(57)【要約】【課題】排気流によって添加弁から添加された還元剤のＮＯｘ触媒への分散一様性が低下するのを抑制する。【解決手段】内燃機関の排気通路５は、ＳＣＲ触媒４の上流側に曲部５ａを有し、曲部５ａの曲げ外側には還元剤としての尿素水を添加する添加弁１が設けられる。添加弁１の近傍且つ排気上流側には尿素水噴霧が曲部５ａの曲げ外側に流されてしまうのを抑制するための気流制御部材３が設けられる。気流制御部材３は、板状のプレートと、そのプレートの一端を回転可能に支持する支持部と、プレートの立ち上がりを小さくする方向に付勢するスプリングとを備える。排気流量が少ない時には、スプリングの付勢力によりプレートは寝た状態となり、排気流量が多くなると、プレートはスプリングの付勢力に抗して立ち上がる。このとき、プレートの下流面に巻き込む気流が発生し、その気流により尿素水噴霧は排気上流側に一端引き戻された後、ＳＣＲ触媒４に供給される。【選択図】図１
2017129021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路（５）に設けられ還元剤により排気中のＮＯｘを選択的に浄化するＮＯｘ触媒（４）と、
前記ＮＯｘ触媒の排気上流側に還元剤を添加する添加弁（１）と、
前記添加弁の近傍且つ排気上流側において排気通路の外周壁から排気通路内に突出し排気の流れに対向する形に設置された突起物（３１、３５、３６、３７）を有した気流制御部材（３）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】
前記突起物は、板状に形成され、互いに反対方向に向いた２つの板表面のうち一方（３１１ａ）が排気上流側に面し、他方（３１１ｂ）が排気下流側に面するように設置されたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記排気通路は前記ＮＯｘ触媒よりも排気上流側に曲部（５ａ）を有し、
前記添加弁は前記曲部の曲げ外側において前記ＮＯｘ触媒の排気上流側の端面（４ａ）に向けて還元剤を添加するように設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記気流制御部材は、
前記外周壁からの前記突起物（３１、３５）の立ち上がり量を変更可能とするよう前記突起物の一端（３１３）を回転可能に支持する支持部（３２、３３）と、
排気の流量が多くなると前記外周壁からの前記突起物の立ち上がり量を大きくする立上り制御部（３４）とを有したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記立上り制御部は、前記支持部による前記突起物の回転可能方向に前記突起物を付勢するスプリングであり、
前記支持部で支持される側の前記突起物の端部（３１３）を被支持端部、その被支持端部と反対側の前記突起物の端部（３１１ｄ）を反対側端部として、
前記スプリングの付勢方向は、前記反対側端部を前記被支持端部より排気上流側に位置させる方向に設定され、
前記スプリングの付勢力は、排気の流量が所定流量より少ない時には前記突起物の立ち上がり量が最小となり、排気の流量が前記所定流量より多くなると前記スプリングの付勢力に抗して前記突起物が立ち上がるように設定され、
前記突起物は、立ち上がり量が最小の時でも前記突起物の排気上流側の面（３１１ａ）と前記外周壁との間に隙間（２００）を形成するようその隙間を無くす方向への前記突起物の回転を阻止するストッパ部（３１５）を有することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記ストッパ部を第１ストッパ部として、
前記突起物は、前記スプリングの付勢方向と反対方向への前記突起物の回転に対して前記突起物の立ち上がり量が最大となった後、それ以上の回転を阻止する第２ストッパ部（３１６）を有することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記気流制御部材は、前記排気通路の外周位置のうち前記添加弁と同じ角度位置、又は前記添加弁が配置された角度位置に対して１８０°反対側の角度位置に設置されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記突起物（３５、３７）の排気下流側の面（３５１ｂ）に沿った方向のうち、前記突起物の前記外周壁に接続される側の第１端部（３５１ｃ）と、その第１端部と反対側の第２端部（３５１ｄ）間の方向を第１方向、その第１方向に直角な方向を第２方向として、
前記突起物の排気下流側の面は、前記第２方向に沿って円弧を描く凹面に形成されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記還元剤は尿素水であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
前記還元剤はディーゼル機関用の燃料であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
内燃機関の排気通路（５）に還元剤を添加する添加弁（１）の近傍且つ排気上流側において排気通路の外周壁から排気通路内に突出し排気の流れに対向する形に設置された突起物（３１、３５、３６、３７）を有した気流制御部材（３）。
【請求項１２】
前記突起物は、板状に形成され、互いに反対方向に向いた２つの板表面のうち一方（３１１ａ）が排気上流側に面し、他方（３１１ｂ）が排気下流側に面するように設置されたことを特徴とする請求項１１に記載の気流制御部材。
【請求項１３】
前記気流制御部材は、
前記外周壁からの前記突起物（３１、３５）の立ち上がり量を変更可能とするよう前記突起物の一端（３１３）を回転可能に支持する支持部（３２、３３）と、
排気の流量が多くなると前記外周壁からの前記突起物の立ち上がり量を大きくする立上り制御部（３４）とを有したことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の気流制御部材。
【請求項１４】
前記立上り制御部は、前記支持部による前記突起物の回転可能方向に沿って前記突起物を付勢するスプリングであり、
前記支持部で支持される側の前記突起物の端部（３１３）を被支持端部、その被支持端部と反対側の前記突起物の端部（３１１ｄ）を反対側端部として、
前記スプリングの付勢方向は、前記反対側端部を前記被支持端部より排気上流側に位置させる方向に設定され、
前記スプリングの付勢力は、排気の流量が所定流量より少ない時には前記突起物の立ち上がり量が最小となり、排気の流量が前記所定流量より多くなると前記スプリングの付勢力に抗して前記突起物が立ち上がるように設定され、
前記突起物は、立ち上がり量が最小の時でも前記突起物の排気上流側の面（３１１ａ）と前記外周壁との間に隙間（２００）を形成するようその隙間を無くす方向への前記突起物の回転を阻止するストッパ部（３１５）を有することを特徴とする請求項１３に記載の気流制御部材。
【請求項１５】
前記ストッパ部を第１ストッパ部として、
前記突起物は、前記スプリングの付勢方向と反対方向への前記突起物の回転に対して前記突起物の立ち上がり量が最大となった後、それ以上の回転を阻止する第２ストッパ部（３１６）を有することを特徴とする請求項１４に記載の気流制御部材。
【請求項１６】
前記気流制御部材は、前記排気通路の外周位置のうち前記添加弁と同じ角度位置、又は前記添加弁が配置された角度位置に対して１８０°反対側の角度位置に設置されたことを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の気流制御部材。
【請求項１７】
前記突起物（３５、３７）の排気下流側の面（３５１ｂ）に沿った方向のうち、前記突起物の前記外周壁に接続される側の第１端部（３５１ｃ）と、その第１端部と反対側の第２端部（３５１ｄ）間の方向を第１方向、その第１方向に直角な方向を第２方向として、
前記突起物の排気下流側の面は、前記第２方向に沿って円弧を描く凹面に形成されたことを特徴とする請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の気流制御部材。
【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し、特に、排気通路に還元剤を添加して、ＮＯｘ触媒において還元剤により排気中のＮＯｘを選択的に浄化する内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関から排出される排気を浄化するシステムの一つに尿素ＳＣＲシステム（ＳＣＲ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）が知られている（例えば特許文献１）。尿素ＳＣＲシステムでは、内燃機関の排気通路に、還元剤により排気中のＮＯｘを選択的に浄化するＮＯｘ触媒と、そのＮＯｘ触媒の排気上流側に還元剤としての尿素水を添加する添加弁とが設けられる。
【０００３】
また特許文献１には、排気通路はＮＯｘ触媒よりも排気上流側に曲部を有し、添加弁はその曲部の曲げ外側に設けられ、曲部の排気下流側の中心軸線に対する接線よりも曲部の曲げ内側に向けて還元剤を噴射する排気浄化装置が開示されている。特許文献１の構成によれば、還元剤噴霧が排気により曲部の曲げ外側に流されてしまうのを抑制し、これにより還元剤噴霧の内壁への付着を抑制し、還元剤の浪費を抑制できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１１４９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の構成では、排気の流量変化を考慮しておらず、排気流量が多い場合には、還元剤噴霧が排気の流れによって曲部の曲げ外側に流されてしまい、結果、還元剤が曲げ外側の方に偏ってＮＯｘ触媒に供給されてしまう。これを防ぐために、添加弁の向きをより曲げ内側に向けることが考えられるが、この場合には排気流量が少ないときには還元剤が曲げ内側の方に偏ってＮＯｘ触媒に供給されてしまう。このように、特許文献１の構成においても排気流によりＮＯｘ触媒への還元剤の分散一様性が低下することがある。分散一様性が低下すると、ＮＯｘ触媒でのＮＯｘ浄化率が低下したり、供給過多となった還元剤がＮＯｘ触媒から放出される還元剤スリップが発生したりする。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされ、排気流により添加弁から添加された還元剤のＮＯｘ触媒への分散一様性が低下するのを抑制できる内燃機関の排気浄化装置及び気流制御部材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路（５）に設けられ還元剤により排気中のＮＯｘを選択的に浄化するＮＯｘ触媒（４）と、
前記ＮＯｘ触媒の排気上流側に還元剤を添加する添加弁（１）と、
前記添加弁の近傍且つ排気上流側において排気通路の外周壁から排気通路内に突出し排気の流れに対向する形に設置された突起物（３１、３５、３６、３７）を有した気流制御部材（３）と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の気流制御部材（３）は、内燃機関の排気通路（５）に還元剤を添加する添加弁（１）の近傍且つ排気上流側において排気通路の外周壁から排気通路内に突出し排気の流れに対向する形に設置された突起物（３１、３５、３６、３７）を有する。
【０００９】
本発明によれば、添加弁の近傍且つ排気上流側に排気の流れに対向した突起物が設置されるので、添加弁近傍の突起物に対面する領域において、突起物の排気下流側の面に巻き込む気流を発生させることができる。その巻き込む気流により、添加弁から添加された還元剤を上流側に引き戻すことができる。巻き込む気流が作用する領域（突起物に対面する領域）と、作用しない領域（突起物に対面する領域から外れる領域）とで還元剤の気流による流され方向が逆になることで、還元剤が排気通路の外周壁側に偏って供給されるのを抑制できる。つまり、排気流によりＮＯｘ触媒への還元剤の分散一様性が低下するのを抑制できる。
【００１０】
なお、本発明における「添加弁の近傍」とは、突起物の排気下流側の面に巻き込む気流が、添加弁から添加された還元剤に作用する程度に添加弁に近い位置を意味する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】排気浄化装置の概略構成を示した図である。
【図２】気流制御部材の斜視図である。
【図３】図１のＡ矢視方向から排気通路、添加弁及び気流制御部材を見た図である。
【図４】添加弁の軸線に直交する平面で排気通路を切った断面において、プレートが立ち上がった時の気流の流れを示した図である。
【図５】添加弁が配置された角度位置に対して１８０°反対側の角度位置に気流制御部材が設置された実施形態の図である。
【図６】図５のＢ矢視方向から排気通路、添加弁及び気流制御部材を見た図である。
【図７】曲面状のプレートを示した図である。
【図８】添加弁の軸線に直交する平面で排気通路を切った断面において、曲面状のプレートが、添加弁から同心の円弧を描くように設置された例の図である。
【図９】固定式の平板状プレートを示した図である。
【図１０】固定式の曲面状プレートを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、車両に搭載された排気浄化装置の概略構成を示している。先ず、排気浄化装置の構成を説明する。排気浄化装装置は、内燃機関としてのディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）から排出される排気を浄化する装置である。詳細には、排気浄化装置は、排気中のＮＯｘを浄化する尿素ＳＣＲシステムを含む形で構成されている。排気浄化装置では、エンジンに円筒状の排気通路５（排気管）が接続されており、エンジンから排出された排気はその排気通路５（排気管内）を矢印１００の方向に流れて車両外に排出されるようになっている。
【００１３】
排気通路５には、排気中の有害成分の一つであるＨＣやＣＯを酸化浄化する図示しない酸化触媒（ＤＯＣ：Ｄｉｅｓｅｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）が配置されている。酸化触媒は、例えば、フロースルータイプのセラミック製ハニカムや金属製のメッシュなどに、ＨＣ、ＣＯの酸化反応を促進させる触媒成分（例えば、Ｐｔ（白金）やＰｄ（パラジウム）など）を担持した構造となっている。
【００１４】
排気通路５は酸化触媒の下流側に曲部５ａを有し、その曲部５ａを介して排気の流れが略９０度変化する。曲部５ａの下流側の排気通路５ｂには、排気中のＮＯｘを選択的に還元浄化するＮＯｘ触媒としてのＳＣＲ触媒４が配置されている。そのＳＣＲ触媒４は触媒保持部材６に保持されており、その触媒保持部材６が排気通路５ｂの外周壁に固定されている。ＳＣＲ触媒４には、後述する添加弁１から添加された尿素水が排気熱により加水分解されることにより生成されたアンモニア（ＮＨ３）とＮＯｘとの還元反応として例えば下記式１、式２、式３の還元反応を促進させる触媒成分が担持されている。その触媒成分は例えばバナジウム、モリブデン、タングステン等の卑金属酸化物である。このように、排気がＳＣＲ触媒４を通過する間に、ＮＯｘは例えば下記式１、式２、式３により水や窒素に分解（浄化）する。
４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ      ・・・（式１）
６ＮＯ２＋８ＮＨ３→７Ｎ２＋１２Ｈ２Ｏ      ・・・（式２）
ＮＯ＋ＮＯ２＋２ＮＨ３→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ      ・・・（式３）
【００１５】
なお、アンモニアによるＮＯｘの還元浄化が行われる際、アンモニアがＮＯｘと反応しきれずに余剰となると、その余剰アンモニアがＳＣＲ触媒４から放出される（アンモニアスリップ）。ＳＣＲ触媒４の下流側には、放出されたアンモニアを浄化する触媒（例えば酸化触媒）が設けられる場合がある。
【００１６】
曲部５ａの曲げ外側には、ＳＣＲ触媒４の排気上流側に液状の還元剤としての尿素水を添加する添加弁１が設けられている。添加弁１は、ＳＣＲ触媒４の排気上流側の端面４ａの中心に向けて尿素水を添加するように設けられる。なお、添加弁１は、排気通路５ｂの中心軸線Ｌ１に対する接線上に設けられたとしても良いし、その接線からオフセットした位置に設けられたとしても良い。図１では、添加弁１が接線上に設けられた例を示している。
【００１７】
また、添加弁１とＳＣＲ触媒４との間には、添加弁１から添加された尿素水を排気中に分散させるためのミキサー、衝突板等の構造物が介在していない。添加弁１はＳＣＲ触媒４から距離が短い位置に設けられており、詳しくは、添加弁１の先端（添加弁１の噴孔部）からＳＣＲ触媒４の端面４ａまでの距離が例えばＳＣＲ触媒４の直径以下となっている。
【００１８】
添加弁１は、ガソリンエンジンの筒内または吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁（インジェクタ）と同様の構造を有している。すなわち、添加弁１は、噴孔が形成されたノズルと、電磁ソレノイド等からなる駆動部と、ノズル内に設けられて噴孔を開閉するためのニードルとを備えた電磁式開閉弁として構成されている。電磁ソレノイドが通電されると、その通電に伴いニードルが開弁方向に移動し、そのニードルの移動に伴いノズル先端に形成された噴孔から尿素水が噴射される。
【００１９】
排気浄化装置（尿素ＳＣＲシステム）は、添加弁１に尿素水を供給する尿素水供給システム（図示外）を備えている。その尿素水供給システムは、所定濃度（例えば３２．５％）の尿素水を貯蔵するタンクと、そのタンクに貯蔵された尿素水を吸い込んで吐出する圧送ポンプと、圧送ポンプから吐出された尿素水を添加弁１に導く配管とを含んで構成されている。
【００２０】
さらに、排気浄化装置は、添加弁１の近傍且つ排気上流側に設置された、添加弁１の近傍の気流を制御する気流制御部材３を備えている。その気流制御部材３は、図１、図３に示すように、排気通路５の外周位置（円周位置）のうち添加弁１と同じ角度位置に設置されている。なお、図３では、気流制御部材３が排気通路５の外周壁から完全に立ち上がった状態を示している。また、気流制御部材３は、後述するプレート３１の排気下流側の面３１１ｂに巻き込む気流１０１（図２、図４参照）が、添加弁１から添加された尿素水噴霧に作用する程度に添加弁１に近い位置に設置される。巻き込む気流１０１が尿素水噴霧に作用するためには、気流制御部材３はできるだけ添加弁１に近い位置に設置されるのが好ましい。ただし、気流制御部材３の設置位置が添加弁１に近すぎると、尿素水噴霧が気流制御部材３に衝突するおそれがある。よって、気流制御部材３は、気流制御部材３への尿素水噴霧の衝突を抑えることができる位置のうちできるだけ添加弁１に近い位置に設置される。
【００２１】
気流制御部材３は、図２に示すように、突起物としてのプレート３１と支持部３２、３３とスプリング３４とを備えている。プレート３１は、ステンレス鋼等の金属により板状に形成されている。詳しくは、プレート３１は本体部３１１とリブ３１２と被支持部３１３とを備えている。それら各部３１１〜３１３は例えば同一の板部材をプレス加工することで一体的に形成される。本体部３１１は、平板状に形成されている。つまり、本体部３１１は互いに反対方向を向いた２つの板表面３１１ａ、３１１ｂを有し、それら板表面３１１ａ、３１１ｂは平面に形成されている。
【００２２】
また、本体部３１１は、正面方向（板表面３１１ａ、３１１ｂを正面から見た方向、図３の紙面方向）から見て例えば四角形状（例えば直角四角形状）に形成される。本体部３１１の大きさ（図３に示す幅ｄ１、ｄ２）は排気通路５の断面よりも小さいが、本体部３１１が大きいほど、添加された尿素水を上流側に引き戻す気流が強くなる。ただし、本体部３１１を大きくすると、排気の流れを阻害することによる圧損が増加したり、添加された尿素水が本体部３１１に衝突したりするおそれがある。本体部３１１の大きさは、尿素水を上流側に引き戻す気流強さ、圧損増加のおそれ及び本体部３１１への尿素水衝突のおそれを考慮しつつ、添加された尿素水が排気通路５の外周壁側に偏らずにＳＣＲ触媒４の端面４ａに一様に供給されるように適宜に設定される。
【００２３】
なお、図３に示す幅ｄ１は、プレート３１が排気通路５に設置された際に排気通路５の外周壁に接続される側の端部３１１ｃとその端部３１１ｃと反対側の端部３１１ｄ間の幅であり、排気通路５の外周壁からの突出量を規定する幅である。他方、幅ｄ２は、後述するリブ３１２が接続される端部３１１ｅ、３１１ｆ間の幅であり、言い換えると幅ｄ１に直角な方向における幅である。
【００２４】
本体部３１１が四角形状に形成されたとして、本体部３１１の端部のうち図３に示す横幅ｄ２を規定する２つの端部３１１ｅ、３１１ｆにはそれぞれリブ３１２（図２参照）が接続されている。リブ３１２は、本体部３１１に対して直角に設けられる。このリブ３１２によりプレート３１の強度を向上できるとともに、軸３２を受ける軸受部としての被支持部３１３を形成することができる。なお、図２では、リブ３１２は、本体部３１１の排気下流側の面３１１ｂ（以下、下流面という）の側に突出する形に設けられた例を示しているが、本体部３１１の排気上流側の面３１１ａ（以下上流面という）の側に突出する形に設けられたとしても良い。また、リブ３１２は本体部３１１の縦幅ｄ１（図３参照）の方向Ｐ１（図２参照）に延びる形に設けられる。
【００２５】
リブ３１２の方向Ｐ１における一方の端部には、支持部３２、３３によって支持される被支持端部としての被支持部３１３がリブ３１２と一体に形成されている。その被支持部３１３は両方のリブ３１２に形成されている。一方のリブ３１２に形成された被支持部３１３と、他方のリブ３１２に形成された被支持部３１３とは、空間を間に挟んで対向する位置関係に配置される。各被支持部３１３には、方向Ｐ１に直角な方向Ｐ２（図２参照）において被支持部３１３を貫通する貫通孔３１４が形成されている。一方の被支持部３１３に形成された貫通孔３１４と、他方の被支持部３１３に形成された貫通孔３１４とは同軸に形成される。
【００２６】
各貫通孔３１４には、被支持部３１３を支持する支持部の一部を構成する棒状の軸３２が挿入されている。軸３２は貫通孔３１４に対して相対的に回転可能に設けられる。軸３２の両端は支持部の一部を構成する保持部材３３に保持されている。それら保持部材３３が、排気通路５の外周壁に溶接等で固定されている。このとき、保持部材３３は、図３に示すよう添加弁１と同一の角度位置で、軸３２が図１の紙面に垂直となるように外周壁に固定される。
【００２７】
このように、プレート３１は、軸３２及び保持部材３３により軸３２の軸線回りに回転可能に支持される。また、プレート３１は、排気通路５の外周壁から排気通路５内に突出し排気の流れに対向する形に設置される。詳しくは、図１に示すように、プレート３１が排気通路５の外周壁から完全に立ち上がった状態で、プレート３１（本体部３１１）の両板表面のうち一方３１１ａが排気上流側に面し、他方３１１ｂが排気下流側に面するように、プレート３１は支持部３２、３３により支持される。
【００２８】
図２に示すように、軸３２には立上り制御部としてのスプリング３４が巻回されている。そのスプリング３４はねじりばねとして構成される。スプリング３４は、排気通路５に設置された際に排気通路５の外周壁に接触する延長端部３４ａと、プレート３１の下流面３１１ｂに接触する延長端部３４ｂとを備えている。スプリング３４は、プレート３１が排気通路５に設置された状態で、プレート３１を軸３２回りの方向１１０（図１、図２参照）に付勢する。言い換えると、スプリング３４は、プレート３１が排気通路５に設置された状態で、両延長端部３４ａ、３４ｂ間の間隔を広げる方向にプレート３１を付勢する。スプリング３４の付勢方向１１０は、プレート３１の被支持部３１３と反対側の端部３１１ｄ（図１、図３参照）を、被支持部３１３よりも排気上流側に位置させる方向に設定される。
【００２９】
また、スプリング３４の付勢力は、排気の流量が第１所定流量より少ない時には、プレート３１が図１の一点鎖線３ａの状態つまり排気通路５の外周壁からの立ち上がり量が最小の状態（寝た状態）となり、排気の流量が上記第１所定流量より多くなると、スプリング３４の付勢力に抗してプレート３１が立ち上がるように設定される。また、スプリング３４の付勢力は、排気の流量が、上記第１所定流量より大きい第２所定流量以上となると、プレート３１が外周壁から完全に立ち上がるように設定される。プレート３１が完全に立ち上がった状態とは、プレート３１が外周壁に対して直角の状態つまり外周壁からのプレート３１の立ち上がり量が最大の状態をいう。なお、排気の流量が上記第１所定流量と第２所定流量の間の場合には、プレート３１の立ち上がり状態は排気流量に応じて完全に立ち上がった状態（図１の実線の状態）と、寝た状態（図１の一点鎖線３ａの状態）の間の中間状態となる。
【００３０】
また、図１の一点鎖線３ａで示されるように、プレート３１の立ち上がり量が最小の時でも、プレート３１は完全に寝た状態となるわけではなく、プレート３１の上流面３１１ａと、排気通路５の外周壁との間には隙間２００が形成される。詳しくは、被支持部３１３の外周部３１５〜３１７（図２参照）は、プレート３１の立ち上がり動作に伴い排気通路５の外周壁に対して摺動しながら接触する部位が変化する接触部として機能する。外周部３１５〜３１７のうちプレート３１の立ち上がり量が最小の時に外周壁に接触する第１外周部３１５は、隙間２００が形成されるよう上流面３１１ａに対して角度が付けられている。この第１外周部３１５により隙間２００を無くす方向へのプレート３１の回転が阻止される。つまり、第１外周部３１５は、隙間２００を無くす方向へのプレート３１の回転を阻止する第１ストッパ部として機能する。
【００３１】
さらに、外周部３１５〜３１７のうちプレート３１の立ち上がり量が最大の時に外周壁に接触する第２外周部３１６は、プレート３１が外周壁に対して直角に立ち上がるように、プレート３１の板表面３１１ａ、３１１ｂに対して直角な方向に延びた直線状に形成される。この第２外周部３１６により、スプリング３４の付勢方向１１０と反対方向へのプレート３１の回転に対してプレート３１が外周壁に対して直角に立ち上がった後、それ以上のプレート３１の回転が阻止される。つまり、第２外周部３１６は、プレート３１の立ち上がり量が最大となった後、それ以上の回転を阻止する第２ストッパ部として機能する。
【００３２】
また、第１外周部３１５と第２外周部３１６の間には円弧状の第３外周部３１７が形成されている。プレート３１が完全に立ち上がった状態と寝た状態との間の中間状態では、第３外周部３１７が排気通路５の外周壁に接触する。この第３外周部３１７により中間状態におけるプレート３１の滑らかな回転が確保される。
【００３３】
なお、第２外周部３１６の傾きを調整することで、プレート３１が完全（最大）に立ち上がった時のプレート３１と外周壁との角度を、直角以外の角度（つまりプレート３１が外周壁に直角に立ち上がった状態に対して若干排気上流側又は排気下流側に傾いた状態）に設定しても良い。
【００３４】
次に、排気浄化装置の作用効果を説明する。排気流量が無い又は少ない時すなわち上記第１所定流量より少ない時には、スプリング３４の付勢力によりプレート３１は図１の一点鎖線３ａで示される寝た状態となる。図１には、排気流量が無い又は少ない時に添加弁１から添加される尿素水噴霧を符号２ａで示している。排気流量が無い又は少ない時には、プレート３１が寝た状態であっても尿素水噴霧２ａは曲部５ａの曲げ外側にはほとんど流されず、ＳＣＲ触媒４の端面４ａに一様に供給される。
【００３５】
一方、排気流量が第１所定流量より多くなると、スプリング３４の付勢力に抗してプレート３１が立ち上がり、排気流量が上記第２所定流量以上となると、プレート３１は完全に立ち上がる。この状態では、添加弁１近傍の排気上流側においてプレート３１が排気流に対向した形で配置されることになるので、プレート３１近傍の下流面３１１ｂに対向した領域において、上流から下流に向かう排気流、言い換えると曲部５ａの曲げ外側に向かう排気流を弱めることができる。詳細には、図２、図４の符号１０１で示されるように、一部の排気は、プレート３１を排気下流側に超えた後に下流面３１１ｂの方に巻き込むように流れる。なお、本発明者は、実験により、添加弁の近傍の排気上流側に突起物を設置することで巻き込む気流が発生することを確認している。下流面３１１ｂに巻き込む気流１０１によって、符号２ｃで示されるように、尿素水噴霧は一旦排気上流側（下流面３１１ｂ側）に引き戻される。尿素水噴霧は、巻き込む気流１０１が作用する領域を抜けると、下流に向かう気流により曲部５ａの曲げ外側に若干流された後に、ＳＣＲ触媒４の端面４ａに到達する。
【００３６】
このように、巻き込む気流１０１が作用する領域と作用しない領域とで、気流による尿素水噴霧の流される方向が逆になるので、排気流量が多い時であっても、尿素水噴霧が曲げ外側に偏って供給されてしまうのを抑制でき、ＳＣＲ触媒４への尿素水の分散一様性を向上できる。また、特許文献１のように添加弁１の添加方向を曲げ内側にしなくても良いので、排気流量が少ない時に尿素水噴霧が曲げ内側に偏ってしまうのを抑制できる。このように、本実施形態では、排気流量の影響を抑制した形で、尿素水をＳＣＲ触媒４に一様に供給できる。尿素水の分散一様性の低下を抑制できることで、曲部５ａの内壁やその下流側の内壁に尿素水が付着したり、付着した尿素水に起因したデポジットが析出したりするのを抑制でき、その結果、尿素水の浪費を抑制できる。また、尿素水の分散一様性を向上できることでＳＣＲ触媒４の全体でＮＯｘの還元反応を起こさせることができるので、ＮＯｘ浄化率の低下を抑制でき、またアンモニアスリップの発生も抑制できる。
【００３７】
また、排気流量が少ない時には、プレート３１は寝た状態となるので、プレート３１の設置に伴う圧損増加を抑制でき、またプレート３１に尿素水噴霧が衝突するのを抑制できる。
【００３８】
さらに、プレート３１が寝た状態では、プレート３１と排気通路５の外周壁との間に隙間２００が形成されるので、プレート３１の上流面３１１ａで排気流を受けさせることができる。これにより、排気流量が多くなった時にプレート３１を速やかに立ち上がらせることができる。
【００３９】
また、プレート３１は、電気を用いずに機械的に（スプリング３４により）立ち上がり動作が行われるので、電気を用いた場合に比べて、構成を簡素にできる。
【００４０】
また、本実施形態では、添加弁１とＳＣＲ触媒４との距離が、ＳＣＲ触媒４の直径以下となっているので、排気浄化装置の構成をコンパクトにすることができる。このように、添加弁１が曲部５ａに設けられ、さらに、添加弁１とＳＣＲ触媒４との距離が短い構成は、尿素水（アンモニア）の分散一様性に関して排気流量の影響を受けやすい構成であるが、気流制御部材３を設置することで尿素水の分散一様性の低下を効果的に抑制できる。
【００４１】
本実施形態の比較例として、図１には、気流制御部材３を設置しなかった場合における、排気流量が多い時の尿素水噴霧を符号２ｂで示している。尿素水噴霧２ｂは、排気によって曲部５ａの曲げ外側に流されてしまい、曲げ外側の内壁やその下流側の内壁に尿素水が付着したり、付着した尿素水に起因したデポジットが析出したりし、尿素水が浪費されてしまう。また、ＳＣＲ触媒４への尿素水噴霧の分散一様性が低下して、ＳＣＲ触媒４でのＮＯｘ浄化率が低下する。ＮＯｘ浄化率の低下を回避するために尿素水添加量を増やすと、ＳＣＲ触媒４内において部分的にアンモニア供給量が過多となり、その供給過多となったアンモニアがＳＣＲ触媒４から放出されるアンモニアスリップが発生してしまい、尿素水が浪費される。
【００４２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない限度で種々の変更が可能である。例えば、図５、図６に示すように、気流制御部材３は、排気通路５の外周位置のうち添加弁１が配置された角度位置に対して１８０°反対側の角度位置に設置されたとしても良い。図５には、排気流量が少ない時（気流制御部材３が寝た状態３ａの時）の尿素水噴霧２ａと、排気流量が多い時（気流制御部材３が立ち上がった状態の時）の尿素水雲霧２ｃと、気流制御部材３を設置しない場合の排気流量が多い時の尿素水噴霧２ｂとを示している。尿素水噴霧２ｃは、添加弁１から添加直後は若干曲げ外側に流されるが、気流制御部材３の対向領域に作用する気流制御部材３の下流面への巻き込む気流により、排気上流側に引き戻される。その結果、尿素水噴霧２ｃは、ＳＣＲ触媒４の端面に一様に供給される。このように、図５、図６の構成によっても、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００４３】
また、尿素水噴霧が気流制御部材のプレートに衝突するのを抑制するために、図７に示す気流制御部材のプレート３５のように、本体部３５１を曲面状に形成しても良い。詳しくは、本体部３５１は板状に形成されており、本体部３５１の排気下流側の面３５１ｂに沿った方向のうち、本体部３５１の排気通路の外周壁に接続される側の第１端部３５１ｃと、その第１端部３５１ｃと反対側の第２端部３５１ｄ間の方向を第１方向Ｐ１、その第１方向Ｐ１に直角な方向を第２方向Ｐ２とする。下流面３５１ｂは、第２方向Ｐ２に沿って中央がなだらかに凹んだ円弧を描き、且つ第１方向Ｐ１に沿って直線を描く凹面に形成される。なお、本体部３５１の排気上流側の面は、第２方向Ｐ２に沿って中央がなだらかに盛り上がった円弧を描き、且つ第１方向Ｐ１に沿って直線を描く凸面に形成される。
【００４４】
また、第２方向Ｐ２における下流面３５１ｂの曲率は、第１方向Ｐ１におけるどの位置においても同じ値に設定される。そして、下流面３５１ｂの曲率は、例えば図８に示すように、プレート３５が完全に立ち上がった状態（排気通路の外周壁から直角に立ち上がった状態）で添加弁１から同心を描く円３００（添加弁１の軸線Ｌ２を中心とした円）の曲率に設定されるのが好ましい。これによれば、尿素水噴霧は添加弁１の噴孔の位置を頂点とした円錐状に広がる傾向があり、軸線Ｌ２に直交する平面での尿素水噴霧の断面形状は軸線Ｌ２を中心とした円状となる傾向がある。図７、図８のように下流面３５１ｂを形成することで、円錐状（断面円状）に広がる尿素水噴霧が下流面３５１ｂに衝突するのを抑制できる。また、尿素水噴霧の衝突を抑制できることで、プレート３５をより添加弁１に近い位置に設置でき、下流面３５１ｂの方に巻き込む気流を確実に尿素水噴霧に作用させることができる。これにより、尿素水噴霧が曲げ外側に流れてしまうのをより一層抑制できる。
【００４５】
なお、排気流量が多い時におけるプレート３５の立ち上がり状態として、排気通路の外周壁から直角状態にせずに、直角状態に対して若干排気下流側に寝かせた状態で保持しても良い。これによれば、第１方向Ｐ１において第２端部３５１ｄに近い位置ほど、添加弁１の軸線Ｌ２に対する接線からの距離が大きくなるので、円錐状に広がる尿素水噴霧が下流面３５１ｂに衝突するのをより一層抑制できる。
【００４６】
また、下流面３５１ｂは第１方向Ｐ１に沿って曲線を描く凹面に形成されたとしても良い。この場合、円錐状の尿素水噴霧を考慮して、プレート３５が立ち上がった時に、第２端部３５１ｄに近い位置ほど軸線Ｌ２に対する接線からの距離が大きくなるように、第１方向Ｐ１における曲線を設定するのが好ましい。これによって、円錐状に広がる尿素水噴霧が下流面３５１ｂに衝突するのをより一層抑制できる。
【００４７】
また、図９、図１０に示す気流制御部材のプレート３６、３７のように、プレート３６、３７を排気通路の外周壁に回転不能に固定してもよい。なお、図９は、図２と同様に平板状の本体部３６１を有したプレート３６を示している。図１０は、図７と同様に曲面状の本体部３７１を有したプレート３７を示している。プレート３６、３７は、本体部３６１、３７１と、その本体部３６１、３７１の一端において本体部３６１、３７１に対して直角に張り出した張出部３６２、３７２とを備える。張出部３６２、３７２が排気通路の外周壁に溶接やボルト等により固定される。このとき、本体部３６１、３７１は、外周壁に対して直角に設置される。
【００４８】
これによれば、排気流量が少ない時にもプレート３６、３７が立ち上がった状態となるが、排気流量が少ないので、プレート３６、３７の下流面の方に巻き込む気流も弱い。よって、尿素水噴霧は、排気上流側に必要以上に流されることなく、ＳＣＲ触媒に一様に供給される。また、排気流量に応じてプレートの立ち上がり量を変化させる機構を省略できるので、気流制御部材の構成を簡素にできる。
【００４９】
また、上記実施形態では、板状の突起物（プレート）を例示したが、突起物は板状以外の形状であっても良い。また、モータ等の電気的構成により、突起物の立ち上がり動作を制御しても良い。また、本発明を尿素ＳＣＲシステム以外で具体化することも可能である。例えば、アンモニア水を排気通路に直接添加するシステムに本発明を適用しても良い。また、尿素水、アンモニア以外の還元剤として例えばディーゼル機関用の燃料（ＨＣ）を排気通路に添加して、ＮＯｘ触媒において燃料によりＮＯｘを還元浄化するシステムに本発明を適用しても良い。
【符号の説明】
【００５０】
１  添加弁
３  気流制御部材
３１、３５、３６、３７  プレート（突起物）
４  ＳＣＲ触媒（ＮＯｘ触媒）
【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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【図１０】
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