(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスを通過させて浄化する後処理装置と、該後処理装置を抱持するケーシングと、前記後処理装置の入側端面を被包し且つ該後処理装置の軸心と交差する方向から排気ガスを導き入れるガス分散室とを排気系に備え、前記後処理装置に対し排気ガスを折り返すように反転させ前記ガス分散室を介して導入するレイアウトが採用された排気浄化装置において、
前記後処理装置がガス分散室より大径の選択還元型触媒及びアンモニア低減触媒であり、前記ケーシングの入側端部の径はガス分散室に向かって漸次縮小されるようにし、前記ケーシングを前記ガス分散室の外周に対して排気ガスが反転する曲がり方向の外側に膨らむ形になるように配置し、前記排気ガスが反転する曲がり方向の外側に向け後処理装置の軸心をガス分散室の軸心から偏心させた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ものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンの排気管の途中に排気ガス中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを備えると共に、該パティキュレートフィルタの下流側に酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させ得る後処理装置としての選択還元型触媒を備え、該選択還元型触媒と前記パティキュレートフィルタとの間に還元剤として尿素水を添加してパティキュレートとＮＯxの同時低減を図ることが提案されている。
【０００３】
この場合、選択還元型触媒への尿素水の添加は、パティキュレートフィルタと選択還元型触媒との間で行われることになるため、排気ガス中に添加された尿素水がアンモニアと炭酸ガスに熱分解されるまでの充分な反応時間を確保しようとすれば、尿素水の添加位置から選択還元型触媒までの距離を長くする必要があるが、パティキュレートフィルタと選択還元型触媒とを充分な距離を隔てて離間配置させてしまうと、車両への搭載性が著しく損なわれてしまう。
【０００４】
このため、本発明と同じ出願人により図２に示す如きコンパクトな排気浄化装置が既に提案されており、ここに図示している排気浄化装置では、エンジンからの排気ガス１が流通する排気管２の途中に、排気ガス１中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタ３と、該パティキュレートフィルタ３の下流側に酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させ得る性質を備えた選択還元型触媒４とをケーシング５，６により夫々抱持して並列に配置し、パティキュレートフィルタ３の出側端部と選択還元型触媒４の入側端部との間をＳ字構造の連絡流路７により接続し、パティキュレートフィルタ３の出側端部から排出された排気ガス１が逆向きに折り返されて隣の選択還元型触媒４の入側端部に導入されるようになっている。
【０００５】
ここで、前記連絡流路７は、パティキュレートフィルタ３の出側端部を包囲し且つ該出側端部から出た直後の排気ガス１を略直角な向きに方向転換させつつ集合せしめるガス集合室７Ａと、該ガス集合室７Ａで集められた排気ガス１をパティキュレートフィルタ３の排気流れと逆向きに抜き出すミキシングパイプ７Ｂと、該ミキシングパイプ７Ｂにより導かれた排気ガス１を略直角な向きに方向転換させつつ分散せしめ且つその分散された排気ガス１を選択還元型触媒４の入側端部に導入し得るよう該入側端部を包囲するガス分散室７ＣとによりＳ字構造を成すように構成されており、前記ミキシングパイプ７Ｂの入側端部の中心位置には、該ミキシングパイプ７Ｂ内に尿素水を添加するためのインジェクタ８が前記ミキシングパイプ７Ｂの出側端部側へ向けて装備されている。
【０００６】
尚、ここに図示している例では、パティキュレートフィルタ３が抱持されているケーシング５内の前段に、排気ガス１中の未燃燃料分を酸化処理する酸化触媒９が装備されており、又、選択還元型触媒４が抱持されているケーシング６内の後段には、余剰のアンモニアを酸化処理する後処理装置としてのアンモニア低減触媒１０が装備され、ケーシング６の下流端にはリアチャンバ１１が接続されている。
【０００７】
そして、このような構成を採用すれば、パティキュレートフィルタ３により排気ガス１中のパティキュレートが捕集されると共に、その下流側のミキシングパイプ７Ｂの途中でインジェクタ８から尿素水が排気ガス１中に添加されてアンモニアと炭酸ガスに熱分解され、選択還元型触媒４上で排気ガス１中のＮＯxがアンモニアにより良好に還元浄化される結果、排気ガス１中のパティキュレートとＮＯxの同時低減が図られることになる。
【０００８】
この際、パティキュレートフィルタ３の出側端部から排出された排気ガス１が連絡流路７により逆向きに折り返されてから隣の選択還元型触媒４の入側端部に導入されるようになっているので、尿素水の添加位置から選択還元型触媒４までの距離が長く確保され、尿素水からアンモニアが生成されるのに充分な反応時間が確保される。
【０００９】
しかも、パティキュレートフィルタ３と選択還元型触媒４とが並列に配置され、これらパティキュレートフィルタ３と選択還元型触媒４との間に沿うように連絡流路７が配置されているので、その全体構成がコンパクトなものとなって車両への搭載性が大幅に向上されることになる。
【００１０】
但し、図２に示す如き構造を採用することで選択還元型触媒４に対し排気ガス１を反転させて導入する形式を採らざるを得なくなり、より具体的には、連絡流路７の下流部分を成すガス分散室７Ｃを、選択還元型触媒４の軸心Ｏ方向と略直交する向きから排気導入口１２を介して排気ガス１を導き入れるように形成すると共に、選択還元型触媒４の軸心方向に延びるミキシングパイプ７Ｂの出側端部を、略直角な向きに屈曲させて前記排気導入口１２に接続するように形成している。
【００１１】
このように選択還元型触媒４に対し排気ガス１を反転させて導入する形式では、排気ガス１が反転する際に、その曲がり方向の外側に排気ガス１が偏って流れ易くなり、選択還元型触媒４に対し排気ガス１が不均一に導入されて、本来発揮されるべき触媒性能が充分に引き出されない懸念があるため、前記ガス分散室７Ｃには、選択還元型触媒４の入側端面に対し離間する方向へ反り且つ排気導入口１２から排気ガス１の導入方向へ離れるに従い選択還元型触媒４の入側端面に近接するようにした窪み部１３が形成されており、この窪み部１３により排気ガス１の流れが抑え込まれ、曲がり方向の外側に相対的に多くの排気ガス１が偏って流れてしまう傾向が是正されるようにしてある。
【００１２】
又、ミキシングパイプ７Ｂと排気導入口１２とが成す屈曲部分の直前位置に曲がり方向内側の排気ガス１の流れを外側に導く窪み部１４が形成されており、この窪み部１４により屈曲部分の直前位置で曲がり方向内側の部分を一旦外側に振ることで前記屈曲部分の曲率を小さくして曲がり具合を緩やかなものとし、排気ガス１の流れを極力円滑に曲げて排気導入口１２に導けるようにしてある。
【００１３】
尚、この種の排気浄化装置と関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００９−６８４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、図２に示されるような排気浄化装置の後処理装置としての選択還元型触媒４及びアンモニア低減触媒１０を大径化してＮＯxの処理能力を高める要求があった場合、費用削減のために既存のガス分散室７Ｃ及びリアチャンバ１１をそのまま利用しようとすると、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示される如く、ガス分散室７Ｃ及びリアチャンバ１１に対し、大径化した選択還元型触媒４及びアンモニア低減触媒１０のケーシング６が同心状に配置されるよう組み付けることが考えられる。
【００１６】
しかしながら、前述の如く、ガス分散室７Ｃ及びリアチャンバ１１と、大径化した選択還元型触媒４及びアンモニア低減触媒１０のケーシング６とを同心状に配置した場合、該ケーシング６がガス分散室７Ｃの外周から均等に膨らむ形となるため、特にエンジンの高負荷時に、ミキシングパイプ７Ｂを通過した排気ガス１が反転する曲がり方向の内側に対応するケーシング６の内部領域（図３（ａ）中、仮想線で囲んだ領域）に排気ガス１が行き渡りにくくなり、該ケーシング６の内部領域に位置する選択還元型触媒４及びアンモニア低減触媒１０が充分に機能しなくなる虞があった。
【００１７】
本発明は、斯かる実情に鑑み、排気ガスが行き渡りにくくなる領域をなくすことができ、後処理装置を大径化しても充分に機能させ得る排気浄化装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、排気ガスを通過させて浄化する後処理装置と、該後処理装置を抱持するケーシングと、前記後処理装置の入側端面を被包し且つ該後処理装置の軸心と交差する方向から排気ガスを導き入れるガス分散室とを排気系に備え、前記後処理装置に対し排気ガスを折り返すように反転させ前記ガス分散室を介して導入するレイアウトが採用された排気浄化装置において、
前記後処理装置がガス分散室より大径の選択還元型触媒及びアンモニア低減触媒であり、前記ケーシングの入側端部の径はガス分散室に向かって漸次縮小されるようにし、前記ケーシングを前記ガス分散室の外周に対して排気ガスが反転する曲がり方向の外側に膨らむ形になるように配置し、前記排気ガスが反転する曲がり方向の外側に向け後処理装置の軸心をガス分散室の軸心から偏心させたことを特徴とする排気浄化装置にかかるものである。
【００２０】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００２１】
排気浄化装置の後処理装置としての選択還元型触媒及びアンモニア低減触媒を大径化してＮＯxの処理能力を高める要求があった場合、費用削減のために既存のガス分散室をそのまま利用しようとする際、前述の如く、排気ガスが反転する曲がり方向の外側に向け後処理装置としての選択還元型触媒及びアンモニア低減触媒の軸心をガス分散室の軸心から偏心させると、反転に伴う遠心力により曲がり方向の外側に向かおうとする排気ガスが後処理装置としての選択還元型触媒及びアンモニア低減触媒の軸心から全体に分散されやすくなる。
【００２２】
この結果、ガス分散室と、大径化した後処理装置としての選択還元型触媒及びアンモニア低減触媒とを同心状に配置するのとは異なり、該後処理装置としての選択還元型触媒及びアンモニア低減触媒は、ガス分散室の外周から均等に膨らむ形とはならずに、排気ガスが反転する曲がり方向の外側に膨らむ形となるため、エンジンの高負荷時にも、排気ガスが反転する曲がり方向の内側に対応する領域に対して排気ガスが行き渡りにくくなることが避けられ、該後処理装置としての選択還元型触媒及びアンモニア低減触媒全体が充分に機能することとなる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の排気浄化装置によれば、排気ガスが行き渡りにくくなる領域をなくすことができ、後処理装置を大径化しても充分に機能させ得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の排気浄化装置の実施例を示す概略図であって、（ａ）は概略側断面図、（ｂ）は概略正面図である。
【図２】従来の排気浄化装置の一例を示す概要構成断面図である。
【図３】従来の排気浄化装置の一例における後処理装置としての選択還元型触媒を大径化した場合を示す概略図であって、（ａ）は概略側断面図、（ｂ）は概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は本発明の排気浄化装置の実施例であって、図中、図２及び図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図２及び図３に示す従来のものと同様であるが、本実施例の特徴とするところは、図１に示す如く、ミキシングパイプ７Ｂを通過した排気ガス１が反転する曲がり方向の外側に向け後処理装置としての選択還元型触媒４及びアンモニア低減触媒１０の軸心Ｏ´をガス分散室７Ｃの軸心Ｏから偏心させた点にある。
【００２７】
本実施例の場合、前記後処理装置としての選択還元型触媒４及びアンモニア低減触媒１０はガス分散室７Ｃより大径であるため、円筒状のケーシング６内に選択還元型触媒４及びアンモニア低減触媒１０を挿入した後、該円筒状のケーシング６の入側端部及び出側端部をヘラ絞り等の機械加工により絞り、ガス分散室７Ｃ及びリアチャンバ１１に接続したり、或いは、前記選択還元型触媒４及びアンモニア低減触媒１０を挿入した円筒状のケーシング６の入側端部及び出側端部に対し、別体として形成され且つ径が漸次縮小されるレデューサ部材を溶接等で接合し、該レデューサ部材の開口端をガス分散室７Ｃ及びリアチャンバ１１に接続したりすることができる。
【００２８】
次に、上記実施例の作用を説明する。
【００２９】
図２に示されるような排気浄化装置の後処理装置としての選択還元型触媒４及びアンモニア低減触媒１０を大径化してＮＯxの処理能力を高める要求があった場合、費用削減のために既存のガス分散室７Ｃ及びリアチャンバ１１をそのまま利用しようとする際、前述の如く、ミキシングパイプ７Ｂを通過した排気ガス１が反転する曲がり方向の外側に向け後処理装置としての選択還元型触媒４及びアンモニア低減触媒１０の軸心Ｏ´をガス分散室７Ｃの軸心Ｏから偏心させると、反転に伴う遠心力により曲がり方向の外側に向かおうとする排気ガス１が後処理装置としての選択還元型触媒４及びアンモニア低減触媒１０の軸心Ｏ´から全体に分散されやすくなる。
【００３０】
この結果、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示される如く、ガス分散室７Ｃ及びリアチャンバ１１と、大径化した選択還元型触媒４及びアンモニア低減触媒１０のケーシング６とを同心状に配置するのとは異なり、該ケーシング６は、ガス分散室７Ｃの外周から均等に膨らむ形とはならずに、ミキシングパイプ７Ｂを通過した排気ガス１が反転する曲がり方向の外側に膨らむ形となるため、エンジンの高負荷時にも、ミキシングパイプ７Ｂを通過した排気ガス１が反転する曲がり方向の内側に対応するケーシング６の内部領域に対して排気ガス１が行き渡りにくくなることが避けられ、該選択還元型触媒４及びアンモニア低減触媒１０全体が充分に機能することとなる。
【００３１】
こうして、排気ガスが行き渡りにくくなる領域をなくすことができ、後処理装置を大径化しても充分に機能させ得る。
【００３２】
尚、本発明の排気浄化装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３３】
１    排気ガス
２    排気管
３    パティキュレートフィルタ
４    選択還元型触媒（後処理装置）
６    ケーシング
７Ｃ  ガス分散室
１０    アンモニア低減触媒（後処理装置）
Ｏ    軸心
Ｏ´  軸心 
【図１】
0005890661.tif 000002
【図２】
0005890661.tif 000003
【図３】
0005890661.tif 000004