(57)【要約】【課題】  小型車等においても使用可能で、排気管内において短い距離で効率良く浄化剤の蒸発及び拡散を促進できて、浄化剤を均一化した状態で排気ガス浄化装置に到達させることができる排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システムを提供する。【解決手段】  内燃機関Ｅの排気通路４に配設された排気ガス浄化装置１０で消費される浄化剤Ｆを、排気管内噴射装置１３によって前記排気ガス浄化装置１０より上流側の前記排気通路４内に供給して排気ガスＧに混入させる排気ガス浄化方法において、前記排気通路４に該排気通路４の上流側よりも排気通路４が拡がる段差４ｂを設けて、排気ガスＧの流れに渦流を発生させると共に、前記段差４ｂの位置又はその近傍に前記浄化剤Ｆを噴射して、前記浄化剤Ｆの微粒化を促進させる。【選択図】  図１
2006322327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配設された排気ガス浄化装置で消費される浄化剤を、排気管内噴射装置によって前記排気ガス浄化装置より上流側の前記排気通路内に供給して排気ガスに混入させる排気ガス浄化方法において、
前記排気通路に該排気通路の上流側よりも排気通路が拡がる段差を設けて、排気ガスの流れに渦流を発生させると共に、前記段差の位置又はその近傍に前記浄化剤を噴射して、前記浄化剤の微粒化を促進させる
ことを特徴とする排気ガス浄化方法。
【請求項２】
前記排気通路内に噴射された浄化剤を分散部材に衝突させて、前記浄化剤の微粒化を促進させる
ことを特徴とする請求項１記載の排気ガス浄化方法。
【請求項３】
内燃機関の排気通路に配設された排気ガス浄化装置で消費される浄化剤を、排気管内噴射装置によって前記排気ガス浄化装置より上流側の前記排気通路内に供給して排気ガスに混入させる排気ガス浄化方法において、
前記排気通路内に噴射された浄化剤を分散部材に衝突させて、前記浄化剤の微粒化を促進させる
ことを特徴とする排気ガス浄化方法。
【請求項４】
内燃機関の排気通路に排気ガス浄化装置を備えると共に、該排気ガス浄化装置で消費される浄化剤を前記排気ガス浄化装置の上流側の前記排気通路内に供給して排気ガスに混入させる排気管内噴射装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、
前記排気通路に該排気通路の上流側よりも排気通路が拡がる段差を、前記排気管内噴射装置の噴射口の位置又はその近傍の前記排気通路に設けた
ことを特徴とする排気ガス浄化システム。
【請求項５】
前記排気通路内において、前記浄化剤の噴射経路に前記浄化剤の微粒化を促進させる分散部材を設けた
ことを特徴とする請求項４記載の排気ガス浄化システム。
【請求項６】
内燃機関の排気通路に排気ガス浄化装置を備えると共に、該排気ガス浄化装置で消費される浄化剤を前記排気ガス浄化装置の上流側の前記排気通路内に供給して排気ガスに混入させる排気管内噴射装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、
前記浄化剤の噴射経路に前記浄化剤の微粒化を促進させる分散部材を設けた
ことを特徴とする排気ガス浄化システム。
【請求項７】
前記排気ガス浄化装置がアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒を備えて形成され、前記浄化剤がアンモニア系溶液である
ことを特徴とする少なくとも請求項４〜６のいずれか１項に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項８】
前記排気ガス浄化装置が、上流側の酸化触媒と下流側のＮＯｘ吸蔵還元型触媒を備えて形成された排気ガス浄化装置、上流側の酸化触媒と下流側のＮＯｘ直接還元型触媒を備えて形成された排気ガス浄化装置、あるいは、酸化触媒を有する連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備えて形成された排気ガス浄化装置のいずれか一つで構成され、前記浄化剤が炭化水素である
ことを特徴とする少なくとも請求項４〜６のいずれか１項に記載の排気ガス浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気ガスを排気通路内に浄化剤を噴射して排気ガスを浄化又は排気ガス浄化装置の再生を行う排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に対する排ガス規制は厳しさを増し、エンジン側の技術開発だけでは追いつけない状況となりつつある。そのため、排気ガスを後処理装置によって浄化することが必要不可欠であり、ディーゼルエンジンや一部のガソリンエンジン等の内燃機関や様々な燃焼装置の排気ガス中からＮＯｘ（窒素酸化物）を還元除去するためのＮＯｘ触媒や、これらの排気ガス中の粒子状物質（パティキュレート・マター：以下、ＰＭ）を除去するディーゼルパティキュレートフィルタ装置（以下、ＤＰＦ装置）について、種々の研究や提案がなされている。
【０００３】
その中に、ディーゼルエンジン用のＮＯｘ低減触媒として、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒（Selective Catalystic Reduction：ＳＣＲ触媒）やＮＯｘ吸蔵還元型触媒とＮＯｘ直接還元型触媒がある。
【０００４】
アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒を備えた排気ガス浄化システムでは、エンジン出口からアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒までの排気管の中に尿素水溶液、アンモニア、アンモニア水等のアンモニア系溶液（ここでは「浄化剤」という）を噴射し、排気ガスとアンモニア系溶液を混合し、発生したアンモニアのＮＯｘとの選択的な還元反応により、ＮＯｘを浄化している。
【０００５】
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を備えた排気ガス浄化システムでは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、酸化機能を持つ貴金属触媒と、アルカリ金属等のＮＯｘ吸蔵機能を持つＮＯｘ吸蔵材を担持しており、これらにより、排気ガス中の酸素濃度によってＮＯｘ吸蔵とＮＯｘ放出・浄化の二つの機能を発揮する。そして、ＮＯｘ吸蔵推定量がＮＯｘ吸蔵飽和量になった時に、排気ガスの空燃比をリッチ状態にして、ＮＯｘ吸蔵能力回復用の再生制御を行うが、この再生制御の一つに、排気管へ直接燃料等の炭化水素（ここでは「浄化剤」という）を供給する排気管内噴射リッチ制御がある。
【０００６】
また、ＮＯｘ直接還元型触媒を備えた排気ガス浄化システムでは、ＮＯｘ直接還元型触媒は、β型ゼオライト等の担体に触媒成分であるロジウム（Ｒｈ）やパラジウム（Ｐｄ）等の金属を担持し、ＮＯｘを直接還元する。そして、ＮＯｘ還元性能が悪化してくると、排気ガスの空燃比をリッチ空燃比にして、触媒の活性物質を再生して活性化するＮＯｘ還元性能回復用の再生制御を行うが、この再生制御の一つに、排気管へ直接燃料等の炭化水素（ここでは「浄化剤」という）を供給する排気管内噴射リッチ制御がある。
【０００７】
また、排気ガス中のＰＭ（粒子状物質）を捕集する連続再生型ＤＰＦを備えた排気ガス浄化システムでは、フィルタ部分に捕集され蓄積されたＰＭを燃焼除去してフィルタを再生するために、排気管内噴射により、排気管内に軽油燃料等の炭化水素（ここでは「浄化剤」という）を供給して、フィルタの上流側に配置した酸化触媒又はフィルタに担持された酸化触媒で、この炭化水素を酸化させることによって、フィルタの温度を上昇させてフィルタのＰＭを燃焼除去することが行われている。
【０００８】
これらの排気管内噴射においては、浄化剤が偏った状態で触媒や連続再生型ＤＰＦに到達すると、排気ガスのＮＯｘ浄化やＮＯｘ触媒の再生や連続再生型ＤＰＦの再生の効率が下がり、また、浄化剤が十分に消費されず、下流側に排出されてしまう。そのため、浄化剤を排気ガス中に略均一に供給し、排気ガスと浄化剤の混合濃度を均一化することが重要で、様々な工夫がなされている。
【０００９】
その一つに、排気通路を形成するエルボ内にその先端を突出させると共に、アンモニア水の方向を排気ガスの流れ方向と同方向になるように配設したアンモニア水噴霧ノズルを、筒状の気化促進用のガイドで囲んだ脱硝装置におけるアンモニア混合装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
しかしながら、エルボ内に設けた場合には、排気ガスがエルボ内で大きく曲がるため、遠心力が作用して、排気ガス中に噴霧された浄化剤はエルボの曲がりの外側面に衝突する。そのため、未気化の浄化剤がエルボの外側面に液状となって付着することを回避できないという問題がある。
【００１１】
また、炭化水素の熱分解を回避しながら、噴霧される炭化水素が十分に広がることができるように、噴霧装置の噴霧口から排気ガス浄化装置（浄化材）までの距離を１００ｍｍ〜６００ｍｍとすると共に、炭化水素温度を３００℃〜４００℃になるように調整する排ガス浄化装置も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１２】
しかしながら、この構成では、噴霧口が排気ガス浄化装置の入口に近すぎて、浄化剤と排気ガスとの混合が排気ガス浄化装置内で行われるため、浄化剤と排気ガスとの混合の均一化が難しいという問題がある。
【００１３】
また、排気中に還元剤を均一に拡散させるために、還元剤噴射装置（混入部）の下流位置の排気管内に、絞り部を設けて局所的に高流速で低圧の状態を造り、還元剤の気化を促すか、又は、還元剤噴射装置（混入部）の下流位置の排気管内に、撹拌部材を設けて乱流を起こし、排気流れの撹拌を促すエンジンの排気浄化構造も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【００１４】
しかしながら、絞り部を設けた場合には、還元剤が噴霧状態の場合には、絞り部で流れの方向が中心方向に変化するため、慣性力が作用している噴霧状態の還元剤が絞り部の壁面に衝突して液状に付着するという問題がある。また、撹拌部材を設けた場合には、同様に、噴霧状態の還元剤が撹拌部材に衝突して液状に付着するという問題がある。
【００１５】
更に、圧縮機で圧縮された圧縮空気と尿素水等の反応剤（浄化剤）を混合して、スプレイ装置から排気管内に噴霧し、浄化剤が蒸発し易いように微粒化を図る内燃機関の排気ガス内の窒素酸化物の削減方法および装置が提案されている（例えば、特許文献４参照。）。
【００１６】
しかしながら、このエアアシスト方式による浄化剤供給はエアタンクや圧縮機を装備している中大型車でのみ可能な手法であるため、小型トラックや乗用車で使用する場合には、エアタンクが装備されていないので、エアアシスト方式の採用が難しく、エアレス方式が好ましい。しかし、このエアレス方式では、一般に噴射された尿素水溶液の均一拡散性の確保が困難であることが知られている。
【００１７】
このエアレス方式の一つとして、排気管内に噴射された浄化剤が均一拡散できるように長い末広管を設けて、蒸発と拡散できる余地を与える方法が考えられている。しかし、この方法では、噴射位置から触媒等までの距離が長くなるため、過渡運転による排ガス規制走行モードでは、応答遅れのため浄化制御や再生制御が十分に追従できないという問題がある。
【特許文献１】特開平２−２２３６２４号公報
【特許文献２】特開平６−２３５３１７号公報
【特許文献３】特開２００２−２１３２３３号公報
【特許文献４】特表平１１−５１２１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、圧縮空気を混合して噴射することにより浄化剤を微粒化するエアアシスト方式が使えない小型車等においても使用可能で、排気管内において短い距離で効率良く浄化剤の蒸発及び拡散を促進できて、浄化剤を均一化した状態で排気ガス浄化装置に到達させることができる排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記のような目的を達成するための排気ガス浄化方法は、内燃機関の排気通路に配設された排気ガス浄化装置で消費される浄化剤を、排気管内噴射装置によって前記排気ガス浄化装置より上流側の前記排気通路内に供給して排気ガスに混入させる排気ガス浄化方法において、前記排気通路に該排気通路の上流側よりも排気通路径拡がる段差を設けて、排気ガスの流れに渦流を発生させると共に、前記段差の位置又はその近傍に前記浄化剤を噴射して、前記浄化剤の微粒化を促進させることを特徴とする。
【００２０】
なお、この段差の近傍とは、噴射（又は噴霧）された浄化剤の少なくとも一部が段差で生じる渦流に巻き込まれる範囲のことをいい、段差の上流側も段差部分も段差の下流側も含む。
【００２１】
また、この段差の形状は、均等に拡大、即ち、上流側の小断面積部の面積中心（重心）と下流側の大断面積部の面積中心とは一致させてもよいが、排気管内直接噴射装置の配置や噴射方向、噴射速度や排気ガスの流速等によっては、不均等に拡大、即ち、上流側の小断面積部の面積中心と下流側の大断面積部の面積中心とを不一致の状態にしてもよい。言い換えれば、円形配管の場合には、小径管に大径管を同心で接続してもよく、偏心させて接続してもよい。また、角形の筒状配管の場合には、均等拡大でも、不均等拡大でも、一部拡大であってもよい。
【００２２】
この構成により、排気ガスの渦流部分又はその近傍に噴射された浄化剤は、この段差で発生する渦流により排気ガスとの混合が促進され、この混合により、浄化剤の分散均一化と蒸発が短距離で行われる。そのため、浄化剤は、排気管内において、短い距離で効率良く蒸発及び拡散し均一化した状態で排気ガス浄化装置に到達するようになる。
【００２３】
つまり、排気通路（排気管）に段差を設け、安定した排気ガスの流れに故意に渦流を発生させて、この渦流が発生する部分の近傍の排気ガス中に浄化剤を噴射する。噴射され微粒化された浄化剤は、渦流領域に一旦入った後、排気ガスと混合しつつ拡散しながら下流側へ流れて行くため、浄化剤が流れの横断面に関して偏った状態になることを防止できる。
【００２４】
そのため、浄化剤の偏在に起因した局所的な排気ガス温度の低下を回避することができる。そして、浄化剤の偏在がなく、排気ガスの温度が均一化し、温度の低い部分が無いので浄化剤の蒸発が効率よく行われる。
【００２５】
従って、浄化剤の噴射位置と排気ガス浄化装置の距離が短い配置であっても、浄化剤を均一に拡散させて排気ガス浄化装置へ送ることができる。そのため、過渡運転による排ガス規制走行モードであっても、応答遅れが少なくなり、浄化制御や再生制御の追従性が向上する。
【００２６】
また、この段差を設ける構成、即ち、排気通路の断面積を不連続に変化させる構成は単純で、また、排気通路内に撹拌部材等を設ける構成に比べて、浄化剤や排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）等の付着による排気通路の圧力損失の増加の恐れが無い。
【００２７】
更に、上記の排気ガス浄化方法において、前記排気通路内に噴射された浄化剤を分散部材に衝突させて、前記浄化剤の微粒化を促進させると、より微粒化及び均一分散化できる。この分散部材としては、浄化剤が衝突する部分を、浄化剤の噴射方向に対して、適当に（例えば、３０°〜６０°）に傾斜させた衝突板等がある。なお、噴射方向を排気ガスの流れに平行な方向とした場合には、分散部材を円錐の頂点を浄化剤の噴射口に対向させた円錐形状の棒状体で形成することもできる。
【００２８】
なお、浄化剤が衝突する面の形状は、通常は加工が容易であるため、平面が用いられるが、噴射された浄化剤の拡散分布を最適にするために、円柱面や球面や円錐面等の曲面を使用することもできる。
【００２９】
あるいは、上記のような目的を達成するための排気ガス浄化方法は、内燃機関の排気通路に配設された排気ガス浄化装置で消費される浄化剤を、排気管内噴射装置によって前記排気ガス浄化装置より上流側の前記排気通路内に供給して排気ガスに混入させる排気ガス浄化方法において、前記排気通路内に噴射された浄化剤を分散部材に衝突させて、前記浄化剤の微粒化を促進させることを特徴とする。この構成により、噴射された浄化剤を、微粒化したり、蒸発させたりして、均一に分散した状態で排気ガス浄化装置に供給できる。
【００３０】
また、上記のような目的を達成するための排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気通路に排気ガス浄化装置を備えると共に、該排気ガス浄化装置で消費される浄化剤を前記排気ガス浄化装置の上流側の前記排気通路内に供給して排気ガスに混入させる排気管内噴射装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記排気通路に該排気通路の上流側よりも排気通路が拡がる段差を前記排気管内噴射装置の噴射口の位置又はその近傍の前記排気通路に設けて構成する。
【００３１】
この構成により、段差で発生する排気ガスの渦流部分に又はその近傍に浄化剤を噴射することができるので、この渦流により、排気ガスとの混合が促進され、この混合により、浄化剤の分散均一化と蒸発が短距離で効率良く行われる。そのため、排気管内噴射装置の噴射口と排気ガス浄化装置との間が短くても、浄化剤は、均一分散状態で排気ガス浄化装置に到達する。また、排気通路に段差を設ける構成は、構造が単純で、また、浄化剤や排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）等の付着による排気管の圧力損失の増加の恐れが無い。
【００３２】
また、上記の排気ガス浄化システムで、前記排気通路内において、前記浄化剤の噴射経路に前記浄化剤の微粒化を促進させる分散部材を設けて構成すると、排気通路内に噴射された浄化剤を分散部材に衝突させて、浄化剤の微粒化を促進させることができ、より微粒化及び均一分散化できる。この分散機構としては、噴射の衝突によって微粒化作用と噴射方向を分散化させる衝突部材等を用いることができる。
【００３３】
あるいは、上記のような目的を達成するための排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気通路に排気ガス浄化装置を備えると共に、該排気ガス浄化装置で消費される浄化剤を前記排気ガス浄化装置の上流側の前記排気通路内に供給して排気ガスに混入させる排気管内噴射装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記浄化剤の噴射経路に前記浄化剤の微粒化を促進させる分散部材を設けて構成される。この構成により、噴射された浄化剤を、微粒化及び均一分散化できる。
【００３４】
そして、上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記排気ガス浄化装置がアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒を備えて形成され、前記浄化剤がアンモニア系溶液であるように構成される。このアンモニア系溶液としては、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒で使用されるアンモニア水、アンモニア水溶液、尿素水溶液等がある。
【００３５】
あるいは、上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記排気ガス浄化装置が、上流側の酸化触媒と下流側のＮＯｘ吸蔵還元型触媒を備えて形成された排気ガス浄化装置、上流側の酸化触媒と下流側のＮＯｘ直接還元型触媒を備えて形成された排気ガス浄化装置、あるいは、酸化触媒を有する連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備えて形成された排気ガス浄化装置のいずれか一つで構成され、前記浄化剤が炭化水素であるように構成される。
【００３６】
これらの構成により、それぞれの排気ガス浄化システムにおいて、浄化剤を適宜、排気ガス中に均一的に混入して、排気ガス浄化装置に供給することができるので、効率よく、ＮＯｘの浄化、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒やＮＯｘ直接還元型触媒の再生、連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタの再生を行うことができる。
【発明の効果】
【００３７】
以上説明したように、本発明に係る排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システムによれば、排気管内において、短い距離で効率良く浄化剤の蒸発及び拡散を促進できて、浄化剤を均一分散状態で排気ガス浄化装置に供給することができる。
【００３８】
しかも、圧縮空気を使用しないので、エアアシスト方式が使えない小型車等においても使用可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムについて、図面を参照しながら説明する。
【００４０】
図１に、本発明の第１の実施の形態の排気ガス浄化システム１の構成を示す。この排気ガス浄化システム１では、エンジン（内燃機関）Ｅの排気通路４に、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒１１を有する排気ガス浄化装置１０が配置される。
【００４１】
このアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒１１は、コージェライトや酸化アルミニウムや酸化チタン等で形成されるハニカム構造の担持体（触媒構造体）に、チタニアーバナジウム、ゼオライト、酸化クロム、酸化マンガン、酸化モリブデン、酸化チタン、酸化タングステン等を担持して形成される。
【００４２】
このアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒１１では、酸素過剰の雰囲気で、排気通路４内に、尿素水溶液、アンモニア、アンモニア水等のアンモニア系溶液（浄化剤）Ｆを噴射して、アンモニアをアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒１１に供給して、排気ガス中のＮＯｘに対してアンモニアと選択的に反応させることにより、ＮＯｘを窒素に還元して浄化する。
【００４３】
そのため、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒１１の上流側の排気通路４に、ＮＯｘの還元剤となるアンモニア系溶液Ｆを噴射又は噴霧により供給するための排気管内噴射装置１３を設ける。この排気管内噴射装置１３は、図示しない貯蔵タンクから図示しない配管を経由して供給されてくるアンモニア系溶液Ｆを排気通路４内に直接噴射する。
【００４４】
また、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒１１の温度を測定するために、上流側温度センサー１５と下流側温度センサー１６を、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒１１の上流側と下流側、即ち、前後にそれぞれ配置する。この二箇所に設置した温度センサ１５、１６の温度差により、触媒１１内の温度差を推定する。
【００４５】
更に、排気ガス浄化システム１の制御装置が、エンジンＥの制御装置２０に組み込まれ、エンジンＥの運転制御と並行して、排気ガス浄化システム１の制御を行う。この排気ガス浄化システム１の制御装置は、排気管内噴射装置１３のアンモニア系溶液Ｆの噴射制御を行う。
【００４６】
この噴射制御では、エンジンＥの運転状態（回転数や負荷）によって、アンモニア系溶液Ｆの噴射量を変化させて、排気ガスＧの流量が変化しても、より効率よく排気ガスＧ中のＮＯｘを還元すると共に、排気ガス浄化装置１０の下流側の浄化された排気ガスＧｃ中へのアンモニアの流出（アンモニアスリップ）が極力少なくなるように制御する。
【００４７】
そして、本発明においては、排気通路４における排気管内噴射装置１３の噴射口１３ａの近傍に、排気ガスの通路の断面積が下流側から上流側に不連続に大きくなる段差４ｂが設けられる。この段差４ｂの上流側は、排気ガスの通路の断面積が一定の小断面部である小径部４ａに接続し、下流側は、排気ガスの通路の断面積が一定の大断面部である大径部４ｃに接続している。この大径部４ｃが排気ガス浄化装置１１に接続している。
【００４８】
また、図１の構成では、排気管内噴射装置１３は、アンモニア系溶液Ｆを排気通路４の排気ガスＧの流れの方向に対して垂直方向に噴射するように噴射口（開口部）１３ａを排気通路４の内壁に沿って設ける。つまり、噴射口１３ａから噴射されるアンモニア系溶液Ｆの流れの向きを排気通路４の軸方向と垂直な方向にする。
【００４９】
また、この噴射口１３ａと段差４ｂとの位置関係は、図２に示すように、噴射口１３ａを段差４ｂよりも上流側に設けたり、図３に示すように、噴射口１３ａを段差４ｂの位置に設けたり、図４に示すように、噴射口１３ａを段差４ｂよりも下流側に設ける。これらのいずれを選ぶかは、排気ガスＧの流速範囲と、噴射されるアンモニア系溶液Ｆの流速と、排気通路４の大きさ、段差４ｂの大きさや形状、段差４ｂと排気ガス浄化装置１０との距離等との関係によって定められる。なお、図１〜図３に点線で示す渦流は、単に説明用に模式的に示したものであり、数値計算結果や実験結果の流れを示すものでは無い。
【００５０】
また、アンモニア系溶液Ｆの噴射中心の傾斜角度、噴射の拡がり範囲、噴射口１３ａの位置等もそれぞれの排気ガス浄化システム１の構造に対応させて最適な構成を採用することができる。つまり、図１から図４のような、排気ガスＧの流れの方向に対して垂直方向に噴射する構成以外の、例えば、図６に示すような、排気ガスＧの流れの方向に対して並行な方向に噴射する構成も採用できる。
【００５１】
また、この段差４ｂの形状は、図１〜図４では、均等に拡大、即ち、上流側の小径部４ａと下流側の大径部４ｃは同心で形成しているが、排気管内直接噴射装置１３の配置や噴射方向、噴射速度や排気ガスＧの流速等によっては、偏心させて接続してもよい。また、小径部４ａと大径部４ｃの断面形状が異なってもよく、例えば、小径部４ａを円形管とし、大径部４ｃを楕円形管等としてもよい。要は、排気通路４内に噴射されたアンモニア系溶液Ｆを効率よく、排気ガスＧに混合でき、分散、均一化できる渦流を発生できる形状であればよい。
【００５２】
この構成によれば、排気通路４の直線状部分に段差４ｂを設けて安定した排気ガスの流れに故意に渦流を発生させると共に、この段差４ｂの近傍に排気管内噴射装置１３の噴射口１３ａを設けてアンモニア系溶液Ｆを噴射する構成により、アンモニア系溶液Ｆは、この段差４ｂで発生する渦流により排気ガスＧと混合し、拡散するので、排気ガス温度が均一化し、温度の低い部分が発生しないのでアンモニア系溶液Ｆの蒸発が効率よく行われ、排気通路４内において、短い距離で効率良く蒸発及び拡散し均一に排気ガス浄化装置１０に到達する。そのため、排気管内噴射装置１３の噴射口１３ａと排気ガス浄化装置１０の距離が短い配置であっても、アンモニア系溶液Ｆを均一に拡散させて排気ガス浄化装置１０へ供給することができる。
【００５３】
また、通常は、排気ガス浄化装置１０の断面積は、排気通路４の断面積よりも大きく形成されるので、この段差４ｂより下流側の大径部４ｃは排気ガス浄化装置１０の取付のための断面積拡大の一部を担う効果も奏することができる。
【００５４】
次に、第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態においては、図５及び図６に示すように、第１の実施の形態の排気ガス浄化システム１の構成に加えて、排気通路４内において、アンモニア系溶液（浄化剤）Ｆの噴射経路にアンモニア系溶液Ｆの微粒化を促進させる分散部材としての衝突板１７、１７Ａを設ける。
【００５５】
この衝突板１７、１７Ａは、この衝突板１７、１７Ａに噴射されてくるアンモニア系溶液Ｆを分散させる機能を有するものであれば良い。なお、この衝突板１７、１７Ａに噴射の分散機能に加えて、排気ガスＧの流れを渦流にする渦流発生機能を持たせると、アンモニア系溶液Ｆのより分散化、均一化を図ることができる。
【００５６】
図５に示す構成では、アンモニア系溶液Ｆが衝突する部分を、噴射方向に対して適当に（例えば、３０°〜６０°）に傾斜させた平面を有する衝突板１７で形成する。
【００５７】
この衝突板１７は、アンモニア系溶液Ｆの噴射方向が排気ガスＧの流れ方向に垂直か垂直に近い角度となる時に大きな効果を奏することができる。
【００５８】
また、図６に示す構成では、円錐の頂点を浄化剤の噴射口に対向させた円錐形状の棒状体で衝突板１７Ａを形成する。この構成は、アンモニア系溶液Ｆの噴射方向が排気ガスＧの流れ方向に平行か並行に近い角度となる時に大きな効果を奏することができる。
【００５９】
この衝突板１７、１７Ａの分散効果によりアンモニア系溶液Ｆの微粒化を促進させることができ、より微粒化及び均一分散化できる。
【００６０】
次に、第３の実施の形態について説明する。この第３の実施の形態においては、図７及び図８に示すように、第２の実施の形態の排気ガス浄化システムの構成と同様に、排気通路４内において、アンモニア系溶液（浄化剤）Ｆの噴射経路にアンモニア系溶液Ｆの微粒化を促進させる衝突板１７、１７Ａを設けるが、排気通路４に段差を設けない構成である。
【００６１】
この衝突板１７、１７Ａは、第２の実施の形態の場合と同じ構成でよく、同じ作用効果が得られる。ただし、排気通路４に段差４ｂが無い分だけ、段差４ｂが発生する渦流を利用できないが、衝突板１７、１７Ａ自身が渦流を発生するので、この渦流による作用効果を利用することができる。この渦流による作用効果は、一般的には、段差４ｂで発生する渦流による作用効果よりも小さいが、衝突板１７、１７Ａの形状を渦流が発生しやすい形状にすることにより、必要な分散化及び均一化の効果を得ることができる。
【００６２】
次に、第４〜６の実施の形態の排気ガス浄化システムについて説明する。この第４〜６の実施の形態の排気ガス浄化システムでは、排気ガス浄化装置１０は、上流側の酸化触媒と下流側のＮＯｘ吸蔵還元型触媒を備えて形成され、浄化剤が炭化水素であるように構成される。その他の構成は、それぞれ第１〜３の実施の形態と同様である。
【００６３】
この酸化触媒は、コージェライト、炭化ケイ素、又はステンレス等の構造材で形成されたモノリス触媒に、白金やロジウムやパラジウム等の触媒金属を担持して形成される。また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、酸化機能を持つ白金（Ｐｔ）等の貴金属触媒と、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類等のＮＯｘ吸蔵機能を持つＮＯｘ吸蔵材を担持し、これらにより、排気ガス中の酸素濃度によってＮＯｘ吸蔵とＮＯｘ放出・浄化の二つの機能を発揮する。
【００６４】
そして、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、通常運転時にＮＯｘを触媒金属に吸蔵し、吸蔵能力が飽和に近づくと、適時、流入してくる排気ガスの空燃比をリッチ空燃比にして、吸蔵したＮＯｘを放出させると共に、放出されたＮＯｘを触媒の三元機能で還元する。
【００６５】
このＮＯｘ吸蔵還元型触媒を備えた排気ガス浄化システムでは、ＮＯｘ吸蔵推定量がＮＯｘ吸蔵飽和量になった時に、排気管内噴射装置１３により、排気通路４に直接燃料等の炭化水素（浄化剤）Ｆを供給する。この炭化水素Ｆを、上流側の酸化触媒で酸化することにより、排気ガスＧの空燃比をリッチ状態にして、吸収したＮＯｘを放出させる。この放出されたＮＯｘを貴金属触媒により還元させる。この再生処理により、ＮＯｘ吸蔵能力を回復する。
【００６６】
次に、第７〜９の実施の形態の排気ガス浄化システムについて説明する。この第７〜９の実施の形態の排気ガス浄化システムでは、排気ガス浄化装置１０は、上流側の酸化触媒と下流側のＮＯｘ直接還元型触媒を備えて形成され、浄化剤が炭化水素であるように構成される。その他の構成は、それぞれ第１〜３の実施の形態と同様である。
【００６７】
この酸化触媒は、第４〜６の実施の形態と同様に、コージェライト、炭化ケイ素、又はステンレス等の構造材で形成されたモノリス触媒に、白金やロジウムやパラジウム等の触媒金属を担持して形成される。ＮＯｘ直接還元型触媒は、β型ゼオライト等の担体に触媒成分であるロジウム（Ｒｈ）やパラジウム（Ｐｄ）等の金属を担持させて形成する。更に、金属の酸化作用を軽減し、ＮＯｘ還元能力の保持に寄与するセリウム（Ｃｅ）を配合したり、下層に三元触媒を設けて酸化還元反応、特に排気ガスリッチ状態におけるＮＯｘの還元反応を促進するようにしたり、ＮＯｘの浄化率を向上させるために単体に鉄（Ｆｅ）を加える等する。
【００６８】
そして、このＮＯｘ直接還元型触媒は、通常運転時のリーン状態でＮＯｘを直接還元するが、この還元の際に触媒の活性物質である金属に酸素（Ｏ2 ）が吸着して還元性能が悪化する。そのため、ＮＯｘ還元性能が悪化してきた時に、排気管内噴射装置１３により、排気通路４に直接燃料等の炭化水素（浄化剤）Ｆを供給する。この炭化水素Ｆを、上流側の酸化触媒で酸化することにより、排気ガスＧの空燃比をリッチ状態にして、触媒の活性物質である金属を再生して活性化する。
【００６９】
次に、第１０〜１２の実施の形態の排気ガス浄化システムについて説明する。この第１０〜１２の実施の形態の排気ガス浄化システムでは、排気ガス浄化装置１０は、酸化触媒を有する連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備えて形成され、浄化剤が炭化水素であるように構成される。その他の構成は、それぞれ第１〜３の実施の形態と同様である。
【００７０】
なお、この酸化触媒を有する連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタとしては、上流側の酸化触媒と下流側のフィルタとから形成されるものや、酸化触媒を担持したフィルタから形成されるもの等がある。
【００７１】
この上流側の酸化触媒は、第４〜６の実施の形態と同様に、コージェライト、炭化ケイ素、又はステンレス等の構造材で形成されたモノリス触媒に、白金やロジウムやパラジウム等の触媒金属を担持して形成される。フィルタは、多孔質のセラミックのハニカムのチャンネルの入口と出口を交互に目封じした、即ち、市松模様状に目封じしたモノリスハニカム型ウォールスルータイプのフィルタで形成される。このフィルタで排気ガス中のＰＭ（粒子状物質）を捕集する。
【００７２】
また、酸化触媒を担持したフィルタは、モノリスハニカム型ウォールスルータイプのフィルタに、白金やロジウムやパラジウム等の触媒金属を担持して形成され、このフィルタで排気ガス中のＰＭを捕集する。
【００７３】
そして、フィルタ部分に捕集され蓄積されたＰＭを燃焼除去するために、排気管内噴射１３により、排気通路４内に軽油燃料等の炭化水素（浄化剤）Ｆを供給して、フィルタの上流側に配置した酸化触媒又はフィルタに担持された酸化触媒で、この炭化水素Ｆを酸化させることによって、フィルタの温度を上昇させてフィルタのＰＭを燃焼除去する。
【００７４】
上記の第１〜１２の実施の形態の排気ガス浄化システムによれば、浄化剤Ｆを排気通路４内に供給する排気ガス浄化システム１において、段差４ｂ部分に又はその近傍に噴射された浄化剤Ｆは、この段差４ｂや衝突板１７、１７Ａで発生する渦流により排気ガスとの混合が促進され、この混合により、浄化剤Ｆの分散均一化と蒸発が短距離で行われる。そのため、浄化剤Ｆは、短い距離で効率良く蒸発及び拡散し、均一化した状態で排気ガス浄化装置に到達する。
【００７５】
また、排気通路４内に設けた衝突板１７、１７Ａにより、噴射された浄化剤Ｆをこの衝突板１７、１７Ａに衝突させて、浄化剤Ｆの微粒化を促進させることができ、より微粒化及び均一分散化できる。
【００７６】
従って、浄化剤Ｆの噴射位置と排気ガス浄化装置１０の距離が短い配置であっても、浄化剤Ｆを均一に拡散させて排気ガス浄化装置１０へ供給することができる。
【実施例】
【００７７】
本発明の第２の実施の形態において、段差４ｂと衝突板１７を設けたものを実施例とし、図９に示すようものを実施例とし、図１０に示すように段差４ｂと衝突板（分散部材）１７との距離Ｌを長くしたものを比較例１とした。また、図１１に示すように、比較例１において下流側に長い末広管１０ａを設けたものを比較例２とした。
【００７８】
ここで、各例とも、小径部４ａの直径Ｄ１が５０ｍｍφ、大径部４ｃの直径Ｄ２が９０ｍｍφ、排気ガス浄化装置１０の大径部４ｃの直径Ｄ３が２３９ｍｍφである。そして、実施例では、Ｌ１が１４５ｍｍ、Ｌ２が５５５ｍｍ、Ｌ３が１５４ｍｍであり、比較例１ではＬ１が６７０ｍｍ、Ｌ２が５５５ｍｍ、Ｌ３が１５４ｍｍであり、比較例２では、Ｌ１が６７０ｍｍ、Ｌ２が５５５ｍｍ、Ｌ３が８７０ｍｍである。
【００７９】
また、衝突板１７に関しては、いずれも、衝突板１７のアンモニア系溶液Ｆが衝突する面の中心は、壁面から１０ｍｍの距離に置かれ、その衝突面は排気ガスの流れに対しても、また、アンモニア系溶液Ｆの主噴射方向に対しても、４５°傾斜している。
【００８０】
この実施例と比較例１、２に関して、数値計算による噴霧解析とＮＯｘ浄化試験を行った。
【００８１】
この数値計算による噴霧解析は、平均速度４２．４４ｍ／ｓ、脈動周期４４．Ｈｚ、脈動振幅１２．９６ｍ／ｓ、乱流強度３．０％、排気ガス温度５５０°Ｋ、排気ガス密度０．６４６ｋｇ／ｍ3 、圧力９２．５Ｐａの、噴霧（噴射された尿素）の蒸発が良好となる温度でかつ触媒活性か温度以上である条件で行い、この噴霧の分布や液滴の流動状態等の計算結果により、次のようなことが分かった。
【００８２】
実施例では、段差４ｂ付近の流速分布の計算結果から、排気ガスＧは小径部４ａから大径部４ｃへ広がりながら流れており、安定した流れで小径部４ａを流れていた排気ガスＧも、ここでは乱れと流速の変化に伴って不安定な流れとなっていることが分かった。また、広がる排気ガスＧが大径部４ｃの壁面に到達する位置付近は、排気ガスＧの一部が壁面伝いに逆流していることが分かった。つまり、排気管内噴射装置（インジェクタ）１３の上流にある流れ場において、戻り流れ（バックワードフロー）部分の排気ガスＧが一部逆流を起こし流速を低下させているため、排気ガス流れが広がりつつある領域の流れ場では速度分布が安定していない。
【００８３】
この実施例では、この段差４ｂ近傍の排気ガス流れが広がり切る位置に、排気管内噴射装置１３を衝突板（インパクタ）１７と共に設け、ここの流れ場の不安定さを利用して噴霧拡散を促進する。
【００８４】
また、噴霧挙動を示す液滴の流動状態の計算結果では、段差４ｂのある排気管形状であると、噴射（又は噴霧）された液滴Ｆは戻り流れなどで滞留している部分に取り込まれて、徐々に下流に流れていくため蒸発が効率よく行われ、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）１１に到達する液滴Ｆは皆無であることが分かった。なお、別の計算結果から段差４ｂを設けない場合には、噴射された液滴Ｆは液滴状態のままでアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒１１まで到達することが分かった。
【００８５】
比較例１では、液滴Ｆの流動状態の計算結果を見ると、流れ場は排気管内噴射装置１３の位置で非常に安定しており、なおかつ流速が速いために排気管内噴射装置１３からの液滴Ｆは排気管４中に噴射されて衝突板１７に衝突後は即座に流れに乗って下流方向へ流されてしまう。そのため、噴射された液滴Ｆは排気管４全体に拡散することなく、噴霧の濃い部分が最後まで残ってしまっている。そのため、噴霧の濃い部分が、液滴のまま触媒前面に到達している。
【００８６】
比較例２では、液滴Ｆの流動状態の計算結果を見ると、排気管４の形状は末広管１０ａの拡散部までは比較例１と同じであるので、流れ場も同様に安定して流速が速く、排気管内噴射装置１３から噴射された液滴Ｆが排気管４全体に拡散することなく、噴霧の濃い部分が最後まで残ったまま拡散部１０ａに到達する。そして、拡散部１０ａの長さＬ３が延長されていることで、噴霧の濃い部分が徐々に広げられ、触媒１１の前面に到達する時点では、噴霧濃度がほぼ均一になる。また、噴霧蒸発のための時間が確保できるので、比較例１のように液滴のまま触媒前面に到達しないことが分かった。
【００８７】
しかし、この比較例２の場合には、拡散部長さＬ３を延長したことにより、噴霧が触媒１１に到達する時間が伸び、過渡運転時の応答性が低下すること、拡散部形状が車両搭載時の制約となるという問題がある。
【００８８】
また、噴霧濃度分布の計算結果の比較から、実施例では比較例１に比べて、噴霧が均一に分布した状態で触媒１１の前面に到達していることが分かった。この結果からも、噴霧の一部が戻り流れに取り込まれて留まりつつ、徐々に下流へと流れ出て行くことが分かった。
【００８９】
次に、ＮＯｘ浄化試験の結果について説明するが、このＮＯｘ浄化試験は、ガソリン１３モードの９モード目（定格回転の６０％回転、６０％トルク）で行った。この結果を図１２と図１３に示す。
【００９０】
図１２に示す横軸の当量比とは、理想状態でＮＯｘと反応するアンモニアの比率である。当量比１の場合は、噴霧した尿素から発生するアンモニアの量が排気管中のＮＯｘと１：１で反応する量である。
【００９１】
このＮＯｘ浄化率を比較した図１２によれば、実施例（実線Ａ）と比較例２（一点鎖線Ｃ）は、ほぼ理想状態のＮＯｘ浄化率で推移し、当量比１．０ではＮＯｘ浄化率が、目標ＮＯｘ浄化率９０％以上に対して、それぞれ９８％、９９％と目標値を上回っているが、それと比較して、比較例１（点線Ｂ）は当量比０．５付近から既に理想浄化率（当量比０．５の場合は浄化率５０％）を若干下回り始め、当量比１．０においても８２％というＮＯｘ浄化率となっていることが分かる。なお、ガソリン１３モード全体のＮＯｘ浄化率は、実施例、比較例１、比較例２において、それぞれ７５％、８７％、５７％であった。
【００９２】
また、図１３によれば、アンモニアスリップは、目標アンモニアスリップ２０ｐｐｍに対して、実施例（実線Ａ）と比較例２（一点鎖線Ｃ）では当量比１．０付近まで小さい値で推移するが、比較例１（点線Ｂ）では当量比０．５を超えると急激に増加することが分かる。
【００９３】
従って、排気管内噴射装置１３の上流側の近傍に段差４ｂを設けた排気管形状では、排気管の長さを長くすることなく、高いＮＯｘ浄化率を得られることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの全体構成を示す図である。
【図２】排気通路の段差より、上流側に排気管内噴射装置を設けた構成を示す部分図である。
【図３】排気通路の段差部位に、排気管内噴射装置を設けた構成を示す部分図である。
【図４】排気通路の段差より下流側に、排気管内噴射装置を設けた構成を示す部分図である。
【図５】排気通路の段差の近傍に、衝突板で形成される分散部材を設けた構成を示す部分図である。
【図６】排気通路の段差の近傍に、円錐を頭部に有する棒状体で形成される分散部材を設けた構成を示す部分図である。
【図７】排気通路の段差無しで、衝突板で形成される分散部材を設けた構成を示す部分図である。
【図８】排気通路の段差無しで、円錐を頭部に有する棒状体で形成される分散部材を設けた構成を示す部分図である。
【図９】実施例の排気ガス浄化システムの排気通路の段差と排気管内噴射装置の近傍の構成を示す図である。
【図１０】比較例１の排気ガス浄化システムの排気通路の段差と排気管内噴射装置の近傍の構成を示す図である。
【図１１】比較例２の排気ガス浄化システムの排気通路の段差と排気管内噴射装置の近傍の構成を示す図である。
【図１２】実施例と比較例１、２のＮＯｘ浄化率を示す図である。
【図１３】実施例と比較例１、２のアンモニアスリップを示す図である。
【符号の説明】
【００９５】
Ｅ    エンジン
１    排気ガス浄化システム
４    排気通路
４ａ  小径部
４ｂ  段差
４ｃ  大径部
１０    排気ガス浄化装置
１１    アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒
１３    排気管内噴射装置
１３ａ  噴射口
１７    衝突板（分散部材）
１７Ａ  円錐形状の棒状体
Ｆ    アンモニア系溶液（浄化剤、液滴）
Ｇ    排気ガス
Ｇｃ  浄化された排気ガス
【図１】
2006322327.tif 000003
【図２】
2006322327.tif 000004
【図３】
2006322327.tif 000005
【図４】
2006322327.tif 000006
【図５】
2006322327.tif 000007
【図６】
2006322327.tif 000008
【図７】
2006322327.tif 000009
【図８】
2006322327.tif 000010
【図９】
2006322327.tif 000011
【図１０】
2006322327.tif 000012
【図１１】
2006322327.tif 000013
【図１２】
2006322327.tif 000014
【図１３】
2006322327.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成18年8月30日(2006.8.30)
【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】
内燃機関の排気通路に配設された排気ガス浄化装置で消費される浄化剤を、排気管内噴射装置によって前記排気ガス浄化装置より上流側の前記排気通路内に供給して排気ガスに混入させる排気ガス浄化方法において、
前記排気通路に該排気通路の上流側よりも排気通路が拡がる段差を設けて、排気ガスの流れに渦流を発生させると共に、前記段差の位置又はその近傍に前記浄化剤を排気ガスの流れの方向に対して垂直方向又は平行な方向に噴射し、前記排気通路内に噴射された浄化剤を、浄化剤の噴射方向に対して傾斜させた衝突板に衝突させて、前記浄化剤の微粒化を促進させる
ことを特徴とする排気ガス浄化方法。
【請求項２】
浄化剤の噴射方向に対する前記衝突板の傾斜角度を３０°〜６０°とすることを特徴とする請求項１記載の排気ガス浄化方法。
【請求項３】
内燃機関の排気通路に配設された排気ガス浄化装置で消費される浄化剤を、排気管内噴射装置によって前記排気ガス浄化装置より上流側の前記排気通路内に供給して排気ガスに混入させる排気ガス浄化方法において、
前記浄化剤を排気ガスの流れ方向に垂直方向又は平行な方向に噴射すると共に、前記排気通路内に噴射された浄化剤を、浄化剤の噴射方向に対して傾斜させた衝突板に衝突させて、前記浄化剤の微粒化を促進させる
ことを特徴とする排気ガス浄化方法。
【請求項４】
浄化剤の噴射方向に対する前記衝突板の傾斜角度を３０°〜６０°とすることを特徴とする請求項３記載の排気ガス浄化方法。
【請求項５】
内燃機関の排気通路に排気ガス浄化装置を備えると共に、該排気ガス浄化装置で消費される浄化剤を前記排気ガス浄化装置の上流側の前記排気通路内に供給して排気ガスに混入させる排気管内噴射装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、
前記排気通路に該排気通路の上流側よりも排気通路が拡がる段差を、前記排気管内噴射装置の噴射口の位置又はその近傍の排気通路に設け、前記排気管内噴射装置を浄化剤を排気ガスの流れ方向に垂直方向又は平行な方向に噴射するように設けると共に、前記排気通路内において、前記浄化剤の噴射経路に前記浄化剤の微粒化を促進させる分散部材を、浄化剤の噴射方向に対して傾斜させた衝突板で形成して設けた
ことを特徴とする排気ガス浄化システム。
【請求項６】
浄化剤の噴射方向に対する前記衝突板の傾斜角度を３０°〜６０°とすることを特徴とする請求項５記載の排気ガス浄化システム。
【請求項７】
内燃機関の排気通路に排気ガス浄化装置を備えると共に、該排気ガス浄化装置で消費される浄化剤を前記排気ガス浄化装置の上流側の前記排気通路内に供給して排気ガスに混入させる排気管内噴射装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、
前記排気管内噴射装置を浄化剤を排気ガスの流れ方向に垂直方向又は平行な方向に噴射するように設けると共に、前記浄化剤の噴射経路に前記浄化剤の微粒化を促進させる分散部材を、浄化剤の噴射方向に対して傾斜させた衝突板で形成して設けた
ことを特徴とする排気ガス浄化システム。
【請求項８】
浄化剤の噴射方向に対する前記衝突板の傾斜角度を３０°〜６０°とすることを特徴とする請求項７記載の排気ガス浄化システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
上記のような目的を達成するための排気ガス浄化方法は、内燃機関の排気通路に配設された排気ガス浄化装置で消費される浄化剤を、排気管内噴射装置によって前記排気ガス浄化装置より上流側の前記排気通路内に供給して排気ガスに混入させる排気ガス浄化方法において、前記排気通路に該排気通路の上流側よりも排気通路が拡がる段差を設けて、排気ガスの流れに渦流を発生させると共に、前記段差の位置又はその近傍に前記浄化剤を排気ガスの流れ方向に垂直方向又は平行な方向に噴射し、前記排気通路内に噴射された浄化剤を、浄化剤の噴射方向に対して傾斜させた衝突板に衝突させて、前記浄化剤の微粒化を促進させることを特徴とする。
また、上記の排気ガス浄化方法において、浄化剤の噴射方向に対する前記衝突板の傾斜角度を３０°〜６０°とすることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
あるいは、上記のような目的を達成するための排気ガス浄化方法は、内燃機関の排気通路に配設された排気ガス浄化装置で消費される浄化剤を、排気管内噴射装置によって前記排気ガス浄化装置より上流側の前記排気通路内に供給して排気ガスに混入させる排気ガス浄化方法において、前記浄化剤を排気ガスの流れ方向に垂直方向又は平行な方向に噴射すると共に、前記排気通路内に噴射された浄化剤を、浄化剤の噴射方向に対して傾斜させた衝突板に衝突させて、前記浄化剤の微粒化を促進させることを特徴とする。この構成により、噴射された浄化剤を、微粒化したり、蒸発させたりして、均一に分散した状態で排気ガス浄化装置に供給できる。
また、上記の排気ガス浄化方法において、浄化剤の噴射方向に対する前記衝突板の傾斜角度を３０°〜６０°とすることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
また、上記のような目的を達成するための排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気通路に排気ガス浄化装置を備えると共に、該排気ガス浄化装置で消費される浄化剤を前記排気ガス浄化装置の上流側の前記排気通路内に供給して排気ガスに混入させる排気管内噴射装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記排気通路に該排気通路の上流側よりも排気通路が拡がる段差を、前記排気管内噴射装置の噴射口の位置又はその近傍の排気通路に設け、前記排気管内噴射装置を浄化剤を排気ガスの流れ方向に垂直方向又は平行な方向に噴射するように設けると共に、前記排気通路内において、前記浄化剤の噴射経路に前記浄化剤の微粒化を促進させる分散部材を、浄化剤の噴射方向に対して傾斜させた衝突板で形成して設けて構成する。
また、上記の排気ガス浄化システムにおいて、浄化剤の噴射方向に対する前記衝突板の傾斜角度を３０°〜６０°とするように構成する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
あるいは、上記のような目的を達成するための排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気通路に排気ガス浄化装置を備えると共に、該排気ガス浄化装置で消費される浄化剤を前記排気ガス浄化装置の上流側の前記排気通路内に供給して排気ガスに混入させる排気管内噴射装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記排気管内噴射装置を浄化剤を排気ガスの流れ方向に垂直方向又は平行な方向に噴射するように設けると共に、前記浄化剤の噴射経路に前記浄化剤の微粒化を促進させる分散部材を、浄化剤の噴射方向に対して傾斜させた衝突板で形成して設けて構成される。この構成により、噴射された浄化剤を、微粒化及び均一分散化できる。
また、上記の排気ガス浄化システムにおいて、浄化剤の噴射方向に対する前記衝突板の傾斜角度を３０°〜６０°とするように構成される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
図１に、本発明の参考となる実施の形態の排気ガス浄化システム１の構成を示す。この排気ガス浄化システム１では、エンジン（内燃機関）Ｅの排気通路４に、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒１１を有する排気ガス浄化装置１０が配置される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
そして、この参考となる実施の形態においては、排気通路４における排気管内噴射装置１３の噴射口１３ａの近傍に、排気ガスの通路の断面積が下流側から上流側に不連続に大きくなる段差４ｂが設けられる。この段差４ｂの上流側は、排気ガスの通路の断面積が一定の小断面部である小径部４ａに接続し、下流側は、排気ガスの通路の断面積が一定の大断面部である大径部４ｃに接続している。この大径部４ｃが排気ガス浄化装置１１に接続している。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
次に、第１の実施の形態について説明する。この第１の実施の形態においては、図５及び図６に示すように、本発明の参考となる実施の形態の排気ガス浄化システム１の構成に加えて、排気通路４内において、アンモニア系溶液（浄化剤）Ｆの噴射経路にアンモニア系溶液Ｆの微粒化を促進させる分散部材としての衝突板１７、１７Ａを設ける。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
次に、第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態においては、図７及び図８に示すように、第１の実施の形態の排気ガス浄化システムの構成と同様に、排気通路４内において、アンモニア系溶液（浄化剤）Ｆの噴射経路にアンモニア系溶液Ｆの微粒化を促進させる衝突板１７、１７Ａを設けるが、排気通路４に段差を設けない構成である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
この衝突板１７、１７Ａは、第１の実施の形態の場合と同じ構成でよく、同じ作用効果が得られる。ただし、排気通路４に段差４ｂが無い分だけ、段差４ｂが発生する渦流を利用できないが、衝突板１７、１７Ａ自身が渦流を発生するので、この渦流による作用効果を利用することができる。この渦流による作用効果は、一般的には、段差４ｂで発生する渦流による作用効果よりも小さいが、衝突板１７、１７Ａの形状を渦流が発生しやすい形状にすることにより、必要な分散化及び均一化の効果を得ることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
次に、第３、４の実施の形態の排気ガス浄化システムについて説明する。この第３、４の実施の形態の排気ガス浄化システムでは、排気ガス浄化装置１０は、上流側の酸化触媒と下流側のＮＯｘ吸蔵還元型触媒を備えて形成され、浄化剤が炭化水素であるように構成される。その他の構成は、それぞれ第１、２の実施の形態と同様である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
次に、第５、６の実施の形態の排気ガス浄化システムについて説明する。この第５、６の実施の形態の排気ガス浄化システムでは、排気ガス浄化装置１０は、上流側の酸化触媒と下流側のＮＯｘ直接還元型触媒を備えて形成され、浄化剤が炭化水素であるように構成される。その他の構成は、それぞれ第１、２の実施の形態と同様である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
この酸化触媒は、第３、４の実施の形態と同様に、コージェライト、炭化ケイ素、又はステンレス等の構造材で形成されたモノリス触媒に、白金やロジウムやパラジウム等の触媒金属を担持して形成される。ＮＯｘ直接還元型触媒は、β型ゼオライト等の担体に触媒成分であるロジウム（Ｒｈ）やパラジウム（Ｐｄ）等の金属を担持させて形成する。更に、金属の酸化作用を軽減し、ＮＯｘ還元能力の保持に寄与するセリウム（Ｃｅ）を配合したり、下層に三元触媒を設けて酸化還元反応、特に排気ガスリッチ状態におけるＮＯｘの還元反応を促進するようにしたり、ＮＯｘの浄化率を向上させるために単体に鉄（Ｆｅ）を加える等する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
次に、第７、８の実施の形態の排気ガス浄化システムについて説明する。この第７、８の実施の形態の排気ガス浄化システムでは、排気ガス浄化装置１０は、酸化触媒を有する連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備えて形成され、浄化剤が炭化水素であるように構成される。その他の構成は、それぞれ第１、２の実施の形態と同様である。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
この酸化触媒は、第３、４の実施の形態と同様に、コージェライト、炭化ケイ素、又はステンレス等の構造材で形成されたモノリス触媒に、白金やロジウムやパラジウム等の触媒金属を担持して形成される。フィルタは、多孔質のセラミックのハニカムのチャンネルの入口と出口を交互に目封じした、即ち、市松模様状に目封じしたモノリスハニカム型ウォールスルータイプのフィルタで形成される。このフィルタで排気ガス中のＰＭ（粒子状物質）を捕集する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
上記の第１〜８の実施の形態の排気ガス浄化システムによれば、浄化剤Ｆを排気通路４内に供給する排気ガス浄化システム１において、段差４ｂ部分に又はその近傍に噴射された浄化剤Ｆは、この段差４ｂや衝突板１７、１７Ａで発生する渦流により排気ガスとの混合が促進され、この混合により、浄化剤Ｆの分散均一化と蒸発が短距離で行われる。そのため、浄化剤Ｆは、短い距離で効率よく蒸発及び拡散し、均一化した状態で排気ガス浄化装置に到達する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
本発明の第１の実施の形態において、段差４ｂと衝突板１７を設けたものを実施例とし、図９に示すようなものを実施例とし、図１０に示すように段差４ｂと衝突板（分散部材）１７との距離Ｌを長くしたものを比較例１とした。また、図１１に示すように、比較例１において下流側に長い末広官１０ａを設けたものを比較例２とした。