(57)【要約】【課題】排気浄化装置を大型化させることなく、かつ、排気ガスの流量の大小にかかわらず、添加弁から噴射した添加剤を排気通路（排気管）内で均一に拡散する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。【解決手段】排気浄化装置は、排気浄化触媒と、排気浄化触媒よりも上流側の排気通路４５内に添加剤を噴射する添加弁２１と、添加弁よりも上流側の排気通路内に設けられて排気ガスの流れを部分的に遮るとともに添加弁から噴射されて衝突した添加剤を排気通路内に拡散させる板状の拡散部材５１と、を有する。添加弁は、噴霧が拡散部材に衝突するように上流側に向けて添加剤を噴射し、拡散部材は、添加剤の噴霧が衝突する衝突部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３と、排気ガスの流れ方向の上流側から見て添加剤の噴霧と重なるように設けられた覆い部と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒よりも排気ガスの流れ方向の上流側の前記排気通路内に添加剤を噴射する添加弁と、
前記添加弁よりも排気ガスの流れ方向の上流側の前記排気通路内に設けられて前記排気通路内における排気ガスの流れを部分的に遮るとともに、前記添加弁から噴射された添加剤の噴霧と衝突して前記添加剤を前記排気通路内に拡散させる板状の拡散部材と、
を備える、排気浄化装置であって、
前記添加弁は、前記拡散部材の背面側に添加剤の噴霧が衝突するように、排気ガスの流れ方向の上流側に向けて添加剤を噴射し、
前記拡散部材は、前記添加弁から噴射された添加剤の噴霧と衝突する衝突部と、前記拡散部材を排気ガスの流れ方向の上流側から見て前記添加弁から噴射された添加剤の噴霧と重なるように設けられた覆い部とを有する、
排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排気浄化装置であって、
前記添加弁は、複数の噴孔を有するとともに、複数の前記噴孔のそれぞれから噴射された添加剤が前記排気通路内において互いに離間する複数の添加剤の噴霧を形成するように添加剤を噴射し、
前記拡散部材は、前記添加弁から噴射された複数の添加剤の噴霧にそれぞれ対応する前記衝突部と前記覆い部とを有する、
排気浄化装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の排気浄化装置であって、
少なくとも一つの前記覆い部は、長尺状の形状を有する長尺状覆い部とされており、
前記添加弁から噴射された添加剤の噴霧は円錐状噴霧を形成しており、
前記添加弁は、前記排気通路内に噴射した前記添加剤の前記円錐状噴霧の幅が前記長尺状覆い部の幅よりも狭くなるように、狭角に添加剤を噴射する、
排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒へ添加剤を供給することで排気の浄化を行なう排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のディーゼルエンジンを搭載した車両の排気浄化装置として、例えば、特許文献１に示されるような、排気浄化触媒の上流の排気管内に添加弁から添加剤（還元剤）を噴射して排気浄化触媒上でＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化する排気浄化装置が知られている。この種の排気浄化装置でＮＯｘを効率良く浄化するためには、添加弁から噴射された添加剤が排気浄化触媒の一部に集中しないように、排気管内で添加剤を一様に拡散させる必要がある。この課題に対して、特許文献１では、添加弁の上流側に排気ガスの流れを部分的に遮る堰板を設け、排気ガスの流量が多くなっても添加剤を良好に拡散させる構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２０８７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の構成では、排気ガスの流量が多いときの添加弁から噴射された還元剤（添加剤）の拡散性が向上するように排気ガスの流れを一部さえぎる堰板を設けているため、排気ガスの流量が少ないときには堰板がかえって還元剤の拡散性を悪化させる原因になる虞がある。即ち、添加弁において還元剤の噴射圧力は一定であるため、排気ガスの流量が少ない場合に堰板が排気ガスの流れをさえぎると、添加弁から噴射された還元剤が排気ガスの流れに乗って拡散する前に添加弁に対向する排気管の内壁部に到達してしまう。これにより、還元剤の濃度分布にかたよりが生じてしまう。また、特許文献１に記載の構成は、還元剤を排気ガスの流れによって排気管内に拡散させるものであるため、還元剤を均一に拡散させるためには添加弁から排気浄化触媒までの拡散距離を十分に長く取る必要があり、排気浄化装置が大型化してしまうという問題も発生する。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、排気浄化装置を大型化させることなく、かつ、排気ガスの流量の大小にかかわらず、添加弁から噴射した添加剤を排気通路（排気管）内で均一に拡散する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】
【０００６】
上記課題を解決するため、第１の発明は、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒と、前記排気浄化触媒よりも排気ガスの流れ方向の上流側の前記排気通路内に添加剤を噴射する添加弁と、前記添加弁よりも排気ガスの流れ方向の上流側の前記排気通路内に設けられて前記排気通路内における排気ガスの流れを部分的に遮るとともに、前記添加弁から噴射された添加剤の噴霧と衝突して前記添加剤を前記排気通路内に拡散させる板状の拡散部材と、を備える、排気浄化装置であって、前記添加弁は、前記拡散部材の背面側に添加剤の噴霧が衝突するように、排気ガスの流れ方向の上流側に向けて添加剤を噴射し、前記拡散部材は、前記添加弁から噴射された添加剤の噴霧と衝突する衝突部と、前記拡散部材を排気ガスの流れ方向の上流側から見て前記添加弁から噴射された添加剤の噴霧と重なるように設けられた覆い部とを有する、排気浄化装置である。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明に記載の排気浄化装置であって、前記添加弁は、複数の噴孔を有するとともに、複数の前記噴孔のそれぞれから噴射された添加剤が前記排気通路内において互いに離間する複数の添加剤の噴霧を形成するように添加剤を噴射し、前記拡散部材は、前記添加弁から噴射された複数の添加剤の噴霧にそれぞれ対応する前記衝突部と前記覆い部とを有する、排気浄化装置である。
【０００８】
第３の発明は、第１の発明または第２の発明に記載の排気浄化装置であって、少なくとも一つの前記覆い部は、長尺状の形状を有する長尺状覆い部とされており、前記添加弁から噴射された添加剤の噴霧は円錐状噴霧を形成しており、前記添加弁は、前記排気通路内に噴射した前記添加剤の前記円錐状噴霧の幅が前記長尺状覆い部の幅よりも狭くなるように、狭角に添加剤を噴射する、排気浄化装置である。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、添加剤は、排気通路内の上流に配置された拡散部材に向かって噴射される。拡散部材は、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、添加弁から噴射された添加剤と重なるように設けられた覆い部を有しているので、添加剤の噴霧は、排気ガスの流量の大小にかかわらず、拡散部材の衝突部に直接衝突する。拡散部材に衝突した添加剤の噴霧は、衝突部から種々の方向に飛散したり、拡散部材の覆い部に沿って流れたりして、排気通路内において径方向に広く拡散される。また、添加剤の噴霧を、排気ガスの流れによって拡散させる前に、拡散部材に衝突させて拡散させるので、添加弁から排気浄化装置までの距離を、より短くすることが可能であり、排気浄化装置が大型化することを抑制することができる。
【００１０】
第２の発明によれば、複数の噴孔のそれぞれから噴射された複数の添加剤の噴霧のそれぞれは、適切な間隔をあけて配置されたそれぞれの衝突部から拡散されるので、排気通路の径方向において、より均一に拡散される。
【００１１】
また、第３の発明によれば、排気通路内に噴射した円錐状噴霧の幅が長尺状覆い部の幅よりも狭くなるように、狭角に添加剤を噴射する。これにより、排気ガスの流れ方向の上流側から見た場合、噴射された円錐状噴霧は、噴孔から衝突部に至るまで覆い部からはみ出ることなく覆い部に重なっており、全て衝突部に到達できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の排気浄化装置を適用した内燃機関の概略構成を説明する図である。
【図２】第１の実施の形態の排気浄化装置の概要を説明する斜視図である。
【図３】図２のＩＩＩ方向から見た第１の実施の形態の排気浄化装置の拡散部材の正面図である。
【図４】第１の実施の形態にて、排気ガスの流量が大きい場合において、気化された添加剤が拡散する様子を説明する図である。
【図５】第１の実施の形態にて、排気ガスの流量が小さい場合において、気化された添加剤が拡散する様子を説明する図である。
【図６】排気ガスの流量の大小に対する排気通路内での気化された添加剤の拡散度について、簡易シミュレーションモデルを用いた計算結果を示す図である。
【図７】第２の実施の形態の排気浄化装置の概要を説明する斜視図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ方向から見た第２の実施の形態の排気浄化装置の拡散部材の正面図である。
【図９】第３の実施の形態の排気浄化装置の概要を説明する斜視図である。
【図１０】図９のＸ方向から見た第３の実施の形態の排気浄化装置の拡散部材の正面図である。
【図１１】第４の実施の形態の排気浄化装置の概要を説明する斜視図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ方向から見た第４の実施の形態の排気浄化装置の拡散部材の正面図である。
【図１３】第５の実施の形態の排気浄化装置の概要を説明する図であり、添加弁の中心軸線と直交するように拡散部材を配置した状態を説明する図である。
【図１４】第６の実施の形態の排気浄化装置の概要を説明する図であり、排気通路の左右に２個の添加弁を配置し、排気通路内の左右に２個の拡散部材を配置し、２個の添加弁から２個の拡散部材のそれぞれに還元剤を噴射する様子を説明する図である。
【図１５】比較例として［従来の排気浄化装置の例１］の構成を説明する図である。
【図１６】比較例として［従来の排気浄化装置の例２］の構成を説明する図である。
【００１３】
●［排気浄化装置５０が適用される内燃機関の構成（図１）］
以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。まず図１を用いて、本発明の排気浄化装置５０を適用した内燃機関の例について説明する。内燃機関１０（この場合、ディーゼルエンジン）の排気経路１２には、排気浄化装置５０として、上流から、酸化触媒４１、フィルタ４２、選択還元型触媒４３（この場合、尿素ＳＣＲであり、排気浄化触媒に相当）、酸化触媒４４、が順次設けられている。また、フィルタ４２と選択還元型触媒４３の間には、拡散部材５１と、添加弁２１とが配置されている。酸化触媒４１は、炭化水素（ＨＣ）と一酸化炭素（ＣＯ）を無害化する触媒であり、フィルタ４２は、排気ガス中の粒子状物質を捕集するいわゆるＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）である。また選択還元型触媒４３は、添加弁２１から噴射されて拡散部材５１にて拡散された添加剤（この場合、尿素水）を用いて窒素酸化物（ＮＯｘ）を無害化する触媒であり、酸化触媒４４は、選択還元型触媒４３にて反応に使用されずに余った添加剤を無害化する触媒である。なお、図１に示す構成において、選択還元型触媒４３の代わりに、選択還元型触媒とＤＰＦとを一体化した触媒を用いてフィルタ４２を省略してもよい。
【００１４】
排気浄化装置５０は、添加弁２１と拡散部材５１と選択還元型触媒４３とを有している。添加弁２１は、内燃機関に設けられた選択還元型触媒４３（この場合、尿素ＳＣＲ）よりも上流となる排気通路４５内に、当該選択還元型触媒４３に対応した添加剤（この場合は尿素水であり、還元剤）を噴射する。拡散部材５１は、添加弁２１から噴射された添加剤が、排気通路４５内において選択還元型触媒４３に達するまでに気化して排気通路４５内に拡散することを促進する。排気浄化装置５０の添加弁２１は、選択還元型触媒４３の上流から、排気ガス中のＮＯｘを浄化するための添加剤を、拡散部材５１に向けて噴射する。噴射された添加剤は、拡散部材５１に衝突して種々の方向に飛散し、高温の排気ガスによって気化され、排気通路４５内にて径方向に拡散して排気ガスと効果的に混合される。
【００１５】
添加弁２１には、添加剤タンク２２から吐出配管Ｈ２を介して添加剤が供給されている。添加剤タンク２２には、圧力検出手段２６（例えば、圧力センサ）と、配管Ｈ１を介してポンプ２３が設けられている。例えば、制御装置２５は、圧力検出手段２６からの検出信号に基づいて添加剤タンク２２内の圧力が所定圧力となるようにポンプ２３を制御して、添加弁２１に供給する添加剤の液圧を一定圧力に維持する。
【００１６】
制御装置２５は、添加弁２１、ポンプ２３のそれぞれに制御信号を出力してそれぞれを制御することが可能である。制御装置２５は、添加弁２１の開度や通電時間等を制御することで、添加剤の供給量を調整することができる。
【００１７】
制御装置２５には、吸入空気流量検出手段３１の検出信号、ＮＯｘ検出手段３２の検出信号、アクセル開度検出手段３３の検出信号、回転検出手段３４の検出信号、のそれぞれが入力されている。そして制御装置２５は、これらの検出手段からの信号に基づいて内燃機関１０の運転状態を検出することができる。また、図示省略するが、制御装置２５は、内燃機関１０に燃料を噴射するインジェクタへ駆動信号を出力する。吸入空気流量検出手段３１は、内燃機関１０の吸気経路１１に設けられて内燃機関１０が吸入した空気の流量に応じた検出信号を出力する。ＮＯｘ検出手段３２は、内燃機関１０の排気経路１２に設けられて内燃機関１０の排気ガス中のＮＯｘに応じた検出信号を出力する。アクセル開度検出手段３３は、運転者が操作するアクセルの開度（すなわち、運転者の要求負荷）に応じた検出信号を出力する。回転検出手段３４は、例えば内燃機関１０のクランクシャフトの回転に応じた検出信号を出力する。制御装置２５は、検出した吸入空気流量とＮＯｘと要求負荷と内燃機関の回転数と、に基づいて、添加弁２１から噴射するべき添加剤の量を求め、ポンプ２３、添加弁２１を制御して、求めた量の添加剤を添加弁２１から噴射する。
【００１８】
以下、図２〜図１４を用いて、排気浄化装置５０における第１〜第６の実施の形態について説明する。なお図中に太実線の矢印が記載されている場合、太実線の矢印は、排気通路４５内の排気ガスの流れる方向を示している。なお、図中にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が記載されている場合、Ｚ軸方向は、鉛直上方に向かう方向、Ｘ軸方向は、排気通路４５の軸方向かつ上流から下流に向かう方向、Ｙ軸方向は排気通路４５の上流側から下流側を見た場合の左方向を示している。また、拡散部材５１においては、排気通路４５の上流側の面を「正面」、下流側の拡散部材５１の面を「背面」とする。また、Ｚ軸方向を「上」、Ｚ軸方向と反対方向を「下」、Ｘ軸方向を「後」、Ｘ軸方向と反対側を「前」、Ｙ軸方向を「左」、Ｙ軸方向と反対方向を「右」として説明する。なお、図２、図３、図７、図８、図９、図１０、図１１、図１２では、説明の都合上、添加弁２１と排気通路４５の接続部分に関する図示を省略する。
【００１９】
●［第１の実施の形態の排気浄化装置５０の構造と動作（図２と図３）］
第１の実施の形態の排気浄化装置５０は、図１における拡散部材５１が、拡散部材５１ａであり、排気浄化装置５０は、添加弁２１、拡散部材５１ａ、図示省略した選択型還元触媒４３（図１参照）を有している。第１の実施の形態では、拡散部材５１ａは、図２及び図３に示すように、Ｔ字状の形状を有し、３個所の衝突部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３（下方の中央に配置された衝突部Ｓ１と、上方の左右に配置された衝突部Ｓ２、Ｓ３）を有している。そして添加弁２１は、噴孔５２ａから衝突部Ｓ１に円錐状噴霧５４を、噴孔５２ｂから衝突部Ｓ２に円錐状噴霧５４を、噴孔５２ｃから衝突部Ｓ３に円錐状噴霧５４を、それぞれ衝突させる。
【００２０】
添加弁２１は、図２に示すように、排気通路４５内において拡散部材５１ａの下流側で、かつ、選択還元型触媒４３の上流側に設けられている（図１参照）。また、図１に示すように、添加弁２１は排気通路４５の上方に固定されている。
【００２１】
添加弁２１は、図３に示すように、３個の噴孔５２ａ、５２ｂ、５２ｃを有し、それぞれの噴孔５２ａ、５２ｂ、５２ｃから添加剤（この場合は尿素水）を円錐状に噴射して、離間した円錐状噴霧５４をそれぞれ形成する。それぞれの噴孔から噴射されたそれぞれの円錐状噴霧５４は、拡散部材５１ａの背面に設けられているそれぞれの衝突部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に直接衝突するように噴射される。なお、噴孔から噴射された添加剤は、多数の粒子状の液体として噴射され、円錐状噴霧５４は、当該多数の粒子状の液体にて形成されている。このように、添加弁２１は、複数の噴孔を有し、複数の噴孔のそれぞれから噴射された添加剤が排気通路内において互いに離間する複数の円錐状噴霧を形成するように添加剤を噴射する。
【００２２】
拡散部材５１ａは、板状であり、図２に示すように、排気通路４５内における添加弁２１よりも上流側に、排気通路４５の軸方向に対して直交するように設けられている。拡散部材５１ａは、長尺状覆い部Ａ１、覆い部Ａ２、Ａ３を有している。この長尺状覆い部Ａ１、覆い部Ａ２、Ａ３は、排気通路４５の軸方向に沿って上流側から下流側に向かって見て、噴孔５２ａ、５２ｂ、５２ｃから、それぞれの噴孔に対応させた衝突部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に至るまでのそれぞれの円錐状噴霧５４の全体と重なるように設けられており、それぞれの円錐状噴霧５４の全体を覆う。また、拡散部材５１ａは、添加弁２１から噴射された複数の円錐状噴霧５４にそれぞれ対応する衝突部と覆い部とを有し、排気通路４５内における排気ガスの流れを部分的に遮る。なお、第１の実施の形態は、少なくとも１つの覆い部（この場合、符号Ａ１）が、長尺状覆い部である例を示している。また、衝突部は、拡散部材５１ａにおける、排気ガスの流れ方向の下流側の面、の少なくとも一部の領域である。
【００２３】
図２及び図３において、板状の拡散部材５１ａの背面を含む仮想平面で排気通路４５を切断した切断面を、仮想断面ＶＤ１とする。そして、仮想断面ＶＤ１の中心を中心ＣＰとする。また、添加弁２１の噴孔が３個であるので、図３に示すように、仮想断面ＶＤ１を、３個の扇状の仮想分割面Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３に、ほぼ均等となるように分割する。つまり、図３中の仮想断面ＶＤ１において、一点鎖線で分割された下方の扇型を仮想分割面Ｄ１、一点鎖線で分割された右上方の扇型を仮想分割面Ｄ２、一点鎖線で分割された左上方の扇型を仮想分割面Ｄ３とする。そして仮想分割面Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３のそれぞれに対応させて衝突部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の位置が設定されている。また、中心ＣＰを通る仮想断面ＶＤ１上の直線であってＺ軸方向に平行な直線を中心線Ｃ１とする。なお、拡散部材５１ａは、衝突部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を有する形状とされている。
【００２４】
拡散部材５１ａにおける仮想分割面Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３に対応する位置には、点線で示されている衝突部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が配置されている。図３に示すように、衝突部Ｓ１は衝突部中心ＳＣ１を、衝突部Ｓ２は衝突部中心ＳＣ２を、衝突部Ｓ３は衝突部中心ＳＣ３を、それぞれその領域内に有している。それぞれの円錐状噴霧５４がそれぞれの衝突部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に達し衝突した場合、それぞれの円錐状噴霧の中心軸は、衝突部中心ＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３をそれぞれ通る。また図２及び図３に示すように、仮想断面ＶＤ１内（すなわち、排気通路４５内）において、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、長尺状覆い部Ａ１、覆い部Ａ２、Ａ３が、各円錐状噴霧５４と重なるように設けられている。つまり、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、各円錐状噴霧５４は、長尺状覆い部Ａ１、覆い部Ａ２、Ａ３からはみ出ることなく全体が覆われている。
【００２５】
長尺状覆い部Ａ１は、図３に示すように、噴孔５２ａの近傍から衝突部Ｓ１に向かって延びる長尺状の形状を有している。そして長尺状覆い部Ａ１は、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、噴孔５２ａの近傍から（排気通路４５内に達した位置から）衝突部Ｓ１に至るまでの円錐状噴霧５４の全体と重なり、当該全体を覆っている。長尺状覆い部Ａ１は、噴孔５２ａの近傍の点線で図示されている拡散部材５１ａの上方部から中心ＣＰ付近までの長尺状の領域と実線で示されている中心ＣＰ付近から拡散部材５１ａの下方端までの長尺状部からなる領域であり、ハッチングを施した領域である。図３において、長尺状覆い部Ａ１の長手方向と排気通路４５の軸方向との双方に直交する方向（つまり、図３中における左右方向）を長尺状部幅方向とし、長尺状覆い部Ａ１の長尺状部幅方向の長さを長尺状部幅Ｗ１とする。また、噴孔５２ａから噴霧された円錐状噴霧５４が、長尺状覆い部Ａ１の衝突部Ｓ１に到達した場合の円錐状噴霧５４における長尺状部幅方向の長さを円錐状噴霧幅Ｌ１とする。この場合において、衝突部Ｓ１に向かって噴射される円錐状噴霧５４の円錐の広がり角度θ１は、円錐状噴霧幅Ｌ１が長尺状部幅Ｗ１よりも狭くなる角度である狭角に設定されている。また、衝突部中心ＳＣ１は中心線Ｃ１上にあり、衝突部Ｓ１は、衝突部Ｓ１の外周が拡散部材５１ａの外縁部にかからないように設定されている。そして衝突部Ｓ１は、円錐状噴霧５４が衝突部Ｓ１に衝突した場合に、気化された添加剤５３が仮想分割面Ｄ１内を均等に拡散する位置（すなわち、仮想分割面Ｄ１内のほぼ中央）に設定されている。噴孔５２ａから噴射される円錐状噴霧５４は、図２及び図３に示すように、衝突部Ｓ１に衝突した際、衝突部Ｓ１内に収まるように噴射される。このように、添加弁２１は、排気通路内に噴射した円錐状噴霧（衝突部Ｓ１に対応する円錐状噴霧）の幅（円錐状噴霧幅Ｌ１）が、長尺状覆い部Ａ１の幅（長尺状部幅Ｗ１）よりも狭くなるように、狭角に添加剤を噴射する。
【００２６】
排気ガスの流れ方向の上流側から見て、長尺状覆い部Ａ１が、噴孔５２ａから衝突部Ｓ１に至るまでの円錐状噴霧５４を覆っているため、噴孔５２ａから噴射された添加剤の円錐状噴霧５４が衝突部Ｓ１に衝突するまでの間において、排気ガスの流れの影響を受けることを抑制している。即ち、長尺状覆い部Ａ１は、排気通路４５の排気ガスの流れによって添加剤が下流側に流されることを抑制している。そして衝突部Ｓ１に衝突して飛散した添加剤は、高温の排気ガスによって気化され、気化された添加剤５３は、仮想分割面Ｄ１内の衝突部Ｓ１を中心に排気通路４５内に拡散する。
【００２７】
図３に示すように、覆い部Ａ２と覆い部Ａ３は、中心線Ｃ１に対して線対称となる位置及び形状であり、構造及び動作が同一であるため、覆い部Ａ３については説明を省略し、覆い部Ａ２についてのみ説明する。覆い部Ａ２は、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、噴孔５２ｂの近傍から（排気通路４５内に達した位置から）衝突部Ｓ２に至るまでの円錐状噴霧５４の全体と重なり、当該全体を覆っている。噴孔５２ｂから噴射される円錐状噴霧５４は、拡散部材５１ａの衝突部Ｓ２に衝突する。また、衝突部中心ＳＣ２は仮想分割面Ｄ２内にあり、衝突部Ｓ２の外周は、拡散部材５１ａの外縁部にかからないように設定されている。そして衝突部Ｓ２は、円錐状噴霧５４が衝突部Ｓ２に衝突した後、気化された添加剤５３が仮想分割面Ｄ２内の衝突部Ｓ２を中心に排気通路４５内で拡散する際に適した位置（この場合、仮想分割面Ｄ２内のほぼ中央）に設定されている。噴孔５２ｂから噴射される円錐状噴霧５４は、図２及び図３に示すように、衝突部Ｓ２に衝突した際、衝突部Ｓ２内に収まるように噴射される。
【００２８】
排気ガスの流れ方向の上流側から見て、覆い部Ａ２が、噴孔５２ｂから衝突部Ｓ２に至るまでの円錐状噴霧５４を覆っているため、噴孔５２ｂから噴射された円錐状噴霧５４は、排気通路４５の排気ガスの流れによって下流側に流されることが抑制され、衝突部Ｓ２に衝突する。そして衝突部Ｓ２に衝突して飛散した添加剤は、高温の排気ガスによって気化され、気化された添加剤５３は、仮想分割面Ｄ２内の衝突部Ｓ２を中心に排気通路４５内に拡散する。以上に説明したように、衝突部Ｓ１〜Ｓ３に衝突した円錐状噴霧５４は、衝突によって、さらに細かな粒子となって四方に飛散するので、円錐状噴霧を衝突部に衝突させない場合と比較して、添加剤がより気化しやすくなる。従って、円錐状噴霧を衝突部に衝突させない場合と比較して、添加弁２１から排気浄化触媒までの距離を、より短くすることができるので、排気浄化装置が大型化することを抑制することができる。
【００２９】
●［第１の実施の形態の排気浄化装置５０の拡散効果（図４〜図６）］
図４から図６を用いて、本実施の形態の排気浄化装置５０の拡散部材５１ａの拡散効果の詳細に説明する。図４は、本実施の形態において、排気ガスの流量が大きい場合おいて、拡散部材５１ａの衝突部に衝突した添加剤５３が気化して拡散する様子を説明する図である。また、図５は、本実施の形態において、排気ガスの流量が小さい場合において、拡散部材５１ａの衝突部に衝突した添加剤５３が気化して拡散する様子を説明する図である。また図６に、第１の実施の形態の排気浄化装置５０と、図１５に示す比較例としての［従来の排気浄化装置の例１］と、図１６に示す比較例としての［従来の排気浄化装置の例２］について、簡易シミュレーションモデルを用いて、排気通路内の拡散度を計算した比較結果を示す。なお、「拡散度」とは、排気通路内において気化された添加剤の径方向への拡散の度合を示し、大きいほど一様に拡散していることを示す。
【００３０】
図４と図５に示すように、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、添加弁２１の噴孔５２ａ、５２ｂ、５２ｃ（図３参照）から噴射された円錐状噴霧５４は、長尺状覆い部Ａ１、覆い部Ａ２、Ａ３（図２、図３参照）により、排気ガスの流量が大きい場合であっても小さい場合であっても、排気ガスの流れによって下流側に流されることが抑制されるので、衝突部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３にそれぞれ衝突する。衝突部Ｓ１に衝突して気化された添加剤５３は主に仮想分割面Ｄ１に拡散し、衝突部Ｓ２に衝突して気化された添加剤５３は主に仮想分割面Ｄ２に拡散し、衝突部Ｓ３に衝突して気化された添加剤５３は主に仮想分割面Ｄ３に拡散する。従って、気化された添加剤５３は、排気通路４５内で径方向に一様に気化する。そして衝突部に衝突した後の円錐状噴霧は、細かな粒子となって四方に飛散するので、気化して排気通路の径方向に一様に拡散され、選択還元型触媒４３（図１参照）までの距離を、より短くすることができる。
【００３１】
一方、図１５に示す［従来の排気浄化装置の例１］の場合、添加弁１２１の噴射口（噴孔に相当）から噴射された添加剤は、排気管１４５内において何ら排気ガスの流れを遮るものがないため、排気ガスの流れによって下流側に流される。排気ガスの流量が小さい場合では噴射口から噴射された添加剤が、気化する前に噴射先の排気管１４５の内壁に到達し、気化した添加剤は、図１５中に点線にて示すように、排気管１４５内の下方に集中する。また、排気ガスの流量が大きい場合では、噴射口から噴射された添加剤は一気に排気ガスの流れに運ばれるので、気化した添加剤は、図１５中に一点鎖線にて示すように、排気管１４５内の上方に集中する。
【００３２】
また、図１６に示す［従来の排気浄化装置の例２］の場合、堰板２５１が排気ガスの流れを堰き止め、堰板２５１の下流側に配置された添加弁２２１から下流に向けて円錐状噴霧が噴射される。排気ガスの流量が大きい場合では、噴射された添加剤は、堰板２５１の下端近傍から一気に排気ガスの流れに運ばれるので、気化した添加剤は、図１６中に一点鎖線にて示すように、排気管２４５内（排気通路に相当）の中央近傍に集中する。また、排気ガスの流量が小さい場合では、噴射された添加剤は、気化する前に噴射先の排気管２４５の内壁に到達し、気化した添加剤は、図１６中に点線にて示すように、排気管２４５内の下方に集中する。
【００３３】
図６の簡易シミュレーションモデルによる計算結果が示すように、第１の実施の形態の排気浄化装置５０は、排気通路内の排気ガスの流量の大小にかかわらず、図１５に示す［従来の排気浄化装置の例１］と、図１６に示す［従来の排気浄化装置の例２］と比較して、約２倍以上の拡散度となる。また、［従来の排気浄化装置の例１］と［従来の排気浄化装置の例２］は、排気ガスの流量が小さい場合の拡散度と比較して、排気ガスの流量が大きい場合の拡散度が大きく低下している（低下する割合が大きい）。しかし、第１の実施の形態の排気浄化装置５０は、排気ガスの流量の大小にかかわらず円錐状噴霧は衝突部に衝突するので、排気ガスの流量が小さい場合の拡散度と比較して、排気ガスの流量が大きい場合であっても顕著な拡散度の低下はない。
【００３４】
●［第２の実施の形態の排気浄化装置５０の構造と動作（図７及び図８）］
第２の実施の形態の排気浄化装置５０は、図１における拡散部材５１が、拡散部材５１ｂであり、排気浄化装置５０は、添加弁２１、拡散部材５１ｂ、図示省略した選択型還元触媒４３（図１参照）を有している。第２の実施の形態では、拡散部材５１ｂは、図７及び図８に示すように、紡錘断面状の形状を有し、上方の左右に配置された２個所の衝突部Ｓ４、Ｓ５を有している。そして添加弁２１は、当該２個所の衝突部Ｓ４、Ｓ５のそれぞれに、２個の噴孔５２ｄ、５２ｅから円錐状噴霧５４を衝突させる。以下、第１の実施の形態との相違点について主に説明する。なお、本実施の形態の利点は、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、拡散部材５１ｂが、排気通路４５の上下の径方向を覆う長尺状覆い部を有していないため、第１の実施の形態の拡散部材５１ａと比較して、排気通路４５内の排気ガスの圧力損失を低減できることである。
【００３５】
添加弁２１は、図８に示すように、２個の噴孔５２ｄ、５２ｅを有し、それぞれの噴孔から添加剤を円錐状に噴射して、離間した円錐状噴霧５４をそれぞれ形成する。それぞれの噴孔から噴射されたそれぞれの円錐状噴霧５４は、拡散部材５１ｂの背面に設けられているそれぞれの衝突部Ｓ４、Ｓ５に直接衝突するように噴射される。
【００３６】
拡散部材５１ｂは、図７に示すように、排気通路４５内における添加弁２１よりも上流側に、排気通路４５の軸方向に対して直交するように設けられている。拡散部材５１ｂは、排気通路４５内の排気ガスの流れ方向の上流側から見て、噴孔５２ｄから衝突部Ｓ４に至るまでの円錐状噴霧５４の全体と重なる覆い部Ａ４、噴孔５２ｅから衝突部Ｓ５に至るまでの円錐状噴霧５４の全体と重なる覆い部Ａ５、をそれぞれ有している。より正確には、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、覆い部Ａ４、Ａ５は、排気通路４５内に達した位置から衝突部に至るまでの円錐状噴霧の全体を覆っている。なお、第２の実施の形態は、長尺状覆い部を有していない例を示している。また、衝突部は、拡散部材５１ｂにおける、排気ガスの流れ方向の下流側の面、の少なくとも一部の領域である。
【００３７】
図８において、板状の拡散部材５１ｂの背面を含む仮想平面で排気通路４５を切断した切断面を、仮想断面ＶＤ２とする。そして、仮想断面ＶＤ２の中心を中心ＣＰとする。また、添加弁２１の噴孔が２個であるので、図８に示すように、仮想断面ＶＤ２を、２個の扇状の仮想分割面Ｄ４、Ｄ５に、ほぼ均等となるように分割する。つまり、図８中の仮想断面ＶＤ２において、中心ＣＰを通ってＺ軸に平行な中心線Ｃ１を設定し、当該中心線Ｃ１で分割された、右側の扇型を仮想分割面Ｄ４、左側の扇型を仮想分割面Ｄ５とする。そして仮想分割面Ｄ４、Ｄ５のそれぞれに対応させて衝突部Ｓ４、Ｓ５の位置が設定されている。なお、拡散部材５１ｂは、衝突部Ｓ４、Ｓ５を有する形状とされている。
【００３８】
拡散部材５１ｂにおける仮想分割面Ｄ４、Ｄ５に対応する位置には、点線で示されている衝突部Ｓ４、Ｓ５が配置されている。図８に示すように、衝突部Ｓ４は衝突部中心ＳＣ４を、衝突部Ｓ５は衝突部中心ＳＣ５を、それぞれその領域内に有している。それぞれの円錐状噴霧５４がそれぞれの衝突部Ｓ４、Ｓ５に達し衝突した場合、それぞれの円錐状噴霧の中心軸は、それぞれの衝突部中心ＳＣ４、ＳＣ５を通る。また図７及び図８に示すように、仮想断面ＶＤ２内（すなわち、排気通路４５内）において、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、覆い部Ａ４、Ａ５が、各円錐状噴霧５４と重なるように設けられている。つまり、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、各円錐状噴霧５４は、覆い部Ａ４、Ａ５からはみ出ることなく全体が覆われている。
【００３９】
図８に示すように、覆い部Ａ４と覆い部Ａ５は、中心線Ｃ１に対して線対称となる位置及び形状であり、構造及び動作が同一であるため、覆い部Ａ５については説明を省略し、覆い部Ａ４についてのみ説明する。覆い部Ａ４は、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、噴孔５２ｄの近傍から（排気通路４５内に達した位置から）衝突部Ｓ４に至るまでの円錐状噴霧５４の全体と重なり、当該全体を覆っている。噴孔５２ｄから噴射される円錐状噴霧５４は、拡散部材５１ｂの衝突部Ｓ４に衝突する。また、衝突部中心ＳＣ４は仮想分割面Ｄ４内にあり、衝突部Ｓ４の外周は、拡散部材５１ｂの外縁部にかからないように設定されている。そして衝突部Ｓ４は、円錐状噴霧５４が衝突部Ｓ４に衝突した場合に、気化された添加剤５３が仮想分割面Ｄ４内の衝突部Ｓ４を中心に排気通路４５内で拡散する際に適した位置（この場合、仮想分割面Ｄ４内の上方）に設定されている。噴孔５２ｄから噴射される円錐状噴霧５４は、図７及び図８に示すように、衝突部Ｓ４に衝突した際、衝突部Ｓ４内に収まるように噴射される。
【００４０】
なお、拡散効果については、第１の実施の形態と同様、衝突部に至るまでの円錐状噴霧５４が、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、排気ガスによって下流側に流されることが抑制されるので、排気ガスの流量の大小にかかわらず、円錐状噴霧は衝突部に衝突する。そして衝突部に衝突した後の円錐状噴霧は、細かな粒子となって四方に飛散するので、気化して排気通路の径方向に一様に拡散され、選択還元型触媒４３（図１参照）までの距離を、より短くすることができる。また、第１の実施の形態と同様、排気ガスの流量の大小にかかわらず円錐状噴霧は衝突部に衝突するので、排気ガスの流量が小さい場合の拡散度と比較して、排気ガスの流量が大きい場合の拡散度の低下も抑制される。
【００４１】
●［第３の実施の形態の排気浄化装置５０の構造と動作（図９及び図１０）］
第３の実施の形態の排気浄化装置５０は、図１における拡散部材５１が、拡散部材５１ｃであり、排気浄化装置５０は、添加弁２１、拡散部材５１ｃ、図示省略した選択還元型触媒４３（図１参照）を有している。第３の実施の形態では、拡散部材５１ｃは、図９及び図１０に示すように、Ｉ字状の形状を有し、中央の上下に配置された２個所の衝突部Ｓ６、Ｓ７を有している。そして添加弁２１は、当該２個所の衝突部Ｓ６、Ｓ７のそれぞれに、２個の噴孔５２ｆ、５２ｇから円錐状噴霧５４を衝突させる。以下、第１の実施の形態との相違点について主に説明する。なお、本実施の形態の利点は、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、拡散部材５１ｃが、排気通路４５内の上下の径方向のみを覆っており、第１の実施の形態の拡散部材５１ａと比較して、排気通路４５内の排気ガスの圧力損失を低減しつつ、気化された添加剤が、排気通路４５内の上下に一様に拡散されることである。
【００４２】
添加弁２１は、図１０に示すように、２個の噴孔５２ｆ、５２ｇを有し、それぞれの噴孔から添加剤を円錐状に噴射して、離間した円錐状噴霧５４をそれぞれ形成する。それぞれの噴孔から噴射されたそれぞれの円錐状噴霧５４は、拡散部材５１ｃの背面に設けられているそれぞれの衝突部Ｓ６、Ｓ７に直接衝突するように噴射される。
【００４３】
拡散部材５１ｃは、図９に示すように、排気通路４５内における添加弁２１よりも上流側に、排気通路４５の軸方向に対して直交するように設けられている。拡散部材５１ｃは、排気通路４５内の排気ガスの流れ方向の上流側から見て、噴孔５２ｆの近傍から衝突部Ｓ６に至るまでの円錐状噴霧５４の全体と重なる長尺状覆い部Ａ６、噴孔５２ｇの近傍から衝突部Ｓ７に至るまでの円錐状噴霧５４の全体と重なる長尺状覆い部Ａ７、をそれぞれ有している。なお図９及び図１０に示す例では、長尺状覆い部Ａ６は、長尺状覆い部Ａ７の一部でもある。より正確には、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、長尺状覆い部Ａ６、Ａ７は、排気通路４５内に達した位置から衝突部に至るまでの円錐状噴霧の全体を覆っている。なお、第３の実施の形態は、少なくとも１つの覆い部（この場合、符号Ａ６、Ａ７）が、長尺状覆い部である例を示している。また、衝突部は、拡散部材５１ｃにおける排気ガスの流れ方向の下流側の面、の少なくとも一部の領域である。
【００４４】
図１０において、板状の拡散部材５１ｃの背面を含む仮想平面で排気通路４５を切断した切断面を、仮想断面ＶＤ３とする。そして、仮想断面ＶＤ３の中心を中心ＣＰとする。また、添加弁２１の噴孔が２個であるので、図１０に示すように、仮想断面ＶＤ３を、２個の扇状の仮想分割面Ｄ６、Ｄ７に、ほぼ均等となるように分割する。つまり、図１０中の仮想断面ＶＤ３において、中心ＣＰを通ってＺ軸に平行な中心線Ｃ１を設定し、中心ＣＰを通ってＹ軸に平行な中心線Ｃ２を設定し、当該中心線Ｃ２で分割された、上側の扇型を仮想分割面Ｄ６、下側の扇型を仮想分割面Ｄ７とする。そして仮想分割面Ｄ６、Ｄ７のそれぞれに対応させて衝突部Ｓ６、Ｓ７の位置が設定されている。なお、拡散部材５１ｃは、衝突部Ｓ６、Ｓ７を有する形状とされている。
【００４５】
拡散部材５１ｃにおける仮想分割面Ｄ６、Ｄ７に対応する位置には、点線で示されている衝突部Ｓ６、Ｓ７が配置されている。図１０に示すように、衝突部Ｓ６は衝突部中心ＳＣ６を、衝突部Ｓ７は衝突部中心ＳＣ７を、それぞれその領域内に有している。それぞれの円錐状噴霧５４がそれぞれの衝突部Ｓ６、Ｓ７に達し衝突した場合、それぞれの円錐状噴霧の中心軸は、それぞれの衝突部中心ＳＣ６、ＳＣ７を通る。また図９及び図１０に示すように、仮想断面ＶＤ３内（すなわち、排気通路４５内）において、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、長尺状覆い部Ａ６、Ａ７が、各円錐状噴霧５４と重なるように設けられている。つまり、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、各円錐状噴霧５４は、長尺状覆い部Ａ６、Ａ７からはみ出ることなく全体が覆われている。
【００４６】
長尺状覆い部Ａ６は、図１０に示すように、拡散部材５１ｃの上方端（噴孔５２ｆの近傍）から下方へ伸びる長尺状の形状を有している。そして長尺状覆い部Ａ６は、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、噴孔５２ｆの近傍から（排気通路４５内に達した位置から）衝突部Ｓ６に至るまでの円錐状噴霧５４の全体と重なり、当該全体を覆っている。長尺状覆い部Ａ６は、拡散部材５１ｃを中心線Ｃ２で分割した上半分の領域である。図１０において、長尺状覆い部Ａ６の長手方向と排気通路４５の軸方向との双方に直交する方向（つまり、図１０中における左右方向）を長尺状部幅方向とし、長尺状覆い部Ａ６の長尺状部幅方向の長さを長尺状部幅Ｗ２とする。また、噴孔５２ｆから噴霧された円錐状噴霧５４が、長尺状覆い部Ａ６の衝突部Ｓ６に到達した場合の円錐状噴霧５４における長尺状部幅方向の長さを円錐状噴霧幅Ｌ２とする。この場合において、衝突部Ｓ６に向かって噴射される円錐状噴霧５４の円錐の広がり角度θ２は、円錐状噴霧幅Ｌ２が長尺状部幅Ｗ２よりも短くなる角度に設定されている。また、衝突部中心ＳＣ６は中心線Ｃ１上にあり、衝突部Ｓ６は、衝突部Ｓ６の外周が拡散部材５１ｃの外縁部にかからないように設定されている。そして衝突部Ｓ６は、円錐状噴霧５４が衝突部Ｓ６に衝突した場合に、気化された添加剤が仮想分割面Ｄ６内を均等に拡散する位置（すなわち、仮想分割面Ｄ６内のほぼ中央）に設定されている。噴孔５２ｆから噴射される円錐状噴霧５４は、図９及び図１０に示すように、衝突部Ｓ６に衝突した際、衝突部Ｓ６内に収まるように噴射される。このように、添加弁２１は、排気通路内に噴射した円錐状噴霧（衝突部Ｓ６に対応する円錐状噴霧）の幅（円錐状噴霧幅Ｌ２）が、長尺状覆い部Ａ６の幅（長尺状部幅Ｗ２）よりも狭くなるように、狭角に添加剤を噴射する。
【００４７】
長尺状覆い部Ａ７は、図１０に示すように、拡散部材５１ｃの上方端（噴孔５２ｇの近傍）から下方へ伸びる長尺状の形状を有している。そして長尺状覆い部Ａ７は、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、噴孔５２ｇの近傍から（排気通路４５内に達した位置から）衝突部Ｓ７に至るまでの円錐状噴霧５４の全体と重なり、当該全体を覆っている。なお図９及び図１０の例では、長尺状覆い部Ａ７は、長尺状覆い部Ａ６を含んでいる。つまり、長尺状覆い部Ａ７は、拡散部材５１ｃの上方端から下方端までの全領域である。図１０において、噴孔５２ｇから噴射された円錐状噴霧５４が、長尺状覆い部Ａ７の衝突部Ｓ７に到達した場合の円錐状噴霧５４における長尺状部幅方向の長さを円錐状噴霧幅Ｌ３とする。この場合において、衝突部Ｓ７に向かって噴射される円錐状噴霧５４の円錐の広がり角度θ３は、円錐状噴霧幅Ｌ３が長尺状部幅Ｗ２よりも狭くなる狭角に設定されている。また、衝突部中心ＳＣ７は中心線Ｃ１上にあり、衝突部Ｓ７は、衝突部Ｓ７の外周が拡散部材５１ｃの外縁部にかからないように設定されている。そして衝突部Ｓ７は、円錐状噴霧５４が衝突部Ｓ７に衝突した場合に、気化された添加剤５３が仮想分割面Ｄ７内を均等に拡散する位置（すなわち、仮想分割面Ｄ７内のほぼ中央）に設定されている。噴孔５２ｇから噴射される円錐状噴霧５４は、図９及び図１０に示すように、衝突部Ｓ７に衝突した際、衝突部Ｓ７内に収まるように噴射される。このように、添加弁２１は、排気通路内に噴射した円錐状噴霧（衝突部Ｓ７に対応する円錐状噴霧）の幅（円錐状噴霧幅Ｌ３）が、長尺状覆い部Ａ７の幅（長尺状部幅Ｗ２）よりも狭くなるように、狭角に添加剤を噴射する。
【００４８】
なお、拡散効果については、第１の実施の形態と同様、衝突部に至るまでの円錐状噴霧５４が、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、排気ガスによって下流側に流されることが抑制されるので、排気ガスの流量の大小にかかわらず、円錐状噴霧は衝突部に衝突する。そして衝突部に衝突した後の円錐状噴霧は、細かな粒子となって四方に飛散するので、気化して排気通路の径方向に一様に拡散され、選択還元型触媒４３（図１参照）までの距離を、より短くすることができる。また、第１の実施の形態と同様、排気ガスの流量の大小にかかわらず円錐状噴霧は衝突部に衝突するので、排気ガスの流量が小さい場合の拡散度と比較して、排気ガスの流量が大きい場合の拡散度の低下も抑制される。
【００４９】
●［第４の実施の形態の排気浄化装置５０の構造と動作（図１１及び図１２）］
第４の実施の形態の排気浄化装置５０は、図１における拡散部材５１が、拡散部材５１ｄであり、排気浄化装置５０は、添加弁２１、拡散部材５１ｄ、図示省略した選択型還元触媒４３（図１参照）を有している。第４の実施の形態では、拡散部材５１ｄは、図１１及び図１２に示すように、逆Ｖ字状の形状を有し、中央の左右に配置された２個所の衝突部Ｓ８、Ｓ９を有している。そして添加弁２１は、当該２個所の衝突部Ｓ８、Ｓ９のそれぞれに、２個の噴孔５２ｈ、５２ｉから円錐状噴霧５４を衝突させる。以下、第１の実施の形態との相違点について主に説明する。なお、本実施の形態の利点は、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、拡散部材５１ｄが、排気通路４５内の中央下部を覆うことなく開放し、左右において長尺状にのみ覆っているため、第１の実施の形態の拡散部材５１ａと比較して、排気通路４５内の排気ガスの圧力損失を低減しつつ、気化された添加剤５３が、排気通路４５内の上下に一様に拡散されることである。
【００５０】
添加弁２１は、図１２に示すように、２個の噴孔５２ｈ、５２ｉを有し、それぞれの噴孔から添加剤を円錐状に噴射して、離間した円錐状噴霧５４をそれぞれ形成する。それぞれの噴孔から噴射されたそれぞれの円錐状噴霧５４は、拡散部材５１ｄの背面に設けられているそれぞれの衝突部Ｓ８、Ｓ９に直接衝突するように噴射される。
【００５１】
拡散部材５１ｄは、図１１に示すように、排気通路４５内における添加弁２１よりも上流側に、排気通路４５の軸方向に対して直交するように設けられている。拡散部材５１ｄは、排気通路４５内の排気ガスの流れ方向の上流側から見て、噴孔５２ｈの近傍から衝突部Ｓ８に至るまでの円錐状噴霧５４の全体と重なる長尺状覆い部Ａ８、噴孔５２ｉの近傍から衝突部Ｓ９に至るまでの円錐状噴霧５４の全体と重なる長尺状覆い部Ａ９、をそれぞれ有している。より正確には、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、長尺状覆い部Ａ８、Ａ９は、排気通路４５内に達した位置から衝突部に至るまでの円錐状噴霧の全体を覆っている。なお、第４の実施の形態は、少なくとも１つの覆い部（この場合、符号Ａ８、Ａ９）が、長尺状覆い部である例を示している。また、衝突部は、拡散部材５１ｄにおける、排気ガスの流れ方向の下流側の面、の少なくとも一部の領域である。
【００５２】
図１２において、板状の拡散部材５１ｄの背面を含む仮想平面で排気通路４５を切断した切断面を、仮想断面ＶＤ４とする。そして、仮想断面ＶＤ４の中心を中心ＣＰとする。また、添加弁２１の噴孔が２個であるので、図１２に示すように、仮想断面ＶＤ４を、２個の扇状の仮想分割面Ｄ８、Ｄ９に、ほぼ均等となるように分割する。つまり、図１２中の仮想断面ＶＤ４において、中心ＣＰを通ってＺ軸に平行な中心線Ｃ１を設定し、当該中心線Ｃ１で分割された左右の扇型を仮想分割面Ｄ８、仮想分割面Ｄ９とする。そして仮想分割面Ｄ８、Ｄ９のそれぞれに対応させて衝突部Ｓ８、Ｓ９の位置が設定されている。なお、拡散部材５１ｄは、衝突部Ｓ８、Ｓ９を有する形状とされている。
【００５３】
拡散部材５１ｄにおける仮想分割面Ｄ８、Ｄ９に対応する位置には、点線で示されている衝突部Ｓ８、Ｓ９が配置されている。図１２に示すように、衝突部Ｓ８は衝突部中心ＳＣ８を、衝突部Ｓ９は衝突部中心ＳＣ９を、それぞれその領域内に有している。それぞれの円錐状噴霧５４がそれぞれの衝突部Ｓ８、Ｓ９に達し衝突した場合、それぞれの円錐状噴霧の中心軸は、それぞれの衝突部中心ＳＣ８、ＳＣ９を通る。また図１１及び図１２に示すように、仮想断面ＶＤ４内（すなわち、排気通路４５内）において、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、長尺状覆い部Ａ８、Ａ９が、各円錐状噴霧５４と重なるように設けられている。つまり、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、各円錐状噴霧５４は、長尺状覆い部Ａ８、Ａ９からはみ出ることなく全体が覆われている。
【００５４】
長尺状覆い部Ａ８と長尺状覆い部Ａ９は、中心線Ｃ１に対して線対称となる位置及び形状であり、構造及び動作が同一であるため、長尺状覆い部Ａ９については説明を省略し、長尺状覆い部Ａ８についてのみ説明する。長尺状覆い部Ａ８は、図１２に示すように、噴孔５２ｈの近傍から下方へ伸びる長尺状の形状を有している。そして長尺状覆い部Ａ８は、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、噴孔５２ｈの近傍から（排気通路４５内に達した位置から）衝突部Ｓ８に至るまでの円錐状噴霧５４の全体と重なり、当該全体を覆っている。図１２において、長尺状覆い部Ａ８の長手方向と排気通路４５の軸方向との双方に直交する方向を長尺状部幅方向とし、長尺状覆い部Ａ８の長尺状部幅方向の長さを長尺状部幅Ｗ４とする。また、噴孔５２ｈから噴霧された円錐状噴霧５４が、長尺状覆い部Ａ８の衝突部Ｓ８に到達した場合の円錐状噴霧５４における長尺状部幅方向の長さを円錐状噴霧幅Ｌ４とする。この場合において、衝突部Ｓ８に向かって噴射される円錐状噴霧５４の円錐の広がり角度θ４は、円錐状噴霧幅Ｌ４が長尺状部幅Ｗ４よりも狭くなる狭角に設定されている。また、衝突部中心ＳＣ８は長尺状部幅Ｗ４のほぼ中央に位置し、衝突部Ｓ８は、衝突部Ｓ８の外周が拡散部材５１ｄの外縁部にかからないように設定されている。そして衝突部Ｓ８は、円錐状噴霧５４が衝突部Ｓ８に衝突した場合に、気化された添加剤５３が仮想分割面Ｄ８内を均等に拡散する位置（すなわち、仮想分割面Ｄ８内のほぼ中央）に設定されている。噴孔５２ｈから噴射される円錐状噴霧５４は、図１１及び図１２に示すように、衝突部Ｓ８に衝突した際、衝突部Ｓ８内に収まるように噴射される。このように、添加弁２１は、排気通路内に噴射した円錐状噴霧（衝突部Ｓ８に対応する円錐状噴霧）の幅（円錐状噴霧幅Ｌ４）が、長尺状覆い部Ａ８の幅（長尺状部幅Ｗ４）よりも狭くなるように、狭角に添加剤を噴射する。
【００５５】
なお、拡散効果については、第１の実施の形態と同様、衝突部に至るまでの円錐状噴霧５４が、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、排気ガスによって下流側に流されることが抑制されるので、排気ガスの流量の大小にかかわらず、円錐状噴霧は衝突部に衝突する。そして衝突部に衝突した後の円錐状噴霧は、細かな粒子となって四方に飛散するので、気化して排気通路の径方向に一様に拡散され、選択型還元触媒４３（図１参照）までの距離を、より短くすることができる。また、第１の実施の形態と同様、排気ガスの流量の大小にかかわらず円錐状噴霧は衝突部に衝突するので、排気ガスの流量が小さい場合の拡散度と比較して、排気ガスの流量が大きい場合の拡散度の低下も抑制される。
【００５６】
●［第５の実施の形態の排気浄化装置５０の構造と動作（図１３）］
第５の実施の形態の排気浄化装置５０は、図１３に示すように、第１〜第４の実施の形態にて説明した拡散部材５１（５１ａ〜５１ｄ）を、排気通路４５の軸方向に直交するように配置するのでなく、添加弁２１の中心軸線２１Ｊに、拡散部材の背面を含む仮想断面が直交するように配置したものである。例えば中心軸線２１Ｊ上に仮想断面の中心ＣＰを配置し、当該仮想断面と中心軸線２１Ｊが直交するように拡散部材を配置する。なお、図１３中において、排気通路の軸方向と拡散部材５１とが成す角度θｚが、０［度］＜角度θｚ＜９０［度］となるように、拡散部材５１を傾斜させて配置してもよい。なお、第１〜第４の実施の形態では、衝突部に対して斜め上方から円錐状噴霧５４が衝突するので、衝突後の円錐状噴霧は、上方よりも下方に多く飛散する。しかし、本実施の形態では、衝突部に対してほぼ正面から円錐状噴霧が衝突するので、衝突後の円錐状噴霧は、上方と下方にほぼ均一に飛散し、排気通路４５内の径方向により一様に拡散される。
【００５７】
なお、拡散効果については、第１の実施の形態と同様、衝突部に至るまでの円錐状噴霧５４が、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、排気ガスによって下流側に流されることが抑制されるので、排気ガスの流量の大小にかかわらず、円錐状噴霧は衝突部に衝突する。そして衝突部に衝突した後の円錐状噴霧は、細かな粒子となって四方に飛散するので、気化して排気通路の径方向に一様に拡散され、選択型還元触媒４３（図１参照）までの距離を、より短くすることができる。また、第１の実施の形態と同様、排気ガスの流量の大小にかかわらず円錐状噴霧は衝突部に衝突するので、排気ガスの流量が小さい場合の拡散度と比較して、排気ガスの流量が大きい場合の拡散度の低下も抑制される。
【００５８】
●［第６の実施の形態の排気浄化装置５０の構造と動作（図１４）］
第６の実施の形態の排気浄化装置５０は、図１４に示すように、２個の添加弁２１を排気通路４５の左右（または上方の左右）に配置し、２個の拡散部材５１ｚを排気通路４５内の左右（または上方の左右）に配置し、それぞれの添加弁からそれぞれの拡散部材の衝突部に円錐状噴霧５４を衝突させるものである。この場合、拡散部材５１ｚは、排気通路４５の軸方向に直交するように配置されていてもよいし、対応する添加弁の中心軸線に直交するように配置されていてもよい。添加弁と拡散部材を左右に分離することで、衝突部を左右に設定した場合、衝突部に対する拡散部材の面積を最小限とすることが容易であり、排気ガスの圧力損失をより低減することができる点が利点である。
【００５９】
なお、拡散効果については、第１の実施の形態と同様、衝突部に至るまでの円錐状噴霧５４が、排気ガスの流れ方向の上流側から見て、排気ガスによって下流側に流されることが抑制されるので、排気ガスの流量の大小にかかわらず、円錐状噴霧は衝突部に衝突する。そして衝突部に衝突した後の円錐状噴霧は、細かな粒子となって四方に飛散するので、気化して排気通路４５の径方向に一様に拡散され、選択型還元触媒４３（図１参照）までの距離を、より短くすることができる。また、第１の実施の形態と同様、排気ガスの流量の大小にかかわらず円錐状噴霧は衝突部に衝突するので、排気ガスの流量が小さい場合の拡散度と比較して、排気ガスの流量が大きい場合の拡散度の低下も抑制される。
【００６０】
●［拡散部材５１の排気通路内への配置方法など］
以下、拡散部材５１を排気通路４５内に配置（固定）する方法の例について説明する。例えば、仮想断面（ＶＤ１〜ＶＤ４）に沿って排気通路４５の排気管を切断して上流側と下流側のそれぞれの排気管の切断面にフランジ部を設け、上流側の排気管のフランジ部と下流側の排気管のフランジ部との間に拡散部材５１を挟み込んで排気管を接続する。
あるいは、排気管の開口部から拡散部材５１を挿入し、開口部から溶接用工具を挿入して拡散部材５１を溶接する。
【００６１】
また、第１〜第６の実施の形態では、板状の拡散部材５１を排気通路４５内に配置したが、排気通路４５とは別体とした拡散部材５１を用いることなく、添加弁の上流側の排気通路４５を下方に凹ませて衝突部を形成してもよい。つまり、添加弁の上流側の排気通路４５内において上端から下方に向かって突出する排気通路凹み部を形成し、排気通路凹み部における添加弁の側を平面状にして衝突部を設け、当該衝突部に添加弁から円錐状噴霧を噴射するようにしてもよい。
【００６２】
●［本願の効果］
以上に説明した実施の形態では、添加剤は、排気通路内の上流側に配置された拡散部材に向かって添加弁から上流側に噴射される。排気ガスの流れ方向の上流側から見て、添加弁の噴孔から衝突部に至るまでの円錐状噴霧の全体は、拡散部材の覆い部によって、覆われている。従って、添加弁の噴孔から衝突部に至るまでの円錐状噴霧の全体は、排気ガスの流量の大小にかかわらず、拡散部材の衝突部に直接衝突する。そして衝突部に衝突した円錐状噴霧は、種々の方向に飛散して気化され、排気通路内の径方向に一様に拡散され、選択型還元触媒４３（図１参照）までの距離を、より短くすることができる。なお、拡散部材５１は、排気通路４５の軸方向に対して交差するように配置されていればよく、排気通路４５の軸方向に直交するように配置（第１〜第４の実施の形態参照）されていてもよいし、排気通路４５の軸方向に対して直交とは異なる角度で傾斜するように配置（第５の実施の形態参照）されていてもよい。
【００６３】
本発明の、排気浄化装置は、本実施の形態で説明した構成、構造、形状等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
【００６４】
拡散部材の形状や衝突部の数や位置は、第１〜第４の実施の形態にて説明した拡散部材の形状や衝突部の数や位置に限定されるものではない。また、第１〜第４の実施の形態にて説明した拡散部材を、第５、第６の実施の形態のように配置しても良い。
【００６５】
本実施の形態にて説明した排気浄化装置は、例として選択還元型触媒（尿素ＳＣＲ）、添加剤の例として尿素水を例にして説明したが、選択浄化触媒としてＤＰＦ、添加剤として燃料、としてもよく、種々の選択浄化触媒と、その選択浄化触媒に対応する添加剤、に適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１０      内燃機関
１１      吸気経路
１２      排気経路
２１、２１ａ、２１ｂ      添加弁
２１Ｊ    中心軸線
２２      添加剤タンク
２３      ポンプ
２５      制御装置
２６      圧力検出手段
３１      吸入空気流量検出手段
３２      ＮＯｘ検出手段
３３      アクセル開度検出手段
３４      回転検出手段
４１      酸化触媒
４２      フィルタ
４３      選択還元型触媒（排気浄化触媒）
４４      酸化触媒
４５      排気通路
５０      排気浄化装置
５１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｚ    拡散部材
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅ    噴孔
５２ｆ、５２ｇ、５２ｈ、５２ｉ    噴孔
５３      添加剤（還元剤）
５４      円錐状噴霧
１００、２００  排気浄化装置
１２１    添加弁
１４３、２４３  選択浄化触媒
１４５、２４５  排気管（排気通路）
２２１      還元剤添加装置
２５１    堰板
Ａ１、Ａ６，Ａ７、Ａ８、Ａ９      長尺状覆い部
Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５      覆い部
Ｃ１、Ｃ２      中心線
ＣＰ      中心
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３    仮想分割面
Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６    仮想分割面
Ｄ７、Ｄ８、Ｄ９    仮想分割面
Ｈ１      配管
Ｈ２      吐出配管
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４      円錐状噴霧幅
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９      衝突部
ＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３、ＳＣ４、ＳＣ５    衝突部中心
ＳＣ６、ＳＣ７、ＳＣ８、ＳＣ９            衝突部中心
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ４、Ｗ５      長尺状部幅
θ１、θ２、θ３、θ４        円錐の広がり角度
θｚ      角度
ＶＤ１、ＶＤ２、ＶＤ３、ＶＤ４    仮想断面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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