(57)【要約】【課題】安価なリキッドオンリ型の尿素水インジェクタを使用可能とした上で、尿素水と排ガスとを良好に混合してＮＯx浄化性能を向上できるエンジンの排気浄化装置を提供する。【解決手段】エンジンからの排ガスが流入する噴霧室２２の後面にリキッドオンリ型の尿素水インジェクタ２７を固定して噴霧室２２内に尿素水を噴射し、噴霧室２２内の排ガスを尿素水インジェクタ２７の周囲に配設した４本の管路２４を経て下流側のＳＣＲ触媒１６に移送することにより、尿素水インジェクタ２７の冷却に必要な通風性を確保する。噴霧室２２内に流入した排ガスを各管路２４に向けて放射状に流動させて尿素水と共に撹拌すると共に、中空コーン型の噴射特性により尿素水と排ガスとの接触面積を増大して排ガス中に尿素水を霧化させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に設けられ、排気上流側に形成された流入孔を経て上記エンジンからの排ガスを内部に流入させる噴霧室と、
上記噴霧室の外部下流側に配設されて、該噴霧室の下流壁面を介して上記流入孔の軸線と略一致するようにノズルを噴霧室内に臨ませ、該ノズルから上記噴霧室内に尿素水を噴射して中空コーン状の噴霧を形成する尿素水インジェクタと、
上記排気通路の上記噴霧室より下流側に配設され、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯxを選択還元するアンモニア選択還元型ＮＯx触媒と、
上記アンモニア選択還元型ＮＯx触媒の入口側に設けられ、上流側に位置する上記噴霧室に対して所定間隔をおいて対向する合流室と、
上記噴霧室と合流室との間で上記尿素水インジェクタの周囲を取り囲むように配設され、該噴霧室と合流室とをそれぞれ連結して内部を相互に連通させる複数本の管路と
を備えたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
上記噴霧室の上流壁面に、上記流入孔を中心とした渦巻き状をなすラジアルフィンを配設したことを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
上記流入孔は、上記尿素水インジェクタによる中空コーン状の噴霧領域よりも内周側で開口するように内径を設定したことを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
上記合流室の上流壁面に、上記尿素水インジェクタとの間に間隙を確保するための逃げ凹部を凹設したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
上記各管路は、上記噴霧室内において上記ラジアルフィンにより生起される排ガスの旋回流に対して接線方向にそれぞれ開口したことを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載のエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの排気浄化装置に係り、詳しくは尿素水インジェクタから排気通路内に尿素水を噴射し、尿素水から生成されたアンモニア（ＮＨ３）を還元剤として下流側のアンモニア選択還元型ＮＯx触媒（以下、ＳＣＲ触媒という）に供給する排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排気中に含まれる汚染物質の１つであるＮＯx（窒素酸化物）を浄化するための排気浄化装置として、エンジンの排気通路にＳＣＲ触媒を配設し、還元剤としてアンモニアをＳＣＲ触媒に供給することによりＮＯxを還元して排気を浄化するようにした排気浄化装置が知られている。
このような排気浄化装置ではアンモニアをＳＣＲ触媒に供給するために、アンモニアに比べて取り扱いが容易な尿素水を排気中に供給するのが一般的である。尿素水の供給には尿素水インジェクタが用いられており、ＳＣＲ触媒より上流側の排気通路に尿素水インジェクタを設置して尿素水タンクから加圧した尿素水を供給し、尿素水インジェクタに内蔵した電磁弁の開閉に応じて排気通路内に尿素水を噴射している。ＳＣＲ触媒に良好なＮＯx浄化性能を発揮させるには、ＳＣＲ触媒の各部位に均一にアンモニアを供給する必要があり、そのためには、尿素水インジェクタから噴射した尿素水を排ガスと十分に混合して排ガス中に均一に霧化させることが重要となる。
【０００３】
ところで、尿素水インジェクタとしては、尿素水のみを噴射するリキッドオンリ型、及び尿素水と共に圧縮エアを噴射するエアアシスト型のものが実用化されている。何れの形式の尿素水インジェクタでも、内蔵している電磁弁の保護のために排気熱を直接的に受けない排気通路の外側面等に設置される。例えば排気浄化装置の車載性を考慮して、ＤＰＦ（デーゼルパティキュレートフィルタ）等の他の排気浄化装置に対してＳＣＲ触媒を直列配置した場合、排気浄化装置を収容したケーシング外側面のＳＣＲ触媒の上流側位置にインジェクタ本体が設置される。この点では双方の尿素水インジェクタは共通するが、尿素水を噴射するノズルの位置は、それぞれの尿素水インジェクタの構造に起因して相違している。
【０００４】
即ち、リキッドオンリ型の尿素水インジェクタは、電磁弁の閉弁後にノズルまでの経路中に残留した尿素水が固化して目詰まりを生じる可能性があるため、電磁弁からノズルまでの経路を短縮化すべく電磁弁を内蔵した本体に対してノズルが一体化されている。このため、図９に示すように排気浄化装置を収容するケーシング１０１の外側面に本体１０２ａを設置した場合、ノズル１０２ｂはケーシング壁面を貫通して内部に臨むようにケーシング内側面付近に配置するしかなく、必然的に尿素水はケーシング１０１内の排ガス流通方向に対して直交するように噴射される。
一方、エアアシスト型の尿素水インジェクタでは、電磁弁からノズルまでの経路中に残留した尿素水を圧縮エアの噴射により排除できるため、電磁弁を内蔵した本体からノズルを分離して任意の位置に設置可能である。従って、例えば特許文献１に記載された技術では、その図２に示すように、ＳＣＲ触媒を収容したケーシングの外側面に本体を設置した上で、尿素水を排ガスに混合させる点で有利なケーシング内の軸線（中心）付近にノズルを配置し、排気下流側に向けて尿素水を噴射している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−８５２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ノズル位置に制約がない特許文献１に記載のエアアシスト型の尿素水インジェクタでは、ノズル位置を最適化して尿素水と排ガスとを良好に混合させることができる反面、尿素水とは別に圧縮エアを噴射するための構成を付加する必要があることから、尿素水インジェクタのシステムコストが高く、ひいては排気浄化装置の製造コストを高騰させる要因になるという問題があった。
これに対して図９のリキッドオンリ型の尿素水インジェクタは、圧縮エアを噴射するための構成を備えないことから、システムコストはエアアシスト型のものに比較して格段に安価になる。しかしながら、その構造上、インジェクタ本体１０２ａからノズル１０２ｂを分離不能なため、ノズル位置はケーシング１０１の内側面付近に限定されてしまう。このため、ノズル１０２ｂから噴射された尿素水はケーシング１０１内を流通する排ガスを横切りながら拡散し、ノズル近傍と対向壁近傍とで排ガスに対する尿素水の混合状態が大幅に相違する上に、対向壁への尿素水の付着も発生する。よって、このリキッドオンリ型の尿素水インジェクタを使用した排気浄化装置は、排ガスと尿素水との混合促進の点で今ひとつ改善の余地があった。
【０００７】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、システムコストの安価なリキッドオンリ型の尿素水インジェクタを使用可能とした上で、エアアシスト型の尿素水インジェクタを用いた場合と遜色なく尿素水と排ガスとを良好に混合でき、もって、尿素水から生成したアンモニアをＳＣＲ触媒の各部位に均一に供給して最大限のＮＯx浄化性能を発揮させることができるエンジンの排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、エンジンの排気通路に設けられ、排気上流側に形成された流入孔を経てエンジンからの排ガスを内部に流入させる噴霧室と、噴霧室の外部下流側に配設されて、噴霧室の下流壁面を介して流入孔の軸線と略一致するようにノズルを噴霧室内に臨ませ、ノズルから噴霧室内に尿素水を噴射して中空コーン状の噴霧を形成する尿素水インジェクタと、排気通路の噴霧室より下流側に配設され、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯxを選択還元するアンモニア選択還元型ＮＯx触媒と、アンモニア選択還元型ＮＯx触媒の入口側に設けられ、上流側に位置する噴霧室に対して所定間隔をおいて対向する合流室と、噴霧室と合流室との間で尿素水インジェクタの周囲を取り囲むように配設され、噴霧室と合流室とをそれぞれ連結して内部を相互に連通させる複数本の管路とを備えたものである。
【０００９】
従って、エンジンからの排ガスは流入孔を経て噴霧室内に流入し、尿素水インジェクタから噴射された尿素水と混合しながら外周側に位置する各管路に分流して流入する。各管路内を経て排ガスは合流室内で合流した後にアンモニア選択還元型ＮＯx触媒へと移送され、排ガス中の尿素水から生成されるアンモニアがＮＯx触媒のＮＯx浄化に利用される。
そして、噴霧室の外部下流側に尿素水インジェクタを配設して噴霧室内に尿素水を噴射する一方、尿素水インジェクタの周囲に配設した複数本の管路を経て排ガスを合流室へと案内している。従って、尿素水インジェクタの本体に対してノズルを一体化した所謂リキッドオンリ型の尿素水インジェクタを排気流の中心軸に設置することが可能となると共に、尿素水インジェクタの冷却に必要な通風性が確保される。
【００１０】
一方、流入孔を経て噴霧室内に流入した排ガスは外周方向に向けて放射状に流動し、この排ガス中に尿素水インジェクタから尿素水が噴射されるため、尿素水は排ガスと共に激しく撹拌されて良好に混合される。加えて、中空コーン型の噴射特性では、尿素水の噴射距離に対して噴霧断面積が急激に増加することから、尿素水と排ガスとの接触面積が大きく、且つ、尿素水は軸線を中心とした点対称で放射状に噴射されるため、周方向のどの角度でも略同一条件で良好に排ガスと混合される。よって、排ガス中に尿素水が十分に霧化し、尿素水から生成したアンモニアがＳＣＲ触媒の各部位に均一に供給される。
【００１１】
請求項２の発明のエンジンの排気浄化装置によれば、請求項１において、噴霧室の上流壁面に、流入孔を中心とした渦巻き状をなすラジアルフィンを配設したものである。
従って、排ガスにはラジアルフィンにより旋回流が付与されることから、噴霧室内での排ガスの流動状態が一層激しくなり、尿素水との混合が促進される。
【００１２】
請求項３の発明のエンジンの排気浄化装置によれば、請求項１又は２において、流入孔が、尿素水インジェクタによる中空コーン状の噴霧領域よりも内周側で開口するように内径を設定したものである。
従って、尿素水インジェクタの噴霧領域の内周側で流入孔が開口しているため、噴射された尿素水が流入孔を経て上流側の排気浄化装置に付着する事態が未然に回避される。
【００１３】
請求項４の発明のエンジンの排気浄化装置によれば、請求項１乃至３において、合流室の上流壁面に、尿素水インジェクタとの間に間隙を確保するための逃げ凹部を凹設したものである。
従って、合流室への逃げ凹部の形成により尿素水インジェクタと合流室との間隙が増大し、尿素水インジェクタの冷却に必要な通風性が一層確保される。
【００１４】
請求項５の発明のエンジンの排気浄化装置によれば、請求項２乃至４において、各管路が、噴霧室内においてラジアルフィンにより生起される排ガスの旋回流に対して接線方向にそれぞれ開口したものである。
従って、各管路が排ガスの旋回流の接線方向に開口し、吸込み効果により噴霧室内に旋回流が生起されることから、尿素水と排ガスとの混合が一層促進される。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように請求項１の発明のエンジンの排気浄化装置によれば、エンジンからの排ガスが流入する噴霧室の外部下流側に尿素水インジェクタを配設して噴霧室内に尿素水を噴射するようにし、噴霧室内の排ガスを尿素水インジェクタの周囲に配設した複数本の管路を経て下流側の合流室内からＮＯx触媒に移送するようにしたため、尿素水インジェクタの冷却に必要な通風性を十分に確保でき、これによりシステムコストの安価なリキッドオンリ型の尿素水インジェクタを使用することができる。一方、噴霧室内に流入した排ガスを放射状に流動させて尿素水と共に激しく撹拌すると共に、中空コーン型の噴射特性により尿素水と排ガスとの接触面積を増大させ、且つ、軸線を中心とした点対称で尿素水を放射状に噴射することにより、排ガス中に尿素水を十分に霧化させることができ、もって、尿素水ら生成したアンモニアをＮＯx触媒の各部位に均一に供給して最大限のＮＯx浄化性能を発揮させることができる。
【００１６】
請求項２の発明のエンジンの排気浄化装置によれば、請求項１に加えて、ラジアルフィンにより排ガスに旋回流を生起させて尿素水と一層良好に混合させることができる。
請求項３の発明のエンジンの排気浄化装置によれば、請求項１又は２に加えて、尿素水が流入孔を経て上流側の排気浄化装置に付着する事態を防止することにより、例えば排気浄化装置の劣化等のトラブルを未然に防止することができる。
【００１７】
請求項４の発明のエンジンの排気浄化装置によれば、請求項１乃至３に加えて、逃げ凹部の形成により尿素水インジェクタと合流室との間隙を確保でき、もって通風性の向上により尿素水インジェクタをより確実に冷却して耐熱信頼性を向上することができる。
請求項５の発明のエンジンの排気浄化装置によれば、請求項２乃至４に加えて、吸込み効果により噴霧室内に旋回流を生起することにより、尿素水と排ガスとの混合を一層促進して、ＮＯx触媒の各部位に均一にアンモニアを供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態のディーゼルエンジンの排気浄化装置を示す全体構成図である。
【図２】噴霧室及び合流室と各管路との連通状態を示すノズルケーシングの断面図である。
【図３】同じく各管路と尿素水インジェクタとの位置関係を示すノズルケーシングの断面図である。
【図４】噴霧室の前面に設けられたラジアルフィンを示す図２のＡ矢視図である。
【図５】各管路と尿素水インジェクタとの位置関係を示す図２のV−V線断面図である。
【図６】合流室の後面に形成された逃げ凹部を示す図２のＢ矢視図である。
【図７】ノズルケーシングの外観を示す図５のＣ矢視図である。
【図８】別例の噴霧室を示す断面図である。
【図９】リキッドオンリ型の尿素水インジェクタを使用した従来の排気浄化装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明をディーゼルエンジンの排気浄化装置に具体化した一実施形態を説明する。
図１は本実施形態のディーゼルエンジンの排気浄化装置を示す全体構成図であり、エンジン１は直列６気筒機関として構成されている。エンジン１の各気筒には燃料噴射弁２が設けられ、各燃料噴射弁２は共通のコモンレール３から加圧燃料を供給され、機関の運転状態に応じたタイミングで開弁して各気筒の筒内に燃料を噴射する。
【００２０】
エンジン１の吸気側には吸気マニホールド４が装着され、吸気マニホールド４に接続された吸気通路５には、上流側よりエアクリーナ６、ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａ、インタクーラ８が設けられている。また、エンジン１の排気側には排気マニホールド９が装着され、排気マニホールド９には上記コンプレッサ７ａと同軸上に連結されたターボチャージャ７のタービン７ｂを介して排気通路１０が接続されている。
【００２１】
エンジン１の運転中においてエアクリーナ６を経て吸気通路５内に導入された吸気はターボチャージャ７のコンプレッサ７ａにより加圧された後にインタクーラ８、吸気マニホールド４を経て各気筒に分配され、各気筒の吸気行程で筒内に導入される。筒内では所定のタイミングで燃料噴射弁２から燃料が噴射されて圧縮上死点近傍で着火・燃焼し、燃焼後の排ガスは排気マニホールド９を経てタービン７ｂを回転駆動した後に排気通路１０を経て外部に排出される。
【００２２】
上記排気通路１０には本発明の排気浄化装置が設けられ、排気浄化装置は上流側ケーシング１１、下流側ケーシング１２、及び両ケーシング１１，１２間に配設されたノズルケーシング１３に収容されている。上流側ケーシング１１及び下流側ケーシング１２は車両の前後方向（図１の左右方向）に延びる円筒状をなし、上流側ケーシング１１内には上流側より前段酸化触媒１４及びＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）１５が収容され、下流側ケーシング１２内には上流側よりＳＣＲ触媒（選択還元型ＮＯx触媒）１６及び後段酸化触媒１７が収容されている。
【００２３】
図２は噴霧室及び合流室と各管路との連通状態を示すノズルケーシングの断面図、図３は同じく各管路と尿素水インジェクタとの位置関係を示すノズルケーシングの断面図、図４は噴霧室の前面に設けられたラジアルフィンを示す図２のＡ矢視図、図５は各管路と尿素水インジェクタとの位置関係を示す図２のV−V線断面図、図６は合流室の後面に形成された逃げ凹部を示す図２のＢ矢視図、図７はノズルケーシングの外観を示す図５のＣ矢視図である。尚、図２と図３とは断面が異なり、図２は、図５に示す管路の箇所で切断したII−II線断面に相当し、図３は、図５に示す尿素水インジェクタの箇所で切断したIII−III線断面に相当する。
【００２４】
特に図２，５に示すように、全体としてノズルケーシング１３は、前後に配置された噴霧室２２及び合流室２３を４本の円筒パイプ材からなる管路２４で連結した形状をなし、各部材２２〜２４は鋼板により製作されて相互に溶接接合されている。噴霧室２２及び合流室２３はそれぞれ車両の前後方向に薄い直方体状をなし、噴霧室２２の前端は上流側ケーシング１１の後端に接続され、合流室２３の後端は下流側ケーシング１２の前端に接続されている。
【００２５】
噴霧室２２及び合流室２３は前後方向に所定間隔をおいて対向するように配設され、これら噴霧室２２及び合流室２３の車両前方から見た四隅が上記管路２４により相互に連結されている。噴霧室２２及び合流室２３は、上流側ケーシング１１と下流側ケーシング１２とを結ぶ軸線Ｌ上に位置し、必然的に各管路２４は軸線Ｌを取り囲むように配設されている。管路２４の総通路断面積は、ＤＰＦ１５やＳＣＲ触媒１６の通路断面積と略同等となるように設定されている。
【００２６】
図４に示すように、噴霧室２２の前面には、軸線Ｌを中心として流入孔２５が貫設されている。噴霧室２２の前面（上流壁面）には、噴霧室２２の流入孔２５を中心とした渦巻き状をなすラジアルフィン２６が固定され、このラジアルフィン２６は下流側ケーシング１２内のＤＰＦ１５の直下流に位置している。又、合流室２３の後端は後方に向けて開放されて、下流側ケーシング１２の内部と連通している。これにより上流側ケーシング１１は流入孔２５を介して噴霧室２２と連通し、噴霧室２２は各管路２４を介して合流室２３と連通し、合流室２３は下流側ケーシング１２と連通している。
【００２７】
噴霧室２２の外部下流側には尿素水インジェクタ２７が配設され、尿素水インジェクタ２７の本体２７ａは噴霧室２２の後面（下流壁面）に固定されている。尿素水インジェクタ２７のノズル２７ｂは噴霧室２２の後面を介して噴霧室２２内に臨んでおり、軸線Ｌ上に位置して噴霧室２２内で上記流入孔２５と相対向している。結果として、尿素水インジェクタ２７を中心としてその周囲を取り囲むように各管路２４が分散して位置し、各管路２４と尿素水インジェクタ２７との間には十分な間隙が形成され、尿素水インジェクタ２７の冷却に必要な通風性が確保される。又、合流室２３の前面（上流壁面）は軸線Ｌを中心として後方に向けて（即ち、合流室２３の内部に向けて）凹設されて逃げ凹部２８が形成され、この逃げ凹部２８はなだらかな四角錐状をなして尿素水インジェクタ２７の後端との間に間隙を確保している。
【００２８】
尿素水インジェクタ２７は電磁弁を内蔵したリキッドオンリ型として構成され、図示しない尿素タンクから供給される所定圧の尿素水が電磁弁の開弁に伴って噴霧室２２内に噴射される。尿素水インジェクタ２７の噴霧特性は広角中空コーン状に設定されており、尿素水は軸線Ｌに位置するノズル２７ｂから噴霧室２２内でやや前方向きの外周方向に噴射される。そして、上記流入孔２５は、軸線Ｌを中心とした中空コーン状の噴霧領域よりも内周側で開口するように、その内径が設定されている。
【００２９】
一方、上記燃料噴射弁２及び尿素水インジェクタ２７はＥＣＵ３１（電子コントロールユニット）に接続され、ＥＣＵ３１にはその他にもセンサ類やデバイス類が接続されている。例えばＥＣＵ３１は、エンジン回転速度Ｎe及びアクセル操作量θaccから図示しないマップに従って燃料噴射量を設定し、エンジン回転速度Ｎe及び燃料噴射量から図示しないマップに従って燃料噴射時期を設定し、これらの燃料噴射量及び燃料噴射時期に基づいて燃料噴射弁２を駆動制御してエンジン１を運転する。又、ＥＣＵ３１はＳＣＲ触媒１６上にアンモニアを供給してＮＯx浄化作用を発揮させるべく、噴霧室２２の一側に設置した図示しない温度センサにより検出された排ガス温度に基づいて尿素水の目標噴射量を決定し、目標噴射量に基づき尿素水インジェクタ２７の電磁弁を駆動制御して尿素水インジェクタ２７から尿素水を噴射する。
【００３０】
エンジン１の運転中において、エンジン１から排出された排ガスは排気マニホールド９及び排気通路１０を経て上流側ケーシング１１内に導入され、前段酸化触媒１４を経てＤＰＦ１５を流通する際に含有しているＰＭ（パティキュレートマター）を捕集される。その後、排ガスはラジアルフィン２６により内周方向に案内されながら、実線の矢印で示すように旋回成分を付与された後、中心の流入孔２５を経て噴霧室２２内に流入する。噴霧室２２内で排ガスは軸線Ｌを中心とした強力な旋回流を生起しながら、破線の矢印で示すように外周方向に渦巻き状に流通し、尿素水インジェクタ２７から噴射された尿素水と混合しながら外周側に位置する各管路２４に分流して流入する。更に各管路２４内を流通した排ガスは、合流室２３内で四隅から合流してＳＣＲ触媒１６へと移送される。尿素水は排ガスと混合してノズルケーシング１３内を移送される過程で排気熱によりアンモニアを生成し、このアンモニアがＳＣＲ触媒１６のＮＯx浄化に利用される。
【００３１】
ところで、［発明が解決しようとする課題］でも述べたように、リキッドオンリ型の尿素水インジェクタ２７はシステムコストが安価である反面、インジェクタ本体２７ａからノズル２７ｂを分離不能なため、必然的にケーシング内側面にノズル２７ｂを配置して、ケーシング内の排ガス流通方向に対して直交するように尿素水を噴射するしかなく、排ガスと尿素水との混合促進の点で改善の余地があった。
【００３２】
そこで、このようなリキッドオンリ型の尿素水インジェクタ２７の問題点を鑑みて、本実施形態の排気浄化装置ではノズルケーシング１３を設けており、以下、当該ノズルケーシング１３による作用を述べる。
まず、ノズルケーシング１３を設けたことによる構造上及び車載上のデメリットは一切発生していない。
即ち、図１から明らかなように、上流側ケーシング１１、ノズルケーシング１３及び下流側ケーシング１２は、車体下部に吊下するために排気通路の一部を構成する構造体として十分な剛性、特に前後両端を吊下支持されたときの曲げ剛性が要求される。上流側ケーシング１１と下流側ケーシング１２とはノズルケーシング１３により連結されている。各管路２４は噴霧室２２及び合流室２３の四隅に配置されることにより最大限に離間しているため、噴霧室２２と合流室２３とが４本の管路２４により強固に連結され、十分に高い剛性を確保できる。よって、上流側ケーシング１１、ノズルケーシング１３及び下流側ケーシング１２の全体としても十分な剛性を確保でき、走行中の破損等の虞は全くない。
【００３３】
又、円筒状をなす上流側及び下流側ケーシング１１，１２に対してノズルケーシング１３の噴霧室２２及び合流室２３は直方体状をなすが、図２，６等から明らかなように、噴霧室２２及び合流室２３の左右及び上下寸法は上流側及び下流側ケーシング１１，１２の外径にほぼ等しい。ノズルケーシング１３の各管路２４は最大限に離間して配置されるものの、ノズルケーシング１３から大きく突出することなく、噴霧室２２及び合流室２３の左右及び上下寸法内に収まっている。従って、車両に搭載したときの占有スペースは、例えば円筒状のケーシングのみを用いた一般的な排気浄化装置に比較してほとんど増加せず、車載上のデメリットも全く生じない。
【００３４】
一方、図２，５から明らかなように、噴霧室２２の後面に尿素水インジェクタ２７を固定して噴霧室２２内に尿素水を噴射する一方、噴霧室２２内の排ガスを尿素水インジェクタ２７の周囲に配設した４本の管路２４を経て合流室２３へと案内するように構成している。従って、インジェクタ本体２７ａに対してノズル２７ｂを一体化した構造のリキッドオンリ型の尿素水インジェクタ２７を用いて、噴霧室２２内に何ら支障なく軸対称に尿素水を噴射することができる。
このように尿素水インジェクタ２７の周囲の管路２４を経て排ガスを案内して、各管路２４と尿素水インジェクタ２７との間に十分な間隙が形成されて通風性が確保されているため、尿素水インジェクタ２７は十分に冷却される。又、合流室２３の前面に形成された逃げ凹部２８と尿素水インジェクタ２７の後端との間にも間隙が形成されているため、通風性は一層向上する。従って、尿素水インジェクタ２７の耐熱信頼性を十分に確保でき、排気通過部からの輻射熱による尿素水インジェクタ２７の故障を確実に防止することができる。
【００３５】
そして、以上のように尿素水インジェクタ２７を軸線Ｌ上に配置したこと、及び以下に述べるノズルケーシング１３の構造に起因して、リキッドオンリ型の尿素水インジェクタ２７を使用していても、エアアシスト型の尿素水インジェクタ２７を採用した従来の排気浄化装置以上に、尿素水と排ガスとを良好に混合することができる。
まず、噴霧室２２内に流入した排ガス中への尿素水の混合状況を詳しく述べると、流入孔２５から噴霧室２２内に流入した排ガスは中心部から外周方向に向けて放射状に激しく流動し、加えて、このときの排ガスには予めラジアルフィン２６により旋回流が付与されていることから、噴霧室２２内での排ガスの流動状態は旋回流を加えたより一層激しいものとなる。そして、このような排ガス中に尿素水が噴射されるため、尿素水は排ガスと共に激しく撹拌されて良好に混合される。
【００３６】
一方、広角中空コーン型の噴射特性では、尿素水の噴射距離に対して噴霧断面積が急激に増加することから、尿素水は十分な接触面積をもって排ガスと混合される。加えて、尿素水インジェクタ２７のノズル２７ｂは噴霧室２２の中心である軸線Ｌ上に位置し、この軸線Ｌを中心とした点対称で噴霧室２２内に尿素水を放射状に噴射するため、軸線Ｌを中心とした周方向のどの角度でも略同一条件で良好に排ガスと混合される。又、噴射された尿素水はやや前方向きの外周方向に拡散することから、噴霧室２２内の前面及び側面に到達するまでの尿素水の飛距離、換言すれば排ガスとの混合時間が最大限に確保される。このように、尿素水と排ガスとの接触面積が大きく、且つ排ガスと尿素水との混合時間が長いことから、排ガスが噴霧室２２内を流通する間に尿素水は排ガス中に十分に混合される。
【００３７】
そして、噴霧室２２を経た排ガスは一旦各管路２４に分流した後に合流室２３内で再び合流することから、これらの分流及び合流の際にも排ガスは強力に撹拌される。よって、尿素水と排ガスとを良好に混合して排ガス中に尿素水を十分に霧化させることができ、尿素水から生成したアンモニアをＳＣＲ触媒１６の各部位に均一に供給し、もってＳＣＲ触媒１６に最大限のＮＯx浄化性能を発揮させることができる。
又、流入孔２５の内径が、軸線Ｌを中心とした中空コーン状の噴霧領域よりも内周側で開口するように設定されていることから、噴射された尿素水が流入孔２５を経てＤＰＦ１５に付着する事態が未然に回避される。高温のＤＰＦ１５への尿素水の付着はＤＰＦ１５を劣化させる要因になり得るが、このようなトラブルを未然に防止することができる。
【００３８】
加えて、ＤＰＦ１５やＳＣＲ触媒１６の通路断面積と略同等となるように管路２４の総通路断面積が設定されているため、管路２４の箇所で通路断面積が絞られることはなく、背圧増大の要因にはならない。又、上記した逃げ凹部２８は、合流室２３内において軸線Ｌを頂点として後方に向けて隆起しているため、各管路２４から合流室２３内に流入した排ガスは逃げ凹部２８に隆起に沿って案内されながら流通方向を後方に変更される。従って、合流室２３内で合流した排ガスが後方に流通方向を変えるときの抵抗を軽減でき、もって背圧増大に起因するエンジン性能の低下を未然に防止できるという別の利点も得られる。
【００３９】
以上で本発明を具体化した実施形態の説明を終えるが、本発明の排気浄化装置の構成は、本実施形態に限ることなく任意に変更可能であり、例えば以下に述べる別例のように構成してもよい。当該別例は、噴霧室２２内での排ガスの旋回流の接線方向に各管路２４を開口させるものである。
図８は実施形態の別例の噴霧室２２を示す断面図であり、図２に示すVIII−VIII線の位置に相当する断面である。上記実施形態では、円筒パイプ材からなる４本の管路２４の前端を噴霧室２２の後面に接続したが、この別例では、各管路２４の前端が噴霧室２２の後面を貫通して噴霧室２２内の前面まで達している。噴霧室２２内において各管路２４は環状断面の約半分２４ａが切除されており、大雑把に表現すると、車両前方より見て軸線Ｌを中心とした反時計回りの約半分の箇所２４ａが切除され、時計回りの約半分の箇所２４ｂが残存している。
【００４０】
これにより、噴霧室２２内において各管路２４は軸線Ｌを中心とした排ガスの旋回流の接線方向にそれぞれ開口し、吸込み効果により噴霧室２２内に旋回流を生起することができる。噴霧室２２内で生起された排ガスの旋回流により尿素水と排ガスとの混合が促進され、ＳＣＲ触媒１６の各部位に均一にアンモニアを供給することができる。
【００４１】
一方、以下の要件に関しても、実施形態や別例に限定されることなく任意に変更可能である。例えば、上記実施形態では、リキッドオンリ型の尿素水インジェクタ２７を使用することにより種々の利点を得たが、必ずしも尿素水インジェクタの形式はリキッドオンリ型に限ることはなく、例えばエアアシスト型の尿素水インジェクタを用いてもよい。
上記実施形態では噴霧室２２の前面にラジアルフィン２６を設け、合流室２３の後面に逃げ凹部２８を形成したが、これらのラジアルフィン２６や逃げ凹部２８は必ずしも設ける必要はなく省略してもよい。
【００４２】
上記実施形態では、噴霧室２２及び合流室２３の四隅を４本の管路２４により連結することで、ノズルケーシング１３の箇所の剛性を確保したが、各管路２４の配置や本数はこれに限ることはなく、任意に変更可能である。又、管路２４の断面形状に関しても実施形態に限定されるものではなく、例えば四角筒状等に変更することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１      エンジン
１６    ＳＣＲ触媒（アンモニア選択還元型ＮＯx触媒）
２２    噴霧室
２３    合流室
２４    管路
２５    流入孔
２６    ラジアルフィン
２７    尿素水インジェクタ
２７ｂ  ノズル
２８    逃げ凹部
Ｌ      軸線
【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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