(57)【要約】【課題】排気浄化触媒の端面に還元剤を一様に供給する排気浄化装置を提供する。【解決手段】排気浄化装置１０は、排気管２０と、排気を浄化する触媒１１と、還元剤を添加する添加弁部１３と、添加弁部１３から噴射された還元剤を分散させる分散部１２と、を備えている。排気管２０は、触媒１１と分散部１２が配置されている下流部２１と、上流部２２と、湾曲部２３とを、備えている。添加弁部１３は、噴射開口部１４が分散部１２を指向するように湾曲部２３の内部に突出している。湾曲部２３は、内部空間に向かって延設されている仕切部３２Ｂを有している。仕切部３２Ｂは、下流端部３２Ｃが分散部１２を指向しているとともに、上流部２２側から噴射開口部１４を遮っている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路を形成する排気管と、排気を浄化する触媒と、還元剤を添加する添加弁部と、該添加弁部から噴射された還元剤を分散させる分散部と、を備える排気浄化装置であって、
前記排気管は、前記触媒が配置されており直線状に延伸している下流部と、該下流部よりも排気上流側であって前記下流部の延伸方向と交差するように直線状に延伸している上流部と、前記下流部の延伸方向と前記上流部の延伸方向とが交差している部分で円弧状に湾曲している湾曲部とを、備え、
前記分散部は、前記下流部に設けられており、
前記添加弁部は、還元剤の噴射開口部が前記分散部を指向するように前記湾曲部の内部に突出して設けられており、
前記湾曲部は、その内部空間に向かって延設されている仕切部を有し、該仕切部は、その下流端部が前記分散部を指向しているとともに、前記上流部側から前記噴射開口部を遮っている排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気を浄化する排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気を浄化する触媒と、触媒に還元剤を添加する添加弁を排気管に備えた内燃機関の排気浄化装置が知られている。特許文献１に開示されている排気浄化装置では、排気管は、触媒が配置される下流部において管の中心軸が延びる下流方向と、触媒が配置される部位よりも上流部において管の中心軸が延びる上流方向とが異なっている。排気管は、それら下流方向と上流方向とが交差する部位で湾曲しており、湾曲した湾曲部に添加弁が配設されている。そして、排気管の下流部であって触媒よりも上流側には分散板が配設され、この分散板によって、添加弁から噴射された還元剤が触媒に向けて分散される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６‐１８６２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている排気浄化装置では、添加弁は、その噴射孔が分散板を指向するように排気管の湾曲部に固定されている。ただし、排気管の湾曲部は、排気管において排気の流れが変更される部位であるため、湾曲部を流れる排気は、湾曲外周側の壁面を指向する傾向にある。このため、排気管の湾曲態様や排気の流量によっては、湾曲部を流れる排気の影響を添加弁から噴射された還元剤が受けることで、還元剤が分散板の一部分に偏って噴きつけられてしまい、触媒の端面に到達する還元剤が一様に分散されにくいという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するための排気浄化装置は、内燃機関の排気通路を形成する排気管と、排気を浄化する触媒と、還元剤を添加する添加弁部と、該添加弁部から噴射された還元剤を分散させる分散部と、を備える排気浄化装置であって、前記排気管は、前記触媒が配置されており直線状に延伸している下流部と、該下流部よりも排気上流側であって前記下流部の延伸方向と交差するように直線状に延伸している上流部と、前記下流部の延伸方向と前記上流部の延伸方向とが交差している部分で円弧状に湾曲している湾曲部とを、備え、前記分散部は、前記下流部に設けられており、前記添加弁部は、還元剤の噴射開口部が前記分散部を指向するように前記湾曲部の内部に突出して設けられており、前記湾曲部は、その内部空間に向かって延設されている仕切部を有し、該仕切部は、その下流端部が前記分散部を指向しているとともに、前記上流部側から前記噴射開口部を遮っていることをその要旨とする。
【０００６】
上記構成によれば、仕切部の下流端部が分散部を指向していることによって、湾曲部に流入した排気は、仕切部に案内されて分散部に向かうように流れが変化する。そして、添加弁部の噴射開口部が仕切部によって上流側から遮られていることによって、添加弁部から噴射される還元剤は、その噴射方向が湾曲部を流れる排気によって変更を余儀なくされるという影響を受けにくくなる。これによって、噴射された還元剤が排気管の壁面に向かって流されることが抑制される。すなわち、還元剤が分散部の一部分に偏って噴きつけられることが抑制され、一様に分散させた還元剤を触媒の端面に到達させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】排気浄化装置の一実施形態について、その断面構造を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、排気浄化装置の一実施形態について、図１を参照して説明する。
図１に示すように、内燃機関の排気浄化装置１０は、排気中に含まれるＮＯｘを選択的に還元する触媒１１を排気管２０に備えている。触媒１１は、排気管２０のうち下流部２１に配設されている。排気管２０の下流部２１は、内燃機関が搭載されている車両の下方に位置するように配設されている。下流部２１は、直線状に延伸されており、下流部２１の中心軸Ｃ１が水平方向と平行になるように搭載されている。
【０００９】
排気管２０の下流部２１において、触媒１１よりも排気上流側には、後述する添加弁１７から噴射された還元剤を分散させるための分散部１２が配設されている。分散部１２は、短冊状の複数の分散板が排気管２０の内壁から中心軸Ｃ１側に延設されて構成されている。
【００１０】
排気管２０は、下流部２１よりも排気上流側に、下流部２１における中心軸Ｃ１の延伸方向と交差するように延伸している上流部２２を有している。上流部２２は、上流部２２の中心軸Ｃ２が排気上流側から下流側にかけて下り傾斜になるように直線状に延伸されている。
【００１１】
排気管２０において、下流部２１の中心軸Ｃ１と上流部２２の中心軸Ｃ２とが交差する部分には、湾曲部２３が設けられている。湾曲部２３の中心軸は、上流部２２の下流側端部から下流部２１の上流側端部に向かって円弧状に湾曲している。湾曲部２３のうち湾曲外周壁２４には、孔２５が形成されている。孔２５には、添加弁部１３が挿入されている。添加弁部１３には、還元剤としての尿素水を触媒１１に供給する添加弁１７が設けられている。添加弁部１３は、排気管２０に挿入されている接続部１５と、添加弁１７を覆っている放熱部１６を有している。放熱部１６には、放熱フィン１６Ａが設けられている。添加弁１７は、添加弁部１３を介して排気管２０の湾曲部２３に固定されている。添加弁部１３の接続部１５において湾曲部２３側に位置する噴射開口部１４は、湾曲部２３の内部に突出している。添加弁１７の噴射孔１７Ａは、放熱部１６における接続部１５側の端部に位置している。添加弁１７の噴射孔１７Ａは、分散部１２を指向している。添加弁部１３は、添加弁部１３における接続部１５の延伸方向である中心軸Ｃ３が、下流部２１の延伸方向である中心軸Ｃ１と一致するように配設されている。
【００１２】
湾曲部２３の湾曲外周壁２４において、孔２５よりも排気上流側には、緩勾配部２７が形成されている。緩勾配部２７の傾斜勾配は、中心軸Ｃ１に対する中心軸Ｃ２の傾斜勾配よりも緩やかになっている。
【００１３】
排気管２０は、排気管２０を部分的に二重管構造とする内管３０を備えている。内管３０は、排気管２０の上流部２２から湾曲部２３に亘って配設されている。内管３０における上方側の上側壁部３１は、湾曲部２３の湾曲形状に沿って湾曲内周壁２８の内面と当接している。内管３０における下方側の下側壁部３２は、緩勾配部２７と所定の間隔を置いて並設されている内壁部３２Ａと、下側壁部３２における排気下流側の下流端部３２Ｃが分散部１２を指向するように排気下流側に延設されている仕切部３２Ｂと、を有している。湾曲部２３には、内壁部３２Ａと緩勾配部２７とによって区画されている間隙４０が設けられている。仕切部３２Ｂは、上流部２２側から添加弁部１３の噴射開口部１４を遮っている。すなわち、下側壁部３２は、接続部１５の延伸方向である中心軸Ｃ３よりも湾曲内周壁２８側に位置している。添加弁部１３の噴射開口部１４は、仕切部３２Ｂと湾曲外周壁２４との間に位置している。
【００１４】
次に本実施形態にかかる排気浄化装置１０の作用とともに、その効果について説明する。
排気浄化装置１０では、排気管２０が内管３０を備えており、排気管２０が部分的に二重管構造になっている。そして、内管３０の下側壁部３２における下流端部３２Ｃが排気管２０の下流部２１に設けられている分散部１２を指向している。このため、排気管２０の湾曲部２３に流入した排気は、下側壁部３２の仕切部３２Ｂによって案内されて分散部１２に向かうように流れが変化する。そして、添加弁部１３の噴射開口部１４が仕切部３２Ｂによって排気上流側から遮られていることによって、添加弁１７から噴射される還元剤は、その噴射方向が湾曲部２３を流れる排気によって変更を余儀なくされるという影響を受けにくくなる。これによって、添加弁１７から噴射される還元剤が排気管２０の壁面に向かって流されることが抑制される。さらに、接続部１５の延伸方向である中心軸Ｃ３が、下流部２１の延伸方向である中心軸Ｃ１と一致している。このため、添加弁１７から噴射される還元剤が下流部２１に設けられている分散部１２に到達しやすくなっている。すなわち、排気浄化装置１０によれば、還元剤が分散部１２の一部分に偏って噴きつけられることが抑制され、一様に分散させた還元剤を触媒１１の端面に到達させることができる。
【００１５】
また、仕切部３２Ｂによって案内されて分散部１２に向かう排気は、下側壁部３２の下流端部３２Ｃよりも排気下流側において下側壁部３２から剥離する。すなわち、排気管２０において、分散部１２に向かう排気は、内管３０の下側壁部３２に案内されて分散部１２を指向することとなり、その下側壁部３２に対向する湾曲部２３の湾曲外周壁２４は、排気が流れる方向の変更に直接的に関与しなくなる。したがって、下側壁部３２の仕切部３２Ｂと湾曲外周壁２４との間の空間には、排気の流れが生じにくい。すなわち、仕切部３２Ｂと湾曲外周壁２４との間に位置している噴射開口部１４の周辺には、排気の流れが生じにくい。これによって、添加弁１７が排気の流れに曝されにくくなり、排気の熱が添加弁１７に伝達することによる添加弁１７の先端温度の上昇を抑制することができる。添加弁１７の先端温度が過度に上昇すると還元剤に由来するデポジットが噴射孔１７Ａの周辺に堆積する虞があるが、添加弁１７の先端温度の上昇を抑制することができる排気浄化装置１０によれば、添加弁１７の先端にデポジットが堆積してしまうことを抑制することができる。
【００１６】
さらに、排気を案内する仕切部３２Ｂは、上流部２２側からのみ添加弁部１３の噴射開口部１４を遮っているため、噴射開口部１４から分散部１２までの空間が確保されている。これによって、噴射された還元剤に排気の流れの影響が及びにくくしつつも、分散部１２に向けて噴射された還元剤が、例えば仕切部３２Ｂや排気管２０の壁面に付着してしまうことを抑制できる。
【００１７】
また、排気浄化装置１０では、湾曲部２３に流入した排気のうち湾曲外周側を流れる排気は、内管３０の下側壁部３２における内壁部３２Ａに衝突して、その流れの方向を変化させる。下側壁部３２の内壁部３２Ａと湾曲外周壁２４の緩勾配部２７との間には、間隙４０が形成されているため、内壁部３２Ａから緩勾配部２７には熱が移動しにくい。すなわち、排気の熱量が排気管２０の外部に移動することが抑制される。これによって、下流部２１に設けられている触媒１１に流入する排気の温度が低下してしまうことを抑制でき、例えば、排気浄化装置１０を備える内燃機関の始動時における触媒１１の早期活性化に寄与できる。
【００１８】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、分散部１２として分散板を例示した。分散部１２としては、触媒１１に供給される還元剤を分散させることのできる構成を備えていればよい。例えば、排気管２０における通路断面の全体に亘って設けられている格子状の板を採用することもできる。
【００１９】
・下側壁部３２の内壁部３２Ａと湾曲外周壁２４の緩勾配部２７との間に間隙４０を設けることは必須の構成ではない。下側壁部３２と排気管２０とによって二重構造が形成されていれば、排気の熱量が排気管２０の外部に移動することを抑制できる。
【００２０】
・下流部２１の中心軸Ｃ１と接続部１５の中心軸Ｃ３は、必ずしも一致していなくてもよい。添加弁部１３に設けられている添加弁１７の噴射孔１７Ａが分散部１２を指向していればよい。
【００２１】
・上記実施形態では、内管３０を配設して排気管２０を部分的に二重管構造とすることによって、仕切部３２Ｂを形成した。噴射開口部１４を上流部２２側から遮る仕切部３２Ｂとしては、他の構成を採用することもできる。例えば、緩勾配部２７から分散部１２に向かって延伸する平板を配設して仕切部３２Ｂとすることもできる。
【符号の説明】
【００２２】
１０…排気浄化装置、１１…触媒、１２…分散部、１３…添加弁部、１４…噴射開口部、１５…接続部、１６…放熱部、１６Ａ…放熱フィン、１７…添加弁、１７Ａ…噴射孔、２０…排気管、２１…下流部、２２…上流部、２３…湾曲部、２４…湾曲外周壁、２５…孔、２７…緩勾配部、２８…湾曲内周壁、３０…内管、３１…上側壁部、３２…下側壁部、３２Ａ…内壁部、３２Ｂ…仕切部、３２Ｃ…下流端部、４０…間隙、Ｃ１…中心軸、Ｃ２…中心軸、Ｃ３…中心軸。
【図１】
2018135811.tif 000003