JP4861974B2 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents
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Description
上記特許文献1の技術では、その図1,2に示すようにエンジンの排気管の下流側にNOx触媒を収容したケースを接続し、排気管内の軸線上に尿素水インジェクタの噴射ノズルを設けると共に、排気管の噴射ノズルの排気上流側に4枚のフィンを備えたフィン装置を配設し、排ガスがフィン装置を流通する際にフィンの作用で旋回流を生起させ、この旋回流の略中心に沿って噴射ノズルから尿素水を噴射して排ガス中への拡散促進を図っている。
即ち、一般的に尿素水インジェクタには、尿素水を圧縮空気と共に噴射する所謂エアアシスト方式と、圧縮空気を用いずに尿素水のみを噴射する所謂エアレス方式とがあり、後者のエアレス方式のものでは、尿素水の噴射量を調整するソレノイドバルブと、実際に尿素水を噴射する噴射ノズルとの間の距離が長いと、ソレノイドバルブを閉じた後にソレノイドバルブと噴射ノズルとの間に残留する尿素水が固化して目詰まりを生じる可能性があるため、ソレノイドバルブと噴射ノズルとを一体化している。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、尿素水を排ガス中に十分に拡散させてNOx触媒の各部位に均等に供給して良好な浄化性能を達成できると共に、エアレス方式を含めて種々の方式の尿素水インジェクタを任意に使用することができるエンジンの排気浄化装置を提供することにある。
従って、傾斜面が斜状に配置されていることから連通孔は楕円形状をなして、下流側ケーシング内に対する拡散パイプの開口面積が拡大されると共に、傾斜面と共に連通孔が後処理装置の入口に対して斜めに面しているため、拡散パイプ内からの排ガスを円滑に後処理装置に導くことが可能となる。
従って、排ガスの撹拌は、拡散パイプの各孔を流通する際に加えて下流側拡散パイプの各孔を流通する際にも得られ、結果として還元剤の拡散が一層促進される。
従って、拡散パイプ内で排ガスは相互に衝突して撹拌されることから、排ガスが衝突する拡散パイプの中心部の撹拌作用が最も強いが、還元剤が噴射ノズルから拡散パイプの軸線に沿って噴射されることから、結果として拡散パイプ内を移送中の還元剤は強い撹拌作用に継続して晒され、その拡散促進が一層確実なものになる。
請求項3の発明のエンジンの排気浄化装置によれば、請求項1に加えて、下流側拡散パイプによる排ガスの撹拌作用により還元剤の拡散を一層促進することができる。
請求項4の発明のエンジンの排気浄化装置によれば、請求項1に加えて、拡散パイプの中心部の強い撹拌作用を利用して、還元剤の拡散を一層促進することができる。
図1は本実施形態のエンジンの排気浄化装置を示す全体構成図である。本実施形態の排気浄化装置はトラックに搭載されており、図1ではトラックへの搭載状態と同様の配置でエンジン1及び排気浄化装置2を示すと共に、トラックの床下を部分的に示している。なお、以下の説明では、車両を主体として前後方向及び左右方向を規定する。
エンジン1の吸気側には吸気マニホールド6が装着され、吸気マニホールド6に接続された吸気管7には、上流側よりエアクリーナ8、ターボチャージャ9のコンプレッサ9a、インタクーラ10が設けられている。また、エンジン1の排気側には排気マニホールド12が装着され、排気マニホールド12には上記コンプレッサ9aと同軸上に連結されたターボチャージャ9のタービン9bが接続されている。タービン9bには排気管13(排気通路)が接続され、排気管13に上記排気浄化装置2が設けられている。
上記排気管13は、車体の床下のプロペラシャフト16と右側のサイドメンバ3aとの間において後方に延設されており、その後端には上記排気浄化装置2のケーシング22が接続されると共に、排気管13のケーシング22より若干上流位置には、後述するDPF28の強制再生用の燃料噴射弁21が設置されている。ケーシング22は前後方向に沿った円筒状をなし、ケーシング22の下流端には排気管23(排気通路)の前端が接続され、排気管23は右方に湾曲形成されて後端を車両右側に開口させている。なお、車体フレーム3上の排気浄化装置2の配置はこれに限ることはなく、例えば右側のサイドメンバ3aの右側方に排気浄化装置2を配置してもよい。
排気浄化装置2のケーシング22は外観上では単一のものであるが、ケーシング22内は隔壁24により前後に区画されていることから、実質的にケーシング22は前後一対のケーシングと見なすことができる。そこで、以下の説明では、隔壁24により区画されたケーシング22内の前側の空間を上流側ケーシング22aと称し、後側の空間を下流側ケーシング22bと称する。隔壁24はケーシング22内の前後方向の略中央位置で平面視においてクランク状をなし、左右に面した中央面24a(取付面)、中央面24aの前端と連続する前後に面した右面24b、同じく中央面24aの後端と連続する前後に面した左面24cから構成されている。従って、隔壁24の中央面24aは、一方の面を上流側ケーシング22aの内周面に対して対向させ、他方の面を下流側ケーシング22bの内周面に対して対向させている。
DPF28を流通後の排ガスは拡散パイプ33の各孔33aを経て内部に流入し、図3に矢印で示すように、拡散パイプ33内では周囲の各孔33aを経て排ガスが全周より中心部に集約されて相互に衝突しながら下流側ケーシング22b側に向けて移送される。衝突により排ガスは強力に撹拌され、この撹拌中の排ガスに尿素水インジェクタ36から尿素水が噴射されるため、尿素水は排ガス中に十分に拡散・霧化された状態で下流側ケーシング22b側に移送される。
図4は隔壁24の形状を変更した別例を示す図2に対応する断面図である。
この別例では、上記実施形態の隔壁24の中央面24a及び右面24bを斜状に配置された傾斜面51に変更しており、傾斜面51は上流側ケーシング22aの内周面に対して所定間隔をおいて対向すると共に、NOx触媒29の入口に対して斜めに面している。拡散パイプ33は傾斜面51に形成された連通孔52を関して下流側ケーシング22b内に開口しているが、傾斜面51が斜状に配置されていることから連通孔62は楕円形状をなして、下流側ケーシング22b内に対する拡散パイプ33の開口面積が拡大されている。また、NOx触媒29の入口に対して連通孔34が直交する上記実施形態と異なり、傾斜面51と共に連通孔52がNOx触媒29の入口に対して斜めに面している。従って、拡散パイプ33内からの排ガスを円滑にNOx触媒29に導いて、この箇所での排ガスの圧損を低減することができる。
この別例では、上流側ケーシング22a内と同様に下流側ケーシング22b内にも同一形状の拡散パイプを同一配置で配設している。説明の便宜上、この追加した拡散パイプを下流側拡散パイプ61と称するが、両拡散パイプ33,61の内部は相互に連通している。従って、拡散パイプ33内に各孔33から流入した排ガスは尿素水と共に右方の下流側拡散パイプ61内へと移送され、この下流側拡散パイプ61の各孔61aを経て下流側ケーシング22b内に排出される。よって、排ガスの撹拌は、拡散パイプ33の各孔33aを流通する際に加えて下流側拡散パイプ61の各孔61aを流通する際にも得られ、結果として尿素水の拡散を一層促進することができる。
13,23 排気管(排気通路)
22 ケーシング
22a 上流側ケーシング
22b 下流側ケーシング
24 隔壁
24a 中央面
29 NOx触媒(後処理装置)
33 拡散パイプ
33a,61a 孔
34,52 連通孔
36 噴射ノズル
36a 先端
51 傾斜面
61 上流側拡散パイプ
L,L0 軸線
Claims (4)
- エンジンの排気通路に配設されて該エンジンからの排ガスが導入されるケーシングと、
上記ケーシング内を上流側ケーシングと下流側ケーシングに区画すると共に、該上流側ケーシングの内周面に対して所定の間隔をおいて対向する取付面を有する隔壁と、
上記下流側ケーシング内に収容されて還元剤の供給を受けて浄化作用を奏する後処理装置と、
上記上流側ケーシング内に配設されて外周面に内外を連通させる多数の孔が貫設され、一端が上記取付面に接続されて該取付面に形成された連通孔を介して内部を上記下流側ケーシング内と連通させ、他端が上記上流側ケーシングの内周面を貫通して外部に露出して蓋体により閉塞された拡散パイプと、
上記上流側ケーシング外で上記蓋体に本体を固定されると共に、該本体より蓋体を介して上記拡散パイプ内に噴射ノズルが挿入され、該噴射ノズルから還元剤を噴射する還元剤噴射手段と
を備えたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 - 上記隔壁は、上記上流側ケーシングの内周面に対して所定の間隔をおいて対向すると共に、上記下流側ケーシング内の上記後処理装置の入口に対して斜めに面した傾斜面を有し、
上記拡散パイプは、上記傾斜面に形成された連通孔を介して内部を上記下流側ケーシング内と連通させたことを特徴とする請求項1記載のエンジンの排気浄化装置。 - 上記上流側ケーシング内の拡散パイプに対して上記隔壁の連通孔を介して内部を連通させるように上記下流側ケーシング内に下流側拡散パイプを配設し、該下流側拡散パイプの外周面に内外を連通させる多数の孔を形成したことを特徴とする請求項1記載のエンジンの排気浄化装置。
- 上記噴射ノズルは、上記拡散パイプの軸線に沿って上流側から下流側に向けて還元剤を噴射することを特徴とする請求項1記載のエンジンの排気浄化装置。
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