WO2019069810A1 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

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WO2019069810A1
WO2019069810A1 PCT/JP2018/036286 JP2018036286W WO2019069810A1 WO 2019069810 A1 WO2019069810 A1 WO 2019069810A1 JP 2018036286 W JP2018036286 W JP 2018036286W WO 2019069810 A1 WO2019069810 A1 WO 2019069810A1
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pipe
downstream
partition plate
exhaust gas
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PCT/JP2018/036286
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English (en)
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Inventor
朝幸 伊藤
Original Assignee
いすゞ自動車株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus

Definitions

  • the present disclosure relates to an exhaust purification system for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust purification system mainly applied to a diesel engine.
  • a selective reduction type NOx catalyst which reduces and removes NOx (nitrogen oxide) in the exhaust gas.
  • An injection valve for injecting urea water is provided upstream of the NOx catalyst.
  • the NOx catalyst causes ammonia NH 3 obtained by hydrolyzing urea water to react with NOx to reduce NOx in the exhaust to nitrogen N 2 .
  • the present disclosure has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine capable of promoting mixing of injected urea water and exhaust gas.
  • the upstream side pipe and the downstream side pipe project into a space between the upstream side partition plate and the downstream side partition plate.
  • the outlet of the upstream pipe and the inlet of the downstream pipe overlap each other in the upstream and downstream directions.
  • the upstream pipe and the downstream pipe are in contact with each other.
  • At least one of the upstream side partition plate and the downstream side partition plate is inclined with respect to a direction perpendicular to the central axis of the exhaust passage.
  • mixing of the injected urea water and the exhaust gas can be promoted.
  • FIG. 1 is a longitudinal side view showing the entire structure of an exhaust purification system according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a longitudinal rear elevation view of the exhaust gas purification apparatus, and is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.
  • FIG. 3 is a longitudinal front view of the exhaust gas purification apparatus, and is a sectional view taken along the line III-III of FIG.
  • FIG. 4 is a longitudinal side view showing the internal configuration of the second passage.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line V-V of FIG.
  • FIG. 6 is a longitudinal side view showing the internal configuration of the second passage in the second embodiment.
  • 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII of FIG.
  • FIG. 8 is a longitudinal side view showing an internal configuration of a second passage in the third embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX of FIG.
  • First Embodiment 1 to 3 show the overall structure of an exhaust purification system according to a first embodiment of the present disclosure.
  • 1 is a vertical cross-sectional side view (II cross-sectional view of FIG. 2)
  • FIG. 2 is a longitudinal rear rear view (II-II cross-sectional view of FIG. 1)
  • FIG. 3 is a vertical cross-sectional front view (III-III cross-sectional view of FIG. 1)
  • each direction of orthogonal three axes that is, each direction of front, rear, left, right, upper and lower is defined as shown. However, it should be noted that these directions are merely defined for the convenience of description with respect to the illustrated arrangement.
  • An internal combustion engine (not shown, also referred to as an engine) to which an exhaust gas purification device is applied is a diesel engine mounted on a vehicle.
  • the vehicle (not shown) is a large vehicle such as a truck.
  • the type and application of the vehicle and the internal combustion engine are not limited.
  • the vehicle may be a small vehicle such as a passenger car, and the engine may be a gasoline engine.
  • the exhaust gas purification device 1 includes a closed box type casing 2 that compactly holds a plurality of members (such as a catalyst) to be described later in a canning state.
  • the casing 2 of the present embodiment has a rectangular parallelepiped shape.
  • a device inlet pipe 3 for introducing exhaust gas G of the engine into the casing 2 and a device outlet pipe 4 for discharging exhaust gas G from the interior of the casing 2 are attached to the rear end wall 2R of the casing 2 ing.
  • the installation positions of the apparatus inlet pipe 3 and the apparatus outlet pipe 4 can be set arbitrarily.
  • exhaust passage 5 refers to any space through which the exhaust gas G flows, and its shape is arbitrary. It may be tubular or chamber-like.
  • the exhaust passage 5 is configured to return the exhaust gas G back and forth a plurality of times.
  • a front partition plate 6 and a rear partition plate 7 which divide the inside of the casing 2 back and forth.
  • a front end chamber 8F is defined between the front partition plate 6 and the front end wall 2F of the casing 2.
  • a rear end chamber 8R is defined between the rear partition wall 7 and the rear end wall 2R of the casing 2.
  • An intermediate chamber 8M is defined between the front partition plate 6 and the rear partition plate 7.
  • the exhaust gas having flowed forward in the apparatus inlet pipe 3 goes straight in the first passage 9 disposed at the lower left in the casing 2 and extending in the front-rear direction as it is. At this time, the first oxidation catalyst 21 and the filter 22 are sequentially pass. Thereafter, the exhaust gas passes through the feed passage 19 in the feed pipe 19P disposed in the front end chamber 8F, and enters the second passage 10 as a mixing passage disposed in the central portion inside the casing 2. At this time, the exhaust gas is folded back from the forward direction. Then, the exhaust gas flows from the front to the rear in the second passage 10 and then enters the rear end chamber 8R, where it is branched in two directions as shown in FIG. And the fourth passage 12 disposed at the upper left in the casing 2. At this time, the exhaust gas is turned from the rear to the front.
  • the exhaust gas flows from the rear to the front in the third and fourth passages 11 and 12, and at this time, passes through the NOx catalyst 23 and the second oxidation catalyst 24 in this order. Thereafter, the exhaust gas enters the front end chamber 8F and is concentrated to the fifth passage 13 disposed at the upper right in the casing 2 as shown in FIG. At this time, the exhaust gas is folded back from the forward direction. Thereafter, the exhaust gas flows from the front to the rear in the fifth passage 13 and travels straight to the apparatus outlet pipe 4 and is discharged.
  • the exhaust passage 5 includes the first passage 9, the second passage 10, the third passage 11, the fourth passage 12, the fifth passage 13, the feed passage 19, the front end chamber 8F and the rear end chamber 8R.
  • an injection valve 14 for injecting urea water as a reducing agent is provided at the position of the upstream end of the second passage 10.
  • the injection valve 10 is disposed rearwardly and coaxially with the second passage 10, and injects urea water in the form of a spray toward the axial direction rearward of the second passage 10.
  • the injection valve 14 is disposed upstream of the selective reduction NOx catalyst 23, which is an object to be supplied with urea water.
  • the second passage 10 located downstream of the injection valve 14 and upstream of the NOx catalyst 23 serves as a mixing passage for mixing urea water injected from the injection valve 10 with the exhaust gas.
  • a first oxidation catalyst 21, a filter 22, a selective reduction type NOx catalyst 23, and a second oxidation catalyst 24 are provided in series sequentially from the upstream side.
  • the first oxidation catalyst 21 oxidizes and purifies the unburned components (hydrocarbon HC and carbon monoxide CO) in the exhaust gas, and heats and heats the exhaust gas with the reaction heat at this time.
  • the filter 22 is a so-called diesel particulate filter (DPF) or a catalyzed soot filter (CSF), and is a continuous regeneration filter supporting a catalyst.
  • the filter 22 is of a wall flow type and collects particulate matter (hereinafter referred to as PM: Particulate Matter) contained in the exhaust, and continuously oxidizes and burns and removes the collected PM by catalytic reaction.
  • PM particulate Matter
  • the Selective Catalytic Reduction (SCR) 23 reacts ammonia NH 3 obtained by hydrolyzing urea water with NOx, and reduces NOx in the exhaust to nitrogen N 2 .
  • the second oxidation catalyst 24 also referred to as an ammonia slip oxidation catalyst, oxidizes and removes excess ammonia discharged (slipped) from the NOx catalyst 23.
  • a total of two combinations of the NOx catalyst 23 and the second oxidation catalyst 24 are provided in parallel with each other in the third passage 11 and the fourth passage 12. Further, as shown in FIG. 1, in each combination, the NOx catalyst 23 is formed on the entire upstream carrier 23A and on the upstream portion of the downstream carrier 23B, and the second oxidation catalyst 24 is downstream of the downstream carrier 23B. The portion is formed by zone coating. However, the carriers of both catalysts may be separate.
  • the first to fifth passages 9 to 13 and the feed passage 19 are defined by first to fifth passage pipes 9P to 13P and a feed passage pipe 19P.
  • the first to fourth passages 9 to 12 are straight and circular in cross section
  • the feed passage 19 is straight and oval in cross section.
  • the fifth passage 13 is formed in a straight line at the upper right corner of the casing 2 as shown in FIG.
  • Each tube corresponding to each passage is also the same shape. However, the shape of each passage and each pipe can be changed appropriately.
  • the first passage pipe 9P extends from the rear end wall 2R to the front end wall 2F
  • the second passage pipe 10P extends from the front end wall 2F to the rear partition plate 7, and the third passage pipe 11P and the fourth
  • the passage pipe 12P extends from the rear partition plate 7 to the front partition plate 6, and the fifth passage pipe 13P extends from the front partition plate 6 to the rear end wall 2R.
  • the inside of the front end chamber 8F is divided into the portion of the first passage 9, the portion of the second passage 10, the portion of the feed passage 19, and the other portion.
  • the inside of the rear end chamber 8R is divided into a portion of the first passage 9, a portion of the fifth passage 13, and a portion other than that.
  • the injection valve 14 that injects the urea water U rearward is provided at the upstream end of the second passage 10.
  • a feed passage 19 is connected to the lower left side of the second passage 10 located in the front end chamber 8F, and the exhaust gas G is introduced into the second passage 10 from here.
  • the urea water spray and the exhaust gas G are gradually mixed in the second passage 10 as they proceed rearward and downstream.
  • the following configuration is adopted.
  • an upstream side partition plate 31A and a downstream side partition plate 31B provided separately from each other in the upstream and downstream directions, an upstream side pipe 32A provided to the upstream side partition plate 31A, and a downstream side A downstream pipe 32B provided on the partition plate 31B is disposed.
  • An upstream side through hole 33A and a downstream side through hole 33B are provided in the upstream side partition plate 31A and the downstream side partition plate 31B, respectively, and the upstream side pipe 32A and the downstream side pipe 32B are respectively provided with the upstream side through hole 33A and the downstream side through hole It is connected in communication with 33B.
  • the outlet portion 34 of the upstream pipe 32A and the inlet portion 35 of the downstream pipe 31B are disposed non-coaxially with each other.
  • the central axis of the outlet 34 of the upstream pipe 32A is indicated by C1
  • the central axis of the inlet 35 of the downstream pipe 31B is indicated by C2.
  • the upstream side partition plate 31A and the downstream side partition plate 31B respectively divide the inside of the second passage 10 back and forth, that is, the upstream and downstream sides.
  • the upstream side partition plate 31A and the downstream side partition plate 31B are formed of plate members and fixed to the inner peripheral surface of the second passage pipe 10P by welding or the like.
  • the upstream side partition plate 31A and the downstream side partition plate 31B are inclined in the same direction at inclination angles ⁇ 1 and ⁇ 2 with respect to the direction perpendicular to the central axis C of the second passage 10.
  • the upstream partition plate 31A is inclined such that the upper side on which the upstream through hole 33A and the upstream pipe 32A are provided is positioned rearward with respect to the lower side.
  • the downstream side partition plate 31B is inclined so that the lower side where the downstream side through hole 33B and the downstream side pipe 32B are provided is positioned forward with respect to the upper side.
  • ⁇ 1 ⁇ 2
  • the upstream side partition plate 31A and the downstream side partition plate 31B are parallel to each other.
  • ⁇ 1 and ⁇ 2 may not be equal, and the upstream side partition plate 31A and the downstream side partition plate 31B may not be parallel.
  • at least one of the upstream side partition plate 31A and the downstream side partition plate 31B may not be inclined.
  • the upstream side through hole 33A and the downstream side through hole 33B are formed by penetrating the upstream side partition plate 31A and the downstream side partition plate 31B in the plate thickness direction.
  • the upstream through hole 33A and the downstream through hole 33B are parallel to the central axis C of the second passage 10, that is, with an inclination angle ⁇ 1 with respect to the direction perpendicular to the plate surfaces of the upstream partition 31A and the downstream partition 31B. , ⁇ 2 are inclined by an angle equal to ⁇ 2.
  • the upstream through holes 33A and the downstream through holes 33B are offset from the central axis C of the second passage 10 by equal distances L1 and L2 in the vertical direction.
  • the upstream through holes 33A and the downstream through holes 33B may not be vertically aligned as described above, but may be aligned in any direction, for example, may be aligned horizontally.
  • the offset distances L1 and L2 may not necessarily be equal to each other, and may be different from each other.
  • the upstream side pipe 32A and the downstream side pipe 32B are both formed of a pipe having a circular cross section and a straight tubular shape in this embodiment, and are disposed so as to protrude into the space 36 between the upstream side partition plate 31A and the downstream side partition plate 31B. ing.
  • the upstream pipe 32A and the downstream pipe 32B are coaxially connected to the upstream through hole 33A and the downstream through hole 33B. Accordingly, the upstream side pipe 32A and the downstream side pipe 32B are also disposed parallel to the central axis C of the second passage 10 and offset from the central axis C of the second passage 10 by equal distances L1 and L2 in the vertical direction. Be placed.
  • the upstream side pipe 32A and the downstream side pipe 32B can also be aligned in any direction, and the offset distance can also be set arbitrarily.
  • the inner and outer diameters of the upstream pipe 32A and the downstream pipe 32B are constant.
  • the inner diameters thereof are equal to the diameter of the upstream through hole 33A and the downstream through hole 33B so that no level difference occurs at the joint between the pipe and the through hole.
  • the inlet end of the upstream side pipe 32A and the outlet end of the downstream side pipe 32B are obliquely cut and fixed to surfaces in the space 36 of the upstream side partition plate 31A and the downstream side partition plate 31B by welding or the like. Accordingly, the upstream side pipe 32A and the downstream side pipe 32B extend only into the space 36 so as to face each other from the upstream side partition plate 31A and the downstream side partition plate 31B.
  • the upstream side pipe 32A extends rearward from the upstream side partition plate 31A, and the downstream side pipe 32B extends forward from the downstream side partition plate 31B.
  • a part of at least one of the upstream pipe 32A and the downstream pipe 32B may extend out of the space 36.
  • the outlet 34 of the upstream pipe 32A and the inlet 35 of the downstream pipe 32B overlap each other in the front-rear direction, that is, in the up-down direction.
  • the overlap length is indicated by L.
  • such an overlap may not be provided.
  • the straight-pipe upstream pipe 32A and the downstream pipe 32B extend from the upstream partition plate 31A and the downstream partition plate 31B so as to face each other in a parallel and non-coaxial state. .
  • the flow of the exhaust gas G in the second passage 10 is as follows. As indicated by an arrow in FIG. 4, the exhaust gas G introduced into the second passage 10 from the feed passage 19 enters the upstream pipe 32A through the upstream through hole 33A. At this time, since the upstream side partition plate 31A is inclined so that the upstream side through hole 33A is positioned at the rear, the exhaust gas G flows along the front surface of the upstream side partition plate 31A and is smoothed in the upstream side through hole 33A. Can be guided to.
  • the exhaust gas G flows through the upstream pipe 32A and is then discharged backward along the direction of the outlet 34. Then, it turns back toward the front and goes to the inlet 35 of the downstream side pipe 32B. When entering the inlet portion 35 of the downstream side pipe 32B, the exhaust gas G folds back toward the rear, and then enters the inlet portion 35 backward along the direction of the inlet portion 35. Thus, the exhaust gas G is turned back twice during the time it exits the outlet 34 and enters the inlet 35.
  • the exhaust gas G flows through the downstream pipe 32B, and then is discharged from the downstream pipe 32B and the downstream through hole 33B in a backward direction along the direction of the outlet 38. Thereafter, it flows in the second passage 10 and enters the rear end chamber 8R. Since the downstream side partition plate 31B is inclined so that the downstream side through hole 33B is positioned forward, the exhaust gas G immediately after being discharged from the downstream side through hole 33B is also along the rear surface portion of the downstream side partition plate 31B. It is possible to smoothly carry out the discharge from the downstream side through hole 33B.
  • the outlet 34 of the upstream pipe 32A and the inlet 35 of the downstream pipe 31B are arranged in a non-coaxial state with each other, the exhaust discharged from the outlet 34 of the upstream pipe 32A It is possible to prevent the flow of the gas G from entering the inlet portion 35 of the downstream pipe 31B straight. Then, a curve can be given to the flow of the exhaust gas G between the outlet 34 of the upstream pipe 32A and the inlet 35 of the downstream pipe 31B. It can promote mixing. This also promotes the heating of the aqueous urea solution by the exhaust gas, promotes the hydrolysis of the aqueous urea solution, increases the ammonia generation efficiency, and enables the NOx catalyst to operate with high efficiency. And exhaust purification performance can be improved.
  • the exhaust gas G in this narrow space 36 Flow can be relatively complicated, and the mixing of urea water and exhaust gas G can be further promoted.
  • the outlet 34 of the upstream pipe 32A and the inlet 35 of the downstream pipe 32B overlap each other in the upstream and downstream directions, the above-described two-reflow can be reliably realized.
  • the mixing of water and exhaust gas G can be further promoted.
  • the substantial passage length can be expanded within the limited front and rear length range (space 36), and the mixing passage length of the urea water and the exhaust gas G can be substantially expanded. Therefore, effective use of space can be achieved.
  • the upstream side partition plate 31A and the downstream side partition plate 31B are inclined as described above, the exhaust gas G is smoothly guided to the upstream side through hole 33A, and the exhaust from the downstream side through hole 33B Gas G can be discharged smoothly. Moreover, the retention of urea water on the surface of the partition plate can be suppressed, and the formation of deposits resulting from the retention can be suppressed.
  • a heat storage body for storing heat of exhaust gas is stored. It also works as Since urea water (or a mixture of urea water and exhaust gas) comes in contact with these heat storage bodies that have accumulated heat and become high temperature, the urea water can be heated to promote its hydrolysis.
  • the surface area of the heat storage body and the heat storage body and the urea water are better than in the case where only the upstream side partition plate 31A and the downstream side partition plate 31B are provided.
  • the contact area can be increased to promote heating and hydrolysis of aqueous urea.
  • the exhaust passage 5 is formed in the closed box type casing 2 so as to be folded back, and a plurality of post-processing members (such as catalysts) are disposed in the exhaust passage 5. It also functions as a silencer). Therefore, it is not necessary to separately provide a muffler, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the present embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the outlet 34 of the upstream pipe 32A. That is, in the first embodiment, the entire upstream pipe 32A is straight and the outlet 34 is also straight. On the other hand, in the present embodiment, the portion other than the outlet portion 34 of the upstream side pipe 32A is straight tubular, but the outlet portion 34 is curved and has a bent tubular shape. As a result, the outlet 34 of the upstream pipe 32A and the inlet 35 of the downstream pipe 31B are arranged non-parallel and non-coaxial with each other.
  • the outlet portion 34 is curved so as to avoid the downstream side pipe 31B, and is curved so as to be directed rearward and leftward and downward.
  • the direction is not limited to this.
  • the outlet 34 is curved outward in the radial direction with respect to the central axis C3 of the inlet 37.
  • the angle formed by the central axis C3 of the inlet portion 37 and the central axis C2 of the outlet portion 34, that is, the bending angle ⁇ 3, is preferably an obtuse angle as in this embodiment. As a result, the bending becomes loose and the resistance to the flow of the exhaust gas G can be reduced.
  • the central axis C2 of the outlet portion 34 is defined by the central axis at the position of the outlet end (pipe end) of the outlet portion 34.
  • the flow of the exhaust gas G in the present embodiment is as follows. As indicated by arrows in FIGS. 6 and 7, the exhaust gas G discharged from the outlet portion 34 of the upstream side pipe 32A rearward and obliquely downward to the left, swirls along the inner circumferential surface of the second passage pipe 10P, It turns back toward the front, then turns back toward the rear, and enters the inlet 35 of the downstream pipe 32B.
  • a flow in the swirling direction can be added, and the mixing of the urea water and the exhaust gas G can be further promoted. And heating and hydrolysis of urea water can be promoted further.
  • the inlet 35 of the downstream side pipe 32B can also be curved to form a bent tubular shape.
  • the inclination direction of the downstream side partition plate 31B, the direction of the upstream side pipe 32A, and the installation position and the direction of the downstream side pipe 32B are the same as those in the first embodiment. It is different.
  • downstream partition plate 31B is inclined in the opposite direction to that of the first embodiment, and the downstream partition plate 31B and the downstream pipe 32B are provided such that the upper side thereof is positioned forward with respect to the lower side. 31B is inclined.
  • the size of the inclination angle is ⁇ 2 as in the first embodiment.
  • the upstream side partition plate 31A and the downstream side partition plate 31B are arranged in mirror symmetry as shown in FIG.
  • An upstream through hole 33A and a downstream through hole 33B are provided on the upper side and at the same height position of the upstream side partition plate 31A and the downstream side partition plate 31B, and the straight upstream pipe 32A and the downstream side pipe 32B are formed there. Is attached.
  • the upstream side pipe 32A is disposed at a slight inclination so that the outlet 34 thereof is directed to the rear lower left so that the pipes do not interfere with each other, and the downstream side pipe 32B is such that the inlet 35 thereof is directed to the front oblique lower right It is arranged slightly inclined. Accordingly, the outlet 34 of the upstream pipe 32A and the inlet 35 of the downstream pipe 31B are disposed nonparallel and non-coaxial with each other.
  • the outlet 34 of the upstream pipe 32A and the inlet 35 of the downstream pipe 32B are in contact with each other at the overlapping portion.
  • the contacts are welded and the contact area is substantially increased.
  • the directions of the upstream through hole 33A and the downstream through hole 33B are slightly changed from the first embodiment so that they are coaxial with the inlet 37 of the upstream pipe 32A and the outlet 38 of the downstream pipe 32B. There is.
  • the flow of the exhaust gas G in the present embodiment is as follows. As indicated by arrows in FIGS. 8 and 9, the exhaust gas G discharged from the outlet portion 34 of the upstream side pipe 32A rearward and obliquely downward to the left, swirls along the inner circumferential surface of the second passage pipe 10P, It turns back toward the front, then turns back toward the rear, and enters the inlet 35 of the downstream pipe 32B.
  • the flow in the swirling direction can be added, and the mixing of the urea water and the exhaust gas G can be further promoted. And heating and hydrolysis of urea water can be promoted further.
  • the urea water and the exhaust gas G are mixed using the relatively wide space 36 below the upstream side pipe 32A and the downstream side pipe 32B while leaving the outlet portion 34 and entering the inlet portion 35. This can also facilitate mixing.
  • the upstream side pipe 32A and the downstream side pipe 32B are in contact with each other, the exposed surface area of the pipe surface into the space 36 is reduced to suppress the heat radiation from the pipe into the space 36. Heat storage effect can be enhanced.
  • a modification is possible in which the upstream pipe 32A and the downstream pipe 32B are in contact with each other.
  • the present disclosure is applicable not only to the exhaust gas purification device having the above-described closed box type casing, but also to a general exhaust gas purification device.
  • the catalyst may not necessarily be the NOx catalyst, and may not be the selective reduction type NOx catalyst.
  • the reducing agent supplied to the catalyst can also be changed according to the type of catalyst.
  • the upstream pipe and the downstream pipe have arbitrary cross-sectional shapes, and the inner and outer diameters may not be constant, and may be changed.
  • the number of combinations of partition plates and pipes is two in the above embodiment, but may be three or more. In this case, the present disclosure is applicable to any two combinations adjacent on the upstream and downstream sides.
  • the upstream pipe and the downstream pipe may not extend to face each other.
  • the upstream pipe may extend rearward from the upstream partition plate, and the downstream pipe may extend rearward from the downstream partition plate.
  • the outlet portion of the upstream side pipe and the inlet portion of the downstream side pipe are non-coaxial, a curve can be given to the flow of the exhaust gas from the former to the latter. Also in this way, the heat storage effect and the urea water heating effect by both pipes can still be secured.
  • the present disclosure has the effect of promoting the mixing of the injected urea water and the exhaust gas, and is useful in that the NOx catalyst provided in the exhaust passage of the diesel engine can be operated with high efficiency.
  • exhaust gas purification device 5 exhaust passage 10 second passage 14 injection valve 23 NOx catalyst 31A upstream side partition plate 31B downstream side partition plate 33A upstream side through hole 33B downstream side through hole 32A upstream side pipe 32B downstream side pipe 34 outlet portion 35 inlet Part 36 Space

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Abstract

内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気ガスが流される排気通路と、排気通路に配置された触媒と、触媒の上流側に設けられ、排気通路内に還元剤を噴射する噴射弁１４と、噴射弁の下流側かつ触媒の上流側に位置する排気通路１０の内部に互いに離間して設けられた上流側仕切板３１Ａおよび下流側仕切板３１Ｂと、仕切板３１Ａ，３１Ｂにそれぞれ設けられた上流側貫通孔３３Ａおよび下流側貫通孔３３Ｂと、上流側貫通孔に連通して上流側仕切板に設けられた上流側パイプ３２Ａと、下流側貫通孔に連通して下流側仕切板に設けられた下流側パイプ３２Ｂとを備える。上流側パイプの出口部３４と下流側パイプの入口部３５とは、互いに非同軸の状態で配置されている。

Description

内燃機関の排気浄化装置
　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。
国際公開第２０１０／０５３０３３号 日本国特開２００８－１４４６４４号公報 日本国特開２００６－７７５７６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を可能な限り促進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を促進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、
　内燃機関の排気ガスが流される排気通路と、
　前記排気通路に配置された触媒と、
　前記触媒の上流側に設けられ、前記排気通路内に還元剤を噴射する噴射弁と、
　前記噴射弁の下流側かつ前記触媒の上流側に位置する前記排気通路の内部に互いに離間して設けられた上流側仕切板および下流側仕切板と、
　前記上流側仕切板および前記下流側仕切板にそれぞれ設けられた上流側貫通孔および下流側貫通孔と、
　前記上流側貫通孔に連通して前記上流側仕切板に設けられた上流側パイプと、
　前記下流側貫通孔に連通して前記下流側仕切板に設けられた下流側パイプと、
　を備え、
　前記上流側パイプの出口部と前記下流側パイプの入口部とは、互いに非同軸の状態で配置されている
　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、前記上流側パイプと前記下流側パイプは、前記上流側仕切板と前記下流側仕切板の間の空間内に突出されている。
　好ましくは、前記上流側パイプの出口部と前記下流側パイプの入口部とは、上下流方向に互いにオーバーラップされている。
　好ましくは、前記上流側パイプと前記下流側パイプは互いに接触されている。
　好ましくは、前記上流側仕切板および前記下流側仕切板の少なくとも一方は、前記排気通路の中心軸に垂直な方向に対し傾斜されている。
　本開示によれば、噴射された尿素水と排気ガスの混合を促進できる。
図１は、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縦断側面図である。 図２は、排気浄化装置の縦断後面図であり、図１のＩＩ－ＩＩ断面図である。 図３は、排気浄化装置の縦断前面図であり、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。 図４は、第２通路の内部の構成を示す縦断側面図である。 図５は、図４のＶ－Ｖ断面図である。 図６は、第２実施形態における第２通路の内部の構成を示す縦断側面図である。 図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ断面図である。 図８は、第３実施形態における第２通路の内部の構成を示す縦断側面図である。 図９は、図８のＩＸ－ＩＸ断面図である。
　以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお本開示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。図１は縦断側面図（図２のＩ－Ｉ断面図）、図２は縦断後面図（図１のＩＩ－ＩＩ断面図）、図３は縦断前面図（図１のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図）である。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。
　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は直方体形状とされる。ケーシング２の後端壁２Ｒ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と、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とが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２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の前端壁２Ｆ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の後端壁２Ｒ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。
　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内を前方に流れてきた排気ガスは、そのまま、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内中心部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２に示すように二方向に分岐して、ケーシング２内右下に配置された第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内右上に配置された第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、そのまま装置出口管４へと直進して排出される。
　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の上流端の位置には、還元剤としての尿素水を噴射する噴射弁１４が設けられている。噴射弁１０は、第２通路１０と同軸に後向きに配置され、第２通路１０の軸方向後方に向かって尿素水を噴霧状に噴射する。
　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１０から噴射された尿素水を排気ガスと混合させる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設けられている。
　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: Caterized 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。また図１に示すように、各組み合わせにおいて、ＮＯｘ触媒２３は上流側担体２３Ａの全体と、下流側担体２３Ｂの上流側部分とに形成され、第２酸化触媒２４は下流側担体２３Ｂの下流側部分にゾーンコートにより形成されている。但し両触媒の担体を個別にしても構わない。
　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。本実施形態において、第１～第４通路９～１２は直線状かつ断面円形、送り通路１９は直線状かつ断面長円形とされている。また第５通路１３は例えば図２に示すように、ケーシング２の右上コーナー部に直線状に形成されている。各通路に対応する各管も同じ形状である。しかしながら各通路および各管の形状は適宜変更可能である。
　排気流れ方向に沿って、第１通路管９Ｐは後端壁２Ｒから前端壁２Ｆまで延び、第２通路管１０Ｐは前端壁２Ｆから後側隔壁板７まで延び、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、第５通路管１３Ｐは前側隔壁板６から後端壁２Ｒまで延びている。従って、前端チャンバ８Ｆ内は、第１通路９の部分と、第２通路１０の部分と、送り通路１９の部分と、それ以外の部分とに仕切られる。また後端チャンバ８Ｒ内は、第１通路９の部分と、第５通路１３の部分と、それ以外の部分とに仕切られる。
　次に、図４を参照して、第２通路１０の内部の構成を説明する。
　前述したように、第２通路１０の上流端には後方に向かって尿素水Ｕを噴射する噴射弁１４が設けられている。そして前端チャンバ８Ｆ内に位置する第２通路１０の左下側面部には送り通路１９が接続され、ここから第２通路１０内に排気ガスＧが導入される。
　尿素水噴霧と排気ガスＧは第２通路１０内を後方下流側に進むにつれて次第に混合されていく。本実施形態ではこうした混合を促進するため、次の構成が採用されている。
　第２通路１０の内部には、上下流方向に互いに離間して設けられた上流側仕切板３１Ａおよび下流側仕切板３１Ｂと、上流側仕切板３１Ａに設けられた上流側パイプ３２Ａと、下流側仕切板３１Ｂに設けられた下流側パイプ３２Ｂとが配置される。上流側仕切板３１Ａおよび下流側仕切板３１Ｂにはそれぞれ上流側貫通孔３３Ａおよび下流側貫通孔３３Ｂが設けられ、上流側パイプ３２Ａおよび下流側パイプ３２Ｂはそれぞれ上流側貫通孔３３Ａおよび下流側貫通孔３３Ｂに連通接続されている。特に、上流側パイプ３２Ａの出口部３４と下流側パイプ３１Ｂの入口部３５とは、互いに非同軸の状態で配置されている。図中、上流側パイプ３２Ａの出口部３４の中心軸をＣ１で示し、下流側パイプ３１Ｂの入口部３５の中心軸をＣ２で示す。
　上流側仕切板３１Ａおよび下流側仕切板３１Ｂは、それぞれ第２通路１０の内部を前後すなわち上下流側に仕切るものである。上流側仕切板３１Ａおよび下流側仕切板３１Ｂは、板材により形成され第２通路管１０Ｐの内周面に溶接等で固定されている。本実施形態の場合、上流側仕切板３１Ａおよび下流側仕切板３１Ｂは、第２通路１０の中心軸Ｃに垂直な方向に対し、傾斜角α１，α２で同一方向に傾斜されている。
　上流側仕切板３１Ａは、上流側貫通孔３３Ａおよび上流側パイプ３２Ａが設けられる上側が下側に対し後方に位置するように傾斜されている。下流側仕切板３１Ｂは、下流側貫通孔３３Ｂおよび下流側パイプ３２Ｂが設けられる下側が上側に対し前方に位置するように傾斜されている。本実施形態ではα１＝α２であり、上流側仕切板３１Ａおよび下流側仕切板３１Ｂは互いに平行とされる。但しα１とα２は等しくなくてもよく、上流側仕切板３１Ａおよび下流側仕切板３１Ｂは平行でなくてもよい。また上流側仕切板３１Ａおよび下流側仕切板３１Ｂの少なくとも一方は傾斜されていなくてもよい。
　上流側貫通孔３３Ａおよび下流側貫通孔３３Ｂは、上流側仕切板３１Ａおよび下流側仕切板３１Ｂを板厚方向に貫通して形成される。上流側貫通孔３３Ａおよび下流側貫通孔３３Ｂは、第２通路１０の中心軸Ｃに平行とされ、すなわち上流側仕切板３１Ａおよび下流側仕切板３１Ｂの板面に垂直な方向に対し傾斜角α１，α２に等しい角度だけ傾斜されている。図５に示すように、上流側貫通孔３３Ａおよび下流側貫通孔３３Ｂは、第２通路１０の中心軸Ｃに対し、上下方向に等しい距離Ｌ１，Ｌ２だけオフセットされている。但し上流側貫通孔３３Ａおよび下流側貫通孔３３Ｂは、このように上下に整列していなくてもよく、任意の方向に整列可能で、例えば左右に整列していてもよい。またオフセット距離Ｌ１，Ｌ２も、必ずしも等しくなくてもよく、互いに異なっていてもよい。
　上流側パイプ３２Ａおよび下流側パイプ３２Ｂは、本実施形態ではいずれも断面円形かつ直管状のパイプにより形成され、上流側仕切板３１Ａおよび下流側仕切板３１Ｂの間の空間３６内に突出して配置されている。上流側パイプ３２Ａおよび下流側パイプ３２Ｂは、上流側貫通孔３３Ａおよび下流側貫通孔３３Ｂに同軸で連結される。従って上流側パイプ３２Ａおよび下流側パイプ３２Ｂも、第２通路１０の中心軸Ｃに平行に配置され、かつ、第２通路１０の中心軸Ｃに対し上下方向に等しい距離Ｌ１，Ｌ２だけオフセットして配置される。但し前記同様、上流側パイプ３２Ａおよび下流側パイプ３２Ｂも任意の方向に整列可能であり、またオフセット距離も任意に設定可能である。
　上流側パイプ３２Ａおよび下流側パイプ３２Ｂの内外径は一定とされる。それらの内径は、上流側貫通孔３３Ａおよび下流側貫通孔３３Ｂの孔径と等しくされ、パイプと貫通孔の継ぎ目で段差が生じないようになっている。上流側パイプ３２Ａの入口端および下流側パイプ３２Ｂの出口端が斜めにカットされ、上流側仕切板３１Ａおよび下流側仕切板３１Ｂの空間３６内の表面に溶接等で固着される。従って上流側パイプ３２Ａおよび下流側パイプ３２Ｂは、上流側仕切板３１Ａおよび下流側仕切板３１Ｂから互いに向かい合うよう、空間３６内にのみ延びる。上流側パイプ３２Ａは上流側仕切板３１Ａから後方下流側に向かって延び、下流側パイプ３２Ｂは下流側仕切板３１Ｂから前方上流側に向かって延びる。但し変形例として、上流側パイプ３２Ａおよび下流側パイプ３２Ｂの少なくとも一方の一部が空間３６外に延びてもよい。
　本実施形態の場合、上流側パイプ３２Ａの出口部３４と下流側パイプ３２Ｂの入口部３５とが、前後方向すなわち上下流方向に互いにオーバーラップされている。オーバーラップ長をＬで示す。但しこうしたオーバーラップは設けなくてもよい。
　このように本実施形態では、直管状の上流側パイプ３２Ａおよび下流側パイプ３２Ｂが、互いに平行かつ非同軸の状態で、上流側仕切板３１Ａおよび下流側仕切板３１Ｂから互いに向かい合うように延びている。
　第２通路１０内における排気ガスＧの流れは次の如きである。図４に矢示するように、送り通路１９から第２通路１０に導入された排気ガスＧは、上流側貫通孔３３Ａを通じて上流側パイプ３２Ａの中に入っていく。このとき、上流側貫通孔３３Ａが後方に位置するよう上流側仕切板３１Ａが傾斜されているので、排気ガスＧを上流側仕切板３１Ａの前面部に沿って流し、上流側貫通孔３３Ａにスムーズに案内することができる。
　排気ガスＧは、上流側パイプ３２Ａの中を流れた後、出口部３４の向きに沿って後向きに排出される。その後、前方に向かって折り返し、下流側パイプ３２Ｂの入口部３５に向かう。下流側パイプ３２Ｂの入口部３５に入るとき、排気ガスＧは後方に向かって折り返し、その後、入口部３５の向きに沿って後向きに入口部３５内に浸入する。このように、出口部３４から出て入口部３５に入るまでの間に、排気ガスＧは２回折り返される。
　排気ガスＧは、下流側パイプ３２Ｂの中を流れた後、出口部３８の向きに沿って後向きに下流側パイプ３２Ｂおよび下流側貫通孔３３Ｂから排出される。その後、第２通路１０内を流れ、後端チャンバ８Ｒ内に入る。下流側貫通孔３３Ｂが前方に位置するよう下流側仕切板３１Ｂが傾斜されているので、下流側貫通孔３３Ｂから排出された直後の排気ガスＧを、下流側仕切板３１Ｂの後面部にも沿って流し、下流側貫通孔３３Ｂからの排出をスムーズに行うことができる。
　このように本実施形態では、上流側パイプ３２Ａの出口部３４と下流側パイプ３１Ｂの入口部３５とを互いに非同軸の状態で配置したので、上流側パイプ３２Ａの出口部３４から排出された排気ガスＧの流れが真っ直ぐに下流側パイプ３１Ｂの入口部３５に入ることを回避できる。そして上流側パイプ３２Ａの出口部３４から下流側パイプ３１Ｂの入口部３５までの間で、排気ガスＧの流れに曲がりを与えることができ、この曲がりにより、噴射された尿素水と排気ガスＧの混合を促進することができる。またこれにより、排気ガスによる尿素水の加熱を促進し、尿素水の加水分解を促進し、アンモニア生成効率を高め、ＮＯｘ触媒を高効率で作動させることが可能となる。そして排気浄化性能を高めることができる。
　また本実施形態では、上流側パイプ３２Ａと下流側パイプ３２Ｂが、上流側仕切板３１Ａと下流側仕切板３１Ｂの間の空間３６内に突出されているので、この狭い空間３６内で排気ガスＧの流れを比較的複雑に曲げることができ、尿素水と排気ガスＧの混合を一層促進できる。
　また本実施形態では、上流側パイプ３２Ａの出口部３４と下流側パイプ３２Ｂの入口部３５とが上下流方向に互いにオーバーラップされているので、上述の２回折り返す流れを確実に実現でき、尿素水と排気ガスＧの混合を一層促進できる。また限られた前後長範囲（空間３６）内で実質的な通路長を拡大し、尿素水と排気ガスＧの混合通路長を実質的に拡大できる。従ってスペースの有効利用を図れる。
　また本実施形態では、上流側仕切板３１Ａおよび下流側仕切板３１Ｂが上述の如く傾斜されているので、排気ガスＧを上流側貫通孔３３Ａにスムーズに案内し、下流側貫通孔３３Ｂからの排気ガスＧの排出をスムーズに行うことができる。また仕切板表面上での尿素水の滞留を抑制し、その滞留に起因する堆積物の生成を抑制できる。
　加えて、上流側仕切板３１Ａおよび下流側仕切板３１Ｂと、上流側パイプ３２Ａおよび下流側パイプ３２Ｂとは、高温の排気ガス中に常時曝されているので、排気ガスの熱を蓄熱する蓄熱体としても機能する。蓄熱して高温となったこれら蓄熱体に尿素水（または尿素水と排気ガスの混合気）が接触するので、尿素水を加熱し、その加水分解を促進することができる。
　特に本実施形態では、上流側パイプ３２Ａおよび下流側パイプ３２Ｂを設けたので、上流側仕切板３１Ａおよび下流側仕切板３１Ｂだけを設けた場合よりも、蓄熱体の表面積ならびに蓄熱体と尿素水の接触面積を増やし、尿素水の加熱および加水分解を促進することができる。
　本実施形態の排気浄化装置１は、密閉箱型のケーシング２内に複数回折り返す排気通路５を形成し、その排気通路５内に複数の後処理部材（触媒等）を配置したので、マフラー（消音器）としても機能する。よって別途マフラーを設けずに済み、製造コストを低減できる。
　［第２実施形態］
　次に、本開示の第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６および図７に示すように、本実施形態は上流側パイプ３２Ａの出口部３４の構成が第１実施形態と相違する。すなわち、第１実施形態では上流側パイプ３２Ａの全体が直管状であり、その出口部３４も直管状であった。これに対し本実施形態では、上流側パイプ３２Ａの出口部３４以外は直管状であるが、出口部３４は湾曲され、曲がり管状とされている。これにより、上流側パイプ３２Ａの出口部３４と下流側パイプ３１Ｂの入口部３５とは、互いに非平行かつ非同軸の状態で配置される。
　本実施形態において、出口部３４は、下流側パイプ３１Ｂを避けた向きに湾曲され、後方斜め左下向きになるよう湾曲されている。但し向きはこれに限らない。出口部３４は、入口部３７の中心軸Ｃ３に対しその半径方向外側に向かうよう湾曲されている。入口部３７の中心軸Ｃ３と出口部３４の中心軸Ｃ２とのなす角度すなわち湾曲角α３は、本実施形態のように鈍角とされるのが好ましい。これにより曲がりが緩くなり、排気ガスＧの流れに対する抵抗を低減できる。なお、出口部３４の中心軸Ｃ２は、出口部３４の出口端（パイプ端）の位置における中心軸により規定される。
　本実施形態における排気ガスＧの流れは次の如きである。図６および図７に矢示するように、上流側パイプ３２Ａの出口部３４から後方斜め左下向きに排出された排気ガスＧは、第２通路管１０Ｐの内周面に沿って旋回しつつ、前方に向かって折り返し、その後後方に向かって折り返し、下流側パイプ３２Ｂの入口部３５に入る。
　従って、前後方向に２回折り返す流れに加えて、旋回方向の流れを加えることができ、尿素水と排気ガスＧの混合を一層促進することができる。そして尿素水の加熱および加水分解を一層促進することができる。
　そのほかの作用効果は第１実施形態と同様である。本実施形態の変形例に関して、下流側パイプ３２Ｂの入口部３５も湾曲させて曲がり管状とすることができる。
　［第３実施形態］
　次に、本開示の第３実施形態を説明する。
　図８および図９に示すように、本実施形態は、下流側仕切板３１Ｂの傾斜の向き、上流側パイプ３２Ａの向き、および下流側パイプ３２Ｂの設置位置および向きが、第１実施形態と主に相違する。
　すなわち、下流側仕切板３１Ｂの傾斜の向きは第１実施形態と逆とされ、下流側貫通孔３３Ｂおよび下流側パイプ３２Ｂが設けられる上側が下側に対し前方に位置するよう、下流側仕切板３１Ｂが傾斜されている。但し傾斜角の大きさは第１実施形態と同じα２である。これにより上流側仕切板３１Ａと下流側仕切板３１Ｂは、図８に示すように鏡面対称の如く配置される。
　これら上流側仕切板３１Ａと下流側仕切板３１Ｂの上側かつ同じ高さ位置に、上流側貫通孔３３Ａおよび下流側貫通孔３３Ｂが設けられ、そこに直管状の上流側パイプ３２Ａと下流側パイプ３２Ｂが取り付けられている。これらパイプ同士が干渉しないよう、上流側パイプ３２Ａは、その出口部３４が後方斜め左下に向くよう若干傾斜して配置され、下流側パイプ３２Ｂは、その入口部３５が前方斜め右下に向くよう若干傾斜して配置されている。従って上流側パイプ３２Ａの出口部３４と下流側パイプ３１Ｂの入口部３５とは互いに非平行かつ非同軸の状態で配置される。
　上流側パイプ３２Ａの出口部３４と下流側パイプ３２Ｂの入口部３５とは、そのオーバーラップ部分において互いに接触されている。接触部が溶接され、接触面積が実質的に増加されるのが好ましい。
　なお、上流側貫通孔３３Ａおよび下流側貫通孔３３Ｂの向きが、上流側パイプ３２Ａの入口部３７および下流側パイプ３２Ｂの出口部３８に対し同軸となるよう、第１実施形態から若干変更されている。
　本実施形態における排気ガスＧの流れは次の如きである。図８および図９に矢示するように、上流側パイプ３２Ａの出口部３４から後方斜め左下向きに排出された排気ガスＧは、第２通路管１０Ｐの内周面に沿って旋回しつつ、前方に向かって折り返し、その後後方に向かって折り返し、下流側パイプ３２Ｂの入口部３５に入る。
　従って第２実施形態と同様、前後方向に２回折り返す流れに加えて、旋回方向の流れを加えることができ、尿素水と排気ガスＧの混合を一層促進することができる。そして尿素水の加熱および加水分解を一層促進することができる。
　また本実施形態では、出口部３４から出て入口部３５に入るまでの間に、上流側パイプ３２Ａおよび下流側パイプ３２Ｂの下方の比較的広い空間３６を使って尿素水と排気ガスＧを混合でき、このことによっても混合を促進できる。
　また本実施形態では、上流側パイプ３２Ａと下流側パイプ３２Ｂが互いに接触されているので、パイプ表面の空間３６内への露出面積を減少し、パイプから空間３６内への放熱を抑制し、パイプの蓄熱効果を高めることができる。なお、第１および第２実施形態においても上流側パイプ３２Ａと下流側パイプ３２Ｂを互いに接触させた変形例が可能である。
　そのほかの作用効果は第１実施形態と同様である。
　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を有する排気浄化装置のみならず、通常の排気浄化装置にも適用可能である。
　（２）触媒は、必ずしもＮＯｘ触媒でなくてもよく、選択還元型ＮＯｘ触媒でなくてもよい。また触媒に供給する還元剤も、触媒の種類に応じて変更可能である。
　（３）上流側パイプおよび下流側パイプについて、その断面形状は任意であり、その内外径も一定でなくてもよく、変化してもよい。
　（４）仕切板とパイプの組み合わせの数は、上記実施形態では二つであったが、三つ以上としてもよい。この場合、上下流側に隣り合う任意の二つの組み合わせに対して本開示が適用可能である。
　（５）上流側パイプおよび下流側パイプは、互いに向かい合うように延びていなくてもよい。例えば上流側仕切板から後方下流側に上流側パイプが延び、下流側仕切板から後方下流側に下流側パイプが延びていてもよい。こうしても、上流側パイプの出口部と下流側パイプの入口部とが非同軸状態であれば、前者から後者に向かう排気ガスの流れに曲がりを与えることができるからである。またこうしても、両パイプによる蓄熱効果および尿素水加熱効果は相変わらず担保できるからである。
　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。
　本出願は、2017年10月02日付で出願された日本国特許出願（特願2017-193020）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本開示は、噴射された尿素水と排気ガスの混合を促進できるという効果を奏し、ディーゼルエンジンの排気通路に設けられたＮＯｘ触媒を高効率で作動させることができるという点において有用である。
１　排気浄化装置
５　排気通路
１０　第２通路
１４　噴射弁
２３　ＮＯｘ触媒
３１Ａ　上流側仕切板
３１Ｂ　下流側仕切板
３３Ａ　上流側貫通孔
３３Ｂ　下流側貫通孔
３２Ａ　上流側パイプ
３２Ｂ　下流側パイプ
３４　出口部
３５　入口部
３６　空間

Claims (5)

  1. 　内燃機関の排気ガスが流される排気通路と、
    　前記排気通路に配置された触媒と、
    　前記触媒の上流側に設けられ、前記排気通路内に還元剤を噴射する噴射弁と、
    　前記噴射弁の下流側かつ前記触媒の上流側に位置する前記排気通路の内部に互いに離間して設けられた上流側仕切板および下流側仕切板と、
    　前記上流側仕切板および前記下流側仕切板にそれぞれ設けられた上流側貫通孔および下流側貫通孔と、
    　前記上流側貫通孔に連通して前記上流側仕切板に設けられた上流側パイプと、
    　前記下流側貫通孔に連通して前記下流側仕切板に設けられた下流側パイプと、
    　を備え、
    　前記上流側パイプの出口部と前記下流側パイプの入口部とは、互いに非同軸の状態で配置されている
    　ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 　前記上流側パイプと前記下流側パイプは、前記上流側仕切板と前記下流側仕切板の間の空間内に突出されている
    　請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 　前記上流側パイプの出口部と前記下流側パイプの入口部とは、上下流方向に互いにオーバーラップされている
    　請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 　前記上流側パイプと前記下流側パイプは互いに接触されている
    　請求項２または３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  5. 　前記上流側仕切板および前記下流側仕切板の少なくとも一方は、前記排気通路の中心軸に垂直な方向に対し傾斜されている
    　請求項１～４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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