JP2009068460A - 排気通路の添加剤分散板構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で尿素水を確実に衝突させて排気ガス中への尿素水の分散性能を確保しつつ、分散板における排気ガスの流れ方向下流側での背圧の上昇を抑えることができる排気通路の添加剤分散板構造を提供する。
【解決手段】噴射口31より尿素を選択型還元触媒21の排気ガス流れ方向上流側に供給する噴射ノズル3を、排気通路1周壁部の上方位置より排気通路内を横切るように排気ガスの斜め下流側に向けて配置する。噴射ノズル3の排気ガス流れ方向の直下流側に、排気通路1の中心部付近を略水平な状態で排気ガスの流れ方向に沿って延びるトレイ状の分散板4を設ける。分散板4に、尿素水の噴射方向とそれぞれ対向するように排気ガスの流れ方向から順に立ち上げられ、かつ尿素水を衝突させる複数の衝突片41,41,…と、尿素水の噴射方向から見て各衝突片41の背後に開設され、各衝突部41に衝突した尿素水の一部を分散板4の裏面側に導く通路部42,42,…とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの排気通路に配置された排気ガス浄化装置の上流側において排気通路内に噴射された添加剤を分散する添加剤分散板の構造に関する。

一般に、エンジン、特にディーゼルエンジンの排気ガス中には、一酸化窒素などの燃焼によって生じる窒素酸化物（以下では、ＮＯｘという）などの有害物質が含まれており、大気の汚染を防ぐために、このような有害物質の排出量を低減させることが強く要請されている。また、燃焼室内に直接ガソリンを噴射する方式の、いわゆる筒内噴射ガソリン機関からも、運転条件によっては排気ガスとともにＮＯｘが排出される場合があり、同様の要請が存在する。

そのため、排気ガスとともに排出されるＮＯｘを浄化する上で、三元触媒を備えた排気ガス浄化装置を排気通路に設けることが行われている。

しかし、このような三元触媒を備えた排気ガス浄化装置では、エンジンの種類によって十分な効果が得られないことがある。例えば、希薄燃焼（リーンバーン）を行うディーゼルエンジンでは、排気ガスが酸素過剰雰囲気にあるため、燃料成分（ＨＣ）と酸素とが反応（燃焼）し易く、三元触媒によるＮＯｘの十分な浄化が困難となる。

そこで、排気通路にゼオライト系触媒を備えた排気ガス浄化装置を設け、この排気ガス浄化装置よりも上流側において、排気ガス中に燃料成分（ＨＣ成分）を添加することによって、ＮＯｘを効率よく浄化することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

また、排気通路に選択還元型のＮＯｘ触媒を備えた排気ガス浄化装置を設け、この排気ガス浄化装置よりも上流側において、排気ガス中に尿素を添加することによって、排気ガス中のＮＯｘを効率よく浄化することも行われている（例えば、特許文献２参照）。

ところで、排気ガス中へ添加される燃料成分や尿素等の添加剤は、排気ガス浄化装置によるＮＯｘの浄化性能を高める上で、排気ガス中に効率よく分散させる必要がある。

そのため、従来より、排気通路内における添加剤（燃料成分や尿素）の添加位置と排気ガス浄化装置との間に、ガス混合促進体を有する整流格子を設け、この整流格子によって排気ガスを流れ方向に仕切ることで、排気ガス中に添加剤を効率よく分散させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献３参照）。

また、排気通路の周壁部の上方位置から添加剤を添加するとともに、その添加位置の下方に複数の板状物を上から順に多段に設け、排気通路内に添加された添加剤を板状物に対し上段側から順に衝突させて排気ガス中に分散するようにしたものも知られている（例えば、特許文献４参照）。この場合、複数の板状物は、上段側の多孔板と最下段の平板とからなり、排気通路内に添加された添加剤を上段側の多孔板の孔部以外の部位に衝突させ、その上段側の多孔板の孔部をすり抜けた添加剤を最下段の平板で受け止めることによって、添加剤が排気通路の壁面に付着するのを防止するようにしている。
実開平３−６８５１６号公報 特開２００５−１１３６８８号公報 特開平１０−１６５７６３号公報 特開２００７−３２４７２号公報

ところが、上記従来の前者の整流格子からなる添加剤分散板では、排気ガス中に添加剤を効率よく分散させる上で、添加剤分散板が排気通路中において排気ガスを流れ方向に仕切るように配置、つまり添加剤分散板が排気ガスの流れ方向と直交する方向に配置されている。その上、この添加剤分散板のガス混合促進体は、排気ガスの流れ方向に対向するように突設されたガス旋回体や、排気ガスの流れ方向に対向するようにへの字状に屈設されたガス撹拌体により構成されている。このため、排気通路内における排気ガスの流路面積（排気通路の断面積）が添加剤分散板およびガス混合促進体（ガス旋回体およびガス撹拌体）によって大きく減少し、よって、添加剤分散板における排気ガスの流れ方向下流側での背圧が著しく上昇する。

しかも、整流格子などの添加剤分散板では、仕切板を縦方向および横方向に組み合わせて構成されている上、ガス混合促進体が仕切板より突設されたガス旋回体や仕切板よりへの字状に屈設されたガス撹拌体により構成されているため、添加剤分散板の構造が非常に複雑なものとなる。

一方、上記後者の複数の板状物からなる添加剤分散板では、板状物が多段に設けられているものの、添加剤が添加位置（噴射口）を頂点とする円錐形で噴射されるため、最下段の平板付近では添加剤の噴射範囲が非常に大きな径となる。このため、多孔板の孔部をすり抜けた添加剤が最下段の平板にも衝突しないおそれがあり、これでは添加剤の分散性能を高めることができない。

しかも、複数の板状物などの添加剤分散板においても、複数の板状物を多段に設ける必要があるため、排気通路内における排気ガスの流路面積が各板状物によって減少することが否めず、添加剤分散板における排気ガスの流れ方向下流側での背圧の上昇を抑制する上で不利なものとなる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成で添加剤を確実に衝突させて排気ガス中への添加剤の分散性能を高めつつ、添加剤分散板における排気ガスの流れ方向下流側での背圧の上昇を抑えることができる排気通路の添加剤分散板構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、エンジンの排気通路に配置された排気ガス浄化装置の上流側において上記排気通路内に噴射された添加剤を分散する添加剤分散板の構造を前提とし、上記添加剤を噴射する噴射口を、噴射された上記添加剤が上記排気通路を横切るように配置している。そして、上記添加剤分散板を排気ガスの流れ方向に沿って延設させているとともに、上記添加剤分散板に、上記排気通路内に噴射された添加剤を衝突させる衝突部と、上記添加剤の噴射方向から見て上記衝突部の背後に開設された通路部とを設けている。

この特定事項により、添加剤分散板は、排気ガスの流れ方向に沿って延設されているので、排気通路における排気ガスの流路面積（排気通路の断面積）が添加剤分散板によって大きく減少することがなく、添加剤分散板における排気ガスの流れ方向下流側での背圧の上昇を十分に抑えることが可能となる。しかも、添加剤分散板が排気ガスの流れ方向に沿って延設されたものであることから、添加剤分散板自体が非常に簡単な構成となり、添加剤分散板を非常に安価に提供することが可能となる。

そして、噴射口からの添加剤は、排気通路を横切るように噴射され、添加剤分散板および衝突部に衝突するので、添加剤が添加剤分散板および衝突部との衝突によるエネルギーを利用して確実に微粒化され、その衝突した添加剤の一部が、通路部を介して添加剤分散板の裏面側にも導かれる。このとき、通路部は、添加剤の噴射方向から見て衝突部の背後に開設されているので、排気ガス内に噴射された添加剤が衝突することなく通路部をすり抜けて添加剤分散板の裏面側に導かれることがない。これにより、添加剤が添加剤分散板および衝突部との衝突によるエネルギーを利用して円滑に微粒化され、排気ガス中に添加剤分散板の表面側および通路部を介して裏面側からも添加剤を効率よく分散させることが可能となる。

特に、衝突部の構成を特定するものとして、以下の構成が掲げられる。つまり、上記衝突部を上記添加剤の噴射方向と対向するように立ち上げている。

この特定事項により、噴射口から噴射された添加剤は、添加剤の噴射方向と対向するように立ち上げた衝突部に対し衝突するので、添加剤分散板の衝突部との衝突によって大きなエネルギーが添加剤に作用することになり、この大きな衝突エネルギーを利用して添加剤がより細かく微粒化され、排気ガス中に添加剤をより効率よく分散させることが可能となる。

特に、添加剤分散板の構成を具体的に特定するものとして、以下の構成が掲げられる。つまり、上記添加剤分散板を、排気ガスの流速の変化に応じて排気ガスの流れ方向にそれぞれ異なる添加剤の噴射範囲の全領域に亘って配置している。

この特定事項により、排気ガスの流速が遅い場合に排気ガスの流速が速い場合よりも流れ方向上流側となる添加剤の噴射範囲、および排気ガスの流速が速い場合に排気ガスの流速が遅い場合よりも流れ方向下流側となる添加剤の噴射範囲のいずれにも添加剤分散板が位置することになり、噴射口から噴射された添加剤を排気ガスの流速に関係なく添加剤分散板に確実に衝突させて微粒化し、排気ガス中に添加剤を確実に分散させることが可能となる。

また、添加剤分散板の構成を具体的に特定するものとして、以下の構成が掲げられる。つまり、上記添加剤分散板に、上記噴射口から噴射された添加剤の一部を貯留する貯留部を設ける。そして、上記貯留部を、その排気ガスの流れ方向上流側および流れ方向下流側において排気ガスの流れ方向に対し立ち上がる立ち上がり部によって排気ガスの流れ方向に仕切っている。

この特定事項により、排気ガスの流れが貯留部内に侵入すると、その流速が上流側および下流側の立ち上がり部によって低下することになり、その流速が低下した排気ガスによって、貯留部内に貯留されている添加剤が蒸発しながらゆっくりと吸い出され、排気ガス中への添加剤の分散を効果的に行うことが可能となる。

また、添加剤分散板の構成を具体的に特定するものとして、以下の構成が掲げられる。つまり、上記添加剤分散板の衝突部を、上記噴射口から噴射された添加剤の噴射軸線に対しそれぞれほぼ直交する向きに対向させている。

この特定事項により、噴射口から噴射された添加剤は、添加剤の噴射軸線に対しそれぞれほぼ直交する向きに対向する衝突部に対し衝突するので、添加剤分散板の衝突部との衝突によって最も大きなエネルギーが添加剤に作用することになり、この大きな衝突エネルギーを利用して添加剤がより細かく微粒化され、排気ガス中に添加剤をより効果的に分散させることが可能となる。

更に、添加剤分散板の構成を具体的に特定するものとして、以下の構成が掲げられる。つまり、上記排気通路の周壁部の側方位置に噴射口を設け、上記添加剤分散板を水平面に対して上記噴射口向きに傾斜させている。

この特定事項により、排気通路周壁部の側方位置の噴射口から噴射された添加剤は、水平面に対して噴射口向きに傾斜する添加剤分散板に対し広い範囲で衝突し、その衝突によるエネルギーを利用して微粒化され、排気ガス中に添加剤を効率よく分散させることが可能となる。

しかも、噴射口が排気通路周壁部の側方位置に設けられていることにより、排気通路からの熱が噴射口付近に滞留し難くなる。そのため、例えば噴射口が排気通路周壁部の上方位置に設けられたもののように、排気通路からの熱がその上方側に滞留するために噴射口への添加剤の供給経路をインシュレータ等の耐熱材によって保護する必要がない。これにより、耐熱材を不要にしてコストの低廉化を図ることが可能となる。

以上、要するに、添加剤分散板を排気ガスの流れ方向に沿って延設することで、添加剤分散板による排気通路内での排気ガスの流路面積の減少を小さくし、添加剤分散板における排気ガスの流れ方向下流側での背圧の上昇を十分に抑えることができるとともに、添加剤分散板自体を非常に簡単な構成にして添加剤分散板を非常に安価に提供することができる。しかも、噴射口から排気通路を横切るように噴射した添加剤を、添加剤分散板および衝突部に衝突させ、添加剤分散板および衝突部との衝突によるエネルギーを利用して添加剤を微粒化し、その衝突した添加剤の一部も、衝突部の背後の通路部を介して添加剤分散板の裏面側に素通りさせることなく導いて、排気ガス中に添加剤分散板の表面側および通路部を介して裏面側からも添加剤を効率よく分散させ、よって添加剤の分散性能を高めることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施例１に係る添加剤分散板構造を用いた車両用ディーゼルエンジンの排気通路を示している。この図１において、排気通路１の途中には、排気ガス浄化装置２が設けられている。この排気ガス浄化装置２は、酸素共存下でも選択的に排気ガス中のＮＯｘを還元剤（添加剤）と反応させる性質を備えた選択還元型触媒２１を装備している。この選択還元型触媒２１は、排気通路１の径が拡径された拡径部１１にマット１２を介して設けられている。そして、拡径部１１は、排気通路１に対し、排気通路１の半径方向内方向きにラッパ状に反る反り部１３によって連結されている。この場合、排気通路１を流れる排気ガスは、反り部１３の排気ガス流れ方向上流側において該反り部１３に沿って拡径方向に案内されるとともに、反り部１３の排気ガス流れ方向下流側において該反り部１３から剥離し、マット１２側（拡径部１１の半径方向外方側）への排気ガスの流れが反り部１３によって効果的に偏向されるようにしている。

また、選択還元型触媒２１は、排気通路１内を流れる排気ガス中のＮＯｘを還元剤により還元浄化するもので、セラミックのコーディライトやＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系の耐熱鋼から成るハニカム形状の横断面を有するモノリスタイプの触媒担体に、例えばゼオライト系の活性成分が担持されている。そして、上記触媒担体に担持された活性成分は、還元剤の供給を受けて活性化し、ＮＯｘを効果的に無害物質に浄化させる。この場合、選択還元型触媒２１を使ったＮＯｘ低減手法をＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）と呼び、還元剤として尿素を使うものは特に尿素ＳＣＲと呼ばれている。

排気ガス浄化装置２（選択還元型触媒２１）の排気ガス流れ方向の上流側には、還元剤としての尿素水（添加剤）を噴射する噴射ノズル３が配設されている。この噴射ノズル３は、排気通路１の周壁部の上方位置に設けられ、その噴射口３１より尿素を選択型還元触媒２１の排気ガス流れ方向上流側に供給している。また、噴射ノズルには、尿素水と共に圧縮空気が供給され、該尿素水を霧化して噴射口３１より噴射供給するようになっている。そして、噴射ノズル３の噴射口３１は、噴射された尿素水が排気通路１を横切るように、排気通路１周壁部の上方位置より排気ガスの流れ方向に対し斜め下流側に向けて配置、つまり排気通路１の軸線ｍに対し適宜の角度（例えば略４５°）で排気ガスの流れ方向下流側に斜めに傾斜して配置されている。この場合、尿素水は、貯蔵タンクに貯留され、合成樹脂製の供給管を介して噴射ノズル３に供給される。なお、図１中における破線矢印は、微粒化された尿素水が排気ガス中に分散された状態での排気ガスの流れを示し、実線矢印は、尿素水が分散される前の排気ガスの流れを示している。

また、噴射ノズル３の噴射口３１から噴射供給された尿素水は、排気通路１内の排気熱により加水分解してアンモニアを容易に発生する。得られたアンモニアは、選択還元型触媒２１において排気中のＮＯｘと反応し、水および無害なガスに浄化される。尿素水は、固体もしくは粉体の尿素の水溶液で、貯蔵タンクに貯留されており、供給管を通じて噴射ノズル３に供給されるようになっている。なお、噴射ノズル３で噴射供給する還元剤（添加剤）としては、尿素水の他に、アンモニア水溶液や炭化水素水溶液などが適用されていてもよい。

そして、噴射ノズル３の排気ガス流れ方向の直下流側（選択還元型触媒２１よりも排気ガス流れ方向上流側）には、噴射ノズル３より排気通路１内に噴射された尿素水を排気ガス中に分散する添加剤分散板としての分散板４が設けられている。この分散板４は、図２にも示すように、排気通路１の中心部付近を略水平な状態で排気ガスの流れ方向に沿って延設されている。分散板４は、その上流端および下流端がそれぞれ底壁４ｅより上向きに立ち上げられた上流端壁４ａおよび下流端壁４ｂと、左右両側端がそれぞれ底壁４ｅより上向きに立ち上げられた左側端壁４ｃおよび右側端壁４ｄとを備えて、トレイ状に形成されている。

また、分散板４は、噴射ノズル３の噴射口３１から噴射される尿素水の噴射方向とそれぞれ対向するように排気ガスの流れ方向から順に立ち上げられ、かつ排気通路１内に噴射された尿素水を衝突させる複数の衝突片（衝突部）４１，４１，…と、噴射口３１からの尿素水の噴射方向から見て各衝突片４１の背後に開設され、各衝突部４１に衝突した尿素水の一部を分散板４の裏面側（図では下面側）に導く複数の通路部４２，４２，…とを備えている。そして、図３に示すように、分散板４は、排気通路１の内径とほぼ一致する幅（左右方向の長さ）を有し、その左右両端を排気通路１の内周壁に取り付けている。また、各衝突片４１は、分散板４の底壁４ｅより切り起こして形成されている一方、各通路部４２は、それぞれ切り起こされた衝突片４１，４１同士の間に下方に開口して形成されてなる。この各衝突片４１は、排気ガスの流れ方向下流側方向に向かって斜め上方向きにそれぞれ切り起こされている。この場合、各通路部４２は、噴射口３１から噴射される尿素水の噴射方向から見て各衝突片４１に遮られて陰になっており、噴射口３１から噴射された尿素水が各通路部４２を介して分散板４の裏面側に素通りしないようにしている。

そして、図４に示すように、噴射ノズル３の噴射口３１から噴射された尿素水は、エンジンの回転数により排気ガスの流速の変化に応じて噴射範囲Ａ，Ｂが排気ガスの流れ方向にそれぞれ異なっている。この尿素水の噴射範囲Ａ，Ｂのうち、噴射範囲Ａ（図４に破線で示す範囲）は、エンジン回転数が低回転であるときの尿素水の噴射範囲であり、噴射範囲Ｂ（図４に二点差線で示す範囲）は、エンジン回転数が高回転であるときの尿素水の噴射範囲である。そして、分散板４は、排気ガスの流速の変化に応じて異なるそれぞれの添加剤の噴射範囲Ａ，Ｂの全領域に亘って配置されるように、排気ガスの流れ方向の長さが設定されている。この場合、分散板４の底壁４ｅより切り起こした各衝突片４１の先端（上端）は、分散板４の上流端壁４ａ、下流端壁４ｂ、左側端壁４ｃおよび右側端壁４ｄの先端（上端）とほぼ同じ高さに位置し、各衝突片４１を切り起こしたことによる排気ガスの流れ方向への影響を可及的に抑制している。

また、分散板４の排気ガス流れ方向最上流側には、噴射ノズル３の噴射口３１から噴射された尿素水の一部を貯留する貯留部４３が設けられている。この貯留部４３は、その排気ガスの流れ方向上流側において排気ガスの流れ方向に対し立ち上がる立ち上がり部としての上流端壁４ａと、排気ガスの流れ方向下流側において排気ガスの流れ方向に対し立ち上がる立ち上がり部としての最上流側位置の衝突片４１とによって排気ガス流れ方向に仕切られ、左右両側端壁４ｃ，４ｄの上流端側部分とによって周囲が区画されている。

したがって、上記実施例１では、分散板４は、トレイ状を呈し、排気通路１の中心部付近を略水平な状態で排気ガスの流れ方向に沿って延設されているので、排気通路１における排気ガスの流路面積（排気通路１の断面積）が分散板４によって大きく減少することがなく、分散板４における排気ガスの流れ方向下流側での背圧の上昇を十分に抑えることができる。また、分散板４が略水平な状態で排気ガスの流れ方向に沿って延設されたものであることから、分散板４自体が非常に簡単な構成となり、分散板４を非常に安価に提供することができる。

そして、噴射口３１からの尿素水は、排気通路１を横切るように噴射され、分散板４と衝突するとともに、尿素水の噴射方向とそれぞれ対向するように排気ガスの流れ方向から順に立ち上げた衝突片４１，４１，…に確実に衝突するので、尿素水が分散板４および各衝突片４１との衝突によるエネルギーを利用して微粒化され、その衝突した尿素水の一部が、各通路部４２を介して分散板４の裏面側にも導かれる。このとき、各通路部４２は、尿素水の噴射方向から見て各衝突片４１の背後に開設されているので、排気ガス内に噴射された尿素水が衝突せずに各通路部４２を素通りして分散板４の裏面側に導かれることがない。これにより、尿素水が分散板４および各衝突片４１との衝突によるエネルギーを利用して円滑に微粒化され、排気ガス中に分散板４の表面側および各通路部４２を介して裏面側からも尿素水を効率よく分散させることができ、尿素水の分散性能を高めることができる。

また、分散板４が、排気ガスの流速の変化に応じて排気ガスの流れ方向にそれぞれ異なる尿素水の噴射範囲Ａ，Ｂの全領域に亘って配置されているので、排気ガスの流速が遅い場合に排気ガスの流速が速い場合よりも流れ方向上流側となる尿素水の噴射範囲Ａ、および排気ガスの流速が速い場合に排気ガスの流速が遅い場合よりも流れ方向下流側となる尿素水の噴射範囲Ｂのいずれにも分散板４が位置することになり、噴射口３１から噴射された尿素水を排気ガスの流速に関係なく分散板４および各衝突片４１に確実に衝突させて微粒化し、排気ガス中に尿素水を確実に分散させて、尿素水の分散性能をより高めることができる。

更に、分散板４の排気ガス流れ方向最上流側に、噴射ノズル３の噴射口３１から噴射された尿素水の一部を貯留する貯留部４３が設けられ、この貯留部４３が、その排気ガスの流れ方向上流側において上流端壁４ａと排気ガスの流れ方向下流側において最上流側位置の衝突片４１とによって排気ガス流れ方向から仕切られ、左右両側端壁４ｃ，４ｄの上流端側部分とによって周囲が区画されている。これにより、排気ガスの流れが貯留部４３内に侵入すると、その流速が周囲の上流端壁４ａ、最上流側位置の衝突片４１、および左右両側端壁４ｃ，４ｄの上流端側部分によって囲まれて低下することになる。このため、流速が低下した排気ガスによって、貯留部４３内に貯留されている尿素水が蒸発しながらゆっくりと吸い出され、排気ガス中への尿素水の分散を効果的に行うことができる。

次に、本発明の実施例２を図５に基づいて説明する。

この実施例では、分散板の構成を変更している。なお、分散板を除くその他の構成は上記実施例１の場合と同じであり、同一部分については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。

すなわち、本実施例２では、図５に示すように、分散板５は、その上流端および下流端がそれぞれ底壁５ｅより上向きに立ち上げられた上流端壁５ａおよび下流端壁５ｂと、左右両側端がそれぞれ底壁５ｅより上向きに立ち上げられた左側端壁および右側端壁とを備えて、トレイ状に形成されている。また、分散板５は、噴射ノズル３の噴射口３１から噴射される尿素水の噴射方向とそれぞれ対向するように排気ガスの流れ方向から順に立ち上げられ、かつ排気通路１内に噴射された尿素水を衝突させる複数の衝突片（衝突部）５１，５１，…と、噴射口３１からの尿素水の噴射方向から見て各衝突片５１の背後に開設され、各衝突部５１に衝突した尿素水の一部を分散板５の裏面側（図５では下面側）に導く複数の通路部５２，５２，…とを備えている。そして、分散板５は、排気通路１の内径とほぼ一致する幅（左右方向の長さ）を有し、その左右両端を排気通路１の内周壁に取り付けている。また、各衝突片５１は、分散板５の底壁５ｅより排気ガスの流れ方向下流側方向に向かって斜め上方向きにそれぞれ切り起こして形成されている一方、各通路部５２は、それぞれ切り起こされた衝突片５１，５１同士の間に下方に開口して形成されてなる。そして、分散板５の各衝突片５１は、その排気ガスの流れ方向下流側に向かって斜め上方向きに傾斜する切り起し角度がそれぞれ異なっており、噴射ノズル３の噴射口３１から噴射された尿素水の噴射軸線ｎ，ｎ，…に対しそれぞれほぼ直交する向きに対向している。この場合、各通路部５２は、噴射口３１から噴射される尿素水の噴射方向から見て各衝突片５１に遮られて陰になっており、噴射口３１から噴射された尿素水が各通路部５２を介して分散板５の裏面側に素通りしないようにしている。

また、分散板５の排気ガス流れ方向最上流側には、噴射ノズル３の噴射口３１から噴射された尿素水の一部を貯留する貯留部５３が設けられている。この貯留部５３は、その排気ガスの流れ方向上流側において排気ガスの流れ方向に対し立ち上がる立ち上がり部としての上流端壁５ａと、排気ガスの流れ方向下流側において排気ガスの流れ方向に対し立ち上がる立ち上がり部としての最上流側位置の衝突片５１とによって排気ガス流れ方向に仕切られ、左右両側端壁の上流端側部分とによって周囲が区画されている。

したがって、上記実施例２では、噴射口３１からの尿素水は、排気通路１を横切るように噴射され、分散板５と衝突するとともに、尿素水の噴射軸線ｎ，ｎ，…に対しそれぞれほぼ直交する向きに対向する衝突片５１，５１，…に対し確実に衝突するので、尿素水が分散板５および各衝突片５１との衝突による大きなエネルギーを利用して微粒化され、その衝突した尿素水の一部が、各通路部５２を介して分散板５の裏面側にも導かれる。このとき、各通路部５２は、尿素水の噴射方向から見て各衝突片５１の背後に開設されているので、排気ガス内に噴射された尿素水が衝突せずに各通路部５２を素通りして分散板５の裏面側に導かれることがない。これにより、尿素水が分散板５および各衝突片５１との衝突による大きなエネルギーを利用してより細かく微粒化され、排気ガス中に分散板５の表面側および各通路部５２を介して裏面側からも尿素水を効率よく分散させることができ、尿素水の分散性能をさらに高めることができる。

次に、本発明の実施例３を図６および図７に基づいて説明する。

この実施例では、噴射ノズルおよび分散板の構成を変更している。なお、噴射ノズルおよび分散板を除くその他の構成は上記実施例１の場合と同じであり、同一部分については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。

すなわち、本実施例３では、図６および図７に示すように、噴射ノズル６の噴射口６１は、排気通路１の周壁部の側方位置、つまり排気通路１の軸線ｍと直交する水平線ｏ（図９に表れる）上に設けられている。

また、分散板７は、噴射ノズル６の噴射口６１から噴射された尿素水を広い噴射範囲で衝突させるように、水平線ｏ上の水平面に対して噴射口６１向きに傾斜（例えば、４５°程度傾斜）している。この分散板７は、その上流端および下流端がそれぞれ底壁７ｅより斜め上向きに立ち上げられた上流端壁７ａおよび下流端壁７ｂと、左右両側端がそれぞれ底壁７ｅより斜め上向きに立ち上げられた左側端壁７ｃおよび右側端壁７ｄとを備えて、トレイ状に形成されている。また、分散板７は、噴射ノズル６の噴射口６１から噴射される尿素水の噴射方向とそれぞれ対向するように排気ガスの流れ方向から順に立ち上げられ、かつ排気通路１内に噴射された尿素水を衝突させる複数の衝突片（衝突部）７１，７１，…と、噴射口６１からの尿素水の噴射方向から見て各衝突片７１の背後に開設され、各衝突部７１に衝突した尿素水の一部を分散板７の裏面側（図６では紙面奥側）に導く複数の通路部７２，７２，…とを備えている。そして、分散板７は、排気通路１の内径とほぼ一致する幅（左右方向の長さ）を有し、その左右両端を排気通路１の内周壁に取り付けている。また、各衝突片７１は、分散板７の底壁７ｅより排気ガスの流れ方向下流側方向に向かって斜め上方向きにそれぞれ切り起こして形成されている一方、各通路部７２は、それぞれ切り起こされた衝突片７１，７１同士の間に下方に開口して形成されてなる。この場合、各通路部７２は、噴射口６１から噴射される尿素水の噴射方向から見て各衝突片７１に遮られて陰になっており、噴射口６１から噴射された尿素水が衝突せずに各通路部７２を介して分散板７の裏面側に素通りしないようにしている。

また、分散板７の排気ガス流れ方向最上流側には、噴射ノズル６の噴射口６１から噴射された尿素水の一部を貯留する貯留部７３が設けられている。この貯留部７３は、その排気ガスの流れ方向上流側において排気ガスの流れ方向に対し立ち上がる立ち上がり部としての上流端壁７ａと、排気ガスの流れ方向下流側において排気ガスの流れ方向に対し立ち上がる立ち上がり部としての最上流側位置の衝突片７１とによって排気ガス流れ方向に仕切られ、左右両側端壁７ｃ，７ｄの上流端側部分とによって周囲が区画されている。

したがって、上記実施例３では、噴射口６１からの尿素水は、排気通路１を横切るように噴射され、水平線ｏ上の水平面に対して噴射口６１向きに傾斜させた分散板７に対し広い噴射範囲で衝突するとともに、尿素水の噴射方向とそれぞれ対向するように排気ガスの流れ方向から順に立ち上げた衝突片７１，７１，…に確実に衝突するので、尿素水が分散板７および各衝突片７１との衝突によるエネルギーを利用して微粒化され、その衝突した尿素水の一部が、各通路部７２を介して分散板７の裏面側にも導かれる。このとき、各通路部７２は、尿素水の噴射方向から見て各衝突片７１の背後に開設されているので、排気通路１内に噴射された尿素水が衝突せずに各通路部７２を素通りして分散板７の裏面側に導かれることがない。これにより、尿素水が分散板７および各衝突片７１との衝突によるエネルギーを利用してより細かく微粒化され、排気ガス中に分散板７の表面側および各通路部７２を介して裏面側からも尿素水を効率よく分散させることができ、尿素水の分散性能を高めることができる。

しかも、噴射ノズル６の噴射口６１が排気通路１周壁部の側方位置に設けられていることにより、排気通路１周壁部の側方位置の噴射口６１に対し尿素水を供給する供給管が、排気通路１周壁部の外側方を流れる走行風によって円滑に冷却される。そのため、噴射口を排気通路周壁部の上方位置に設けたもののように、排気通路１からの熱がその上方側に滞留するために噴射口６１への尿素水の供給管をインシュレータ等の耐熱材によって保護する必要がない。よって、供給配管を保護する耐熱材を不要にしてコストの低廉化を図ることができる。

次に、本発明の実施例４を図８および図９に基づいて説明する。

この実施例では、分散板の衝突片の構成を変更している。なお、分散板の衝突片を除くその他の構成は上記実施例１の場合と同じであり、同一部分については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。

すなわち、本実施例４では、図８および図９に示すように、分散板４の衝突片４１，４１，…のうち、最上流側位置の衝突片４１を除く残りの衝突片４１，４１，…は、その左右方向略中央部の中央部分４１ａが左右方向両側部の左右両側部分４１ｂ，４１ｃ（図９に表れる）に対し分割されている。この場合、噴射口３１から噴射される尿素水の噴射範囲は、最上流側位置の衝突片４１とこの衝突片４１を除く残りの衝突片４１，４１，…の中央部分４１ａとに限定されている。

そして、最上流側位置の衝突片４１を除く残りの衝突片４１，４１，…の中央部分４１ａは、底壁４ｅに対し排気ガスの流れ方向下流側向きとなる斜め上方に向きにそれぞれ切り起こされている。一方、最上流側位置の衝突片４１を除く残りの衝突片４１，４１，…の左右両側部分４１ｂ，４１ｃは、底壁４ｅに対し排気ガスの流れ方向下流側向きとなる斜め下方に向きに切り起こされている。

したがって、上記実施例４では、噴射ノズル３の噴射口３１から噴射された尿素水は、最上流側位置の衝突片４１およびこの衝突片４１を除く残りの衝突片４１，４１，…の中央部分４１ａに衝突して細かく微粒化され、その微粒化された尿素水の一部が各通路部４２を素通りすることなく分散板４の裏面側に導かれる。これにより、排気ガス中に分散板４の表面側および各通路部７２を介して裏面側からも尿素水を効率よく分散させることができ、尿素水の分散性能を高めることができる。

しかも、最上流側位置の衝突片４１を除く残りの衝突片４１，４１，…の左右両側部分４１ｂ，４１ｃが底壁４ｅより斜め下方に向きに切り起こされているので、微粒化されて分散板４の裏面側に導かれた尿素水の一部が左右両側部分４１ｂ，４１ｃによって分散板４の裏面側に円滑に案内され、分散板４の裏面側からの尿素水の分散性能を効率よく高めることができる。

なお、本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含している。例えば、上記各実施例では、選択還元型触媒２１を備えた排気ガス浄化装置２の上流側において噴射ノズル３，６の噴射口３１，６１から排気ガス中に噴射される尿素水を衝突させる分散板４，５，７について述べたが、排気通路にゼオライト系触媒を備えた排気ガス浄化装置を設け、この排気ガス浄化装置よりも上流側において噴射ノズルの噴射口から排気ガス中に噴射される燃料成分（ＨＣ成分）を衝突させる分散板であってもよいのはもちろんである。

また、上記各実施例では、各衝突片４１，５１，７１をそれぞれ噴射ノズル３，６の噴射口３１，６１から噴射される尿素水の噴射方向とそれぞれ対向するように排気ガスの流れ方向から順に立ち上げたが、分散板を段差状に形成し、上段側において排気ガスの流れ方向に平坦面状に延びる部位に衝突部が設けられているとともに、この上段側の部位（衝突部）における排気ガスの流れ方向下流端と下段側において排気ガスの流れ方向に平坦面状に延びる部位における排気ガスの流れ方向上流端との上下間に通路部が設けられていてもよく、衝突部および通路部の個数については特に限定されるものではない。つまり、分散板が複数の段差を有している場合には、段差の平坦面状に延びる部位にそれぞれ衝突部が設けられ、一方、上下方向に互いに隣接する各段の排気ガスの流れ方向下流端と排気ガスの流れ方向上流端との上下間に通路部がそれぞれ設けられていてもよい。

また、上記実施例４では、最上流側位置の衝突片４１を除く残りの衝突片４１，４１，…の中央部分４１ａを斜め上方に向きに切り起す一方、左右両側部分４１ｂ，４１ｃを斜め下方に向きに切り起こしたが、各衝突片の中央部分が斜め下方に向きに切り起されている一方、左右両側部分が斜め上方に向きに切り起こされていたり、所望する衝突片のみを左右方向に分割し、その分割した部分を適宜斜め上方向きまたは斜め下方向きに切り起こされていてもよく、排気通路内での排気ガスの流れの特性に応じて設定することは可能である。この場合には、噴射口から噴射される尿素水の噴射範囲は、その噴射方向から見て各衝突片の斜め上方に向きに切り起こした部分に限定する必要があり、その各衝突片の斜め上方に向きに切り起こした部分によって各通路部が陰となって遮られる必要がある。

更に、上記各実施例では、ディーゼルエンジンの排気通路に添加剤分散板構造を適用した場合について述べたが、運転条件によっては排気ガスとともにＮＯｘが排出される筒内噴射ガソリンエンジンの排気通路に添加剤分散板構造が適用されていてもよいのはいうまでもない。

本発明の実施例１に係る分散板付近の排気通路を側方から見た断面図である。 同じく分散板を側方から見た側面図である。 同じく噴射ノズルおよび分散板付近で切断した排気通路を排気ガスの流れ方向上流側から見た断面図である。 同じく分散板を上方から見た平面図である。 本発明の実施例２に係る分散板付近の排気通路を側方から見た断面図である。 本発明の実施例３に係る分散板付近の排気通路を上方から見た断面図である。 同じく噴射ノズルおよび分散板付近で切断した排気通路を排気ガスの流れ方向上流側から見た断面図である。 本発明の実施例４に係る分散板付近の排気通路を側方から見た断面図である。 同じく噴射ノズルおよび分散板付近で切断した排気通路を排気ガスの流れ方向上流側から見た断面図である。

符号の説明

１ 排気通路
２ 排気ガス浄化装置
３１，６１ 噴射口
４ 分散板（添加剤分散板）
４ａ 上流端壁（立ち上がり部）
４１ 衝突片（衝突部）
４２ 通路部
４３ 貯留部
Ａ エンジン回転数が低回転であるときの尿素水の噴射範囲
Ｂ エンジン回転数が高回転であるときの尿素水の噴射範囲
ｎ 噴射軸線
５ 分散板（添加剤分散板）
５ａ 上流端壁（立ち上がり部）
５１ 衝突片（衝突部）
５２ 通路部
５３ 貯留部
７ 分散板（添加剤分散板）
７ａ 上流端壁（立ち上がり部）
７１ 衝突片（衝突部）
７２ 通路部
７３ 貯留部

Claims (6)

1. エンジンの排気通路に配置された排気ガス浄化装置の上流側において上記排気通路内に噴射された添加剤を分散する添加剤分散板の構造であって、
   上記添加剤を噴射する噴射口は、噴射された上記添加剤が上記排気通路を横切るように配置されており、
   上記添加剤分散板は、排気ガスの流れ方向に沿って延設されていて、
   上記排気通路内に噴射された添加剤を衝突させる衝突部と、
   上記添加剤の噴射方向から見て上記衝突部の背後に開設された通路部と
   を備えていることを特徴とする排気通路の添加剤分散板構造。
2. 請求項１に記載の排気通路の添加剤分散板構造において、
   上記衝突部は、上記添加剤の噴射方向と対向するように立ち上げられていることを特徴とする排気通路の添加剤分散板構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の排気通路の添加剤分散板構造において、
   上記噴射口から噴射された添加剤の噴射範囲は、排気ガスの流速の変化に応じて排気ガスの流れ方向にそれぞれ異なっており、
   上記添加剤分散板は、排気ガスの流速の変化に応じて異なるそれぞれの添加剤の噴射範囲の全領域に亘って配置されていることを特徴とする排気通路の添加剤分散板構造。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の排気通路の添加剤分散板構造において、
   上記添加剤分散板は、上記噴射口から噴射された添加剤の一部を貯留する貯留部を備えており、
   この貯留部は、その排気ガスの流れ方向上流側および流れ方向下流側において排気ガスの流れ方向に対し立ち上がる立ち上がり部によって排気ガスの流れ方向に仕切られていることを特徴とする排気通路の添加剤分散板構造。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の排気通路の添加剤分散板構造において、
   上記添加剤分散板の衝突部は、上記添加剤の噴射軸線に対しほぼ直交する向きに対向していることを特徴とする排気通路の添加剤分散板構造。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の排気通路の添加剤分散板構造において、
   上記噴射口は、上記排気通路の周壁部の側方位置に設けられており、
   上記添加剤分散板は、水平面に対して上記噴射口向きに傾斜していることを特徴とする排気通路の添加剤分散板構造。

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