、第2空間28を流れてきた排気ガスと混合される。残りの燃料は、燃料分散板22の側壁部25に設けられた切欠部26を通って燃料分散板22から流出され、第2空間28を流れる排気ガスと混合される。 Fuel injected from the fuel addition valve 20 hits the wall surface 23a of the bottom wall portion 23 of the fuel distribution plate 22 and is atomized. A part of the atomized fuel is mixed with the exhaust gas introduced into the first space 27 and flows downstream, and is discharged from the outlet 31 of the fuel distribution plate 22. The fuel that flows out from the outlet 31 of the fuel distribution plate 22 is mixed with the exhaust gas that has flowed through the second space 28. The remaining fuel flows out of the fuel distribution plate 22 through the notch 26 provided in the side wall portion 25 of the fuel distribution plate 22 and is mixed with the exhaust gas flowing through the second space 28.

ところで、排気管5内に燃料分散板22が配置されていない場合には、燃料添加弁20から噴射された燃料がDOC14に到達するまでの距離が短くなる。このため、燃料の蒸発性が低下し、燃料が微粒化されにくくなるため、燃料を排気ガスに均一に混合させることが困難になる。 However, if the fuel dispersion plate 22 is not disposed in the exhaust pipe 5, the distance that the fuel injected from the fuel addition valve 20 must travel to reach the DOC 14 is shortened. This reduces the volatility of the fuel and makes it difficult for the fuel to be atomized, making it difficult to mix the fuel evenly into the exhaust gas.

そのような課題に対し、本実施形態では、排気管5内におけるDOC14よりも上流側に燃料分散板22を配置することにより、燃料添加弁20から噴射された燃料が底壁部23の壁面23aに当たって排気ガスと共に下流側に流れる。従って、排気管5内に燃料分散板22が配置されていない場合に比べて、燃料がDOC14まで流れる距離が長くなるため、燃料の蒸発が促進され、燃料が排気ガスと混合されやすくなる。また、燃料分散板22において、側壁部25における底壁部23の壁面23aに当たった燃料が反射される位置を含む領域に切欠部26を設けることにより、燃料添加弁20から噴射された燃料の一部が切欠部26を通り抜けて排気ガスと混合されることになる。このため、燃料が排気ガスと更に混合されやすくなる。以上により、エンジン3からDOC14までの排気通路9の距離を短くしつつ、燃料を排気ガスに均一に混合させることができる。 In response to such a problem, in this embodiment, the fuel dispersion plate 22 is disposed upstream of the DOC 14 in the exhaust pipe 5, so that the fuel injected from the fuel addition valve 20 hits the wall surface 23a of the bottom wall portion 23 and flows downstream together with the exhaust gas. Therefore, compared to when the fuel dispersion plate 22 is not disposed in the exhaust pipe 5, the distance that the fuel flows to the DOC 14 is longer, so that the fuel evaporation is promoted and the fuel is more easily mixed with the exhaust gas. In addition, by providing a notch 26 in the fuel dispersion plate 22 in an area including the position where the fuel that hits the wall surface 23a of the bottom wall portion 23 in the side wall portion 25 is reflected, a part of the fuel injected from the fuel addition valve 20 passes through the notch 26 and is mixed with the exhaust gas. Therefore, the fuel is more easily mixed with the exhaust gas. As a result, the distance of the exhaust passage 9 from the engine 3 to the DOC 14 can be shortened while the fuel is evenly mixed with the exhaust gas.

その結果、DOC14をエンジン3に近接して配置することにより、DOC14を早期に暖気することができる。また、DOC14における燃料分布の均等性と燃料に起因するデポジット耐性との両立を図ることができる。 As a result, by placing the DOC 14 close to the engine 3, the DOC 14 can be warmed up quickly. In addition, it is possible to achieve both uniformity of fuel distribution in the DOC 14 and resistance to fuel-related deposits.

また、本実施形態では、切欠部26は、側壁部25の下流側の端まで延びるように設けられている。このため、切欠部26の加工及び燃料分散板22の製造を容易に行いつつ、燃料を排気ガスと均一に混合させることができる。 In addition, in this embodiment, the cutout portion 26 is provided so as to extend to the downstream end of the side wall portion 25. This makes it easy to process the cutout portion 26 and manufacture the fuel dispersion plate 22, while allowing the fuel to be mixed uniformly with the exhaust gas.

また、本実施形態では、燃料分散板22は、排気管5内の一部領域を燃料添加弁20側に位置する第1空間27と燃料添加弁20の反対側に位置する第2空間28とに区画し、燃料分散板22の上流端に設けられた流入口30の開口面積は、燃料分散板22の下流端に設けられた流出口31の開口面積よりも小さい。従って、燃料分散板22の上流側から第1空間27への排気ガスの流れ込みが規制されるため、燃料添加弁20から噴射された燃料が底壁部23の壁面23aに当たりやすくなる。また、燃料分散板22の下流側において第2空間28を流れてきた排気ガスの旋回流が抑えられ、DOC14に向かう排気ガスの流れが整流される。 In addition, in this embodiment, the fuel distribution plate 22 divides a portion of the exhaust pipe 5 into a first space 27 located on the fuel addition valve 20 side and a second space 28 located on the opposite side of the fuel addition valve 20, and the opening area of the inlet 30 provided at the upstream end of the fuel distribution plate 22 is smaller than the opening area of the outlet 31 provided at the downstream end of the fuel distribution plate 22. Therefore, the flow of exhaust gas from the upstream side of the fuel distribution plate 22 into the first space 27 is restricted, so that the fuel injected from the fuel addition valve 20 is more likely to hit the wall surface 23a of the bottom wall portion 23. In addition, the swirling flow of exhaust gas flowing through the second space 28 on the downstream side of the fuel distribution plate 22 is suppressed, and the flow of exhaust gas toward the DOC 14 is rectified.

また、本実施形態では、燃料添加弁20は、排気管5の上部に配置されており、燃料分散板22は、排気管5の上流側から下流側に向かって下側に傾斜するように配置されている。このため、燃料添加弁20から噴射された燃料が底壁部23の壁面23aに当たって下流側に流れやすくなる。従って、燃料が排気ガスと更に混合されやすくなるため、燃料を排気ガスに更に均一に混合させることができる。 In addition, in this embodiment, the fuel addition valve 20 is disposed at the top of the exhaust pipe 5, and the fuel distribution plate 22 is disposed so as to incline downward from the upstream side to the downstream side of the exhaust pipe 5. This makes it easier for the fuel injected from the fuel addition valve 20 to hit the wall surface 23a of the bottom wall portion 23 and flow downstream. This makes it easier for the fuel to mix with the exhaust gas, so that the fuel can be mixed more uniformly with the exhaust gas.

なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、切欠部26は、燃料分散板22において、側壁部25の下流側の端まで延びるように設けられているが、特にそのような形態には限られない。例えば、側壁部25における底壁部23の壁面23aに当たった燃料が反射される位置のみに切欠部26が設けられていてもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the notch 26 is provided in the fuel distribution plate 22 so as to extend to the downstream end of the side wall portion 25, but the present invention is not particularly limited to such a form. For example, the notch 26 may be provided only at a position in the side wall portion 25 where the fuel that hits the wall surface 23a of the bottom wall portion 23 is reflected.

また、上記実施形態では、燃料分散板22の側壁部25のみに切欠部が設けられているが、特にその形態には限られず、排気管5の内部構造等によっては、燃料分散板22の側壁部24,25の両方に切欠部が設けられていてもよい。 In addition, in the above embodiment, the notch is provided only in the side wall portion 25 of the fuel distribution plate 22, but this is not limited to this form, and depending on the internal structure of the exhaust pipe 5, etc., the notch may be provided in both the side wall portions 24, 25 of the fuel distribution plate 22.

また、上記実施形態では、燃料分散板22は断面略U字状を呈しているが、燃料分散板22の形状としては、特にその形態には限られず、例えば断面湾曲状であってもよい。この場合には、例えば燃料添加弁20から噴射された燃料が当たる壁面を有する部分を底壁部とし、その底壁部の左右両側の部分を側壁部として構成してもよい。 In addition, in the above embodiment, the fuel distribution plate 22 has a generally U-shaped cross section, but the shape of the fuel distribution plate 22 is not particularly limited to this form, and may have a curved cross section, for example. In this case, for example, the portion having the wall surface against which the fuel injected from the fuel addition valve 20 hits may be configured as the bottom wall portion, and the portions on both the left and right sides of the bottom wall portion may be configured as side wall portions.

また、上記実施形態では、排気管5内の第1空間27において、流入口30の開口面積が流出口31の開口面積よりも小さくなっているが、特にその形態には限られず、流入口30の開口面積が流出口31の開口面積と同等であってもよい。 In addition, in the above embodiment, the opening area of the inlet 30 is smaller than the opening area of the outlet 31 in the first space 27 in the exhaust pipe 5, but this is not particularly limited to this form, and the opening area of the inlet 30 may be equal to the opening area of the outlet 31.

また、上記実施形態では、排気管5内におけるDOC14よりも上流側に、燃料添加弁20から噴射された燃料を分散させる燃料分散板22が配置されているが、本発明は、燃料添加弁20以外にも適用可能である。 In addition, in the above embodiment, a fuel dispersion plate 22 that disperses the fuel injected from the fuel addition valve 20 is disposed upstream of the DOC 14 in the exhaust pipe 5, but the present invention can be applied to devices other than the fuel addition valve 20.

例えば、排気通路9におけるDPF15よりも下流側に、尿素水を用いて排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を還元して浄化するSCR(Selective Catalytic Reduction:選択還元触媒)が配設されている場合には、尿素水添加弁から噴射された尿素水を分散させる尿素水分散板に本発明を適用してもよい。 For example, if a selective catalytic reduction (SCR) catalyst that uses urea water to reduce and purify nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas is disposed downstream of the DPF 15 in the exhaust passage 9, the present invention may be applied to a urea water dispersion plate that disperses the urea water injected from the urea water addition valve.

3…エンジン(内燃機関)、5…排気管、9…排気通路、13…排気浄化装置、14…DOC(排気触媒)、20…燃料添加弁(添加弁)、22…燃料分散板(添加剤分散板)、23…底壁部、23a…壁面、24,25…側壁部、26…切欠部、27…第1空間、28…第2空間、30…流入口、31…流出口。 3...engine (internal combustion engine), 5...exhaust pipe, 9...exhaust passage, 13...exhaust purification device, 14...DOC (exhaust catalyst), 20...fuel addition valve (additive valve), 22...fuel distribution plate (additive distribution plate), 23...bottom wall portion, 23a...wall surface, 24, 25...side wall portions, 26...notch portion, 27...first space, 28...second space, 30...inlet, 31...outlet.

Claims (4)

内燃機関に接続された排気通路を流れる排気ガスを浄化する排気浄化装置において、
前記排気通路に配設され、前記排気ガスに含まれる有害物質を除去する排気触媒と、
前記排気通路を形成する排気管内における前記排気触媒よりも上流側に添加剤を噴射する添加弁と、
前記排気管内における前記排気触媒よりも上流側に配置され、前記添加弁から噴射された前記添加剤を分散させる添加剤分散板とを備え、
前記添加剤分散板は、前記排気通路に配設され前記排気ガスにより回転駆動されるタービンと前記排気触媒との間に配置されていると共に、前記排気管と一体成形されており、
前記添加剤分散板は、前記添加弁から噴射された前記添加剤が当たる壁面を有する底壁部と、前記底壁部の縁部に接続され、前記排気管の延在方向に沿って延びる側壁部とを有し、
前記側壁部には、前記底壁部の前記壁面に当たって前記側壁部側に反射した前記添加剤が通り抜けるための切欠部が設けられている排気浄化装置。
An exhaust gas purification device that purifies exhaust gas flowing through an exhaust passage connected to an internal combustion engine,
an exhaust catalyst disposed in the exhaust passage for removing harmful substances contained in the exhaust gas;
an additive valve that injects an additive into an exhaust pipe that forms the exhaust passage, upstream of the exhaust catalyst;
an additive dispersion plate that is disposed upstream of the exhaust catalyst in the exhaust pipe and disperses the additive injected from the additive valve,
the additive dispersion plate is disposed between a turbine that is disposed in the exhaust passage and driven to rotate by the exhaust gas, and the exhaust catalyst, and is integrally formed with the exhaust pipe,
the additive dispersion plate has a bottom wall portion having a wall surface against which the additive injected from the additive valve hits, and a side wall portion connected to an edge portion of the bottom wall portion and extending along an extension direction of the exhaust pipe ,
The side wall portion is provided with a notch portion through which the additive that hits the wall surface of the bottom wall portion and is reflected toward the side wall portion passes.
前記切欠部は、前記側壁部の下流側の端まで延びるように設けられている請求項1記載の排気浄化装置。 The exhaust purification device according to claim 1, wherein the cutout portion is provided so as to extend to the downstream end of the side wall portion. 前記添加剤分散板は、前記排気管内の一部領域を前記添加弁側に位置する第1空間と前記添加弁の反対側に位置する第2空間とに区画し、
前記添加剤分散板の上流端には、前記排気ガスが前記第1空間に流入する流入口が設けられ、
前記添加剤分散板の下流端には、前記添加弁から噴射された前記添加剤が前記排気ガスと共に前記第1空間から流出する流出口が設けられ、
前記流入口の開口面積は、前記流出口の開口面積よりも小さい請求項1または2記載の排気浄化装置。
the additive dispersion plate divides a portion of an area in the exhaust pipe into a first space located on the additive valve side and a second space located on the opposite side of the additive valve,
An inlet through which the exhaust gas flows into the first space is provided at an upstream end of the additive dispersion plate,
an outlet through which the additive injected from the additive valve flows out of the first space together with the exhaust gas,
3. The exhaust gas purification device according to claim 1, wherein an opening area of the inlet is smaller than an opening area of the outlet.
前記添加弁は、前記排気管の上部に配置されており、
前記添加剤分散板は、前記排気管の上流側から下流側に向かって下側に傾斜するように配置されている請求項1~3の何れか一項記載の排気浄化装置。
the addition valve is disposed at an upper portion of the exhaust pipe,
4. The exhaust purification device according to claim 1, wherein the additive dispersion plate is disposed so as to incline downward from the upstream side to the downstream side of the exhaust pipe.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7690917B2 (en) * 2022-03-23 2025-06-11 株式会社豊田自動織機 Exhaust pipe of an internal combustion engine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008014213A (en) 2006-07-05 2008-01-24 Hitachi Ltd Exhaust treatment device
WO2012011148A1 (en) 2010-07-21 2012-01-26 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine
CN109958512A (en) 2017-12-14 2019-07-02 珀金斯发动机有限公司 Exhaust-gas treatment system for engine
JP2020023953A (en) 2018-08-08 2020-02-13 日新工業株式会社 Exhaust gas purification device
CN213175786U (en) 2020-09-10 2021-05-11 无锡威孚力达催化净化器有限责任公司 Nozzle is erected and is put broken anti crystallization mixing arrangement of type multilayer

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54135918A (en) * 1978-04-12 1979-10-22 Nihon Radiator Co Catalyst converter
EP3392480B1 (en) * 2017-04-21 2021-06-02 Donaldson Company, Inc. System for mixing a liquid spray into a gaseous flow and exhaust aftertreatment device comprising same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008014213A (en) 2006-07-05 2008-01-24 Hitachi Ltd Exhaust treatment device
WO2012011148A1 (en) 2010-07-21 2012-01-26 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine
CN109958512A (en) 2017-12-14 2019-07-02 珀金斯发动机有限公司 Exhaust-gas treatment system for engine
JP2020023953A (en) 2018-08-08 2020-02-13 日新工業株式会社 Exhaust gas purification device
CN213175786U (en) 2020-09-10 2021-05-11 无锡威孚力达催化净化器有限责任公司 Nozzle is erected and is put broken anti crystallization mixing arrangement of type multilayer

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