(57)【要約】【課題】パティキュレートフィルタ等の後処理装置を内部に装備したケーシングの出口部に対し該ケーシングの軸心方向と異なる向きに延びる下流側の排気通路を接続した排気浄化装置に関し、排気抵抗の上昇を招くことなく全体構成のコンパクト化を実現する。【解決手段】排気ガス３を通過させて浄化する後処理装置としてパティキュレートフィルタ５を装備したケーシング７の出口部に、該ケーシング７の軸心方向と略直角な向きに延びる下流側の排気通路１２を接続するようにした排気浄化装置に関し、ケーシング７の出口部の開口端面７ａと外周面７ｂとに対し所要の間隔を隔ててケーシング７の出口部の所要範囲を被包する出口チャンバ１１を設け、該出口チャンバ１１を介してケーシング７の出口部と下流側の排気通路１２とを接続する。【選択図】図１
2008208727.tif 000002
【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通路途中のケーシング内に装備し且つ該ケーシングの出口部に対し該ケーシングの軸心方向と異なる向きに延びる下流側の排気通路を接続した排気浄化装置において、ケーシングの出口部の開口端面と外周面とに対し所要の間隔を隔ててケーシングの出口部の所要範囲を被包する出口チャンバを設け、該出口チャンバを介してケーシングの出口部と下流側の排気通路とを接続したことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
出口チャンバをケーシングの出口部における開口端面より上流側の位置で分割して相互間をフランジを介し着脱自在に締結し得るように構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。
【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】
このようにする場合、選択還元型触媒への尿素水の添加が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るという不具合がある。
【０００４】
そこで、本発明者は、図３及び図４に示す如きコンパクトな排気浄化装置を創案し、これを特願２００７−２９９２３として既に出願しており、この既出願における排気浄化装置では、ディーゼルエンジン１から排気マニホールド２を介して排出される排気ガス３が流通する排気管４の途中に、排気ガス３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５と、該パティキュレートフィルタ５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６とをケーシング７，８により夫々抱持して並列に配置すると共に、パティキュレートフィルタ５の後端部と選択還元型触媒６の前端部との間をＳ字構造の連絡流路９により接続し、パティキュレートフィルタ５の後端部から排出された排気ガス３が前方に折り返されて隣の選択還元型触媒６の前端部に導入されるようにしている。
【０００５】
図４に要部を拡大して示す如く、前記連絡流路９は、パティキュレートフィルタ５の後端部を包囲し且つ該後端部から出た直後の排気ガス３を壁面に衝突させて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室９Ａと、該ガス集合室９Ａで集められた排気ガス３を前方に向けて抜き出し且つその途中に尿素水添加用インジェクタ１０（尿素水添加手段）を備えたミキシングパイプ９Ｂと、該ミキシングパイプ９Ｂにより前方に導かれた排気ガス３を壁面に衝突させて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３を選択還元型触媒６の前端部に導入し得るよう該前端部を包囲するガス分散室９ＣとによりＳ字構造を成すように構成されている。
【０００６】
尚、パティキュレートフィルタ５が抱持されているケーシング７内の前段には、排気ガス３中の未燃燃料分を酸化処理する酸化触媒１４が装備されており、また、選択還元型触媒６が抱持されているケーシング８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１５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５により排気ガス３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９Ｂの途中で尿素水添加用インジェクタ１０から尿素水が排気ガス３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６上で排気ガス３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３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５の後端部から排出された排気ガス３が連絡流路９により前方に折り返されてから隣の選択還元型触媒６の前端部に導入されるようになっているので、前記連絡流路９の途中にある尿素水の添加位置から選択還元型触媒６までの距離が長く確保されると共に、排気ガス３の流れが折り返されることで乱流化して尿素水と排気ガス３との混合促進が図られる結果、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５と選択還元型触媒６とが並列に配置され、これらパティキュレートフィルタ５と選択還元型触媒６との間に沿うように連絡流路９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、本発明と関連する先行技術文献情報としては、例えば、下記の特許文献１等が既に存在している。
【特許文献１】特開２００５−１５５４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前述の図３及び図４に例示している排気浄化装置のように、排気ガス３を通過させて浄化する後処理装置としてパティキュレートフィルタ５を抱持したケーシング７の出口部に、該ケーシング７の軸心方向と略直角な向きに延びるガス集合室９Ａを下流側の排気通路として接続した構造にあっては、その全体構成をコンパクトな搭載スペースに収めようとすればするほど、ケーシング７の出口部における流路が狭くなって排気抵抗が高まり、これに伴う圧力損失の増大によりエンジン性能に悪影響を及ぼす虞れがあった。
【００１２】
即ち、排気浄化装置の全長Ｌ（図３参照）を小さくしようとすれば、この全長Ｌの方向に向けたガス集合室９Ａの厚さ寸法ｔ（図３参照）も小さくなってケーシング７の出口部における流路が狭くなり、パティキュレートフィルタ５の後端部から出た排気ガス３がガス集合室９Ａを通過する際の排気抵抗が高まることが避けられなかった。
【００１３】
本発明は、上述の実情に鑑みてなされたものであり、パティキュレートフィルタ等の後処理装置を内部に装備したケーシングの出口部に対し該ケーシングの軸心方向と異なる向きに延びる下流側の排気通路を接続した排気浄化装置に関し、排気抵抗の上昇を招くことなく全体構成のコンパクト化を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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通路途中のケーシング内に装備し且つ該ケーシングの出口部に対し該ケーシングの軸心方向と異なる向きに延びる下流側の排気通路を接続した排気浄化装置において、ケーシングの出口部の開口端面と外周面とに対し所要の間隔を隔ててケーシングの出口部の所要範囲を被包する出口チャンバを設け、該出口チャンバを介してケーシングの出口部と下流側の排気通路とを接続したことを特徴とするものである。
【００１５】
而して、このようにすれば、ケーシングの出口部の所要範囲を被包する出口チャンバを介してケーシングの出口部と下流側の排気通路とが接続されるようになっているので、ケーシングの出口部の外周面と出口チャンバとの間にも、排気ガスが流れる新たな流路が拡張されることになり、ケーシングの出口部の開口端面に対する出口チャンバの間隔を特に大きく確保しなくても、後処理装置を経た排気ガスを円滑に流すのに十分な流路断面が確保されることになる。
【００１６】
しかも、ケーシングの出口部の開口端面に対しフランジ等を介して下流側の排気通路を直接的に接続するとしたならば、限られた搭載スペースの中で排気通路を接続してから屈曲させなければならなくなり、該排気通路を小さな流路断面で構成せざるを得なくなってしまうが、ここでは下流側の排気通路を出口チャンバを介在させてケーシングの出口部に接続する形式を採用しているので、ケーシングの出口部の開口端面との位置関係に制約を受けることなく大きな流路断面で下流側の排気通路を構成することが可能となる。
【００１７】
また、一般的に、排気ガスを通過させて浄化する後処理装置は、十分な排気浄化性能を発揮するための活性温度域を有しており、渋滞等で排気温度の低い運転状態が長く続いた場合に性能低下するものが多いが、出口チャンバによりケーシングの出口部の所要範囲が被包されて排気ガスが流通するようになっていれば、その所要範囲が断熱保温されて外気に熱を奪われ難くなり、ケーシング内の後処理装置が十分な排気浄化性能を発揮し得る運転領域が低温側へ拡張されることになる。
【００１８】
更に、本発明においては、出口チャンバをケーシングの出口部における開口端面より上流側の位置で分割して相互間をフランジを介し着脱自在に締結し得るように構成することが好ましく、このようにすれば、フランジによる締結位置よりも前記開口端面に近い側に下流側の排気通路を大きな流路断面で構成しながらも、フランジによる着脱自在な分割形式を採用して後処理装置へのメンテナンスを簡便に行うことが可能となる。
【００１９】
例えば、後処理装置がパティキュレートフィルタである場合には、潤滑油を起源として気筒内燃焼で発生するアッシュが内部に溜まってくるため、パティキュレートフィルタに対し直接的にエア洗浄や水洗浄等による清掃を施したり、新たなパティキュレートフィルタに交換したりするメンテナンスが必要となるが、出口チャンバを分割できれば、このようなパティキュレートフィルタのメンテナンスの作業を簡便に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
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。
【００２１】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、排気浄化装置の搭載スペースを拡張せずにケーシングの出口部における流路を拡張し、後処理装置を経た排気ガスを円滑に流すのに十分な流路断面を確保することができ、しかも、ケーシングの出口部の開口端面との位置関係に制約を受けることなく大きな流路断面で下流側の排気通路を構成することもできるので、排気抵抗の上昇を招くことなく全体構成のコンパクト化を実現することができ、圧力損失の増大によりエンジン性能へ悪影響が及ぶ虞れを未然に回避することができる。
【００２２】
（ＩＩ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、ケーシングの出口部の所要範囲を出口チャンバにより被包して排気ガスを流通させることにより、前記ケーシングの出口部の所要範囲を断熱保温して外気に熱を奪われ難くすることができるので、ケーシング内の後処理装置が十分な排気浄化性能を発揮し得る運転領域を低温側へ拡張させることができる。
【００２３】
（ＩＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、フランジによる締結位置よりも前記開口端面に近い側に下流側の排気通路を大きな流路断面で構成しながらも、フランジによる着脱自在な分割形式を採用して後処理装置へのメンテナンスを簡便に行うことができ、特に後処理装置がパティキュレートフィルタである場合には、潤滑油を起源として気筒内燃焼で発生するアッシュが内部に溜まってくるため、パティキュレートフィルタに対し直接的にエア洗浄や水洗浄等による清掃を施したり、新たなパティキュレートフィルタに交換したりするのに便利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２５】
図１及び図２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、前述した図３及び図４のものと略同様に構成した排気浄化装置に関し、パティキュレートフィルタ５（後処理装置）を抱持したケーシング７の出口部に接続されるガス集合室９Ａの上流側端部が、後述の如き出口チャンバ１１として構成されており、ここから前記ケーシング７の軸心方向と略直角な向きに延びる下流側端部が、前記出口チャンバ１１を介してケーシング７の出口部に接続される下流側の排気通路１２として構成されている。
【００２６】
即ち、前記出口チャンバ１１は、前記ケーシング７の出口部の開口端面７ａと外周面７ｂとに対し所要の間隔を隔てて前記ケーシング７の出口部の所要範囲を被包するようになっていると共に、前記ケーシング７の出口部における開口端面７ａより上流側の位置で分割されて相互間がフランジ１３を介し着脱自在に締結されるようになっており、該フランジ１３による締結位置よりも前記開口端面７ａに近い側に前記排気通路１２が一体的に設けられている。
【００２７】
また、ここに図示している例では、ミキシングパイプ９Ｂの後端部における周方向複数箇所に排気ガス３を導入するためのスリット１６（開口部）が穿設されており、該各スリット１６の周囲を被包し且つ前記ミキシングパイプ９Ｂの後端面を閉塞し得るように前記下流側の排気通路１２が前記ミキシングパイプ９Ｂの後端部に接続されている。
【００２８】
ここで、ミキシングパイプ９Ｂの後端部における各スリット１６の開口面積は、その周囲を流れる排気ガス３の上流側から下流側に向けて漸増するように調整されており、圧力が相対的に高く流量も多い上流側のスリット１６に偏りがちなミキシングパイプ９Ｂ内への排気ガス３の導入が均されるようにしてある。
【００２９】
そして、前記下流側の排気通路１２により閉塞されたミキシングパイプ９Ｂの後端面に対し、尿素水添加手段を成す尿素水添加用インジェクタ１０が同心状に装着されており、該尿素水添加用インジェクタ１０により前記ミキシングパイプ９Ｂの後端部中心位置に尿素水が添加されるようになっている。
【００３０】
而して、このように構成すれば、ケーシング７の出口部の所要範囲を被包する出口チャンバ１１を介してケーシング７の出口部と下流側の排気通路１２とが接続されるようになっているので、ケーシング７の出口部の外周面７ｂと出口チャンバ１１との間にも、排気ガス３が流れる新たな流路が拡張されることになり、ケーシング７の出口部の開口端面７ａに対する出口チャンバ１１の間隔を特に大きく確保しなくても、パティキュレートフィルタ５を経た排気ガス３を円滑に流すのに十分な流路断面が確保されることになる。
【００３１】
しかも、ケーシング７の出口部の開口端面７ａに対しフランジ等を介して下流側の排気通路を直接的に接続するとしたならば、限られた搭載スペースの中で排気通路を接続してから屈曲させなければならなくなり、該排気通路を小さな流路断面で構成せざるを得なくなってしまうが、ここでは下流側の排気通路１２を出口チャンバ１１に介在させてケーシング７の出口部に接続する形式を採用しているので、ケーシング７の出口部の開口端面７ａとの位置関係に制約を受けることなく大きな流路断面で下流側の排気通路１２を構成することが可能となる。
【００３２】
従って、上記形態例によれば、排気浄化装置の搭載スペースを拡張せずにケーシング７の出口部における流路を拡張し、パティキュレートフィルタ５を経た排気ガス３を円滑に流すのに十分な流路断面を確保することができ、しかも、ケーシング７の出口部の開口端面７ａとの位置関係に制約を受けることなく大きな流路断面で下流側の排気通路１２を構成することもできるので、排気抵抗の上昇を招くことなく全体構成のコンパクト化を実現することができ、圧力損失の増大によりエンジン性能へ悪影響が及ぶ虞れを未然に回避することができる。
【００３３】
また、ケーシング７内に装備されているパティキュレートフィルタ５では、捕集されたパティキュレートが排気温度の高い運転状態で自己燃焼して除去されるようになっているため、渋滞等で排気温度の低い運転状態が長く続いた場合に、パティキュレートフィルタの再生が良好に進まなくなる虞れがあるが、前述した通り、出口チャンバ１１によりケーシング７の出口部の所要範囲が被包されて排気ガス３が流通するようになっていれば、前記ケーシング７の出口部の所要範囲を断熱保温して外気に熱を奪われ難くすることができるので、ケーシング７内のパティキュレートフィルタ５の再生が良好に進む運転領域を低温側へ拡張させることができる。
【００３４】
尚、本形態例においては、後処理装置がパティキュレートフィルタ５である場合を例示しているが、後処理装置が選択還元型触媒やＮＯx吸蔵還元触媒、酸化触媒等の触媒類である場合も同様であり、これらにも十分な排気浄化性能を発揮するための活性温度域があるため、やはりケーシング７の出口部の所要範囲が断熱保温されるメリットは大きく、これらの触媒類が十分な排気浄化性能を発揮し得る運転領域を低温側へ拡張させることが可能となる。
【００３５】
更に、本形態例においては、出口チャンバ１１をケーシング７の出口部の開口端面７ａより上流側で分割して相互間をフランジ１３を介し着脱自在に締結し得るように構成しているが、このようにしたことによって、フランジ１３による締結位置よりも前記開口端面７ａに近い側に下流側の排気通路１２を大きな流路断面で構成しながらも、フランジ１３による着脱自在な分割形式を採用してパティキュレートフィルタ５へのメンテナンスを簡便に行うことができる。
【００３６】
即ち、後処理装置がパティキュレートフィルタ５である場合には、潤滑油を起源として気筒内燃焼で発生するアッシュが内部に溜まってくるため、パティキュレートフィルタ５に対し直接的にエア洗浄や水洗浄等による清掃を施したり、新たなパティキュレートフィルタ５に交換したりするメンテナンスが必要となるが、出口チャンバ１１を分割できれば、このようなパティキュレートフィルタ５のメンテナンスの作業を簡便に行うことができる。
【００３７】
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、後処理装置にはパティキュレートフィルタ以外のものを採用しても良く、例えば、選択還元型触媒やＮＯx吸蔵還元触媒、酸化触媒等の触媒類を後処理装置として採用しても良いこと、また、図示例の如き二種類の後処理装置を並列に備えて両者をＳ字構造の連絡流路で接続した排気浄化装置の形式に限定されないこと、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。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す一部を切り欠いた斜視図である。
【図２】図１の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】従来例を示す概略図である。
【図４】図３の要部を拡大して示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３９】
３  排気ガス
４  排気管
５  パティキュレートフィルタ（後処理装置）
７  ケーシング
７ａ  開口端面
７ｂ  外周面
１１  出口チャンバ
１２  下流側の排気通路
１３  フランジ
【図１】
2008208727.tif 000003
【図２】
2008208727.tif 000004
【図３】
2008208727.tif 000005
【図４】
2008208727.tif 000006