專利名稱：排氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及排氣凈化裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，排氣氣體流通的排氣管中裝 備有選擇還原型催化劑，該選擇還原型催化劑具備即使在氧共存的情 況下也選擇性地使NOx與還原劑發(fā)生反應(yīng)的性質(zhì)，并在該選擇還原型 催化劑的上游側(cè)添加所需量的還原劑，使該還原劑在選擇還原型催化 劑上與排氣氣體中的NOx(氮氧化物)發(fā)生還原反應(yīng)，由此可降低NOx 的排出濃度。 另一方面，在工廠等的工業(yè)排煙脫硝處理領(lǐng)域，7>知在 還原劑中使用氨(NH3)來還原凈化NOx的手法的有效性，但是，對于 汽車的情況，由于裝載氨行駛難以保證安全，所以近年來一直在研究 將無毒的尿素水作為還原劑使用。 即，若在選擇還原型催化劑的上游側(cè)將尿素水添加到排 氣氣體中，則在該排氣氣體中尿素水按以下反應(yīng)式熱分解成氨和二氧 化碳，在選擇還原型催化劑上通過氨對排氣氣體中的NOx良好地進(jìn)行 還原凈化。
(NH2)2CO+H20 — 2NH3+C02另一方面，在實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化的情況下，僅 除去排氣氣體中的NOx是不夠的，還需要通過微粒過濾器捕集排氣氣 體中所包含的微粒(Particulate Matter:顆粒狀物質(zhì))，在采用該種微粒 過濾器的情況下，需要趁排氣阻力未因網(wǎng)孔堵塞增加時(shí)，適當(dāng)?shù)厝紵?除去微粒，實(shí)現(xiàn)微粒過濾器的再生。
因而，可以考慮在微粒過濾器的前段附裝流通型氧化催 化劑，在微粒的堆積量增加的階^:，在上述氧化催化劑上游的排氣氣 體中添加燃料，強(qiáng)制再生微粒過濾器。即，若在氧化催化劑上游的排氣氣體中添加燃料，則該 添加燃料(HC)在通過前段的氧化催化劑的期間發(fā)生氧化反應(yīng)，因此， 通過在其反應(yīng)熱下升溫的排氣氣體的流入，其后方的微粒過濾器的催 化劑床溫度上升，并燃盡微粒，實(shí)現(xiàn)微粒過濾器的再生化。 通常，作為執(zhí)行上述燃料添加的具體裝置，考慮在壓縮 上死點(diǎn)附近進(jìn)行的燃料主噴射之后，接著在晚于壓縮上死點(diǎn)的非點(diǎn)火 正時(shí)執(zhí)行后噴射，并在排氣氣體中添加燃料，但是，為了提高添加燃 料效率，有效利用強(qiáng)制再生，并盡可能趁排氣氣體的溫度還未降下時(shí) 對添加燃料進(jìn)行氧化處理，優(yōu)選為將微粒過濾器配置在選擇還原型催 化劑的上游側(cè)(例如，參照以下專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2005-42687號公才艮

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題 然而，在以這樣的方式將微粒過濾器配置在選擇還原型 催化劑的上游側(cè)的情況下，存在如下問題由于在微粒過濾器與選擇 還原型催化劑之間對該選擇還原型催化劑添加尿素水，所以若要充分 保證添加到排氣氣體中的尿素水熱分解成氨和二氧化碳的反應(yīng)時(shí)間， 則需要使從尿素水的添加位置到選擇還原型催化劑的距離變長，結(jié)果 不得不充分隔開微粒過濾器和選擇還原型催化劑而使其間隔配置，嚴(yán) 重?fù)p害在車輛上的裝載性能。即，將在車輛前后方向延伸的車架作為安裝對象，以沿 該車架的方式配置該種微粒過濾器，因此，若在該微粒過濾器的后方 接著配置選擇還原型催化劑，則結(jié)果是微粒過濾器和選擇還原型催化 劑的配置空間占據(jù)了車架長度方向上的4艮大范圍，難以保證在車架上安裝尿素水箱等輔助類的配置空間。 本發(fā)明鑒于上述實(shí)際情況構(gòu)思而成，其目的在于充分 保證尿素水生成氨的反應(yīng)時(shí)間，并且實(shí)現(xiàn)微粒過濾器和選擇還原型催 化劑的緊湊配置，提高在車輛上的裝載性能。
解決課題的方法 本發(fā)明的排氣凈化裝置，以如下方式構(gòu)成在排氣管中 具有捕集排氣氣體中的微粒的微粒過濾器，并在該微粒過濾器的下游 側(cè)具有即使在氧共存的情況下也能夠選擇性地使NOx與氨發(fā)生反應(yīng) 的選擇還原型催化劑，且能夠在該選擇還原型催化劑和所述微粒過濾 器之間添加作為還原劑的尿素水，其中，沿車輛的車架在車輛的前后 方向上配置微粒過濾器，并在該微粒過濾器的入口側(cè)端部附近向車輛 寬度方向外側(cè)配置選擇還原型催化劑，設(shè)有使從微粒過濾器的出口側(cè) 端部排出的排氣氣體折向前方并將其導(dǎo)入選擇還原型催化劑的入口 側(cè)端部的連通流路，在該連通流路中具有用于添加尿素水的尿素水添 加裝置。于是，這樣一來，從微粒過濾器的出口側(cè)端部排出的排 氣氣體通過連通流路折向前方之后，被導(dǎo)入在該微粒過濾器的入口側(cè) 端部附近向車輛寬度方向外側(cè)的選擇還原型催化劑的入口側(cè)端部，由 此，保證從上述連通流路中的尿素水的添加位置到選擇還原型催化劑 的距離足夠長，并且排氣氣體的流被折回促進(jìn)了尿素水和排氣氣體的 混合，其結(jié)果是，充分保證尿素水生成氨的反應(yīng)時(shí)間。另一方面，從平面視圖看，微粒過濾器和選擇還原型催 化劑配置成L字型，連通流路也以沿微粒過濾器的方式配置，因此， 微粒過濾器、選擇還原型催化劑和連通流路的整體結(jié)構(gòu)緊湊，在車輛 上的裝載性能顯著提高。 更具體地說，可在車架的長度方向大大超出微粒過濾器 的長度范圍，而不用保證選擇還原型催化劑的配置空間，而且通過沿 車架的車輛寬度方向內(nèi)側(cè)配置微粒過濾器，可在其外側(cè)避開選擇還原型催化劑的位置上保證剩余的配置空間，以配置尿素水箱等輔助類。另外，優(yōu)選的是，在更具體地實(shí)施本發(fā)明時(shí)，連通微粒 過濾器的出口側(cè)端部和選擇還原型催化劑的入口側(cè)端部之間的連通 流路由氣體集合室和混合管道構(gòu)成，該氣體集合室將從微粒過濾器的 出口側(cè)端部排出的排氣氣體的方向轉(zhuǎn)換為向車輛寬度方向的外側(cè)，并 使其集合，該混合管道向前方引出在該氣體集合室收集的排氣氣體， 且使終端部分以與選擇還原型催化劑的入口側(cè)端部相對的方式彎曲， 使氣體集合室的容積、混合管道的流路截面積和長度設(shè)定為能夠根據(jù) 共振衰減的原理降低低頻域的排氣噪聲。 此外，優(yōu)選的是，本發(fā)明中，在微粒過濾器的前方裝備 有對排氣氣體中未燃燒的燃料成分進(jìn)行氧化處理的氧化催化劑，在該 氧化催化劑的上游側(cè)具有向排氣氣體中添加燃料的燃料添加裝置，這 樣一來，能夠在氧化催化劑上對通過燃料添加裝置添加的燃料進(jìn)行氧 化處理，其結(jié)果是，通過在其反應(yīng)熱下升溫的排氣氣體的流入，后方 的微粒過濾器的催化劑床溫度上升，并燃盡微粒，實(shí)現(xiàn)微粒過濾器的 再生化。 這時(shí)，可采用向發(fā)動(dòng)機(jī)的各氣缸噴射燃料的燃料噴射裝 置作為燃料添加裝置，控制向氣缸內(nèi)的燃料噴射，若排氣氣體中未燃 燒的燃料成分殘留較多，則執(zhí)行燃料添加。 再者，優(yōu)選的是，本發(fā)明中，在選擇還原型催化劑的后 方裝備有對剩余的氨進(jìn)行氧化處理的減氨催化劑，這樣一來，通過其
氨進(jìn)行氧化處理。 發(fā)明效果根據(jù)上述本發(fā)明的排氣凈化裝置，可獲得以下各種有益 效果。 (I)能夠充分保證尿素水生成氨的反應(yīng)時(shí)間，并能夠?qū)崿F(xiàn) 微粒過濾器和選擇還原型催化劑的緊湊配置，因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠顯著提高車輛上的裝載性能，且能夠無障礙地沿車架配置尿素水 箱等的輔助類。 (n)因?yàn)橛蓺怏w集合室和混合管道構(gòu)成連通流路，并適當(dāng)
地設(shè)定氣體集合室的容積、混合管道的流路截面積和長度，所以能夠 根據(jù)共振衰減的原理降低低頻域的排氣噪聲，并能夠在連通流路上兼 有消聲器的功能，而不需要再裝消聲器。 (m)在微粒過濾器的前方裝備有對排氣氣體中未燃燒的 燃料成分進(jìn)行氧化處理的氧化催化劑且在該氧化催化劑的上游側(cè)具 有向排氣氣體中添加燃料的燃料添加裝置的情況下，能夠在氧化催化 劑上對通過燃料添加裝置添加的燃料進(jìn)行氧化處理，通過在該反應(yīng)熱 下升溫的排氣氣體的流入，提高氧化催化劑后方的微粒過濾器的催化 劑床溫度，并燃盡微粒，實(shí)現(xiàn)微粒過濾器的積極再生化。
(IV)在選擇還原型催化劑的后方裝備有對剩余的氨進(jìn)行
氧化處理的減氨催化劑的情況下，能夠?qū)Ρ３治捶磻?yīng)狀態(tài)便通過選擇 還原型催化劑的剩余的氨進(jìn)行氧化處理，將其無害化，預(yù)先避免在最 終會排到大氣中的排氣氣體中有氨殘存。


圖1為顯示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的扭克略圖。
圖2為放大顯示圖1的主要部分的平面圖。
圖3為說明在圖2的連通流路上兼有消聲器功能時(shí)的條件的圖。
符號說明 1柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī))
3排氣氣體
4排氣管
5微粒過濾器
6選擇還原型催化劑
9連通流i 各11尿素水添加用噴射器(尿素水添加裝置) 12氧化催化劑 13減氨催化劑
具體實(shí)施例方式 下面參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。 圖1至圖3顯示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在本實(shí)施例的排 氣凈化裝置中，在從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)1經(jīng)由排氣歧管2排出的排氣氣體3 流通的排氣管4中，具有分別由殼7、 8抱持的捕集排氣氣體3中的 微粒的微粒過濾器5和該微粒過濾器5下游側(cè)的選擇還原型催化劑6, 選擇還原型催化劑6具備即使在氧共存的情況下也可選擇性地使NOx 與氨發(fā)生反應(yīng)的性質(zhì)，上述微粒過濾器5沿車輛的車架10向前后方 向配置，上述選擇還原型催化劑6以在微粒過濾器5的入口側(cè)端部附 近向車輛的寬度方向外側(cè)的方式配置。另外，上述微粒過濾器5的出口側(cè)端部和上述選擇還原 型催化劑6的入口側(cè)端部之間通過連通流路9連接，從微粒過濾器5 的出口側(cè)端部排出的排氣氣體3被折向前方，并被導(dǎo)入選擇還原型催 化劑6的入口側(cè)端部。 這里，上述連通流路9由氣體集合室9A和混合管道9B 構(gòu)成，氣體集合室9A將從微粒過濾器5的出口側(cè)端部流出的排氣氣 體3的方向轉(zhuǎn)換為向車輛的寬度方向的外側(cè)，并使其集合；混合管道 9B向前方引出在該氣體集合室9A中收集的排氣氣體3，且使終端部 分以與選擇還原型催化劑6的入口側(cè)端部相對的方式彎曲，尤其是在 本實(shí)施例中，使氣體集合室9A的容積V(參照圖3中交叉陰影表示的 部分)、混合管道9B的流路截面積S(參照圖3中斜線表示的部分)和定為能夠根據(jù)共振衰減原理降低低頻域 (爆發(fā)成分的頻域)的排氣噪聲。 即，共振頻率f可用以下數(shù)學(xué)公式表示，因此，若適當(dāng) 地設(shè)定該氣體集合室9A的容積V、混合管道9B的流路截面積S以及 長度L，則可將氣體集合室9A用作消聲室，用連通流路9構(gòu)成與希 望降低的低頻域?qū)?yīng)的共振頻率f的共振器。
C:聲速 it:圓周率另外，上述混合管道9B的終端部分以與選擇還原型催化 劑6的入口側(cè)端部相對的方式彎曲時(shí)，由于考慮到排氣氣體3的流容 易向其彎曲部的外周側(cè)偏離，所以鉆研出容易將該排氣氣體3的流向 上述彎曲部的內(nèi)周側(cè)引導(dǎo)的形狀，殼8出口側(cè)的尾管也設(shè)計(jì)成使排氣 阻力一致的形狀。 此外，在上述氣體集合室9A中與混合管道9B的始端部 分的開口相對的位置上，同心狀地安裝有作為尿素水添加裝置的尿素 水添加用噴射器11,通過該尿素水添加用噴射器11向上述混合管道 9B的始端部分的開口的中心位置添加尿素水。但是，尿素水添加用噴射器11的配置位置是只要能夠保 證到選擇還原型催化劑6的足夠距離的連通流路9中的適當(dāng)位置即 可，而不一定限于圖中所示的位置。 此外，尤其是在本實(shí)施例中，在抱持微粒過濾器5的殼7 內(nèi)的前段裝備有對排氣氣體3中未燃燒的燃料成分進(jìn)行氧化處理的氧 化催化劑12，且在抱持選擇還原型催化劑6的殼8內(nèi)的后段裝備有對 剩余的氨進(jìn)行氧化處理的減氨催化劑13。
再者，圖中14表示設(shè)于殼7的入口側(cè)的膨張型的消聲室，15表示插入該消聲室14內(nèi)的、使來自上游側(cè)的排氣氣體3擴(kuò)散的開 孔管(punchingpipe)， 16表示分散板，其配置在該開孔管15的前端部 觸碰的位置，17表示裝備在上述消聲室14的前段的排氣閘。于是，如果以這種方式構(gòu)成排氣凈化裝置，通過微粒過 濾器5捕集排氣氣體3中的微粒，并在其下游側(cè)從尿素水添加用噴射 器11向排氣氣體3中添加尿素水，使尿素水熱分解成氨和二氧化碳， 在選擇還原型催化劑6上通過氨良好地還原凈化排氣氣體3中的NOx, 其結(jié)果是，實(shí)現(xiàn)排氣氣體3中的微粒和NOx的同時(shí)減少。 這時(shí)，從微粒過濾器5的出口側(cè)端部排出的排氣氣體3 通過連通流路9被折向前方后，在微粒過濾器5的入口側(cè)端部附近被 導(dǎo)入向車輛寬度方向外側(cè)的選擇還原型催化劑6的入口側(cè)端部，由此 保證從由尿素水添加用噴射器11限定的尿素水添加位置到選擇還原 型催化劑6的距離足夠長，并且通過排氣氣體3的流的折回，促進(jìn)尿 素水和排氣氣體3的混合，其結(jié)果是，能夠充分保證尿素水生成氨的 反應(yīng)時(shí)間。另一方面，從平面視圖看，微粒過濾器5和選擇還原型 催化劑6配置成L字型，連通流路9也以沿微粒過濾器5的方式配置， 因此，微粒過濾器5、選擇還原型催化劑6和連通流路9的整體結(jié)構(gòu) 變得緊湊，在車輛上的裝載性能顯著提高。 更具體地說，可在車架10的長度方向上大大超出微粒過 濾器5的長度范圍，也不用保證選擇還原型催化劑6的配置空間，而 且通過沿車架10的車輛寬度方向內(nèi)側(cè)配置微粒過濾器5，可確保在其 外側(cè)避開選擇還原型催化劑6的位置上的剩余的配置空間，可以配置 尿素水箱等輔助類。因此，根據(jù)上述實(shí)施例，能夠充分保證尿素水生成氨的 反應(yīng)時(shí)間，并能夠?qū)崿F(xiàn)微粒過濾器5和選擇還原型催化劑6的緊湊配 置，因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠顯著提高在車輛上的裝載性能，且 能夠無障礙地沿車架10配置尿素水箱等輔助類。
另外，通過由氣體集合室9A和混合管道9B構(gòu)成連通流 路9,并適當(dāng)?shù)卦O(shè)定氣體集合室9A的容積V、混合管道9B的流路截 面積S和長度L,能夠根據(jù)共振衰減的原理降低低頻域的排氣噪聲， 使連通流路9兼有消聲器的功能，從而不需要再裝消聲器。 此外，本文圖示的實(shí)施例中，由于在微粒過濾器5的入 口側(cè)裝備有對排氣氣體3中的未燃燒的燃料成分進(jìn)行氧化處理的氧化 催化劑12，所以能夠通過柴油發(fā)動(dòng)機(jī)1側(cè)的后噴射等在氧化催化劑 12上對排氣氣體3中添加的燃料進(jìn)行氧化處理，并通過在該反應(yīng)熱下 升溫的排氣氣體3的流入來提高出口側(cè)的微粒過濾器5的催化劑床溫 度，并燃盡微粒，實(shí)現(xiàn)微粒過濾器5的積極的再生化。另外，由于在選擇還原型催化劑6的出口側(cè)裝備有對剩 余的氨進(jìn)行氧化處理的減氨催化劑13，所以能夠?qū)Ρ３治捶磻?yīng)狀態(tài)便 通過選擇還原型催化劑6的剩余的氨進(jìn)行氧化處理，將其無害化，預(yù) 先避免在最終會排到大氣中的排氣氣體3中殘存氨。
再者，本發(fā)明的排氣凈化裝置不僅限于上述的實(shí)施例， 顯然，能夠在不脫離本發(fā)明主題的范圍內(nèi)加以各種變更。
權(quán)利要求
1.一種排氣凈化裝置，在排氣管中具有捕集排氣氣體中的微粒的微粒過濾器，并且在所述微粒過濾器的下游側(cè)具有即使在氧共存的情況下也能夠選擇性地使NOx與氨發(fā)生反應(yīng)的選擇還原型催化劑，能夠在所述選擇還原型催化劑和所述微粒過濾器之間添加作為還原劑的尿素水，其中，沿車輛的車架在車輛的前后方向上配置微粒過濾器，并在所述微粒過濾器的入口側(cè)端部附近向車輛寬度方向外側(cè)配置選擇還原型催化劑，設(shè)有使從微粒過濾器的出口側(cè)端部排出的排氣氣體折向前方并將所述排氣氣體導(dǎo)入選擇還原型催化劑的入口側(cè)端部的連通流路，在所述連通流路中具有用于添加尿素水的尿素水添加裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣凈化裝置，其特征在于，連通微粒流路由氣體集合室和混合管道構(gòu)成，所述氣體集合室將從微粒過濾器 的出口側(cè)端部排出的排氣氣體的方向轉(zhuǎn)換為向車輛寬度方向外側(cè)并 使所述排氣氣體集合，所述混合管道向前方引出在所述氣體集合室收 集的排氣氣體，且使終端部分以與選擇還原型催化劑的入口側(cè)端部相 對的方式彎曲，氣體集合室的容積、混合管道的流路截面積和長度設(shè) 定為能夠根據(jù)共振衰減的原理降低低頻域的排氣噪聲。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣凈化裝置，其特征在于，在微粒過 濾器的前方裝備有對排氣氣體中未燃燒的燃料成分進(jìn)行氧化處理的 氧化催化劑，在所述氧化催化劑的上游側(cè)具有向排氣氣體中添加燃料 的燃料添加裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的排氣凈化裝置，其特征在于，在微粒過 濾器的前方裝備有對排氣氣體中未燃燒的燃料成分進(jìn)行氧化處理的 氧化催化劑，在所述氧化催化劑的上游側(cè)具有向排氣氣體中添加燃料 的燃料添加裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的排氣凈化裝置，其特征在于，采用向發(fā) 動(dòng)機(jī)的各氣缸噴射燃料的燃料噴射裝置作為燃料添加裝置，控制向氣 缸內(nèi)的燃料噴射，如果排氣氣體中未燃燒的燃料成分殘留較多，則執(zhí) 行燃料添加。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的排氣凈化裝置，其特征在于，采用向發(fā) 動(dòng)機(jī)的各氣缸噴射燃料的燃料噴射裝置作為燃料添加裝置，控制向氣 缸內(nèi)的燃料噴射，如果排氣氣體中未燃燒的燃料成分殘留較多，則執(zhí) 行燃料添加。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣凈化裝置，其特征在于，在選擇還 原型催化劑的后方裝備有對剩余的氨進(jìn)行氧化處理的減氨催化劑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的排氣凈化裝置，其特征在于，在選擇還 原型催化劑的后方裝備有對剩余的氨進(jìn)行氧化處理的減氨催化劑。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的排氣凈化裝置，其特征在于，在選擇還 原型催化劑的后方裝備有對剩余的氨進(jìn)行氧化處理的減氨催化劑。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的排氣凈化裝置，其特征在于，在選擇 還原型催化劑的后方裝備有對剩余的氨進(jìn)行氧化處理的減氨催化劑。
11. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的排氣凈化裝置，其特征在于，在選擇 還原型催化劑的后方裝備有對剩余的氨進(jìn)行氧化處理的減氨催化劑。
12. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的排氣凈化裝置，其特征在于，在選擇 還原型催化劑的后方裝備有對剩余的氨進(jìn)行氧化處理的減氨催化劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種排氣凈化裝置，其充分保證尿素水生成氨的反應(yīng)時(shí)間，并且實(shí)現(xiàn)微粒過濾器(5)和選擇還原型催化劑(6)的緊湊配置，提高在車輛上的裝載性能。在排氣管(4)中設(shè)有微粒過濾器(5)和即使在氧共存的情況下也可選擇性地使NO_x與氨發(fā)生反應(yīng)的選擇還原型催化劑(6)，且在選擇還原型催化劑(6)和微粒過濾器(5)之間能夠添加作為還原劑的尿素水，沿車輛的車架(10)在車輛的前后方向上配置微粒過濾器(5)，并在該微粒過濾器(5)的入口側(cè)端部附近向車輛寬度方向外側(cè)配置選擇還原型催化劑(6)，設(shè)有使從微粒過濾器(5)的出口側(cè)端部排出的排氣氣體(3)折向前方并將其導(dǎo)入選擇還原型催化劑(6)的入口側(cè)端部的連通流路(9)，在該連通流路(9)中具有用于添加尿素水的尿素水添加用噴射器(11)(尿素水添加裝置)。
文檔編號F01N3/08GK101652541SQ20088001138
公開日2010年2月17日 申請日期2008年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月31日
發(fā)明者遠(yuǎn)藤浩史, 高橋則行 申請人:日野自動(dòng)車株式會社