(57)【要約】【課題】複雑な構造を必要とすることなく排気ガスに対する添加剤の混合性を大幅に向上し得るミキシング構造を提供する。【解決手段】連絡流路７（排気流路）内を流れる排気ガス１に対し尿素水（添加剤）を噴霧して混合させるようにしたミキシング構造に関し、前記尿素水の噴霧位置の下流にある連絡流路７に形成された屈曲部１１と、該屈曲部１１の出側に位置し且つこの屈曲部１１を面対称となるように二分割する平面を挟んだ片側にのみ形成された凹部１２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気流路内を流れる排気ガスに対し添加剤を噴霧して混合させるようにしたミキシング構造であって、前記添加剤の噴霧位置の下流にある排気流路に形成された屈曲部と、該屈曲部の出側に位置し且つこの屈曲部を面対称となるように二分割する平面を挟んだ片側にのみ形成された凹部とを備えたことを特徴とするミキシング構造。
【請求項２】
酸素共存下でも選択的にＮＯxを還元剤と反応させる性質を備えて排気流路の途中に介装された選択還元型触媒と、該選択還元型触媒より上流で排気ガス中に還元剤を添加剤として噴霧するインジェクタとを備え、該インジェクタと前記選択還元型触媒との間に屈曲部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のミキシング構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミキシング構造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（添加剤）として尿素水を噴霧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４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、ここに図示されている排気浄化装置では、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室７Ａと、該ガス集合室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室７ＣとによりＳ字構造を成すように構成されており、前記ガス集合室７Ａには、パティキュレートフィルタ３の出側端部から出た排気ガス１が略直角な向きに方向転換されて向かう方向へ尿素水を添加するインジェクタ８が装備されている。
【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を酸化処理する酸化触媒９が装備されており、また、一対一組とした選択還元型触媒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、この種のコンパクトに構成された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２０１５−４８７１５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、斯かる従来構造にあっては、インジェクタ８により尿素水が添加された直後に連絡流路７（図示例ではミキシングパイプ７Ｂの入側部分）の屈曲部１１で排気ガス１の流れが急激に曲げられるようになっているため、前記屈曲部１１における曲がり方向外側に排気ガス１の流れが偏り、ここで流路壁面に尿素水が付着して排気ガス１とうまく混ざり合わなくなり、本来発揮されるべき触媒性能が十分に引き出されなくなる虞れがあった。
【００１３】
また、先に挙げた特許文献１においては、ミキシングパイプ７Ｂの入側端部に対し排気ガス１をガイドフィンにより接線方向から導入せしめて排気ガス１に旋回流を与えたり、ミキシングパイプ７Ｂの内周面にスパイラルレールを付設して排気ガス１に旋回流を与えたりして排気ガス１に対する尿素水の混合性を高める提案が成されているが、何れも複雑な構造が必要となってコストの高騰を招いてしまうことが避けられない。
【００１４】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、複雑な構造を必要とすることなく排気ガスに対する添加剤の混合性を大幅に向上し得るミキシング構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、排気流路内を流れる排気ガスに対し添加剤を噴霧して混合させるようにしたミキシング構造であって、前記添加剤の噴霧位置の下流にある排気流路に形成された屈曲部と、該屈曲部の出側に位置し且つこの屈曲部を面対称となるように二分割する平面を挟んだ片側にのみ形成された凹部とを備え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、屈曲部の曲がり方向外側に排気ガスの流れが偏る一方、凹部により該凹部と対峙する側に向かう斜流が発生し、この斜流が前記屈曲部の曲がり方向外側を流れる排気ガスの主流の向きを傾斜させる作用を及ぼし、この主流の流れが螺旋状を成すように流れることで旋回流が形成され、該旋回流により排気ガスに対する添加剤の混合性が大幅に向上されることになる。
【００１７】
また、本発明においては、酸素共存下でも選択的にＮＯxを還元剤と反応させる性質を備えて排気流路の途中に介装された選択還元型触媒と、該選択還元型触媒より上流で排気ガス中に還元剤を添加剤として噴霧するインジェクタとを備え、該インジェクタと前記選択還元型触媒との間に屈曲部が形成されているものであっても良い。
【００１８】
このようにした場合には、インジェクタにより噴霧された還元剤が旋回流により良好に排気ガス中に混合され、しかも、排気ガスの流れが螺旋軌道に沿う流れとなることで還元剤の移動距離が増えて反応時間が長く確保されるので、還元剤が尿素水であればアンモニアへの転化が促進され、還元剤が燃料であればＨＣガスへの転化が促進されることになる。
【発明の効果】
【００１９】
上記した本発明のミキシング構造によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００２０】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、排気流路の途中に屈曲部と凹部を形成するだけで極めて簡単に排気ガスの旋回流を形成することができ、従来提案されているような複雑な構造を採用しなくても、排気ガスに対する添加剤の混合性を大幅に向上することができる。
【００２１】
（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、排気ガスに対する還元剤の混合性を大幅に向上することができると共に、還元剤の反応時間も長く確保できて尿素水のアンモニアへの転化や燃料のＨＣガスへの転化を促進することができるので、選択還元型触媒の触媒性能を十分に引き出して高い排気浄化効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１の要部を拡大して示す斜視図である。
【図３】図１の要部を図２とは別の角度から見た斜視図である。
【図４】従来例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
図１〜図３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４のものと略同様に構成した排気浄化装置に適用するためのミキシング構造として、インジェクタ８による尿素水（還元剤［添加剤］）の噴霧位置の下流にある連絡流路７（排気流路）に形成された屈曲部１１と、該屈曲部１１の出側に位置し且つこの屈曲部１１を面対称（後述の凹部１２を形成しない状態での面対称を想定）となるように二分割する平面を挟んだ片側にのみ形成された凹部１２とを備えたことを特徴としているが、ここに例示している如き並列配置のパティキュレートフィルタ３と選択還元型触媒４とをＳ字構造の連絡流路７により接続したレイアウトの排気浄化装置の場合、インジェクタ８の直後に屈曲部１１が既に存在しているので、この屈曲部１１をそのまま利用して凹部１２のみを新たに形成することで適用することが可能である。
【００２５】
而して、このようにすれば、屈曲部１１の曲がり方向外側に排気ガス１の流れが偏る一方、凹部１２により該凹部１２と対峙する側に向かう斜流１’（図２及び図３参照）が発生し、この斜流１’が前記屈曲部１１の曲がり方向外側を流れる排気ガス１の主流の向きを傾斜させる作用を及ぼし、この主流の流れが螺旋状を成すように流れることで旋回流が形成され、該旋回流により排気ガス１に対する尿素水の混合性が大幅に向上されることになる。
【００２６】
また、特に本形態例においては、選択還元型触媒４を備えた排気浄化装置に適用しているので、インジェクタ８により噴霧された尿素水が旋回流により良好に排気ガス１中に混合されることに加え、排気ガス１の流れが螺旋軌道に沿う流れとなることで尿素水の移動距離が増えて反応時間が長く確保されるので、尿素水のアンモニアへの転化が促進されることになる。
【００２７】
尚、選択還元型触媒４が酸素共存下でも選択的にＮＯxをＨＣガスと反応させ得る性質を備えたもので、インジェクタ８により噴霧される還元剤が燃料である場合には、該燃料のＨＣガスへの転化が促進されることになる。
【００２８】
従って、上記形態例によれば、連絡流路７の途中に屈曲部１１と凹部１２を形成するだけで極めて簡単に排気ガス１の旋回流を形成することができ、従来提案されているような複雑な構造を採用しなくても、排気ガス１に対する尿素水の混合性を大幅に向上することができ、しかも、反応時間も長く確保できて尿素水のアンモニアへの転化を促進することができるので、選択還元型触媒４の触媒性能を十分に引き出して高い排気浄化効果を得ることができる。
【００２９】
尚、本発明のミキシング構造は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、添加剤は必ずしも選択還元型触媒への還元剤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。
【符号の説明】
【００３０】
１      排気ガス
４      選択還元型触媒
７      連絡流路（排気流路）
８      インジェクタ
１１    屈曲部
１２    凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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