JP4580598B2 - 内燃機関の排気ガス浄化装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガス浄化装置に係り、詳しくは、内燃機関の排気通路に設けられ、かつ内部に排気後処理装置をを備えた内燃機関の排気ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出されるパーティキュレートを捕集したり、ＮＯｘ量を低減させるために、内燃機関の排気通路に排気ガス浄化装置を設けることが知られている。
【０００３】
パーティキュレートを保守するための排気ガス浄化装置としては、ディーゼルパーティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）と称す）からなる排気後処理装置を備えたものが開発されている。
ＮＯｘ量を低減させるための排気ガス浄化装置としては、ＮＯｘ還元触媒（ＤｅＮＯｘ触媒）やＮＯｘ吸蔵還元触媒からなる排気後処理装置を備えたものが開発されている。
【０００４】
これらの排気ガス浄化装置の排気後処理装置ではいずれの場合でも、コージュライトや炭化珪素等からなる例えば円柱状の担体（コア）が用いられている。つまり、ＤＰＦからなる排気後処理装置では、排気ガスが担体の一方の端面側から流入し、かつ他方の端面から流出することで、この担体がフィルターとして用いられる。また、ＮＯｘ還元触媒やＮＯｘ吸蔵還元触媒からなる排気後処理装置では、その担体に各種触媒が担持され、担体内を流れる排気ガス中のＮＯｘが還元される。そして、これらの排気後処理装置は、有底筒状のハウジング内に収容され、このハウジングと共に排気ガス浄化装置を構成している。
【０００５】
そのような排気ガス浄化装置では、前記ハウジングの内部において、排気後処理装置の上流側（排気ガスの流れ方向の上流側）に排気ガスの入口室が設けられ、排気後処理装置の下流側（排気ガスの流れ方向の下流側）に排気ガスの出口室が設けられている。入口室とディーゼルエンジンの排気通路とは入口管によって連通し、出口室と外部とは出口管で連通している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、建設機械などでは、排気ガス浄化装置を外部に露出させておくと、排気ガス浄化装置と異物とが衝突して容易に破損する可能性があるため、排気ガス浄化装置をエンジンルームの狭いスペース内に配置することが多い。従って、排気ガス浄化装置では、よりコンパクトにする必要性から、入口管や出口管は筒状とされたハウジングの径方向、すなわち内部の排気後処理装置での排気ガスの流れ方向に対して直交する方向で該ハウジングに取り付けられている。
【０００７】
しかしながら、入口管がハウジングに対して径方向に沿って取り付けられていると、入口管から入口室に入り込んだ排気ガスの多くは、該径方向に沿って入口管から離れた位置まで達し、この位置から集中的に排気後処理装置に流れ込むため、排気ガスが排気後処理装置の一部の流路に集中し、排気後処理装置へ流入する排気ガスの流れ分布が不均一になる。
【０００８】
このため、ＤＰＦからなる排気後処理装置の場合、その一部分に煤が偏って蓄積するとともに、蓄積した煤の自己発火によるＤＰＦの再生時には、その部分に大きな熱応力が生じ、ＤＰＦが破壊して機能しなくなるという問題が生じる。
また、担体に触媒を担持させた排気ガス浄化装置の場合では、集中した大量の排気ガスに対して、一部分の触媒のみが還元作用に供されるだけであるから、浄化効率が悪いという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、排気後処理装置への排気ガスの流れを均一化（改善）して、排気後処理装置の機能を向上させることができる内燃機関の排気ガス浄化装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段と作用効果】
請求項１の内燃機関の排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、かつ排気後処理装置を備えた内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記排気後処理装置における排気ガスの入口側に連通した入口室と、前記排気通路と前記入口室とを連通し、かつ排気ガスを前記排気後処理装置での流れ方向に対して直交する向きに前記入口室に流入させる入口管と、前記入口室に設けられて前記排気後処理装置への排気ガスの流れを整流する整流装置とを具備し、前記整流装置は、前記入口室内へ突出した前記入口管の突出部を含んで構成され、この入口管の突出部には、前記入口室内と該突出部内とを連通させる複数の小孔からなる連通開口が設けられ、前記連通開口は、前記排気後処理装置とは略反対側に向いて開口しているとともに、前記突出部の軸線を中心として、前記排気後処理装置とは反対側を向いた３００°以上、３４０°以下の開口角度の範囲内で開口していることを特徴とする。
【００１１】
このような排気ガス浄化装置においては、入口室に設けられた整流装置によって排気ガスの流れ分布が均一化されるので、排気後処理の一部の流路に排気ガスが集中する心配がない。従って、ＤＰＦからなる排気後処理装置では、煤が偏って蓄積されることがないため、再生時の熱分布も均一になって破壊し難くなり、長期にわたる使用が可能になる。また、触媒を用いた排気後処理装置では、全ての触媒が略満遍なくＮＯｘの還元に供されるから、浄化効率が極端に低下するおそれがなく、浄化効率が向上する。
以上により、前記目的が達成される。
【００１２】
また、このような排気ガス浄化装置では、入口管の突出部内に抵抗板を設けるので、この抵抗板の下流側に流れる排気ガスの流量が規制され、突出部の連通開口から入口室内に流入する時点で、排気ガスの流れ分布の最適化が行われる。
【００１３】
そして、このような排気ガス浄化装置においては、連通開口を排気後処理装置とは反対側に向けて開口させるため、連通開口から入口室に流入した排気ガスは、該入口室で十分拡がってから排気後処理装置側に向かう。このため、排気ガスの入口室での拡がりにより、排気ガスの流れ分布がより均一化される。
【００１４】
ここで、「３００°以上、３４０°以下の開口角度の範囲」とは、「３４０°−３００°＝４０°」といった僅かな範囲ではなく、最小でも０°〜３００°以上の範囲内で、かつ最大でも０°〜３４０°の範囲内をいう。
連通開口の開口角度が３４０°を越えると、連通開口が排気後処理装置側に向き過ぎてしまうため、連通開口から入口室に流入した排気ガスは十分拡がる前に排気後処理装置に向かい易くなり、流れ分布が均一にならない可能性がある。
これに対して、連通開口の開口角度が３００°を下回る場合には、その連通開口の形状などによっても異なるが、連通開口の開口面積が稼げずに圧損が生じ、排気ガスの排気効率を妨げるおそれがある。換言すれば、圧損を生じさせないために、連通開口の形状等が限定される可能性があり、設計の自由度が妨げられるおそれがある。
【００１５】
請求項２の内燃機関の排気ガス浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記突出部の内部には排気ガスの流れを規制する少なくとも一つ以上の抵抗板が設けられ、この抵抗板の上流側および下流側のそれぞれの位置で、排気ガスが前記連通開口から前記入口室内に流入可能であることを特徴とする。
このような排気ガス浄化装置では、入口管の突出部内に抵抗板を設けるので、この抵抗板の下流側に流れる排気ガスの流量が規制され、突出部の連通開口から入口室内に流入する時点で、排気ガスの流れ分布の最適化が行われる。
【００１６】
請求項３の内燃機関の排気ガス浄化装置は、請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記連通開口の開口面積は、前記入口管の突出部の基端側が大きく、かつ先端側が小さいことを特徴とする。
このような排気ガス浄化装置においても、突出部の基端側での連通開口の開口面積をより大きくするので、排気ガスは突出部の基端側から入口室に入り易くなり、突出部の連通開口から入口室内に流入する時点で、排気ガスの流れ分布の最適化が促進される。
【００１９】
請求項４の内燃機関の排気ガス浄化装置は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記整流装置は、前記入口室内へ突出した前記入口管の突出部を含んで構成され、この入口管の突出部は、その突出方向に互いに嵌合し合う一対の筒体で構成され、各筒体が前記入口室を形成するハウジングに固着されていることを特徴とする。
このような排気ガス浄化装置によれば、突出部を構成する筒体同士を嵌合させるので、筒体と入口室との温度分布の違いによる各々の熱膨張差が筒体同士の嵌合部分で吸収され、各筒体からなる突出部および入口室の変形や破損が有効に防止される。
【００２０】
請求項５の内燃機関の排気ガス浄化装置は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記整流装置は、前記入口室内へ突出した前記入口管の突出部を含んで構成され、この前記入口管の突出部の先端は、前記入口室内に固着された板状部材の嵌合孔に差し込まれていることを特徴とする。
このような排気ガス浄化装置においては、入口管の突出部の先端を入口室部分に直に固着させず、板状部材の嵌合孔に嵌合させるので、突出部と板状部材の嵌合孔との嵌合部分で筒体と入口室との温度分布の違いによる各々の熱膨張差が吸収され、請求項８と同様に、突出部および入口室の変形や破損が防止される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、各実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、第２実施形態以降において、次の第１実施形態で説明する構成部材と同様な構成部材、もしくは同様な機能を有する構成部材には同じ符号を付し、第２実施形態以降でのそれらの説明を簡略化または省略する。
【００２４】
〔第１実施形態〕
図１は本発明を理解するうえで参考となる第１実施形態に係る排気ガス浄化装置１を示す断面図、図２は排気ガス浄化装置１の構成部材を示す斜視図、図３は他の構成部材の要部を示す斜視図、図４はその要部を展開して示す展開図である。
【００２５】
排気ガス浄化装置１は、内燃機関としての図示しないディーゼルエンジンから排出される排気ガスを浄化するものであって、円柱状の排気後処理装置１０と、排気後処理装置１０を収容する有底筒状のハウジング２０と、ハウジング２０（排気後処理装置１０）の軸線Ｃ１の一端側に接続された入口管３０と、他端側に接続された出口管４０と、排気後処理装置１０の上流側（排気ガスの流れ方向の上流側）に配置された整流装置５０とを含んで構成されている。
なお、図１、図２において、排気ガスの流れを実線の矢印で示した。
【００２６】
排気後処理装置１０は、図２にも示すように、流入側端面１１から排気側端面１２側に向けて連通した断面四角状、あるいは断面六角形状（本実施形態では断面六角形状）の多数の流路１３を有する担体１４からなり、ハウジング２０内に適宜な支持部材を介して配置されている。この担体１４は、背景技術でも説明したが、コージュライトや炭化珪素からなるセラミックス製であり、用途によってはステンレス製とされる場合もある。
【００２７】
排気後処理装置１０がＤＰＦである場合には、担体１４の流路１３は、排気側端面１２側が目封じされた流入側流路と、流入側端面１１側が目封じされた排気側流路とに分けられ、これらの流路が千鳥状に配置される。そして、各流路の境界壁部分はランダムな多孔質状とされ、流入側流路から流入した排気ガス中のパーティキュレート（例えば煤など）は、その境界壁部分で捕集されて流入側流路内に蓄積し、パーティキュレートが除かれたクリーンな排気ガスが排気側流路を通って排出される。
【００２８】
一方、排気後処理装置１０で触媒を用いる場合には、浸漬による含浸、ウォッシュコート、イオン交換などの既知の方法により、担体１４にＮＯｘ還元触媒やＮＯｘ吸蔵還元触媒が担持される。そして、排気ガスが流路１３を通り抜ける間に、触媒の作用によって排気ガス中のＮＯｘがＮ₂に還元され、排気ガスが浄化されてクリーンになる。
【００２９】
ハウジング２０は板金製であり、筒状の本体部２１と、排気後処理装置１０を構成する担体１４の流入側端面１１と対向した流入側壁部２２と、排気側端面１２と対向した排気側壁部２４とで構成されている。ハウジング２０内において、流入側壁部２２と排気後処理装置１０との間の空間は入口室２３とされ、排気側壁部２４と排気後処理装置１０との間の空間は出口室２５とされている。
【００３０】
入口管３０は、ディーゼルエンジンの排気通路とハウジング２０内の入口室２３とを連通される管部材であり、ハウジング２０から露出した露出部３１と、入口室２３内に突出した突出部３２とで形成され、露出部３１および突出部３２の境界部分がハウジング２０に溶接等で固着されている。
【００３１】
出口管４０は、ハウジング２０内の出口室２５とハウジング２０の外部とを連通される管部材であり、出口室２５側の端部がハウジング２０に溶接等で固着されている。このような出口管４０には、入口管３０での突出部３２に相当する部位が存在しないが、必要に応じて同様な突出部が設けられてもよい。
【００３２】
続いて、本実施形態の最も特徴的な整流装置５０について説明する。
整流装置５０は、入口室２３から排気後処理装置１０へ流入する排気ガスの流れ分布を均一化する機能を有し、入口管３０の突出部３２によって構成されている。
【００３３】
この突出部３２には、排気後処理装置１０側とは反対側である流入側壁部２２に向けて開口した連通開口５１が設けられ、この連通開口５１によって入口室２３内と突出部３２内とが連通している。従って、ディーゼルエンジンから排出された排気ガスは、排気通路から入口管３０を通り、この入口管３０の突出部３２に設けられた連通開口５１からハウジング２０内の入口室２３に流入する。
【００３４】
突出部３２の連通開口５１は、図３の展開図にも示すように、突出部３２の基端側（図１〜図３中の上側）に向かうに従って開口面積が大きく、先端側に向かうに従って開口面積が小さくなるように開口しており、展開した状態で二等辺三角形に形成されている。連通開口５１の全体の開口面積は、突出部３２での圧損が著しく生ぜず、排気ガスが連通開口５１からスムーズに入口室２３内に流入できる程度の大きさである。
【００３５】
また、突出部３２は、露出部３１と一体の第１筒体３２１と、露出部３１とは反対側に配置された有底の第２筒体３２２とからなり、第２筒体３２２の一端は、第１筒体３２１の先端（図１中の下端）の外周側に嵌合し、他端は有底状とされてハウジング２０に溶接等で固着されている。このような構成では、排気ガスの通る突出部３２は入口室２３よりも高温となり、入口室２３を形成しているハウジング２０との間で熱膨張差が生じるが、この熱膨張の差分が第１、第２筒体３２１，３２２の嵌合部分、具体的には、互いの共通な軸線Ｃ２に沿って設けられた伸び代Ｓで吸収されるようになっている。
【００３６】
以上の整流装置５０では、突出部３２内での排気ガスがその基端側から先端側に向けて流れようとするが、基端側では連通開口５１の開口面積がより大きくなっているために、排気ガスがより基端側に近い位置でより効率的に入口室２３内に入り込むようになり、排気ガスの流れ方向と開口面積の大きさとの関係で、連通開口５１の略全域で排気ガスが略均一に入口室２３内に入り込むようになる。
また、入口室２３内に入り込んだ排気ガスは、連通開口５１から排気後処理装置１０とは反対側に流れることで流入側壁部２２にぶつかるため、入口室２３内の隅々にまで拡がって流れ分布がより均一化され、この均一化された状態で排気後処理装置１０へ流入する。
【００３７】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(１)排気ガス浄化装置１には、入口管３０に一体に設けられた突出部３２からなる整流装置５０が設けられているので、排気後処理装置１０へ流入する排気ガスの流れ分布を均一にでき、排気後処理装置１０の一部の流路１３に排気ガスが集中するのを防止できる。
【００３８】
(２)このため、具体的には、排気後処理装置１０をＤＰＦとした場合において、担体１４の一部の流入側流路に煤が偏って蓄積される心配がなく、再生時の煤の燃焼による熱分布をも均一にして破壊し難くでき、長期にわたって、その機能を維持できる。また、排気後処理装置１０として担体１４に触媒を担持させ、ＮＯｘの浄化を行う場合には、担体１４の流路１３に均一に排気ガスが流入するから、担持された全ての触媒を略満遍なくＮＯｘの還元に供することができ、一部分のみで還元作用を防止して浄化効率を向上させることができる。
また、一部分での集中的な還元作用を防止することで、触媒の劣化も抑えることができ、排気後処理装置１０の寿命を延ばすことができる。
【００３９】
(３)突出部３２に設けられた連通開口５１は、突出部３２の基端側での開口面積がより大きくなっているので、基端側から先端側に向けて流れようとする排気ガスを、突出部３２のより基端側で入口室２３内に入り易くできる。従って、排気ガスの流れ方向と開口面積との関係から、排気ガスが連通開口５１から入口室２３内に流入する時点で、排気ガスの流れ分布の最適化を促進できる。
【００４０】
(４)また、連通開口５１は、排気後処理装置１０とは反対側に向けて開口しているから、連通開口５１から入口室２３に流入した排気ガスを、ハウジング２０の流入側壁部２２に一旦ぶつけて該入口室２３内の隅々まで十分に行き渡らせることができ、排気ガスの流れ分布をより均一にできる。
【００４１】
(５)突出部３２は、第１筒体３２１と第２筒体３２２とを互いに嵌合させた構造とされ、これらの嵌合部分には伸び代Ｓが設定されているので、第１、第２筒体３２１，３２２と入口室２３との温度分布の違いにより、入口室２３を形成しているハウジング２０よりも第１、第２筒体３２１，３２２が大きく熱膨張しても、各々の熱膨張差を伸び代Ｓで吸収でき、第１、第２筒体３２１，３２２からなる突出部３２および入口室２３部分でのハウジング２０の変形や破損を有効に防止できる。
【００４２】
〔第２実施形態〕
図５ないし図７には、本発明である第２実施形態として、突出部３２の別形態が示されている。図５は突出部３２の斜視図、図６は突出部３２の展開図、図７は排気ガス浄化装置１に設けられた突出部３２を、排気ガスの流れ方向の上流側から見た場合の断面図である。
【００４３】
本実施形態の突出部３２では、連通開口５１が複数の小孔５２で形成されている。小孔５２は、突出部３２の基端側（図５、図６中の上側）がより多数で密の状態に穿設され、先端側（図５、図６中の下側）がより少数で粗の状態に穿設されている。小孔５２が穿設されている範囲は、図中に二点鎖線で示すように、略矩形状である。また、図７に示すように、小孔５２は、突出部３２の突出方向のいずれの箇所であっても、突出部３２の軸線Ｃ２を中心とし、かつ排気後処理装置１０とは反対側の流入側壁部２２を向いた３００°以上、３４０°以下（本実施形態では約３２０°）の開口角度θの範囲内で開口している。
【００４４】
このような本実施形態においても、突出部３２からなる整流装置を設けることにより、前述した(１)、(２)の効果を得ることができる。
また、連通開口５１を形成している小孔５２は、突出部３２の基端側で密に、先端側で粗に穿設されているので、連通開口５１の開口面積としては、基端側をより大きくでき、先端側に向かうに従って小さくできる。従って、排気ガスの流れ方向と連通開口５１の開口面積との関係から、前述の(３)の効果も同様に得ることができる。
そして、小孔５２は、その大部分が流入側壁部２２を向いて開口しているから、排気ガスが入口室２３内で十分に拡がり、前述の(４)の効果も得ることができる。
【００４５】
さらに、本実施形態の特有の構成により、以下の効果がある。
(６)小孔５２は、排気後処理装置１０とは反対側を向いた３４０°以下の開口角度θの範囲内で開口しているため、最も排気後処理装置１０に近い小孔５２でも、その開口向きが排気後処理装置１０側に向き過ぎるといったことはなく、排気ガスの流れ分布をより確実に均一化できる。
また、小孔５２の穿設範囲が少なくとも３００°以上の開口角度の範囲に穿設されていることで、小孔５２を十分な数だけ穿設でき、突出部３２での排気ガスの圧損を少なくして排気効率を良好に維持できる。
【００４６】
(７)連通開口５１が複数の小孔５２で構成されているため、小孔５２の数を突出部３２の基端側で多くし、先端側で少なくすることにより、連通開口５１の基端側の開口面積を先端側に対して容易に大きくできるうえ、複数の小孔５２によって排気ガスの整流効果を向上させることができる。
さらに、これらの小孔５２で騒音エネルギを効果的に減衰させることができ、突出部３２に消音作用を付与できる。
【００４７】
〔第３実施形態〕
図８には、本発明の参考となる第３実施形態として、突出部３２の連通開口５１を形成する複数の小孔５２を、突出部３２の突出方向および排気後処理装置１０内での排気ガスの流れ方向に対して直交する両側に開口させた形態が示されている。
【００４８】
この際、本実施形態での小孔５２の穿設範囲は、開口角度をθとすると、２θ＝３００°〜３４０°で、かつ第２実施形態と同様に、排気後処理装置１０とは反対側の流入側壁部２２を向いた３００°以上、３４０°以下で穿設されていることが望ましい。また、本実施形態での小孔５２は、開口角度θが少なくとも３００°の範囲において、その全域に穿設されているわけではないので（排気後処理装置１０とは反対にある流入側壁部２２側には穿設されていない）、排気ガスをスムーズに入口室２３内に流入させるためにも、個々の小孔５２の径の大きさを第２実施形態に比して十分に大きくする等してもよい。
【００４９】
本実施形態においても、第２実施形態と同様に(１)〜(３)、(７)の効果を同様に得ることができる。また、小孔５２が突出部３２の両側に穿設されているので、排気ガスが入口室２３内で十分に拡がるようになり、構成は異なるが、前述の(４)の効果も同様に得ることができる。
【００５０】
〔第４実施形態〕
図９、図１０には、本発明の構成を一部含む第４実施形態が示されている。本実施形態では、突出部３２に設けられた連通開口５１が、該突出部３２の突出方向に沿って長い長孔状に形成されている点、突出部３２の内部にその突出方向に間隔を空けて本発明に係る一対の抵抗板５３，５４が設けられている点、が前述の第１実施形態とは大きく異なる。連通開口５１が排気後処理装置１０とは反対にある流入側壁部２２側に向いて開口してる点やその他の構成は、第１実施形態と同じである。
【００５１】
抵抗板５３，５４は、突出部３２の内径と略同じ外形寸法を有する環状の部材であって、それぞれ連通開口５１に臨む位置に溶接等で固着され、排気ガスが各抵抗板５３，５４の上流側および下流側の両方から連通開口５１を通って入口室２３内に流入する。この際、突出部３２の基端側に近い抵抗板５３の中央の丸孔５３Ａの径寸法は、先端側に近い抵抗板５４の丸孔５４Ａの径寸法よりも大きく、それぞれの抵抗板５３，５４の丸孔５３Ａ，５４Ａを通過する排気ガスの流量が規制されるようになっている。この結果、突出部３２内の基端側から先端側に流れようとする排気ガスは、ほぼ均等な流れ分布で連通開口５１から入口室２３内に流入する。
【００５２】
このような本実施形態でも、第１実施形態と同様な構成により、前述した(１)、(２)、(４)、(５)の効果を同様に得ることができ、また、突出部３２内に抵抗板５３，５４が設けられていることにより、連通開口５１から入口室２３に流入する時点で、排気ガスの流れ分布の均一化を促進でき、構成は異なるが、前述の(３)の効果も得ることができる。
【００５３】
〔第５実施形態〕
図１１には、本発明の参考となる第５実施形態が示されている。本実施形態では、入口管３０に前述の各実施形態のような突出部が設けられていない点、流入側壁部２２が本発明に係る傾斜壁となっており、入口管３０の開口部３０Ａから離れるに従って排気後処理装置１０に近づくように傾斜している点、入口室２３を流入側壁部２２側と排気後処理装置１０側とに仕切る整流格子６０が設けられている点、が前述の各実施形態とは異なる。このような実施形態では、流入側壁部２２および整流格子６０によって整流装置５０が構成されている。
【００５４】
この整流装置５０の整流格子６０には、略全体にわたって連通開口６１が穿設されている。連通開口６１は複数の小孔６２によって形成されており、入口管３０の開口部３０Ａに近い側の小孔６２の径寸法は、開口部３０Ａから離れた側の小孔６２の径寸法よりも大きく、よって連通開口６１では、開口部３０Ａに近い側での開口面積がより大きくなっている。
【００５５】
このような本実施形態では、傾斜した流入側壁部２２および整流格子６０からなる整流装置５０により、本発明の目的が達成される。また、本実施形態の特有の構成により、以下の効果がある。
(８)本実施形態の整流装置５０によれば、入口管３０の開口部３０Ａから入口室２３に入り込んだ排気ガスは直ぐに、傾斜した流入側壁部２２にあたり、その一部が流入側壁部２２に沿って流れ、他の一部は排気後処理装置１０側に向かって拡がる。このため、開口部３０Ａから離れた位置（図１１中の下側）まで達する排気ガスの流量を規制できるとともに、その流れ分布をある程度均一にでき、さらに、整流格子６０の作用により、その流れ分布を十分に均一にできる。従って、本実施形態においても、排気ガスの流れ分布をより確実に最適化できる。
また、整流格子６０の連通開口６１は、開口部３０Ａに近い側での開口面積がより大きくなっているから、この点でも、排気ガスの流れ分布をさらに最適化できる。
【００５６】
〔第６実施形態〕
図１２には、本発明の参考となる第６実施形態が示されている。本実施形態では、傾斜した流入側壁部２２に複数のガイドベーン２６が設けられ、その代わりとして整流格子が設けられていない点が、前記第５実施形態とは異なる。そして、流入側壁部２２およびガイドベーン２６により、整流装置５０が構成されている。
【００５７】
各ガイドベーン２６は、流入側壁部２２に溶接等で固着された固着部２６Ａと、固着部２６Ａの一端から排気後処理装置１０側に折曲して延びた延出部２６Ｂとからなり、入口管３０の開口部３０Ａから遠ざかる方向にそれぞれ等間隔で段状に固着されているとともに、その両端（図１２の表裏方向の両端）がハウジング２０を構成する本体部２１の内周面に略接する位置まで達するように設けられている。また、ガイドベーン２６の延出部２６Ｂは、開口部３０Ａから遠ざかる位置にあるガイドベーン２６ほど長く形成され、より排気後処理装置１０に近い位置まで延出している。
【００５８】
このような本実施形態でも、傾斜した流入側壁部２２およびガイドベーン２６からなる整流装置５０により、本発明の目的が達成される。また、本実施形態の特有の構成により、以下の効果がある。
(９)すなわち、本実施形態の整流装置５０においては、入口室２３に入り込んだ排気ガスは直ぐに、流入側壁部２２にあたり、その一部が流入側壁部２２に沿って流れ、他の一部がガイドベーン２６の延出部２６Ｂによって排気後処理装置１０側に向かう。この際、ガイドベーン２６の延出部２６Ｂの長さが異なることで、格段における流入側壁部２２に沿って流れる排気ガスの流量と排気後処理装置１０側に向かう排気ガスの流量とを適切に規制でき、排気後処理装置１０に流入する際の排気ガスの流れ分布を十分に最適化できる。
【００５９】
〔第７実施形態〕
図１３には、本発明である第７実施形態として、突出部３２の構造に関する別形態が示されている。
本実施形態では、突出部３２は単なる管体であり、その先端が入口室２３の内面に固着された板状部材２７の嵌合孔２７Ａに差し込まれている。この板状部材２７と突出部３２とは固着されておらず、伸び代Ｓにより突出部３２と入口室２３を形成しているハウジング２０との互いの熱膨張差が吸収されるようになっている。
このような構成でも、前述した(５)の効果を同様に得ることができる。
【００６０】
〔第８実施形態〕
図１４、図１５には、本発明の参考となる第８実施形態が示されている。本実施形態では、入口室２３の両側に、一対の排気後処理装置１０が互いに対向して直列に配置され、各排気後処理装置１０の下流側にそれぞれ、出口室２５および出口管４０が設けられている。
ここで、本実施形態の各排気ガス処理装置１０の担体１４は、第１〜第７実施形態で説明した担体１４と同じ大きさであり、排気ガス浄化装置１全体としての容量が２倍になっている。ただし、第１〜第７実施形態で説明した担体１４の半分の大きさにすることで、排気ガス浄化装置１全体としての容量を同じにしてもよい。
【００６１】
そして、本実施形態では、突出部３２の連通開口５１を形成する複数の小孔５２は、該突出部３２の略全域にわたって同じ大きさで穿設され、連通開口５１の開口面積が突出方向のいずれの部分でも均一になっている。また、突出部３２の内部には、第４実施形態で説明したものと同様な一対の抵抗板５３，５４が設けられている。
【００６２】
このような本実施形態によれば、前述した(１)、(２)、(３)、(５)の効果を得ることができるうえ、本実施形態の特有の構成により、以下の効果がある。
(10)すなわち、排気後処理装置１０が入口室２３の両側に設けられているので、一対の排気後処理装置１０を並列に使って全体の容量を２倍にできる。また、整流効果による浄化効率も向上させることができる。
【００６３】
(11)突出部３２の小孔５２は全て同じ大きさで、かつ突出部３２の全域にわたって均一に穿設されているため、突出部３２の基端側と先端側とで密・粗に穿設して開口面積を変化させたり、小孔５２自身の大きさを変える必要がなく、小孔５２の穿設を容易に実施できる。
【００６４】
(12)また、小孔５２が全域にわたって設けられていることにより、抵抗板５３，５４を突出部３２内に取り付ける際にも、この小孔５２から抵抗板５３，５４を確実に露出させて容易に溶接でき、整流装置５０を簡単に製作できる。
【００６５】
(13)さらに、一対の排気後処理装置１０を用いることで排気通路（排気通路の開口面積）も２倍にでき、圧力損失を小さくできる。
【００６６】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。ただし、以下の示す変形例のうち、第１、第２、第５〜第９変形例は本発明には含まれないが、第３、第４変形例は本発明に含まれる。
【００６７】
〔第１変形例〕
図１６に示す第１変形例は、突出部３２に設けられた一連通開口５１を台形状とした例である。このような場合でも、連通開口５１は、図中の下側である突出部３２の先端側よりも、図中の上側である基端側の開口面積がより大きくなるように設けられている。
【００６８】
〔第２変形例〕
図１７に示す第２変形例は、連通開口５１を、突出部３２の四角形部５１Ａと、台形部５１Ｂとで形成した例であり、やはり、開口面積がより大ききい四角形部５１Ａを突出部３２の基端側に設けてある。
【００６９】
このように、連通開口５１を一つの大きな開口で形成した場合、その形状は、前記第１実施形態で示した二等辺三角形に限定されず、任意である。勿論、第１、第２変形例で説明した以外の形状、例えば曲線からなる周縁部分を有する形状であってもよい。ただし、いずれの形状の連通開口であっても、突出部の基端側の開口面積を先端側より大きくすることが望ましい。
【００７０】
〔第３変形例〕
図１８に示す第３変形例は、連通開口５１を複数の小孔５２で形成した場合であって、小孔５２を略二等辺三角形の領域内に形成した例である。つまり、第１実施形態での連通開口５１を小孔５２で形成した場合に相当する。
なお、第１変形例で説明した台形状の連通開口５１や、第２変形例で説明した複数の多角形等の組み合わせによる連通開口５１の場合でも、それらを複数の小孔５２で形成してもよい。
【００７１】
〔第４変形例〕
図１９に示す第４変形例は、連通開口５１を複数の小孔５２で形成するとともに、突出部３２の基端側では、小孔５２の径寸法を大きくし、先端側に向かうに従って径寸法を小さくした例である。このような場合でも、連通開口６１の基端側の開口面積を先端側よりも大きくできる。
なお、このように小孔５２の径寸法を異ならせる場合、連通開口５１の形状、すなわち小孔５２をどのような形状の範囲内に穿設するかは、勿論任意である。
【００７２】
〔第５変形例〕
図２０に示す第７変形例は、連通開口５１用の小孔５２を突出部３２の全域に穿設した例であり、やはり、基端側での小孔５２の数を多くし、先端側での数を少なくして開口面積に差が出るようしてある。
【００７３】
〔第６変形例〕
図２１に示す第８変形例は、連通開口５１用の小孔５２を突出部３２の全域に穿設した場合であって、突出部３２の基端側で、小孔５２の径寸法を大きくし、先端側に向かうに従って径寸法を小さくした例である。
【００７４】
以上、第３変形例ないし第６変形例で説明したように、連通開口５１を小孔５２で形成した場合でも、連通開口５１の形状（小孔５２が穿設される領域の形状）は任意であり、また、突出部３２の基端側および先端側での開口面積の大きさの異ならせ方も、任意である。さらに、図示を省略するが、小孔５２自身の形状も円形である必要はなく、任意である。
要するに、突出部３２に連通開口５１を設けてなる整流装置５０では、排気ガスが連通開口５１から入口室２３内に入り込む時点で、排気ガスの流れ分布が均一になる構成であればよい。
ただし、そのような連通開口５１を排気後処理装置１０側に向けて開口させた場合には、本発明に含まれない。
【００７５】
〔第７変形例〕
図２２に示す第７変形例では、突出部３２の連通開口５１を小孔５２で形成するが、この際、小孔５２は、突出部３２の略全域に穿設され、しかも、連通開口５１の開口面積が突出方向のいずれの部分でも均一になっている。そして、このような突出部３２内には、抵抗板５５が一つ設けられている。
このような構成でも、前述した第４、第８実施形態ほどではないが、抵抗板５５の作用によって排気ガスの流れの分布が均一化され、本発明の目的を達成できる。
なお、本発明で用いられる抵抗板の形状は、排気ガスの流れの抵抗となるような形状であればよく、円環状の他、半円状、三日月状など、連通開口の形状などを勘案して任意に決められてよい。
【００７６】
〔第８変形例〕
図２３に示す第８変形例では、突出部３２（の第１筒体３２１）が径寸法が異なる大径部３２Ａ、中径部３２Ｂ、および小径部３２Ｃからなり、大径部３２Ａが基端側に、小径部３２３が先端側に設けられている。各径部３２Ａ〜３２Ｃにはそれぞれ、排気後処理装置１０とは反対側に向けて大中小の連通開口５１１，５１２，５１３が設けられている。
このような構成でも、各径部３２Ａ〜３２Ｃの継ぎ目部分の段差形状が前述の抵抗板と同様に機能するので、突出部の先端側に行くほど排気ガスの流量を減らすことができ、各連通開口５１１，５１２，５１３から入口室２３内に流入する排気ガスの流れ分布を均一化できる。
なお、このような突出部３２を、一対の排気後処理装置１０が設けられたタイプの排気ガス浄化装置１に適用してもよい。
また、連通開口５１１，５１２，５１３の大きさは同じであってもよく、略同様な効果を得ることができる。ただし、それらの大きさを異ならせることで、流れ分布の均一化をより緻密に行うことができるので、異ならせることが望ましい。
【００７７】
〔第９変形例〕
図２４に示す第９変形例は、排気後処理装置１０が入口室２３の両側に配置されたタイプであって、整流装置５０の突出部３２には、この突出部３２の突出方向、および各排気後処理装置１０内での排気ガスの流れ方向に直交する両側に連通開口５１を設けた例である。そして、各連通開口５１は、上下一対の台形部５１Ｂを組み合わせた形状である。ただし、連通開口５１の具体的な形状は、第１〜第３変形例（図１６〜１８）でも述べたように任意あり、図２４に示した形状に限定されない。例えば、連通開口５１を、前記両側のうちの一方側にのみ設けてもよい。
このような変形例でも、各連通開口５１から入口室２３内に流入した排気ガスを、一旦ハウジング２０の内周面にぶつけて入口室２３内で拡散でき、各排気後処理装置へ均一な流れ分布で流入させることができる。
【００７８】
その他、排気後処理装置１０を構成する担体１４の全体形状や、ハウジング２０の全体形状、あるいは突出部３２の形状、さらには、それらの材質などは、その実施にあたって適宜に変更可能であり、前記各実施形態のものに限定されない。
【００７９】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考となる第１実施形態に係る排気ガス浄化装置を示す断面図である。
【図２】 前記第１実施形態の構成部材を示す斜視図である。
【図３】 前記第１実施形態の他の構成部材の要部を示す斜視図である。
【図４】 前記他の構成部材の要部を展開して示す展開図である。
【図５】 本発明である第２実施形態を示す斜視図である。
【図６】 前記第２実施形態を示す展開図である。
【図７】 前記第２実施形態を示す断面図である。
【図８】 本発明の参考となる第３実施形態を示す断面図である。
【図９】 本発明の構成を一部含む第４実施形態を示す断面図である。
【図１０】 前記第４実施形態の別の断面図であり、図９のX−X線断面図である。
【図１１】 本発明の参考となる第５実施形態を示す断面図である。
【図１２】 本発明の参考となる第６実施形態を示す断面図である。
【図１３】 本発明である第７実施形態を示す断面図であって、排気後処理装置の軸線に沿った方向から見た断面図である。
【図１４】 本発明の第８実施形態を示す断面図である。
【図１５】 前記第８実施形態の要部を拡大して示す断面図である。
【図１６】 本発明の参考となる第１変形例を示す展開図である。
【図１７】 本発明の参考となる第２変形例を示す展開図である。
【図１８】 本発明の第３変形例を示す展開図である。
【図１９】 本発明の第４変形例を示す展開図である。
【図２０】 本発明の参考となる第５変形例を示す展開図である。
【図２１】 本発明の参考となる第６変形例を示す展開図である。
【図２２】 本発明の参考となる第７変形例を示す断面図である。
【図２３】 本発明の参考となる第８変形例を示す断面図である。
【図２４】 本発明の参考となる第９変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 排気ガス浄化装置
１０ 排気後処理装置
２２ 傾斜壁である流入側壁部（第５、第６実施形態）
２３ 入口室
２６ ガイドベーン
２７ 板状部材
２７Ａ 嵌合孔
３０ 入口管
３２ 突出部
５０ 整流装置
５１，６１ 連通開口
５２，６２ 小孔
５３，５４，５５ 抵抗板
６０ 整流格子
３２１ 筒体である第１筒体
３２２ 筒体である第２筒体
Ｃ１，Ｃ２ 軸線
θ 開口角度

Claims (5)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、かつ排気後処理装置を備えた内燃機関の排気ガス浄化装置において、
   前記排気後処理装置（１０）における排気ガスの入口側に連通した入口室（２３）と、
   前記排気通路と前記入口室（２３）とを連通し、かつ排気ガスを前記排気後処理装置（１０）での流れ方向に対して直交する向きに前記入口室（２３）に流入させる入口管（３０）と、
   前記入口室（２３）に設けられて前記排気後処理装置（１０）への排気ガスの流れを整流する整流装置（５０）とを具備し、
   前記整流装置（５０）は、前記入口室（２３）内へ突出した前記入口管（３０）の突出部（３２）を含んで構成され、
   この入口管（３０）の突出部（３２）には、前記入口室（２３）内と該突出部（３２）内とを連通させる複数の小孔（５２）からなる連通開口（５１）が設けられ、
   前記連通開口（５１）は、前記排気後処理装置（１０）とは略反対側に向いて開口しているとともに、前記突出部の軸線（Ｃ２）を中心として、前記排気後処理装置（１０）とは反対側を向いた３００°以上、３４０°以下の開口角度（θ）の範囲内で開口している
   ことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置（１）。
2. 請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置（１）において、
   前記突出部（３２）の内部には排気ガスの流れを規制する少なくとも一つ以上の抵抗板（５３，５４，５５）が設けられ、
   この抵抗板（５３，５４，５５）の上流側および下流側のそれぞれの位置で、排気ガスが前記連通開口（５１）から前記入口室（２３）内に流入可能である
   ことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置（１）。
3. 請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置（１）において、
   前記連通開口（５１）の開口面積は、前記入口管（３０）の突出部（３２）の基端側が大きく、かつ先端側が小さい
   ことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置（１）。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置（１）において、
   前記入口管（３０）の突出部（３２）は、その突出方向に互いに嵌合し合う一対の筒体（３２１，３２２）で構成され、各筒体（３２１，３２２）が前記入口室（２３）を形成するハウジング（２０）に固着されている
   ことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置（１）。
5. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置（１）において、
   前記入口管（３０）の突出部（３２）の先端は、前記入口室（２３）内に固着された板状部材（２７）の嵌合孔（２７Ａ）に差し込まれている
   ことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置（１）。

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