(57)【要約】【課題】後処理装置に対し排気ガスを反転させて導入する際、曲がり方向の外側に相対的に多くの排気ガスが偏って流れてしまう傾向を従来よりも効果的に是正する。【解決手段】選択還元型触媒４（後処理装置）の入側端面を被包し且つその軸心方向と略直交する向きから排気導入口１１を介して排気ガス１を導き入れるガス分散部７Ｃと、排気導入口１１から選択還元型触媒４の出側に向け屈曲してその軸心方向に延びるミキシングパイプ７Ｂ（排気管路）とを備え、ガス分散部７Ｃにおける排気導入口１１から選択還元型触媒４の軸心延長線付近までの領域を扇形に拡がる導風空間１２として確保しつつ残余の領域を前記選択還元型触媒４の入側端面に近接した扁平な絞り空間１３とするようガス分散部７Ｃに潰し形状を付し且つその潰し形状における絞り空間１３と導風空間１２との境界部を円弧形のテーパ斜面１４を成すように形成する。【選択図】図１
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【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を排気系に備え、該後処理装置に対し排気ガスを反転させ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、前記後処理装置の入側端面を被包し且つ該後処理装置の軸心方向と略直交する向きから排気導入口を介して排気ガスを導き入れるガス分散部と、該ガス分散部の排気導入口から前記後処理装置の出側に向け屈曲して該後処理装置の軸心方向に延びる排気管路とを備え、前記ガス分散部における前記排気導入口から前記後処理装置の軸心延長線付近までの領域を扇形に拡がる導風空間として確保しつつ残余の領域を前記後処理装置の入側端面に近接した扁平な絞り空間とするよう前記ガス分散部に潰し形状を付し且つその潰し形状における前記絞り空間と前記導風空間との境界部を円弧形のテーパ斜面を成すように形成したことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
テーパ斜面の勾配の途中に該テーパ斜面の円弧形と同心状に円弧形を成して後処理装置の入側端面に向けて張り出す段差部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
排気管路における排気導入口手前の流路断面を前記排気管路の曲がり方向に片方の対角線を向けた菱形を成すように形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
導風空間の扇形の二等分線上に相当する絞り空間の適宜位置に張り出して排気ガスの主流を後処理装置の入側端面の中心に向かうよう抑え込むガイド凹部をガス分散部に形成したことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の排気浄化装置。
【請求項５】
ガイド凹部とテーパ斜面との間における導風空間の扇形の二等分線上にセンサーボスを形成したことを特徴とする請求項４に記載の排気浄化装置。
【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、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十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十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、図６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、このような排気浄化装置では、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部７Ａと、該ガス集合部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部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、また、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アンモニア低減触媒１０が装備されている。
【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十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】
尚、この種の排気浄化装置に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−１９６３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、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十分に引き出されない虞れがあった。
【００１３】
一方、ガス分散部７Ｃにおける排気ガス１導入側と対峙する部位に、選択還元型触媒４の入側端面へ凹みを形成して排気ガス１の流れを抑え込む改善策も提案されているが、これまでに提案されている凹み形状では、ガス分散部７Ｃへの排気ガス１の導入方向に沿う縦方向の流れの偏りを改善することができても、横方向（選択還元型触媒４の入側端面に対し略平行で且つ排気ガス１の導入方向に対し略直交する方向）への分散性を同時に是正するまでには到っていないのが実情である。
【００１４】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、選択還元型触媒等の後処理装置に対し排気ガスを反転させて導入するにあたり、その曲がり方向の外側に相対的に多くの排気ガスが偏って流れてしまう傾向を従来よりも効果的に是正して触媒性能の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、排気ガスを通過させて浄化する後処理装置を排気系に備え、該後処理装置に対し排気ガスを反転させ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、前記後処理装置の入側端面を被包し且つ該後処理装置の軸心方向と略直交する向きから排気導入口を介して排気ガスを導き入れるガス分散部と、該ガス分散部の排気導入口から前記後処理装置の出側に向け屈曲して該後処理装置の軸心方向に延びる排気管路とを備え、前記ガス分散部における前記排気導入口から前記後処理装置の軸心延長線付近までの領域を扇形に拡がる導風空間として確保しつつ残余の領域を前記後処理装置の入側端面に近接した扁平な絞り空間とするよう前記ガス分散部に潰し形状を付し且つその潰し形状における前記絞り空間と前記導風空間との境界部を円弧形のテーパ斜面を成すように形成したことを特徴とするものである。
【００１６】
而して、このようにすれば、排気管路を通して導かれた排気ガスが後処理装置の軸心方向と略直交する向きに方向転換されて排気導入口に導入され、該排気導入口から扇形に拡がる導風空間を流れる間に横方向（後処理装置の入側端面に対し略平行で且つ排気ガスの排気導入口への導入方向に対し略直交する方向）への分散性が向上される一方、その排気ガスの流れが円弧形のテーパ斜面により均等に抑え込まれ、曲がり方向の外側に相対的に多くの排気ガスが偏って流れてしまう傾向が横方向への偏りを招かずに効果的に是正されることになる。
【００１７】
また、本発明においては、テーパ斜面の勾配の途中に該テーパ斜面の円弧形と同心状に円弧形を成して後処理装置の入側端面に向けて張り出す段差部を形成することが好ましく、このようにすれば、排気ガスよりも比重の大きな添加剤が排気ガス中に含まれている場合に、遠心力により曲がり方向の外側の流路内壁面に沿って随伴する添加剤が前記段差部に乗り上げ、これにより流路内壁面から剥離されて後処理装置の入側端面に向け拡散されるので、これまで偏りを改善することが難しかった添加剤の分散性についても大幅に向上することが可能となる。
【００１８】
更に、本発明においては、排気管路における排気導入口手前の流路断面を前記排気管路の曲がり方向に片方の対角線を向けた菱形を成すように形成することが好ましく、このようにすれば、排気導入口手前で排気ガスの流れを排気管路の中心へ誘導して該中心付近での主流形成を促すことが可能となり、流れの反転時における横方向への偏りの発生がより一層抑えられる。
【００１９】
また、本発明においては、導風空間の扇形の二等分線上に相当する絞り空間の適宜位置に張り出して排気ガスの主流を後処理装置の入側端面の中心に向かうよう抑え込むガイド凹部をガス分散部に形成することが好ましく、このようにすれば、排気ガスの流量が少なくなった時に前記ガイド凹部により効果的に排気ガスの主流が抑え込まれて後処理装置の入側端面の中心へと誘導されることになる。
【００２０】
更に、本発明においては、ガイド凹部とテーパ斜面との間における導風空間の扇形の二等分線上にセンサーボスを形成することが好ましく、このようにすれば、前記センサーボスを利用してセンサーを配置することにより、排気ガスの主流に対し直接的に温度等の各種情報を検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
上記した本発明の排気浄化装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００２２】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、後処理装置に対し排気ガスを反転させて導入するにあたり、その曲がり方向の外側に相対的に多くの排気ガスが偏って流れてしまう傾向を従来よりも効果的に是正することができるので、後処理装置の全容積を効率良く利用して本来発揮されるべき触媒性能を十分に引き出すことができる。
【００２３】
（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、排気ガスよりも比重の大きな添加剤が含まれていても、遠心力により曲がり方向の外側の流路内壁面に沿って随伴する添加剤を段差部に乗り上げさせることで流路内壁面から剥離させて後処理装置の入側端面に向け拡散させることができるので、排気ガス中に含まれる添加剤の分散性についても大幅に向上することができて後処理装置の触媒性能を更に効果的に引き出すことができる。
【００２４】
（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、排気管路における排気導入口手前の流路断面を菱形に形成したことにより、排気導入口手前で排気ガスの流れを排気管路の中心へ誘導して該中心付近での主流形成を促し、流れの反転時における横方向への偏りの発生をより一層抑えることができるので、後処理装置の触媒性能を更に効果的に引き出すことができる。
【００２５】
（ＩＶ）本発明の請求項４に記載の発明によれば、排気ガスの流量が少なくなってテーパ斜面の抑え込みの効きが低下しても、ガイド凹部により効果的に排気ガスの主流を抑え込んで後処理装置の入側端面の中心へと誘導することができ、排気ガスの流量が少なくなった時の触媒性能の低下を底上げすることができる。
【００２６】
（Ｖ）本発明の請求項５に記載の発明によれば、センサーボスを利用してセンサーを配置することにより、排気ガスの主流に対し直接的に温度等の各種情報を検出することができ、その検出精度の大幅な向上を図ることができると共に、センサーの最適位置への簡便な配置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す斜視図である。
【図２】図１のガス分散部に関する正面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向の矢視図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ矢視の断面図である。
【図５】図３のガス分散部に関する断面図である。
【図６】従来の排気浄化装置の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２９】
図１〜図５は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例においては、先に説明した図６と略同様に構成された排気浄化装置に関し、連絡流路７の下流部分を成すガス分散部７Ｃが、後処理装置である選択還元型触媒４の入側端面を被包し且つ該選択還元型触媒４の軸心方向と略直交する向きから排気導入口１１（図３参照）を介して排気ガス１を導き入れるように構成され、このガス分散部７Ｃの排気導入口１１に排気ガス１を導くミキシングパイプ７Ｂが、前記排気導入口１１から前記選択還元型触媒４の出側に向け屈曲して該選択還元型触媒４の軸心方向に延びる排気管路を成すようにしてあるが、前記ガス分散部７Ｃにおける前記排気導入口１１から前記選択還元型触媒４の軸心延長線付近までの領域が扇形に拡がる導風空間１２として確保されつつ残余の領域が前記選択還元型触媒４の入側端面に近接した扁平な絞り空間１３となるように前記ガス分散部７Ｃに潰し形状が付されており、しかも、その潰し形状における前記絞り空間１３と前記導風空間１２との境界部が円弧形のテーパ斜面１４を成すように形成されている。
【００３０】
また、特に本形態例においては、テーパ斜面１４の勾配の途中に該テーパ斜面１４の円弧形と同心状に円弧形を成して選択還元型触媒４の入側端面に向けて張り出す段差部１５が形成されていると共に、ミキシングパイプ７Ｂにおける排気導入口１１手前の流路断面が、前記ミキシングパイプ７Ｂの曲がり方向に片方の対角線を向けた菱形（図４参照）を成すように形成されている。
【００３１】
しかも、前記ガス分散部７Ｃにおいては、導風空間１２の扇形の二等分線Ｘ（図２参照）上に相当する絞り空間１３の適宜位置に張り出して排気ガス１の主流を選択還元型触媒４の入側端面の中心に向かうよう抑え込むガイド凹部１６が形成されており、該ガイド凹部１６とテーパ斜面１４との間における導風空間１２の扇形の二等分線Ｘ（図２参照）上にセンサーボス１７が形成され、該センサーボス１７に排気ガス１の温度検出を行うセンサー１８が嵌挿されるようになっている。
【００３２】
而して、このようにすれば、ミキシングパイプ７Ｂを通して導かれた排気ガス１が選択還元型触媒４の軸心方向と略直交する向きに方向転換されて排気導入口１１に導入され、該排気導入口１１から扇形に拡がる導風空間１２を流れる間に横方向（選択還元型触媒４の入側端面に対し略平行で且つ排気ガス１の排気導入口１１への導入方向に対し略直交する方向）への分散性が向上される一方、その排気ガス１の流れが円弧形のテーパ斜面１４により均等に抑え込まれ、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横方向への偏りを招かずに効果的に是正されることになる。
【００３３】
また、本形態例の如き選択還元型触媒４を後処理装置とした排気浄化装置の例では、その上流側で添加されたミスト状の尿素水（添加剤）が排気ガス１中に含まれており、このミスト状の尿素水が排気ガス１よりも比重が重いために曲がり方向の外側へ顕著に偏ってしまうが、テーパ斜面１４の勾配の途中に該テーパ斜面１４の円弧形と同心状に円弧形を成して選択還元型触媒４の入側端面に向けて張り出す段差部１５を形成しておけば、遠心力により曲がり方向の外側の流路内壁面に沿って随伴するミスト状の尿素水が前記段差部１５に乗り上げ、これにより流路内壁面から剥離されて選択還元型触媒４の入側端面に向け拡散されるので、これまで偏りを改善することが難しかったミスト状の尿素水の分散性についても大幅に向上することが可能となる。
【００３４】
従って、上記形態例によれば、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にあたり、その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を従来よりも効果的に是正することができるので、選択還元型触媒４の全容積を効率良く利用して本来発揮されるべき触媒性能を十分に引き出すことができ、また、排気ガス１よりも比重の大きなミスト状の尿素水が含まれていても、遠心力により曲がり方向の外側の流路内壁面に沿って随伴するミスト状の尿素水を段差部１５に乗り上げさせることで流路内壁面から剥離させて選択還元型触媒４の入側端面に向け拡散させることができるので、排気ガス１中に含まれるミスト状の尿素水の分散性についても大幅に向上することができて選択還元型触媒４の触媒性能を更に効果的に引き出すことができる。
【００３５】
更に、本形態例においては、ミキシングパイプ７Ｂにおける排気導入口１１手前の流路断面を前記ミキシングパイプ７Ｂの曲がり方向に片方の対角線を向けた菱形を成すように形成しているので、排気導入口１１手前で排気ガス１の流れをミキシングパイプ７Ｂの中心へ誘導して該中心付近での主流形成を促し、流れの反転時における横方向への偏りの発生をより一層抑えることができるので、選択還元型触媒４の触媒性能を更に効果的に引き出すことができる。
【００３６】
また、ガイド凹部１６をガス分散部７Ｃに形成しているので、排気ガス１の流量が少なくなってテーパ斜面１４の抑え込みの効きが低下しても、ガイド凹部１６により効果的に排気ガス１の主流を抑え込んで選択還元型触媒４の入側端面の中心へと誘導することができ、排気ガス１の流量が少なくなった時の触媒性能の低下を底上げすることができる。
【００３７】
更に、本形態例においては、ガイド凹部１６とテーパ斜面１４との間における導風空間１２の扇形の二等分線上にセンサーボス１７を形成しているので、該センサーボス１７を利用してセンサー１８を配置することにより、排気ガス１の主流に対し直接的に温度を検出することができ、その検出精度の大幅な向上を図ることができると共に、センサー１８の最適位置への簡便な配置を実現することができる。
【００３８】
尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、図示ではパティキュレートフィルタと選択還元型触媒とを並列に配置した場合における選択還元型触媒の入側に適用した場合を例示しているが、選択還元型触媒以外の後処理装置にも同様に適用することが可能であり、また、後処理装置に対し排気ガスを反転させて導入するレイアウトが採用された様々な形式の排気浄化装置について適用することが可能であること、その他、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】
【００３９】
１      排気ガス
４      選択還元型触媒（後処理装置）
７Ｂ    ミキシングパイプ（排気管路）
７Ｃ    ガス分散部
１１    排気導入口
１２    導風空間
１３    絞り空間
１４    テーパ斜面
１５    段差部
１６    ガイド凹部
１７    センサーボス
【図１】
2018123801.tif 000003
【図２】
2018123801.tif 000004
【図３】
2018123801.tif 000005
【図４】
2018123801.tif 000006
【図５】
2018123801.tif 000007
【図６】
2018123801.tif 000008