JP6237483B2 - 排気浄化装置 - Google Patents
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Description
上記速度Ux(t)は、以下の式(1)により表され、
好ましくは、上記排気管は、略矩形状の断面形状を有している。
好ましくは、上記排気管の上記内壁面は、上記ノズル先端部から遠くに位置して上記ノズル先端部に対向している対向部分と、上記対向部分よりも上記ノズル先端部の近くに位置して上記ノズル先端部に対向してない非対向部分と、を含み、上記対向部分は、上記非対向部分よりも下流側に延びる形状を有している。
図1〜図3を参照して、実施の形態1における排気浄化装置10について説明する。図1は、排気浄化装置10を示す断面図である。図2は、図1中のII−II線に沿った矢視断面図である。図3は、排気浄化装置10が動作している様子を示す断面図である。
本実施の形態では、ノズル中心軸4Cを上流側開口部3Aの側に向かって延長して仮想延長線を描いた場合、その仮想延長線は、排気管1の内壁面1Sと交差し、拡径部3の内壁面3Wとは交差しないように構成されている(図1参照)。当該構成は、必須のものではないが、当該構成が採用されることによって、上記の仮想延長線が拡径部3の内壁面3Wと交差するような場合に比べて、添加剤の分散性をより向上させることが可能となる。
本実施の形態では、上記の仮想延長線が、上流側開口部3Aの丁度中央の位置Pを通るように噴射ノズル4が構成されている(図1参照)。当該構成は、必須のものではないが、当該構成が採用されることによって、上記の仮想延長線が位置Pを通らないように構成される場合に比べて、添加剤の分散性をより向上させることが可能となる。
本実施の形態では、噴射ノズル4から円錐状に噴射される添加剤5の噴射開き角度γを規定する円錐側面4Qを延長して仮想延長面を描いた場合、その仮想延長面は、排気管1の内壁面1Sと交差し、拡径部3とは交差しないように構成されている(図1参照)。ここでいう噴射開き角度γとは、ノズル先端部4Nから添加剤5が噴射されることにより形成される噴霧の広がり角度を意味する。なお、ノズル先端部4Nから噴射された添加剤5中の粒子は放物線を描きつつわずかながら落下するため、噴射開き角度γとは、添加剤5がノズル先端部4Nの噴射口から出た直後(たとえば、ノズル先端部4Nの噴射口から噴射方向に10mmだけ離れた位置)における添加剤5の広がり角度を意味する。
図1を参照して、ここで、排気管1の内壁面1Sの直径をdと定義する。排気管1に通流される排気ガスGの最大体積流量をQと定義する。最大体積流量Qとは、排気管1に接続されている内燃機関の仕様によって一意に決まる値であり、通常の使用条件の下において最も高い回転数で内燃機関を駆動した際に排出される排気ガスGの体積流量である。排気管1が延びる方向に対する拡径部3(内壁面3W)の傾斜角度をαと定義する。拡径部3の内壁面3Wに対する噴射ノズル4のノズル中心軸4Cの傾斜角度をβと定義する。噴射ノズル4から添加剤5が噴射された時点からの経過時間をtと定義する。噴射ノズル4から添加剤5が噴射されてから添加剤5の速度がゼロになるまでの時間をTと定義する。
図4は、比較例における排気浄化装置11を示す断面図である。排気浄化装置11においては、排気管1の中に噴射ノズル4が配置され、上流側開口部3Aのすぐ上流側の部分に翼列6が設けられる。噴射ノズル4は、翼列6に向かって添加剤5を噴射する。翼列6は、排気管1の管軸周りに流れる旋回流を生じさせ、添加剤5の分散性を向上させる。
図5および図6を参照して、実施の形態2における排気浄化装置12について説明する。図5は、排気浄化装置12(動作している様子)を示す断面図である。図6は、図5中のVI−VI線に沿った矢視断面図である。
図7は、実施の形態3における排気浄化装置13を示す断面図である。排気浄化装置13は、下記の点において、実施の形態1における排気浄化装置10と相違する。すなわち、排気浄化装置13においては、排気管1の内壁面1Sは、ノズル先端部4Nから遠くに位置してノズル先端部4Nに対向している対向部分1Mと、この対向部分1Mよりもノズル先端部4Nの近くに位置してノズル先端部4Nに対向してない非対向部分1Nと、を含んでいる。すなわち、排気管1の内壁面1Sは、対向部分1Mおよび非対向部分1Nを含んでおり、対向部分1Mは、上流側開口部3A(3A2)を介して拡径部3に接続されており、非対向部分1Nは、上流側開口部3A(3A1)を介して拡径部3に接続されている。本実施の形態においては、対向部分1Mは、非対向部分1Nよりも下流側に延びる形状を有している。
図8は、実施の形態4における排気浄化装置14を示す断面図である。排気浄化装置14は、下記の点において、実施の形態1における排気浄化装置10と相違する。すなわち、排気浄化装置14においては、上述の実施の形態3の場合と同様に、排気管1の内壁面1Sは、ノズル先端部4Nから遠くに位置してノズル先端部4Nに対向している対向部分1Mと、この対向部分1Mよりもノズル先端部4Nの近くに位置してノズル先端部4Nに対向してない非対向部分1Nと、を含んでいる。すなわち、排気管1の内壁面1Sは、対向部分1Mおよび非対向部分1Nを含んでおり、対向部分1Mは、上流側開口部3A(3A2)を介して拡径部3に接続されており、非対向部分1Nは、上流側開口部3A(3A1)を介して拡径部3に接続されている。本実施の形態においては、対向部分1Mに、噴射ノズル4から遠ざかる方向に向かって凹む形状を有する凹部1Fが設けられている。
Claims (5)
- 内壁面の内側に排気ガスが通流される排気管と、
前記排気管の流路断面積に比べて大きい流路断面積を有し、前記排気管よりも下流側に設けられ、内側に触媒が配置された触媒収容室と、
上流側開口部および下流側開口部を含み、前記上流側開口部が前記排気管に接続され、前記下流側開口部が前記触媒収容室に接続され、前記上流側開口部から前記下流側開口部に向かうにつれて流路断面積が徐々に大きくなる形状を有し、前記排気管からの前記排気ガスを前記触媒収容室に通流させる拡径部と、
前記拡径部の内側空間に露出するように配置されたノズル先端部を有し、前記ノズル先端部から前記上流側開口部に向かって添加剤を噴射する噴射ノズルと、を備え、
前記噴射ノズルは、ノズル中心軸を有し、
前記ノズル中心軸を前記上流側開口部の側に向かって延長して仮想延長線を描いた場合、前記仮想延長線は、前記排気管の前記内壁面と交差し、前記拡径部とは交差せず、
前記噴射ノズルから円錐状に噴射される前記添加剤の噴射開き角度を規定する円錐側面を延長して仮想延長面を描いた場合、前記仮想延長面は、前記排気管の前記内壁面と交差し、前記拡径部とは交差せず、
前記排気管の前記内壁面の直径d、
前記排気管に通流される前記排気ガスの最大体積流量Q、
前記排気管が延びる方向に対する前記拡径部の傾斜角度α、
前記拡径部に対する前記ノズル中心軸の傾斜角度β、
前記噴射ノズルから前記添加剤が噴射された時点からの経過時間t、
前記噴射ノズルから前記添加剤が噴射されてから前記添加剤の速度がゼロになるまでの時間T、
前記排気管に前記排気ガスが通流されていない状態において、前記噴射ノズルから前記添加剤が噴射されてから時間tが経過した時点の前記添加剤の速度U s (t)、
前記排気管に前記排気ガスが通流されている状態において、前記噴射ノズルから前記添加剤が噴射されてから時間tが経過した時点の前記添加剤の速度U x (t)、
前記排気管が延びる方向において、前記上流側開口部から任意箇所までの距離x、および、
前記排気管が延びる方向において、前記上流側開口部から前記ノズル先端部までの距離Lを用いた場合、
前記速度U x (t)は、以下の式(1)により表され、
前記距離xは、以下の式(2)により表され、
前記時間Tは、以下の式(3)により表され、
前記時間Tおよび前記距離Lは、以下の式(4)の関係を満足している、
排気浄化装置。 - 前記噴射ノズルは、前記仮想延長線が前記上流側開口部の丁度中央の位置を通るように構成される、
請求項1に記載の排気浄化装置。 - 前記排気管は、略矩形状の断面形状を有している、
請求項1または2に記載の排気浄化装置。 - 前記排気管の前記内壁面は、
前記ノズル先端部から遠くに位置して前記ノズル先端部に対向している対向部分と、
前記対向部分よりも前記ノズル先端部の近くに位置して前記ノズル先端部に対向してない非対向部分と、を含み、
前記対向部分は、前記非対向部分よりも下流側に延びる形状を有している、
請求項1または2に記載の排気浄化装置。 - 前記排気管の前記内壁面は、
前記ノズル先端部から遠くに位置して前記ノズル先端部に対向している対向部分と、
前記対向部分よりも前記ノズル先端部の近くに位置して前記ノズル先端部に対向してない非対向部分と、を含み、
前記対向部分には、前記噴射ノズルから遠ざかる方向に向かって凹む形状を有する凹部が設けられている、
請求項1または2に記載の排気浄化装置。
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