JP5978300B2 - 排気装置及びそのような排気装置を備える車両 - Google Patents

Description

本発明は、内燃エンジン及び排気系統を有するタイプの、特にディーゼル粒子フィルタ及び／又は選択的触媒還元コンポーネントを備えるタイプの車両用排気装置に関する。更に、本発明は、そのような排気装置を備える車両に関する。

特に産業車両の内燃エンジンで燃料を燃焼中に形成される排気ガスは、二酸化窒素（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、未燃炭化水素（ＨＣ）、煤等のある一定の比率の不都合な成分を含むことがある。

空気汚染を低減するために、車両の排気系統には通常は、排気ガス中の不都合な物質に対処するする排気後処理システムが装備されている。

１つのタイプの排気後処理システムは、排気ガス中に含まれる未燃粒子を除去するディーゼル粒子フィルタ及び／又は選択的触媒還元コンポーネントを備えている。ディーゼル粒子フィルタ及び／又は選択的触媒還元コンポーネントは、最終的には未反応粒子で詰まるので、時折再生の必要がある。

ディーゼル粒子フィルタ及び／又は選択的触媒還元コンポーネントを再生する１つの方法は、排気ガスをディーゼル粒子フィルタ及び／又は選択的触媒還元コンポーネント内に捕捉された粒子が酸化する、例えば６００℃である再生温度まで上昇させることである。

場合によっては、ドライバーは再生プロセス中に車両を停止せざるを得ない。それは特に、ごみ収集トラック又はバス等の「始動停止サイクル」で運転される車両の場合である。その際、内燃エンジンが再生温度に達することができないため、再生プロセスは停止状態で行われる。

しかし、この再生プロセスは、特に停止状態で行われる場合、車両又は車両環境に危険を及ぼすことがある。実際に、排気系統の下流側端部に位置する排気管は、通常は方向性のある高温の、例えば２００℃のガス流を約１２００ｍｍの距離にわたって放出する。したがって、車両及び／又はこの方向性のあるガス流の届く距離内に位置するいずれかの要素は高温にさらされる。最終的に、要素によっては、この方向性のある高温ガス流によって発火することさえある。

特許文献１は、排気ガスを大気に放出するためのスロットの形態のガス排出装置を備える先行技術の排気装置を開示している。排出スロットは、車両の走行方向に対して垂直に延びている。車両の移動時は、出口スロットによって放出される排気ガスは空気乱流によって薄められる。したがって、排気ガス流の温度は所定距離で低下する。

しかし、この所定距離は、高温排気ガスによる車両及び／又は車両環境へのあらゆるリスクを回避するには不十分であることがある。特に、車両が停止しているか、移動速度が遅すぎて空気乱流が発生しない場合は、特許文献１の排気装置は依然として高温の薄められない排気ガスを放出する。

したがって、幾つかの見地から、車両の排気系統に改善の余地があると思われる。

欧州特許出願公開第１ ０７１ ８６８号明細書

本発明の目的は、排気後処理システムからの排気ガスの温度を効果的に低下させることができる排気装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、特に停止状態にあり、移動せず、又は低速で移動する場合に、大気中に放出された排気ガスを周囲空気と混合することができる排気装置を提供することにある。

本発明の主題は、内燃エンジン及び排気系統を備える車両用の排気装置であって、少なくとも、
−排気ガスを大気中に放出するのに適する、実質的にスロットの形状のガス出口と、
−ガス出口の下流側に、前記ガス出口の長さの殆ど又は全てに沿って延在し、ガス出口から流出する排気ガスに接触するように配置された外表面を有する下流側の壁と、を備え、
ガス出口及び下流側の壁がそれぞれ、ガス出口から流出する排気ガスが下流側の壁に対して実質的に接線方向に流出するようにそれぞれ配置されると共に、
下流側の壁と、ガス出口で下流側の壁に対して接線方向にある平面との間の距離が、ガス出口からの距離と共に全体的に増大する排気装置である。

本願では、「上流側」及び「下流側」という用語は、ガス入口からガス出口へと流れる排気ガスの流れに関する用語である。本願では、「内」及び「外」という用語は、主室の容積、即ち排気装置の容積に関する用語である。

本願では、入口及び出口の外周及び領域に用いられる「全体の」という用語は、１つのガス出口について外周又は面積の全体が考慮されることを含意している。例えば、ガス出口は隣接する幾つかの開口に、又は更には複数の穴に分割されることがある。このような場合、全体の出口面積は全ての開口又は穴の個々の面積の合計に相当する。

ある実施形態では、下流側の壁は概して凸面を形成することができる。

凸面度又は曲率は、ガス出口の最長寸法に沿って若干変化することがある。

別の実施形態では、下流側の壁は概ね平坦な外表面を有する。

本発明の代替実施形態は、内燃エンジン及び排気系統を備えるタイプの車両用の排気装置であって、少なくとも、
−排気ガスを大気中に放出するのに適する、実質的にスロットの形状のガス出口と、
−ガス出口の下流側に、前記ガス出口の長さの殆ど又は全てに沿って延在し、ガス出口から流出する排気ガスに接触するように配置された外表面を有する下流側の壁と、を備え、
ガス出口及び下流側の壁がそれぞれ、ガス出口から流出する排気ガスが下流側の壁に対して実質的に接線方向に流出するように配置されると共に、
排気装置が更に、ガス出口の上流側に、及び下流側の壁の下流側部分に対向する側に延在して、排気ガスの流れが下流側の壁に対して実質的に接線方向に向けられるようにする少なくとも１つの中間室を画定する内壁を備える排気装置である。

本願では、「実質的に接線方向」という用語は、接線方向プラス接線方向と少ない角度をなす全ての方向、即ち±３０°の範囲内にある角度をなす全ての方向に用いられる。更には、「実質的に接線方向」という用語は、下流側の壁の全部、又は一部に沿った局部的な意味で用いられる。言い換えると、「実質的に接線方向」という用語は、
−下流側の壁が、例えば無限の曲率半径等の大きい曲率半径を有する場合、即ち外表面が平坦な場合は不変の方向に、又は、
−下流側の壁の全部、又は一部に沿って滑らかに変化する方向のいずれかに用いることができる。

本願では、「長さ」という用語は要素、例えばガス出口の最長寸法を指す。ガス出口は出口面積に対する分周比が比較的高いため、スロットの一般的形状を有している。

本発明による排気装置は、大気中に放出される排気ガスの冷却と希釈とを向上させる。実際に、スロット状ガス出口からの排気ガスの流れによって、上流側の壁の周囲の空気の同伴が可能になる。同伴空気の流量は、ガス出口からのガスの流量と同量、又はそれ以上である。

この同伴は、排気ガスの流れが下流側の壁に対して実質的に接線方向に放出され、したがって、排気ガスの流れの下流側の壁からの分離が回避されること、又は最小限になることに起因する。運転条件に応じて、このような排気ガスの流れは、ある種のベンチュリ効果及び／又はある種のコアンダ効果を生じ、ひいては排気ガスを希釈及び冷却する周囲空気の同伴を可能にする。

言い換えると、下流側の壁、上流側の壁、及びガス出口の配置は、コアンダ効果及び／又はベンチュリ効果を促進することができる。コアンダ効果による空気同伴は、再生プロセス中、及び車両の停止中に発生し得る。

出口比が高まると、空気取り入れ口又は空気吸い込み口の流量が、ひいては排気ガスの冷却及び混合が増強される。実際に、空気とガスとの接触面が最大になる。

排気ガスが６００℃近くで排気装置に流入する場合でさえも、それにより発生するガスと空気の混合流を、出口からわずか１００ｍｍで２００℃にまで低下させることができるので、再生プロセス中に、停止中の本発明の車両の近傍の人や要素に対するリスクや危険が回避される。

その上、本発明による排気装置の動作には信頼性がある。

上記の、及びその他の特徴及び利点は、本発明による排気装置の実施形態を非限定的な例として示す以下の記載を添付図面に照らして読むことによって明らかになる。

本発明の幾つかの実施形態の以下の詳細な説明は、添付図面を参照して読むことによってより明解に理解される。しかし、本発明は本明細書に記載の特定の実施形態に限定されない。

本発明の第１の実施形態による排気装置の概略斜視図である。 図１の排気装置に流入し、そこから流出するガスの流跡のガス流コンピュータモデルである。 図２の面ＩＩＩに沿った断面図である。 図１の排気装置の概略断面図である。 本発明の第２の実施形態による排気装置の図４と同様の図である。 本発明の第３の実施形態による排気装置の図４と同様の図である。 本発明の第４の実施形態による排気装置の図４と同様の図である。 本発明の第５の実施形態による排気装置の図４と同様の図である。 本発明の第６の実施形態による排気装置の図４と同様の図である。 本発明の第７の実施形態による排気装置の概略断面図である。 本発明の第８の実施形態による排気装置の斜視図である。 図１１の排気装置の異なる角度での半透明斜視図である。 図１１の排気装置の、図１１の矢印ＸＩＩＩに沿った斜視図である。 本発明の第９の実施形態による排気装置の切頭斜視図でのガス流のコンピュータモデルである。 図１４の排気装置の、図１４の矢印ＸＶに沿った切頭斜視図でのコンピュータモデルである。 図１５の細部ＸＶＩの拡大図である。 本発明の第１０の実施形態による排気装置の図１４と同様の図である。 図１７の面ＸＶＩＩＩに沿った断面図である。 排気系統が第１の状態にある、本発明による排気系統を備える本発明の実施形態による車両の概略断面図である。 排気系統が第２の状態にある、図１８の車両の図１９と同様の図である。 排気系統が第１の状態にある、本発明による排気系統を備える本発明の別の実施形態による車両の概略断面図である。 排気系統が第２の状態にある、図２０の車両の図２１と同様の図である。

図１、２、３、及び４は、本発明の第１の実施形態による排気装置１を示している。排気装置１は、内燃エンジン及び排気系統を有するタイプの、特にディーゼル粒子フィルタ及び／又は選択的触媒還元コンポーネントを備えるタイプの車両向きの排気装置である。

排気装置１は、排気管（図示せず）に接続手段（図示せず）によって接続されるのに適するガス入口２を備えている。ガス入口２を通る排気流に対して垂直な面に沿った断面図では、ガス入口２は全体として入口外周Ｐ２と入口面積Ａ２とを画定する。

ガス入口２は、排気ガスが排気装置１に流入する入口流路全体に対応し、ガス入口２は１つの固有な開口として、又は幾つかの平行な開口として形成される。図１では、矢印Ｆ２はガス入口２に流入する排気ガスの流れを示している。

ガス入口２は円板状の円形を有し得る。したがって、入口外周Ｐ２と入口面積Ａ２とは、例えば４０〜１６０ｍｍの範囲内の入口径Ｄ２に左右される。実施例の入口径は１００ｍｍである。入口面積Ａ２に対する入口外周Ｐ２の入口比は公式Ｒ２＝Ｐ２／Ａ２で定義することができる。ミリメートル単位で表された上記の図では、比率は約０．０２５〜０．１の間でよい。

更に、排気装置１は、排気ガスを大気中に放出するのに適するガス出口３を備えることができる。図１では、矢印Ｆ３はガス出口３から放出さえる排気ガスの流れを示している。ガス出口３は全体として出口外周Ｐ３と出口面積Ａ３とを画定している。

ガス出口３は実質的にスロットの形状を有している。ガス出口３では、排気装置１から流出する排気ガスが外気と接触状態になる。ガス出口３は、ガスがそれを通って排気装置１から出る最小サイズの表面であると定義することができる。この表面は平坦でもよいが、三次元に延びる湾曲面であってもよい。

ガス出口３を通る排気流に対して垂直な面に沿った断面図では、ガス出口３は全体として出口外周Ｐ３と出口面積Ａ３とを画定する。

スロットの形状とは、スロットが他の寸法よりも実質的に大きい主要寸法を有することを意味している。

図１から３の実施形態では、ガス出口３は、流れＦ３に対して垂直の直線に沿って細長く延びている。或いは、ガス出口３は、直線ではなく曲線に沿って細長く延びてもよいであろう。細長い線は更には三次元であってもよいであろう。この線に沿って、ガス出口の長さを画定することができる。この線に対して垂直にガス出口３の幅を画定することができる。

ガス出口３は、平面に延びる長方形の形状を有することができる。このような場合は、出口外周Ｐ３は方形の４辺の全て、即ち長さＬ３を有する２つの長辺と、幅Ｈ３を有する２つの細い辺を累算した長さに相当する。出口面積Ａ３は、出口幅Ｈ３と出口長さＬ３とに左右される。

トラックに搭載される排気装置に適する実施例は、４００ｍｍ〜１５００ｍｍ、例えば６００ｍｍの長さと、約２〜８ｍｍ、例えば３ｍｍの幅を有する出口を有している。したがって、ｍｍで表した場合、出口面積Ａ３に対する出口外周Ｐ３の出口比Ｒ３は約０．２５〜０．６６の範囲であってよい。出口比は高く、特に入口比よりも実質的に大きい。

絶対的には、ガス出口は、長さが幅の少なくとも１５倍、好ましくは幅の少なくとも５０倍であるスロットの形状を有するものと考えられる。ある用途では、幅に対する長さの比率は２００を超えることもある。別の定義によれば、ｍｍで表して出口面積Ａ３に対する出口外周Ｐ３が０．２を超える場合は、出口はスロットの形状を有するものと考えられる。

スロットの別の定義によれば、ガス出口は、非寸法的比Ｒ’３＝（Ｐ３）^２／Ａ３で定義することができる。スロットとして定量化される出口の場合は、非寸法的比は好ましくは５０超であり、より好ましくは２００超である。

排気装置１は更に、ガス入口２とガス出口３との間の流路に位置する主室４を備えることができる。この実施形態では、ガス出口３は主室４からの唯一の出口である。

主室４は、接続部４．５で管部５に接続される。管部は軸Ｙと、ガス入口２によって形成される円形ベースとを有する円筒形の形状である。図１から３では、管部５はガス入口２、入口面積Ａ２、及び入口外周Ｐ２を画定している。接続部４．５は、ガス入口２とほぼ同じ面積と外周とを有している。

主室４は、排気ガスを接続部４．５からガス出口３へと誘導する。この実施形態では、主室４は円筒形の形状であるため、軸Ｙと実質的に平行な軸と、航空機の翼形のベースとを有する周囲壁によって境界付けされる。

図３に示すように、この航空機の翼形は前縁部３．１と後縁部３．２とを有している。図１から３の例では、主室４は、その円筒形の壁に対するＹ軸に沿って管部５の反対側に位置する閉塞端を有している。

この実施形態では、ガス出口３は主室４の外周壁内に、より厳密には円筒形の壁内に直接配置される。これに対して、ガス入口２は主室４の端壁内に配置され、この端壁は軸Ｙに対して概して垂直である。その結果、ガス出口３を通る流れＦ３は、ガス入口２及び接続部４．５を通る流れＦ２に対して実質的に垂直である。

ガス出口３は、外周壁内に下流側の壁１３と上流側の壁１２とを画定する。言い換えると、上流側の壁１２と下流側の壁１３とは間にガス出口３を画定する。

実際に、この実施形態では、ガス出口３の近傍で上流側の壁１２及び下流側の壁１３は、実質的に平行な、即ち３０°未満の角度をなす２つの平坦な領域内に延在することができるが、これらの平坦領域は、２つの平坦領域に対して垂直な方向Ｘ３に沿って偏位している。

上流側の壁１２は、下流側の壁１３に対して主室４の外側方向に位置している。この実施形態では、これらの平坦領域間でのずれは、軸Ｙに対して垂直な径方向に延びている。このずれによって、ガス出口３を通る流れＦ３は、上流側の壁１２と下流側の壁１３の平坦領域に対して垂直ではなくなり、むしろこれらの平坦領域の少なくとも１つと平行になる。したがって、「上流側」及び「下流側」はそれぞれ、流れＦ３に対するそれぞれの位置を指す。

下流側の壁１３とガス出口３とは、ガス出口３から流出する排気ガスの流れが下流側の壁１３に対して接線方向であるようにそれぞれ配置される。

その結果、排気装置１は、ガス出口３の下流側に、ガス出口３の長さＬ３の全て又は殆ど全てに沿って軸Ｙと平行に延在する下流側の壁１３を備えている。下流側の壁１３は、ガス出口３を通って廃棄される流れＦ３に接触するように配置される外表面１３．４を有している。

本発明によれば、下流側の壁１３と、ガス出口３で下流側の壁１３に対して接線方向にある平面Ｐ１３との距離は、平面Ｐ１３に沿ったガス出口３からの距離と共に概して増大する。

特に、下流側の壁１３は概して凸面の外表面を形成することができる。図１から３の例では、下流側の壁１３の外表面全体が凸面である。下流側の壁１３の外表面は、ガス出口３から主室４の航空機の翼形の後縁３．２へと延びる湾曲断面を有している。

言い換えると、下流側の壁１３は、ガス出口３からの排気ガスの排気方向Ｄ３から逸れるようにガス出口３に対して配置される。

言い換えると、下流側の壁１３及びガス出口３は、ガス出口３で、方向Ｄ３に沿ってガス出口３から流出する排気ガスの流れが下流側の壁１３に対して実質的に接線方向になるように、且つ、下流側の壁１３が次いでガス出口３で規定される排気方向Ｄ３から逸れるようにそれぞれ配置される。逸れ方は、例えば手順によって連続的または非連続的である。

好ましくは、表面の寸法と方向は、少なくとも特定の動作条件（例えば停止時のフィルタ再生）では、排気ガスの流れＦ３が下流側の壁１３を辿る傾向があり、その結果、ガス出口３で初期の方向Ｄ３から右に逸れるような寸法と方向である。

したがって、円筒形の壁はガス出口３を通る流れＦ３の上流側に延在する上流側の壁１２を備えることができる。上流側の壁１２は、ガス出口３の全ての長さＬ３に沿って軸Ｙと平行に延在している。上流側の壁１２は、ガス出口３を通る流れＦ３に接触するように配置された内表面１２．４を有している。

上流側の壁１２は、ガス出口３で下流側の壁１３に対して接線方向にある平面Ｐ１３に対して下流側の壁１３に反対側に位置する容積内に延在している。

言い換えると、上流側の壁１２と下流側の壁１３とは、ガス出口３の細長い２つの対向端をそれぞれ画定する。

排気装置１は、主室４の軸Ｙが排気装置を搭載した車両の前方走行方向に概して平行に延在ように車両に配置することができる。実際に、排気装置は、特に車両が停止状態にある場合、即ち、車両がある速度で運転中である場合と比較して、排気装置の周囲に自然の大気の流れがあまりない場合に、ガス希釈機能を果たすことを意図している。

或いは、それにもかかわらず、軸Ｙを前記の前方走行方向に対して９０°に、例えば概して水平又は概して垂直に配置することも可能である。

運転中は、図１及び２に示すように、例えば６００℃の高温であるガス流Ｆ２は、主室４の管部５を通って排気装置１に流入し、このガス流Ｆ２は主として軸Ｙと平行に流れる。

図２では、実線の流跡は比較的高温のガス、即ち排気装置１に流入するガスを示しており、点線の流跡は比較的低温のガス、即ち排気装置１から放出されたガスを示している。上流側の空気流は図２には流跡で示されていない。

次いで、排気ガスは主室４の主室４を通ってガス出口３に向かって流れる。このように、主室４はガス入口２からの排気ガスをガス出口３へと案内する。

その後、排気ガスはガス流Ｆ３としてガス出口３から放出される。ガス流Ｆ３は上流側の壁１２を囲む空気流Ｆ１２の同伴を可能にする。したがって、後縁３．２の下流側で、全体の流れＦ３．２はガス流Ｆ３と空気流Ｆ１２との総量に相当する。したがって、排気装置１は大気中に放出された排気ガスの冷却と希釈を向上させる。

空気流Ｆ１２の同伴はコアンダ効果から生じることができる。これは更に、バッフルの位置と形状とに応じてベンチュリ効果から生じることもある。

図３及び４に示すように、排気装置１は更に、主室４の内側、ガス出口３の上流側、及び上流側の壁１２の下流部分１２．１の内表面１２．４の反対側に延在する内壁１４を備えることができる。

好ましくは、ガス出口３の位置の下流側の壁１３の接線方向にある平面Ｐ１３もガス出口３の位置の内壁１４の接線方向にあるように、内壁１４は下流側の壁１３と連続して位置しており、内壁１４と下流側の壁１３の壁１３は連結している。

したがって、内壁１４は上流側の壁１２の内表面１２．４と共に中間室１５を画定し、この中間壁は排気ガスの流れをガス出口３の位置の下流側の壁１３に対して接線方向にある平面Ｐ１３に対して実質的に接線方向にあるように配置される。

言い換えると、上流側の壁１２の内壁１４と内表面１２．４とが、ガス出口３での排気ガスの流れＦ３の方向を決定する。

したがって、中間室１５もガス出口３でのガス流Ｆ３を適切に方向付けることによって空気流Ｆ１２の同伴を可能にする。

排気方向Ｄ３に沿って見た中間室１５の長さは、概して出口外周Ｐ３を画定する主要寸法の中でも最小の寸法である幅Ｈ３の約２０倍である。

好ましくは、中間室１５の長さは幅Ｈ３の１〜５０倍、より好ましくは幅Ｈ３の１０倍以上である。このような中間室１５の長さによって、より均一な接線方向のガス流Ｆ３が可能となるため、空気流Ｆ１２の同伴を増強する。

好ましい実施形態では、中間室１５は排気ガスの収束する流跡を規定する。即ち、それによって中間室１５内の流れに利用できる断面積はガス出口３に向かって縮小する。したがって、排気ガスが中間室１５内で加速され、これも空気流Ｆ１２の同伴を増強する。

図１から４の実施例では、下流側の壁１３は内壁１４の長さを延ばす。要するに、内壁１４は下流側の壁１３と一体である。したがって、内壁１４と下流側の壁１３との移行部は平滑であり、これはガス出口３での流れの分離を防止する。

排気装置１は更に、主室４から離隔した位置にある１つの固体バッフル１６をも備えることができる。図３に示すように、バッフル１６は主室４の外側に、且つガス出口３の近傍の主室４の円筒形の壁に実質的に平行に配置されている。それによってバッフル１６は、円筒形の壁に対して垂直な方向に沿ってある一定の距離だけ上流側の壁１２及び下流側の壁１３の両方から偏位している。

好ましくは、このようなバッフルは、バッフル１６と上流側の壁１２の外表面との間の収束する流跡を画定することができる。したがって、バッフル１６はガス流Ｆ３及び空気流Ｆ１２の流体速度を高め、ひいては空気流Ｆ１２の同伴率を高めることができる。

或いは、バッフルは下流側の壁と反対側に延び、収束する流跡を形成するようにしてもよいであろう。更には、バッフル１６は車両の周囲のコンポーネントを保護するための遮熱を形成し、更に、ノイズ吸収又は反射材製であるか、それによって覆われれば、ノイズ遮蔽板とし機能してもよい。

図５は、本発明の第２の実施形態による排気装置２０１を示している。図１から４を参照して上記に示した排気装置１の記述は、以下に記載する顕著な相違（１つ又は複数）という例外を伴って、これと同様の図５の排気装置２０１にも置き換えられる。排気装置１の要素と同様の、又はこれに相当する構造又は機能を有する排気装置２０１の要素は、同じ参照番号に２００を加えて示される。

したがって、排気装置２０１、ガス入口２０２、ガス出口２０３、主室２０４、上流側の壁２１２、下流側の壁２１３、内壁２１４、及び中間室２１５と定義することができる。

排気装置２０１は、主としてバッフルがないため排気装置１と異なっている。したがって、排気装置２０１は比較的コンパクトであり、利用できるスペースが小さい車両に搭載することができる。

図６は、本発明の第３の実施形態による排気装置３０１を示している。図５を参照して上記に示した排気装置２０１の記述は、以下に記載する顕著な相違（１つ又は複数）という例外を伴って、これと同様の図６の排気装置３０１にも置き換えられる。排気装置２０１の要素と同様の、又はこれに相当する構造又は機能を有する排気装置３０１の要素は、同じ参照番号に１００を加えて示される。

したがって、排気装置３０１、ガス入口３０２、ガス出口３０３、主室３０４、上流側の壁３１２、下流側の壁３１３と定義することができる。

排気装置３０１は、主として中間室も、主室３０４内に延びる内壁も有していないため排気装置２０１と異なっている。

したがって、排気装置３０１は比較的軽量で製造し易い。

図７は、本発明の第４の実施形態による排気装置４０１を示している。図１から４を参照して上記に示した排気装置１の記述は、以下に記載する顕著な相違（１つ又は複数）という例外を伴って、これと同様の図７の排気装置４０１にも置き換えられる。排気装置１の要素と同様の、又はこれに相当する構造又は機能を有する排気装置４０１の要素は、同じ参照番号に４００を加えて示される。

したがって、排気装置４０１、ガス入口４０２、ガス出口４０３、主室４０４、上流側の壁４１２、下流側の壁４１３、内壁４１４、及び中間室４１５と定義することができる。

排気装置４０１は主として排気装置１が、流れＦ３と平行な方向に沿って偏位し、しかし互いに実質的に平行に配置された幾つかのバッフル４１６．１、４１６．２及び４１６．３を備えているため排気装置１と相違している。それにもかかわらず、バッフルは好ましくは、図７に例示するように湾曲し、又は互いに角度をなして、間に連続的な収束する流路を画定するようにされている。バッフル４１６．１、４１６．２及び４１６．３はガス出口４０３から放出されたガス流によって同伴される空気流の比率を増大させる。

図８は、本発明の第５の実施形態による排気装置５０１を示している。図５を参照して上記に示した排気装置１の記述は、以下に記載する顕著な相違（１つ又は複数）という例外を伴って、これと同様の図８の排気装置５０１にも置き換えられる。排気装置２０１の要素と同様の、又はこれに相当する構造又は機能を有する排気装置５０１の要素は、同じ参照番号に３００を加えて示される。

したがって、排気装置５０１、ガス入口５０２、ガス出口５０３、後縁５０３．２、主室５０４、上流側の壁５１２、下流側の壁５１３、内壁５１４、及び中間室５１５と定義することができる。

排気装置５０１は主として、排気装置５０１が第２のガス出口５０３Ｂ、第２の上流側の壁５１２Ｂ、第２の下流側の壁５１３Ｂ、第２の内壁５１４Ｂ、及び第２の中間室５１５Ｂを備えているため排気装置２０１と異なっている。第１及び第２のガス出口５０３及び５０３Ｂは、第１及び第２のガス出口５０３及び５０３Ｂの各々からの排気ガスが、それぞれの下流側の壁５１３又は５１３Ｂに対して実質的に接線方向である２つの異なる方向に流出するように配置されている。これらの２つの方向は、後縁５０３．２の領域で実質的に収束する。

この特定の実施形態では、２つのガス出口が、主室の中心軸を含む平面に対して対称に配置される。

したがって、主室から２つの別個のガス流が放出されるため、排気装置５０１は大気中に放出される比較的高流量の排気ガスの冷却及び希釈を可能にする。

図９は、本発明の第６の実施形態による排気装置６０１を示している。図８を参照して上記に示した排気装置１の記述は、以下に記載する顕著な相違（１つ又は複数）という例外を伴って、これと同様の図９の排気装置６０１にも置き換えられる。排気装置５０１の要素と同様の、又はこれに相当する構造又は機能を有する排気装置６０１の要素は、同じ参照番号に１００を加えて示される。

したがって、排気装置６０１、ガス入口６０２、第１及び第２のガス出口６０３、及び６０３Ｂ、主室６０４、第１及び上流側の壁６１２、６１２Ｂ、第１及び第２の下流側の壁６１３、６１３Ｂ、及び第１及び第２の中間室６１５、６１５Ｂと定義することができる。

排気装置６０１は主として、排気装置６０１が排気装置１のバッフル１６と同様の構造及び機能を有する第１及び第２のバッフル６１６及び６１６Ｂをも備えているため、排気装置５０１と異なっている。

更に、排気装置６０１が２つの渦流発生装置６１７及び６１７Ｂを更に備えているため、排気装置６０１は排気装置５０１と異なっている。２つの渦流発生装置６１７及び６１７Ｂは、主室６０４に対して対称に、且つそれぞれが各下流側の壁６１３及び６１３Ｂ上に配置される。

したがって、渦流発生装置６１７及び６１７Ｂは、ガス出口６０３及び６０３Ｂから放出されるガス流の乱流を保つために役立つ。渦流発生装置は、乱流、及び排気ガスと大気との混合を促進するであろう。このような渦流発生装置は好ましくは、下流側の壁６１３、６１３Ｂに沿ったガス流が、このような渦流発生装置がなくても壁に沿って平滑に流れずに乱流になる傾向がある、ガス出口からある一定の距離に配置される。

図１０は、本発明の第７の実施形態による排気装置７０１を示している。図６を参照して上記に示した排気装置３０１の記述は、以下に記載する顕著な相違（１つ又は複数）という例外を伴って、これと同様の図１０の排気装置７０１にも置き換えられる。排気装置３０１の要素と同様の、又はこれに相当する構造又は機能を有する排気装置７０１の要素は、同じ参照番号に４００を加えて示される。

したがって、排気装置７０１、ガス入口７０２、ガス出口７０３、後縁７０３．２、主室７０４、上流側の壁７１２、及び下流側の壁７１３と定義することができる。

排気装置７０１は主として、下流側の壁７１３の外表面が凹面部７１３．１と凸面部７１３．２とを備えているため、排気装置３０１と異なっている。言い換えると、下流側の壁７１３の外表面は全体が凸面ではない。凸面部７１３．２によって形成される中間部だけが凸面である。

凹面部７１３．１は、排気ガスの流れ方向に沿って凸面部７１３．２よりも更にガス出口７０３から離れて位置している。凸面部７１３．２は下流側の壁７１３に沿って、ガス出口７０３から離れて、好ましくは、ガス出口７０３の幅Ｈ７０３の少なくとも２０倍の長さに沿って位置しており、幅Ｈ７０３は、ガス出口７０３の出口外周を全体的に画定する主要寸法の中で最小の寸法である。

本発明の他の実施形態と同様に、排気装置７０１は、ガス出口７０３から大気に放出される排気ガスの冷却及び希釈を可能にする。

図１１、１２、及び１３は、本発明の第８の実施形態による排気装置８０１を示している。図８を参照して上記に示した排気装置５０１の記述は、以下に記載する顕著な相違（１つ又は複数）という例外を伴って、これと同様の図１１、１２及び１３の排気装置８０１にも置き換えられる。排気装置５０１の要素と同様の、又はこれに相当する構造又は機能を有する排気装置８０１の要素は、同じ参照番号に３００を加えて示される。

したがって、排気装置８０１、ガス入口８０２、第１及び第２のガス出口８０３及び８０３Ｂ、主室８０４、第１及び第２の上流側の壁８１２及び８１２Ｂ、第１及び第２の下流側の壁８１３及び８１３Ｂ、及び第１及び第２の中間室８１５及び８１５Ｂ、及びバッフル８１６及び８１６Ｂと定義することができる。

図１１及び１３に示すように、排気装置８０１は主として、主室８０４と管部８０５とが両方とも円形ベースを有する円筒形であり、同心であるため、排気装置５０１と異なっている。したがって、排気装置８０１は比較的コンパクトであり、製造し易い。更に、主室８０４と管部８０５とは同じ円形の円筒形状を有するため、主室８０４と管部８０５との間の移行部は過剰な圧力低下を生じない。

その上、図１２に示すように、排気装置８０１は更に対称形の２つの気流デフレクタ８１８及び８１８Ｂを備えている。各々の気流デフレクタ８１８又は８１８Ｂは、それぞれの内壁８１４又は８１４Ｂの上流側端部に位置し、したがって中間室８１５又は８１５Ｂを形成している。各々の気流デフレクタ８１８又は８１８Ｂは、円筒形状を有し、それぞれのガス出口８０３又は８０３Ｂの長手方向に、即ちガス出口８０３の長さの殆どに沿って延在している。

したがって、気流デフレクタ８１８及び８１８Ｂは、主室８０４から中間室８１５又は８１５Ｂに流入する排気ガスの乱流を制限し、ひいては排気装置８０１の吸気効率を高める。更に、気流デフレクタ８１８及び８１８Ｂは、排気装置８０１の構造を強化する。

図１４及び１５は、本発明の第９の実施形態による排気装置９０１を示している。図５を参照して上記に示した排気装置２０１の記述は、以下に記載する顕著な相違（１つ又は複数）という例外を伴って、これと同様の図１４及び１５の排気装置９０１にも置き換えられる。排気装置２０１の要素と同様の、又はこれに相当する構造又は機能を有する排気装置９０１の要素は、同じ参照番号に７００を加えて示される。

したがって、排気装置９０１、ガス入口９０２、ガス出口９０３、後縁９０３．２、主室９０４及び管部９０５、上流側の壁９１２、下流側の壁９１３、内壁９１４、及び中間室９１５と定義することができる。

図１４、１５、及び１６では、実線の流跡は比較的高温のガス、即ち排気装置９０１に流入するガスを表し、一方、点線の流跡は比較的低温のガス、即ち排気装置９０１から放出されるガスを表している。上流側の空気流は図１４及び１５には流跡で示されていない。

排気装置９０１は、ガス出口９０３が、主室９０４がそれと平行に延在する軸Ｙに対して垂直な方向Ｘの方向に延在しているため、排気装置２０１と異なっている。言い換えると、入口でのガスの流れ方向Ｆ９０２は、出口でのガスの流れ方向Ｆ９０３と実質的に平行である。その結果、管部９０５は異なる形状を有している。

このような排気装置は、比較的少ない圧力降下を生じることができる。その上、このような構造によりよりコンパクトになる。

図１７及び１８は、本発明の第１０の実施形態による排気装置１１０１を示している。図９を参照して上記に示した排気装置６０１の記述は、以下に記載する顕著な相違（１つ又は複数）という例外を伴って、これと同様の図１７及び１８の排気装置１１０１にも置き換えられる。排気装置６０１の要素と同様の、又はこれに相当する構造又は機能を有する排気装置１１０１の要素は、同じ参照番号に５００を加えて示される。

したがって、排気装置１１０１、ガス入口１１０２、２つのガス出口１１０３及び１１０３Ｂ、主室１１０４及び管部１１０５、２つの上流側の壁１１１２及び１１１２Ｂ、２つの下流側の壁１１１３及び１１１３Ｂ、及び２つのバッフル１１１６及び１１１６Ｂと定義することができる。

排気装置１１０１は、各々の下流側の壁１１１３又は１１１３Ｂが平坦な外表面を有しているため、排気装置６０１と異なっている。このような平坦な外表面は、排気方向Ｄ１１０３、平面ＸＶＩＩＩで測定された約２５°の角度Ａ１１０３を有するように形成されている。平面ＸＶＩＩＩは、ガス出口１１０３及び平坦な外表面の両方に対して垂直である。

排気方向Ｄ１１０３は、排気ガスの流れＦ１１０３がそれに沿ってガス出口１１０３から放出される平均的な方向に対応する。角度Ａ１１０３は、適宜の流量の空気流Ｆ１１０２を同伴するように、１°から３５°の範囲であることができる。

ガス出口１１０３Ｂについては角度Ａ１１０３と同様の角度を測定できる。

平坦な外表面には好ましくは、ガス出口１１０３での排気ガスの流れに対して事実上接線方向にある別の部分が先行し、これらの２つの部分は滑らかに、又は急激な角度をなして、又は一連の連続的な角度をなして接続される。

或いは、下流側の壁１１１３の平坦部はガス出口３から直接延在してもよいであろう。排気装置６０１と同様に、下流側の壁１１１３と、ガス出口１１０３で接線方向にある平面Ｐ１１１３との距離は、平面Ｐ１１１３がガス出口３での流れ方向Ｆ３に対して接線方向にある平面であることが認められる場合は、ガス出口１１０３への距離と共に概して増大する。

排気装置６０１の場合と同様に、下流側の壁１１１３は、排気ガスが下流側の壁１１１３から逸れる排気方向Ｄ１１０３に実質的に沿ってガス出口１１０３から流出するように、しかし、更に遠ざかると、排気ガスがコアンダ効果によって下流側の表面を辿る傾向になるようにガス出口１１０３に対して配置される。

図１９及び２０は、内燃エンジン１２１、及び排気系統１２２を有する車両１００を示している。排気系統１２２は、ディーゼル粒子フィルタ１２３及び／又は排気系統１２２の下流側端部に位置する端末排気管１２４を備えることができる。車両１００は更に、本発明による排気装置１０１を備えている。

排気装置１０１は、ガス出口１０３と主室１０４とを備えている。排気装置１０１は更に、
−排気管１２４に接続され、主室１０４の一端に位置する放出口１１８と、
−排気ガスが放出口１１８を通って排気管１２４へと流れる（矢印Ｆ１２４を参照）開位置（図１８）と、
−排気ガスが放出口１１８を通って流れることが阻止されるため、排気ガスがガス出口１０３を通って流れる（矢印Ｆ１０３を参照）閉位置（図１７）との間で移動可能に配置されたシャッタ１１９と、を備えている。

したがって、ガス入口１０２と放出口１１８との間に延びる流路は、ガス入口１０２とガス出口１０３との間に延びる流路よりも少ない圧力低下を生じることができる。

運転中、例えば車両が停止状態にない場合、例えば産業車牽引状態にある場合に、シャッタ１１９は排気系統１２２内の圧力低下を減らすために開状態に設定することができる。ディーゼル粒子フィルタ１２３及び／又は選択的触媒還元コンポーネントの再生プロセスを実施するために車両が停止状態にある場合は、シャッタ１１９は、排気系統１２２から放出される排気ガスの冷却及び希釈を確実にするために閉じられる。

シャッタは、ガス入口１０２に流入する排気ガスＦ１０２の温度に応じて制御可能である。

図２１及び２２は、制御されるシャッタ１１９の代わりに実装可能な代替の感応式シャッタ２１９を示している。気流感応式シャッタ２１９は、排気系統１２２を通過するガス流量に応じて移動する。したがって、感応式シャッタ２１９は、異なる隣接する位置の間を継続的に移動可能である。

排気装置の更なる実施形態は、各々が例えば図５に関連して記載したものと同様の２つの主室を有してもよい。２つの主室はミラー構成で配置されているため、それぞれのガス出口、上流側の壁、及び下流側の壁は互いに対面している。このような構成では、それぞれの主室の間の総容積が、両方から空気の同伴が可能な流路を形成する。

勿論、本発明は非限定的な実施例として上述した実施形態に限定されるものではなく、逆に、全ての実施形態を包含する。

Claims (17)

1. 内燃エンジン及び排気系統を有するタイプの車両用の排気装置であって、該排気装置が外周壁によって境界付けされた排気ガスが導入される主室を備えるとともに、前記外周壁に配置され、排気ガスを大気中に放出するのに適する、直線に沿って細長く延在する実質的にスロットの形状のガス出口と、前記ガス出口の下流側に、前記ガス出口の長さ（Ｌ３）の殆ど又は全てに沿って延在し、前記ガス出口から流出する排気ガスに接触するように配置された前記外周壁の外表面を有する下流側の壁と、前記ガス出口の上流側に、前記ガス出口の長さ（Ｌ３）の殆ど又は全てに沿って延在する前記外周壁の外表面を有し、かつ前記ガス出口の方向に流れる排気ガスに接触するように配置された内表面を有する上流側の壁と、を備え、
   前記ガス出口及び下流側の壁がそれぞれ、前記ガス出口から流出する前記排気ガスが前記下流側の壁に対して実質的に接線方向に流出するようにそれぞれ配置されると共に、
   前記下流側の壁と、前記ガス出口で下流側の壁に対して接線方向にある平面と、の間の距離が、前記ガス出口からの距離と共に増大し、該ガス出口からの排気ガスの流れによって、前記上流側の壁の周囲の空気を同伴する排気装置。
2. 前記下流側の壁が概して凸面の外表面を有する請求項１に記載の排気装置。
3. 前記下流側の壁の前記外表面の少なくとも中間部が凸面であり、前記中間部が、前記下流側の壁に沿って、且つ前記ガス出口から離れて、前記ガス出口を全体的に画定する主要寸法の中でも最も小さい寸法（Ｈ３；Ｈ７０３）の少なくとも２０倍の距離に沿って延在する請求項２に記載の排気装置。
4. 前記下流側の壁の前記外表面全体が凸面である請求項３に記載の排気装置。
5. 前記ガス出口における前記上流側の壁が、前記ガス出口における前記下流側の壁に対して接線方向にある平面に実質的に平行であるように配置される請求項１に記載の排気装置。
6. 前記排気ガスの流れを前記下流側の壁に対して実質的に接線方向に案内するように配置された少なくとも１つの中間室を画定するように、前記主室の内側、及び前記ガス出口の上流側、及び前記上流側の壁の下流側部分に対向する側に延在する内壁を更に備える請求項５に記載の排気装置。
7. 前記上流側の壁に沿って見た前記中間室の長さが、前記ガス出口を全体的に画定する主要寸法の中でも最も小さい寸法（Ｈ３）の１〜５０倍である請求項６に記載の排気装置。
8. 前記中間室が、前記排気ガス用の収束流路を画定する請求項６又は７に記載の排気装置。
9. 前記下流側の壁は前記内壁から一体に延びている請求項６乃至８のいずれかに記載の排気装置。
10. 一部又は全体が円筒形の気流デフレクタを更に備え、該気流デフレクタが、前記内壁の上流側の端部に位置し、前記気流デフレクタが前記ガス出口の長さの殆ど又は全てに沿って延在する請求項６乃至９のいずれかに記載の排気装置。
11. 前記主室から離れて位置し、前記上流側の壁から、及び前記下流側の壁から実質的に一定の距離に配置された少なくとも１つの固体バッフルを更に備える請求項５乃至１０のいずれかに記載の排気装置。
12. 少なくとも、
    −前記主室の一端に位置する放出口と、
    −前記排気ガスが前記放出口を通って流れる開位置と、前記排気ガスが前記放出口を通って流れることが阻止されるため、前記排気ガスが前記ガス出口を通って流れる閉位置との間で移動可能に配置されたシャッタと、を更に備える請求項１乃至１１のいずれかに記載の排気装置。
13. 前記シャッタが、前記ガス入口に流入する前記排気ガスの温度に応じて、及び／又は前記車両の速度に応じて制御される請求項１２に記載の排気装置。
14. 前記ガス出口が一つで構成されている請求項１乃至１３のいずれかに記載の排気装置。
15. 前記排気ガスが、それぞれの下流側の壁に対して実質的に接線方向に各々のガス出口から流出するように少なくとも２つのガス出口を備える請求項１乃至１３のいずれかに記載の排気装置。
16. 前記排気ガスが、実質的に収束する２つの方向で各々のガス出口から流出するように配置された２つのガス出口を備える請求項１５に記載の排気装置。
17. ディーゼル粒子フィルタ及び／又は選択的触媒還元コンポーネントを備えるタイプの車両であって、該車両が、請求項１から１６のいずれかに記載の少なくとも１つの排気装置を更に備えることを特徴とする車両。

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