(57)【要約】【課題】還元剤と排気ガスとの混合効率を向上させ、ひいては排気ガスの浄化効率を向上させることが可能な混合部材、排気浄化装置および車両を提供する。【解決手段】混合部材は、排気管内で、排気ガスが流れる排気方向に対して傾斜する供給方向に供給される還元剤と、排気ガスとを混合する混合部材であって、ガス流入口と、ガス流出口と、ガス流入口およびガス流出口を連通し、内部で排気ガスおよび還元剤を混合させるガス流路と、を有する本体部を有し、ガス流入口は、排気管内に配置されたときに、排気方向における上流側に位置する、本体部の端面に設けられ、端面は、還元剤の供給方向における上流側を向くように、排気方向に対して傾斜して配置され、ガス流路は、供給方向に対して傾斜し、かつ、排気方向に対して平行に延びている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気管内で、排気ガスが流れる排気方向に対して傾斜する供給方向に供給される還元剤と、前記排気ガスとを混合する混合部材であって、
ガス流入口と、ガス流出口と、前記ガス流入口および前記ガス流出口を連通し、内部で前記排気ガスおよび前記還元剤を混合させるガス流路と、を有する本体部を有し、
前記ガス流入口は、前記排気管内に配置されたときに、前記排気方向における上流側に位置する、前記本体部の端面に設けられ、
前記端面は、前記還元剤の前記供給方向における上流側を向くように、前記排気方向に対して傾斜して配置され、
前記ガス流路は、前記供給方向に対して傾斜し、かつ、前記排気方向に対して平行に延びている、
混合部材。
【請求項２】
前記本体部の前記端面は、前記供給方向と直交する方向に延びている、
請求項１に記載の混合部材。
【請求項３】
前記本体部の前記本体部の前記端面から前記排気方向と交差するように突出し、前記排気ガスの熱を受ける受熱部を備える、
請求項１または請求項２に記載の混合部材。
【請求項４】
前記受熱部は、前記供給方向と平行な方向に延びている、
請求項３に記載の混合部材。
【請求項５】
前記排気管と、
前記排気管に設けられ、前記排気ガス中の窒素酸化物の還元を促進する選択還元型触媒と、
前記排気管における前記選択還元型触媒の前段に設けられ、前記還元剤を前記供給方向に供給する還元剤供給部と、
前記排気管において、前記還元剤供給部と前記供給方向で対向配置される請求項１〜４の何れか１項に記載の混合部材と、
を備える排気浄化装置。
【請求項６】
前記ガス流路を構成する壁面は、前記還元剤の供給口から前記供給方向に延びる仮想線と交差する、
請求項５に記載の排気浄化装置。
【請求項７】
前記混合部材は、前記仮想線と、前記排気管の交点を含む領域に配置される、
請求項６に記載の排気浄化装置。
【請求項８】
請求項５〜７の何れか１項に記載の排気浄化装置を備える、
車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、混合部材、排気浄化装置および車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気浄化装置では、尿素水等の還元剤によりアンモニアを生成し、選択還元型触媒を用いて当該アンモニアと排気ガス中の窒素酸化物との還元作用を促進する構成が知られている。このような構成においては、還元剤と排気ガスとを混合するための混合部材を有する構成が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、排気方向に対して傾斜して配置された還元剤供給部と、還元剤供給部の還元剤の供給方向に対して垂直に配置された混合部材とを有する構成が開示されている。この構成では、還元剤供給部から供給される還元剤を混合部材で直接受けることで、還元剤と排気ガスとの混合効率を向上させ、ひいては排気ガスの浄化効率を向上させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１８０１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、混合部材内のガス流路が還元剤の供給方向と平行であるので、還元剤が混合部材により混合されずにガス流路をそのまま通過して、混合部材の下流側に堆積する場合がある。そのため、特許文献１に記載の構成は、還元剤と排気ガスとの混合効率を向上させる構成として一定の限界のある構成となっていた。
【０００６】
本開示の目的は、還元剤と排気ガスとの混合効率を向上させ、ひいては排気ガスの浄化効率を向上させることが可能な混合部材、排気浄化装置および車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る混合部材は、
排気管内で、排気ガスが流れる排気方向に対して傾斜する供給方向に供給される還元剤と、前記排気ガスとを混合する混合部材であって、
ガス流入口と、ガス流出口と、前記ガス流入口および前記ガス流出口を連通し、内部で前記排気ガスおよび前記還元剤を混合させるガス流路と、を有する本体部を有し、
前記ガス流入口は、前記排気管内に配置されたときに、前記排気方向における上流側に位置する、前記本体部の端面に設けられ、
前記端面は、前記還元剤の前記供給方向における上流側を向くように、前記排気方向に対して傾斜して配置され、
前記ガス流路は、前記供給方向に対して傾斜し、かつ、前記排気方向に対して平行に延びている。
【０００８】
本開示に係る排気浄化装置は、
前記排気管と、
前記排気管に設けられ、前記排気ガス中の窒素酸化物の還元を促進する選択還元型触媒と、
前記排気管における前記選択還元型触媒の前段に設けられ、前記還元剤を前記供給方向に供給する還元剤供給部と、
前記排気管において、前記還元剤供給部と前記供給方向で対向配置される、上記の混合部材と、
を備える。
【０００９】
本開示に係る車両は、
上記の排気浄化装置を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、還元剤と排気ガスとの混合効率を向上させ、ひいては排気ガスの浄化効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の実施の形態に係る排気浄化装置が適用された内燃機関の排気系を示す概略構成図である。
【図２】排気浄化装置における混合部材部分の拡大図である。
【図３】混合部材を排気方向から見た断面図である。
【図４】変形例に係る混合部材を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本開示の実施の形態に係る排気浄化装置１００が適用された内燃機関１の排気系を示す概略構成図である。
【００１３】
図１に示すように、内燃機関１は、車両Ｖに搭載される、例えばディーゼルエンジンである。内燃機関１には、内燃機関１で生じた排気ガスを大気中に導くための排気浄化装置１００が設けられている。排気浄化装置１００は、排気管１１０と、還元剤供給部１２０と、選択還元型触媒１３０と、混合部材１４０とを備えている。
【００１４】
排気管１１０では、内燃機関１から生じた排気ガスが流れる。排気管１１０には、排気ガスが流れる方向（図示左から右へ向かう方向、以下、「排気方向」という）の上流側から順に、還元剤供給部１２０、混合部材１４０、選択還元型触媒１３０等が設けられている。
【００１５】
還元剤供給部１２０は、アンモニアを生成するための還元剤（尿素水）を排気管１１０に供給する。また、還元剤供給部１２０は、排気方向に対して傾斜した方向（図示右斜め下方向、以下、「供給方向」という）に還元剤を供給する。還元剤供給部１２０により、還元剤が排気管１１０内に供給されると、排気管１１０内の温度により還元剤が加水分解されて、アンモニアが生成される。
【００１６】
選択還元型触媒１３０は、排気管１１０における還元剤供給部１２０の後段に設けられ、還元剤供給部１２０により供給された還元剤に基づいて生成されたアンモニアを吸着する。選択還元型触媒１３０は、吸着したアンモニアと、自身を通過する排気ガス中に含まれる窒素酸化物とを反応させることで、当該窒素酸化物を還元する。
【００１７】
図２に示すように、混合部材１４０は、排気ガスと、還元剤供給部１２０が供給した還元剤と排気ガスとを混合する部材である。混合部材１４０は、排気管１１０において、還元剤供給部１２０と供給方向Ａで対向配置されており、本体部１４１と、混合部１４２と、受熱部１４３とを有する。
【００１８】
本体部１４１は、排気管１１０に挿入可能なように、図３に示すように、例えば円形の外周面を有する形状に構成されている。なお、本体部１４１の形状は、これに限定されず、排気管１１０の形状に合わせて適宜変更可能である。
【００１９】
図２に示すように、本体部１４１は、側面視において、排気方向Ｂに平行な上底および下底を有する台形状に構成されている。本体部１４１は、排気方向Ｂにおける下流側の下流端面１４１Ａと、排気方向Ｂにおける上流側の上流端面１４１Ｂとを有する。下流端面１４１Ａは、排気方向Ｂと直交する。
【００２０】
上流端面１４１Ｂは、排気管１１０内に配置されたときに、供給方向Ａにおける上流側を向くように、供給方向Ａと直交するように延び、かつ、排気方向Ｂに対して傾斜している。このように上流端面１４１Ｂが構成されることで、本体部１４１は、還元剤供給部１２０から供給される還元剤を上流端面１４１Ｂで直接受け止めることができるようになっている。
【００２１】
また、上流端面１４１Ｂおよび前記下流端面１４１Ａは、開口しており、本体部１４１は、排気方向Ｂにおいて貫通して構成されている。そのため、上流端面１４１Ｂの開口部分は、排気ガスのガス流入口Ｃ１を構成し、下流端面１４１Ａの開口部分は、排気ガスのガス流出口Ｃ２を構成する。本体部１４１の内部空間には、混合部１４２が設けられている。
【００２２】
混合部１４２は、図３に示すように、例えば複数の平板部材１４２Ａが、本体部１４１内に格子状に設けられて構成されている。混合部１４２における平板部材１４２Ａによって形成された空間は、排気ガスのガス流路１４２Ｂを構成する。
【００２３】
図２に示すように、ガス流路１４２Ｂは、ガス流入口Ｃ１とガス流出口Ｃ２とを連通し、供給方向Ａに対して傾斜し、かつ、排気方向Ｂに対して平行に延びている。このようなガス流路１４２Ｂが構成されることで、混合部材１４０内に進入した還元剤が確実に混合部材１４０により受け止められる。その結果、混合部材１４０における混合効率を向上させることができ、ひいては排気浄化装置１００における浄化効率を向上させることができる。
【００２４】
受熱部１４３は、本体部１４１の上流端面１４１Ｂから排気方向Ｂと交差するように突出する。具体的には、受熱部１４３は、ガス流路１４２Ｂを構成する平板部材１４２Ａのうち、ガス流路１４２Ｂの下壁を構成する平板部材１４２Ａの上流側端部から排気方向Ｂと交差するように突出し、供給方向Ａと平行な方向に延びている。
【００２５】
このような受熱部１４３が構成されることで、混合部材１４０に向けて移動する排気ガスが受熱部１４３に衝突しやすくなるので、受熱部１４３により排気ガスの熱が伝わりやすくなる。その結果、混合部材１４０全体が加熱されやすくなるので、混合部材１４０内に進入した還元剤と排気ガスとの混合効率を向上させることができる。
【００２６】
また、受熱部１４３が供給方向Ａと平行な方向に延びているので、受熱部１４３に沿って、還元剤供給部１２０の還元剤が混合部材１４０内に進入しやすくなる。その結果、混合部材１４０により還元剤を受け止めやすくなるので、混合部材１４０における混合効率を向上させることができ、ひいては排気浄化装置１００における浄化効率を向上させることができる。
【００２７】
また、混合部材１４０内における何れかのガス流路１４２Ｂを構成する壁面（平板部材１４２Ａ）は、還元剤供給部１２０における還元剤の供給口１２０Ａから供給方向Ａに延びる仮想線Ｘと交差している。図２では、一番上、真ん中、一番下に位置するガス流路１４２Ｂのうち、真ん中に位置するガス流路１４２Ｂを構成する壁面と仮想線Ｘが交点Ｙ１で交差している例を示している。
【００２８】
これにより、還元剤供給部１２０から供給される還元剤を、混合部材１４０で受け止めやすくすることができる。その結果、還元剤が混合部材１４０で混合されずに、ガス流１４２Ｂを通過して、混合部材１４０の下流側の排気管１１０に堆積されることを抑制することができる。
【００２９】
また、混合部材１４０は、還元剤供給部１２０における還元剤の供給口１２０Ａから供給方向Ａに延びる仮想線Ｘと、排気管１１０との交点Ｙ２を含む領域Ｚに配置されていることが好ましい。
【００３０】
このように配置されることで、還元剤供給部１２０から供給される還元剤を、確実に混合部材１４０で受け止めることができる。これにより、還元剤が混合部材１４０で混合されずに、ガス流路１４２Ｂを通過して、混合部材１４０の下流側の排気管１１０に堆積されることを抑制することができる。
【００３１】
その結果、還元剤が混合部材１４０に確実に受け止められるので、混合部材１４０における混合効率を向上させることができ、ひいては排気浄化装置１００における排気効率を向上させることができる。
【００３２】
なお、上記実施の形態では、混合部材１４０の下流端面１４１Ａが排気方向Ｂに直交していたが、本開示はこれに限定されず、例えば、図４に示すように、排気方向Ｂの下流側に向かうにつれ下に広くなるように傾斜していても良い。このようにすることで、混合部材１４０のガス流路１４２Ｂを通過した還元剤が混合部材１４０における排気管１１０の下流側に堆積することを抑制しやすくすることができる。
【００３３】
また、この構成では、下流端面１４１Ａが、上側に向かうほど、排気方向Ｂの上流側に位置するように傾斜しているので、混合部材１４０における上側に位置する部材の排気方向Ｂの長さが小さくなるように混合部材１４０が構成される。これにより、混合部材１４０を小型化することができるので、軽量化および低コスト化を図ることができる。また、混合部材１４０を小型化することで、混合部材１４０の熱容量を小さくすることができるので、比較的少量の熱による昇温効果に寄与することができる。
【００３４】
また、上記実施の形態では、受熱部１４３が供給方向Ａに平行に配置されていたが、本開示はこれに限定されず、供給方向Ａに平行に配置されていなくても良い。
【００３５】
また、上記実施の形態では、混合部材１４０の上流端面１４１Ｂが供給方向Ａと直交していたが、本開示はこれに限定されず、上流端面１４１Ｂが供給方向Ａと交差している限り、供給方向Ａと直交していなくても良い。
【００３６】
また、上記実施の形態では、混合部材１４０に受熱部１４３が設けられていたが、本開示はこれに限定されず、受熱部１４３が設けられていなくても良い。
【００３７】
その他、上記実施の形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本開示の混合部材は、還元剤と排気ガスとの混合効率を向上させ、ひいては排気ガスの浄化効率を向上させることが可能な混合部材、排気浄化装置および車両として有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１  内燃機関
１００  排気浄化装置
１１０  排気管
１２０  還元剤供給部
１２０Ａ  供給口
１３０  選択還元型触媒
１４０  混合部材
１４１  本体部
１４１Ａ  下流端面
１４１Ｂ  上流端面
１４２  混合部
１４２Ａ  平板部材
１４２Ｂ  ガス流路
１４３  受熱部
Ｖ  車両
Ａ  供給方向
Ｂ  排気方向
Ｃ１  ガス流入口
Ｃ２  ガス流出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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