JP5287988B2

JP5287988B2 - 内燃機関の排気浄化装置

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Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

内燃機関の排気通路の上流側から順に、空燃比センサと、燃料添加弁と、吸蔵還元型ＮＯx触媒と、を設ける技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

ここで、燃料添加弁から添加される燃料は、液状で排気中に添加される。そして、この液状の燃料が空燃比センサに付着することがある。この燃料の付着により、空燃比の検出精度が低下する虞がある。また、空燃比センサは、センサ素子を活性化させるために、ヒータにより高温状態で維持されているため、燃料が付着すると、該燃料が酸化される。このため、空燃比センサが過熱する虞がある。

そして、たとえ空燃比センサを燃料添加弁よりも上流に設けたとしても、排気中に添加された燃料が排気の脈動により上流側に流されて、該空燃比センサに付着する虞がある。これは、排気中のＮＯx濃度を検出するＮＯxセンサ等においても同じことがいえる。また、還元剤として尿素やアンモニアを添加する場合であっても同じことがいえる。

特開２００８−２３１９２６号公報

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、排気中に添加される液状の添加剤が、センサに付着することを抑制する技術の提供を目的とする。

上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられるセンサと、
排気の流れ方向で前記センサの近傍又はそれよりも下流側に設けられ、前記排気通路内に添加剤を添加する添加弁と、
前記添加弁よりも下流側に設けられ該添加弁から添加剤の供給を受ける触媒と、
前記センサ周りの排気の圧力を前記添加弁周りの圧力よりも高くする圧力差生成手段と、
を備えることを特徴とする。

センサは、排気の状態を検出するセンサとしても良く、排気中の特定の成分の濃度を検出するセンサとしても良い。添加弁は、添加剤として例えば還元剤または酸化剤を添加する。そして、この添加剤は、触媒で反応し、排気を浄化したり、または排気の温度を上昇させたりする。さらに、添加剤は触媒の浄化能力を回復させるために用いても良い。すなわち、触媒は、添加剤の供給を受けることにより、例えば排気を浄化したり、排気の温度を上昇させたり、または浄化能力が回復したりする。

圧力差生成手段は、センサ周りと添加弁周りとで圧力差を生じさせる。添加弁周りの圧力には、添加剤の噴霧の範囲の圧力を含むことができる。そして、センサ周りの排気の圧力を添加弁周りの排気の圧力よりも高くすることで、添加弁側からセンサ側へ排気が流れることを抑制できる。このため、添加剤がセンサへ付着することを抑制できる。

なお、前記圧力差生成手段は、前記センサ周りを流通する排気と、前記添加弁周りを流通する排気と、を隔てる仕切板を備えて構成されても良い。

ここで、センサが排気通路内に突出していると、圧力損失が大きくなったり、排気の流れに乱れを生じさせたりする。そうすると、仕切板よりもセンサ側の排気の圧力が、仕切板よりも添加弁側の圧力よりも高くなる。なお、仕切板は、平面の板で構成されていても良く、曲面の板で構成されていても良い。さらには、波板であっても良く、屈曲させた板であっても良い。仕切板は、センサ周りの排気の圧力が、添加弁周りの排気の圧力よりも高くなる範囲に設置すれば良い。そうすると、仕切板よりも添加弁側の圧力がセンサ側の圧力よりも低くなるため、添加剤が逆流したとしても圧力の高いセンサ側に流入することが抑制される。また、添加剤が仕切板に衝突することにより、添加剤をより広い範囲に分散させることができるので、触媒における添加剤の反応を促進させることができる。

また、前記仕切板により前記排気通路を２つに分け、一方の排気通路に前記センサを設け、他方の排気通路に前記添加弁を設け、該センサが設けられる一方の排気通路に通路面積が小さくなる箇所を設けることができる。

そうすると、一方の排気通路を排気が通過する際の圧力損失が、より大きくなるので、添加弁周りとセンサ周りとの圧力差をより大きくすることができる。このため、センサに添加剤が付着することをより抑制できる。

また、前記圧力差生成手段は、前記センサと前記添加弁との間の排気通路で排気の流れを妨げる抵抗手段を備えて構成され、
前記抵抗手段よりも上流側に前記センサが備わり、前記抵抗手段よりも下流側に前記添加弁が備わっていても良い。

すなわち、抵抗手段を境に上流側の圧力が下流側の圧力よりも高くなるため、センサ側の排気の圧力が添加弁側の排気の圧力よりも高くなる。これにより、添加剤がセンサ側へ流れることを抑制できるため、添加剤がセンサへ付着することを抑制できる。また、抵抗手段に添加剤が付着することにより、センサ側へ流れる添加剤の量を減少させることができる。

前記抵抗手段は、排気を旋回させる旋回装置を備えて構成されても良い。この旋回装置は、排気を旋回させることにより、排気通路内の排気の成分を均一にしたり、または添加弁から添加される添加剤をより広い範囲に分散させたりする。しかし、旋回装置自体が排気の流れの抵抗となるため、該旋回装置を境に上流側の圧力を下流側の圧力よりも高くすることができる。

なお、前記抵抗手段は、触媒を備えて構成されても良い。また、前記抵抗手段は、前記排気通路の中心軸方向に対して傾斜する板を備えて構成されても良い。

すなわち、これらは排気の流れの抵抗となるため、これらを境に圧力差が生じる。これにより、センサ周りの排気の圧力が添加弁周りの排気の圧力よりも高くなるので、添加剤がセンサに付着することを抑制できる。

本発明によれば、排気中に添加される液状の添加剤が、センサに付着することを抑制できる。

実施例１に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。添加弁、センサ、仕切板を排気通路の上流側から見た図である。実施例２に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。分散板を排気通路の上流側から見た図である。実施例３に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。実施例３に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す他の図である。実施例４に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。実施例５に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。実施例５に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す他の図である。実施例６に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。旋回装置の斜視図である。分散装置の斜視図である。実施例７に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。実施例８に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。実施例８に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す他の図である。実施例８に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す他の図である。

以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。

図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒を有する水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。なお、以下の実施例は、ガソリンエンジンであっても同様に適用することができる。

内燃機関１には、排気通路２が接続されている。排気通路２には、第１排気浄化装置３が設けられている。第１排気浄化装置３には、例えば酸化触媒、三元触媒、吸蔵還元型ＮＯx触媒又はＮＯx吸着触媒が備わる。また、これらの触媒を担持するか上流に備えるパティキュレートフィルタを備えていても良い。第１排気浄化装置３よりも下流の排気通路２には、第２排気浄化装置４が設けられている。第２排気浄化装置４には、例えば、吸蔵還元型ＮＯx触媒、選択還元型ＮＯx触媒、酸化触媒、または三元触媒が備わる。また、これらの触媒を担持するか上流に備えるパティキュレートフィルタを備えていても良い。なお、本実施例では第２排気浄化装置４に備わる触媒が、本発明における添加剤の供給を受ける触媒に相当する。

また、第１排気浄化装置３よりも下流で且つ第２排気浄化装置４よりも上流であって、第１排気浄化装置３のすぐ下流の排気通路２には、添加弁５及びセンサ６が取り付けられている。添加弁５は、センサ６よりも排気の流れ方向で下流側か、センサ６と排気の流れ方向で差の無い位置に取り付けられる。すなわち、添加弁５よりもセンサ６が排気の流れ方向で下流側とならないように取り付けられる。添加弁５は、還元剤または酸化剤等の液状の添加剤を噴射する。添加剤には、例えば、燃料または尿素、アンモニアを用いることができる。添加剤に何を用いるのかは、第２排気浄化装置４に備わる触媒の種類に応じて決まる。そして、添加剤は、第２排気浄化装置４に備わる触媒にて反応する。

また、センサ６は、例えば排気中の特定の成分の濃度を検出する。センサ６には、例えば空燃比センサ、酸素濃度センサ、ＨＣセンサ、またはＮＯxセンサを挙げることができる。

センサ６の近くには、センサ６周りを通過する排気と、添加弁５周りを通過する排気とを仕切る仕切板７が設置されている。すなわち、仕切板７は、排気通路２を２つに分けている。ここで、図２は、添加弁５、センサ６、仕切板７を排気通路２の上流側から見た図である。仕切板７は、排気通路２の中心軸方向と平行な面を有する金属製の板である。仕切板７は、排気の流れに平行な板としても良い。この仕切板７は、添加弁５とセンサ６との間に設置されている。そして、仕切板７よりもセンサ６側の通路面積が添加弁５側の通路面積よりも小さくなるように設置されている。すなわち、仕切板７は、添加弁５よりもセンサ６に寄せて設置される。なお、仕切板７は、屈曲していても良く、曲面で構成されていても良い。また、波板であっても良い。

仕切板７により、センサ６の周りには比較的小さな空間が形成される。ここで、第１排気浄化装置３における圧力損失を低減するために、該第１排気浄化装置３では、その上流側及び下流側よりも直径が大きくされている。そして、添加弁５、センサ６、仕切板７は、この直径が大きな箇所に設けられている。また、排気通路２の直径が小さくされる途中の箇所に仕切板７の下流端が位置することにより、仕切板７の上流端におけるセンサ６側の通路面積は、下流端におけるセンサ６側の通路面積よりも大きくなっている。この通路面積が小さくなる割合は、添加弁５側よりもセンサ６側のほうが大きい。このようにすることで、仕切板７よりもセンサ６側の排気の流れの抵抗が添加弁５側の排気の流れの抵抗よりも大きくなるため、センサ６側の圧力のほうが添加弁５側の圧力よりも高くなる。すなわち、仕切板７を境にして添加弁５側とセンサ６側とで圧力差が生じる。

ここで、添加弁５から排気中へ添加される添加剤が、排気の流れに乗って下流へと流れる。そして、添加剤が第２排気浄化装置４にて反応することで、排気が浄化される。しかし、排気の脈動により添加剤が排気通路２を逆流することにより添加剤がセンサ６に付着する虞がある。このように添加剤がセンサ６に付着すると、センサ６の劣化が進行したり、センサ６の検出精度が低下したりする虞がある。これに対し本実施例では、仕切板７を備えている。この仕切板７により、該仕切板７よりもセンサ６側の圧力が、添加弁５側の圧力よりも高くなるため、添加剤が逆流したとしても、該添加剤がセンサ６側の通路へ流れ込むことを抑制できる。すなわち、センサ６に添加剤が付着することを抑制できる。

なお、本実施例では仕切板７が排気の流れ方向と平行に設置されており、排気通路２の壁面が仕切板７の下流端側に曲がることで通路面積を小さくしているが、これに代えて、仕切板７の下流端を排気通路２の壁面側に曲げることで通路面積を小さくしても良い。

また、センサ６を排気の流れの中に突出させておけば、センサ６自体が排気の流れの抵抗となる。したがって、通路面積に変化がなくても、添加弁５側よりもセンサ６側のほうの圧力が高くなる。すなわち、通路面積に変化がなくても、添加剤がセンサ６側を流通することを抑制できる。

さらに、本実施例では、第１排気浄化装置３のすぐ下流の排気通路２であって比較的通路面積が大きな箇所に添加弁５及びセンサ６を取り付けているが、これに代えて、それよりも下流の通路面積が比較的小さな箇所に添加弁５及びセンサ６を取り付けても同じ効果を得ることができる。また、第１排気浄化装置３は無くても良い。

以上説明したように本実施例によれば、仕切板７よりもセンサ６側の圧力を、仕切板７よりも添加弁５側の圧力と比較して高く維持することができる。これにより、センサ６に添加剤が付着することを抑制できる。なお、本実施例においては仕切板７が、本発明における圧力差生成手段に相当する。

また、添加弁５と第２排気浄化装置４との距離を長くすることができるため、添加弁５から添加される添加剤の微粒化や蒸発、拡散を促進させることができる。

さらに、センサ６に添加剤が付着することを抑制できるので、該センサ６の温度低下を抑制することができる。これにより、センサ６を加熱するために消費される電力を低減することができる。

図３は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。主に、図１と異なる点について説明する。

本実施例では、添加弁５とセンサ６との間の排気通路２に、排気の流れに乱れを生じさせる分散板２０を備えている。この分散板２０は、添加剤を排気中の広い範囲に分散させる。ここで、図４は、分散板２０を排気通路２の上流側から見た図である。

分散板２０は、排気の流れ方向、すなわち排気通路２の中心軸方向に対して傾斜した面を有する略長方形の金属製の板である。排気通路２の上流側から見ると、分散板２０の面積は、排気通路２の通路面積よりも小さい。分散板２０の長さは排気通路２の直径よりも長く、幅は排気通路２の直径よりも短い。そして、分散板２０の長さ方向は排気の流れ方向に対して傾斜しており、分散板２０の幅方向は排気の流れ方向に対して直交している。分散板２０の中心は、排気通路２の中心軸線上に位置し、分散板２０の上流端と下流端とは夫々排気通路２の壁面に溶接されている。ここで、分散板２０の幅は排気通路２の直径よりも短いため、分散板２０と排気通路２との壁面との間を排気が流通することができる。

そして、分散板２０よりも排気の流れ方向で上流側を向く該分散板２０の面と向かい合うようにセンサ６を取り付けている。また、分散板２０よりも排気の流れ方向で下流側を向く該分散板２０の面と向かい合うように添加弁５を取り付けている。これは、分散板２０よりも上流側にセンサ６を取り付け、分散板２０よりも下流側に添加弁５を取り付けているといえる。

このように分散板２０を設けると、排気は分散板２０の側方を流通する。そして、センサ６周りには分散板２０の側方を通過する前の排気が流れ、添加弁５周りには分散板２０の側方を通過した後の排気が流れる。

ここで、排気の流れの中に分散板２０を設けることにより排気の流れに乱れが生じるので、添加剤が広い範囲に分散することになる。なお、添加剤を分散板２０に衝突させることにより、該添加剤の分散を図っても良い。そして、排気の流れの中に分散板２０を設けることにより、該分散板２０で圧力損失が生じるので、該分散板２０よりも上流側の圧力が下流側の圧力よりも高くなる。これにより、添加剤が分散板２０よりも上流側に逆流することが抑制されるため、該添加剤がセンサ６に付着することを抑制できる。

なお、分散板２０は、平面の板であっても良いが、波板等であっても良い。また、複数の穴を開けておいても良く、触媒を担持していても良い。また、排気通路２の中心軸に対し直交させて設置しても良い。

以上説明したように本実施例によれば、分散板２０よりもセンサ６側の圧力を、分散板２０よりも添加弁５側の圧力と比較して高く維持することができる。これにより、センサ６に添加剤が付着することを抑制できる。なお、本実施例においては分散板２０が、本発明における圧力差生成手段又は抵抗手段に相当する。

図５は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。主に、図１と異なる点について説明する。

本実施例では、添加弁５とセンサ６との間の排気通路２に、第１排気浄化装置３を設けている。さらに、センサ６よりも上流側に酸化触媒３０を設けている。なお、酸化触媒３０は、三元触媒であっても良い。酸化触媒３０は、第１排気浄化装置３及び第２排気浄化装置４よりも容量を小さくしているため、早期に活性化させることができる。また、第１排気浄化装置３がパティキュレートフィルタの場合には、該パティキュレートフィルタに捕集されているＰＭを酸化させるときに、酸化触媒３０へＨＣを供給することで該パティキュレートフィルタの温度を上昇させることができる。

このような構成によれば、第１排気浄化装置３で圧力損失が生じるため、第１排気浄化装置３よりも上流側の圧力が、下流側の圧力よりも高くなる。そうすると、添加弁５から添加される添加剤が第１排気浄化装置３を逆流することを抑制できるので、該添加剤がセンサ６に付着することを抑制できる。また、添加剤が逆流したときに該添加剤が第１排気浄化装置３に付着するので、センサ６まで到達する添加剤の量を減少させることができる。なお、本実施例では第１排気浄化装置３が、本発明における圧力差生成手段又は抵抗手段に相当する。

また、図６は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す他の図である。このように、第１排気浄化装置３よりも上流に酸化触媒３０を設け、さらにその上流側にセンサ６を取り付けても良い。そうすると、酸化触媒３０及び第１排気浄化装置３で圧力損失が生じるため、センサ６周りの排気の圧力が添加弁５周りの排気の圧力よりも更に高くなるので、添加剤がセンサ６に付着することをより抑制できる。また、添加剤が逆流したときに該添加剤が第１排気浄化装置３及び酸化触媒３０に付着するので、センサ６まで到達する添加剤の量を減少させることができる。この場合、酸化触媒３０及び第１排気浄化装置３が、本発明における圧力差生成手段又は抵抗手段に相当する。

図７は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。主に、図１と異なる点について説明する。本実施例では、仕切板７が添加弁５及びセンサ６よりも上流側に設けられている。すなわち、添加弁５とセンサ６との間には仕切板７を設けていない。

ここで、センサ６を排気の流れの中に突出させておけば、センサ６の周りを排気が通過するときに該センサ６自体が排気の流れの抵抗となる。そして、仕切板７がセンサ６の近くにあれば、センサ６側を通過する排気の圧力が、添加弁５側を通過する排気の圧力よりも高くなる。なお、仕切板７とセンサ６との位置は、センサ６周りと添加弁５周りとの圧力差によりセンサ６への添加剤の付着を抑制し得る位置として実験等により求める。

すなわち、添加弁５周りよりもセンサ６周りの圧力が高くなるように、仕切板７、センサ６、及び添加弁５を設置することにより、センサ６周りの排気の圧力を添加弁５周りの排気の圧力よりも高くすることができる。これにより、添加剤がセンサ６に付着することを抑制できる。なお、本実施例においては仕切板７が、本発明における圧力差生成手段に相当する。

図８は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。図８中の矢印は、排気の流れる方向を示している。

本実施例では、センサ６を囲むカバー５０を設け、該カバー５０の上流側にのみ孔５１を設けている。この孔５１から排気が取り込まれる。このようにすることで、カバー５０より内側の排気の圧力がカバー５０より外側の排気の圧力よりも高くなる。そうすると、センサ６周りの排気の圧力を添加弁５周りの排気の圧力よりも高くすることができるため、センサ６に添加剤が付着することを抑制できる。

なお、カバー５０に孔５１を設ける代わりに、以下のようにしても良い。図９は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す他の図である。図９中の矢印は、排気の流れる方向を示している。図９に示すカバー５２は、中空の円柱を中心軸方向に切断した形状をしており、センサ６の下流側のみを覆っている。なお、カバー５２は、センサ６の下流側を覆っていれば他の形状であっても良い。図９に示すカバー５２によっても、センサ６周りの排気の圧力を添加弁５周りの排気の圧力よりも高くすることができるため、センサ６に添加剤が付着することを抑制できる。なお、本実施例においてはカバー５０，５２が、本発明における圧力差生成手段に相当する。

図１０は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。主に、図１と異なる点について説明する。

本実施例では、排気通路２の上流側から順に、第１排気浄化装置３、センサ６、旋回装置６０、添加弁５、分散装置６２、第２排気浄化装置４を備えている。

旋回装置６０は、排気通路２の中心軸を中心として排気を旋回させる装置である。分散装置６２は、添加弁５から添加される添加剤を衝突させることにより、該添加剤を広い範囲に分散させる装置である。すなわち、旋回装置６０及び分散装置６２により添加剤を広い範囲に分散させつつ、添加剤の微粒化や蒸発、更には拡散を促進させている。

図１１は、旋回装置６０の斜視図である。旋回装置６０は、排気の流れ方向に対して傾斜する複数の羽６１を備えている。この羽６１は、通路の壁面から中心軸に向かって突出し、且つ通路の中心軸の周りに等間隔で設置されている。このような旋回装置６０によれば、排気通路２を直進してきた排気が羽６１に沿って進むことにより、該排気の進行方向が変わる。そして、排気は排気通路２の中心軸を中心に旋回する。なお、図１１に示した羽６１の形状や枚数は一例であり、他の形状や枚数であっても良い。また、他の周知の旋回装置を用いることもできる。

また、図１２は、分散装置６２の斜視図である。分散装置６２は、排気の流れ方向と平行な複数の板を格子状に配置した基礎の下流端に、排気の流れ方向に対して傾斜する板を複数配置して構成されている。そして、この分散装置６２に向かって添加剤が添加される。なお、図１２に示した形状は一例であって、他の周知の分散装置を用いることもできる。

このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、旋回装置６０が排気の流れの抵抗となるため、該旋回装置６０よりも上流側の圧力が下流側の圧力よりも高くなる。これにより、センサ６周りの排気の圧力が添加弁５周りの排気の圧力よりも高くなるため、該添加弁５から添加される添加剤がセンサ６に付着することを抑制できる。なお、本実施例においては旋回装置６０が、本発明における圧力差生成手段又は抵抗手段に相当する。

図１３は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。主に、図１と異なる点について説明する。

本実施例では、第１排気浄化装置３と第２排気浄化装置４との間であって、第１排気浄化装置３のすぐ下流に酸化触媒７０を設ける。なお、酸化触媒７０に代えて、触媒を担持していない担体のみを設けても良く、同様の形状をした装置を設けてもよい。また、酸化触媒７０に代えて三元触媒や加水分解触媒を用いても良い。すなわち、添加剤の反応を促進させるものであれば良い。

そして、第１排気浄化装置３と酸化触媒７０との間の排気通路２にセンサ６を取り付け、酸化触媒７０と第２排気浄化装置４との間の排気通路２に添加弁５を取り付ける。第１排気浄化装置３と酸化触媒７０との距離は、センサ６を取り付けることができる程度とする。

このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、酸化触媒７０が排気の流れの抵抗となるため、該酸化触媒７０よりも上流側の圧力が下流側の圧力よりも高くなる。これにより、センサ６周りの排気の圧力が添加弁５周りの排気の圧力よりも高くなるため、該添加弁５から添加される添加剤がセンサ６に付着することを抑制できる。

ところで、第１排気浄化装置３が例えばパティキュレートフィルタの場合には、該パティキュレートフィルタにて捕集されるＰＭが排気中のＮＯ_２と反応する。このため、排気が第１排気浄化装置３を通過する際にＮＯx中のＮＯ_２の比率が低下する。ここで、第２排気浄化装置４が選択還元型ＮＯx触媒の場合には、ＮＯx中のＮＯ_２の比率が低下しすぎるとＮＯxの還元効率が低下してしまう。そのため、ＰＭとＮＯ_２とが反応すると、選択還元型ＮＯx触媒におけるＮＯxの還元効率が低下する虞がある。

これに対し、酸化触媒７０を設けていると、排気中のＮＯをＮＯ_２に酸化させることができるため、排気中のＮＯ_２の比率が低下しすぎるのを抑制できる。また、酸化触媒７０により排気中のＨＣを酸化させることもできるため、選択還元型ＮＯx触媒のＨＣ被毒を抑制できる。

さらに、酸化触媒７０に近づけて添加弁５を取り付けることができるため、酸化触媒７０と第２排気浄化装置４との間の排気通路２の形状に起因する排気の流れの偏りや乱れの影響を受けない位置で添加剤を添加することができる。このため、添加剤をより均一に分散させることができる。さらに、センサ６が排気通路２内に突出することで排気の流れに乱れが発生したとしても、酸化触媒７０によりこの乱れを小さくすることができるので、添加剤をより均一に分散させることができる。これらにより、排気の浄化効率を向上させることができる。

なお、本実施例においては酸化触媒７０が、本発明における圧力差生成手段又は抵抗手段に相当する。

図１４は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。主に、図１と異なる点について説明する。

本実施例では、第１排気浄化装置３にセンサ６を設置するための凹部８０を設けている。この凹部８０は、センサ６と第１排気浄化装置３との間に排気の流れの抵抗が大きくなりすぎないような隙間ができるように形成されている。これにより、圧力損失が高くなることを抑制したり、センサ６よりも下流側の圧力が低下することにより添加剤を凹部８０側に吸い込むことを抑制したりできる。

このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、センサ６よりも下流側の第１排気浄化装置３が排気の流れの抵抗となるため、センサ６周りの排気の圧力が添加弁５周りの排気の圧力よりも高くなる。このため、該添加弁５から添加される添加剤がセンサ６に付着することを抑制できる。

また、添加剤が逆流したとしても、該添加剤は第１排気浄化装置３の下流側端部に付着するので、添加剤がセンサ６に付着することを抑制できる。また、第１排気浄化装置３の中にセンサ６を設置することにより、低温の排気が流通したときのセンサ６の温度低下を抑制できるため、該センサ６の温度を維持するための消費電力を低減することができる。また、第１排気浄化装置３により排気の成分が均一となるため、センサ６の検出精度を高くすることができる。

ところで、第１排気浄化装置３の温度が活性温度以下に低下したときやＨＣ等により被毒したときには、例えばＮＯ_２の生成量が減少するために第２排気浄化装置４におけるＮＯx浄化率が低下する。このような場合であっても、センサ６によりＮＯ_２の生成量の低下を速やかに検出することができるため、該第１排気浄化装置３の昇温処理や被毒回復処理を早期に開始することができる。

なお、図１４に示した場合においては第１排気浄化装置３が、本発明における圧力差生成手段又は抵抗手段に相当する。

また、図１５は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す他の図である。第１排気浄化装置３は、パティキュレートフィルタとする。なお、パティキュレートフィルタに酸化触媒又はＮＯx触媒等を担持していても良い。第１排気浄化装置３と第２排気浄化装置４との間であって、第１排気浄化装置３のすぐ下流に酸化触媒８１を設けている。なお、酸化触媒８１に代えて、触媒を担持していない担体のみを設けても良く、同様の形状をした装置を設けてもよい。また、酸化触媒８１に代えて三元触媒を設けても良い。そして、酸化触媒８１にセンサ６を設置するための凹部８２を設けている。なお、センサ６と酸化触媒８１との隙間を、前述の凹部８０の場合と同様に設定する。添加弁５は、酸化触媒８１よりも下流側に取り付ける。

このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、センサ６よりも下流側の酸化触媒８１が排気の流れの抵抗となるため、センサ６周りの排気の圧力が添加弁５周りの排気の圧力よりも高くなる。このため、該添加弁５から添加される添加剤がセンサ６に付着することを抑制できる。

また、添加剤が逆流したとしても、該添加剤は酸化触媒８１の下流側端部に付着するので、添加剤がセンサ６に付着することを抑制できる。また、酸化触媒８１の中にセンサ６を設置することにより、低温の排気が流通したときのセンサ６の温度低下を抑制できるため、該センサ６の温度を維持するための消費電力を低減することができる。また、酸化触媒８１により排気の成分が均一となるため、センサ６の検出精度を高くすることができる。なお、図１５に示した場合においては酸化触媒８１が、本発明における圧力差生成手段又は抵抗手段に相当する。

また、図１６は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す他の図である。第１排気浄化装置３は、パティキュレートフィルタとする。なお、パティキュレートフィルタに酸化触媒又はＮＯx触媒等を担持していても良い。そして、第１排気浄化装置３の下流端よりも上流側にセンサ６を設置するため、該第１排気浄化装置３の下流端の一部に切り欠きを設けている。この切り欠きは、センサ６が第１排気浄化装置３の下流端よりも上流側で且つ栓８５よりも下流側に位置するように形成される。

図１６に示されるようにパティキュレートフィルタは、互いに平行をなして延びる複数個の通路８３を具備するいわゆるウォールフロー型である。これら通路８３は上流端が栓８４により閉塞された通路８３と、上流端よりも下流側で且つセンサ６の設置箇所よりも上流側が栓８５により閉塞された通路８３とにより構成される。従って、上流端が栓８４により閉塞された通路８３と、上流端よりも下流側で且つセンサ６の設置箇所よりも上流側が栓８５により閉塞された通路８３と、が交互に配置される。そうすると、センサ６により測定される排気は、パティキュレートフィルタの壁面を通過した後の排気となるため、排気中に含まれる成分が分散されるので、より精度の高い測定が可能となる。

また、添加剤が逆流したとしても、該添加剤はパティキュレートフィルタの下流側端部に付着するので、添加剤がセンサ６に付着することを抑制できる。また、パティキュレートフィルタの中にセンサ６を設置することにより、低温の排気が流通したときのセンサ６の温度低下を抑制できるため、該センサ６の温度を維持するための消費電力を低減することができる。なお、図１６に示した場合においては第１排気浄化装置３が、本発明における圧力差生成手段又は抵抗手段に相当する。

１内燃機関
２排気通路
３第１排気浄化装置
４第２排気浄化装置
５添加弁
６センサ
７仕切板
２０分散板
３０酸化触媒
５０カバー
５１孔
５２カバー
６０旋回装置
６１羽
６２分散装置
７０酸化触媒
８０凹部
８１酸化触媒
８２凹部
８３通路
８４栓
８５栓

Claims

内燃機関の排気通路に設けられるセンサと、
排気の流れ方向で前記センサの近傍又はそれよりも下流側に設けられ、前記排気通路内に添加剤を添加する添加弁と、
前記添加弁よりも下流側に設けられ該添加弁から添加剤の供給を受ける触媒と、
前記センサ周りの排気の圧力を前記添加弁周りの圧力よりも高くする圧力差生成手段と、
を備え、
前記圧力差生成手段は、前記センサ周りを流通する排気と、前記添加弁周りを流通する排気と、を隔てる仕切板を備えて構成され、
前記仕切板により前記排気通路を２つに分け、一方の排気通路に前記センサを設け、他方の排気通路に前記添加弁を設け、該センサが設けられる一方の排気通路に通路面積が小さくなる箇所を設けることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。