(57)【要約】【課題】内燃機関の排気浄化装置に関し、排気浄化触媒に流れ込む排気ガス流量の均一化を図る。【解決手段】排気上流端を排気管１１Ａに接続されると共に排気下流側に向かって内径が拡大された筒状の拡径部２１と、排気上流端を拡径部２１の排気下流端に接続された筒状の格納ケース２２と、格納ケース２２内に格納された排気浄化触媒２４と、拡径部２１の内周面から径方向内方に突出して設けられた環状部材２６とを備えた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気上流端を排気管に接続されると共に排気下流側に向かって内径が拡大された筒状の拡径部と、
排気上流端を前記拡径部の排気下流端に接続された筒状の格納ケースと、
前記格納ケース内に格納された排気浄化触媒と、
前記拡径部の内周面から径方向内方に突出して設けられた環状部材と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記環状部材の孔径を前記排気管の内径よりも大きく形成した
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記環状部材の環状内周部から径方向外方に窪む複数の凹部を設けた
請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記排気浄化触媒が酸化触媒である
請求項１から３の何れか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記排気浄化触媒が選択的還元触媒である
請求項１から３の何れか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記排気浄化触媒がディーゼル・パティキュレイト・フィルタである
請求項１から３の何れか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、排気浄化触媒の外径は、排気浄化能力を効果的に確保するために排気管の内径よりも大径に形成されている。そのため、排気浄化触媒を格納する格納ケースは、排気下流側に向かって内径が拡大された筒状の拡径部を介して排気管に接続されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５９７１９号公報
【特許文献２】特開２００９−６２８３２号公報
【特許文献３】特開２００３−３８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車両搭載スペースやレイアウト上の理由から、排気浄化装置の拡径部に接続される排気管は複数箇所で屈曲形成されている。そのため、排気管から拡径部に流れ込む排気ガス流量は、排気管の屈曲外周側に偏る傾向があり（図４（ｂ）参照）、排気浄化触媒に流入する排気ガス流量を不均一にさせる。その結果、排気浄化触媒内で排気ガス流量が低下する部分では、排気ガス中の煤等による目詰まりが生じやすくなる課題がある。また、排気ガスが排気浄化触媒内を均一に流れないことで、排気浄化触媒の本来有する排気浄化能力を十分に発揮させられない課題もある。
【０００５】
本発明の目的は、排気浄化触媒に流れ込む排気ガス流量の均一化を図ることができる内燃機関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】
【０００６】
上述の目的を達成するため、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、排気上流端を排気管に接続されると共に排気下流側に向かって内径が拡大された筒状の拡径部と、排気上流端を前記拡径部の排気下流端に接続された筒状の格納ケースと、前記格納ケース内に格納された排気浄化触媒と、前記拡径部の内周面から径方向内方に突出して設けられた環状部材とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、前記環状部材の孔径を前記排気管の内径よりも大きく形成してもよい。
【０００８】
また、前記環状部材の環状内周部から径方向外方に窪む複数の凹部を設けてもよい。
【０００９】
また、前記排気浄化触媒が酸化触媒であってもよい。
【００１０】
また、前記排気浄化触媒が選択的還元触媒であってもよい。
【００１１】
また、前記排気浄化触媒がディーゼル・パティキュレイト・フィルタであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、排気浄化触媒に流れ込む排気ガス流量の均一化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を示す模式的な断面図である。
【図２】本実施形態に係る前段排気浄化装置を示す模式的な断面図である。
【図３】本実施形態に係るリングプレート（環状部材）を示す模式的な正面図である。
【図４】（ａ）は本実施形態の前段排気浄化装置における排気ガス流れ及び排気浄化触媒に流入する排気ガス流量を説明する図、（ｂ）は従来の排気浄化装置における排気ガス流れ及び排気浄化触媒に流入する排気ガス流量を説明する図である。
【図５】他の本実施形態に係るプレートを示す模式的な正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１５】
図１に示すように、エンジン１０の排気マニホールド１０Ａには、複数箇所で屈曲形成された排気管１１Ａ〜Ｃが接続されている。この排気管１１Ａ〜Ｃには、排気上流側から順に、前段排気浄化装置２０、後段排気浄化装置３０が設けられている。
【００１６】
前段排気浄化装置２０は、図２に示すように、拡径部２１と、格納ケース２２と、縮径部２３と、酸化触媒（以下、ＤＯＣ）２４と、ディーゼル・パティキュレイト・フィルタ（以下、ＤＰＦ）２５と、リングプレート２６とを備えて構成されている。
【００１７】
拡径部２１は、排気下流側に向かって内径が拡大された円筒状に形成されている。拡径部２１の排気上流端には排気管１１Ａが接続されると共に、その排気下流端には格納ケース２２が接続されている。
【００１８】
縮径部２３は、排気下流側に向かって内径が縮小された円筒状に形成されている。縮径部２３の排気上流端には格納ケース２２が接続されると共に、その排気下流端には排気管１１Ｂが接続されている。
【００１９】
格納ケース２２は、略円筒状に形成されており、その内部には排気上流側から順にＤＯＣ２４及びＤＰＦ２５が収容されている。なお、符号２７は耐熱スポンジ等で形成されたマット部材を示している。
【００２０】
ＤＯＣ２４は、例えば、コーディエライトハニカム構造体等のセラミック製担体表面に触媒成分を担持して形成されている。ＤＯＣ２４は、排気管１１Ａに設けられた燃料添加弁２９又はポスト噴射によって燃料が供給されると、これを酸化して排気ガス温度を上昇させる。
【００２１】
ＤＰＦ２５は、例えば、多孔質性の隔壁で区画された多数のセルを排気の流れ方向に沿って配置し、これらセルの上流側と下流側とを交互に目封止して形成されている。ＤＰＦ２５は、排気中のＰＭ（主に煤）を隔壁の細孔や表面に捕集すると共に、ＰＭ堆積量が所定量に達すると、これを燃焼除去するいわゆる強制再生が実行される。強制再生は、燃料添加弁２９又はポスト噴射によってＤＯＣ２４に燃料を供給し、ＤＰＦ２５に流入する排気ガス温度をＰＭ燃焼温度（例えば、約５００〜６００℃）まで昇温することで行われる。
【００２２】
リングプレート２６は、本発明の環状部材の一例であって、拡径部２１と同一の部材（例えば、ステンレス等）で円環状に形成されている。リングプレート２６は、拡径部２１の内周面から径方向内方に突出するように、その外周縁部を拡径部２１内周面の中間位置に溶接等で固定されている。また、リングプレート２６の孔径Ｄ１は、絞りによる排気圧損の上昇を防止するために、排気管１１Ａの内径Ｄ２よりも大きく形成されている。また、図３に示すように、リングプレート２６には、その環状内周部を径方向外方に所定の深さで切り欠いて形成した複数（図示例では８個）の凹部２６Ａが設けられている。
【００２３】
後段排気浄化装置３０は、図２に示すように、排気上流端を排気管１１Ｂに接続された拡径部３１と、排気上流端を拡径部３１に接続された格納ケース３２と、排気上流端を格納ケース３２に接続された縮径部３３と、格納ケース３２内にマット部材３７を介して格納された選択的還元触媒（以下、ＳＣＲ）３４と、リングプレート３６とを備えて構成されている。
【００２４】
なお、後段排気浄化装置３０の拡径部３１、格納ケース３２、縮径部３３及び、リングプレート３６は、前段排気浄化装置２０のものと略同一構造で構成されるため、これらの詳細な説明は省略する。
【００２５】
ＳＣＲ３４は、例えば、ハニカム構造体等のセラミック製担体表面にゼオライト等を担持して形成されており、多孔質性の隔壁で区画された多数のセルを備えている。ＳＣＲ３４は、排気管１１Ｂに設けられた尿素添加弁３９から噴射された尿素水より生成されるアンモニアを吸着すると共に、吸着したアンモニアで通過する排気ガス中に含まれるＮＯｘを選択的に還元浄化する。
【００２６】
次に、本実施形態の内燃機関の排気浄化装置による作用効果を説明する。
【００２７】
図４（ｂ）に示すように、従来の排気浄化装置２００では、排気ガスは排気管１１０Ａの屈曲外周側から拡径部２１０内に流入するため、排気ガス流れは屈曲外周側に偏り、屈曲内周側には渦流が生じる。その結果、ＤＯＣ２４０に流れ込む排気ガス流量が不均一となり、ＤＯＣ２４０の目詰まり等を引き起こすと共に、ＤＯＣ２４の本来有する排気浄化能力を十分に発揮させられない課題がある。
【００２８】
これに対し、本実施形態の排気浄化装置によれば、図４（ａ）に示すように、排気管１１Ａの屈曲外周側から拡径部２１に流れ込む排気ガスは、リングプレート２６で堰き止められて乱流を生じることで偏りが抑止され、屈曲内周側における渦流の発生も効果的に抑制される。また、リングプレート２６によって堰き止められた排気ガスの一部が凹部２６Ａ（図３参照）を介してリングプレート２６の背面側に流れ込むことで、ＤＯＣ２４への排気ガスの流れを効果的に促進させる。その結果、ＤＯＣ２４に流れ込む排気ガス流量が均一化されるように構成されている。
【００２９】
したがって、本実施形態の排気浄化装置によれば、ＤＯＣ２４に流れ込む排ガス流量の均一化が図られ、ＤＯＣ２４の排気浄化性能を効果的に発揮させることができると共に、ＤＯＣ２４の目詰まりを効果的に防止することができる。また、排気ガス流量の均一化により、燃料添加弁２９又はポスト噴射で供給される燃料をＤＯＣ２４内に均一に分散させることが可能となり、ＤＰＦ２５の強制再生効率を効果的に向上することもできる。また、リングプレート２６が環状に形成されるため、拡径部２１に接続される排気管１１Ａの屈曲方向（接続方向）に柔軟に対応することが可能になる。
【００３０】
また、ＳＣＲ３４も同様にリングプレート３６によって排気ガス流量が均一化されるため、尿素添加弁３９から噴射された尿素水より生成されるアンモニアをＳＣＲ３４内に均一に吸着させることが可能となり、ＳＣＲ３４のＮＯｘ還元浄化能力を効果的に発揮させることができる。
【００３１】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００３２】
例えば、リングプレート２６は円環状に限定されず、図５に示すように半円弧状の一対のプレート２６Ｂ，Ｃを排気管１１Ａ（図１，２参照）の屈曲外周側及び屈曲内周側にそれぞれ対応するように設けて構成してもよい。また、排気浄化触媒はＤＯＣ２４やＳＣＲ３４等に限定されず、ＬＮＴ等の他の排気浄化触媒にも広く適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  エンジン（内燃機関）
１１Ａ〜Ｃ  排気管
２０  前段排気浄化装置
２１  拡径部
２２  格納ケース
２３  縮径部
２４  ＤＯＣ（排気浄化触媒）
２５  ＤＰＦ
２６  リングプレート（環状部材）
３０  後段排気浄化装置
３１  拡径部
３２  格納ケース
３３  縮径部
３４  ＳＣＲ（排気浄化触媒）
３６  リングプレート（環状部材）
【図１】
2015145638.tif 000003
【図２】
2015145638.tif 000004
【図３】
2015145638.tif 000005
【図４】
2015145638.tif 000006
【図５】
2015145638.tif 000007