(57)【要約】【課題】搭載性および浄化性能が高い内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】内燃機関の排気浄化装置は、排気通路１００と、触媒２３０と、触媒２３０に向けて尿素水を噴射するインジェクタ３００とを備える。排気通路１００は、触媒２３０を収納する触媒収納部１６０と、触媒収納部１６０に対して車両前方側に位置するパイプ部１４０と、パイプ部１４０から触媒収納部１６０に向けて排気通路１００の幅をテーパ状に拡大するように設けられたコーン部１５０とを有する。触媒収納部１６０、パイプ部１４０およびコーン部１５０は、排出ガスが流れる方向（矢印ＤＲ１方向）に直線状に並ぶように形成され、パイプ部１４０は、触媒収納部１６０に対して偏芯する位置に設けられる。インジェクタ３００は、触媒収納部１６０に対してパイプ部１４０が偏芯した方向から触媒収納部１６０に収納された触媒２３０に向けて尿素水を噴射する。【選択図】図１
2009013806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された内燃機関からの排出ガスが流れる排気通路と、
前記排気通路内に設けられた排気浄化用触媒と、
前記排気浄化用触媒に向けて還元剤を噴射するインジェクタとを備え、
前記排気通路は、前記排気浄化用触媒を収納する第１部分と、該第１部分に対して上流側に位置し、前記第１部分よりも幅が小さい第２部分と、前記第２部分から前記第１部分に向けて前記排気通路の幅をテーパ状に拡大するように設けられたコーン部とを有し、
前記第１部分、前記第２部分および前記コーン部は、前記排出ガスが流れる方向に直線状に並ぶように形成され、かつ、前記第２部分は、前記第１部分に対して偏芯する位置に設けられ、
前記インジェクタは、前記第２部分に取り付けられ、前記第１部分に対して前記第２部分が偏芯した方向から前記第１部分に収納された前記排気浄化用触媒に向けて前記還元剤を噴射する、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記第２部分は、前記第１部分に対して車両の幅方向外側に偏芯した位置に設けられる、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記車両の前後方向に延びるように設けられたサイドフレームに取り付けられ、前記第２部分を支持するブラケットをさらに備えた、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記ブラケットは、前記第２部分における前記インジェクタが取り付けられた部分を下方から支持するように設けられる、請求項３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し、特に、内燃機関の排出ガスを浄化する内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排出ガスを浄化する内燃機関の排気浄化装置が従来から知られている。
たとえば、特開２００４−１９７６３５号公報（特許文献１）には、排気浄化用触媒より上流にある屈曲部の曲がり方向外側に燃料添加用インジェクタを付設した排気浄化装置が記載されている。
【０００３】
同様に、特開２００５−１２７２６０号公報（特許文献２）、特開２００５−７６４６０号公報（特許文献３）、特開２００６−７７６９１号公報（特許文献４）および特開２００４−１１４６３号公報（特許文献５）に、排気管を湾曲させ、その湾曲された部分にインジェクタを取り付けた排気浄化装置が記載されている。
【０００４】
また、特開２００５−２９０９９３号公報（特許文献６）には、排気管の一部を他の部分に対して偏芯させることが記載されている。
【特許文献１】特開２００４−１９７６３５号公報
【特許文献２】特開２００５−１２７２６０号公報
【特許文献３】特開２００５−７６４６０号公報
【特許文献４】特開２００６−７７６９１号公報
【特許文献５】特開２００４−１１４６３号公報
【特許文献６】特開２００５−２９０９９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、インジェクタから排気管内に還元剤を供給する場合、浄化性能を高める観点から、インジェクタから噴射された還元剤を、排気管内の排気浄化用触媒に均一に供給することが求められる。
【０００６】
他方、上記のような排気浄化装置を車両に搭載する場合、他の部材との干渉等を避けながら、排出ガスが流れる排気管を配設する必要がある。他方、排気浄化用触媒の設置位置の制約上、該触媒に還元剤を供給するインジェクタの取付位置も制約される。この状況下で、特許文献１〜５のように、インジェクタ取付部の排気管を曲げる構造を採用すると、排気管の配設が困難になる場合がある。
【０００７】
なお、特許文献６に記載の排気浄化装置では、インジェクタを取り付ける位置が記載されていない。したがって、この装置においても、必ずしも十分な搭載性および浄化性能を両立させることができない。
【０００８】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、搭載性および浄化性能が高い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】
【０００９】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、車両に搭載された内燃機関からの排出ガスが流れる排気通路と、排気通路内に設けられた排気浄化用触媒と、排気浄化用触媒に向けて還元剤を噴射するインジェクタとを備える。排気通路は、排気浄化用触媒を収納する第１部分と、該第１部分に対して上流側に位置し、第１部分よりも幅が小さい第２部分と、第２部分から第１部分に向けて排気通路の幅をテーパ状に拡大するように設けられたコーン部とを有する。第１部分、第２部分およびコーン部は、排出ガスが流れる方向に直線状に並ぶように形成され、かつ、第２部分は、第１部分に対して偏芯する位置に設けられる。インジェクタは、第２部分に取り付けられ、第１部分に対して第２部分が偏芯した方向から第１部分に収納された排気浄化用触媒に向けて還元剤を噴射する。
【００１０】
上記構成によれば、第１部分、第２部分およびコーン部を、排出ガスが流れる方向に直線状に並ぶように配置することにより、排気通路の湾曲箇所の数が低減され、排気浄化装置の車両への搭載性が向上する。他方、第１部分に対して偏芯する位置に第２部分を設け、第１部分に対して第２部分が偏芯した方向から第１部分に収納された排気浄化用触媒に向けて還元剤を噴射することにより、排気浄化用触媒の中心に向けて還元剤を噴射しやすくなる。この結果、排気浄化用触媒のより広い範囲に還元剤が分散され、排気浄化性能が向上する。このように、本発明によれば、車両への搭載性および排気浄化性能の高い排気浄化装置が得られる。
【００１１】
上記内燃機関の排気浄化装置において、好ましくは、第２部分は、第１部分に対して車両の幅方向外側に偏芯した位置に設けられる。
【００１２】
上記構成によれば、インジェクタを冷却風の流れのよい車両外側に近い位置に配置することができるので、インジェクタの冷却性能を高めることができる。
【００１３】
上記内燃機関の排気浄化装置は、好ましくは、車両の前後方向に延びるように設けられたサイドフレームに取り付けられ、第２部分を支持するブラケットをさらに備える。
【００１４】
上記構成によれば、第１部分に対して車両の幅方向外側に偏芯した第２部分をブラケットにより支持することになるため、ブラケットのアーム長を低減して、ブラケットを構成する部品の質量増大を抑制することができる。
【００１５】
上記内燃機関の排気浄化装置において、好ましくは、ブラケットは、第２部分におけるインジェクタが取り付けられた部分を下方から支持するように設けられる。
【００１６】
上記構成によれば、排気通路の第２部分の下方に設けられたブラケットにより、飛石など下方からの飛来物からインジェクタを保護することが可能になる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、内燃機関の排気浄化装置において、搭載性および浄化性能を両立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
【００１９】
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の構成を適宜組合わせることは、当初から予定されている。
【００２０】
図１は、本発明の１つの実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置の構成を示す概略上面図である。
【００２１】
図１を参照して、本実施の形態に係る排気浄化装置は、車両に搭載されたエンジン１からの排出ガスを浄化してから排出するための浄化装置であって、エンジン１の排出ガスが矢印ＤＲ１方向に流れる排気通路１００と、排気通路１００内に設けられる触媒２１０，２２０，２３０と、排気通路１００内に還元剤を噴射するインジェクタ３００とを含んで構成される。
【００２２】
排気通路１００は、触媒収納部１１０，１２０、コーン部１３０、パイプ部１４０、コーン部１５０および触媒収納部１６０を含んで構成される。触媒収納部１１０，１２０、コーン部１３０、パイプ部１４０、コーン部１５０および触媒収納部１６０は、車両の前方側（図１中の左側）から後方側（図１中の右側）に向かってこの順に並ぶように設けられる。
【００２３】
触媒収納部１１０，１２０，１３０には、それぞれ、触媒２１０，２２０，２３０が収納されている。コーン部１３０は、車両の前方から後方に向かって排気通路１００の幅をテーパ状に絞るように形成されている。コーン部１３０は、車両の前後方向の軸に関して非対称な形状を有している。パイプ部１４０は、車両のサイドフレーム４００に取り付けられたブラケット５００により支持されている。パイプ部１４０と触媒収納部１６０との間に設けられるコーン部１５０は、車両の前方から後方に向かって排気通路１００の幅をテーパ状に拡大するように形成されている。コーン部１５０は、車両の前後方向の軸に関して非対称な形状を有している。触媒収納部１６０に収納された触媒２３０を通過した排出ガスは、矢印ＯＵＴの方向に流れて車両外に流出する。
【００２４】
本実施の形態に係る排気浄化装置は、たとえば、ディーゼルエンジンの排出ガス中に含まれるＮＯx（窒素酸化物）を低減する排気浄化装置に適用可能である。インジェクタ３００は、触媒２３０に向けて尿素水６００を噴射している。エンジンコントロールユニット（図示せず）および排出ガス温度センサ（図示せず）等からの情報に基づいて、ドージングコントロールユニット（図示せず）が尿素水６００の目標添加量を演算し、尿素水６００とエアとを混合させてインジェクタ３００から排気通路１００内に噴射させる。
【００２５】
排出ガス中の窒素酸化物を低減する（窒素酸化物を窒素に還元する）プロセスは、下記のように説明される。
【００２６】
排気通路１００内に噴射された尿素水６００が、触媒一体型マフラである触媒収納部１６０内において、アンモニアと二酸化炭素とに分解される[式（１）]。
ＣＯ（ＮＨ2）2＋Ｈ2Ｏ→２ＮＨ3＋ＣＯ2・・・・（１）
次いで、尿素水６００から分解されて生じたアンモニアがエンジン１からの排出ガスに含まれる窒素酸化物と化学反応し、水と窒素とに分解される[式（２）]。
２ＮＨ3＋ＮＯ＋ＮＯ2→２Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ・・・・（２）
なお、触媒２３０としては、たとえば、ケイ素を含むものなどが使用可能である。また、上記の尿素水６００に代えて、ガソリンなどの燃料が触媒２３０に供給される場合もある。
【００２７】
本実施の形態に係る排気浄化装置は、パイプ部１４０、コーン部１５０および触媒収納部１６０の周辺の構造に１つの特徴を有している。
【００２８】
図１に示すように、パイプ部１４０、コーン部１５０および触媒収納部１６０は、排出ガスが流れる方向（車両の前後方向）に直線状に並ぶように形成されている。また、パイプ部１４０の幅方向中心１４０Ｃは、触媒収納部１６０の幅方向中心１６０Ｃに対して車両の幅方向外側に位置している。すなわち、パイプ部１４０は、触媒収納部１６０に対して幅方向外側に偏芯した位置に設けられている。そして、パイプ部１４０に取り付けられたインジェクタ３００は、車両の幅方向外側から触媒２３０に向けて尿素水６００を噴射している。
【００２９】
近年、車両の排出ガスに関する規制がより厳しくなることにより、排気通路中に設けられる触媒が大型化するとともに、設置される触媒の個数が増加する傾向にある。したがって、排気浄化装置の車両への搭載性を向上させる必要性が高い状況にある。他方、排気浄化性能を向上させる観点からは、インジェクタ３００から噴射される尿素水６００を、触媒２３０のより広い範囲に分散させて供給することが必要である。
【００３０】
本実施の形態に係る排気浄化装置によれば、上述のように、パイプ部１４０、コーン部１５０および触媒収納部１６０を、車両の前後方向に直線状に並ぶように配置することにより、排気通路１００の湾曲箇所の数が低減され、排気浄化装置の車両への搭載性を向上させることができる。他方、触媒収納部１６０に対して偏芯する位置にパイプ部１４０を設け、偏芯した側から触媒収納部１６０に収納された触媒２３０に向けて尿素水６００を噴射することにより、触媒２３０の幅方向中心に向けて尿素水６００を噴射しやすくなる。この結果、触媒２３０のより広い範囲に尿素水６００が分散され、排気浄化性能が向上する。
【００３１】
また、図１に示すように、触媒収納部１６０に対して車両の幅方向外側に偏芯した位置にパイプ部１４０を設けることにより、インジェクタ３００を冷却風の流れのよい車両外側に近い位置に配置することができるので、インジェクタ３００の冷却性能を高めることができる。
【００３２】
また、触媒収納部１６０に対して車両の幅方向外側に偏芯したパイプ部１４０を、車両の幅方向端部に位置するサイドフレーム４００に取り付けたブラケット５００により支持しているため、ブラケット５００のアーム長を低減して、ブラケット５００を構成する部品の質量増大を抑制することができる。
【００３３】
図２は、図１におけるII−II断面図である。図２を参照して、パイプ部１４０を支持するブラケット５００は、サイドフレーム４００に固定されるアーム５１０と、アーム５１０に取り付けられたスペーサ５２０と、スペーサ５２０に取り付けられ、パイプ部１４０を支持する台座５３０とを含んで構成される。
【００３４】
図２に示すように、ブラケット５００は、パイプ部１４０を下方から支持するように設けられている。このようにすることで、パイプ部１４０に取付られたインジェクタ３００の下方に、ブラケット５００を位置させることができる。したがって、車両走行時の飛石などからインジェクタ３００を保護することが可能になる。
【００３５】
触媒２３０の周辺に位置する排気通路１００の構造の変形例として、たとえば、図３，図４に示すものなどが挙げられる。
【００３６】
図３の例では、パイプ部１４０の幅方向中心１４０Ｃは、触媒収納部１６０の幅方向中心１６０Ｃよりも車両の幅方向外側にシフトしているが、図１の例と比較すれば、パイプ部１４０の幅方向中心１４０Ｃが、車両の幅方向内側に若干量シフトしている。
【００３７】
図４の例では、パイプ部１４０の軸方向中心１４０Ｃは、触媒収納部１６０の軸方向中心１６０Ｃよりも車両の幅方向内側にシフトしている。このようにした場合、パイプ部１４０を支持するブラケット５００のアーム長は長くなるものの、インジェクタ３００をパイプ部１４０の車両幅方向の内側に取り付けることにより、図１の例と同様に、尿素水６００を触媒２３０の幅方向中心に向けて供給しやすくすることは可能である。
【００３８】
上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置は、「内燃機関」であるエンジン１からの排出ガスが流れる排気通路１００と、排気通路１００内に設けられた「排気浄化用触媒」としての触媒２３０と、触媒２３０に向けて「還元剤」である尿素水６００を噴射するインジェクタ３００とを備える。排気通路１００は、触媒２３０を収納する「第１部分」としての触媒収納部１６０と、触媒収納部１６０に対して上流側（車両前方側）に位置し、触媒収納部１６０よりも幅が小さい「第２部分」としてのパイプ部１４０と、パイプ部１４０から触媒収納部１６０に向けて排気通路１００の幅をテーパ状に拡大するように設けられたコーン部１５０とを有する。触媒収納部１６０、パイプ部１４０およびコーン部１５０は、排出ガスが流れる方向（矢印ＤＲ１方向）に直線状に並ぶように形成され、かつ、パイプ部１４０は、触媒収納部１６０に対して偏芯する位置に設けられる。インジェクタ３００は、パイプ部１４０に取り付けられ、触媒収納部１６０に対してパイプ部１４０が偏芯した方向（すなわち、図１における上側）から触媒収納部１６０に収納された触媒２３０に向けて尿素水６００を噴射する。
【００３９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の１つの実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置の構成を示す概略上面図である。
【図２】図１におけるII−II断面図である。
【図３】図１に示される排気浄化装置における排気浄化用触媒の周辺の構造の１つの変形例を示す図である。
【図４】図１に示される排気浄化装置における排気浄化用触媒の周辺の構造の他の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  エンジン、１００  排気通路、１１０，１２０，１６０  触媒収納部、１３０，１５０  コーン部、１４０  パイプ部、２１０，２２０，２３０  触媒、３００  インジェクタ、４００  サイドフレーム、５００  ブラケット、５１０  アーム、５２０  スペーサ、５３０  台座、６００  尿素水。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2009013806.tif 000006