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JP2008014213A - Exhaust treatment device - Google Patents

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JP2008014213A
JP2008014213A JP2006185628A JP2006185628A JP2008014213A JP 2008014213 A JP2008014213 A JP 2008014213A JP 2006185628 A JP2006185628 A JP 2006185628A JP 2006185628 A JP2006185628 A JP 2006185628A JP 2008014213 A JP2008014213 A JP 2008014213A
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JP
Japan
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flue
urea water
urea
exhaust
injection valve
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Application number
JP2006185628A
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Japanese (ja)
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Kiyoshi Amo
天羽  清
Akira Nishioka
明 西岡
Takehiko Kowatari
武彦 小渡
Yasuhisa Hamada
泰久 濱田
Akihiro Munakata
明広 棟方
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

【課題】還元剤となる尿素を煙道内に析出させることなく、速やかに脱硝触媒へ供給すること。
【解決手段】排気処理装置は、排気が通流する煙道52に設けられて排気中の窒素酸化物を還元処理する脱硝触媒反応器19と、この脱硝触媒反応器の上流の煙道内に尿素水を噴射する噴射弁76を備え、この噴射弁から噴射された尿素水の噴霧を包囲する蒸発筒100を煙道の壁面から煙道内に延在させて配置するようにする。この構成によれば、噴射弁76から噴射された尿素水の噴霧に伴い、尿素水による液流が生じても、その液流は蒸発筒100の内壁に流入し、効率的に気化されるため、煙道内における尿素析出を抑制することができる。
【選択図】図4
[Object] To quickly supply urea as a reducing agent to a denitration catalyst without depositing it in a flue.
An exhaust treatment apparatus includes a denitration catalyst reactor 19 provided in a flue 52 through which exhaust gas flows to reduce nitrogen oxide in exhaust gas, and urea in the flue upstream of the denitration catalyst reactor. An injection valve 76 for injecting water is provided, and an evaporation cylinder 100 surrounding the spray of urea water injected from the injection valve is arranged so as to extend from the wall surface of the flue into the flue. According to this configuration, even if a liquid flow due to the urea water is generated as the urea water sprayed from the injection valve 76 is sprayed, the liquid flow flows into the inner wall of the evaporation cylinder 100 and is efficiently vaporized. The urea precipitation in the flue can be suppressed.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、排気処理装置に係り、特に、エンジンから排出される排気が通流する煙道内に噴霧された還元剤(尿素水)の析出を抑制する技術に関する。   The present invention relates to an exhaust treatment device, and more particularly to a technique for suppressing the deposition of a reducing agent (urea water) sprayed in a flue through which exhaust gas discharged from an engine flows.

ディーゼルエンジン等の排気に含まれる窒素酸化物(以下、NOxという。)を除去する方法として、排気が通流する煙道内に、NOxを選択的に還元剤と反応させる選択還元触媒を配置し、この上流側の排気中に還元剤(例えば、炭化水素、アンモニア又はその前駆体)を添加し、還元剤を選択還元触媒上でNOxと還元反応させて、NOxの排出濃度を低減させる技術が知られている。   As a method for removing nitrogen oxides (hereinafter referred to as NOx) contained in exhaust gas from a diesel engine or the like, a selective reduction catalyst that selectively reacts NOx with a reducing agent is disposed in a flue through which exhaust gas flows, A technology is known in which a reducing agent (for example, hydrocarbon, ammonia or a precursor thereof) is added to the upstream exhaust gas, and the reducing agent is subjected to a reduction reaction with NOx on a selective reduction catalyst to reduce the NOx emission concentration. It has been.

この選択還元型触媒を用いるNOx低減手法をSCR(Selective Catalytic Reduction)と呼び、還元剤として尿素を用いるものは、尿素SCRと呼ぶ。   The NOx reduction method using this selective reduction catalyst is called SCR (Selective Catalytic Reduction), and the one using urea as a reducing agent is called urea SCR.

この尿素SCRを車両に適用する例として、噴射ノズルから煙道内へ尿素水を噴射するとともに、排気熱を利用して尿素を加水分解し、生成されたアンモニアを用いて、NOxを低減する技術が知られている(例えば、非特許文献1参照)。この場合、例えば、尿素水をタンク内に貯蔵しておき、タンクから供給される尿素水と車両側から供給される圧縮空気とを混合室内で混合し、これを煙道内の噴射ノズルから排気中に噴射する。ここで、尿素水量は、電磁弁の駆動パルス幅を制御して調整し、圧縮空気量は電子制御により調圧する。   As an example of applying this urea SCR to a vehicle, there is a technique in which urea water is injected into a flue from an injection nozzle, urea is hydrolyzed using exhaust heat, and NOx is reduced using generated ammonia. It is known (for example, refer nonpatent literature 1). In this case, for example, urea water is stored in the tank, urea water supplied from the tank and compressed air supplied from the vehicle side are mixed in the mixing chamber, and this is exhausted from the injection nozzle in the flue. To spray. Here, the urea water amount is adjusted by controlling the drive pulse width of the solenoid valve, and the compressed air amount is regulated by electronic control.

また、NOx還元触媒とその上流側の噴射ノズルとの間の煙道の内壁、噴射ノズルの内壁、及び排気を拡散させる拡散板のうち、少なくとも1つに尿素水の加水分解を促進させる加水分解触媒を塗布することにより、尿素水を効率的に加水分解してアンモニアを生成させ、脱硝効率を向上させる技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。   Further, hydrolysis that promotes hydrolysis of urea water in at least one of the inner wall of the flue between the NOx reduction catalyst and the upstream injection nozzle, the inner wall of the injection nozzle, and the diffusion plate that diffuses the exhaust gas A technique is disclosed in which urea water is efficiently hydrolyzed to generate ammonia by applying a catalyst to improve denitration efficiency (see, for example, Patent Document 1).

ところで、このようなSCR装置では、エンジンから発生するNOxの発生量に見合った所定量の尿素水を速やかに加水分解してアンモニアを生成させ、これを排気中で均一に分散させて脱硝触媒上へ供給することが求められる。すなわち、NOx発生量に見合った所定量の尿素水(アンモニア含む)を脱硝触媒上へ供給するには、噴射された尿素水を途中の経路で析出させることなく、すべての尿素水を速やかに供給する必要がある。   By the way, in such an SCR device, a predetermined amount of urea water commensurate with the amount of NOx generated from the engine is rapidly hydrolyzed to generate ammonia, which is uniformly dispersed in the exhaust gas, and then on the denitration catalyst. To be supplied to That is, in order to supply a predetermined amount of urea water (including ammonia) corresponding to the amount of NOx generated onto the denitration catalyst, all urea water is supplied promptly without precipitating the injected urea water along the route. There is a need to.

例えば、特許文献1において、圧縮空気と混合された尿素水は、煙道内に延在させて設けられた配管の先端の噴射ノズルから噴射される。このため、煙道内を流れる排気が低温(エンジン始動時)のときは、配管内を通過する尿素水が冷却されるため、例えば、噴射ノズル内で尿素が析出するおそれがある。また、煙道の外壁部は外気に曝されて冷やされるため、煙道内へ噴射された尿素水が煙道の内壁面に付着することにより、煙道の内壁面に尿素が析出するおそれがある。   For example, in Patent Document 1, urea water mixed with compressed air is injected from an injection nozzle at the tip of a pipe provided extending in a flue. For this reason, when the exhaust gas flowing in the flue is at a low temperature (when the engine is started), the urea water passing through the pipe is cooled, so that urea may be deposited in the injection nozzle, for example. In addition, since the outer wall portion of the flue is cooled by being exposed to the outside air, urea water injected into the flue may adhere to the inner wall surface of the flue, so that urea may be deposited on the inner wall surface of the flue .

このように、噴射ノズル内に尿素が析出すると、最悪の場合、噴射ノズルが目詰まりを起こし、煙道内への尿素供給が困難となる。また、煙道の内壁面に尿素が析出すると、煙道の流路圧損が大きくなり、エンジンの燃費の低下を招く。また、脱硝触媒に到達する前に尿素が析出すると、エンジンから発生するNOxの発生量に見合った所定量の尿素水の供給量に対し、脱硝触媒への到達量(尿素蒸気およびアンモニアガス)が減少するため、脱硝効率が低下する。   As described above, when urea is deposited in the injection nozzle, in the worst case, the injection nozzle is clogged, and it is difficult to supply urea into the flue. Further, when urea is deposited on the inner wall surface of the flue, the flow path pressure loss of the flue increases, and the fuel consumption of the engine is reduced. In addition, if urea precipitates before reaching the denitration catalyst, the amount (urea vapor and ammonia gas) reaching the denitration catalyst is less than the supply amount of urea water corresponding to the amount of NOx generated from the engine. Therefore, the denitration efficiency decreases.

また、特許文献1においては、噴射ノズルとNOx還元触媒との間の排気管の内壁、噴射ノズルの内壁などに加水分解触媒を塗布している点で、尿素析出の抑制に一定の効果がある。しかし、煙道内に配置された配管の先端の噴射ノズルと、煙道外に配置された尿素水を供給するための還元剤供給装置は、配管で接続されており、還元剤供給装置から供給された尿素水が噴射ノズルを通じて煙道内へ供給されるまで、一定の時間の遅れが生じる。さらに、この配管経路は、温度分布が生じることにより、配管内の一部で尿素析出が生じるおそれがある。   Moreover, in patent document 1, there exists a fixed effect in suppression of urea precipitation at the point which has apply | coated the hydrolysis catalyst to the inner wall of the exhaust pipe between an injection nozzle and a NOx reduction catalyst, the inner wall of an injection nozzle, etc. . However, the injection nozzle at the tip of the pipe arranged in the flue and the reducing agent supply device for supplying urea water arranged outside the flue are connected by the pipe and supplied from the reducing agent supply device. A certain time delay occurs until urea water is supplied into the flue through the injection nozzle. Further, the temperature distribution in this piping path may cause urea precipitation in a part of the piping.

そこで、このような問題を解決する方法として、例えば、煙道の内壁面よりも外側に所定距離後退させた空間を形成し、その空間内に配置された噴射ノズルから煙道内へ尿素水を噴射させる方法が検討されている。   Therefore, as a method for solving such a problem, for example, a space retracted by a predetermined distance outside the inner wall surface of the flue is formed, and urea water is injected into the flue from an injection nozzle arranged in the space. The method of making it be studied.

これによれば、例えば、特許文献1のように、尿素水の供給配管を煙道内に延在させて配置する必要がなく、しかも噴射ノズルが高温の排気に直接曝されず、配管や噴射ノズル内での尿素水の沸騰を抑えることができるため、噴射ノズルを含む尿素水の供給経路において尿素の析出を抑制することができる。   According to this, for example, as in Patent Document 1, it is not necessary to arrange the urea water supply pipe so as to extend into the flue, and the injection nozzle is not directly exposed to the high-temperature exhaust gas. Since the boiling of urea water can be suppressed in the inside, precipitation of urea can be suppressed in the urea water supply path including the injection nozzle.

自動車技術Vol.57、No.9(2003)pp.94〜99Automotive Technology Vol. 57, no. 9 (2003) p. 94-99 特開2005−105970号公報JP 2005-105970 A

ところで、煙道の内壁面よりも外側に後退させて形成される空間内に噴射ノズルを配置し、尿素水を噴射させた場合、噴霧の外周部分と空間を形成する面との間に気流が生じることがある。この気流は、噴霧に誘引されて、噴霧中の微細液滴の一部を巻き込むように流れるため、微細液滴は気流に同伴されて周囲の壁面に付着する。そして、壁面に付着した液滴は、徐々に蓄積されて液滴同士が結合し、最終的には、尿素水の液流となって壁面を伝って煙道内へ液垂れする。   By the way, when an injection nozzle is arranged in a space formed by retreating outward from the inner wall surface of the flue and urea water is injected, airflow is generated between the outer peripheral portion of the spray and the surface forming the space. May occur. Since this airflow is attracted by the spray and flows so as to involve a part of the fine droplets being sprayed, the fine droplets are accompanied by the airflow and adhere to the surrounding wall surface. Then, the droplets adhering to the wall surface are gradually accumulated and the droplets are combined with each other, and finally drop into the flue through the wall surface as a flow of urea water.

すなわち、煙道の内壁面上に流れ出した液流は、例えば、煙道内の温度条件などによっては、尿素の析出を生じるおそれがある。   That is, the liquid flow that has flowed out on the inner wall surface of the flue may cause precipitation of urea depending on, for example, the temperature condition in the flue.

本発明は、還元剤となる尿素を煙道内に析出させることなく、速やかに脱硝触媒へ供給することができる排気処理装置を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide an exhaust treatment apparatus that can quickly supply urea to the denitration catalyst without precipitating urea as a reducing agent in the flue.

本発明は、上記課題を解決するため、排気が通流する煙道に設けられて排気中の窒素酸化物を還元処理する脱硝触媒反応器と、脱硝触媒反応器の上流の煙道内に尿素水を噴射する噴射弁とを備える排気処理装置において、噴射弁から噴射された尿素水の噴霧を包囲する蒸発筒を煙道の壁面から煙道内に延在させて配置することを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention provides a denitration catalyst reactor that is provided in a flue through which exhaust flows and that reduces nitrogen oxides in the exhaust, and urea water in the flue upstream of the denitration catalyst reactor. In an exhaust treatment apparatus including an injection valve for injecting water, an evaporating cylinder surrounding a spray of urea water injected from the injection valve extends from the wall surface of the flue into the flue and is arranged.

この構成によれば、煙道内に配置された蒸発筒は、常に煙道内を流れる排気流の中に曝されるため、排気から熱を受け取って高温に加熱された状態となる。このため、例えば、尿素水の噴霧に伴って液流が生じた場合、その液流は、蒸発筒の内壁面に沿って蒸発筒内に流れ込み、その過程で気化が促進される。そして、例えば、蒸発筒の内壁面において、細かい液滴となった尿素水、或いは気化された尿素は、排気の流れに同伴されて下流側の脱硝触媒反応器へ搬送される。   According to this configuration, the evaporating cylinder disposed in the flue is always exposed to the exhaust flow flowing in the flue, so that it receives heat from the exhaust and is heated to a high temperature. For this reason, for example, when a liquid flow is generated along with the spraying of urea water, the liquid flow flows into the evaporation cylinder along the inner wall surface of the evaporation cylinder, and vaporization is promoted in the process. Then, for example, urea water that has become fine droplets or vaporized urea on the inner wall surface of the evaporation cylinder is entrained in the exhaust flow and conveyed to the downstream denitration catalyst reactor.

このように、本発明によれば、排気の熱を利用して高温に保持された蒸発筒内に尿素水の液流を導き、例えば、膜沸騰により液流を気化させてから、排気の流れに乗せることができるため、尿素水を蒸発筒内や煙道内に析出させることなく、速やかに脱硝触媒へ供給することができる。   Thus, according to the present invention, the liquid flow of urea water is guided into the evaporation cylinder held at a high temperature using the heat of the exhaust gas, for example, after the liquid flow is vaporized by film boiling, the flow of the exhaust gas Therefore, urea water can be promptly supplied to the denitration catalyst without being precipitated in the evaporation cylinder or the flue.

具体的に、本発明では、噴射弁の噴孔を煙道の内壁面よりも外側に配置し、噴孔と煙道の内部を連通する流路を形成し、この流路は、蒸発筒の内側に形成される空間と連通するものとする。すなわち、噴孔から噴射された尿素水は、流路と蒸発筒内を順次通過して煙道内へ導入される。   Specifically, in the present invention, the nozzle hole of the injection valve is arranged outside the inner wall surface of the flue to form a flow path that connects the nozzle hole and the inside of the flue, and this flow path is formed of the evaporation cylinder. It shall communicate with the space formed inside. That is, the urea water injected from the nozzle hole sequentially passes through the flow path and the evaporation cylinder and is introduced into the flue.

この場合において、蒸発筒は、例えば、尿素水の噴射方向の断面積が連続的又は段階的に大きくなるように形成する。これによれば、例えば、蒸発筒の内壁面に液流を導き、析出させることなく、液流を移動させながら、速やかに気化させて排気の流れに同伴させることができる。また、噴霧中の微細な液滴を凝集させることなく、排気中へ均一に分散させることができるため、尿素水の加水分解の効率を向上させることができる。   In this case, the evaporation cylinder is formed, for example, so that the cross-sectional area in the injection direction of the urea water increases continuously or stepwise. According to this, for example, a liquid flow can be guided to the inner wall surface of the evaporation cylinder, and the liquid flow can be quickly vaporized and entrained in the exhaust flow without being deposited. In addition, since the fine droplets being sprayed can be uniformly dispersed in the exhaust gas without agglomerating, the efficiency of hydrolysis of urea water can be improved.

また、流路は、尿素水の噴射方向の断面積が連続的又は段階的に大きくなるように形成する。これによれば、尿素水の噴霧の外周と流路の壁面との間の空間を小さくできるため、噴霧による気流の巻き込みを抑制し、液流を発生しにくくすることができる。なお、このように、流路の噴射方向で断面積を大きくすることに併せて、蒸発筒も同様に形成することにより、気流の巻き込みを効果的に抑制することができる。   The flow path is formed so that the cross-sectional area in the injection direction of the urea water increases continuously or stepwise. According to this, since the space between the outer periphery of the spray of urea water and the wall surface of the flow path can be reduced, the entrainment of the air flow due to the spray can be suppressed and the liquid flow can be hardly generated. In addition, in this way, by enlarging the cross-sectional area in the injection direction of the flow path and forming the evaporation cylinder in the same manner, the entrainment of the airflow can be effectively suppressed.

本発明によれば、還元剤となる尿素を煙道内に析出させることなく、速やかに脱硝触媒へ供給することができる。   According to the present invention, urea as a reducing agent can be quickly supplied to the denitration catalyst without precipitating in the flue.

以下、本発明の第1の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明を適用してなる排気処理装置の尿素供給装置とその内部を通過する排気の流れを説明する図である。図2は、尿素供給装置において煙道内に尿素水を噴射する噴射弁とその供給経路及び冷却手段の構成図である。図3(a),(b)及び(c)は、それぞれ尿素供給装置の外観斜視図、正面図及び側面図を示す。図4(a),(b)は、それぞれ図3のB−B断面図、図4(a)のD部拡大図を示す。図5(a),(b)は、それぞれ図3のC−C断面図、図5(a)のE部拡大図を示す。図6(a)は、従来例の噴射弁の噴孔部周りの構造を示し、(b)及び(c)は、本発明を適用した噴射弁の噴孔部周りの構造を示す図である。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining a urea supply device of an exhaust treatment device to which the present invention is applied and a flow of exhaust gas passing through the urea supply device. FIG. 2 is a configuration diagram of an injection valve that injects urea water into the flue in the urea supply device, its supply path, and cooling means. 3A, 3B, and 3C are respectively an external perspective view, a front view, and a side view of the urea supply device. 4A and 4B are cross-sectional views taken along the line BB in FIG. 3 and an enlarged view of a portion D in FIG. 4A, respectively. 5 (a) and 5 (b) are CC sectional views of FIG. 3 and an enlarged view of portion E of FIG. 5 (a), respectively. FIG. 6A shows a structure around the injection hole portion of a conventional injection valve, and FIGS. 6B and 6C show a structure around the injection hole portion of the injection valve to which the present invention is applied. .

本実施形態の排気処理装置は、例えば、図示しないディーゼルエンジンから排出された排気が流れる煙道内に還元剤となる尿素水を供給するための尿素供給装置50と、その上流側に設置され、黒煙粒子等の微粒子を除去するための微粒子除去装置(DPF:Diesel Particulate Filter)13と、尿素供給装置50の下流側に設置され、排気中のNOxを処理するための脱硝触媒(SCR:Selective Catalytic Reduction:選択還元型NOx触媒)19を備えて構成される。   The exhaust treatment device of the present embodiment is installed on the upstream side of a urea supply device 50 for supplying urea water as a reducing agent into a flue through which exhaust exhausted from a diesel engine (not shown) flows, for example. A particulate removal device (DPF: Diesel Particulate Filter) 13 for removing particulates such as smoke particles and a denitration catalyst (SCR: Selective Catalytic) installed downstream of the urea supply device 50 to treat NOx in the exhaust gas Reduction: selective reduction type NOx catalyst) 19 is provided.

脱硝触媒19は、尿素水及びその蒸気や加水分解反応により生成されたアンモニアによる排気14中のNOxの還元反応を促進させ、NOxの排出量を低減する機能を備えた触媒である。なお、脱硝触媒19の下流側には、図示しない煙道及びマフラー等が配設され、外気へと連通している。   The denitration catalyst 19 is a catalyst having a function of accelerating a reduction reaction of NOx in the exhaust 14 by urea water and its vapor or ammonia generated by a hydrolysis reaction and reducing the NOx emission amount. In addition, on the downstream side of the denitration catalyst 19, a flue, a muffler, and the like (not shown) are disposed and communicate with the outside air.

尿素供給装置50には、その内部に形成された煙道52に尿素水4を供給するメイン噴射弁76,サブ噴射弁77が2つ配設されている。メイン噴射弁76は、煙道52内に尿素水4を噴射する際に用いられ、サブ噴射弁77は、後述する分流させた排気64が通過する伝熱管69内へ尿素水4を噴射する際に用いられる。   The urea supply device 50 is provided with two main injection valves 76 and two sub injection valves 77 for supplying the urea water 4 to the flue 52 formed inside thereof. The main injection valve 76 is used when injecting the urea water 4 into the flue 52, and the sub injection valve 77 is used when injecting the urea water 4 into the heat transfer pipe 69 through which the diverted exhaust gas 64, which will be described later, passes. Used for.

煙道52の外壁には、筒状のテーパー部材124の端面が接して設けられる。このテーパー部材124の内周面の内側には、メイン噴射弁76から噴射される噴霧53が通過するとともに、噴霧53が直接衝突しない形状であり、噴霧53の噴射方向の断面積が連続的に拡大するテーパー状の側面を有する流路125が形成されている。   The end surface of the cylindrical taper member 124 is provided in contact with the outer wall of the flue 52. Inside the inner peripheral surface of the taper member 124, the spray 53 injected from the main injection valve 76 passes and the spray 53 does not collide directly, and the cross-sectional area of the spray 53 in the injection direction is continuous. A flow path 125 having an enlarged tapered side surface is formed.

また、煙道52の壁面には、円錐台形空間を形成する蒸発筒100が煙道52内に向かって延在するように接続されており、この蒸発筒100を介して、流路125と煙道52内は連通されている。   Further, an evaporation cylinder 100 forming a frustoconical space is connected to the wall surface of the flue 52 so as to extend into the flue 52, and the flow path 125 and the smoke are passed through the evaporation cylinder 100. The road 52 is in communication.

煙道52と接するテーパー部材124の端面と相対する他端面側には、ホルダー内筒90とホルダー外筒91で構成されるメインホルダー78が配設されている。メインホルダー78には、メイン噴射弁76の外周部と対向する領域に多段の環状空間となる冷却室101が形成されている。ホルダー外筒91には、後述する尿素水84が冷却室101内を通過するための流入出開口部である冷却水入口80と冷却水出口82が形成されている。なお、冷却水入口80は煙道52に近い側に配設され、冷却水出口82は煙道52から離れた側に配設され、各々の開口部中心点が異なった位置に配設されている。   A main holder 78 including a holder inner cylinder 90 and a holder outer cylinder 91 is disposed on the other end face side facing the end face of the taper member 124 in contact with the flue 52. The main holder 78 is formed with a cooling chamber 101 that is a multistage annular space in a region facing the outer peripheral portion of the main injection valve 76. The holder outer cylinder 91 is formed with a cooling water inlet 80 and a cooling water outlet 82 which are inflow / outflow openings for allowing urea water 84 to be described later to pass through the inside of the cooling chamber 101. The cooling water inlet 80 is disposed on the side close to the flue 52, the cooling water outlet 82 is disposed on the side away from the flue 52, and the center points of the respective openings are disposed at different positions. Yes.

メインホルダー78とテーパー部材124が対向する端面間には、断熱材105が配設されるとともに、断熱空間107が形成されている。メインホルダー78のホルダー内筒90の内周側にはメイン噴射弁76が配設されている。   Between the end faces where the main holder 78 and the taper member 124 face each other, a heat insulating material 105 is disposed and a heat insulating space 107 is formed. A main injection valve 76 is disposed on the inner peripheral side of the holder inner cylinder 90 of the main holder 78.

メイン噴射弁76から噴射される噴霧53の噴射方向の煙道52内には、噴霧53が衝突可能となる位置に、複数枚の衝突板16が配設されている。メイン噴射弁76に近い側の1段目と2段目の衝突板16は、複数の穴36が穿たれた多孔板(パンチングプレート)で構成されている。また、メイン噴射弁76から最も離れた位置に配設された3段目の衝突板16は、複数の穴が穿かれていない板で構成されている。それぞれの衝突板16は、排気14の流れ軸流方向に対して、各々が所定角度にて取り付けられている。   In the flue 52 in the injection direction of the spray 53 injected from the main injection valve 76, a plurality of collision plates 16 are disposed at positions where the spray 53 can collide. The first-stage and second-stage collision plates 16 on the side close to the main injection valve 76 are composed of perforated plates (punching plates) having a plurality of holes 36 formed therein. Further, the third-stage collision plate 16 disposed at a position farthest from the main injection valve 76 is configured by a plate in which a plurality of holes are not formed. Each of the collision plates 16 is attached at a predetermined angle with respect to the flow axial flow direction of the exhaust 14.

また、尿素供給装置50の煙道52内には、衝突板16の配設位置より排気14の下流側において通路断面積が一旦縮小された煙道の絞り71が形成されている。絞り71には、排気14の流れに旋回流を生じさせるための旋回翼67が配設されている。また、絞り71とその上流側の煙道52には、バイパスされた通路が形成されている。この通路は、絞り71の上流側にて煙道52内を流れる排気14の流れの軸流方向と対向するように分流管入口55が開口して設けられている。   Further, in the flue 52 of the urea supply device 50, a flue restriction 71 is formed in which the passage cross-sectional area is once reduced on the downstream side of the exhaust 14 from the position where the collision plate 16 is disposed. The throttle 71 is provided with swirl vanes 67 for generating a swirl flow in the flow of the exhaust 14. Further, a bypass passage is formed in the throttle 71 and the flue 52 on the upstream side thereof. In this passage, a branch pipe inlet 55 is opened on the upstream side of the throttle 71 so as to face the axial direction of the flow of the exhaust 14 flowing in the flue 52.

分流管入口55は、分流管56を介して、その下流側に配設された旋回室70と連通している。なお、分流管56は、旋回室70の外壁部に対し偏心して配設されている。旋回室70の下流側には、伝熱管69が配設され、伝熱管69の内部の下流側には、加水分解触媒60が配設されている。伝熱管69の外周部には、発熱体57が配設され、発熱体を加熱することにより伝熱管69内を流れる噴霧54を気化促進するようになっている。   The diversion pipe inlet 55 communicates with the swirl chamber 70 disposed on the downstream side thereof via the diversion pipe 56. The diversion pipe 56 is arranged eccentrically with respect to the outer wall portion of the swirl chamber 70. A heat transfer tube 69 is disposed downstream of the swirl chamber 70, and a hydrolysis catalyst 60 is disposed downstream of the heat transfer tube 69. A heating element 57 is disposed on the outer periphery of the heat transfer tube 69, and the vaporization of the spray 54 flowing in the heat transfer tube 69 is promoted by heating the heating element.

加水分解触媒の出口部126は、絞り71の外壁を取り囲んで設けられる壁62の内部に形成される環状空間の一部となる分散室61と連通している。分散室61は、絞り71に穿かれた噴孔68によって、絞り71の内部と連通している。つまり、絞り71の上流側の煙道52内は、分流管入口55を介して噴孔68と連通するようになっている。ここで、絞り71に穿かれた噴孔68は、旋回翼67の下流側に配設されている。   The outlet portion 126 of the hydrolysis catalyst communicates with the dispersion chamber 61 that is a part of the annular space formed inside the wall 62 that surrounds the outer wall of the throttle 71. The dispersion chamber 61 communicates with the inside of the restrictor 71 through a nozzle hole 68 formed in the restrictor 71. That is, the inside of the flue 52 on the upstream side of the throttle 71 communicates with the nozzle hole 68 via the branch pipe inlet 55. Here, the nozzle hole 68 formed in the throttle 71 is disposed on the downstream side of the swirl vane 67.

また、サブ噴射弁77を内蔵したサブホルダー79は、断熱材106と断熱空間108を介して旋回室70の外壁に配設され、サブ噴射弁77から噴射される噴霧54が旋回室70を介して伝熱管69内に噴射されるようになっている。ここで、メイン噴射弁76が配設されたメインホルダー78と同様、サブ噴射弁77が配設されたサブホルダー79は、ホルダー内筒92とホルダー外筒93で構成され、サブホルダー79には、サブ噴射弁77を取り囲むように多段の環状空間である冷却室102が形成されている。ホルダー外筒93には、後述する尿素水85が冷却室102内を通過するための流入出開口部である冷却水入口81と冷却水出口83が形成されている。   The sub holder 79 including the sub injection valve 77 is disposed on the outer wall of the swirl chamber 70 via the heat insulating material 106 and the heat insulation space 108, and the spray 54 injected from the sub injection valve 77 passes through the swirl chamber 70. Thus, it is injected into the heat transfer tube 69. Here, like the main holder 78 provided with the main injection valve 76, the sub holder 79 provided with the sub injection valve 77 includes a holder inner cylinder 92 and a holder outer cylinder 93, and the sub holder 79 includes A cooling chamber 102 that is a multistage annular space is formed so as to surround the sub injection valve 77. The holder outer cylinder 93 is formed with a cooling water inlet 81 and a cooling water outlet 83 which are inflow / outflow openings for allowing urea water 85 to be described later to pass through the inside of the cooling chamber 102.

なお、冷却水入口81は旋回室70に近い側に配設され、冷却水出口83は旋回室70から離れた側に配設され、それぞれ開口部中心点が異なる位置に配設されている。サブホルダー79と旋回室70が対向する端面間には、断熱材106が配設されるとともに、断熱空間108が形成されている。サブホルダー79のホルダー内筒92の内周部にはサブ噴射弁77が配設されている。   The cooling water inlet 81 is disposed on the side close to the swirl chamber 70, and the cooling water outlet 83 is disposed on the side far from the swirl chamber 70, and the opening center points are disposed at different positions. Between the end faces where the sub holder 79 and the swirl chamber 70 face each other, a heat insulating material 106 is disposed and a heat insulating space 108 is formed. A sub injection valve 77 is arranged on the inner peripheral portion of the holder inner cylinder 92 of the sub holder 79.

次に、図2を用いて、本実施形態のメイン噴射弁76、サブ噴射弁77及びメインホルダー78、サブホルダー79への尿素水の供給経路と各噴射弁の冷却手段について説明する。   Next, the urea water supply path to the main injection valve 76, the sub injection valve 77, the main holder 78, and the sub holder 79 and the cooling means for each injection valve according to this embodiment will be described with reference to FIG.

先ず、尿素水4の供給経路について説明する。尿素水タンク3に予め貯蔵された尿素水4は、フィルター5を介してポンプ6により吸引されたのち、ポンプ6から吐出された尿素水4が配管97内へ供給される。配管97は、配管98,99に分岐され、各噴射弁入口88,89を介してメイン噴射弁76,サブ噴射弁77へ連通している。これにより、尿素水4は、所定圧力により尿素水109,110としてメイン噴射弁76,サブ噴射弁77へそれぞれ供給される。   First, the supply path of the urea water 4 will be described. The urea water 4 stored in advance in the urea water tank 3 is sucked by the pump 6 through the filter 5, and then the urea water 4 discharged from the pump 6 is supplied into the pipe 97. The pipe 97 is branched into pipes 98 and 99, and communicates with the main injection valve 76 and the sub injection valve 77 through the injection valve inlets 88 and 89. Thereby, the urea water 4 is supplied to the main injection valve 76 and the sub injection valve 77 as urea water 109 and 110 by a predetermined pressure, respectively.

ここで、メイン噴射弁76,サブ噴射弁77への調圧は、配管97から分岐した配管94に配設した圧力調整弁7の開閉動作により行われる。圧力調整弁7の開閉動作により、圧力調整弁7を通過した尿素水84は、配管94内を通過後、メインホルダー78の冷却水入口80を介して冷却室101内に供給される。   Here, the pressure adjustment to the main injection valve 76 and the sub injection valve 77 is performed by opening and closing the pressure adjusting valve 7 disposed in the pipe 94 branched from the pipe 97. By the opening / closing operation of the pressure regulating valve 7, the urea water 84 that has passed through the pressure regulating valve 7 is supplied into the cooling chamber 101 through the cooling water inlet 80 of the main holder 78 after passing through the pipe 94.

冷却室101内に供給された尿素水84は、冷却水出口82を尿素水85として配管95へ流入したのち、サブホルダー79の冷却水入口81を介して冷却室102内に供給される。冷却室102内に供給された尿素水85は、冷却水出口83を尿素水87として配管96へ流入し、尿素水タンク3に還流する構成である。なお、圧力調整弁7を通過した冷却水の循環経路は、メインホルダー78を経由してサブホルダー79の各々の冷却室101,102を通過するが、その逆でも良い。   The urea water 84 supplied into the cooling chamber 101 flows into the pipe 95 using the cooling water outlet 82 as the urea water 85, and then supplied into the cooling chamber 102 via the cooling water inlet 81 of the sub holder 79. The urea water 85 supplied into the cooling chamber 102 is configured to flow into the pipe 96 using the cooling water outlet 83 as the urea water 87 and return to the urea water tank 3. The circulation path of the cooling water that has passed through the pressure regulating valve 7 passes through the cooling chambers 101 and 102 of the sub-holder 79 via the main holder 78, but the reverse is also possible.

本実施形態においては、エンジンの始動時などの低排気温度、少排気量の低負荷領域から、高排気温度、多排気量の高負荷領域までの比較的広い運転領域において、還元剤である尿素水を析出させることなく、速やかに所定量、脱硝触媒19へ供給可能とするため、尿素供給装置50から煙道52内へ供給する尿素水の供給形態を変更することを可能としている。   In the present embodiment, urea as a reducing agent is used in a relatively wide operating range from a low load region with a low exhaust temperature and small displacement, such as when the engine is started, to a high load region with a high exhaust temperature and a large displacement. Since the water can be quickly supplied to the denitration catalyst 19 without precipitating water, the supply form of urea water supplied from the urea supply device 50 into the flue 52 can be changed.

すなわち、高排気温度時には、メイン噴射弁76からの尿素水の噴霧53の供給を主として、噴霧53を複数枚の衝突板16に衝突させて煙道52内での分散促進を図るとともに、高温の排気14中に配設された衝突板16への衝突と排気14の熱により気化促進を図ったのち、脱硝触媒19へ供給し高い脱硝性能を得る。   That is, at the time of high exhaust temperature, the supply of the urea water spray 53 from the main injection valve 76 is mainly performed, and the spray 53 is collided with the plurality of collision plates 16 to promote dispersion in the flue 52 and the high temperature. After the vaporization is promoted by the collision with the collision plate 16 disposed in the exhaust 14 and the heat of the exhaust 14, the denitration catalyst 19 is supplied to obtain high denitration performance.

一方、低排気温度時には、サブ噴射弁77からの尿素水の噴霧54の供給を主として、噴霧54を伝熱管69の外周部に配設された発熱体57の熱により、積極的に気化させるとともに、加水分解触媒60を通過させることにより尿素水の噴霧54のアンモニアガス化を促進させ、続いて、排気65との混合促進を図ったのち、脱硝触媒19へ供給することにより高い脱硝性能を得る。   On the other hand, when the exhaust gas temperature is low, the spray 54 is actively vaporized mainly by the supply of the urea water spray 54 from the sub-injection valve 77 by the heat of the heating element 57 disposed on the outer periphery of the heat transfer tube 69. Then, by allowing the hydrolysis catalyst 60 to pass through, the ammonia gasification of the urea water spray 54 is promoted, followed by promoting the mixing with the exhaust 65, and then supplying the denitration catalyst 19 to obtain high denitration performance. .

このように、本実施形態では、エンジンの運転状態に応じて、尿素供給装置50から煙道52内へ供給する尿素水の供給形態を変更することによって、エンジンの全運転領域において、高い脱硝性能を確保するものである。   As described above, in this embodiment, by changing the supply form of the urea water supplied from the urea supply device 50 into the flue 52 according to the operation state of the engine, high denitration performance is achieved in the entire operation region of the engine. Is to secure.

次に、高排気温度時に主として用いるメイン噴射弁76から供給される尿素水の噴霧53の脱硝触媒19への供給について説明する。   Next, the supply of the urea water spray 53 supplied from the main injection valve 76 mainly used at the high exhaust temperature to the denitration catalyst 19 will be described.

本実施形態の排気処理装置において、DPF13を通過した排気14は、尿素供給装置50の煙道52内へ供給される。ここで、煙道52内に配設された複数枚の衝突板16は、メイン噴射弁76から噴射されるNOxの還元剤である尿素水の噴霧53を煙道52内で析出させることなく、効率よく脱硝触媒19へ分散供給させるためのものである。   In the exhaust treatment device of the present embodiment, the exhaust 14 that has passed through the DPF 13 is supplied into the flue 52 of the urea supply device 50. Here, the plurality of collision plates 16 disposed in the flue 52 do not cause the urea water spray 53, which is a reducing agent of NOx injected from the main injection valve 76, to deposit in the flue 52, This is to efficiently distribute and supply the catalyst to the denitration catalyst 19.

すなわち、高排気温度である排気14中に配設されている複数枚の衝突板16は、排気14から熱を受け取り、排気14の温度と同温度になる。ここで、メインホルダー78に内蔵されたメイン噴射弁76から、排気14中に含まれるNOx量に見合った尿素水109を噴霧53として、複数の衝突板16に向けて噴射する。このとき、高温の衝突板16に衝突した噴霧53中の液滴は、衝突板16上で、膜沸騰の形態をとり蒸発が促進される。よって、噴霧53中の液滴と衝突板16との間には空気層が介在し、衝突板16に噴霧53が付着しないため、液流が生じることなく、尿素の析出を防止できる。   In other words, the plurality of collision plates 16 disposed in the exhaust 14 having a high exhaust temperature receive heat from the exhaust 14 and have the same temperature as the temperature of the exhaust 14. Here, from the main injection valve 76 built in the main holder 78, urea water 109 corresponding to the amount of NOx contained in the exhaust 14 is sprayed as the spray 53 toward the plurality of collision plates 16. At this time, the droplets in the spray 53 that have collided with the high-temperature collision plate 16 take the form of film boiling on the collision plate 16 to promote evaporation. Therefore, an air layer is interposed between the droplets in the spray 53 and the collision plate 16, and the spray 53 does not adhere to the collision plate 16, so that precipitation of urea can be prevented without generating a liquid flow.

また、複数の衝突板16に向けて噴射された噴霧53は、衝突板16に衝突することによって煙道52内での分散促進が図られる。すなわち、1段目の複数の穴36が穿かれた衝突板16の開口率に応じて噴霧53の液滴群が衝突し、気化促進されながら、煙道52の下流方向に向けて反射するとともに、1段目の衝突板16に衝突せずに、そこに穿かれた穴36を通過した噴霧53中の液滴群は、2段目の衝突板16に衝突し、気化促進されながら、煙道52の下流方向に向けて反射する。さらに、2段目の衝突板16に衝突せずに、そこに穿かれた穴36を通過した残りの噴霧53中の液滴群は、3段目の穴36が穿かれていない板状の衝突板に衝突し、気化促進が図られる。このように各衝突板16で噴霧53の液滴を気化させるとともに反射させる役割を分担させている。また、衝突板16の煙道52内への配設により、煙道52の内壁面への噴霧53の液滴の衝突が抑制でき、煙道52内壁面での尿素析出を防止している。   Further, the spray 53 injected toward the plurality of collision plates 16 is collided with the collision plates 16 to promote dispersion in the flue 52. That is, the droplet group of the spray 53 collides according to the opening ratio of the collision plate 16 in which the plurality of holes 36 in the first stage are drilled, and is reflected toward the downstream direction of the flue 52 while being promoted to vaporize. The droplet group in the spray 53 that has passed through the hole 36 formed in the first stage collision plate 16 without colliding with the first stage collision plate 16 collides with the second stage collision plate 16, and vaporization is promoted. Reflects in the downstream direction of the road 52. Further, the remaining droplet group in the spray 53 that does not collide with the second-stage collision plate 16 and passes through the hole 36 formed therein has a plate-like shape in which the third-stage hole 36 is not formed. It collides with the collision plate and promotes vaporization. In this way, each collision plate 16 is responsible for vaporizing and reflecting the droplets of the spray 53. In addition, the collision plate 16 disposed in the flue 52 can suppress the collision of the droplets of the spray 53 onto the inner wall surface of the flue 52 and prevent urea precipitation on the inner wall surface of the flue 52.

また、各衝突板16の間には、排気14が脱硝触媒19へ向かって流れており、衝突板16で反射された液滴が排気14の気流に乗り、脱硝触媒19へと効率よく搬送される。このとき、煙道52内に噴射された尿素水の噴霧53は、衝突板16への衝突と排気熱からの熱の授受により、噴霧53の液滴の蒸発とともに加水分解が促進されてアンモニアガスの生成が促進される。   Further, between each collision plate 16, the exhaust 14 flows toward the denitration catalyst 19, and droplets reflected by the collision plate 16 ride on the air flow of the exhaust 14 and are efficiently conveyed to the denitration catalyst 19. The At this time, the spray 53 of urea water injected into the flue 52 is accelerated by hydrolysis along with evaporation of the droplets of the spray 53 due to collision with the collision plate 16 and transfer of heat from the exhaust heat, and ammonia gas. Generation is promoted.

さらに、衝突板16の下流側の煙道52は、通路断面積が絞られた絞り71に連通しており、絞り71には、旋回翼67が配設されている。衝突板16で分散された噴霧53は、排気14の気流に同伴して絞り71部を通過することによって流速が増加するとともに、旋回翼67を通過することによる絞り71での流れの乱れによって、排気14と噴霧53の混合促進が図られる。   Further, the flue 52 on the downstream side of the collision plate 16 communicates with a restriction 71 having a reduced passage cross-sectional area, and a swirl vane 67 is disposed in the restriction 71. The spray 53 dispersed by the impingement plate 16 is accompanied by the air flow of the exhaust gas 14 and passes through the throttle 71 part, so that the flow velocity increases, and the disturbance of the flow at the throttle 71 due to passing through the swirl vane 67 causes Mixing of the exhaust 14 and the spray 53 is promoted.

以上の衝突板16と絞り71及び旋回翼67の効果によって、メイン噴射弁76から噴射された噴霧53は、高温排気14と排気中に含まれる水分によって、加水分解反応が促進されアンモニアガス化が促進され、脱硝触媒19へほぼ均一に尿素水の噴霧、蒸気及びアンモニアを供給可能とし、高い脱硝性能を得ることができる。   Due to the effects of the collision plate 16, the throttle 71 and the swirl vane 67, the spray 53 injected from the main injection valve 76 is accelerated by the hydrolysis reaction by the high-temperature exhaust gas 14 and moisture contained in the exhaust gas, and is converted into ammonia gas. As a result, the spray of urea water, steam and ammonia can be supplied almost uniformly to the denitration catalyst 19, and high denitration performance can be obtained.

なお、本実施形態では、衝突板16を3段で構成しているが、それに限定するものではない。例えば、衝突板16を3段以上で構成しても良い。さらに、衝突板16に穿かれた穴36の開口率を段数ごとに変更して、衝突板16に衝突して反射される噴霧53割合を調整しても良い。また、複数段で構成される衝突板16の最下段を穴36の穿かれていない板を配設したが、これを多孔板である衝突板16としても良い。   In the present embodiment, the collision plate 16 is configured in three stages, but is not limited thereto. For example, the collision plate 16 may be composed of three or more stages. Furthermore, the ratio of the spray 53 reflected by the collision with the collision plate 16 may be adjusted by changing the aperture ratio of the hole 36 formed in the collision plate 16 for each step number. Moreover, although the plate | board without the hole 36 was arrange | positioned in the lowest step of the collision board 16 comprised in multiple steps, this is good also as the collision board 16 which is a perforated board.

これらを適正な構成とすることによって、脱硝触媒19への還元剤の分散度合いを調整することができ、脱硝触媒19を効率よく活用できる。   By setting them appropriately, the degree of dispersion of the reducing agent in the denitration catalyst 19 can be adjusted, and the denitration catalyst 19 can be used efficiently.

次に、サブ噴射弁77から噴射される尿素水の噴霧54が脱硝触媒19へ到達するまでの流れについて説明する。   Next, the flow until the urea water spray 54 injected from the sub injection valve 77 reaches the denitration catalyst 19 will be described.

分流管入口55から流入した分流排気64は、分流管56を介して旋回室70に流入し、旋回流れを形成しながら伝熱管69内へ流入する。一方、旋回室70内を介して伝熱管69に向けて、サブ噴射弁77から尿素水の噴霧54が噴射される。ここで、分流排気64が旋回流れを形成して伝熱管69へ流入するため、流れが直角に曲がり管内を通過する場合に比べて通路圧損を低減でき、効率よく分流排気64を伝熱管69内へ流入させることが可能となる。さらに、伝熱管69内に噴射された噴霧54を旋回流れによって伝熱管69内壁へ強制的に接触させることができるため、噴霧54中の液滴が伝熱管69の内壁面へ接触させる時間を拡大することができ、効率よく噴霧54を気化可能とすることができる。   The diverted exhaust gas 64 flowing in from the diverter tube inlet 55 flows into the swirl chamber 70 through the diverter tube 56 and flows into the heat transfer tube 69 while forming a swirl flow. On the other hand, the spray 54 of urea water is injected from the sub injection valve 77 toward the heat transfer tube 69 through the inside of the swirl chamber 70. Here, since the shunt exhaust 64 forms a swirl flow and flows into the heat transfer tube 69, the passage pressure loss can be reduced as compared with the case where the flow is bent at a right angle and passes through the tube, and the shunt exhaust 64 is efficiently transferred into the heat transfer tube 69. It becomes possible to flow into. Furthermore, since the spray 54 injected into the heat transfer tube 69 can be forcibly brought into contact with the inner wall of the heat transfer tube 69 by the swirling flow, the time for which the droplets in the spray 54 are brought into contact with the inner wall surface of the heat transfer tube 69 is expanded. Therefore, the spray 54 can be efficiently vaporized.

伝熱管69内で気化促進された尿素の蒸気58は、分流排気64の熱と、発熱体57から伝熱管69内へ供給される熱により加水分解が促進される。さらに、加水分解触媒60を通過することにより、加水分解反応が一層促進され尿素水のアンモニアガス化を図ることができる。噴霧54のアンモニアガス化を促進した混合ガス59は、分散室61内に供給され、複数の噴孔68から主流排気65に誘引されて絞り71内へ供給される。これは、主流排気65の通過する絞り71により、伝熱管69の圧力損失が高くなる分、絞り71側の静圧が下がり、伝熱管69の分流排気64の流量が確保されるためである。   The urea vapor 58 promoted to vaporize in the heat transfer tube 69 is promoted to be hydrolyzed by the heat of the divided exhaust 64 and the heat supplied from the heating element 57 into the heat transfer tube 69. Furthermore, by passing through the hydrolysis catalyst 60, the hydrolysis reaction is further promoted, and ammonia gasification of urea water can be achieved. The mixed gas 59 that promotes the ammonia gasification of the spray 54 is supplied into the dispersion chamber 61, attracted to the mainstream exhaust 65 from the plurality of nozzle holes 68, and supplied into the throttle 71. This is because the static pressure on the throttle 71 side is lowered by the amount of pressure loss of the heat transfer tube 69 due to the throttle 71 through which the main flow exhaust 65 passes, and the flow rate of the split exhaust 64 in the heat transfer tube 69 is ensured.

絞り71内を通過することによって、排気14の流速と比べて主流排気65は、流速が早くなる。また、配設された旋回翼67を通過することで、旋回翼67の下流の主流排気65の流れは、局所的に乱れ、旋回流を形成して混合ガス59と混合促進が図られる。そして、主流排気65とアンモニアガスを含んだ混合ガス59が混合促進された排気66を脱硝触媒19に通過させることによって、高い脱硝性能を得ることができる。   By passing through the throttle 71, the flow velocity of the main exhaust 65 is faster than the flow velocity of the exhaust 14. Further, by passing through the arranged swirl vane 67, the flow of the main exhaust 65 downstream of the swirl vane 67 is locally disturbed to form a swirl flow and promote mixing with the mixed gas 59. Then, high NOx removal performance can be obtained by passing the exhaust gas 66 in which the mainstream exhaust gas 65 and the mixed gas 59 containing ammonia gas are promoted to the NOx removal catalyst 19.

エンジンからの排気14は、エンジン負荷によって温度が変化し、排気14の温度が高い時は、尿素水を直接噴射しても、排気14から得られる熱によって尿素水の気化と加水分解反応が速やかに進み、還元剤となるアンモニアガスが脱硝触媒19に必要量供給されるが、排気14の温度が低い時は、尿素水のアンモニアガス化が進まず、脱硝触媒19での還元反応も十分には進まなくなる。このため、一般に排気14の温度が低い時はNOx低減率が悪化する。   The temperature of the exhaust 14 from the engine changes depending on the engine load, and when the temperature of the exhaust 14 is high, the urea water is rapidly vaporized and hydrolyzed by the heat obtained from the exhaust 14 even if the urea water is directly injected. Then, a necessary amount of ammonia gas as a reducing agent is supplied to the denitration catalyst 19, but when the temperature of the exhaust 14 is low, ammonia gasification of urea water does not proceed and the reduction reaction at the denitration catalyst 19 is sufficient. Will not advance. For this reason, generally, when the temperature of the exhaust 14 is low, the NOx reduction rate deteriorates.

この対策として、伝熱管69を用い、発熱体57による加熱と加水分解触媒60による反応促進の2つの機能により尿素水のアンモニア化を促進し、低温時のNOx除去を補助する。また、排気14の温度が高い時は分流管56に配設されたサブ噴射弁77からの尿素水の噴霧54の噴射を行わず、排気14中に直接、尿素水噴霧53を噴射するメイン噴射弁76のみを用いて尿素水を添加することで、発熱体57が余計なエネルギー消費を行うことをなくする。さらに、低温時の加熱による反応補助に関しても、排気14全体を加熱するのではなく、分流排気64のみを加熱することで、発熱体57で消費するエネルギーの低減を図っている。   As a countermeasure, the heat transfer tube 69 is used to promote the ammoniation of urea water by two functions of heating by the heating element 57 and promotion of the reaction by the hydrolysis catalyst 60, and assist in removing NOx at a low temperature. Further, when the temperature of the exhaust 14 is high, the main injection that injects the urea water spray 53 directly into the exhaust 14 without performing the injection of the urea water spray 54 from the sub-injection valve 77 disposed in the branch pipe 56. By adding urea water using only the valve 76, the heating element 57 is prevented from consuming extra energy. Further, with regard to reaction assistance by heating at low temperatures, the energy consumed by the heating element 57 is reduced by heating only the divided exhaust 64 instead of heating the entire exhaust 14.

次に、煙道52の外壁部に配設されたテーパー部材124と旋回室70に配設されたメインホルダー78,サブホルダー79のメイン噴射弁76,サブ噴射弁77の断熱、冷却手段について説明する。なお、基本的な冷却手段は、メインホルダー78,サブホルダー79とも同じであるため、ここでは、メイン噴射弁を内蔵するメインホルダー78について説明し、サブホルダー79に関する説明は省略する。   Next, the taper member 124 disposed on the outer wall portion of the flue 52, the main holder 78 disposed in the swirl chamber 70, the main injection valve 76 of the sub holder 79, and the heat insulation and cooling means of the sub injection valve 77 will be described. To do. Since the basic cooling means is the same for both the main holder 78 and the sub holder 79, the main holder 78 incorporating the main injection valve will be described here, and the description regarding the sub holder 79 will be omitted.

尿素水109をメイン噴射弁76から尿素供給装置50の煙道52内へ噴霧53として直接噴射することは、煙道52内へ還元剤を速やかに供給する上で非常に有効である。しかし、煙道52内には高温の排気14が流れている。また、煙道52の外壁部も高温である。そのため、煙道52の外壁部にメイン噴射弁76を直接配設すると、メイン噴射弁76の作動環境を著しく越えるおそれがある。すなわち、メイン噴射弁76が電磁弁の場合には、電磁弁を駆動するためのコイルや磁気回路が熱の影響を受けて損傷し、動作不良を生じる場合がある。また、メイン噴射弁76の噴孔(以下、適宜、ノズルという。)内で尿素水が沸騰すると、尿素析出が生じる。ノズル内での尿素析出は、メイン噴射弁76の噴射量特性の変化や、噴霧53の形状の変化等が生じるために、メイン噴射弁76に対する所定の性能を維持することができなくなり、結果的にエンジンから排出される排気14中のNOxの低減率(脱硝率)が著しく悪化する。なお、析出によってノズルが完全に詰まると、噴霧53を煙道52内へ供給できなくなる。   Direct injection of the urea water 109 from the main injection valve 76 into the flue 52 of the urea supply device 50 as the spray 53 is very effective in quickly supplying the reducing agent into the flue 52. However, the hot exhaust 14 flows in the flue 52. The outer wall portion of the flue 52 is also hot. Therefore, if the main injection valve 76 is directly disposed on the outer wall portion of the flue 52, the operating environment of the main injection valve 76 may be significantly exceeded. That is, when the main injection valve 76 is a solenoid valve, a coil or a magnetic circuit for driving the solenoid valve may be damaged by heat and cause malfunction. Further, when urea water boils in the injection hole (hereinafter, referred to as a nozzle as appropriate) of the main injection valve 76, urea precipitation occurs. Urea precipitation in the nozzle results in a change in the injection amount characteristic of the main injection valve 76, a change in the shape of the spray 53, and the like, so that the predetermined performance with respect to the main injection valve 76 cannot be maintained. In addition, the NOx reduction rate (denitration rate) in the exhaust 14 discharged from the engine is significantly deteriorated. If the nozzle is completely clogged by precipitation, the spray 53 cannot be supplied into the flue 52.

それらを改善するために本実施形態では、排気14及び煙道52からメイン噴射弁76への熱の伝達を抑制する手段と、メイン噴射弁76を冷却する手段を設けている。   In order to improve them, in this embodiment, means for suppressing heat transfer from the exhaust 14 and the flue 52 to the main injection valve 76 and means for cooling the main injection valve 76 are provided.

以下にその手段について述べる。第一に、メインホルダー78内に形成された冷却室101を通過する冷却流体である尿素水84を冷却室101の高温側から低温側に向けて供給している。すなわち、冷却水入口80を煙道52に近い側に配置し、冷却水出口82を煙道52より離れた位置に配置している。そのため、冷却室101内のより高温な部分に、より低温の尿素水84を供給することが可能となり、各温度勾配が急激になるため冷却室101内の高温部の温度低減に効果がある。   The means will be described below. First, urea water 84 that is a cooling fluid passing through the cooling chamber 101 formed in the main holder 78 is supplied from the high temperature side to the low temperature side of the cooling chamber 101. That is, the cooling water inlet 80 is disposed on the side close to the flue 52, and the cooling water outlet 82 is disposed at a position away from the flue 52. Therefore, it is possible to supply the lower temperature urea water 84 to a higher temperature portion in the cooling chamber 101, and each temperature gradient becomes steep, which is effective in reducing the temperature of the high temperature portion in the cooling chamber 101.

第二に、冷却水入口80と冷却水出口82の開口部中心位置を異ならせるとともに、メイン噴射弁76を取り囲むごとく多段の環状空間である冷却室101を形成し、冷却室101内を通過する尿素水84に効率よく旋回流を生じさせている。これによって、冷却室101内での尿素水84の流れによどみが生じにくくなり、局所的な冷却室101内の温度上昇を防止できる。さらに、メイン噴射弁76の外周に沿って旋回流を形成し、メイン噴射弁76のノズルやコイル部及び磁気回路部等の冷却性能を高めている。   Second, the center positions of the openings of the cooling water inlet 80 and the cooling water outlet 82 are made different, and the cooling chamber 101 that is a multistage annular space is formed so as to surround the main injection valve 76, and passes through the cooling chamber 101. A swirling flow is efficiently generated in the urea water 84. As a result, stagnation is less likely to occur due to the flow of the urea water 84 in the cooling chamber 101, and a local temperature increase in the cooling chamber 101 can be prevented. Furthermore, a swirl flow is formed along the outer periphery of the main injection valve 76, and the cooling performance of the nozzle, coil part, magnetic circuit part, etc. of the main injection valve 76 is enhanced.

第三に、冷却水入口80から流入した尿素水84は低温であるが、冷却室101を通過することによって冷却室101内で温度が上昇する。そして、冷却水出口82の尿素水85の温度は、冷却水入口80の尿素水84の温度に比べて高くなる。したがって、冷却室101内での尿素水84による冷却効果は、冷却水出口82付近に行くに従って低下する傾向にある。そのため、冷却水入口80付近の尿素水84の温度が比較的低いときは、例えば、冷却室101を流れる尿素水84の流速を低くするため、比較的広い空間に尿素水を供給し、冷却水出口82付近の尿素水温度が上昇する箇所では、冷却室101を流れる尿素水84の流速を速くするため、比較的狭い空間を尿素水84が流れる構成とする。   Thirdly, the urea water 84 flowing from the cooling water inlet 80 is low in temperature, but the temperature rises in the cooling chamber 101 by passing through the cooling chamber 101. The temperature of the urea water 85 at the cooling water outlet 82 is higher than the temperature of the urea water 84 at the cooling water inlet 80. Therefore, the cooling effect by the urea water 84 in the cooling chamber 101 tends to decrease as it goes near the cooling water outlet 82. Therefore, when the temperature of the urea water 84 near the cooling water inlet 80 is relatively low, for example, in order to reduce the flow rate of the urea water 84 flowing through the cooling chamber 101, the urea water is supplied to a relatively wide space and the cooling water is supplied. In the place where the urea water temperature near the outlet 82 rises, the urea water 84 flows in a relatively narrow space in order to increase the flow rate of the urea water 84 flowing through the cooling chamber 101.

すなわち、尿素水84が冷却室101内を通過する通路断面積を小さくすることによって通過流速を早くし、熱伝達率を高くすることによって、冷却水出口82側の比較的温度の高くなった尿素水84でも冷却を促進することができる。   That is, urea having a relatively high temperature on the cooling water outlet 82 side by increasing the flow velocity by reducing the passage cross-sectional area through which the urea water 84 passes through the cooling chamber 101 and increasing the heat transfer coefficient. Water 84 can also promote cooling.

また、メイン噴射弁76を高温の排気14及び煙道52から保護するため、本実施形態では、メインホルダー78と煙道52の対向する外壁部間に断熱材105とテーパー部材124を配設する。断熱材105とテーパー部材124の配設により、煙道52からメインホルダー78に熱伝導される熱量を低減できる。   Further, in order to protect the main injection valve 76 from the high-temperature exhaust 14 and the flue 52, in this embodiment, the heat insulating material 105 and the taper member 124 are disposed between the outer wall portions of the main holder 78 and the flue 52 facing each other. . By disposing the heat insulating material 105 and the tapered member 124, the amount of heat conducted from the flue 52 to the main holder 78 can be reduced.

また、テーパー部材124を配設することにより、メイン噴射弁76から噴射される噴霧53の噴孔を煙道52から離れた位置に配設することができ、煙道52内を流れる排気14の熱による影響を低減できる。さらに、排気14からメインホルダー78への熱伝達される熱量を低減する目的で、メインホルダー78とテーパー部材124の間に断熱空間107を形成している。断熱空間107は、テーパー部材124の外壁の一部とメインホルダー78のホルダー内筒90の外壁の一部で形成されている。また、ホルダー内筒90に形成された突起122は、テーパー部材124と接触せず、環状の狭い隙間120を形成し、断熱空間107とテーパー部材124の内部空間及び煙道52内は連通した構成である。これによって、テーパー部材124からホルダー内筒90に形成された突起122への熱伝導が抑制されるため、突起122内に配設されるメイン噴射弁76のノズル温度の昇温を抑制できる。   Further, by providing the taper member 124, the nozzle hole of the spray 53 injected from the main injection valve 76 can be arranged at a position away from the flue 52, and the exhaust 14 flowing in the flue 52 The influence of heat can be reduced. Further, a heat insulating space 107 is formed between the main holder 78 and the taper member 124 for the purpose of reducing the amount of heat transferred from the exhaust 14 to the main holder 78. The heat insulating space 107 is formed by a part of the outer wall of the taper member 124 and a part of the outer wall of the holder inner cylinder 90 of the main holder 78. Further, the protrusion 122 formed on the holder inner cylinder 90 does not contact the taper member 124, forms an annular narrow gap 120, and the heat insulating space 107 and the internal space of the taper member 124 and the inside of the flue 52 communicate with each other. It is. Accordingly, heat conduction from the taper member 124 to the protrusion 122 formed on the holder inner cylinder 90 is suppressed, so that the temperature rise of the nozzle of the main injection valve 76 disposed in the protrusion 122 can be suppressed.

ここで、テーパー部材124と突起122が接する構造の場合、高温の排気14からの熱が煙道52へ熱伝達されたのちに煙道52の壁面を熱伝導し、テーパー部材124を介して、ホルダー内筒90の突起122に熱伝導される。そして、ホルダー内筒90の突起122周辺の温度が上昇するため、メイン噴射弁76のノズル先端部が昇温される。これにより、ノズル内の尿素水温度が昇温されて尿素水が沸騰することによる尿素の析出が懸念される。また、断熱空間107が密閉空間であり、密閉空間内に空気が充填されていたとすれば、排気14温度の昇温に伴い、密閉空間内の空気が膨張するために圧力が上昇し、密閉空間内に無駄な力が発生するために安全性の面から好ましくない。このことから、環状隙間120を形成できない場合でも、例えば、小さな穴を開けて排気14内部もしくは外部と連通させておくことが好ましい。   Here, in the case where the taper member 124 and the protrusion 122 are in contact with each other, the heat from the high-temperature exhaust 14 is transferred to the flue 52 and then thermally conducted through the wall surface of the flue 52, via the taper member 124. The heat is conducted to the protrusion 122 of the holder inner cylinder 90. And since the temperature around the protrusion 122 of the holder inner cylinder 90 rises, the temperature of the nozzle tip of the main injection valve 76 is raised. As a result, the urea water temperature in the nozzle is raised and there is a concern about urea precipitation due to boiling of the urea water. Further, if the heat insulating space 107 is a sealed space and the sealed space is filled with air, the pressure in the sealed space increases due to the expansion of the air in the sealed space as the temperature of the exhaust gas 14 rises. Since a useless force is generated inside, it is not preferable from the viewpoint of safety. For this reason, even when the annular gap 120 cannot be formed, for example, it is preferable to make a small hole and communicate with the inside or outside of the exhaust 14.

次に、図6を用いて、尿素水の噴霧53に伴う液流の発生による煙道内の尿素析出を防止する技術について説明する。   Next, a technique for preventing urea precipitation in the flue due to generation of a liquid flow accompanying the urea water spray 53 will be described with reference to FIG.

先ず、従来例は、図6(a)に示すように、煙道52の内壁面よりも外側にメイン噴射弁76のノズルが配置され、そのノズルと煙道52内を連通する円柱状の流路133は、円筒部材134の内周側に形成されており、尿素水の噴射方向の断面積が均一になっている。この円筒部材134をメインホルダー78と煙道52の外壁面との間に配置することにより、メイン噴射弁76を熱的に保護することができ、ノズル内での尿素水の沸騰を抑制し、尿素析出を防止できる。さらに、電磁弁であるメイン噴射弁76のコイル部及び磁気回路部を保護できるため、所定量の尿素水の噴霧53を安定して供給できる。   First, in the conventional example, as shown in FIG. 6A, the nozzle of the main injection valve 76 is arranged outside the inner wall surface of the flue 52, and a cylindrical flow that communicates with the nozzle and the inside of the flue 52. The path 133 is formed on the inner peripheral side of the cylindrical member 134 and has a uniform cross-sectional area in the urea water injection direction. By disposing the cylindrical member 134 between the main holder 78 and the outer wall surface of the flue 52, the main injection valve 76 can be thermally protected, and the boiling of urea water in the nozzle is suppressed, Urea precipitation can be prevented. Furthermore, since the coil portion and the magnetic circuit portion of the main injection valve 76 that is an electromagnetic valve can be protected, a predetermined amount of the urea water spray 53 can be stably supplied.

メイン噴射弁76から噴射された噴霧53は、煙道52内へ流路133を介して噴射される。しかし、メイン噴射弁76から噴射された噴霧53が流路133内に噴射されると、図示矢印のごとく噴霧53の周囲に気流が生じる。   The spray 53 injected from the main injection valve 76 is injected into the flue 52 through the flow path 133. However, when the spray 53 injected from the main injection valve 76 is injected into the flow path 133, an air flow is generated around the spray 53 as shown by the arrows in the drawing.

これは、噴霧53が比較的早い流速で噴射されるため、噴霧53周囲の気流が噴霧53に誘引されて、矢印のような気流の流れが生じるものである。そして、その気流の流れに、噴霧53中の一部の微細液滴が巻き込まれると、噴霧53の周囲に微細液滴の巻き込み現象が生じる。ここでは、この巻き込み現象が生じる空間を巻き込み空間と呼ぶことにする。この現象によって、巻き込まれた微細液滴は、メイン噴射弁76のノズル周辺や流路133の壁部135等に付着する。付着した微細液滴は、徐々に蓄積されて液滴同士が結合し最終的に尿素水の液流136となって、壁部135等から煙道52内へ液垂れする。煙道52内へ液垂れした尿素水は、煙道52の内壁面にて、尿素水の水分のみが蒸発されて尿素が析出する。   This is because the spray 53 is ejected at a relatively high flow rate, so that the airflow around the spray 53 is attracted to the spray 53 and a flow of airflow as indicated by an arrow is generated. Then, when some of the fine droplets in the spray 53 are involved in the flow of the air flow, a phenomenon of entrainment of the fine droplets occurs around the spray 53. Here, a space in which this entrainment phenomenon occurs is called an entrainment space. Due to this phenomenon, the entrained fine droplets adhere to the periphery of the nozzle of the main injection valve 76, the wall portion 135 of the flow path 133, and the like. The adhering fine droplets are gradually accumulated, and the droplets are combined to finally form a liquid flow 136 of urea water, which drips into the flue 52 from the wall 135 or the like. The urea water dripping into the flue 52 evaporates only the water of the urea water on the inner wall surface of the flue 52 and precipitates urea.

この対策として、本実施形態では、図中(b)に示すように、煙道52の内壁面よりも外側にメイン噴射弁76のノズルを配置し、そのノズルと煙道52内を連通する円錐台形状の流路125は、尿素水の噴射方向の断面積が連続的に大きくなるように、テーパー部材124の内周側に形成される。テーパー部材124をメインホルダー78と煙道52の外壁面との間に配置することにより、メイン噴射弁76を熱的に保護することができる。   As a countermeasure, in this embodiment, as shown in FIG. 5B, the nozzle of the main injection valve 76 is arranged outside the inner wall surface of the flue 52, and the cone communicates with the inside of the flue 52. The trapezoidal flow path 125 is formed on the inner peripheral side of the taper member 124 so that the cross-sectional area in the injection direction of the urea water continuously increases. By disposing the taper member 124 between the main holder 78 and the outer wall surface of the flue 52, the main injection valve 76 can be thermally protected.

ここで、メイン噴射弁76から噴射された噴霧53は、煙道52内へ流路125を介して噴射される。この流路125は、例えば、噴霧53の噴霧外周に沿うような形状のテーパー形状をしている。したがって、噴霧53の巻き込み空間を小さくすることができ、噴霧53が比較的早い流速で噴射されても、噴霧53周囲の気流が従来例と比べて誘引されることなく、微細液滴の巻き込み現象を低減できる。よって、流路125の内壁面への微細液滴の付着を大幅に低減できる。   Here, the spray 53 injected from the main injection valve 76 is injected into the flue 52 via the flow path 125. The flow path 125 has, for example, a tapered shape that follows the outer periphery of the spray 53. Therefore, the entrainment space of the spray 53 can be reduced, and even when the spray 53 is ejected at a relatively high flow rate, the airflow around the spray 53 is not attracted as compared with the conventional example, and the phenomenon of entrainment of fine droplets is caused. Can be reduced. Therefore, the adhesion of fine droplets to the inner wall surface of the flow path 125 can be greatly reduced.

なお、本実施形態の流路125は、尿素水の噴射方向の断面積が連続的に大きくなるように形成されているが、例えば、断面積が段階的に大きくなるように形成されていてもよい。   In addition, although the flow path 125 of this embodiment is formed so that the cross-sectional area of the injection direction of urea water may become large continuously, for example, even if it is formed so that a cross-sectional area may become large in steps. Good.

流路125の噴射方向の下流には、蒸発筒100が配設されており、流路125は、蒸発筒100の内壁面の内側に形成される空間104と連通している。すなわち、蒸発筒100は、煙道52の壁面から煙道内に延在して形成され、煙道52内を通過する排気14と接するとともに、空間104を噴霧53が通過するようになっている。また、空間104は、噴霧53の噴射方向の断面積が拡大するように形成され、例えば、加熱効率を考慮した薄い板で形成されている。   An evaporation cylinder 100 is disposed downstream of the flow path 125 in the injection direction, and the flow path 125 communicates with a space 104 formed inside the inner wall surface of the evaporation cylinder 100. That is, the evaporation cylinder 100 is formed to extend from the wall surface of the flue 52 into the flue, is in contact with the exhaust 14 that passes through the flue 52, and the spray 53 passes through the space 104. The space 104 is formed so that the cross-sectional area in the spraying direction of the spray 53 is enlarged, and is formed of, for example, a thin plate in consideration of heating efficiency.

ここで、多少なりとも流路125の内壁面に微細液滴が付着し、液流が生じると、その液流は、蒸発筒100の内壁面に沿って空間104内に流入する。ここで、蒸発筒100は、煙道52内を流れる高温の排気14と接することで、常に排気14から受熱しているため、高温に保持されている。つまり、蒸発筒100の空間104内に流入した液流は、尿素を析出させることなく、例えば、膜沸騰の形態により気化促進が図られる。これにより、煙道52内には、尿素水の液流が流入することがなく、尿素析出を防止できる。なお、空間104は、噴霧53の噴射方向の断面積が連続的に拡大して形成されていてもよいし、段階的に拡大して形成されていてもよい。   Here, if a small droplet adheres to the inner wall surface of the flow path 125 to some extent and a liquid flow is generated, the liquid flow flows into the space 104 along the inner wall surface of the evaporation cylinder 100. Here, the evaporation cylinder 100 is kept at a high temperature because it always receives heat from the exhaust 14 by contacting the high-temperature exhaust 14 flowing in the flue 52. That is, the liquid flow that has flowed into the space 104 of the evaporation cylinder 100 is promoted to vaporize, for example, in the form of film boiling without causing precipitation of urea. Thereby, the liquid flow of urea water does not flow into the flue 52, and urea precipitation can be prevented. The space 104 may be formed by continuously expanding the cross-sectional area of the spraying direction of the spray 53, or may be formed by expanding stepwise.

次に、本発明の他の実施形態について、図6(c)を用いて説明する。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施形態では、蒸発筒75の形状が図6(b)と相違する。図6(b)の蒸発筒100は、噴霧53の噴射方向の断面積が拡大する形状であるのに対し、本実施形態の蒸発筒75は、内壁面の内側に形成される空間の断面積が噴射方向で均一の円筒状に形成されている。これにより、生産性及び組み立て性の向上が図られる。なお、本実施形態は、前述した図6(b)とほぼ同様の作用効果があるため、各部の説明は省略する。   In the present embodiment, the shape of the evaporation cylinder 75 is different from that in FIG. The evaporation cylinder 100 of FIG. 6B has a shape in which the cross-sectional area in the injection direction of the spray 53 is enlarged, whereas the evaporation cylinder 75 of the present embodiment has a cross-sectional area of the space formed inside the inner wall surface. Is formed in a uniform cylindrical shape in the injection direction. Thereby, the improvement of productivity and assembly property is achieved. In addition, since this embodiment has the substantially same effect as FIG.6 (b) mentioned above, description of each part is abbreviate | omitted.

上述した実施の形態の蒸発筒75,100は、例えば、複数の穴が穿たれた多孔板で形成されていてもよい。これによれば、その穴を排気14が通過することにより空気流を形成し、尿素の液流の気化を促進させるとともに、気化した尿素や尿素水の液滴を速やかに排気14の流れに同伴させることができる。   The evaporation cylinders 75 and 100 of the above-described embodiments may be formed of, for example, a perforated plate having a plurality of holes. According to this, when the exhaust gas 14 passes through the hole, an air flow is formed to promote the vaporization of the urea liquid flow, and the vaporized urea or urea water droplets are promptly accompanied by the flow of the exhaust gas 14. Can be made.

また、上述した実施の形態では、ノズルと煙道52内を連通する流路125は、尿素水の噴射方向の断面積が連続的又は段階的に大きくなるように形成されるため、尿素水の噴霧の外周と流路125の壁面との間の空間を小さくすることができ、噴霧による気流の巻き込みを抑制し、液流の発生を最小限に抑えることができる。そして、例えば、流路125から液流が生じて流出したとしても、排気14の熱を利用して高温に加熱された蒸発筒100内に導いて、気化を促進させることができるため、尿素を煙道内に析出させることなく、脱硝触媒へ所定量の尿素(アンモニアを含む)を速やかに供給することができる。   Further, in the above-described embodiment, the flow path 125 communicating with the nozzle and the inside of the flue 52 is formed so that the cross-sectional area in the injection direction of the urea water increases continuously or stepwise. The space between the outer periphery of the spray and the wall surface of the flow path 125 can be reduced, and the entrainment of the air flow due to the spray can be suppressed and the generation of the liquid flow can be minimized. For example, even if a liquid flow is generated and flows out from the flow path 125, the heat of the exhaust 14 can be introduced into the evaporation cylinder 100 heated to a high temperature to promote vaporization. A predetermined amount of urea (including ammonia) can be rapidly supplied to the denitration catalyst without being deposited in the flue.

加えて、上述した実施の形態によれば、還元剤である尿素水を噴射するための噴射弁の目詰まりを防止し、噴射弁のコイル及び磁気回路を排気熱から保護することができるため、尿素水の噴霧を噴射弁から直接煙道内へ供給することができる。また、排気温度の低温域から高温域に至る温度域において、高い脱硝率でNOxを除去することができる。   In addition, according to the above-described embodiment, it is possible to prevent clogging of the injection valve for injecting urea water as a reducing agent, and to protect the coil and magnetic circuit of the injection valve from exhaust heat. A spray of urea water can be supplied directly from the injection valve into the flue. Further, NOx can be removed at a high denitration rate in a temperature range from a low temperature range to a high temperature range of the exhaust temperature.

また、本発明は、例えば、自動車産業をはじめとするディーゼルエンジンの開発や、使用する分野において広く適用することができる。   Further, the present invention can be widely applied in the field of development and use of diesel engines including, for example, the automobile industry.

本発明を適用してなる排気処理装置の尿素供給装置とその内部を通過する排気の流れを説明する図である。It is a figure explaining the flow of the exhaust gas which passes through the urea supply apparatus of the exhaust-gas treatment apparatus which applies this invention, and its inside. 図1の尿素供給装置において煙道内に尿素水を噴射する噴射弁とその供給経路及び冷却手段の構成図である。It is a block diagram of the injection valve which injects urea water in a flue, its supply path | route, and a cooling means in the urea supply apparatus of FIG. (a),(b)及び(c)は、それぞれ尿素供給装置の外観斜視図、正面図及び側面図を示す。(A), (b) and (c) show the external appearance perspective view, the front view, and the side view of a urea supply apparatus, respectively. (a),(b)は、それぞれ図3のB−B断面図、図4(a)のD部拡大図を示す。(A), (b) shows the BB sectional view of Drawing 3, and the D section enlarged drawing of Drawing 4 (a), respectively. (a),(b)は、それぞれ図3のC−C断面図、図5(a)のE部拡大図を示す。(A), (b) shows CC sectional drawing of FIG. 3, respectively, and the E section enlarged view of FIG. 5 (a). (a)は、従来例の噴射弁のノズル周りの構造を示し、(b)及び(c)は、本発明を適用した噴射弁のノズル周りの構造を示す図である。(A) shows the structure around the nozzle of the conventional injection valve, and (b) and (c) are diagrams showing the structure around the nozzle of the injection valve to which the present invention is applied.

符号の説明Explanation of symbols

3 尿素水タンク
4 尿素水
5 フィルター
6 ポンプ
13 DPF
14 排気
16 衝突板
19 脱硝触媒
52 煙道
53,54 噴霧
60 加水分解触媒
67 旋回翼
69 伝熱管
71 絞り
75,100 蒸発筒
76 メイン噴射弁
77 サブ噴射弁
78 メインホルダー
79 サブホルダー
101,102 冷却室
107,108 断熱空間
124 テーパー部材
125 流路
134 円筒部材
3 Urea water tank 4 Urea water 5 Filter 6 Pump 13 DPF
14 Exhaust 16 Collision plate 19 Denitration catalyst 52 Flue 53, 54 Spray 60 Hydrolysis catalyst 67 Swirling blade 69 Heat transfer tube 71 Restriction 75, 100 Evaporating cylinder 76 Main injection valve 77 Sub injection valve 78 Main holder 79 Sub holder 101, 102 Cooling Chamber 107, 108 Thermal insulation space 124 Tapered member 125 Flow path 134 Cylindrical member

Claims (4)

排気が通流する煙道に設けられて前記排気中の窒素酸化物を還元処理する脱硝触媒反応器と、前記脱硝触媒反応器の上流の煙道内に尿素水を噴射する噴射弁とを備える排気処理装置において、
前記噴射弁から噴射された前記尿素水の噴霧を包囲する蒸発筒を前記煙道の壁面から前記煙道内に延在させて配置することを特徴とする排気処理装置。
Exhaust gas provided with a denitration catalyst reactor provided in a flue through which exhaust flows and reducing nitrogen oxide in the exhaust gas, and an injection valve for injecting urea water into the flue upstream of the denitration catalyst reactor In the processing device,
An exhaust treatment device, wherein an evaporating cylinder surrounding the spray of urea water injected from the injection valve extends from the wall surface of the flue into the flue.
前記噴射弁の噴孔は、前記煙道の内壁面よりも外側に配置され、該噴孔と前記煙道の内部を連通する流路が形成され、該流路は、前記蒸発筒の内側に形成される空間と連通することを特徴とする請求項1に記載の排気処理装置。 The injection hole of the injection valve is arranged outside the inner wall surface of the flue, and a flow path is formed to communicate the injection hole and the inside of the flue, and the flow path is formed inside the evaporation cylinder. The exhaust treatment apparatus according to claim 1, wherein the exhaust treatment apparatus communicates with a space to be formed. 前記蒸発筒は、前記尿素水の噴射方向の断面積が連続的又は段階的に大きくなるように形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の排気処理装置。 The exhaust treatment device according to claim 1 or 2, wherein the evaporation cylinder is formed so that a cross-sectional area in the injection direction of the urea water increases continuously or stepwise. 前記流路は、前記尿素水の噴射方向の断面積が連続的又は段階的に大きくなるように形成されることを特徴とする請求項2に記載の排気処理装置。
The exhaust treatment device according to claim 2, wherein the flow path is formed so that a cross-sectional area in the injection direction of the urea water increases continuously or stepwise.
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Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009156068A (en) * 2007-12-25 2009-07-16 Mitsubishi Motors Corp Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2009156069A (en) * 2007-12-25 2009-07-16 Mitsubishi Motors Corp Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2009209822A (en) * 2008-03-05 2009-09-17 Mitsubishi Motors Corp Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2010116865A (en) * 2008-11-13 2010-05-27 Mitsubishi Motors Corp Exhaust system structure of engine
JP2011011159A (en) * 2009-07-03 2011-01-20 Ihi Corp Fluid diffuser of exhaust gas treatment facility
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
JP2012509165A (en) * 2008-11-22 2012-04-19 グルンドフォス マネージメント アー/エス Urea solution discharge device to exhaust gas piping
US8793978B2 (en) 2011-02-04 2014-08-05 Caterpillar Inc. Exhaust system having thermally conductive dosing channel
US8893481B2 (en) 2013-01-17 2014-11-25 Komatsu Ltd. Reductant aqueous solution mixing device and exhaust aftertreatment device provided with the same
US8916101B2 (en) 2011-12-27 2014-12-23 Komatsu Ltd. Reducing agent aqueous solution mixing device and exhaust gas post-treatment device
US8916100B2 (en) 2011-12-27 2014-12-23 Komatsu Ltd. Reducing agent aqueous solution mixing device and exhaust gas post-treatment device
US8932530B2 (en) 2011-12-27 2015-01-13 Komatsu Ltd. Reducing agent aqueous solution mixing device and exhaust gas post-treatment device
JP2015501900A (en) * 2011-11-25 2015-01-19 ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Cooling device for metering valve with drain hole
US8955312B2 (en) 2013-01-17 2015-02-17 Komatsu Ltd. Reductant aqueous solution mixing device and exhaust aftertreatment device provided with the same
JP2015508469A (en) * 2012-01-14 2015-03-19 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフトDaimler AG Internal combustion engine exhaust gas system and method for formulating a reducing agent added to an internal combustion engine exhaust gas
US8991160B2 (en) 2013-01-17 2015-03-31 Komatsu Ltd. Reductant aqueous solution mixing device and exhaust aftertreatment device provided with the same
US9062589B2 (en) 2013-01-17 2015-06-23 Komatsu Ltd. Reductant aqueous solution mixing device and exhaust aftertreatment device provided with the same
JP2016217337A (en) * 2015-05-26 2016-12-22 コベルコ建機株式会社 Gasket for reductant injector and exhaust gas aftertreatment device including the same
US9664081B2 (en) 2007-07-24 2017-05-30 Faurecia Emissions Control Technologies, Germany Gmbh Assembly and method for introducing a reducing agent into the exhaust pipe of an exhaust system of an internal combustion engine
US9726064B2 (en) 2015-04-30 2017-08-08 Faurecia Emissions Control Technologies, Usa, Llc Mixer for use in a vehicle exhaust system
JP2019173737A (en) * 2018-03-29 2019-10-10 株式会社Soken Exhaust emission control device
US10787946B2 (en) 2018-09-19 2020-09-29 Faurecia Emissions Control Technologies, Usa, Llc Heated dosing mixer
US10933387B2 (en) 2016-10-21 2021-03-02 Faurecia Emissions Control Technologies, Usa, Llc Reducing agent mixer
CN112516773A (en) * 2019-09-18 2021-03-19 北京绿岸壹号能源科技有限公司 Spray purification device
JP2023084259A (en) * 2021-12-07 2023-06-19 株式会社豊田自動織機 Exhaust purification device

Cited By (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9664081B2 (en) 2007-07-24 2017-05-30 Faurecia Emissions Control Technologies, Germany Gmbh Assembly and method for introducing a reducing agent into the exhaust pipe of an exhaust system of an internal combustion engine
JP2009156068A (en) * 2007-12-25 2009-07-16 Mitsubishi Motors Corp Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2009156069A (en) * 2007-12-25 2009-07-16 Mitsubishi Motors Corp Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2009209822A (en) * 2008-03-05 2009-09-17 Mitsubishi Motors Corp Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2010116865A (en) * 2008-11-13 2010-05-27 Mitsubishi Motors Corp Exhaust system structure of engine
JP2012509165A (en) * 2008-11-22 2012-04-19 グルンドフォス マネージメント アー/エス Urea solution discharge device to exhaust gas piping
JP2011011159A (en) * 2009-07-03 2011-01-20 Ihi Corp Fluid diffuser of exhaust gas treatment facility
CN103109055A (en) * 2010-07-21 2013-05-15 丰田自动车株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine
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
JP5333672B2 (en) * 2010-07-21 2013-11-06 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine
US8793978B2 (en) 2011-02-04 2014-08-05 Caterpillar Inc. Exhaust system having thermally conductive dosing channel
JP2015501900A (en) * 2011-11-25 2015-01-19 ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Cooling device for metering valve with drain hole
US8916101B2 (en) 2011-12-27 2014-12-23 Komatsu Ltd. Reducing agent aqueous solution mixing device and exhaust gas post-treatment device
US8916100B2 (en) 2011-12-27 2014-12-23 Komatsu Ltd. Reducing agent aqueous solution mixing device and exhaust gas post-treatment device
US8932530B2 (en) 2011-12-27 2015-01-13 Komatsu Ltd. Reducing agent aqueous solution mixing device and exhaust gas post-treatment device
JP2015508469A (en) * 2012-01-14 2015-03-19 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフトDaimler AG Internal combustion engine exhaust gas system and method for formulating a reducing agent added to an internal combustion engine exhaust gas
US9062589B2 (en) 2013-01-17 2015-06-23 Komatsu Ltd. Reductant aqueous solution mixing device and exhaust aftertreatment device provided with the same
US8955312B2 (en) 2013-01-17 2015-02-17 Komatsu Ltd. Reductant aqueous solution mixing device and exhaust aftertreatment device provided with the same
DE112013000011B4 (en) * 2013-01-17 2016-10-13 Komatsu Ltd. Mixing device for an aqueous reducing agent solution and exhaust aftertreatment device provided therewith
US8991160B2 (en) 2013-01-17 2015-03-31 Komatsu Ltd. Reductant aqueous solution mixing device and exhaust aftertreatment device provided with the same
US8893481B2 (en) 2013-01-17 2014-11-25 Komatsu Ltd. Reductant aqueous solution mixing device and exhaust aftertreatment device provided with the same
US9726064B2 (en) 2015-04-30 2017-08-08 Faurecia Emissions Control Technologies, Usa, Llc Mixer for use in a vehicle exhaust system
US10030563B2 (en) 2015-05-26 2018-07-24 Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. Reducing-agent injector gasket and exhaust-gas posttreatment apparatus including same
JP2016217337A (en) * 2015-05-26 2016-12-22 コベルコ建機株式会社 Gasket for reductant injector and exhaust gas aftertreatment device including the same
US10933387B2 (en) 2016-10-21 2021-03-02 Faurecia Emissions Control Technologies, Usa, Llc Reducing agent mixer
JP2019173737A (en) * 2018-03-29 2019-10-10 株式会社Soken Exhaust emission control device
JP7002392B2 (en) 2018-03-29 2022-01-20 株式会社Soken Exhaust gas purification device
US10787946B2 (en) 2018-09-19 2020-09-29 Faurecia Emissions Control Technologies, Usa, Llc Heated dosing mixer
CN112516773A (en) * 2019-09-18 2021-03-19 北京绿岸壹号能源科技有限公司 Spray purification device
JP2023084259A (en) * 2021-12-07 2023-06-19 株式会社豊田自動織機 Exhaust purification device
JP7647523B2 (en) 2021-12-07 2025-03-18 株式会社豊田自動織機 Exhaust purification equipment

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