JP2019078213A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】噴射された尿素水と排気ガスの混合部を有利に保温する。【解決手段】内燃機関の排気浄化装置は、還元剤を噴射する噴射弁と、噴射弁の下流側に設けられた選択還元型ＮＯｘ触媒２３と、噴射弁の下流側かつＮＯｘ触媒の上流側に設けられ、還元剤と排気ガスを混合させるための混合通路管１０Ｐと、ＮＯｘ触媒の下流側に設けられ、混合通路管を覆う下流側通路管１３Ｐとを備える。【選択図】図２

Description

本開示は内燃機関の排気浄化装置に係り、特に、ディーゼルエンジンに主に適用される排気浄化装置に関する。

ディーゼルエンジンの排気通路には、排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を還元除去する選択還元型ＮＯｘ触媒が設けられる。ＮＯｘ触媒の上流側には還元剤としての尿素水を噴射する噴射弁が設けられる。ＮＯｘ触媒は、尿素水を加水分解して得られるアンモニアＮＨ₃とＮＯｘを反応させ、排気中のＮＯｘを窒素Ｎ₂に還元する。

特開２０１４−１５９７７６号公報 特開２００９−２２１８８４号公報 特開平１１−２２３１２１号公報

ＮＯｘ触媒を高効率で作動させるには、尿素水の加水分解を促進し、尿素水の単位容量当たりのアンモニア生成量すなわちアンモニア生成効率をできるだけ高い水準に維持することが望ましい。そして尿素水の加水分解を促進するためには、排気通路内に噴射された尿素水と排気ガスの混合部を可能な限り保温することが好ましい。

そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、噴射された尿素水と排気ガスの混合部を有利に保温できる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

本開示の一の態様によれば、
還元剤を噴射する噴射弁と、
前記噴射弁の下流側に設けられた選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記噴射弁の下流側かつ前記ＮＯｘ触媒の上流側に設けられ、還元剤と排気ガスを混合させるための混合通路管と、
前記ＮＯｘ触媒の下流側に設けられ、前記混合通路管を覆う下流側通路管と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置が提供される。

好ましくは、前記排気浄化装置が、前記ＮＯｘ触媒を収容するＮＯｘ触媒収容管をさらに備え、
前記下流側通路管が、前記ＮＯｘ触媒収容管をも覆う。

好ましくは、前記混合通路管と前記ＮＯｘ触媒収容管とが並列に配置され、前記下流側通路管が、前記ＮＯｘ触媒収容管に接触した状態で前記混合通路管と前記ＮＯｘ触媒収容管を覆う。

好ましくは、前記排気浄化装置が、
前記噴射弁の上流側に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタを収容するフィルタ収容管と、をさらに備え、
前記下流側通路管が、前記フィルタ収容管をも覆う。

好ましくは、前記混合通路管と前記ＮＯｘ触媒収容管と前記フィルタ収容管とが並列に配置され、前記下流側通路管が、前記ＮＯｘ触媒収容管と前記フィルタ収容管に接触した状態で、前記混合通路管と前記ＮＯｘ触媒収容管と前記フィルタ収容管とを覆う。

好ましくは、前記排気浄化装置が、前記ＮＯｘ触媒、前記混合通路管および前記下流側通路管を収容するケーシングをさらに備える。

好ましくは、前記下流側通路管が、前記混合通路管を覆う内側管と、前記内側管を覆う外側管と、前記内側管に設けられ前記内側管と前記外側管の内部同士を連通する開口部とを備え、前記内側管の単位面積当たりにおける前記開口部の開口面積の割合が、前記内側管の下流側よりも前記内側管の上流側の方で大きい。

本開示によれば、噴射された尿素水と排気ガスの混合部を有利に保温できる。

本開示の第１実施形態に係る排気浄化装置の全体構造を示す後方斜視図である。 第１実施形態の後方斜視断面図であり、図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。 第１実施形態の前方斜視図である。 本開示の第２実施形態に係る排気浄化装置の全体構造を示す後方斜視図である。 第２実施形態の後方斜視断面図であり、図４のＶ−Ｖ断面図である。 第２実施形態の前方斜視図である。 本開示の第３実施形態に係る排気浄化装置の全体構造を示す後方斜視図である。 第３実施形態の後方斜視断面図であり、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。 第３実施形態の前方斜視図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお本発明は以下の実施形態に限定されない点に留意されたい。

［第１実施形態］
図１〜図３に、本発明の第１実施形態に係る排気浄化装置の全体構造を示す。便宜上、直交三軸の各方向、すなわち前後左右上下の各方向を図示の如く定める。但しこれら各方向が図示の配置に関して説明の便宜上定められたものに過ぎない点に留意されたい。図１は後方斜視図、図２は後方斜視断面図（図１のＩＩ−ＩＩ断面図）、図３は前方斜視図である。

排気浄化装置が適用される内燃機関（図示せず、エンジンともいう）は、車両に搭載されるディーゼルエンジンである。車両（図示せず）はトラック等の大型車両である。但し車両および内燃機関の種類、用途等に限定はなく、例えば車両は乗用車等の小型車両であってもよいし、エンジンはガソリンエンジンであってもよい。

図示するように、排気浄化装置１は、後述する複数の部材（触媒等）をコンパクトに纏めてキャニング（canning）状態で収容する密閉箱型のケーシング２を備える。本実施形態のケーシング２は全体として略直方体形状とされる。ケーシング２は、前後方向に延び前後端が開放された角筒状のケーシング本体２Ａと、ケーシング本体２Ａの前後端の開口部を着脱可能に閉止する前端板および後端板とを備える。但し前端板および後端板は取り外され図示省略されている。ケーシング本体２Ａの前後端の周縁部にフランジ２ＢＦ、２ＢＲが設けられ、前端板および後端板はこれらフランジ２ＢＦ、２ＢＲに重ねられ、図示しないボルト等により着脱可能に取り付けられる。

ケーシング２の左側板２Ｌには、ケーシング２内にエンジンの排気ガスＧを導入するための装置入口管３が貫通して取り付けられている。またケーシング２の右側板２Ｒには、ケーシング２内から排気ガスＧを排出するための装置出口管４が貫通して取り付けられている。但し装置入口管３と装置出口管４の設置位置は任意に設定できる。

ケーシング２内では、金属製（本実施形態ではステンレス製）の複数の管および板が溶接等で取り付けられることにより、適宜空間が仕切られ、これにより排気ガスＧが流される排気通路５が画成されている。ここで「排気通路」とは、排気ガスＧが流される任意の空間をいい、その形状は任意である。管状であってもよいしチャンバ状であってもよい。排気通路５は排気ガスＧを前後方向に複数回折り返すように構成されている。

ケーシング本体２Ａ内には、ケーシング２内を前後に仕切る前側隔壁板６と後側隔壁板７とが設けられている。前側隔壁板６とケーシング２の前端板との間に前端チャンバ８Ｆが画成されている。後側隔壁板７とケーシング２の後端板との間に後端チャンバ８Ｒが画成されている。前側隔壁板６と後側隔壁板７の間に中間チャンバ８Ｍが画成されている。なお図２では後側隔壁板７が図示省略される。

以下、ケーシング２内における排気ガスＧのメインの流れを概略説明する。このメインの流れは図１〜図３に矢示する通りである。

装置入口管３内を流れてきた排気ガスは、ケーシング２内左下に配置され前後方向に延びる第１通路９内を前向きに直進し、このときに第１酸化触媒２１とフィルタ２２を順に通過する。その後排気ガスは、前端チャンバ８Ｆ内に配置された送り管１９Ｐ内の送り通路１９を通じて、ケーシング２内右下に配置された混合通路としての第２通路１０内に入る。このときに排気ガスは前向きから後向きへ折り返される。そして排気ガスは、第２通路１０内を前方から後方に流れた後、後端チャンバ８Ｒ内に入り、ここで図１に示すように二方向に分岐して、ケーシング２内右上に配置された第３通路１１と、ケーシング２内左上に配置された第４通路１２とに入る。このときに排気ガスは後向きから前向きへ折り返される。

排気ガスは、第３および第４通路１１，１２内を後方から前方に流れ、このときにＮＯｘ触媒２３と第２酸化触媒２４を順に通過する。その後排気ガスは、前端チャンバ８Ｆ内に入り、図３に示すように、ケーシング２内の中央部から右下にかけて配置された第５通路１３へと集約される。このときに排気ガスは前向きから後向きへ折り返される。その後排気ガスは、第５通路１３内を前方から後方に流れ、装置出口管４を通じて装置外に排出される。

このように排気通路５は、第１通路９、第２通路１０、第３通路１１、第４通路１２、第５通路１３、送り通路１９、前端チャンバ８Ｆおよび後端チャンバ８Ｒを含む。

第２通路１０の上流側には、還元剤としての尿素水を噴射する噴射弁１４（仮想線で示す）が設けられている。噴射弁１４は、第２通路１０と同軸に後向きに配置され、第２通路１０の軸方向後方下流側に向かって尿素水を噴霧状に噴射する。なお噴射弁１４はケーシング２の前端板および送り管１９Ｐに取り付けられる。

噴射弁１４は、尿素水の供給対象物である選択還元型ＮＯｘ触媒２３の上流側に配置される。そして噴射弁１４の下流側かつＮＯｘ触媒２３の上流側に位置する第２通路１０は、噴射弁１４から噴射された尿素水と排気ガスを混合するための混合通路としての役割を果たす。

排気通路５には４種類の後処理部材、すなわち第１酸化触媒２１、フィルタ２２、選択還元型ＮＯｘ触媒２３および第２酸化触媒２４が、上流側から順に直列に配置されている。

第１酸化触媒２１は、排気ガス中の未燃成分（炭化水素ＨＣおよび一酸化炭素ＣＯ）を酸化して浄化すると共に、このときの反応熱で排気ガスを加熱昇温する。

フィルタ２２は、所謂ディーゼルパティキュレートフィルタ（DPF: Diesel Particulate Filter）または触媒付煤フィルタ（CSF: Catalyzed Soot Filter）と称されるもので、触媒を担持した連続再生式フィルタである。フィルタ２２は、ウォールフロー型とされ、排気中に含まれる粒子状物質（以下PM: Particulate Matterという）を捕集すると共に、捕集したＰＭを触媒反応により連続的に酸化して燃焼除去する。

選択還元型ＮＯｘ触媒（SCR: Selective Catalytic Reduction）２３は、尿素水を加水分解して得られるアンモニアＮＨ₃とＮＯｘを反応させ、排気中のＮＯｘを窒素Ｎ₂に還元する。

第２酸化触媒２４は、アンモニアスリップ酸化触媒とも称され、ＮＯｘ触媒２３から排出された（スリップした）余剰アンモニアを酸化除去する。

本実施形態において、ＮＯｘ触媒２３および第２酸化触媒２４の組み合わせは、第３通路１１と第４通路１２に互いに並列して計二つ設けられる。

第１〜第５通路９〜１３および送り通路１９は、第１〜第５通路管９Ｐ〜１３Ｐおよび送り通路管１９Ｐにより画成されている。第１〜第５通路管９Ｐ〜１３Ｐは、いずれも前後方向に延びて互いに平行に並列されている。本実施形態において、第１〜第４通路管９Ｐ〜１２Ｐは断面円形に形成されている。第５通路管１３Ｐは、図１および図２に示すように略ひょうたん形の断面形状を有し、第２通路管１０Ｐを外側から覆っている。これについては後に詳述する。送り通路管１９Ｐは、前端チャンバ８Ｆ内に固定されて前側隔壁板６と共に送り通路１９を画成し、第１通路９を第２通路１０のみに連通させ、第５通路１３に連通させないよう構成されている。なお各管の断面形状は適宜変更可能である。

第１通路管９Ｐは、後端板から前側隔壁板６まで延び、その後端が後端板によって閉止される。第２通路管１０Ｐは、前側隔壁板６から後側隔壁板７まで延びる。第３通路管１１Ｐおよび第４通路管１２Ｐは後側隔壁板７から前側隔壁板６まで延びる。第５通路管１３Ｐは前側隔壁板６から後側隔壁板７まで延び、その後端が後側隔壁板７によって閉止される。

さて、ＮＯｘ触媒２３を高効率で作動させるには、尿素水の加水分解を促進し、尿素水の単位容量当たりのアンモニア生成量すなわちアンモニア生成効率をできるだけ高い水準に維持することが望ましい。そして尿素水の加水分解を促進するためには、排気通路内に噴射された尿素水と排気ガスの混合部を可能な限り保温することが好ましい。こうすることで尿素水の熱分解が促進されるからである。

本実施形態の場合、第２通路１０および第２通路管１０Ｐが、噴射弁１４から噴射された尿素水と排気ガスを混合するための混合通路および混合通路管として機能する。よって尿素水の加水分解を促進するには、第２通路１０および第２通路管１０Ｐの内部を可能な限り保温することが好ましい。

そこで本実施形態では、第２通路管１０Ｐを第５通路管１３Ｐにより覆っている。第５通路管１３Ｐ内には、後に装置外へと排出される、廃熱を含む排気ガスが流されている。本実施形態では、第５通路管１３Ｐが第２通路管１０Ｐを覆っているので、第５通路管１３Ｐ内の廃熱を利用して第２通路管１０Ｐの内部を保温することができる。従って、第５通路管１３Ｐ内の廃熱を有効利用し、第２通路管１０Ｐ内を有利に保温できる。そして尿素水の加水分解および熱分解を促進し、アンモニア生成効率を高め、ＮＯｘ触媒を高効率で作動させ、排気浄化性能を高めることができる。なお覆う態様には、全体を覆う態様と一部を覆う態様とが含まれ、本実施形態では全体を覆う態様が採用される。

ここで第５通路管１３Ｐは、ＮＯｘ触媒２３の下流側に設けられ、ＮＯｘ触媒２３から排出された排気ガスを流すための下流側通路管として機能する。本実施形態の場合、ＮＯｘ触媒２３から排出され第２酸化触媒２４を通過した後の排気ガスが第５通路管１３Ｐ内を流れる。

なお、本実施形態では混合通路管たる第２通路管１０Ｐを独立して設けたため、噴射された尿素水と排気ガスの混合距離および混合時間をできるだけ多く確保し、排気熱を利用した尿素水の加水分解および熱分解を促進することができる。本実施形態は特に、尿素水が加水分解され難い低温条件下で非常に有利である。

一般に、混合通路管内に特別なミキサー部材を設けて尿素水と排気ガスを積極的に攪拌混合することが行われている。しかし、こうすると排気抵抗および圧力損失が増大し、低燃費化に不利である。またミキサー部材の複雑な通路を尿素水と排気ガスが通過するため、その通路内にやがて尿素水由来の白色堆積物（デポジット）が堆積し、通路を閉塞する虞がある。

これに対し本実施形態の構造は、第２通路管１０Ｐ内にミキサー部材を設けないので、これらの問題を解消可能である。もっとも必要であれば、ミキサー部材を設けてもよい。

図１および図２に示すように、第２通路管１０Ｐは、断面円形の直管により形成されている。また第５通路管１３Ｐは、第２通路管１０Ｐを覆う内側管３１と、内側管３１を覆う外側管３２と、内側管３１に設けられ内側管３１と外側管３２の内部同士を連通する開口部３３とを備える。

内側管３１は、第２通路管１０Ｐより大径の断面円形の直管により形成され、第２通路管１０Ｐと同軸に配置され、第２通路管１０Ｐの全体（全長および全周）を隙間を隔てて覆う。外側管３２は、略Ｕ字状の断面形状を有する板材３４の両端部を内側管３１の外壁に溶接等により固着することにより形成される。その両端部は断面フレア状に拡張される。外側管３２は、第１〜第４通路管９Ｐ〜１２Ｐによって囲まれ比較的空いたケーシング２内の中央部（上下左右方向の中央部）のスペースに突出するよう配置される。これによりケーシング２内のスペース効率を高められる。

開口部３３は、内側管３１を貫通して設けられた複数の孔３３Ａにより形成される。本実施形態の孔３３Ａは円形であるが、孔３３Ａの形状は変更してもよい。特に、周方向の一部に複数の孔３３Ａが明けられたパンチングメタルにより内側管３１が形成されている。これにより開口部３３を有する内側管３１の作製が容易となる。開口部３３は、内側管３１の前後長さ方向の略全長に亘って設けられてもよい。前側の開口部３３が便宜上図６に示される。なお開口部３３は、内側管３１の長さ方向の一部に設けられてもよい。

前端チャンバ８Ｆには外側管３２のみが直接連通されている。第２酸化触媒２４を通過し前端チャンバ８Ｆ内に流入した排気ガスＧは、外側管３２に入り、開口部３３を通過して内側管３１内に入る。そして内側管３１内を後方に向かって流れ、内側管３１の後端側面部に接続された装置出口管４を通じて外部に排出される。内側管３１内を流れる過程で、内側管３１内の排気ガスの熱すなわち廃熱が、第２通路管１０Ｐ内の尿素水および排気ガスに伝達され、加水分解が促進される。

ところで、前端チャンバ８Ｆから内側管３１内に排気ガスが流れる過程で、圧力損失は、内側管３１の前方上流側の開口部３３を通過するときに大きくなる傾向にある。逆に内側管３１の後方下流側の開口部３３を通過するときには、装置出口管４がより近くにあるため、それ程大きくならない傾向にある。よってこの点を考慮し、本実施形態では、内側管３１の単位面積当たりにおける開口部３３の開口面積の割合が、内側管３１の後方下流側よりも内側管３１の前方上流側の方で大きくされている。これにより、内側管３１の前方上流側の開口部３３を通過するときの圧力損失を低下させ、低燃費化に有利な構造とすることができる。また、内側管３１の前方上流側でより多くの排気ガスを内側管３１内に導入し、内側管３１内で排気ガスができるだけ長い距離流れるようにし、より多くの廃熱を回収して第２通路管１０Ｐ内を有利に保温できる。他方、内側管３１の後方下流側では必要以上に開口部３３を設けずに済み、製造コストの低減が図れる。なお、内側管３１の後方下流側で開口面積の割合をゼロとし、すなわち開口部３３を無くしてもよい。

開口部３３の開口面積割合を後方下流側より前方上流側で大きくする方法は、様々考えられる。例えば前者より後者の方で、孔の面積を大きくしたり、孔の数を増やしたり、孔の間隔を密にしたりする方法が考えられる。

このように本実施形態では、第５通路管１３Ｐにより第２通路管１０Ｐを覆ったので、第５通路管１３Ｐ内の廃熱を有効利用して第２通路管１０Ｐ内を有利に保温することができる。

また、ＮＯｘ触媒２３、第２通路管１０Ｐおよび第５通路管１３Ｐ等を収容するケーシング２を設けたため、第２通路管１０Ｐ内をさらに有利に保温することができる。

なお本実施形態の変形例について様々なものが考えられる。例えば第５通路管１３Ｐにより第２通路管１０Ｐの一部を覆ってもよい。第５通路管１３Ｐは必ずしも内側管３１および外側管３２で構成する必要はなく、単一の管で構成してもよい。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。なお第１実施形態と同様の部分には図中同一符号を付して説明を割愛し、以下、第１実施形態との相違点を主に説明する。

図４〜図６に、本実施形態に係る排気浄化装置の全体構造を示す。図４は後方斜視図、図５は後方斜視断面図（図４のＶ−Ｖ断面図）、図６は前方斜視図である。

図示するように、本実施形態は第５通路管１３Ｐの構成が第１実施形態と主に異なる。本実施形態の第５通路管１３Ｐは、第２通路管１０Ｐに加え、第３通路管１１Ｐおよび第４通路管１２Ｐをも覆う。ここで第３通路管１１Ｐおよび第４通路管１２Ｐは、ＮＯｘ触媒２３を収容するＮＯｘ触媒収容管として機能する。

具体的には第５通路管１３Ｐは、内側管３１と外側管３２と開口部３３とを備える。内側管３１と開口部３３については第１実施形態と同様である。しかしながら外側管３２については第１実施形態と異なり、本実施形態の外側管３２は、内側管３１に加え、第３通路管１１Ｐおよび第４通路管１２Ｐをも覆う。従って外側管３２の内側には比較的広いスペースが形成される。

外側管３２は、第３通路管１１Ｐと第４通路管１２Ｐを覆う１枚の板材３５の両端部を内側管３１の外壁に溶接等により固着することにより形成される。こうして出来た外側管３２は、第３通路管１１Ｐと第４通路管１２Ｐがそれぞれ部分嵌合される断面円弧状の湾曲部３６，３７と、内側管３１、第３通路管１１Ｐおよび第４通路管１２Ｐの各々の間の隙間を閉止する閉止部３８，３９，４０とを有する。湾曲部３６，３７は第３通路管１１Ｐおよび第４通路管１２Ｐに面接触される。閉止部３８，３９，４０は内側に向かって滑らかにくびれた形状とされている。こうして第５通路管１３Ｐは、全体として略三角形の断面形状とされる。そして第５通路管１３Ｐは、第３通路管１１Ｐおよび第４通路管１２Ｐに接触した状態で、第２通路管１０Ｐ、第３通路管１１Ｐおよび第４通路管１２Ｐを覆う。

なお図示しないが、内側管３１、第３通路管１１Ｐおよび第４通路管１２Ｐを１枚の板材３５で覆う代わりに、内側管３１と第３通路管１１Ｐ、第３通路管１１Ｐと第４通路管１２Ｐ、および第４通路管１２Ｐと内側管３１の間の隙間をそれぞれ短い板材（図示せず）で閉止してもよい。この場合の構造も図示例の構造と等価である。

前端チャンバ８Ｆには外側管３２のみが直接連通されている。従って前側隔壁板６には、外側管３２の断面形状と略同一形状の比較的大きな開口部４１が形成されている。

本実施形態によれば、第１実施形態の作用効果に加え、次の作用効果を発揮することができる。すなわち、第５通路管１３Ｐにより第３通路管１１Ｐおよび第４通路管１２Ｐをも覆ったので、第５通路管１３Ｐ内の廃熱を利用してＮＯｘ触媒２３も保温することができる。よってＮＯｘ触媒２３の活性化の維持促進に有利となり、排気浄化性能を高めることができる。

また、第５通路管１３Ｐが、第３通路管１１Ｐと第４通路管１２Ｐに接触した状態で、第２通路管１０Ｐと第３通路管１１Ｐと第４通路管１２Ｐを覆うので、これらの全体構成をコンパクトにできる。特に第５通路管１３Ｐを第３通路管１１Ｐと第４通路管１２Ｐに接触させたので、両者の間に隙間を設ける場合に比べ、コンパクト化を達成できる。また、第５通路管１３Ｐの熱を第３通路管１１Ｐと第４通路管１２Ｐに直接伝達し、その熱を利用して通路管１１Ｐ，１２Ｐ内部のＮＯｘ触媒２３を保温できるので、ＮＯｘ触媒２３の活性化に有利である。

さらに、１枚の板材３５で外側管３２を形成したので、外側管３２の作製が容易になると共に、第３通路管１１Ｐおよび第４通路管１２Ｐと外側管３２との組み付けも容易となる。

なお本実施形態の構成が、第３通路管１１Ｐおよび第４通路管１２Ｐ内部の第２酸化触媒２４の保温にも有利なことは言うまでもない。本実施形態においても、開口部３３の開口面積の割合を内側管３１の後方下流側よりも前方上流側の方で大きくするのが好ましい。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を説明する。ここでは第２実施形態との相違点を主に説明する。図７〜図９に、本実施形態に係る排気浄化装置の全体構造を示す。図７は後方斜視図、図８は後方斜視断面図（図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図）、図９は前方斜視図である。

図示するように、本実施形態は第５通路管１３Ｐの構成が第２実施形態と主に異なる。本実施形態の第５通路管１３Ｐは、第２通路管１０Ｐと、第３通路管１１Ｐおよび第４通路管１２Ｐとに加え、第１通路管９Ｐをも覆う。ここで第１通路管９Ｐは、フィルタ２２を収容するフィルタ収容管として機能する。

具体的には第５通路管１３Ｐは、内側管３１と外側管３２と開口部３３とを備える。内側管３１と開口部３３については第２実施形態と同様である。しかしながら外側管３２については第２実施形態と異なり、本実施形態の外側管３２は、内側管３１と第３通路管１１Ｐおよび第４通路管１２Ｐとに加え、第１通路管９Ｐをも覆う。従って外側管３２の内側にはさらに広いスペースが形成される。

外側管３２は、第３通路管１１Ｐと第４通路管１２Ｐと第１通路管９Ｐを覆う１枚の板材４２の両端部を内側管３１の外壁に溶接等により固着することにより形成される。こうして出来た外側管３２は、第３通路管１１Ｐと第４通路管１２Ｐと第１通路管９Ｐがそれぞれ部分嵌合される断面円弧状の湾曲部３６，３７，４３と、内側管３１、第３通路管１１Ｐ、第４通路管１２Ｐおよび第１通路管９Ｐの各々の間の隙間を閉止する閉止部３８，３９，４４，４５とを有する。湾曲部３６，３７，４３は第３通路管１１Ｐ、第４通路管１２Ｐおよび第１通路管９Ｐに面接触される。閉止部３８，３９，４４，４５は内側に向かって滑らかにくびれた形状とされている。こうして第５通路管１３Ｐは、全体として略四角形の断面形状とされる。そして第５通路管１３Ｐは、第３通路管１１Ｐ、第４通路管１２Ｐおよび第１通路管９Ｐに接触した状態で、第２通路管１０Ｐ、第３通路管１１Ｐ、第４通路管１２Ｐおよび第１通路管９Ｐを覆う。

なお図示しないが、内側管３１、第３通路管１１Ｐ、第４通路管１２Ｐおよび第１通路管９Ｐを１枚の板材４２で覆う代わりに、内側管３１と第３通路管１１Ｐ、第３通路管１１Ｐと第４通路管１２Ｐ、第４通路管１２Ｐと第１通路管９Ｐ、第１通路管９Ｐと内側管３１の間の隙間をそれぞれ短い板材（図示せず）で閉止してもよい。この場合の構造も図示例の構造と等価である。

前端チャンバ８Ｆには外側管３２のみが直接連通されている。従って前側隔壁板６には、外側管３２の断面形状と略同一形状のさらに大きな開口部４６が形成されている。

本実施形態によれば、第２実施形態の作用効果に加え、次の作用効果を発揮することができる。すなわち、第５通路管１３Ｐにより第１通路管９Ｐをも覆ったので、第５通路管１３Ｐ内の廃熱を利用してフィルタ２２も保温することができる。よってフィルタ２２に担持された触媒の活性化を維持促進でき、ＰＭの燃焼効果を高め、排気浄化性能を高めることができる。

また、第５通路管１３Ｐが、第３通路管１１Ｐ、第４通路管１２Ｐおよび第１通路管９Ｐに接触した状態で第２通路管１０Ｐ、第３通路管１１Ｐ、第４通路管１２Ｐおよび第１通路管９Ｐを覆うので、これらの全体構成をコンパクトにできる。特に第５通路管１３Ｐを第１通路管９Ｐに接触させたので、両者の間に隙間を設ける場合に比べ、コンパクト化を達成できる。また、第５通路管１３Ｐの熱を第１通路管９Ｐに直接伝達し、その熱を利用して通路管９Ｐ内部のフィルタ２２を保温できるので、フィルタ２２の触媒の活性化に有利である。

さらに、１枚の板材４２で外側管３２を形成したので、外側管３２の作製が容易になると共に、第３通路管１１Ｐ、第４通路管１２Ｐおよび第１通路管９Ｐと外側管３２との組み付けも容易となる。

なお本実施形態の構成が、第１通路管９Ｐ内部の第１酸化触媒２１の保温にも有利なことは言うまでもない。本実施形態においても、開口部３３の開口面積の割合を内側管３１の後方下流側よりも前方上流側の方で大きくするのが好ましい。

以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示の実施形態は他にも様々考えられる。

（１）本開示は、上述のような密閉箱型ケーシング２を有する排気浄化装置のみならず、ケーシング２を有しない通常の排気浄化装置にも適用可能である。

（２）本開示は、よりシンプルな実施形態によっても実施可能である。例えば、第１酸化触媒２１、フィルタ２２および第２酸化触媒２４の少なくとも一つを省略してもよい。また上記実施形態ではＮＯｘ触媒２３と、これを収容するＮＯｘ触媒収容管（第３通路管１１Ｐ、第４通路管１２Ｐ）とを二つずつ設けたが、これらを一つずつ設けてもよい。

前述の各実施形態の構成は、特に矛盾が無い限り、部分的にまたは全体的に組み合わせることが可能である。本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１ 排気浄化装置
２ ケーシング
９Ｐ 第１通路管
１０Ｐ 第２通路管
１１Ｐ 第３通路管
１２Ｐ 第４通路管
１３Ｐ 第５通路管
１４ 噴射弁
２２ フィルタ
２３ ＮＯｘ触媒
３１ 内側管
３２ 外側管
３３ 開口部

Claims (7)

1. 還元剤を噴射する噴射弁と、
   前記噴射弁の下流側に設けられた選択還元型ＮＯｘ触媒と、
   前記噴射弁の下流側かつ前記ＮＯｘ触媒の上流側に設けられ、還元剤と排気ガスを混合させるための混合通路管と、
   前記ＮＯｘ触媒の下流側に設けられ、前記混合通路管を覆う下流側通路管と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記ＮＯｘ触媒を収容するＮＯｘ触媒収容管をさらに備え、
   前記下流側通路管が、前記ＮＯｘ触媒収容管をも覆う
   請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記混合通路管と前記ＮＯｘ触媒収容管とが並列に配置され、前記下流側通路管が、前記ＮＯｘ触媒収容管に接触した状態で前記混合通路管と前記ＮＯｘ触媒収容管を覆う
   請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記噴射弁の上流側に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
   前記フィルタを収容するフィルタ収容管と、をさらに備え、
   前記下流側通路管が、前記フィルタ収容管をも覆う
   請求項２または３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記混合通路管と前記ＮＯｘ触媒収容管と前記フィルタ収容管とが並列に配置され、前記下流側通路管が、前記ＮＯｘ触媒収容管と前記フィルタ収容管に接触した状態で、前記混合通路管と前記ＮＯｘ触媒収容管と前記フィルタ収容管とを覆う
   請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記ＮＯｘ触媒、前記混合通路管および前記下流側通路管を収容するケーシングをさらに備える
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 前記下流側通路管が、前記混合通路管を覆う内側管と、前記内側管を覆う外側管と、前記内側管に設けられ前記内側管と前記外側管の内部同士を連通する開口部とを備え、前記内側管の単位面積当たりにおける前記開口部の開口面積の割合が、前記内側管の下流側よりも前記内側管の上流側の方で大きい
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。

Images