(57)【要約】排気浄化装置は、排気マニホルド（１９）と、排気マニホルド（１９）の下流側に排気マニホルド（１９）に対して角度を付けて配置され且つＮＯＸ吸蔵還元触媒（２０）を内蔵する触媒コンバータ（２１）と、排気マニホルド内を通過する排気ガス中に還元剤を供給する還元剤供給装置（２２）とを具備する。触媒コンバータのケーシング（３０）内壁面の排気マニホルド出口に対向する部分にはケーシング（３０）の径方向外側に向かって突出した突出部（３５）が設けられる。突出部を画成する壁面の一部は、突出部に流入する排気ガスの少なくとも一部の流れのケーシング軸線方向の速度成分をＮＯＸ吸蔵還元触媒に向かう向きとは反対向きに方向付けるように形成される。排気ガスの圧力損失の増大を抑制しつつ、還元剤供給装置から供給された還元剤を排気ガス中に拡散させることができる内燃機関の排気浄化装置を提供する。
2010053033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出された排気ガスが流通する上流側排気通路と、該上流側排気通路の下流側に上流側排気通路に対して角度を付けて配置された下流側排気通路と、上流側排気通路内を通過する排気ガス中に還元剤を供給する還元剤供給手段と、下流側排気通路内に設けられた排気浄化手段とを具備する内燃機関の排気浄化装置において、
下流側排気通路を画成する内壁面の上流側排気通路出口に対向する部分には流れ偏向部が設けられ、該流れ偏向部は、排気浄化手段よりも上流側に位置すると共に、該流れ偏向部に流入する排気ガスの少なくとも一部の流れの下流側排気通路軸線方向の速度成分を排気浄化手段に向かう方向とは反対向きに方向付けるように形成される、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
上記流れ偏向部を画成する壁面の排気浄化手段側の領域は下流側排気通路の径方向外側に向かって排気浄化手段に向かう方向とは反対向きに傾斜した部分を有する、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
内燃機関から排出された排気ガスが流通する上流側排気通路と、該上流側排気通路の下流側に上流側排気通路に対して角度を付けて配置された下流側排気通路と、上流側排気通路内を通過する排気ガス中に還元剤を供給する還元剤供給手段と、下流側排気通路内に設けられた排気浄化手段とを具備する内燃機関の排気浄化装置において、
下流側排気通路を画成する内壁面の上流側排気通路出口に対向する部分には流れ偏向部が設けられ、該流れ偏向部は排気浄化手段よりも上流側に位置し、該流れ偏向部の壁面は、該流れ偏向部の壁面の一部に当たって排気浄化手段に向かう方向の速度成分が増大せしめられた排気ガスの少なくとも一部が該流れ偏向部の壁面の他の部分に当たり、該排気ガスの同方向の速度成分が低下せしめられるように形成される、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
上記流れ偏向部を画成する壁面の排気浄化手段から離れた側の領域は下流側排気通路の径方向外側に向かって排気浄化手段に向かう方向に傾斜した部分を有する、請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
上記流れ偏向部は、下流側排気通路を画成する内壁面自体が下流側排気通路の径方向外側に向かって突出して形成された突出部を具備する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
上記突出部の下流側排気通路周方向の断面はほぼ半楕円形である、請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
上記下流側排気通路に面する上記突出部の入口面積は上流側排気通路の断面積よりも大きい、請求項５又は６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
上記突出部の下流側排気通路軸線方向の高さは上流側排気通路の直径よりも大きい、請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
上記突出部は上記下流側排気通路周方向に延びる、請求項５〜８のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
上記突出部の下流側排気通路径方向の深さは、上記上流側排気通路出口に対向する領域から離れるにつれて小さくなる、請求項９に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
上記突出部は、その外周がほぼ半楕円形となるように形成される、請求項９又は１０に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１２】
上記突出部は、上記上流側排気通路出口に対向する領域から下流側排気通路周方向に離れるにつれて排気浄化手段側に位置するように傾斜している、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１３】
上記上流側排気通路はその出口付近においてその中心軸線が突出部内を通るように延びる、請求項５〜１２のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１４】
上記上流側排気通路はその出口付近において下流側排気通路の中心軸線に対して傾斜して延びる、請求項５〜１３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１５】
上記上流側排気通路はその出口付近において下流側排気通路の中心軸線に対して垂直に延びる、請求項５〜１３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１６】
上記上流側排気通路は下流側排気通路内に進入して延びる、請求項５〜１５のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１７】
上記上流側排気通路出口は上記突出部内に進入せしめられる、請求項５〜１６のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１８】
上記流れ偏向部は、下流側排気通路を画成する内壁面自体が下流側排気通路の径方向外側に向かって突出して形成された突出部を具備し、該突出部の下流側排気通路周方向の断面はほぼ矩形である、請求項１又は３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１９】
上記流れ偏向部は、下流側排気通路を画成する内壁面から下流側排気通路の径方向内側に向かって突出する突起部を具備する、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２０】
上記上流側排気通路は排気マニホルド又は排気マニホルドに直接連結された排気管によって画成され、上記下流側排気通路は排気浄化手段を収容する触媒コンバータの上流部分に設けられたコーン部である、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関から排出される排気ガス中には窒素酸化物（ＮＯＸ）や、煤等の粒子状物質が含まれており、これら成分を浄化するために様々な対策が講じられている。このような構成の一つに、機関排気通路内にＮＯＸ吸蔵還元機能を有する触媒又はパティキュレートフィルタ（以下、「ＮＯＸ吸蔵還元触媒」という）を設けると共に、この触媒の排気上流側に機関排気通路内に還元剤を供給する還元剤供給装置を設けた排気浄化装置が挙げられる。
このような排気浄化装置では、ＮＯＸ吸蔵還元触媒へのＮＯＸ吸蔵量が多くなったときには還元剤供給装置から機関排気通路内に還元剤を供給し、ＮＯＸ吸蔵還元触媒からＮＯＸを離脱させると共に、ＮＯＸを還元浄化させるようにしている。
ここで、還元剤供給装置から還元剤を供給したとき、ＮＯＸ吸蔵還元触媒でのＮＯＸの離脱・還元をＮＯＸ吸蔵還元触媒全体において最適に行わせるためには、供給された還元剤をＮＯＸ吸蔵還元触媒内に均一に流入させる必要がある。このため、供給された還元剤を機関排気通路内を流れる排気ガス中に均一に拡散させるべく、様々な技術が提案されている。
例えば、特許文献１に開示された排気浄化装置では、還元剤供給装置と排気浄化触媒との間の排気管内に、排気流れの断面積を縮小する絞り部が設けられている。この排気浄化装置では、絞り部により排気ガスの流れを加速させて排気ガスに乱れを発生させ、これにより還元剤供給装置から供給された還元剤を拡散させるようにしている。
また、特許文献２に開示された排気浄化装置では、排気浄化触媒の上流側の触媒コンバータ内に、先端が閉蓋され且つ複数の穿孔を備える排気導入パイプと、複数の穿孔を備える隔壁とが設けられている。さらに、特許文献３に開示された排気浄化装置では、還元剤供給装置と排気浄化触媒との間の排気管内に互い違いに配置された複数の拡散板が設けられている。これら排気浄化装置では、いずれも排気導入パイプ及び隔壁や、拡散板により排気ガスに乱れを発生させ、これにより還元剤供給装置から供給された還元剤を排気ガス中に拡散させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２１３２３３号公報
【特許文献２】特開２００３−１８４５４４号公報
【特許文献３】特開２００５−３２５７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１〜３に記載された排気浄化装置で用いられている絞り部、排気導入パイプ及び隔壁、拡散板は、何れも排気ガスの流れを阻害することによって排気ガスに乱れを生じさせている。このため、機関排気通路内にこれら構成要素を設けることよって還元剤を排気ガス中に拡散させることはできるが、これに伴って排気ガスの圧力損失が増大してしまう。このように排気ガスの圧力損失が増大すると、内燃機関の燃焼室から排気ガスが流出しにくくなり、その結果、機関出力の低下や燃費の悪化等を招く虞がある。
そこで、本発明の目的は、排気ガスの圧力損失の増大を抑制しつつ、還元剤供給装置から供給された還元剤を排気ガス中に拡散させることができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、請求の範囲の各請求項に記載された内燃機関の制御装置を提供する。
本発明の１番目の態様では、内燃機関から排出された排気ガスが流通する上流側排気通路と、該上流側排気通路の下流側に上流側排気通路に対して角度を付けて配置された下流側排気通路と、上流側排気通路内を通過する排気ガス中に還元剤を供給する還元剤供給手段と、下流側排気通路内に設けられた排気浄化手段とを具備する内燃機関の排気浄化装置において、下流側排気通路を画成する内壁面の上流側排気通路出口に対向する部分には流れ偏向部が設けられ、該流れ偏向部は、排気浄化手段よりも上流側に位置すると共に、該流れ偏向部に流入する排気ガスの少なくとも一部の流れの下流側排気通路軸線方向の速度成分を排気浄化手段に向かう方向とは反対向きに方向付けるように形成される。
本態様によれば、内壁面に形成された流れ偏向部によって排気浄化手段に向かう方向とは反対向きに方向付けされた排気ガスは、他の排気ガスと衝突することになる。このような衝突により排気ガスに乱れが生じ、還元剤と排気ガスの混合が促進される。また、流れ偏向部は排気ガスの流れの方向を変えているだけなので、実質的に排気ガスの流れに対する絞りとなる構成要素が設けられておらず、排気ガスの圧力損失もほとんど増大しない。
従って、本態様によれば、排気ガスに乱れが生じさせることにより還元剤と排気ガスの混合を促進させることができる。また、実質的に排気ガスの流れに対する絞りとなる構成要素が設けられていない。このため、排気ガスの圧力損失の増大を抑制しつつ、還元剤供給装置から供給された還元剤を排気ガス中に拡散させることができる。
本発明の２番目の態様では、上記流れ偏向部を画成する壁面の排気浄化手段側の領域は下流側排気通路の径方向外側に向かって排気浄化手段に向かう方向とは反対向きに傾斜した部分を有する。
本発明の３番目の態様では、内燃機関から排出された排気ガスが流通する上流側排気通路と、該上流側排気通路の下流側に上流側排気通路に対して角度を付けて配置された下流側排気通路と、上流側排気通路内を通過する排気ガス中に還元剤を供給する還元剤供給手段と、下流側排気通路内に設けられた排気浄化手段とを具備する内燃機関の排気浄化装置において、下流側排気通路を画成する内壁面の上流側排気通路出口に対向する部分には流れ偏向部が設けられ、該流れ偏向部は排気浄化手段よりも上流側に位置し、該流れ偏向部の壁面は、該流れ偏向部の壁面の一部に当たって排気浄化手段に向かう方向の速度成分が増大せしめられた排気ガスの少なくとも一部が該流れ偏向部の壁面の他の部分に当たり、該排気ガスの同方向の速度成分が低下せしめられるように形成される。
本態様によれば、流れ偏向部の壁面の一部により排気浄化手段に向かう方向の速度成分が増大せしめられた排気ガスが流れ偏向部の壁面の他の部分に当たり、これによりこの排気ガスの排気浄化手段に向かう方向の速度成分が低下せしめられる。このように、排気浄化手段に向かう方向の速度成分が低下するように上記壁面の他の部分に衝突することにより、排気ガスに乱れが生じ、還元剤と排気ガスの混合が促進される。また、流れ偏向部は排気ガスの流れの方向を変えているだけなので、実質的に排気ガスの流れに対する絞りとなる構成要素が設けられておらず、排気ガスの圧力損失もほとんど増大しない。
従って、本態様によれば、排気ガスに乱れが生じさせることにより還元剤と排気ガスの混合を促進させることができる。また、実質的に排気ガスの流れに対する絞りとなる構成要素が設けられていない。このため、排気ガスの圧力損失の増大を抑制しつつ、還元剤供給装置から供給された還元剤を排気ガス中に拡散させることができる。
本発明の４番目の態様では、上記流れ偏向部を画成する壁面の排気浄化手段から離れた側の領域は下流側排気通路の径方向外側に向かって排気浄化手段に向かう方向に傾斜した部分を有する。
本発明の５番目の態様では、上記流れ偏向部は、下流側排気通路を画成する内壁面自体が下流側排気通路の径方向外側に向かって突出して形成された突出部を具備する。
本態様によれば、還元剤供給手段から供給された還元剤が十分に気化されずに液滴の状態で上流側排気通路から流出しても、斯かる液滴を突出部内で受けて蒸発させることができるため、還元剤が液滴の状態で排気浄化手段に流入し、付着するのを抑制することができる。
本発明の６番目の態様では、上記突出部の下流側排気通路周方向の断面はほぼ半楕円形である。
本発明の７番目の態様では、上記下流側排気通路に面する上記突出部の入口面積は上流側排気通路の断面積よりも大きい。
本発明の８番目の態様では、上記突出部の下流側排気通路軸線方向の高さは上流側排気通路の直径よりも大きい。
本発明の９番目の態様では、上記突出部は上記下流側排気通路周方向に延びる。
本発明の１０番目の態様では、上記突出部の下流側排気通路径方向の深さは、上記上流側排気通路出口に対向する領域から離れるにつれて小さくなる。
本発明の１１番目の態様では、上記突出部は、その外周がほぼ半楕円形となるように形成される。
本発明の１２番目の態様では、上記突出部は、上記上流側排気通路出口に対向する領域から下流側排気通路周方向に離れるにつれて排気浄化手段側に位置するように傾斜している。
本発明の１３番目の態様では、上記上流側排気通路はその出口付近においてその中心軸線が突出部内を通るように延びる。
本発明の１４番目の態様では、上記上流側排気通路はその出口付近において下流側排気通路の中心軸線に対して傾斜して延びる。
本発明の１５番目の態様では、上記上流側排気通路はその出口付近において下流側排気通路の中心軸線に対して垂直に延びる。
本発明の１６番目の態様では、上記上流側排気通路は下流側排気通路内に進入して延びる。
本発明の１７番目の態様では、上記上流側排気通路出口は上記突出部内に進入せしめられる。
本発明の１８番目の態様では、上記流れ偏向部は、下流側排気通路を画成する内壁面自体が下流側排気通路の径方向外側に向かって突出して形成された突出部を具備し、該突出部の下流側排気通路周方向の断面はほぼ矩形である。
本発明の１９番目の態様では、上記流れ偏向部は、下流側排気通路を画成する内壁面から下流側排気通路の径方向内側に向かって突出する突起部を具備する。
本発明の２０番目の態様では、上記上流側排気通路は排気マニホルド又は排気マニホルドに直接連結された排気管によって画成され、上記下流側排気通路は排気浄化手段を収容する触媒コンバータの上流部分に設けられたコーン部である。
以下、添付図面と本発明の好適な実施形態の記載から、本発明を一層十分に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、本発明の排気浄化装置が搭載される内燃機関の全体を概略的に示す図である。
図２Ａ及び図２Ｂは、図１に示した第一実施形態の触媒コンバータの拡大図である。
図３Ａ及び図３Ｂは、第二実施形態の触媒コンバータの拡大図である。
図４Ａ及び図４Ｂは、第三実施形態の触媒コンバータの拡大図である。
図５Ａ及び図５Ｂは、第四実施形態の触媒コンバータの拡大図である。
図６Ａ及び図６Ｂは、第五実施形態の触媒コンバータの拡大図である。
図７Ａ及び図７Ｂは、第六実施形態の触媒コンバータの拡大図である。
図８Ａ及び図８Ｂは、第七実施形態の触媒コンバータの拡大図である。
図９Ａ及び図９Ｂは、第八実施形態の触媒コンバータの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
図１は、本発明の排気浄化装置が搭載される内燃機関の全体を概略的に示す図である。図１を参照すると１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダブロック２内で往復動するピストン、４はシリンダブロック２上に固定されたシリンダヘッド、５はピストン３とシリンダヘッド４との間に形成された燃焼室、６は吸気弁、７は吸気ポート、８は排気弁、９は排気ポートをそれぞれ示す。図１に示したようにシリンダヘッド４の内壁面の中央部には点火栓１０が配置され、シリンダヘッド４内壁面周辺部には燃料噴射弁１１が配置される。またピストン３の頂面上には燃料噴射弁１１の下方から点火栓１０の下方まで延びるキャビティ１２が形成されている。
各気筒の吸気ポート７はそれぞれ対応する吸気枝管１３を介してサージタンク１４に連結され、サージタンク１４は吸気ダクト１５およびエアフロメータ１６を介してエアクリーナ（図示せず）に連結される。吸気ダクト１５内にはステップモータ１７によって駆動されるスロットル弁１８が配置される。一方、各気筒の排気ポート９は排気マニホルド１９に連結され、この排気マニホルド１９はＮＯＸ吸蔵還元触媒２０を内蔵した触媒コンバータ２１に連結される。なお、本実施形態では、触媒コンバータ２１内にＮＯＸ吸蔵還元触媒２０が内蔵されているが、排気ガスの浄化の為に還元剤の供給を必要とするものであれば如何なる排気浄化手段が内蔵されてもよい。このような排気浄化手段としては、例えば、酸化触媒、三元触媒、パティキュレートフィルタ等が挙げられる。
排気マニホルド１９には、排気マニホルド１９内を流れる排気ガス中に還元剤を供給する還元剤供給装置２２が設けられる。また、排気マニホルド１９とサージタンク１４とは再循環排気ガス（以下、ＥＧＲガスという）導管２６を介して互いに連結され、このＥＧＲガス導管２６内にはＥＧＲガス制御弁２７が配置される。
図２Ａ及び図２Ｂは、図１に示した触媒コンバータ２１の拡大図である。図２Ａは図２ＢのラインＡから見た断面側面図、図２Ｂは図２ＡのラインＢから見た断面平面図をそれぞれ示している。図２Ａ及び図２Ｂに示したように、触媒コンバータ２１はケーシング３０を具備し、このケーシング３０内にはＮＯＸ吸蔵還元触媒２０が収容されている。ケーシング３０は、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２０を収容する触媒収容部３１と、触媒収容部３１よりも排気上流側に設けられたコーン部３２とを具備する。これらケーシング３０の触媒収容部３１及びコーン部３２はいずれも排気ガスが流れる排気通路（下流側排気通路）を画成する。
本実施形態では、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２０とケーシング３０（触媒収容部３１及びコーン部３２）とは同軸に配置されており、これらの軸線Ｌはほぼ鉛直に延びる。従って、ケーシング３０（すなわち、触媒収容部３１及びコーン部３２）によって画成される排気通路もほぼ鉛直に延びる。以下の説明では、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２０の排気上流側を上方、排気下流側を下方として説明する。なお、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２０及びケーシング３０の軸線Ｌは必ずしもほぼ鉛直に延びる必要はなく、水平等、如何なる方向に延びるように配置されてもよい。また、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２０とケーシング３０とは必ずしも同軸に配置される必要はない。
図２Ａ及び図２Ｂに示したように、排気マニホルド１９はケーシング３０に連結される。具体的には、排気マニホルド１９は、ケーシング３０のコーン部３２の上方部分においてコーン部３２の壁面を貫通して延びる。従って、排気マニホルド１９はコーン部３２内に進入している。図２Ａ及び図２Ｂに示したように、排気マニホルド１９は、コーン部３２の壁面を貫通する箇所において、軸線Ｌに対して傾斜している。また、排気マニホルド１９は、排気マニホルド１９の出口付近の部分（以下、「マニホルド出口近傍部分」という）１９ａが軸線Ｌに対して垂直に延びるように、すなわちコーン部３２の壁面に対して垂直に延びるようにコーン部３２内で湾曲している。図２Ａ及び図２Ｂに示したように、排気マニホルド１９の出口はコーン部３２の内壁面の一部に対面する。このように構成された排気マニホルド１９は機関本体１から排出された排気ガスが流れる排気通路（上流側排気通路）を画成する。
排気マニホルド１９の出口と対面するコーン部３２の内壁面の部分には、ケーシング３０の径方向に向かって突出した突出部３５が設けられる。図２Ａの側面断面図に示したように、突出部３５の上側壁面３５ａはケーシング３０の径方向外側に向かって下方に傾斜しており、突出部３５の下側壁面３５ｂはケーシング３０の径方向外側に向かって上方に傾斜している。特に、本実施形態では、ケーシング３０の周方向における突出部３５の断面はほぼ半楕円形となっている。
また、図２Ｂに示したように、この突出部３５は、排気マニホルド１９の出口と対面する領域からケーシング３０の周方向両側に向かって延びている。突出部３５が無い場合におけるコーン部３２の内壁面からケーシング３０の径方向に最も突出した突出部の部分までの長さを突出部３５の深さＤとすると、突出部３５の深さＤは排気マニホルド１９の出口と対面する領域からケーシング３０の周方向に離れるにつれて浅くなる。すなわち、突出部３５の深さＤは排気マニホルド１９の出口と対面する領域で最も深く、ここから周方向に広がっていくにつれて浅くなっていく。特に、図２Ｂに示したように、本実施形態では、突出部３５の外周がほぼ半楕円形となるように形成されている。また、本実施形態では、突出部３５はケーシング３０の周方向において半周以上に亘って延びている。
このように構成された排気マニホルド１９及びケーシング３０内での排気ガスの流れについて説明する。図２Ａ及び図２Ｂ中の矢印は、排気ガスの流れを示している。排気マニホルド１９内には、機関本体１から排出されると共に還元剤供給装置２２によって還元剤が供給された排気ガスが流れている。従って、図２Ａ及び図２Ｂの排気マニホルド１９内を流れる排気ガス中には十分に排気ガスと混合されていない還元剤が含まれている。
排気マニホルド１９内を流れてきた還元剤を含む排気ガスは、排気マニホルド１９の出口から流出して突出部３５内に流入する。マニホルド出口近傍部分１９ａの下部を流れてきた排気ガスは突出部３５の下側壁面３５ｂに衝突する。この衝突により、排気ガスはその流れ方向が上向きにされる。一方、マニホルド出口近傍部分１９ａの上部を流れてきた排気ガスは突出部３５の上側壁面３５ａに衝突する。この衝突により、排気ガスはその流れ方向が下向きにされる。
このように突出部３５の下側壁面３５ｂに衝突した排気ガスはその流れ方向が上向きに、突出部３５の上側壁面３５ａに衝突した排気ガスはその流れ方向が下向きにされると、これら排気ガスは互いに衝突することになる。このように、両排気ガスが衝突することにより排気ガスが攪拌され、これにより排気ガス中に含まれている還元剤と排気ガスとの混合が促進される。
また、突出部３５の下側壁面３５ｂに衝突してその流れ方向が上向きにされた排気ガスは、たとえ突出部３５の上側壁面３５ａに衝突して流れ方向が下向きにされた排気ガスと衝突しなくても、突出部３５の上側壁面３５ａに衝突する。この上側壁面３５ａとの衝突により、排気ガスの上向きの速度成分が低下せしめられると共にこれに伴って排気ガスが攪拌され、排気ガス中に含まれている還元剤と排気ガスとの混合が促進される。
同様に、突出部３５の上側壁面３５ａに衝突してその流れ方向が下向きにされた排気ガスは、たとえ突出部３５の下側壁面３５ｂに衝突して流れ方向が上向きにされた排気ガスと衝突しなくても、突出部３５の下側壁面３５ｂに衝突する。この下側壁面３５ｂとの衝突により、排気ガスの下向きの速度成分が低下せしめられると共にこれに伴って排気ガスが攪拌され、排気ガス中に含まれている還元剤と排気ガスとの混合が促進される。
突出部３５内に流入した排気ガスは、突出部３５の壁面に衝突して上下方向の流れの向きを変えると共に、図２Ｂに矢印で示したように突出部３５の壁面に沿ってケーシング３０の周方向両側に向かって流れる。これにより、突出部３５内に流入した排気ガスはケーシング３０内全体に均一に広がることになる。このため、還元剤が均一に混合された排気ガスは、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２０に均一に流入することになる。従って、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２０では還元剤との反応がＮＯＸ吸蔵還元触媒２０全体に亘って均一に行われ、例えばＮＯＸ吸蔵還元触媒２０に吸蔵されたＮＯＸの浄化が最適に行われる。
ここで、本実施形態の排気マニホルド１９及びケーシング３０によれば、排気ガス中に含まれる還元剤と排気ガスとの混合を促進するにあたって、排気ガスの流路面積を絞るような部材が設けられていない。このため、排気ガスが上述した構成の排気マニホルド１９及びケーシング３０内を流れてもほとんど圧力損失が生じない。従って、本発明の実施形態によれば、排気ガスの圧力損失をほとんど生じさせることなく排気ガス中に含まれている還元剤と排気ガスとの混合を促進させることができる。
また、排気マニホルド１９内を流れてきた排気ガス中の還元剤は、排気マニホルド１９の出口において十分に気化されておらず、液滴の状態で排気マニホルド１９から流出する場合がある。しかしながら、本実施形態の排気マニホルド１９及びケーシング３０では、還元剤が液滴の状態で排気マニホルド１９から流出しても、そのほとんどが突出部３５内に流入することになる。さらに、突出部３５内に流入した液滴は、突出部３５内で生じる排気ガスの乱れにより蒸発し易い。このため、還元剤が液滴の状態で排気マニホルド１９から流出した場合であっても、そのまま還元剤が液滴の状態でＮＯＸ吸蔵還元触媒２０に流入して付着することが抑制される。
なお、上記実施形態では、突出部３５は排気マニホルド１９の出口に対面する領域から周方向両側においてほぼ同じ長さだけ延びている。しかしながら、突出部３５は周方向両側において必ずしも同じ長さだけ延びている必要はなく、一方の側の方が他方の側よりも長く延びるように構成されてもよい。
また、上記実施形態では、突出部３５は排気マニホルド１９の出口に対面する領域から周方向に、すなわち軸線Ｌに垂直な平面上で延びている。しかしながら、突出部３５は周方向に対して傾斜して、すなわち軸線Ｌに垂直な平面に対して傾斜して延びるように構成されてもよい。例えば、突出部３５は、排気マニホルド１９の出口に対面する領域から周方向に離れるにつれて下側に位置するように傾斜してもよい。
次に、図３Ａ及び図３Ｂを参照して本発明の第二実施形態について説明する。図３Ａ及び図３Ｂは、第二実施形態の触媒コンバータ２１の、図２Ａ及び図２Ｂと同様な拡大図である。第二実施形態の排気浄化装置の構成は基本的に第一実施形態の排気浄化装置の構成と同様である。ただし、第一実施形態の排気浄化装置では、ケーシング３０周方向における突出部３５の断面はほぼ半楕円形となっているのに対して、第二実施形態の排気浄化装置では、ケーシング３０周方向における突出部４０の断面はほぼ矩形となっている。
図３Ａに示したように、突出部４０は、軸線Ｌと平行に延びる鉛直壁面４０ａと、この鉛直壁面４０ａの上部に連結されて軸線Ｌと垂直に延びる上方水平壁面４０ｂと、鉛直壁面４０ａの下部に連結されて軸線Ｌと垂直に延びる下方水平壁面４０ｃとを備える。
このように構成された排気マニホルド１９及びケーシング３０内での排気ガスの流れについて説明する。排気マニホルド１９内を流れてきた還元剤を含む排気ガスは、排気マニホルド１９の出口から流出して突出部４０に流入する。突出部４０の下方水平壁面４０ｃはマニホルド出口近傍部分１９ａとほぼ平行に延びるため、マニホルド出口近傍部分１９ａの下部を流れてきた排気ガスは突出部４０の下方水平壁面４０ｃには衝突しにくいが、それでもその一部は下向き速度成分を有しており、よって下方水平壁面４０ｃに衝突する。この衝突により、排気ガスはその流れ方向が上向きにされ、排気マニホルド１９から突出部４０内に流入してきた排気ガスと衝突することになる。
一方、突出部４０の上方水平壁面４０ｂもマニホルド出口近傍部分１９ａとほぼ平行に延びるため、マニホルド出口近傍部分１９ａの上部を流れてきた排気ガスは突出部４０の上方水平壁面４０ｂには衝突しにくいが、それでもその一部は上向きの速度成分を有しており、よって上方水平壁面４０ｂに衝突する。この衝突により、排気ガスはその流れ方向が下向きにされ、排気マニホルド１９から突出部４０内に流入してきた排気ガスと衝突することになる。
このように排気ガス同士が衝突することにより、排気ガスが攪拌され、これにより排気ガス中に含まれている還元剤と排気ガスとの混合が促進される。また、本実施形態においても排気ガスの流路断面積を絞るような部材が設けられていないことから、排気ガスの圧力損失をほとんど上昇させることなく排気ガス中に含まれている還元剤と排気ガスとの混合を促進させることができる。
また、上述したように突出部４０の下方水平壁面４０ｃに衝突して流れ方向が上向きにされた排気ガスの一部は、突出部４０の上方水平壁面４０ｂに衝突する。この上方水平壁面４０ｂとの衝突により、排気ガスの上向きの速度成分が低下せしめられると共にこれに伴って排気ガスが攪拌され、排気ガス中に含まれている還元剤と排気ガスとの混合が促進される。さらに、突出部４０の上方水平壁面４０ｂに衝突して流れ方向が下向きにされた排気ガスの一部は、突出部４０の下方水平壁面４０ｃに衝突する。この下方水平壁面４０ｃとの衝突により、排気ガスの下向きの速度成分が低下せしめられると共にこれに伴って排気ガスが攪拌され、排気ガス中に含まれている還元剤と排気ガスとの混合が促進される。
次に、図４Ａ及び図４Ｂを参照して本発明の第三実施形態について説明する。図４Ａ及び図４Ｂは、第三実施形態の触媒コンバータ２１の、図２Ａ及び図２Ｂと同様な拡大図である。第三実施形態の排気浄化装置の構成は基本的に第一実施形態の排気浄化装置の構成と同様である。ただし、第二実施形態の排気浄化装置では、ケーシング３０周方向における突出部３５の断面はほぼ半楕円形となっているのに対して、第三実施形態の排気浄化装置では、ケーシング３０周方向における突出部４５の断面はほぼ円形となっている。
図４Ａに示したように、突出部４５は、ケーシング３０の径方向外側に向かって一旦上方に傾斜してから下方に傾斜している上側壁面４５ａと、ケーシング３０の径方向外側に向かって一旦下方に傾斜してから上方に傾斜している下側壁面４５ｂとを備える。
このように構成された排気マニホルド１９及びケーシング３０内での排気ガスの流れについて説明する。排気マニホルド１９内を流れてきた還元剤を含む排気ガスは、排気マニホルド１９の出口から流出して突出部４５に流入する。突出部４５の下側壁面４５ｂは一旦下方に傾斜してから上方に傾斜しているため、マニホルド出口近傍部分１９ａの下部を流れてきた排気ガスは突出部４５に流入すると、まず下側壁面４５ｂの下方に傾斜した部分に沿って流れる。その後、突出部４５の下側壁面４５ｂの上方に傾斜した部分に衝突する。この衝突により、排気ガスはその流れ方向が上向きにされる。
一方、突出部４５の上側壁面４５ａは一旦上方に傾斜してから下方に傾斜しているため、マニホルド出口近傍部分１９ａの上部を流れてきた排気ガスは突出部４５に流入すると、まず上側壁面４５ａの上方に傾斜した部分に沿って流れる。その後、突出部４５の上側平面４５ａの下方に傾斜した部分に衝突する。この衝突により、排気ガスはその流れ方向が下向きにされる。
その後、突出部４５の下側壁面４５ｂに衝突して上向きに流れる排気ガスと突出部４５の上側壁面４５ａに衝突して下向きに流れる排気ガスとは互いに衝突し、これにより排気ガス中に含まれている還元剤と排気ガスとの混合が促進される。
また、突出部４５の下側壁面４５ｂの上方に傾斜した部分に衝突して流れ方向が上向きにされた排気ガスは、たとえ突出部４５の上側壁面４５ａの下方に傾斜した部分に衝突して流れ方向が下向きにされた排気ガスと衝突しなくても、突出部４５の上側壁面４５ａに衝突する。この上側壁面４５ａとの衝突により、排気ガスの上向きに速度成分が低下せしめられると共にこれに伴って排気ガスが攪拌され、排気ガス中に含まれている還元剤と排気ガスとの混合が促進される。
一方、突出部４５の上側壁面４５ａの下方に傾斜した部分に衝突して流れ方向が下向きにされた排気ガスは、たとえ突出４５の下側壁面４５ｂの上方に傾斜した部分に衝突して流れ方向が上向きにされた排気ガスと衝突しなくても、突出部４５の下側壁面４５ｂに衝突する。この下側壁面４５ｂとの衝突により、排気ガスの下向きの速度成分が低下せしめられると共にこれに伴って排気ガスが攪拌され、排気ガス中に含まれている還元剤と排気ガスとの混合が促進される。
また、本実施形態においても排気ガスの流路断面積を絞るような部材が設けられていないことから、排気ガスの圧力損失をほとんど上昇させることなく排気ガス中に含まれている還元剤と排気ガスとの混合を促進させることができる。
ところで、上述した第一実施形態から第三実施形態で示したいずれの形状の突出部によっても排気ガスの圧力損失をほとんど上昇させることなく還元剤と排気ガスとの混合を促進させることができる。ここで、これらいずれの突出部形状を採用しても、マニホルド出口近傍部分１９ａの下部を流れてきた排気ガスは突出部の下側壁面に衝突して、その流れ方向が上向きにされており、これにより還元剤と排気ガスとの混合の促進等が行われると考えられる。従って、突出部は、その壁面の一部が突出部に流入する排気ガスの少なくとも一部の流れのケーシング３０軸線方向の速度成分を上向きに方向付けることができれば、如何なる形状であってもよいといえる。
また、第一実施形態から第三実施形態で示したいずれの形状の突出部を採用しても、マニホルド出口近傍部分１９ａの上部を流れてきた排気ガスは突出部の上側壁面に衝突して、その流れ方向が下向きにされ、突出部に流入してきた他の排気ガスと衝突せしめられており、これにより還元剤と排気ガスとの混合の促進等が行われると考えられる。従って、突出部は、その壁面に当たって下向きの速度成分が増大せしめられた排気ガスの少なくとも一部が、突出部の壁面に当たっても下向きの速度成分が増大せしめられていない排気ガスと衝突するように形成されていれば、如何なる形状であってもよいといえる。
さらに、第一実施形態から第三実施形態で示したいずれの形状の突出部を採用しても、マニホルド出口近傍部分１９ａの上部を流れてきた排気ガスは突出部の上側壁面に衝突してその流れ方向が下向きにされ、その後突出部の下側壁面との衝突により、排気ガスの下向きの速度成分が低下せしめられ、これにより還元剤と排気ガスとの混合の促進等が行われると考えられる。同様に、マニホルド出口近傍部分１９ａの下部を流れてきた排気ガスは突出部の下側壁面に衝突してその流れ方向が上向きにされ、その後突出部の上側壁面との衝突により、排気ガスの上向きの速度成分が低下せしめられ、これにより還元剤と排気ガスとの混合の促進等が行われると考えられる。従って、突出部は、その壁面の一部に当たって排気浄化手段に向かう方向の速度成分が増大せしめられた排気ガスの少なくとも一部が突出部の壁面の他の部分に当たり、この排気ガスの同方向の速度成分が低下せしめられるように形成されていれば、如何なる形状であってもよいといえる。
次に、図５Ａ及び図５Ｂを参照して本発明の第四実施形態について説明する。図５Ａ及び図５Ｂは、第四実施形態の触媒コンバータ２１の、図２Ａ及び図２Ｂと同様な拡大図である。第四実施形態の排気浄化装置の構成は基本的に第一実施形態の排気浄化装置の構成と同様である。ただし、第一実施形態の排気浄化装置では、マニホルド出口近傍部分１９ａが軸線Ｌに対して垂直に延びているのに対して、本実施形態ではマニホルド出口近傍部分５０ａは軸線Ｌに対して傾斜して延びている。
図５Ａに示したように、本実施形態の排気マニホルド５０は、ケーシング３０のコーン部３２の上方部分においてコーン部３２の壁面を貫通して延びている。図５Ａに示したように、排気マニホルド５０は、コーン部３２の壁面を貫通する箇所において、ケーシング３０の軸線Ｌに対して傾斜している。また、排気マニホルド５０は、コーン部３２内において直線的に延びている。このため、マニホルド出口近傍部分５０ａも軸線Ｌに対して傾斜して延びていると共に、コーン部３２の壁面に対して傾斜して延びている。
また、図５Ａ及び図５Ｂに示したように、マニホルド出口近傍部分５０ａは、突出部３５に向かって延びている。換言すると、マニホルド出口近傍部分５０ａはその軸線Ｍが突出部３５内に進入するように延びている。
このように構成された排気マニホルド５０及びケーシング３０内での排気ガスの流れについて説明する。マニホルド出口近傍部分５０ａが突出部３５に向かって延びているため、排気マニホルド５０を流れてきた還元剤を含む排気ガスは、排気マニホルド５０の出口から流出して突出部３５内に流入する。マニホルド出口近傍部分５０ａの下部を流れてきた排気ガスは突出部３５の下側壁面３５ｂに衝突する。この衝突により、排気ガスはその流れ方向が上向きにされる。一方、マニホルド出口近傍部分５０ａの上部を流れてきた排気ガスは、突出部３５の上側壁面３５ａにそって流れてその流れ方向が下向きにされるか、又は上側壁面３５ａに衝突してその流れ方向が下向きにされる。
このように下側壁面３５ｂに衝突して流れ方向が上向きにされた排気ガスと上側壁面３５ａに沿って又は衝突して流れ方向が下向きにされた排気ガスとは互いに衝突し、これにより排気ガス中に含まれている還元剤と排気ガスとの混合が促進される。また、下側壁面３５ｂに衝突して流れ方向が上向きにされた排気ガスは上側壁面３５ａと衝突し、上側壁面３５ａに衝突して流れ方向が下向きにされた排気ガスは下側壁面３５ａと衝突し、これによっても排気ガス中に含まれている還元剤と排気ガスとの混合が促進される。さらに、本実施形態においても排気ガスの流路断面積を絞るような部材が設けられていないことから、排気ガスの圧力損失をほとんど上昇させることなく排気ガス中に含まれている還元剤と排気ガスとの混合を促進させることができる。
なお、本実施形態では、突出部３５を周方向に対して傾斜して、すなわち軸線Ｌに垂直な平面に対して傾斜して延びるように構成するのが好ましい。特に、排気マニホルド１９の出口に対面する領域から周方向に離れるにつれて下側に位置するように突出部３５を傾斜させることで、突出部３５に対して傾斜して流入してきた排気ガスが、突出部３５内を周方向に流れ易くなる。
次に、図６Ａ及び図６Ｂを参照して本発明の第五実施形態について説明する。図６Ａ及び図６Ｂは、第五実施形態の触媒コンバータ２１の、図２Ａ及び図２Ｂと同様な拡大図である。第五実施形態の排気浄化装置の構成は基本的に第四実施形態の排気浄化装置の構成と同様である。ただし、第四実施形態の排気浄化装置では、排気マニホルド５０がコーン部３２の壁面を貫通してコーン部３２内まで延びているのに対して、第五実施形態の排気浄化装置では、排気マニホルド５５はコーン部３２の壁面を貫通しておらず、よってコーン部３２内までは延びていない。
図６Ａに示したように、本実施形態の排気マニホルド５５は、その出口部分がケーシング３０のコーン部３２に直接連結される。また、排気マニホルド５５は軸線Ｌに対して傾斜して延びると共に、コーン部３２の壁面に対して傾斜して延びている。さらに、図６Ａに示したように、マニホルド出口近傍部分５５ａは、突出部３５に向かって延びている。換言すると、マニホルド出口近傍部分５５ａはその軸線Ｍが突出部３５内に進入するように延びている。
このように構成された排気マニホルド５５及びケーシング３０内では、マニホルド出口近傍部分５５ａが突出部３５に向かって延びているため、排気マニホルド５０を流れてきた還元剤を含む排気ガスの多くは、排気マニホルド５５の出口から流出して突出部３５内に流入する。マニホルド出口近傍部分５０ａの下部を流れてきた排気ガスは突出部３５の下側壁面３５ｂに衝突して、その流れ方向が上向きにされる。一方、マニホルド出口近傍部分５０ａの上部を流れてきた排気ガスは、突出部３５の上側壁面３５ａに沿って流れて又は上側壁面３５ａに衝突して、その流れ方向が下向きにされる。これら排気ガスは互いに互いに衝突し、これにより排気ガス中に含まれている還元剤と排気ガスとの混合が促進される。
また、排気マニホルド５５の出口から突出部３５までの距離が離れているため、排気マニホルド５５の出口から流出した排気ガスの一部は突出部３５に流入せずにそのままＮＯＸ吸蔵還元触媒２０に流入する。ここで、排気ガスが突出部３５に流入すると、排気ガスの流れの方向が急激に変化することから、多少の圧力損失が生じる。これに対して、排気マニホルド５５の出口から流出した排気ガスの一部がそのままＮＯＸ吸蔵還元触媒２０に流入することから、突出部３５に流入する排気ガスの流量が減少し、これに伴って圧力損失も低減される。また、本実施形態においても排気ガスの流路断面積を絞るような部材が設けられていない。このため、本実施形態では、より排気ガスの圧力損失の上昇を抑制しつつ排気ガス中に含まれている還元剤と排気ガスとの混合を促進させることができる。
ところで、上述した第一実施形態、第五実施形態及び第六実施形態で示したいずれの形状の排気マニホルドによっても排気ガスの圧力損失をほとんど上昇させることなく還元剤と排気ガスとの混合を促進させることができる。ここで、これら実施形態で示したいずれの形状の排気マニホルドを採用しても、マニホルド出口近傍部分は、突出部に向かって、すなわちその軸線Ｍが突出部内に進入するように延びており、これにより還元剤と排気ガスとの混合の促進等が行われると考えられる。従って、排気マニホルドは、その出口近傍部分の軸線Ｍが突出部内を通るように延びていれば、如何なる形状であってもよいといえる。
次に、図７Ａ及び図７Ｂを参照して本発明の第六実施形態について説明する。図７Ａ及び図７Ｂは、第六実施形態の触媒コンバータ２１の、図２Ａ及び図２Ｂと同様な拡大図である。第六実施形態の排気浄化装置の構成は基本的に第一実施形態の排気浄化装置の構成と同様である。ただし、第一実施形態の排気浄化装置では、突出部３５がケーシング３０の周方向において半周以上に亘って延びているのに対して、本実施形態では、突出部６０はケーシング３０の周方向において半周以下しか延びていない。
このように構成された排気マニホルド１９及びケーシング３０内での排気ガスの流れについて説明する。第一実施形態の突出部３５と同様に、突出部６０内に流入した排気ガスは突出部６０の壁面に衝突して上下方向の流れの向きが変えられ、これに伴って還元剤と排気ガスとの混合が促進せしめられる。
一方、本実施形態では、突出部６０はケーシング３０周方向の幅Ｗが小さいため、第一実施形態の突出部３５とは異なり、突出部６０に流入した排気ガスは突出部６０の壁面に沿ってケーシング３０の周方向両側に向かっては流れにくい。このため、突出部６０内では、流入した排気ガスが周方向に広がらないため、大きな乱れが生じ、これによっても還元剤と排気ガスとの混合が促進せしめられる。
このように突出部６０の入口の周方向の幅Ｗを小さくすると、還元剤と排気ガスとをより混合させることができる。ただし、突出部６０の入口の周方向の幅Ｗを小さくしすぎて、排気マニホルド１９の出口の直径ｄよりも小さくすると、突出部６０の入口の幅Ｗが絞りとなってしまい、排気ガスの圧力損失が増大してしまう。このため、突出部６０の入口の幅Ｗは排気マニホルド１９の出口の直径ｄよりも大きくするのが好ましい。
同様に、突出部６０の入口の上下方向の高さ（ケーシング３０軸線方向の高さ）も、排気マニホルド１９の出口の直径ｄよりも小さくすると、突出部６０の入口の高さｈが絞りとなってしまい、排気ガスの圧力損失が増大してしまう。このため、突出部６０の入口の高さｈは排気マニホルド１９の出口の直径ｄよりも大きくするのが好ましい。
より正確に言うと、突出部６０の入口が絞りとなるのは、ケーシング３０（コーン部３２）内の空間に面する突出部６０の入口の断面積Ｘが排気マニホルド１９の出口の断面積よりも小さいときである。従って、突出部６０の入口の絞りによる排気ガスの圧力損失の増大を防止するためには、突出部６０の入口の断面積Ｘが排気マニホルド１９の出口の断面積よりも小さくなるようにすることが必要である。
次に、図８Ａ及び図８Ｂを参照して本発明の第七実施形態について説明する。図８Ａ及び図８Ｂは、第七実施形態の触媒コンバータ２１の、図２Ａ及び図２Ｂと同様な拡大図である。第七実施形態の排気浄化装置の構成は基本的に第一実施形態の排気浄化装置の構成と同様である。ただし、第一実施形態の排気浄化装置では、排気マニホルド１９の出口が突出部３５内には進入していないのに対して、本実施形態では、排気マニホルド１９の出口が突出部３５内に進入している。
ここで、還元剤供給装置２２から供給された還元剤の一部が排気マニホルド１９内を流れる排気ガス中に飛散せずに、液滴として排気マニホルド１９内を流れてしまう場合がある。このような液滴状態の還元剤は、排気マニホルド１９の出口から重力方向に落下し、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２０に流入してしまうことになる。このように還元剤が排気ガスと混合せずに液滴状態でＮＯＸ吸蔵還元触媒２０に流入してしまうと、排気ガスの浄化が十分に図れない場合がある。このため、還元剤が液滴状態でＮＯＸ吸蔵還元触媒２０に流入しないようにすることが必要である。
本実施形態では、上述したように、排気マニホルド１９の出口が突出部３５内に進入している。このため、排気マニホルド１９の出口から液滴状態のまま還元剤が重力方向に落下しても、この還元剤はＮＯＸ吸蔵還元触媒２０上には直接落下せず、突出部３５の下側壁面３ｂ上に付着することになる。
ここで、上述したように、突出部３５内では排気ガスの乱れが生じているため、これにより突出部３５の下側壁面３５ｂ上に付着した液滴状態の還元剤は蒸発せしめられ、その後、排気ガスと混合されることになる。従って、本実施形態によれば、還元剤供給装置２２から供給された還元剤の一部が液滴状態のまま排気マニホルド１９から流出しても、この還元剤と排気ガスとを適切に混合させることができる。
次に、図９Ａ及び図９Ｂを参照して本発明の第八実施形態について説明する。図９Ａ及び図９Ｂは、第八実施形態の触媒コンバータ２１の、図２Ａ及び図２Ｂと同様な図である。第八実施形態の排気浄化装置の構成は基本的に第一実施形態の排気浄化装置の構成と同様である。ただし、第一実施形態の排気浄化装置では、排気マニホルド１９の出口と対面するコーン部３２の内壁面の部分には突出部３５が設けられているのに対して、本実施形態ではケーシング３０の径方向内側に向かって突出した二つの突起部材７１、７２が設けられる。
図９Ａの側面断面図に示したように、上側突起部材７１の下側壁面７１ａはケーシング３０の径方向外側に向かって下方に傾斜しており、また、上側突起部材７１の上側壁面７１ｂはケーシング３０の径方向外側に向かって上方に傾斜している。一方、下側突起部材７２の上側壁面７２ａはケーシング３０の径方向外側に向かって上方に傾斜しており、また、下側突起部材７２の下側壁面７２ｂはケーシング３０の径方向外側に向かって下方に傾斜している。図示した実施形態では、上側突起部材７１の下側壁面７１ａ及び下側突起部材７２の上側壁面７２ａは凹状に湾曲している。
また、図９Ｂに示したように、これら突起部材７１、７２は、排気マニホルド１９の出口と対面する領域からケーシング３０の周方向両側に向かって延びている。突起部材７１、７２が無い場合におけるコーン部３２の内壁面からケーシング３０の径方向に最も突出した突起部材７１、７２の深さをＤとすると、突起部材７１、７２の深さＤは排気マニホルド１９の対面する領域からケーシング３０の周方向に離れるにつれて浅くなる。特に、図９Ｂに示したように、本実施形態では、突起部材７１、７２の内周がほぼ半楕円形となるように形成されている。また、本実施形態では、突起部材７１、７２はケーシング３０の周方向において半周以上に亘って延びている。
このように構成された排気マニホルド１９及びケーシング３０についても、図２Ａ及び図２Ｂに示した第一実施形態と同様な効果を得ることができる。すなわち、排気マニホルド１９内を流れてきた還元剤を含む排気ガスは、排気マニホルド１９の出口から流出して両突起部材７１、７２の間の空間内に流入する。マニホルド出口近傍部分１９ａの下部を流れてきた排気ガスは下側突起部材７２の上側壁面７２ａに衝突する。この衝突により、排気ガスはその流れ方向が上向きにされる。一方、マニホルド出口近傍部分１９ａの上部を流れてきた排気ガスは上側突起部材７１の下側壁面７１ａに衝突する。この衝突により、排気ガスはその流れ方向が下向きにされる。
このように下側突起部材７２の上側壁面７２ａに衝突した排気ガスの流れ方向が上向きにされ、上側突起部材７１の下側壁面７１ａに衝突した排気ガスの流れ方向が下向きにされると、これら排気ガスは互いに衝突することになる。このように、両排気ガスが衝突することにより排気ガスが攪拌され、これにより排気ガス中に含まれている還元剤と排気ガスとの混合が促進される。
また、下側突起部材７２の上側壁面７２ａに衝突してその流れ方向が上向きにされた排気ガスは、たとえ上側突起部材７１の下側壁面７１ａに衝突して流れ方向が下向きにされた排気ガスと衝突しなくても、下側突起部材７２の上側壁面７２ａに衝突する。この上側壁面７２ａとの衝突により、排気ガスの上向きの速度成分が低下せしめられると共にこれに伴って排気ガスが攪拌され、排気ガス中に含まれている還元剤と排気ガスとの混合が促進される。このことは、上側突起部材７１の下側壁面７１ａに衝突してその流れ方向が下向きにされた排気ガスについても言える。
なお、上記第八実施形態では、ケーシング３０の内壁面にケーシング３０とは別体の突起部材７１、７２が設けられているが、ケーシング３０の内壁面自体をケーシング３０の径方向内側に突出するように変形させてケーシング３０の内壁面に突起部分を設けるようにしてもよい。従って、これらをまとめて、本実施形態の排気浄化装置は、ケーシング３０を画成する内壁面からケーシング３０の径方向内側に向かって突出する突起部を具備するということができる。
以上の実施形態をまとめると、ケーシング３０の内壁面の排気マニホルド出口近傍部分１９ａに対向する部分には流れ偏向部（例えば、上記ケーシング３０の内壁面に設けられた突出部３５、４０、４５、６０及び突起部７１、７２）が設けられ、流れ偏向部は、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２０よりも上流側に位置すると共に、流れ偏向部に流入する排気ガスの少なくとも一部の流れのケーシング３０軸線方向の速度成分をＮＯＸ吸蔵還元触媒２０に向かう方向とは反対向きに方向付けるように形成されると言うことができる。
或いは、ケーシング３０の内壁面の排気マニホルド出口近傍部分１９ａに対向する部分には流れ偏向部が設けられ、流れ偏向部は、ＮＯＸ吸蔵還元触媒２０よりも上流側に位置すると共に、流れ偏向部の壁面は、流れ偏向部の壁面の一部に当たってＮＯＸ吸蔵還元触媒２０に向かう方向の速度成分が増大せしめられた排気ガスの少なくとも一部が流れ偏向部の壁面の他の部分に当たり、排気ガスの同方向の速度成分が低下せしめられるように形成されるということができる。
なお、上記実施形態では、機関本体１に連結された排気マニホルド１９を直接触媒コンバータ２１のケーシング３０に連結させているが、排気マニホルド１９に直接的に又は間接的に連結された排気管を触媒コンバータ２１のケーシング３０に連結させるようにしてもよい。
また、上記各実施形態同士を組み合わせて排気浄化装置を構成することも可能である。例えば、第二実施形態と第四実施形態の排気浄化装置を組み合わせることで、ケーシング３０周方向における突出部の断面が矩形であり、マニホルド出口近傍部分が軸線Ｌに対して傾斜して延びている排気浄化装置とすることができる。また、例えば第二実施形態と第八実施形態の排気浄化装置を組み合わせることで、上側突起部材７１の下側壁面７１ａ及び下流側突起部材７２の上側壁面７２ａがケーシング３０の軸線方向に対して垂直な排気浄化装置とすることができる。
なお、本発明について特定の実施形態に基づいて詳述しているが、当業者であれば本発明の請求の範囲及び思想から逸脱することなく、様々な変更、修正等が可能である。
【符号の説明】
【０００８】
１９、５０、５５    排気マニホルド
１９ａ、５０ａ、５５ａ    マニホルド出口近傍部分
２０    ＮＯＸ吸蔵還元触媒
２１    触媒コンバータ
３０    ケーシング
３１    触媒収容部
３２    コーン部
３５、４０、４５、６０    突出部
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年4月14日(2010.4.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出された排気ガスが流通する上流側排気通路と、該上流側排気通路の下流側に上流側排気通路に対して角度を付けて配置された下流側排気通路と、上流側排気通路内を通過する排気ガス中に還元剤を供給する還元剤供給手段と、下流側排気通路内に設けられた排気浄化手段とを具備する内燃機関の排気浄化装置において、
下流側排気通路を画成する内壁面の上流側排気通路出口に対向する部分には流れ偏向部が設けられ、該流れ偏向部は、排気浄化手段よりも上流側に位置すると共に、該流れ偏向部に流入する排気ガスの少なくとも一部の流れの下流側排気通路軸線方向の速度成分を排気浄化手段に向かう方向とは反対向きに方向付けるように形成され、上記流れ偏向部から流出した排気ガスが排気浄化手段に到達するまでの下流側排気通路の断面積は一定である、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
上記流れ偏向部を画成する壁面の排気浄化手段側の領域は下流側排気通路の径方向外側に向かって排気浄化手段に向かう方向とは反対向きに傾斜した部分を有する、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
内燃機関から排出された排気ガスが流通する上流側排気通路と、該上流側排気通路の下流側に上流側排気通路に対して角度を付けて配置された下流側排気通路と、上流側排気通路内を通過する排気ガス中に還元剤を供給する還元剤供給手段と、下流側排気通路内に設けられた排気浄化手段とを具備する内燃機関の排気浄化装置において、
下流側排気通路を画成する内壁面の上流側排気通路出口に対向する部分には流れ偏向部が設けられ、該流れ偏向部は排気浄化手段よりも上流側に位置し、該流れ偏向部の壁面は、該流れ偏向部の壁面の一部に当たって排気浄化手段に向かう方向の速度成分が増大せしめられた排気ガスの少なくとも一部が該流れ偏向部の壁面の他の部分に当たり、該排気ガスの同方向の速度成分が低下せしめられるように形成され、上記流れ偏向部から流出した排気ガスが排気浄化手段に到達するまでの下流側排気通路の断面積は一定である、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
上記流れ偏向部を画成する壁面の排気浄化手段から離れた側の領域は下流側排気通路の径方向外側に向かって排気浄化手段に向かう方向に傾斜した部分を有する、請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
上記流れ偏向部は、下流側排気通路を画成する内壁面自体が下流側排気通路の径方向外側に向かって突出して形成された突出部を具備する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
上記突出部の下流側排気通路周方向の断面はほぼ半楕円形である、請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
上記下流側排気通路に面する上記突出部の入口面積は上流側排気通路の断面積よりも大きい、請求項５又は６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
上記突出部の下流側排気通路軸線方向の高さは上流側排気通路の直径よりも大きい、請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
上記突出部は上記下流側排気通路周方向に延びる、請求項５〜８のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
上記突出部の下流側排気通路径方向の深さは、上記上流側排気通路出口に対向する領域から離れるにつれて小さくなる、請求項９に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
上記突出部は、その外周がほぼ半楕円形となるように形成される、請求項９又は１０に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１２】
上記突出部は、上記上流側排気通路出口に対向する領域から下流側排気通路周方向に離れるにつれて排気浄化手段側に位置するように傾斜している、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１３】
上記上流側排気通路はその出口付近においてその中心軸線が突出部内を通るように延びる、請求項５〜１２のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１４】
上記上流側排気通路はその出口付近において下流側排気通路の中心軸線に対して傾斜して延びる、請求項５〜１３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１５】
上記上流側排気通路はその出口付近において下流側排気通路の中心軸線に対して垂直に延びる、請求項５〜１３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１６】
上記上流側排気通路は下流側排気通路内に進入して延びる、請求項５〜１５のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１７】
上記上流側排気通路出口は上記突出部内に進入せしめられる、請求項５〜１６のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１８】
上記流れ偏向部は、下流側排気通路を画成する内壁面自体が下流側排気通路の径方向外側に向かって突出して形成された突出部を具備し、該突出部の下流側排気通路周方向の断面はほぼ矩形である、請求項１又は３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１９】
上記流れ偏向部は、下流側排気通路を画成する内壁面から下流側排気通路の径方向内側に向かって突出する突起部を具備する、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２０】
上記上流側排気通路は排気マニホルド又は排気マニホルドに直接連結された排気管によって画成され、上記下流側排気通路は排気浄化手段を収容する触媒コンバータの上流部分に設けられたコーン部である、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
って還元剤を排気ガス中に拡散させることはできるが、これに伴って排気ガスの圧力損失が増大してしまう。このように排気ガスの圧力損失が増大すると、内燃機関の燃焼室から排気ガスが流出しにくくなり、その結果、機関出力の低下や燃費の悪化等を招く虞がある。
そこで、本発明の目的は、排気ガスの圧力損失の増大を抑制しつつ、還元剤供給装置から供給された還元剤を排気ガス中に拡散させることができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
本発明は、上記課題を解決するための手段として、請求の範囲の各請求項に記載された内燃機関の制御装置を提供する。
本発明の１番目の態様では、内燃機関から排出された排気ガスが流通する上流側排気通路と、該上流側排気通路の下流側に上流側排気通路に対して角度を付けて配置された下流側排気通路と、上流側排気通路内を通過する排気ガス中に還元剤を供給する還元剤供給手段と、下流側排気通路内に設けられた排気浄化手段とを具備する内燃機関の排気浄化装置において、下流側排気通路を画成する内壁面の上流側排気通路出口に対向する部分には流れ偏向部が設けられ、該流れ偏向部は、排気浄化手段よりも上流側に位置すると共に、該流れ偏向部に流入する排気ガスの少なくとも一部の流れの下流側排気通路軸線方向の速度成分を排気浄化手段に向かう方向とは反対向きに方向付けるように形成され、上記流れ偏向部から流出した排気ガスが排気浄化手段に到達するまでの下流側排気通路の断面積は一定である。
本態様によれば、内壁面に形成された流れ偏向部によって排気浄化手段に向かう方向とは反対向きに方向付けされた排気ガスは、他の排気ガスと衝突することになる。このような衝突により排気ガスに乱れが生じ、還元剤と排気ガスの混合が促進される。また、流れ
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
偏向部は排気ガスの流れの方向を変えているだけなので、実質的に排気ガスの流れに対する絞りとなる構成要素が設けられておらず、排気ガスの圧力損失もほとんど増大しない。
従って、本態様によれば、排気ガスに乱れが生じさせることにより還元剤と排気ガスの混合を促進させることができる。また、実質的に排気ガスの流れに対する絞りとなる構成要素が設けられていない。このため、排気ガスの圧力損失の増大を抑制しつつ、還元剤供給装置から供給された還元剤を排気ガス中に拡散させることができる。
本発明の２番目の態様では、上記流れ偏向部を画成する壁面の排気浄化手段側の領域は下流側排気通路の径方向外側に向かって排気浄化手段に向かう方向とは反対向きに傾斜した部分を有する。
本発明の３番目の態様では、内燃機関から排出された排気ガスが流通する上流側排気通路と、該上流側排気通路の下流側に上流側排気通路に対して角度を付けて配置された下流側排気通路と、上流側排気通路内を通過する排気ガス中に還元剤を供給する還元剤供給手段と、下流側排気通路内に設けられた排気浄化手段とを具備する内燃機関の排気浄化装置において、下流側排気通路を画成する内壁画の上流側排気通路出口に対向する部分には流れ偏向部が設けられ、該流れ偏向部は排気浄化手段よりも上流側に位置し、該流れ偏向部の壁面は、該流れ偏向部の壁面の一部に当たって排気浄化手段に向かう方向の速度成分が増大せしめられた排気ガスの少なくとも一部が該流れ偏向部の壁面の他の部分に当たり、該排気ガスの同方向の速度成分が低下せしめられるように形成され、上記流れ偏向部から流出した排気ガスが排気浄化手段に到達するまでの下流側排気通路の断面積は一定である。
本態様によれば、流れ偏向部の壁面の一部により排気浄化手段に向かう方向の速度成分が増大せしめられた排気ガスが流れ偏向部の壁面の他の部分に当たり、これによりこの排気ガスの排気浄化手段
【国際調査報告】
2010053033.tif 000020
2010053033.tif 000021
2010053033.tif 000022
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