JP5166848B2

JP5166848B2 - 排気浄化装置

Info

Publication number: JP5166848B2
Application number: JP2007324426A
Authority: JP
Inventors: 律子篠▲崎▼; 琢也北清; 政行高橋
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2007-12-17
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2027-12-17
Also published as: JP2009144636A

Description

本発明は排気浄化装置に関し、特に排気浄化手段をそれぞれ収容する２つのケーシングを連通路で連通するようにした排気浄化装置に関する。

エンジンの排気中には様々な大気汚染物質が含まれており、これらの大気汚染物質を効率良く排気中から除去して排気を浄化するため、排気浄化装置として複数の排気浄化手段が用いられる場合がある。
例えば、ディーゼルエンジン等のエンジンから排出される排気中には、大気汚染物質であるパティキュレートやＮＯｘ（窒素酸化物）などが含まれている。そこでパティキュレートについては、エンジンの排気通路にパティキュレートフィルタを設け、排気中に含まれるパティキュレートをパティキュレートフィルタで捕集し、大気中にパティキュレートが放出されないようにする技術が従来より知られている。

またＮＯｘについては、エンジンの排気通路にアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒を配設し、還元剤としてアンモニアをアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒に供給することにより、ＮＯｘを選択還元して排気を浄化する技術が知られている。
そして、このようなパティキュレートの捕集及びＮＯｘの還元を効率的に行うため、パティキュレートフィルタ及びアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒を組み合わせ、排気浄化装置として用いるようにしたものが、例えば特許文献１などによって提案されている。

特許文献１の排気浄化装置は、エンジンの排気通路に介装された上流側ケーシングと、上流側ケーシングの下流側に配設されて連通路で連通された下流側ケーシングとで構成される。上流側ケーシング内には、前段酸化触媒が収容されると共に、この前段酸化触媒の下流側にパティキュレートフィルタが収容されている。なお、この前段酸化触媒は排気中のＮＯ（一酸化窒素）を酸化させてＮＯ_２（二酸化窒素）を生成し、このＮＯ_２によってパティキュレートフィルタの連続再生を行うと共に、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒に供給される排気中のＮＯ_２の比率を増大させ、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒の浄化効率を上昇させるために使用される。

一方、下流側ケーシング内にはアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒が収容されると共に、このアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒の下流側にアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒から流出したアンモニアを酸化してＮ_２とするための後段酸化触媒が収容されている。
更に、上流側ケーシングと下流側ケーシングとを連通する連通路には、連通路内の排気中に尿素水を噴射供給する尿素水インジェクタが設けられている。尿素水インジェクタから噴射された尿素水は、排気の熱により加水分解してアンモニアとなり、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒に還元剤として供給される。

また、上述した特許文献１の排気浄化装置に用いられているパティキュレートフィルタ及び後段酸化触媒を省略し、前段酸化触媒及びアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒を組み合わせて排気浄化装置としたものが、例えば特許文献２などによって提案されている。特許文献２の排気浄化装置の場合には、パティキュレートフィルタが存在しないため、前段酸化触媒は上述したようにしてアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒の排気浄化効率を上昇させるために用いられる。

特許文献２の排気浄化装置も上述した特許文献１の排気浄化装置と同様に、エンジンの排気通路に介装された上流側ケーシングと、上流側ケーシングの下流側に配設されて連通路で連通された下流側ケーシングとで構成される。そして、上流側ケーシング内には前段酸化触媒が収容され、下流側ケーシングにはアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒が収容されている。また、上流側ケーシングと下流側ケーシングとを連通する連通路には、連通路内の排気中に尿素水を噴射供給する尿素水インジェクタが設けられている。

特許文献１及び２の排気浄化装置のように、下流側ケーシングにアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒を収容すると共に、連通路に尿素水インジェクタを配設することにより、上流側ケーシングから連通路内を通って下流側ケーシング内に流入する排気の流路面積は、連通路で一旦絞られた後、下流側ケーシングで拡大することになる。従って、尿素水インジェクタによって排気中に供給された尿素水或いはこの尿素水から生成されたアンモニアを排気中で良好に拡散しながら、下流側ケーシングに収容されたアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒に供給することが可能となる。

一方、特許文献１及び２のように排気浄化装置を構成した場合、排気の流動経路に沿って上流側ケーシング、連通路及び下流側ケーシングが直列に設けられているため、これらを一直線上に配列した場合には排気浄化装置が長大なものとなってしまう。特に、このような排気浄化装置を車両に搭載しようとする場合には、他の車両搭載機器や車体構成部品との干渉などにより搭載が困難となる場合があるため、これらのレイアウトを考慮する必要がある。

そこで、上流側ケーシングの側方に下流側ケーシングを配置し、筒状をなす下流側ケーシングの側面部に連通路を接続して排気浄化装置を構成することが考えられる。このようにすることにより、排気浄化装置が長大化せずにすみ、ある程度レイアウト上の自由度を確保することができる。
特開２００７−１６２４８７号公報特開２００６−０２９２３３号公報

しかしながら、上述のように上流側ケーシングの側方に下流側ケーシングを配置した場合、上流側ケーシングと下流側ケーシングとの位置関係によっては連通路を直線状の形状とすることができず、連通路に屈曲部を設けなければならない場合がある。また、車両搭載機器や車体構成部品との干渉を避ける上で、連通路に屈曲部を設けなければならない場合もある。

このような場合、連通路に形成された屈曲部によって連通路内の排気の流れに偏りを生じることになるので、屈曲部の屈曲形状によっては、連通路から下流側ケーシング内のアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒に排気が流入する際に、排気中の尿素水或いは尿素水から生成されたアンモニアを均等にアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒に供給することができないという問題が生じ、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒の排気浄化効率が低下するおそれがある。

また、特許文献１及び２の排気浄化装置のように下流側ケーシング内にアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒を収容した排気浄化装置に限らず、下流側ケーシング内にパティキュレートフィルタや酸化触媒など別タイプの排気浄化手段を収容したような場合においても、連通路に形成された屈曲部によって排気の流動に偏りが生じるため、下流側ケーシング内の排気浄化手段には均等に排気が流入せず、排気浄化手段の排気浄化効率が低下するという問題が生じる。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、連通路の屈曲部による排気流動の偏りの度合いを低く抑えて下流側ケーシング内の排気浄化手段の排気浄化効率を良好に維持可能な排気浄化装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の排気浄化装置は、エンジンの排気通路に接続され、上記エンジンの排気を浄化する第１排気浄化手段を収容した第１ケーシングと、筒状をなして、上記エンジンの排気を浄化する第２排気浄化手段を収容した第２ケーシングと、上記第１ケーシングと上記第２ケーシングとを連通し、上記第１ケーシングから排出された排気を上記第２ケーシングに案内する連通路とを備え、上記連通路は、その途中部分に屈曲部を有して一端が上記第２ケーシングの側面部に接続され、上記屈曲部は、上記屈曲部より上流側における上記連通路の中心軸線を下流側に延長する方向と、上記屈曲部より下流側における上記連通路の中心軸線を下流側に延長する方向とがなす角度である屈曲角度が１２０°以下に設定されると共に、上記屈曲部より上流側における上記連通路の直径に対して上記連通路の中心軸線における屈曲半径の比が０．８以上に設定された所定屈曲形状を有することを特徴とする（請求項１）。

このように構成された排気浄化装置によれば、第１ケーシングから排出された排気が連通路内に流入する。そして、連通路に流入した排気は、屈曲部より上流側における連通路の中心軸線を下流側に延長する方向と、屈曲部より下流側における連通路の中心軸線を下流側に延長する方向とがなす角度である屈曲角度が１２０°以下に設定されると共に、屈曲部より上流側における連通路の直径に対して連通路の中心軸線における屈曲半径の比が０．８以上に設定された所定屈曲形状を有する屈曲部を通過した後、第２ケーシング内に流入する。
また、上記排気浄化装置において、上記連通路が複数の屈曲部を有している場合には、少なくとも排気の流動経路として上記第２ケーシングに最も近い屈曲部が上記所定屈曲形状を有するのが好ましい（請求項２）。

また、上記排気浄化装置において、上記連通路を介し上記第１ケーシングから上記第２ケーシングへと流動する排気中に尿素水を供給する尿素水供給手段を更に備え、上記第２排気浄化手段は、上記尿素水供給手段によって供給された尿素水から生成されるアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択還元するアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒であることを特徴とする（請求項３）。

このように構成された排気浄化装置によれば、連通路を介し第１ケーシングから第２ケーシングへと流動する排気中に尿素水供給手段から尿素水が供給される。排気中の尿素水は排気の熱によって加水分解し、アンモニアが生成される。尿素水供給手段によって供給された尿素水或いはこの尿素水から生成されたアンモニアは、連通路内を流動して屈曲部を通過した後に第２ケーシング内に流入する排気と共に、第２ケーシング内のアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒に供給される。尿素水から生成されたアンモニアは、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒において還元剤として使用され、排気中のＮＯｘが選択還元されて排気の浄化が行われる。

本発明の排気浄化装置によれば、第１ケーシングと第２ケーシングとを連通する連通路に屈曲部を設ける際に、屈曲部より上流側における連通路の中心軸線を下流側に延長する方向と、屈曲部より下流側における連通路の中心軸線を下流側に延長する方向とがなす角度である屈曲角度が１２０°以下に設定されると共に、屈曲部より上流側における連通路の直径に対して連通路の中心軸線における屈曲半径の比が０．８以上に設定された所定屈曲形状を有する屈曲部としたので、連通路内における排気流動の偏りの度合いを低く抑えることが可能となる。この結果、第２ケーシング内に収容されている第２排気浄化手段に流入する排気の偏りの度合いを低くして、第２排気浄化手段の排気浄化効率を良好に維持することが可能となる。

また、請求項２の排気浄化装置によれば、連通路が複数の屈曲部を有している場合に、少なくとも排気の流動経路として第２ケーシングに最も近い屈曲部が上記所定屈曲形状を有するようにしたので、連通路から第２ケーシング内に流入する際の排気の流動における偏りの度合いを確実に低く抑えることができる。
また、請求項３の排気浄化装置によれば、屈曲部が上記所定屈曲形状を有することにより連通路内における排気流動の偏りの度合いが低く抑えられるので、連通路内の排気中に供給された尿素水或いはこの尿素水から生成されたアンモニアが第２ケーシング内に収容されているアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒に流入する際の偏りの度合いを低くすることが可能となり、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒の排気浄化効率を良好に維持することができる。

以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る排気浄化装置が適用された４気筒の車載用ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）の全体構成図を示しており、図１に基づき本発明に係る排気浄化装置の構成を説明する。
エンジン１は各気筒共通の高圧蓄圧室（以下コモンレールという）２を備えており、図示しない燃料噴射ポンプから供給されてコモンレール２に蓄えられた高圧の燃料を、各気筒に設けられたインジェクタ４に供給し、各インジェクタ４からそれぞれの気筒内に燃料が噴射される。

吸気通路６にはターボチャージャ８が装備されており、図示しないエアクリーナから吸入された吸気は、吸気通路６からターボチャージャ８のコンプレッサ８ａへと流入し、コンプレッサ８ａで過給された吸気はインタークーラ１０及び吸気制御弁１２を介して吸気マニホールド１４に導入される。また、吸気通路６のコンプレッサ８ａより上流側には、エンジン１への吸入空気流量を検出するための吸気量センサ１６が設けられている。

一方、エンジン１の各気筒から排気が排出される排気ポート（図示せず）は、排気マニホールド１８を介して排気管（排気通路）２０に接続されている。なお、排気マニホールド１８と吸気マニホールド１４との間には、ＥＧＲ弁２２を介して排気マニホールド１８と吸気マニホールド１４とを連通するＥＧＲ通路２４が設けられている。
排気管２０はターボチャージャ８のタービン８ｂを経た後、排気絞り弁２６を介して排気後処理装置２８に接続されている。また、タービン８ｂの回転軸はコンプレッサ８ａの回転軸と連結されており、タービン８ｂが排気管２０内を流動する排気を受けてコンプレッサ８ａを駆動するようになっている。

排気後処理装置２８はエンジン１から排出される排気を浄化するために設けられ、排気後処理装置２８によって浄化された排気はテールパイプ３０を介して大気中に放出されるようになっている。
次に、排気後処理装置２８の構成について、図２及び図３に基づき詳細に説明する。図２は排気後処理装置の概略構成を示す平面図であり、図３は排気後処理装置の概略構成を示す側面図である。

図２及び３に示すように排気後処理装置２８は、排気管２０に接続された円筒状の上流側ケーシング（第１ケーシング）３２と、上流側ケーシング３２の下流側において連通路３４で連通された円筒状の下流側ケーシング（第２ケーシング）３６とで構成され、上流側ケーシング３２の中心軸線に対して下流側ケーシング３６の中心軸線が直交するように上流側ケーシング３２及び下流側ケーシング３６が配置されている。上流側ケーシング３２内には前段酸化触媒３８が収容されると共に、この前段酸化触媒３８の下流側にパティキュレートフィルタ（以下フィルタという）４０が収容されている。本実施形態では、これら前段酸化触媒３８及びフィルタ４０が本発明の第１排気浄化手段に相当する。

フィルタ４０は、排気中のパティキュレートを捕集してエンジン１の排気を浄化するために設けられる。フィルタ４０はハニカム型のセラミック体からなり、エンジン１の排気が内部を流通することによって排気中のパティキュレートを捕集する。前段酸化触媒３８は排気中のＮＯを酸化させてＮＯ_２を生成するので、このように前段酸化触媒３８とフィルタ４０とを配置することにより、フィルタ４０に捕集され堆積しているパティキュレートは、前段酸化触媒３８から供給されたＮＯ_２と反応して酸化し、フィルタ４０の連続再生が行われるようになっている。

一方、下流側ケーシング３６内には、排気中のアンモニアを吸着し、吸着したアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択還元して浄化するアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒（以下ＳＣＲ触媒という）４２が収容されると共に、このＳＣＲ触媒４２の下流側にはＳＣＲ触媒４２から流出したアンモニアを酸化してＮ_２（窒素）とするための後段酸化触媒４４が収容されている。本実施形態では、これらＳＣＲ触媒４２及び後段酸化触媒４４が本発明の第２排気浄化手段に相当する。

前段酸化触媒３８によって生成されたＮＯ_２の一部は、上述したようにフィルタ４０の連続再生に使用されるが、残りのＮＯ_２はＳＣＲ触媒４２に供給され、排気中のＮＯに対するＮＯ_２の比率を高めることによってＳＣＲ触媒４２の排気浄化効率を上昇させる。また、後段酸化触媒４４は、フィルタ４０の強制再生でパティキュレートが焼却される際に発生するＣＯ（一酸化炭素）を酸化し、ＣＯ_２（二酸化炭素）として大気中に排出する機能も有している。

上流側ケーシング３２のフィルタ４０下流側には、フィルタ４０から流出して連通路３４へと流入する排気中に尿素水を噴射供給する尿素水インジェクタ（尿素水供給手段）４６が設けられており、図示しない尿素水タンクから尿素水インジェクタ４６に対して尿素水が供給されるようになっている。
尿素水インジェクタ４６から噴射された尿素水は、排気の熱により加水分解してアンモニアとなり、ＳＣＲ触媒４２に供給される。ＳＣＲ触媒４２は供給されたアンモニアを吸着し、吸着したアンモニアと排気中のＮＯｘとの脱硝反応を促進することにより、ＮＯｘを浄化して無害なＮ_２とする。なお、このときアンモニアがＮＯｘと反応せずにＳＣＲ触媒４２から流出した場合には、このアンモニアが後段酸化触媒４４によって酸化され、無害なＮ_２となってテールパイプ３０から大気中に放出されるようになっている。

連通路３４の一端は、上流側ケーシング３２の側面部において尿素水インジェクタ４６に対向する位置に接続されており、連通路３４へと流入する排気中に効果的に尿素水を供給することができるようになっている。一方、連通路３４の他端は下流側ケーシング３６の側面部に接続されているが、下流側ケーシング３６における連通路３４の接続位置は、下流側ケーシング３６の両端部のうち、上流側ケーシング３２から遠い方の端部側となっている。このような位置において連通路３４を下流側ケーシング３６に接続することにより、連通路３４内において排気中の尿素水がアンモニアに加水分解するために必要となる十分な長さの連通路３４を確保することができる。この結果、排気が連通路３４を通過して下流側ケーシング３６内のＳＣＲ触媒４２に流入する際には、既に十分な量のアンモニアが生成されていることになり、ＳＣＲ触媒４２の良好な排気浄化効率を確保することができる。

ここで連通路３４には、上述のように連通路３４の一端を上流側ケーシング３２の側面部に接続すると共に他端を下流側ケーシング３６の側面部に接続するため、第１屈曲部４８が設けられているほか、図示しない車両搭載機器との干渉を避けるために第２屈曲部５０が設けられている。なお、本実施形態の場合、第１屈曲部４８及び第２屈曲部５０は同一平面上において屈曲されている。

連通路３４にこれらの屈曲部が存在することにより連通路３４内を流動する排気の流れには偏りが生じるが、これらの屈曲部のうち第１屈曲部４８は、排気の流動経路として下流側ケーシング３６に最も近く、下流側ケーシング３６内に流入する排気への屈曲部の影響は、第１屈曲部４８によるものが最も大きくなる。そこで、本実施形態では第１屈曲部４８の屈曲形状を所定屈曲形状とすることにより連通路３４内を流動する排気の流れにおける偏りの度合いを低く抑えるようにしている。

以下では、このような排気の流れにおける偏りの度合いを低くするための第１屈曲部４８の形状の決定方法について詳細に説明する。
図４は、第１屈曲部４８の屈曲形状を示す構造図であるが、図４に示すように第１屈曲部４８は、連通路３４の中心軸線における屈曲半径がＲとなるように連通路３４を屈曲させることによって形成されており、屈曲角度、即ち第１屈曲部４８より上流側における連通路３４の中心軸線を下流側へ延長する方向と、第１屈曲部４８より下流側における連通路３４の中心軸線を下流側へ延長する方向とのなす角度がθ（°）となっている。

このような第１屈曲部４８が連通路３４に存在する場合、第１屈曲部４８によって連通路３４内の排気の流れに生じる偏りの度合いは、屈曲角度θのほか、連通路３４の径ｒに対する屈曲半径Ｒの比であるＲ／ｒの大きさによって影響を受ける。そこで、この屈曲角度θ及び比Ｒ／ｒを物理的に実現可能な範囲で様々に変化させた場合の排気の偏りの度合いについてシミュレーションを行い、その結果から適正な屈曲角度θと比Ｒ／ｒの範囲を求めている。

このシミュレーションでは、ＳＣＲ触媒４２の入口面をｎ個のセルに分割し、第１屈曲部４８を経てＳＣＲ触媒４２に排気を流入させたときの、各セルにおける流入ガス質量流量のばらつきを示す分散度ＶＡＲを求めることにより、排気の流れにおける偏りの度合いを求めている。この分散度ＶＡＲは、ｉ番目のセルの流入ガス質量流量をＦＬＵＸｉ、ｉ番目のセルの質量をＭｉとしたときに、下記式（１）及び（２）によって求められる。

このようにして求められる分散度ＶＡＲは、各セルにおける流入ガス質量流量が完全に均一、即ち排気の流れに偏りが全く存在しない場合に０となり、偏りの度合いが増大するにつれて大きな値を有する。
屈曲角度θ及び比Ｒ／ｒを物理的に実現可能な範囲で様々に変化させながらシミュレーションを行って分散度ＶＡＲを求め、得られた分散度ＶＡＲと屈曲角度θとの関係を表したものが図５に示すグラフである。図５に示すように、屈曲角度θに対して分散度ＶＡＲは図中のハッチング部分に分布しており、屈曲角度θを徐々に増大していった場合に、屈曲角度θが１２０°に達するまでは屈曲角度θの増加に対して比較的低い値の領域で緩やかに分散度ＶＡＲが増大し、屈曲角度θが１２０°を上回ると分散度ＶＡＲが急激に増大し始めることがわかる。即ち、屈曲角度θを１２０°以下とすることにより、分散度ＶＡＲを比較的低い値に抑えることができる。

このように、分散度ＶＡＲは屈曲角度θが大きいほど増大する傾向にあるため、分散度ＶＡＲが比較的小さな値に抑制される屈曲角度θの上限値である１２０°に屈曲角度θを固定し、比Ｒ／ｒを変化させた場合の分散度ＶＡＲを求め、得られた分散度ＶＡＲと比Ｒ／ｒとの関係を表したものが図６に示すグラフである。上述した図５に示すように、屈曲角度θが１２０°に固定されているときの分散度ＶＡＲは約１．１〜２．３の範囲で変動するが、図６に示すように、比Ｒ／ｒを徐々に減少させた場合に、比Ｒ／ｒの値が０．８に達するまでは分散度ＶＡＲが比較的低い値で緩やかに増大するのに対し、比Ｒ／ｒが０．８を下回って減少すると、分散度ＶＡＲが急激に増大することがわかる。従って、屈曲角度θを１２０°以下に設定すると共に、連通路３４の径ｒに対する屈曲半径Ｒの比Ｒ／ｒを０．８以上に設定した所定屈曲形状を第１屈曲部４８に適用することにより、連通路３４に第１屈曲部４８が存在する場合であっても、分散度ＶＡＲを比較的低く抑えることが可能となる。

この結果、第１屈曲部４８を通過した後、連通路３４から下流側ケーシング３６内に流入する排気の流れにおける偏りの度合いを低減することが可能となる。従って、尿素水インジェクタ４６によって排気中に供給された尿素水或いはこの尿素水から生成されるアンモニアがＳＣＲ触媒４２に流入する際に尿素水或いはアンモニアの分布が大きく偏るという問題が解消され、ＳＣＲ触媒４２の排気浄化効率を良好に維持することが可能となる。また、ＳＣＲ触媒４２に流入する排気自体の偏りの度合いも比較的低く抑えられるので、ＳＣＲ触媒４２における排気の分布や温度分布が大きく偏ることもなく、この点でもＳＣＲ触媒４２の排気浄化効率が良好に維持される。

以上で本発明の一実施形態に係る排気浄化装置についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
即ち、上記実施形態では、下流側ケーシング３６にＳＣＲ触媒４２を収容し、連通路３４の第１屈曲部４８に上記所定屈曲形状を適用することにより、連通路３４から下流側ケーシング３６に流入する排気の流れの偏りの度合いを低く抑えると共に、尿素水インジェクタ４６から供給された尿素水或いはこの尿素水から生成されたアンモニアがＳＣＲ触媒４２に流入する際の偏りの度合いを低く抑えるようにしたが、下流側ケーシング３６に収容される排気浄化手段はＳＣＲ触媒４２に限定されるものではない。

例えば、上流側ケーシング３２内に前段酸化触媒を収容すると共に、下流側ケーシング３６内にパティキュレートを捕集するためのフィルタを収容した場合のように、下流側ケーシング３６内にＳＣＲ触媒４２以外の第２排気浄化手段を収容するようにした場合であっても、本発明を適用することが可能である。
即ち、上述したように連通路３４の第１屈曲部４８に上記所定屈曲形状を適用することにより、連通路３４から下流側ケーシング３６に流入する排気の流れの偏りの度合いを低く抑えることができるので、下流側ケーシング３６内の第２排気浄化手段に排気が流入する際の排気の偏りの度合いを低く抑えることができる。従って、第２排気浄化手段における排気の分布や温度分布が大きく偏ることもなく、第２排気浄化手段の排気浄化効率を良好に維持することができる。

このように、上流側ケーシング３２内に収容される第１排気浄化手段、及び下流側ケーシング３６内に収容される第２排気浄化手段の種類は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な排気浄化手段を上流側ケーシング３２及び下流側ケーシング３６内に収容した排気浄化装置に本発明を適用することが可能である。
また、上記実施形態として示した上流側ケーシング３２と下流側ケーシング３６との配置は一例であって、排気浄化特性や周辺の構造などに応じてそれぞれの配置を適宜変更することが可能である。また、連通路３４の形状、並びに上流側ケーシング３２及び下流側ケーシング３６における連通路３４の接続位置も上記実施形態に限られるものではなく、適宜変更することが可能である。従って、第１屈曲部４８と第２屈曲部５０とを、上記実施形態のように同一平面上で屈曲させずに、それぞれ独立した平面上で屈曲させてもよいし、第１屈曲部４８及び第２屈曲部５０とは別の箇所において更に連通路３２を屈曲させるようにしてもよい。

なお、連通路３４に３つ以上の屈曲部を設け、いずれか１つの屈曲部に上記所定屈曲形状を適用する場合には、前述した通り、上記実施形態と同様に排気の流動経路として下流側ケーシング３６に最も近い屈曲部に上記所定屈曲形状を適用するのが、排気の偏りの度合いを低く抑える上で最も効果的である。従って、３つ以上の屈曲部を設ける場合においても、少なくとも下流側ケーシング３６に最も近い屈曲部に上記所定屈曲形状を適用するのが好ましい。一方、連通路３４に１つの屈曲部のみを設けるようにした場合にも、この屈曲部に上記所定屈曲形状を適用し、同様の効果を得ることが可能であることはいうまでもない。

また、上記実施形態は、車載用のエンジン１に用いられる排気浄化装置に本発明を適用したものであったが、車両以外の用途に用いられるエンジンの排気浄化装置であっても同様に本発明を適用することが可能である。
更に、上記実施形態では、エンジン１を４気筒のディーゼルエンジンとしたが、エンジン１の気筒数及び形式はこれに限定されるものではなく、様々なエンジンの排気浄化装置に本発明を適用することが可能である。

本発明の一実施形態に係る排気浄化装置が適用されたエンジンの全体構成図である。図１のエンジンに用いられる排気後処理装置の概略構成を示す平面図である。図１のエンジンに用いられる排気後処理装置の概略構成を示す側面図である。第１屈曲部の屈曲形状を示す構造図である。第１屈曲部における屈曲角度と分散率との関係を示すグラフである。第１屈曲部における連通路の径に対する屈曲半径の比と分散率との関係を示すグラフである。

符号の説明

１エンジン
２０排気管（排気通路）
３２上流側ケーシング（第１ケーシング）
３４連通路
３６下流側ケーシング（第２ケーシング）
３８前段酸化触媒（第１排気浄化手段）
４０パティキュレートフィルタ（第１排気浄化手段）
４２アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒（第２排気浄化手段）
４４後段酸化触媒（第２排気浄化手段）
４６尿素水インジェクタ（尿素水供給手段）
４８第１屈曲部（屈曲部）

Claims

エンジンの排気通路に接続され、上記エンジンの排気を浄化する第１排気浄化手段を収容した第１ケーシングと、
筒状をなして、上記エンジンの排気を浄化する第２排気浄化手段を収容した第２ケーシングと、
上記第１ケーシングと上記第２ケーシングとを連通し、上記第１ケーシングから排出された排気を上記第２ケーシングに案内する連通路とを備え、
上記連通路は、その途中部分に屈曲部を有して一端が上記第２ケーシングの側面部に接続され、
上記屈曲部は、上記屈曲部より上流側における上記連通路の中心軸線を下流側に延長する方向と、上記屈曲部より下流側における上記連通路の中心軸線を下流側に延長する方向とがなす角度である屈曲角度が１２０°以下に設定されると共に、上記屈曲部より上流側における上記連通路の直径に対して上記連通路の中心軸線における屈曲半径の比が０．８以上に設定された所定屈曲形状を有することを特徴とする排気浄化装置。
上記連通路は複数の屈曲部を有しており、少なくとも排気の流動経路として上記第２ケーシングに最も近い屈曲部が上記所定屈曲形状を有することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
上記連通路を介し上記第１ケーシングから上記第２ケーシングへと流動する排気中に尿素水を供給する尿素水供給手段を更に備え、
上記第２排気浄化手段は、上記尿素水供給手段によって供給された尿素水から生成されるアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択還元するアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒であることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。