(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気流路を流れる排気ガスを浄化するための排気浄化装置であって、
筒状のケーシングと、
前記ケーシングの下流側に配置され、前記ケーシングの軸線方向に対して略垂直な方向に延びるように前記ケーシングに内挿されたパイプと、
前記パイプの上流側端部から前記パイプ内に還元剤を噴射する噴射装置と、を有し、
前記ケーシングに内挿された前記パイプの内挿部に、前記ケーシングと連通される貫通孔が形成される貫通孔形成部と、貫通孔形成部の下流側に配置されて前記貫通孔が形成されない貫通孔非形成部と、が形成されており、
前記貫通孔形成部は、前記噴射装置から噴射される前記還元剤の噴射領域と前記パイプの内壁面とが合わさる位置よりも上流側に形成されていることを特徴とする排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの排気流路を流れる排気ガスを浄化するための排気浄化装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この特許文献１に記載された排気浄化装置は、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）及びＤＰＦ（Diesel Ｐarticulate Ｆilter）が収容された第一ケーシングと、排気ガス中に尿素水（還元剤）を噴射する噴射ノズル（噴射装置）を取り付けたパイプと、ＳＣＲ（SelectiveCatalytic Reduction）が収容される第二ケーシングと、を備えている。また、特許文献１に記載された排気浄化装置は、パイプの上流側を、第一ケーシングの軸線方向に対して略垂直な方向に延びるように第一ケーシングに内挿してパイプ全体に穴を形成し、パイプの下流側を第二ケーシングに連結している。そして、尿素水の噴射によって生成されたアンモニアを利用して排気ガスのＮＯｘを還元し浄化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０９９３９０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、還元剤の噴射角を狭めると還元剤の粒子径が大きくなるため、できるだけ還元剤の噴射角を広げることが好ましい。しかしながら、特許文献１に記載された排気浄化装置では、第一ケーシングとパイプとを連結する穴がパイプ全体に形成されているため、還元剤の噴射角を広げると、この穴から還元剤が第一ケーシングに漏れ出してしまう。
【０００５】
また、特許文献１に記載された排気浄化装置のようにパイプ全体に穴が形成されていると、パイプの下流側からしか排気ガスが流入しないため、噴射直後の還元剤が十分に拡散せず、良好な還元反応を得ることができない。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、パイプから還元剤が漏れ出すのを抑制しつつ、還元剤の拡散を十分に行うことができる排気浄化装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る排気浄化装置は、エンジンの排気流路を流れる排気ガスを浄化するための排気浄化装置であって、筒状のケーシングと、ケーシングの下流側に配置され、ケーシングの軸線方向に対して略垂直な方向に延びるようにケーシングに内挿されたパイプと、パイプの上流側端部からパイプ内に還元剤を噴射する噴射装置と、を有し、ケーシングに内挿されたパイプの内挿部に、ケーシングと連通される貫通孔が形成される貫通孔形成部と、貫通孔形成部の下流側に配置されて貫通孔が形成されない貫通孔非形成部と、が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る排気浄化装置によれば、内挿部の上流側に貫通孔形成部を形成し、内挿部の下流側に貫通孔非形成部を形成することで、排気ガスをパイプに流入させることができるとともに、還元剤の噴射角を広くしても、還元剤がパイプから漏れ出すのを抑制することができる。さらに、貫通孔非形成部の上流側に貫通孔形成部を形成することで、より上流側から排気ガスをパイプ内に流入させることができるため、還元剤を噴射直後から拡散させることができる。これにより、還元剤の拡散を十分に行うことが可能となる。しかも、貫通孔非形成部は、ケーシング内を流れる高温の排気ガスに覆われているため、貫通孔非形成部に還元剤が付着したとしても、この還元剤の気化を促進することができる。
【０００９】
この場合、貫通孔形成部は、噴射装置から噴射される還元剤の噴射領域とパイプの内壁面とが合わさる位置よりも上流側に形成されていることが好ましい。このように構成すれば、還元剤がパイプから漏れ出すのを一層抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、パイプから還元剤が漏れ出すのを抑制しつつ、還元剤の拡散を十分に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気浄化装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の排気浄化装置の要部を示す拡大図である。
【図３】図１の排気浄化装置を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
図１は、一実施形態に係る排気浄化装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態の排気浄化装置１０は、例えばトラック等の車両においてディーゼルエンジン等のエンジンから排気される排気ガス（以下、単に「排気ガス」という）を浄化するものである。この排気浄化装置１０は、排気ガスが流通する排気流路１に搭載されており、ＤＯＣ１１、ＤＰＦ１２、噴射装置１３、及びＳＣＲ１４を備えている。
【００１４】
排気流路１は、第一ケーシング２、パイプ（壁部）３及び第二ケーシング４により少なくとも画成され、これらが上流側から下流側にこの順で配置されている。第一ケーシング２及び第二ケーシング４は、筒状に形成されており、排気ガスの流れが互いに略平行になるように並置されている。パイプ３は、第一ケーシング２の下流側と第二ケーシング４の上流側とを連結する。このパイプ３は、第一ケーシング２の長手方向に対し略直交する方向に真っ直ぐ延びた後、第二ケーシング４の上流側へ曲がるように延びている。
【００１５】
ＤＯＣ１１は、排気ガス中の未燃燃料分を酸化処理するものであり、第一ケーシング２内の上流側に配設されている。ＤＰＦ１２は、ＤＯＣ１１を通過した排気ガス中のパティキュレート（粒子状物質）を捕集するものであり、第一ケーシング２内においてＤＯＣ１１の下流側に配設されている。
【００１６】
噴射装置１３は、ＤＰＦ１２を通過した直後の排気ガスに対し、還元剤を噴射して添加するものである。ここでの噴射装置１３は、尿素水を還元剤として噴射することにより、下式（１）に示す熱分解反応及び加水分解反応を生じさせ、アンモニアを生成する。
(NH2)2CO  →  NH3+HNCO  （熱分解反応）
HNCO+H2O  →  NH3+CO2  （加水分解反応）  …（１）
【００１７】
ＳＣＲ１４は、添加された還元剤を利用して排気ガス中のＮＯｘを選択的に還元反応させ、排気ガスを浄化するものである。このＳＣＲ１４は、第二ケーシング４内に配設されている。ここでのＳＣＲ１４は、生成したアンモニアを用いて下式（２）に示す還元反応を生じさせ、ＮＯｘを選択的に還元浄化する。なお、第二ケーシング４の後段には、余剰のアンモニアを酸化処理するアンモニア低減触媒（不図示）が設けられている。
4NO+4NH3+O2  →  4N2+6H2O  （Standard）
6NO2+8NH3  →  7N2+12H2O  （Slow）      …（２）
NO+NO2+2NH3  →  2N2+3H2O  （Fast）
【００１８】
次に、上述した排気浄化装置１０の要部について、図２及び図３を用いて詳細に説明する。図２は、図１の排気浄化装置の要部を示す拡大図である。図３は、図１の排気浄化装置を説明するための概略図である。
【００１９】
図２及び図３に示すように、パイプ３は、その上流側が第一ケーシング２におけるＤＰＦ１２の下流側に内挿されている。第一ケーシング２に挿入されているパイプ３の内挿部３ａは、第一ケーシング２に対して排気ガスの流れが略直交するように、第一ケーシング２の軸線方向に対して略垂直な方向に延在している。また、パイプ３の上流側の開口端は、第一ケーシング２の壁面により閉塞されている。
【００２０】
パイプ３の上流側端部には、当該パイプ３の上流側端部からパイプ３の延在方向に沿って還元剤が噴射されるように上記噴射装置１３が取り付けられている。噴射装置１３は、パイプ３内に還元剤を噴射する。換言すると、パイプ３は、噴射装置１３から噴射される還元剤の噴射領域Ａを内包する。ここでの噴射装置１３は、そのノズル１３ａがパイプ３の内部に位置されており、パイプ３の下流側に向かって還元剤を噴射する。
【００２１】
パイプ３の内挿部３ａには、上流側に配置されて排気ガスを内部に流入させる貫通孔１５が形成された貫通孔形成部１６と、貫通孔形成部１６の下流側に配置されて貫通孔１５が形成されない貫通孔非形成部１７と、が形成されている。貫通孔１５は、パイプ３の内外を貫通する小さい開口であり、パイプ３の全周から排気口を流入させるために、貫通孔形成部１６におけるパイプ３の全周に等間隔で多数形成されている。貫通孔１５は、例えば、パイプ３の貫通孔形成部１６をパンチング加工することにより形成することができ、この場合、製造容易性の観点からは、貫通孔１５は、同一形状であることが好ましい。但し、貫通孔形成部１６に形成される貫通孔１５の形状や数などは特に制限されるものではない。
【００２２】
図３に示すように、貫通孔形成部１６は、噴射装置１３から噴射される還元剤の噴射領域Ａとパイプ３の内壁面３ｂとが合わさる位置よりも上流側に形成されている。なお、噴射領域Ａは、噴射装置１３を頂点とした略円錐形状を有するシルエットである。この噴射領域Ａは、例えば、噴射装置１３から噴射する還元剤の噴射角等に基づいて幾何学的に求めることができる。この場合、貫通孔形成部１６は、内挿部３ａの上流側端部から貫通孔１５が形成されることが好ましい。
【００２３】
以上のように構成された排気浄化装置１０では、図１に示すように、まず、第一ケーシング２内において、エンジンからの排気ガスがＤＯＣ１１により酸化処理された後、排気ガス中のパティキュレートがＤＰＦ１２により捕集される。そして、図２及び図３に示すように、排気ガスは、ＤＰＦ１２を通過した直後、貫通孔形成部１６に形成された貫通孔１５を介してパイプ３内に流入され、パイプ３により略直角に折れ曲がるよう流れる。
【００２４】
そして、貫通孔１５から流入した排気ガスに還元剤が噴射装置１３から噴射されて添加され、熱分解反応及び加水分解反応によりアンモニアが生成される。
【００２５】
このとき、上述したように、貫通孔１５が形成される貫通孔形成部１６は、噴射装置１３から噴射される還元剤の噴射領域Ａとパイプ３の内壁面３ｂとが合わさる位置よりも上流側に形成されていることから、噴射装置１３から噴射された還元剤は、貫通孔１５から漏れ出すことなくパイプ３内に拡散されるとともに、噴射直後から、貫通孔１５から流入した排気ガスと混合される。
【００２６】
また、貫通孔非形成部１７はケーシング内を流れる高温の排気ガスに覆われて加熱されていることから、還元剤が気化することなく貫通孔非形成部１７に付着したとしても、貫通孔非形成部１７の熱により付着した還元剤の気化が促進される。
【００２７】
その後、アンモニアを含む排気ガスは、図１に示すように、第二ケーシング４へ流入され、排気ガス中のＮＯｘがＳＣＲ１４により選択的に還元されて浄化される。そして、後段のアンモニア低減触媒へと供給される。
【００２８】
以上、本実施形態によれば、内挿部３ａの上流側に貫通孔形成部１６を形成し、内挿部３ａの下流側に貫通孔非形成部１７を形成することで、排気ガスをパイプ３に流入させることができるとともに、還元剤の噴射角を広くしても、還元剤がパイプ３から漏れ出すのを抑制することができる。
【００２９】
さらに、貫通孔非形成部１７の上流側に貫通孔形成部１６を形成することで、より上流側から排気ガスをパイプ３内に流入させることができるため、還元剤を噴射直後から拡散させることができる。これにより、還元剤の拡散を十分に行うことが可能となる。
【００３０】
しかも、貫通孔非形成部１７は、第一ケーシング２内を流れる高温の排気ガスに覆われているため、還元剤が貫通孔形成部１６の通過中に気化せずに貫通孔非形成部１７に液滴の還元剤が付着したとしても、この還元剤の気化を促進することができる。
【００３１】
また、本実施形態では、貫通孔形成部１６が還元剤の噴射領域Ａとパイプ３の内壁面３ｂとが合わさる位置よりも上流側に形成されているため、還元剤がパイプ３から漏れ出すのを一層抑制することができる。
【００３２】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。
【００３３】
例えば、上記実施形態では、貫通孔１５が貫通孔形成部１６におけるパイプ３の全周に等間隔で形成されるものとして説明したが、貫通孔１５の形成位置や形成間隔は適宜変更することができる。例えば、ＤＰＦ１２の反対側には大径の貫通孔１５を形成し、ＤＰＦ１２側には小径の貫通孔１５を形成したり、ＤＰＦ１２の反対側には多数の貫通孔１５を形成し、ＤＰＦ１２側には少数の貫通孔１５を形成したりすることができる。このように貫通孔１５を形成することで、下流側に配置される貫通孔１５における排気ガスの流入抵抗が大きくなるとともに、上流側に配置される貫通孔１５における排気ガスの流入抵抗が小さくなるため、パイプ３に流入する排気ガスの流量をパイプ３の周方向で均一化することができる。
【００３４】
また、上記実施形態では、貫通孔形成部１６は、噴射装置１３から噴射される還元剤の噴射領域Ａとパイプ３の内壁面３ｂとが合わさる位置よりも上流側に形成されるものとして説明したが、噴射装置１３から噴射される還元剤の噴射領域Ａとパイプ３の内壁面３ｂとが合わさる位置まで形成されてもよく、この位置よりも下流側まで形成されていてもよい。
【００３５】
また、上記実施形態では、車両としてトラックを例示しているが、例えばバス、トラクタ又はその他の車両でもよい。なお、上記において、「略」の語は、製造上や設計上の誤差を許容するものである。
【００３６】
また、上記実施形態では、尿素水の噴射によって生成されたアンモニアを利用して排気ガスのＮＯｘを還元浄化する排気浄化装置を例示したが、例えば、軽油等の他の還元剤を利用した排気浄化装置としてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１…排気流路、２…第一ケーシング（ケーシング）、３…パイプ、３ａ…内挿部、３ｂ…内壁面、４…第二ケーシング、１０…排気浄化装置、１３…噴射装置、１３ａ…ノズル、１５…貫通孔、１６…貫通孔形成部、１７…貫通孔非形成部、Ａ…噴射領域。
【図１】
0005869888.tif 000002
【図２】
0005869888.tif 000003
【図３】
0005869888.tif 000004