JP2013002398A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 排ガスの圧力損失を抑制しつつ排気浄化触媒の端面全体に添加剤を噴射することができる排気浄化装置を提供する。
【解決手段】排気浄化装置は、エンジンの排気ポートに接続される排気路３４と、この排気路に設けられた排気浄化用触媒と、添加剤を噴射して排気浄化用触媒に添加剤を供給するインジェクタ３５と、インジェクタから噴射された添加剤が通過する添加剤通過部とを備え、添加剤通過部には、少なくとも、インジェクタの噴射孔４７に対向する位置から、排気浄化用触媒に向かって旋回した螺旋状の溝部５１が設けられており、インジェクタから噴射された添加剤が螺旋状の溝部に沿って旋回する。
【選択図】図２

Description

本発明は、排気浄化装置に関する。

自動車等に搭載されるエンジン、特にディーゼルエンジンから排出される排気ガス中には、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）や、微粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）等が多く含まれている。このため、一般的には、エンジンから排出される排気ガスが通過する排気通路に、例えば、上記物質を分解（還元等）するために三元触媒などの排ガス浄化触媒や、ＰＭを捕捉するためのパティキュレートフィルタ等を設け、排気ガスができるだけ無害化された状態で大気中に放出されるようにしている。

また、ディーゼルエンジンの内燃機関から排出される排気ガス中のＮＯｘを浄化するために、選択還元式のＮＯｘ触媒を備えた排気浄化装置が知られている（特許文献１参照）。かかる排気浄化装置では、ＮＯｘを除去するための技術として、ＮＯｘ触媒の上流側で排気通路内に還元剤を噴射し、排気ガスと還元剤とを混合させた上でＮＯｘ触媒に流入させ、排気ガス中のＮＯｘを窒素などに分解して放出している。

国際公開第２００８／１１１２５４号パンフレット（図１、請求項１〜３等）

上記構成では、還元剤拡散手段を備えることで還元剤を拡散させてＮＯｘ触媒の端面に付着させているが、排気通路を流れる排気ガスもこの還元剤拡散手段を通過することで拡散してしまう。これにより、排気通路での圧力損失が大きくなり、所望の出力を得ることができないという問題がある。なお、このような問題はＮＯｘ触媒における還元剤拡散手段に限定されず、酸化触媒等の排気浄化触媒でも生じるものである。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、排ガスの圧力損失を抑制しつつ排気浄化触媒の端面全体に添加剤を噴射することができる排気浄化装置を提供することを目的とする。

本発明の排気浄化装置は、エンジンの排気ポートに接続される排気路と、この排気路に設けられた排気浄化用触媒と、添加剤を噴射して前記排気浄化用触媒に添加剤を供給するインジェクタと、前記インジェクタから噴射された前記添加剤が通過する添加剤通過部とを備え、前記添加剤通過部には、少なくとも前記インジェクタの噴射孔に対向する位置から、前記排気浄化用触媒に向かって旋回した螺旋状の溝部が設けられていることを特徴とする。

本発明では、少なくとも前記インジェクタの噴射孔に対向する位置から、前記排気浄化用触媒に向かって旋回した螺旋状の溝部が設けられていることで、インジェクタから噴射された添加剤のみが螺旋状の溝部により旋回して旋回流を形成することができ、かつ、排ガス自体は排気路を直進することができる。これにより、還元作用を十分に得ることができると共に、圧力損失が小さいので所望の出力を得ることができる。

前記溝部は、上流側から下流側に向かって漸次幅が広くなるように形成されていることが好ましい。このように構成されていることで、より旋回流を形成しやすい。

前記溝部は、上流側から下流側に向かって漸次深さが深くなっていることが好ましい。このように構成されていることで、より旋回流を形成しやすい。

前記添加剤通過部には、筒状部材が設けられ、前記溝部が前記筒状部材の内壁面に形成されていることが好ましい。このように構成されていることで、排気路自体の形状を変化させることなく溝部を形成することができる。

前記筒状部材は、前記排気路の前記インジェクタ側の内壁面に、該筒状部材の外壁面が沿うように設けられていることが好ましい。このように構成されていることで、インジェクタから噴射された添加剤が排気路と筒状部材との間に入り込むことがない。また、この場合において前記筒状部材は、前記排気路の前記インジェクタと対向する側の内壁面に、該筒状部材の外壁面が上流側から下流側に向かって漸近するように設けられていることが好ましい。このように構成されていることで、添加剤が全て筒状部材に流入され、より添加剤の旋回流を形成しやすい。

前記インジェクタが、噴射される前記添加剤にアシストエアを吹き付けて該添加剤を気体状とするアシストエア導入部を有することが好ましい。このように構成されていることで、添加剤が液体であったとしても、気体状とすることができ、溝部により旋回流を形成することが可能である。

本発明の排気浄化装置によれば、排ガスの圧力損失を抑制しつつ排気浄化触媒の端面全体に添加剤を噴射することができる。

排気浄化装置の概略構成を示す模式図である。 第１実施形態の排気浄化装置の要部を示す断面図である。 排気浄化装置の要部での添加剤の噴射状態を説明する断面図である。 第２実施形態の排気浄化装置の要部を示す断面図である。 第３実施形態の排気浄化装置の要部を示す断面図である。 第４実施形態にかかる筒状部材を示す断面図である。 第５実施形態にかかる筒状部材を示す断面図である。 第６実施形態の排気浄化装置の要部を示す断面図である。

（第１実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る排気浄化装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、排気浄化装置１０は、複数の排気浄化用触媒と排気浄化用フィルタとを有し、これら複数の排気浄化用触媒と排気浄化用フィルタとは、車両に搭載される多気筒ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１１の排気管（排気通路）１２に設けられている。

エンジン１１は、シリンダヘッド１３とシリンダブロック１４とを有し、シリンダブロック１４の各シリンダボア１５内には、ピストン１６が往復移動自在に収容されている。そして、このピストン１６とシリンダボア１５とシリンダヘッド１３とで燃焼室１７が形成されている。なお、ピストン１６は、コンロッド１８を介してクランクシャフト１９に接続されており、ピストン１６の往復運動によってクランクシャフト１９が回転するようになっている。

またシリンダヘッド１３には吸気ポート２０が形成され、この吸気ポート２０には吸気マニホールド２１を含む吸気管（吸気通路）２２が接続されている。また、吸気ポート２０には、吸気弁２３が設けられておりこの吸気弁２３によって吸気ポート２０が開閉されるようになっている。また、シリンダヘッド１３には、排気ポート２４が形成され、この排気ポート２４には、排気ポート２５を含む排気管（排気通路）１２が接続されている。なお、排気ポート２４には排気弁２６が設けられており、吸気ポート２０と同様に、排気ポート２４はこの排気弁２６によって開閉されるようになっている。そして、これら吸気管２２及び排気管１２の途中には、ターボチャージャ２７が設けられ、排気管１２のターボチャージャ２７の下流側には、排気浄化装置１０を構成する排気浄化用触媒及び排気浄化用フィルタが介装されている。

ターボチャージャ２７は、図示しないタービンと、このタービンに連結されたコンプレッサとを有し、エンジン１１からターボチャージャ２７内に排気ガスが流れ込むと、排気ガスの流れによってタービンが回転し、このタービンの回転に伴ってコンプレッサが回転して吸気管２２の一部である吸気管２８からターボチャージャ２７内に空気を吸い込んで加圧するようになっている。そして、ターボチャージャ２７で加圧された空気は、吸気管２２の一部である吸気管２９を介してエンジン１１の各吸気ポート２０に供給される。

なお、シリンダヘッド１３には、各気筒の燃焼室１７内に燃料を直噴射する電子制御式の燃料噴射弁３０が設けられており、この燃料噴射弁３０には、図示しないコモンレールから所定の燃圧に制御された高圧燃料が供給されるようになっている。

本実施形態では、ターボチャージャ２７の下流側の排気管１２に、排気浄化用触媒であるディーゼル酸化触媒（以下、単に酸化触媒と称する）３１及びＮＯｘトラップ触媒３２と、排気浄化用フィルタであるディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter：以下、ＤＰＦと称する）３３とが上流側から順に配されている。また、ターボチャージャ２７と酸化触媒３１との間の排気管１２の一部を構成する排気路３４には、添加剤（還元剤）である燃料（軽油）を排気路３４内に噴射するインジェクタ３５が添加剤噴射部３６を介して設けられている。

酸化触媒３１は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造の担体に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属が担持されてなる。酸化触媒３１では、排気ガスが流入すると、排気ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）が酸化されて二酸化窒素（ＮＯ_２）が生成される。また、酸化触媒３１における酸化反応が起こるには、酸化触媒３１が所定温度以上に加熱されている必要があるため、酸化触媒３１は可及的にエンジン１１に近い位置に配されていることが好ましい。酸化触媒３１がエンジン１１の熱によって加熱され、エンジン始動時等であっても、比較的短時間で酸化触媒３１を所定温度以上に加熱することができるからである。

ＮＯｘトラップ触媒３２は、例えば、酸化アルミニウム（ＡＬ_２Ｏ_３）からなるハニカム構造の担体に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属が担持されると共に、吸蔵剤としてバリウム（Ｂａ）等のアルカリ金属、あるいはアルカリ土類金属が担持されてなる。そして、ＮＯｘトラップ触媒３２では、酸化雰囲気においてＮＯｘ、すなわち、酸化触媒３１で生成されたＮＯ_２、また酸化触媒３１で酸化されずに排気ガス中に残存するＮＯを一旦吸蔵し、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を含む還元雰囲気中において、ＮＯｘを放出して窒素（Ｎ_２）等に還元する。

また酸化触媒３１で生成されたＮＯ_２の多くはＮＯｘトラップ触媒３２によって吸着・分解（還元）され、吸着・分解されなかった残りのＮＯ_２はＤＰＦ３３での反応により浄化されるようになっている。

通常、エンジン１１から排出される排気ガスの大部分はＮＯが占めておりＨＣの量は極めて少ないため、ＮＯｘトラップ触媒３２内が酸化雰囲気となり、ＮＯｘトラップ触媒３２ではＮＯｘが吸着されるのみで吸着されたＮＯｘが分解（還元）されることはない。このため、ＮＯｘトラップ触媒３２に所定量のＮＯｘが吸着されると、ターボチャージャ２７と酸化触媒３１との間の排気路３４に固定されたインジェクタ３５から添加剤である燃料（軽油）が噴射されるようになっている。これにより、燃料が混合された排気ガスが酸化触媒３１を通過してＮＯｘトラップ触媒３２に供給され、ＮＯｘトラップ触媒３２内が還元雰囲気となり、吸着されたＮＯｘが分解（還元）される。なおＮＯｘトラップ触媒３２は、窒素酸化物（ＮＯｘ）と同様に硫黄酸化物（ＳＯｘ）も吸蔵すると共に分解（還元）している。

ＤＰＦ３３は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造のフィルタであり、ＤＰＦ３３内には、例えば、上流側端部が開放され下流側端部が閉塞された排気ガス通路３７と下流側端部が開放され上流側端部が閉塞された排気ガス通路３８とが交互に配列されている。そして、排気ガスは、まず上流側端部が開放された排気ガス通路３７に流入し、隣接する排気ガス通路３７との間に設けられた多孔質の壁面から下流側端部が開放された排気ガス通路３８に流入して下流側に流出し、この過程において排気ガス中の微粒子状物質（ＰＭ）が、壁面に衝突したり吸着されたりして捕捉される。

捕捉されたＰＭは、排気ガス中のＮＯ_２によって酸化（燃焼）されＣＯ_２として排出される。すなわち、ＤＰＦ３３では、排気ガスを浄化して、ＰＭなどの排出量を大幅に低減できるようになっている。また、ＰＭが燃焼されることで、ＤＰＦ３３の性能がある程度再生される。

通常は、上述したようにＮＯｘはＮＯｘトラップ触媒３２で吸着されるため、ＤＰＦ３３に供給される排気ガス中のＮＯ_２の量は少なく、ＤＰＦ３３にはＰＭが徐々に堆積されていく。そして、ＤＰＦ３３に所定量のＰＭが堆積すると、排気路３４に固定されているインジェクタ３５から所定量の燃料が噴射されるようになっている。

この場合に、インジェクタからの燃料は、本実施形態では後述するように幅広部に設けられた螺旋状の溝部により旋回流を形成し、これにより拡散される。上述したように排気ガスに燃料が拡散した状態で混合され、ＮＯｘトラップ触媒３２にまんべんなく付着し吸着されたＮＯｘが十分に還元される。排気ガスに含まれているＮＯｘ（ＮＯ_２）はＮＯｘトラップ触媒３２で吸着されずにＤＰＦ３３に供給される。これにより、ＤＰＦ３３におけるＰＭの燃焼が促進されるようになっている。

なお、これら酸化触媒３１、ＮＯｘトラップ触媒３２及びＤＰＦ３３の上流側近傍及びＤＰＦ３３の下流側近傍には、それぞれ排気温センサ３９が設けられており、これら複数の排気温センサ３９によって、酸化触媒３１、ＮＯｘトラップ触媒３２及びＤＰＦ３３に流入する排気ガスの温度と、酸化触媒３１、ＮＯｘトラップ触媒３２及びＤＰＦ３３から排出される排気ガスの温度を検出している。さらに、酸化触媒３１及びＤＰＦ３３の上流側近傍には、排気ガス中の酸素濃度を検出するための酸素濃度センサ４０が設けられている。また、車両には、図示しないが電子制御ユニット（ＥＣＵ）が設けられており、このＥＣＵには、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が備えられている。そして、このＥＣＵが、上記各センサからの情報に基づいて、エンジン１１及び排気浄化装置１０の総合的な制御を行っている。

図２は、本実施形態に係る排気浄化装置の要部を示す拡大断面図である。排気管１２の一部である排気路３４は、図２中図示しないターボチャージャに接続する中空の上流側部材４１と、上流側部材４１に接続されている触媒保持部材４２とから構成されている。触媒保持部材４２には、固定部材４３を介して酸化触媒３１が設けられている。

上流側部材４１について詳細に説明する。上流側部材４１は、ターボチャージャ側の一端である流入口４４が図２中上向きに開口し、酸化触媒３１側の他端の流出口４５は図２中下向きに開口している。

排ガスが流入する流入口４４は、触媒保持部材４２と径が同一となるように形成された排ガスが流出する流出口４５よりも内径が狭い。即ち、上流側部材４１は、排ガスが流入する流入口４４と、流入口４４と内径が略同一である流入部と、流入部に接続され、下流側に向かって徐々に内径が広がる幅広部４６とからなる。幅広部４６の流入口４４とは逆側の端部である流出口４５は、触媒保持部材４２と径が略同一となるように構成されている。

また、上流側部材４１には、流入口４４と内径が略同一である流入部に添加剤噴射部３６が連通（開口）して設けられている。本実施形態では、添加剤噴射部３６は排気路３４を構成する幅広部４６に連通している。本実施形態では、この添加剤噴射部３６と幅広部４６とから燃料通過部（添加剤通過部）５０が構成されている。

添加剤噴射部３６にはインジェクタ３５が設けられている。インジェクタ３５を添加剤噴射部３６を介して設けることで、インジェクタ３５が直接高温の排気ガスの主流に接触することを防止できる。インジェクタ３５は、噴射孔４７から添加剤としての燃料（軽油）を噴射する。本実施形態では、インジェクタ３５には、アシストエアを導入するためのアシストエア導入部４８が設けられており、これによりインジェクタ３５は噴射孔４７から燃料を噴射すると同時にアシストエアを噴射することができ、液状の添加剤である燃料を気化させることができる。即ち、本実施形態のインジェクタ３５はエアアシスト付インジェクタである。

インジェクタ３５から噴射された燃料は、添加剤噴射部３６を通過する。そして、流入口４４から流入した排気ガスの主流とインジェクタ３５から噴射され添加剤噴射部３６を通過した燃料とは、上流側部材４１の幅広部４６で混合される。つまり、燃料は燃料通過部５０を通過し、酸化触媒３１に接触する。本実施形態では、後述するように燃料は拡散されて酸化触媒３１の上流側の端面全面に接触することができる。

ここで、本実施形態では、幅広部４６の内壁には、一つの螺旋状の溝部５１が形成されている。溝部５１は、その始点が幅広部４６の内壁面のうち、インジェクタ３５の噴出孔に対向する位置を始点として設けられている。溝部５１は、この始点から、幅広部４６の内壁面に沿って下流側に向かって螺旋状となるように形成されて、幅広部４６の内径が漸次拡大している部分の端部とこの螺旋状の溝部５１とが交差する位置を終点としている。即ち、溝部５１は、この始点と終点との間を内壁面全体に亘って螺旋状となるように形成されている。

本実施形態では、この螺旋状の溝部５１により、噴射された燃料は、図３に示すように溝に沿って旋回し、溝部５１を通過すると排気路内で旋回流Ｒを形成する。このように燃料が旋回流Ｒを形成することで、燃料が十分に拡散し、酸化触媒３１の端面全面に燃料が接触することができる。

さらに、幅広部４６の内壁に螺旋状の溝部５１が形成されていることで、排ガス流れ自体を旋回させることがなく、圧力損失が小さい。即ち、このように幅広部４６の内壁に螺旋状の溝部５１が形成されていることで、インジェクタ３５から噴射された燃料のみが螺旋状の溝部により旋回して旋回流を形成することができ、かつ、排ガス自体は排気路３４を直進することができる。これにより、還元作用を十分に得ることができると共に、圧力損失を抑制することができるので所望の出力を得ることができる。

次に、第２実施形態について説明する。

図４に示すように、第２実施形態では、螺旋状の溝部６１が筒状部材６２の内壁面に設けられている点が第１実施形態とは異なる。第２実施形態の排気路３４は、内径が略一定であるストレート状の排気管となっている。なお、本実施形態では省略したが、上流側部材と触媒保持部材とは第１実施形態と同様に別体である。

排気路３４には、筒状部材６２が設置されている。筒状部材６２は、中空部６３を有しており、中空部６３は、上流側（インジェクタ３５側）から下流側（酸化触媒３１側）に向けて漸次内径が広くなるように構成されている。そして、この中空部６３の内径の変化に合わせて筒状部材６２の外形も上流側から下流側に向かって漸次外径が大きくなるように構成されている。即ち、筒状部材６２は中空部を備えた円錐台状の形状である。

筒状部材６２は、フランジ部６４を備え、このフランジ部６４は排気路３４に設けられた開口６５に嵌合し、排気路３４の排気路側フランジ部６６に図示しない固定部材により固定されて排気路３４に設けられている。

この筒状部材６２が設けられた位置は、筒状部材６２がなければインジェクタ３５から噴射された燃料が通過する燃料通過部に設けられている。従って、噴射された燃料は添加剤噴射部３６を通過後、排気路３４の一部を通過して筒状部材６２の中空部６３を通過する。即ち、本実施形態では、添加剤噴射部３６と筒状部材６２と排気路３４の一部により燃料通過部が構成されている。

そして、この筒状部材６２の内壁全面に一つの螺旋状の溝部６１が設けられている。このように、本実施形態では、排気路３４そのものに溝部を設けるのではなく、溝部６１を設けた筒状部材６２を別体として設けることで、排気路３４自体に加工を施すことなく簡易に溝部６１を形成することができる。

螺旋状の溝部６１は、筒状部材６２の上流側の内壁面端部に始点が形成され、かつ下流側の内壁面端部に終点が形成されている。筒状部材６２は、溝部６１の始点がインジェクタ３５の噴射孔と対向するように設けられている。即ち、インジェクタ３５から噴射された燃料は、筒状部材６２の溝部６１の始点に到達する。そして、燃料は溝部６１に沿って旋回することで旋回流を形成し、これにより、実施形態１と同様に酸化触媒３１の端面全面に燃料が接触することができる。

このように、本実施形態においても、インジェクタ３５から噴射された燃料のみが螺旋状の溝部６１により旋回して旋回流を形成することができ、かつ、排ガス自体は排気路３４を直進することができる。これにより、還元作用を十分に得ることができると共に、排気の圧力損失を抑制できるので所望の出力を得ることができる。

本発明の第３の実施形態について説明する。

図５に示すように、第３の実施形態では、筒状部材７１が添加剤噴射部３６内に設けられている点が第２実施形態とは異なる。本実施形態では、筒状部材７１は、第２実施形態における筒状部材６２（図４参照）と同一の構成を有している。即ち、筒状部材７１の中空部７２には螺旋状の溝部７３が形成されている。溝部７３は、その始点は筒状部材７１の内壁面端部のインジェクタ３５側に設けられ、かつその終点は筒状部材７１の内壁面端部の排気路３４側に設けられている。

また、筒状部材７１は、排気路３４にフランジ部７４を有している。このフランジ部７４が添加剤噴射部３６内部に延設された排気路側延設部７５と接合されて筒状部材７１は添加剤噴射部３６内に固定されている。この場合に、筒状部材７１の溝部７３の始点がインジェクタ３５の噴射孔４７に対向するように、筒状部材７１を固定し設けている。

このように構成された本実施形態では、インジェクタ３５から噴射された燃料は、筒状部材７１の溝部７３に沿って旋回することで、筒状部材７１を通過した後でも旋回流を形成し、拡散しやすい。特に、添加剤噴射部３６に筒状部材７１を設けることで、噴射されてすぐに溝部７３に接触して旋回を開始でき、より大きな旋回を形成しやすく、これにより酸化触媒３１の端面全面に燃料が接触することが可能である。かつ、添加剤噴射部３６に筒状部材７１を設けることで、排気路３４の形状に与える影響を最小限とすることができる。

このように、本実施形態においても、インジェクタ３５から噴射された燃料のみが螺旋状の溝部７３により旋回して旋回流を形成することができ、かつ、排ガス自体は排気路３４を直進することができる。これにより還元作用を十分に得ることができると共に、圧力損失が小さいので所望の出力を得ることができる。

本発明の第４の実施形態について説明する。

第４の実施形態では、図６に示すように螺旋状の溝部８１が、始点から終点に向かって溝部８１のピッチが広くなるように筒状部材８２の内壁に形成されている点が実施形態２、３とは異なる。なお、図６において排気路等は省略されているが、実施形態２、３と同様に添加剤噴射領域において溝部の始点がインジェクタの噴射孔と対向するように設置されていればよい。

筒状部材８２の溝部８１は、実施形態２、３の筒状部材と同様に、始点がインジェクタ側（内径が狭い開口側）に形成されると共に終点が酸化触媒側（内径の広い開口側）に設けられている。そして、この溝部８１の幅は、始点から終点に向かって漸次広くなるように形成されている。即ち、図６に示すように、始点側の溝部８１の幅Ｗ_１は、終点側の溝部８１の幅Ｗ_２よりも狭い。

本実施形態では、このように溝部８１の幅が始点から終点に向かって広くなっていることにより、他の実施形態よりも旋回流が発生しやすい。即ち、噴射された燃料は溝部８１に沿って旋回していると気化されて体積が膨張するが、本実施形態のように溝部８１の幅が始点から終点に向かって広くなるように構成することで、溝部８１の体積が増えて溝部８１から燃料がはみ出すことがない。その結果、旋回流が発生しやすく、より酸化触媒の端面全面に燃料が接触しやすい。

従って、本実施形態の筒状部材８２を用いた場合においても、インジェクタから噴射された燃料のみが螺旋状の溝部８１により旋回して旋回流を形成することができ、かつ、排ガス自体は排気路を直進することができる。これにより、還元作用を十分に得ることができると共に、圧力損失が小さいので所望の出力を得ることができる。

本発明の第５の実施形態について説明する。

第５の実施形態では、図７に示すように筒状部材８５に螺旋状の溝部８６の深さが始点から終点に向かってより深くなるように形成されている点が実施形態２、３とは異なる。なお、図７において排気路等は省略されているが、実施形態２、３と同様に添加剤噴射領域において溝部の始点がインジェクタと対向するように設置されていればよい。

筒状部材８５の溝部８６は、実施形態２、３の筒状部材と同様に、始点がインジェクタ側（内径が狭い開口側）に形成されると共に終点が酸化触媒側（内径の広い開口側）に設けられている。そして、この溝部８６の深さは、始点から終点に向かって漸次深くなるように形成されている。

本実施形態では、このように溝部８６の深さが始点から終点に向かって深くなっていることにより、他の実施形態よりも旋回流が発生しやすい。即ち、噴射された燃料は溝部８６に沿って旋回していると気化されて体積が膨張するが、本実施形態のように溝部８６の深さが始点から終点に向かって深くなるように（始点での溝部の深さＨ_１＜終点での溝部の深さＨ_２）構成することで、溝部８６の体積が増えて燃料が溝部８６からはみ出すことがない。その結果、旋回流が発生しやすく、より酸化触媒の端面全面に燃料が接触しやすい。

従って、本実施形態の筒状部材８５を用いた場合においても、インジェクタから噴射された燃料のみが螺旋状の溝部８６により旋回して旋回流を形成することができ、かつ、排ガス自体は排気路を直進することができる。これにより、還元作用を十分に得ることができると共に、圧力損失が小さいので所望の出力を得ることができる。

特に第４、第５の実施形態では、溝部８１、８６の体積を上流側から下流側へ向けて増大させることで、より旋回流を形成しやすく構成しているため好ましいものである。

本発明の第６の実施形態について説明する。

第６の実施形態では、第２の実施形態とは、筒状部材９１が偏心している点が異なっている。即ち、筒状部材９１の中心線（筒状部材９１の深さ方向に一致する）Ｌが、排気路３４の上流から下流側に向かって排気路３４のインジェクタ３５に対向する面に対して漸次近接するように筒状部材９１は構成されている。筒状部材９１は、本実施形態では、設置時に筒状部材９１と排気路３４のインジェクタ３５側の面との間がなるべく離間しないように構成されている。この場合の筒状部材９１は、断面視（図８中）においてインジェクタ３５側の壁面は排気路３４に平行であり、かつ、対向する壁面はインジェクタ側へ傾斜するように構成された円錐台状である。このような筒状部材９１は、上述した各実施形態と同様に螺旋状の溝部９２が中空部９３の内壁面に形成されている。

このように筒状部材９１が一方向に偏るように構成されていることで、即ち、筒状部材９１の中心線Ｌが排気路に対して一方向に傾いていることで、インジェクタ３５から噴射された燃料は、実施形態２の場合よりも本実施形態の筒状部材９１が始点とインジェクタ３５の噴射孔との距離が短くすることができ、燃料は実施形態２と比較して早く筒状部材９１内に導入される。このように構成されていることで、筒状部材９１の始点に噴射された燃料が到達できないことを抑制することができる。これにより、燃料がより旋回流を形成しやすく、燃料の分散性が向上する。

また、インジェクタ３５側の筒状部材９１と排気路３４との間の距離が短いために、インジェクタ３５から噴射された燃料が筒状部材９１と排気路３４との間に回り込むことがなく、インジェクタ３５から噴射された燃料でより効率よく旋回流を形成することが可能である。

従って、本実施形態においても、インジェクタ３５から噴射された燃料のみが螺旋状の溝部９２により旋回して旋回流を形成することができ、かつ、排ガス自体は排気路を直進することができる。これにより、還元作用を十分に得ることができると共に、圧力損失が小さいので所望の出力を得ることができる。

以上、本実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。

実施形態２〜６では筒状部材に溝部を設けたが、これに限定されない。実施形態２〜６にあるようなストレート状の排気路３４であっても第１実施形態と同様に排気路３４自体に溝部を設けても良い。また、実施形態１に示す排気路３４の溝部５１が設けられている幅広部に筒状部材を嵌め込んでも良い。

筒状部材の形状は限定されない。その内壁面に螺旋状の溝部を形成することができれば筒状部材の形状は中空部を有する直方体でもよい。

各実施形態における溝部については、少なくともインジェクタ３５の噴射孔に対向する位置に溝部が設けられていれば、この位置を始点としていなくてもよい。例えば、このインジェクタ３５の噴射孔に対向する位置を通過すれば、溝部の始点はより上流から始まっていても良い。

また、上述した実施形態ではエアアシスト付インジェクタを用いて説明したが、添加剤として気化されたものを噴射する場合には、エアアシスト付ではないインジェクタを用いてもよい。

上述した実施形態では、筒状部材７１は、フランジ部７４により添加剤噴射部３６に固定されているが、これに限定されない。例えば排気路側延設部７５や添加剤噴射部３６に溶接により直接固定されていてもよい。

また、上述の実施形態３では、排気浄化装置１０として、排気管１２に、排気浄化用触媒である酸化触媒３１及びＮＯｘトラップ触媒３２と、排気浄化用フィルタであるＤＰＦ３３とを、上流側から酸化触媒３１、ＮＯｘトラップ触媒３２、ＤＰＦ３３の順で配置した例を挙げたが、これら排気浄化用触媒及び排気浄化用フィルタの配置及び種類は特に限定されるものではない。

また、上述した実施形態では、ＮＯｘを分解（還元）する排気浄化用触媒として、燃料（軽油）を還元剤としてＮＯｘを分解（還元）するＮＯｘトラップ触媒を例示したが、これに限定されず、例えば、排気ガス中のＮＯｘを選択的に触媒に吸着させ、還元剤としてアンモニアあるいは尿素をインジェクタから噴射してＮＯｘを分解（還元）する、いわゆるＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）等であってもよい。

なお、本実施形態では、酸化触媒３１に燃料を供給するシステムに本発明を適用したが、排気管に備えたＮＯｘトラップ触媒に燃料を供給するシステムにも本発明を適用することができる。この場合、ＮＯｘトラップ触媒の上流側の排気管に設置した燃料噴射弁から、ＮＯｘトラップ触媒に燃料を適切に流入させることができ、ＮＯｘトラップ触媒に吸蔵されたＮＯｘやＳＯｘを効率よく還元除去することができる。また、燃料以外にも、尿素水（還元剤）や他の添加剤を排気管内に噴射供給するシステムにも本発明を適用することができる。

本発明は、排気ガスからＮＯｘ等の物質を除去（削除）する排気浄化装置を利用するもの、例えば自動車製造分野で利用することができる。

１０ 排気浄化装置
１１ エンジン
１２ 排気管
２７ ターボチャージャ
３１ 酸化触媒
３２ ＮＯｘトラップ触媒
３４ 排気路
３５ インジェクタ
３６ 添加剤噴射部
４１ 上流側部材
４２ 触媒保持部材
４３ 固定部材
４４ 流入口
４５ 流出口
４７ 噴射孔
５１ 溝部

Claims (7)

1. エンジンの排気ポートに接続される排気路と、この排気路に設けられた排気浄化用触媒と、添加剤を噴射して前記排気浄化用触媒に添加剤を供給するインジェクタと、前記インジェクタから噴射された前記添加剤が通過する添加剤通過部とを備え、
   前記添加剤通過部には、少なくとも前記インジェクタの噴射孔に対向する位置から、前記排気浄化用触媒に向かって旋回した螺旋状の溝部が設けられていることを特徴とする排気浄化装置。
2. 前記溝部は、上流側から下流側に向かって漸次幅が広くなるように形成されていることを特徴とする請求項１記載の排気浄化装置。
3. 前記溝部は、上流側から下流側に向かって漸次深さが深くなっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気浄化装置。
4. 前記添加剤通過部には、筒状部材が設けられ、前記溝部が前記筒状部材の内壁面に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
5. 前記筒状部材は、前記排気路の前記インジェクタ側の内壁面に、該筒状部材の外壁面が沿うように設けられていることを特徴とする請求項４に記載の排気浄化装置。
6. 前記筒状部材は、前記排気路の前記インジェクタと対向する側の内壁面に、該筒状部材の外壁面が上流側から下流側に向かって漸近するように設けられていることを特徴とする請求項５に記載の排気浄化装置。
7. 前記インジェクタが、噴射される前記添加剤にアシストエアを吹き付けて該添加剤を気体状とするアシストエア導入部を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の排気浄化装置。