(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気管に配置された排気浄化装置と、
排気浄化装置より上流に位置する排気管の途中に配置され、該排気管の通路断面積より大きな断面積の内部空間を有する拡張室と、
前記拡張室へ流入する排気に還元剤を供給する還元剤供給装置と、を備え、
前記拡張室は、該拡張室より上流に位置する排気管の内部と前記拡張室の内部空間とを段差を介して連通させる流入口であって、前記拡張室の内部空間において排気のバックステップ流を生起するバックステップ流生成部と、前記拡張室へ流入する排気の流入方向と斜めに交差するガイド壁面であって、前記拡張室の内部空間に流入した排気の流れを旋回流に変更する旋回流生成部と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気システム。
【請求項２】
請求項１において、前記拡張室は、該拡張室へ流入する排気の流入方向に対して該拡張室の軸線が斜めに交差するように配置され、
前記ガイド壁面は、前記拡張室の内壁面であることを特徴とする内燃機関の排気システム。
【請求項３】
請求項１において、前記ガイド壁面は、前記拡張室の内壁面に設けられた突起の壁面であることを特徴とする内燃機関の排気システム。
【請求項４】
内燃機関の排気管に設けられた排気浄化装置と、
前記排気浄化装置より上流に位置する排気管の途中に配置され、該排気管の通路断面積より大きな断面積の内部空間を有する拡張室と、
前記拡張室へ流入する排気に還元剤を供給する還元剤供給装置と、
を備え、
前記拡張室は、該拡張室へ流入する排気の流入方向に対して該拡張室の軸線が斜めに交差するように配置されるとともに、該拡張室より上流に位置する排気管の内部と該拡張室の内部空間とを段差を介して連通させる流入口を有することを特徴とする内燃機関の排気システム。
【請求項５】
内燃機関の排気管に設けられた排気浄化装置と、
前記排気浄化装置より上流に位置する排気管の途中に配置され、該排気管の通路断面積より大きな断面積の内部空間を有する拡張室と、
前記拡張室へ流入する排気に還元剤を供給する還元剤供給装置と、
を備え、
前記拡張室は、該拡張室へ流入する排気の流入方向に対して斜めに交差する内壁面を有するとともに、該拡張室より上流に位置する排気管の内部と該拡張室の内部空間とを段差を介して連通させる流入口を有することを特徴とする内燃機関の排気システム。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一において、前記流入口は、前記排気管の内部底面と前記拡張室の内部空間の底面とを段差を介さずに連通させることを特徴とする内燃機関の排気システム。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一において、前記拡張室の内部空間の上流端から下流端までの長さは、前記段差の高さの７倍以下であることを特徴とする内燃機関の排気システム。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一において、前記拡張室は、中空の円柱状に形成されることを特徴とする内燃機関の排気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気システムとしては、排気浄化装置より上流に位置する排気管の途中に、該排気管の通路断面積より大きな断面積を有する拡張室を配置したものが提案されている（例えば、特許文献１，２を参照）。
【特許文献１】特開２００６−２０７４４２号公報
【特許文献２】特開２００６−３２２３２７号公報
【特許文献３】特開２００５−２９０９９３号公報
【特許文献４】特表２００４−５１０９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した従来の技術では、拡張室の軸線と排気管の軸線とが略同一の直線上に配置される。このため、排気管から拡張室へ流入した排気が径方向へ分散せずに一部分（排気の流れ方向に対して直交する断面の一部分）に偏り易い。このような排気流量の偏りは、排気の慣性力が大きくなる高回転運転時等に顕著になると考えられる。
【０００４】
上記したような排気流量の偏りが発生した場合は、排気の大部分が排気浄化装置の一部分に集中するため、排気浄化装置の浄化能力を有効に活用することができない。
【０００５】
特に、排気浄化装置に対する還元剤の供給を必要とする排気システムにおいては、還元剤の慣性力が排気の慣性力より大きくなるため、還元剤が排気浄化装置の一部分に集中し易い。還元剤が排気浄化装置の一部分に集中すると、排気浄化装置の浄化能力を十分に活用できない上、還元剤が有効に消費されない可能性もある。
【０００６】
本発明は、上記したような種々の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気浄化装置の浄化能力を有効に活用することができる技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関の排気管に配置された排気浄化装置と、排気浄化装置へ流入する前の排気に還元剤を供給する還元剤供給装置と、を備えた内燃機関の排気システムにおいて、還元剤供給装置が排気に還元剤を供給する位置より下流であって排気浄化装置より上流に拡張室を配置し、拡張室の内部に複数の気流が生起されるようにした。
【０００８】
詳細には、本発明に係る内燃機関の排気システムは、
内燃機関の排気管に配置された排気浄化装置と、
排気浄化装置より上流に位置する排気管の途中に配置され、該排気管の通路断面積より大きな断面積の排気流路を有する拡張室と、
前記拡張室へ流入する排気に還元剤を供給する還元剤供給装置と、を備え、
前記拡張室は、該拡張室の内部空間において排気のバックステップ流を生起するバックステップ流生成部と、該拡張室の内部空間へ流入した排気の流れを旋回流に変更する旋回流生成部とを備えるようにした。
【０００９】
還元剤供給装置から供給された還元剤と排気とが拡張室の内部空間へ流入すると、バッ
クステップ流が生起される。拡張室の内部空間においてバックステップ流が生起されると、排気管の内壁面近傍を流れていた排気や還元剤が拡張室内の周縁へ分散・拡散するため、排気及び還元剤を含む気流の集束性が低下する。また、拡張室の内部空間へ流入した排気及び還元剤は慣性によって流入方向へ略直線的に流れようとするが、それらの流れは旋回流生成部によって旋回流に変更される。排気及び還元剤の流れが旋回流に変更されると、排気と還元剤の混合が促進される。更に、バックステップ流と旋回流が交差或いは衝突すると、拡張室内に乱流が発生するため、排気流量の偏りが解消されるとともに排気と還元剤が均質に混合される。その結果、排気及び還元剤が排気浄化装置の全域に均等に行き渡り易くなる。
【００１０】
本発明に係るバックステップ流生成部としては、拡張室より上流の排気管の内部と拡張室の内部空間とを段差を介して連通させる流入口を例示することができる。この場合、排気の通路断面積が前記した段差を介して急激に拡大するため、排気及び還元剤が段差を通過した時にバックステップ流が生成される。
【００１１】
本発明に係る旋回流生成部としては、拡張室へ流入する排気の流入方向と斜めに交差するガイド壁面を例示することができる。排気管から拡張室へ流入した排気の大部分（特に、排気管の軸心近傍を流れていた排気）は、前記流入方向へ略直線的に進んでガイド壁面に衝突する。その際、ガイド壁面は前記流入方向に対して斜めに配置されているため、排気の流れはガイド壁面に誘導されて旋回流に変換される。
【００１２】
本発明に係る拡張室は、該拡張室へ流入する排気の流入方向に対して該拡張室の軸線が斜めに交差するように配置されるようにしてもよい。この場合、拡張室の内壁面は、排気の流入方向と斜めに交差する。この場合、拡張室の内壁面を前記ガイド壁面として機能させることができる。
【００１３】
本発明に係る拡張室の内壁面には、該拡張室へ流入する排気の流入方向に対して斜め交差する壁面を有する突起又は凹部が設けられるようにしてもよい。この場合、突起の壁面を前記ガイド壁面として機能させることができる。
【００１４】
その際、前記した突起又は凹部は、螺旋状に延在してもよい。この場合、拡張室へ流入した排気は螺旋状に旋回するようになる。
【００１５】
本発明に係る流入口は、排気管の内部底面と拡張室の内部空間の底面とを段差を介さずに連続させるように形成されてもよい。これは、排気管の内部底面と拡張室の内部空間の底面との間に段差が介在すると、蒸発しきれなかった液状の還元剤や凝縮水が前記段差に貯まる可能性があるからである。
【００１６】
ところで、排気の流れ方向において、バックステップ流が発生し得る距離は段差の高さの７倍程度である。よって、拡張室の内部空間の上流端から下流端までの長さは、段差の高さの７倍以下に設定されてもよい。この場合、拡張室の内部空間の上流端から下流端までの略全域においてバックステップ流を生成させることが可能となる。その結果、拡張室の寸法を過剰に大きくすることなく、排気及び還元剤の分散性を高めることができる。
【００１７】
本発明に係る拡張室は、中空の円柱状に形成されてもよい。この場合、拡張室の内壁面が曲面で形成されることになるため、排気が拡張室の内壁面に衝突することに起因した圧力損失の増加や騒音の増大を最小限に抑えることができる。更に、拡張室を容易に製造することも可能となる。
【００１８】
本発明において、拡張室の内部空間と該拡張室より下流側に位置する排気管とを連通さ
せる流出口は、該流出口の開口面が前記流入口の開口面を延長した範囲からオフセットされた位置に設けられるようにしてもよい。これは、流入口の開口面を延長した範囲に流出口の開口面の少なくとも一部が重なると、流入口から拡張室へ流入した排気の一部が直線的に流出口へ到達する可能性があるからである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、内燃機関の排気管に配置された排気浄化装置の浄化能力を有効に活用することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【００２１】
＜実施例１＞
先ず、本発明の第１の実施例について図１〜図６基づいて説明する。図１は、本発明に係る内燃機関の排気システムの全体構成を示す図である。
【００２２】
図１において内燃機関１には、排気管２が接続されている。排気管２は、拡張室３に接続されている。拡張室３は、排気管４を介して排気浄化装置５と連通している。尚、以下では、排気管２を上流側排気管２と称し、排気管４を下流側排気管４と称する。
【００２３】
前記した排気浄化装置５は、ケーシング内に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を収容した構成、ケーシング内に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒とパティキュレートフィルタを収容した構成、或いはケーシング内に酸化触媒とパティキュレートフィルタを収容した構成の何れかを採用する。
【００２４】
前記した上流側排気管２には、該上流側排気管２の内部を流れる排気に還元剤を供給する還元剤添加弁６が取り付けられている。還元剤添加弁６は、本発明に係る還元剤供給装置の一実施例である。
【００２５】
還元剤添加弁６は、排気浄化装置５に吸蔵されたＮＯｘを還元浄化する場合、排気浄化装置５に吸蔵されたＳＯｘを還元浄化する場合、或いは排気浄化装置５に捕集されたＰＭを酸化除去する場合等に、燃料や尿素等の還元剤を排気中に添加する。
【００２６】
ところで、排気の流れ方向と直交する断面において、排気及び還元剤の流量は一部分に偏り易い。例えば、排気の流量は、前記断面の中心部分に集中し易い。一方、還元剤は、排気管の内部底面を伝って流れやすい。このように排気の流量及び還元剤の流量が一部分に偏ると、排気浄化装置の中心部分に排気の流量が集中したり、排気浄化装置の底部に還元剤の流量が集中したりする事態が発生する。
【００２７】
このような事態を回避する方法として、排気浄化装置より上流の排気流路に分散板などを配置して排気と還元剤の均質混合を図るとともに、排気と還元剤の流量の偏りを解消する方法が考えられる。しかしながら、分散板は排気及び還元剤の流れを阻害する抵抗となるめ、背圧を上昇させる虞がある。
【００２８】
これに対し、排気浄化装置より上流の排気管の途中に、排気管の通路断面積より大きな断面積の内部空間を有する拡張室を配置する方法が考えられる。しかしながら、排気管の軸線と拡張室の軸線とが同一線上に位置すると、内燃機関が高回転運転された場合のように排気の慣性力が大きくなる場合に排気流量の偏りを解消しきれない可能性がある。この問題は、拡張室の長さや断面積を拡大することにより解決できる可能性もあるが、車両搭載性の悪化を招く。
【００２９】
そこで、本実施例の内燃機関の排気システムでは、拡張室３の内部において排気のバックステップ流と旋回流を生起させることにより、拡張室３の大型化を回避しつつ排気と還元剤の均質混合促進や流量の偏り解消などを図るようにした。
【００３０】
図２は、拡張室３の構成を示す垂直断面図である。図２において、拡張室３は、上流側排気管２の内径より大きな内径を有する中空の円柱体３０で形成される。この円柱体３０は、該円柱体３０の軸線を延長した仮想線Ｌ１と円柱体３０の内部へ流入する排気の流入方向（この場合は、上流側排気管２の軸線を延長した仮想線Ｌ２）とが斜めに交差するように配置される。言い換えれば、前記円柱体３０は、上流側排気管２の軸線を延長した仮想線Ｌ２が該円柱体３０の内周壁面３１と斜めに交差するように配置される。
【００３１】
前記円柱体３０の一方の端面３２には、上流側排気管２から円柱体３０の内部へ排気を流入させるための流入口３３が設けられる。前記円柱体３０のもう一方の端面３４には、円柱体３０の内部から下流側排気管４へ排気を流出させるための流出口３５が設けられる。以下、流入口３３が設けられる端面３２を上流側端面３２と称し、流出口３５が設けられる端面３４を下流側端面３４と称する。
【００３２】
前記流入口３３は、上流側排気管２と同等の内径から拡張室３と同等の内径へ略垂直に拡大する段差を有する。この段差は、本発明のバックステップ流生成部に相当する。
【００３３】
流出口３５は、下流側排気管４と接続される。流出口３５は、拡張室３と同等の内径から下流側排気管４と同等の内径へ略垂直に縮小する段差を有する。
【００３４】
このように構成された内燃機関の排気システムによれば、図３に示すように、還元剤添加弁６から供給された還元剤及び排気が上流側排気管２から流入口３３を介して拡張室３内へ流入すると、上流側排気管２の内壁面近傍を流れていた排気や還元剤が流入口３３の段差を通過した後に径方向へ拡散及び分散するバックステップ流Ｆｂを生成する。このバックステップ流Ｆｂにより排気及び還元剤を含む気流の集束性が低下する。
【００３５】
また、上流側排気管２の軸心近傍を流れていた排気や還元剤は、拡張室３の内周壁面３１と斜めに衝突して上方へ旋回する旋回流Ｆｓを生成する。この旋回流Ｆｓにより排気と還元剤の均質混合が促進される。特に、上流側排気管２内の底部を流れていた還元剤は、前記旋回流Ｆｓによって上方に巻き上げられながら分散及び拡散する。
【００３６】
更に、前記旋回流が前記バックステップ流と交差又は衝突すると、拡張室３の内部に乱流が発生する。この乱流により還元剤と排気の均質な混合が一層促進されるとともに、排気及び還元剤の流量の偏りが解消される。
【００３７】
従って、拡張室３の流出口３５から下流側排気管４へ流出するガスは、排気と還元剤が均質に混合したガスになるとともに、流量の偏りが解消された流れを生成する。このため、排気及び還元剤は、排気浄化装置５の全域に均等に行き渡るようになる。その結果、排気浄化装置５の浄化能力を有効に活用することが可能になる。
【００３８】
また、本実施例の内燃機関の排気システムによれば、拡張室３の寸法を過剰に大きくする必要がないので、車両搭載性の悪化も回避することができる。更に、本実施例の内燃機関の排気システムによれば、拡張室３の圧力損失が過剰に大きくなることもない。
【００３９】
ところで、拡張室３を構成する円柱体３０が上流側排気管２に対して単に斜めに配置されただけでは、有効なバックステップ流や旋回流を生起させることができない可能性もあ
る。
【００４０】
例えば、図４に示すように、流入口３３の開口面を軸方向へ延長した範囲Ｒに流出口３５の開口面の少なくとも一部が重なったり、或いは前記した範囲Ｒの一部に下流側端面３４が含まれたりすると、流入口３３から円柱体３０内へ流入した排気が直線的に流出口３５へ到達したり、或いは流入口３３から円柱体３０内へ流入した排気が下流側端面３４と略垂直に衝突して圧力損失の増加を招く可能性がある。
【００４１】
よって、流入口３３の開口面を軸方向へ延長した範囲Ｒに、円柱体３０の内周壁面３１のみが含まれる構成が好ましい。このような条件を成立させるために、以下の式（１）を満たすように拡張室３が構成されてもよい。
α≧ｓｉｎ-１（Ｃ+Ｄ）／Ａ・・・（１）
【００４２】
上記した数式（１）において、Ａは円柱体３０内部の軸方向の長さを示し、Ｃは上流側排気管２の内径（言い換えれば、流入口３３の開口面の直径）を示し、Ｄは流入口３３の段差の高さを示し、αは上流側排気管２に対する円柱体３０の傾斜角度（言い換えれば、前述した仮想線Ｌ１，Ｌ２の交差する角度）を示す（図５を参照）。
【００４３】
このように拡張室３が構成されると、流入口３３から流出口３５へ直線的に到達する排気を可及的に減少させることができる。言い換えれば、流入口３３から円柱体３０内へ流入した排気の略全てが内周壁面３１に斜めに衝突して旋回流を生成する。
【００４４】
また、円柱体３０の軸方向において、バックステップ流が発生し得る距離は段差の高さＤの７倍程度の距離である。よって、円柱体３０内部の軸方向の長さＡは、段差の高さＤの７倍以下（Ａ≦７Ｄ）に設定されてもよい。
【００４５】
この場合、円柱体３０内部の上流端から下流端までの略全域においてバックステップ流を生成させることが可能となる。その結果、拡張室３を不要に大型化することなく、排気及び還元剤の分散性を高めることができる。
【００４６】
更に、本願発明者の知見によれば、鉛直方向においてバックステップ流が到達し得る距離の最大値は、上流側排気管２の内径Ｃの３倍程度である。このため、円柱体３０の内径Ｂが上流側排気管２の内径Ｃの３倍より大きくされると、圧力損失が増加する虞がある。一方、円柱体３０の内径Ｂが過剰に小さくされると、バックステップ流が排気の主流（上流側排気管２の軸線に沿って進む流れ）に合流して消失する可能性もある。よって、円柱体３０の内径は、以下の式（２）を満たすように定められてもよい。
３Ｃ≧Ｂ≧１.２Ｃ・・・（２）
【００４７】
このように円柱体３０の内径が定められると、拡張室３の不要な大型化、圧力損失の増加、バックステップ流の消失を回避することができる。
【００４８】
尚、拡張室３の流出口３５から排気浄化装置５までの距離が長くなると、排気流量の偏りが再発する可能性があるため、拡張室３の流出口３５と排気浄化装置５との距離は極力短くされることが好ましい。よって、図６に示されるように、円柱体３０内部の流出口３５近傍に排気浄化装置５が収容されるようにしてもよい。
【００４９】
＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について図７〜図９に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００５０】
図７は、本実施例における拡張室３の構成を示す水平断面図である。図７において、拡張室３の流入口３３は、円柱体３０の軸線Ｌ３に対して該流入口３３の軸線Ｌ４が水平方向にオフセットするように配置される。その他の構成は、前述した第１の実施例と同様である。
【００５１】
このように構成された拡張室３によれば、図８に示すように、上流側排気管２から流入口３３を介して円柱体３０内へ流入した排気は、円柱体３０の内周壁面３１に衝突すると、円柱体３０の軸線周りに螺旋状に旋回する旋回流Ｆｖを生成する。
【００５２】
尚、同様の効果は、図９に示すように、上流側排気管２から円柱体３０内へ流入する排気の流入角度を斜めにすることによっても得ることができる。すなわち、水平方向において上流側排気管２の軸線Ｌ４が円柱体３０の軸線Ｌ３と斜めに交差するように流入口３３を配置することにより、図７の構成と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
また、図１０に示すように、円柱体３０の内周壁面３１に螺旋状に延在する突起（或いは溝）３６を設けることにより、図７の構成と同様の効果を得るようにしてもよい。
【００５４】
＜実施例３＞
次に、本発明の第３の実施例について図１１〜図１３に基づいて説明する。ここでは前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００５５】
図１１は、本実施例における拡張室３の構成を示す垂直断面図である。図１１において、流入口３３は、円柱体３０の内部へ突出する筒状の突出管３７を有する。突出管３７の内径は、上流側排気管２の内径と同等である。また、突出管３７の突出量は、下部に比して上部が多くなっている。
【００５６】
流出口３５は、円柱体３０の内部へ突出する筒状の突出管３７を有する。突出管３８の内径は、下流側排気管４の内径と同等である。また、突出管３８の突出量は上部に比して下部が多くなっている。
【００５７】
このように構成された拡張室３によれば、突出管３７，３８が流入口３３から流出口３５へ直線的に流れる排気を阻害するため、旋回流をより確実に生成させることが可能となる。
【００５８】
本実施例では、流入口３３が流出口３５より低い位置に配置される場合（言い換えれば、円柱体３０の上流側端面３２が下流側端面３４より低く配置される場合）を例に挙げたが、流入口３３が流出口３５より高い位置に配置される場合（図１２を参照）は、突出管３７の上部の突出量より下部の突出量が多くされるとともに、突出管３８の上部の突出量より下部の突出量が少なくされればよい。
【００５９】
また、上記した突出管３７，３８を設ける代わりに、円柱体３０の内周壁面３１に環状の突起３９を設けるようにしてもよい（図１３を参照）。このような構成に因れば、圧力損失の増加を招く可能性はあるが、前述した図１１の構成と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
＜実施例４＞
次に、本発明の第４の実施例について図１４〜図１５に基づいて説明する。ここでは前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００６１】
図１４は、本実施例における拡張室３の構成を示す垂直断面図である。図１４において、拡張室３を構成する円柱体３０の内周壁面３１には周方向に延在する環状の段付部４０が複数形成される。
【００６２】
このように構成された拡張室３によれば、内周壁面３１の上流端から下流端までの距離が増加するため、拡張室３内における還元剤の蒸発を促進させることができる。
【００６３】
すなわち、上流側排気管２から円柱体３０内へ液状の還元剤が流入した場合に、液状の還元剤は内周壁面３１を伝って流れる場合がある。液状の還元剤は内周壁面３１を上流端から下流端へ流れる間に蒸発するが、その際の蒸発量は内周壁面３１の上流端から下流端までの距離が長くなるほど多くなる。
【００６４】
よって、上記した段付部４０によって内周壁面３１の上流端から下流端までの距離が増加すると、還元剤の蒸発量を増加させることができる。
【００６５】
更に、上記した段付部４０では排気のバックステップ流が発生するため、上記した液状還元剤の蒸発が促進される。また、内燃機関１が低回転運転される場合のように排気の流速が遅くなる場合であっても、段付部４０において発生するバックステップ流によって排気と還元剤の混合を促進させることもできる。
【００６６】
尚、排気の流速が低い時の旋回流を増強する場合には、段付部４０の代わりに図１５に示すような隆起部４１を内周面に形成するようにしてもよい。このような隆起部４１の傾斜面に排気が衝突すると、旋回流が発生し易くなる。よって、排気の流速が遅い時であっても円柱体３０内に比較的強い旋回流を発生させることができる。
【００６７】
＜実施例５＞
次に、本発明の第５の実施例について図１６〜図１８に基づいて説明する。ここでは前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００６８】
図１６は、本実施例における拡張室３の構成を示す垂直断面図である。図１６において、拡張室３を構成する円柱体３０の外周には、レゾネータ４２が設けられている。円柱体３０の内部とレゾネータ４２の内部は、連通孔４３を介して連通している。尚、連通孔４３は、排気のみが流通可能なように形成されることが好ましい。
【００６９】
このように構成された拡張室３によれば、排気が円柱体３０の内周壁面３１と衝突した際に発生する騒音を減衰させることができる。
【００７０】
尚、レゾネータ４２は、図１７に示すように円柱体３０の全周に設けられてもよく、或いは図１８に示すように旋回流が内周壁面３１と衝突する部分（例えば、底部および／または上部のみに設けられてもよい。図１８に示したような構成によれば、拡張室３の大型化を最小限に抑えつつ騒音を低減させることができる。
【００７１】
＜実施例６＞
次に、本発明の第６の実施例について図１９〜図２０に基づいて説明する。ここでは前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００７２】
図１９は、本実施例における拡張室３の構成を示す垂直断面図である。図１９において
、流入口３３の底面は、上流側排気管２の内部と円柱体３０の内周壁面３１とを段差を介さずに連通するように構成される。
【００７３】
上流側排気管２内の底面と円柱体３０内の底面との間の段差が存在すると、蒸発しきれなかった液状の還元剤や凝縮水が前記した段差に貯まることが予想される。これに対し、上流側排気管２内の底面と円柱体３０内の底面との間の段差がなくなると、液状の還元剤や凝縮水が円柱体３０内に溜まることがなくなる。
【００７４】
尚、本実施例では、流入口３３が流出口３５より低い位置に配置される場合（言い換えれば、円柱体３０の上流側端面３２が下流側端面３４より低く配置される場合）を例に挙げたが、流入口３３が流出口３５より高い位置に配置される場合（図２０を参照）は、流出口３５の底面が円柱体３０の内周壁面３１と下流側排気管４の内部とを段差を介さずに連通するように構成されればよい。
【００７５】
＜実施例７＞
次に、本発明の第７の実施例について図２１〜図２３に基づいて説明する。ここでは前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００７６】
図２１は、本実施例における拡張室３の構成を示す斜視図である。図２１において、上流側排気管２と下流側排気管４は、円柱体３０の周壁面に接続される。詳細には、図２２に示すように、上流側排気管２と円柱体３０とは、円柱体３０の軸線を延長した仮想線Ｌ１と該円柱体３０内へ流入する排気の流入方向（この場合は、上流側排気管２の軸線を延長した仮想線Ｌ２）とが斜めに交差するように接続される。言い換えれば、上流側排気管２と円柱体３０とは、上流側排気管２の軸線を延長した仮想線Ｌ２が円柱体３０内の底面４４と斜めに交差するように接続される。
【００７７】
このように構成された拡張室３によれば、上流側排気管２から流入口３３を介して円柱体３０内へ流入した排気の一部は、図２３に示すように、流入口３３の段差によってバックステップ流Ｆｂを生成する。残りの排気は、円柱体３０内の底面４４と斜めに衝突して上昇し、次いで円柱体３０の内周壁面と接触して螺旋状に旋回する。更に、旋回流Ｆｖとバックステップ流Ｆｂが交差又は衝突すると、円柱体３０内に乱流が発生する。
【００７８】
従って、拡張室３の流出口３５から下流側排気管４へ流出するガスは、排気と還元剤が均質に混合したガスになるとともに、流量の偏りが解消された流れを生成する。このため、排気及び還元剤は、排気浄化装置５の全域に均等に行き渡るようになる。その結果、排気浄化装置５の浄化能力を有効に活用することが可能になる。
【００７９】
尚、水平方向における流入口３３の位置は、図２４に示すように、上流側排気管２の軸線を延長した仮想線Ｌ２が円柱体３０の軸心Ｃを通過しない位置にオフセットされてもよい。この場合、旋回流が周方向へ進む力を増強させることができるため、排気と還元剤の混合を一層促進させることができる。更に、旋回流とバックステップ流が交差又は衝突した際に発生する乱流を増強させることもできるため、流量の偏りが解消され易くなる。
【００８０】
以上述べた第１〜第７の実施例では、拡張室が中空の円柱体で形成される例について述べたが、この形状に限られないことは勿論である。例えば、拡張室は、図２５に示されるように、上流側排気管２の軸線を延長した仮想線Ｌ２と斜めに交差する内壁面５０を有するとともに、上流側排気管２の内部から拡張室の内部へ急速に断面積が拡大する段差を有する流入口５１とを備える限り、如何様な形状であっても構わない。但し、拡張室３の車両搭載性や製造にかかる手間を考慮すると、中空の円柱体で構成することが好適と言える
。
【００８１】
また、拡張室の内壁面は平面である必要はなく、旋回流の旋回方向に湾曲した曲面、或いは旋回流の旋回方向と斜めに交差或いは直交する方向へ湾曲した曲面であってもよい。例えば、図２６に示すように、拡張室６０は、中空の円柱体６１を湾曲させた構成であってもよい。
【００８２】
また、以上述べた第１〜第７の実施例で述べた構成は、可能な限り組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】第１の実施例における内燃機関の排気システムの全体構成を示す側面図である。
【図２】第１の実施例における拡張室の構成を示す垂直断面図である。
【図３】第１の実施例における拡張室内の排気の流れを示す図である。
【図４】拡張室の望ましくない構成例を示す図である。
【図５】拡張室の好ましい構成例を説明するための図である。
【図６】第１の実施例における拡張室の他の構成例を示す図である。
【図７】第２の実施例における拡張室の構成を示す水平断面図である。
【図８】第２の実施例における拡張室内の排気の流れを示す図である。
【図９】第２の実施例における拡張室の他の構成（１）を示す水平断面図である。
【図１０】第２の実施例における拡張室の他の構成（２）を示す水平断面図である。
【図１１】第３の実施例における拡張室の構成を示す垂直断面図である。
【図１２】第３の実施例における拡張室の他の構成（１）を示す垂直断面図である。
【図１３】第３の実施例における拡張室の他の構成（２）を示す垂直断面図である。
【図１４】第４の実施例における拡張室の構成を示す垂直断面図である。
【図１５】第４の実施例における拡張室の他の構成を示す垂直断面図である。
【図１６】第５の実施例における拡張室の構成を示す垂直断面図である。
【図１７】レゾネータの配置例を示す図である。
【図１８】レゾネータの他の配置例を示す図である。
【図１９】第６の実施例における拡張室の構成を示す垂直断面図である。
【図２０】第６の実施例における拡張室の他の構成を示す垂直断面図である。
【図２１】第７の実施例における拡張室と排気管との配置を示す斜視図である。
【図２２】第７の実施例における拡張室の構成を示す垂直断面図である。
【図２３】第７の実施例における拡張室内の排気の流れを示す図である。
【図２４】第７の実施例における拡張室の他の構成を示す水平断面図である。
【図２５】拡張室の他の実施例（１）を示す図である。
【図２６】拡張室の他の実施例（２）を示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
１・・・・・内燃機関
２・・・・・上流側排気管
３・・・・・拡張室
４・・・・・下流側排気管
５・・・・・排気浄化装置
６・・・・・還元剤添加弁（還元剤供給装置）
３０・・・・円柱体
３１・・・・内周壁面（旋回流生成部）
３２・・・・上流側端面
３３・・・・流入口（バックステップ流生成部）
３４・・・・下流側端面
３５・・・・流出口
３６・・・・突起
３７・・・・突出管
３８・・・・突出管
３９・・・・環状突起
４０・・・・段付部
４１・・・・隆起部
４２・・・・レゾネータ
４３・・・・連通孔
４４・・・・底面
５０・・・・内壁面
５１・・・・流入口
６０・・・・拡張室
６１・・・・円柱体
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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