JP2018123788A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気ガス中の還元剤の分布をより均一化する。
【解決手段】エンジン８の燃焼室１から引き出された排気通路４と、排気通路４の内壁面よりも内側に設けられ通過する排気ガスによって加熱されるディーゼル用酸化触媒装置１０と、ディーゼル用酸化触媒装置１０よりも下流側に設けられ還元剤として尿素を排気ガス中に噴射する還元剤インジェクタ２０と、尿素から生成したアンモニアによって排気ガス中の窒素酸化物を浄化する還元触媒本体１３と、排気通路４内を筒状の隔壁２３によって内側の第一の空間２７と外側の第二の空間２６とに隔てるインパクタ２２と、インパクタ２２と還元触媒本体１３との間に配置され、排気通路４の内面から内側へ向かって突出する突出片３１を有するミキサ３０とを備え、還元剤インジェクタ２０による還元剤の噴射方向は隔壁２３の第一の空間２７側の面に設定された噴射目標部２８ａを指向するエンジンの排気ガス浄化装置とした。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンから排出される排気ガスを浄化するエンジンの排気ガス浄化装置に関する。

一般に、ディーゼルエンジン等における排気ガス浄化装置として、排気ガス中に含まれているディーゼル排気微粒子（ＰＭ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化を目的として、ディーゼル用酸化触媒装置（Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ）や、ディーゼル微粒子捕集フィルタ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ Ｆｉｌｔｅｒ）等が用いられる。

また、リーン排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化を目的として、窒素酸化物トラップ触媒装置（ＮＯｘ Ｔｒａｐ Ｃａｔａｌｙｓｔ）や、尿素選択触媒還元装置（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）等を用いるシステムが存在する。

尿素選択触媒還元装置は、還元触媒本体の上流側に設けた還元剤インジェクタを通じて、還元剤としての尿素水溶液を排気ガス中に噴射することにより、その尿素が排気ガスの熱によって分解されてアンモニア（ＮＨ_３）となることを利用している。生成されたアンモニアは、還元触媒本体付近で、排気ガス中の窒素酸化物と反応して窒素ガス（Ｎ_２）と水（Ｈ_２Ｏ）となる。これにより、排気ガス中の窒素酸化物が浄化される。

例えば、特許文献１では、ディーゼル用酸化触媒装置、ディーゼル微粒子捕集フィルタを排気通路のガス流動方向に沿って順に配置し、ディーゼル微粒子捕集フィルタの下流側に尿素選択触媒還元装置の還元剤インジェクタ、還元触媒本体を順に配置している。

特開２０１２−１２２４６９号公報

一般的に、尿素選択触媒還元装置は、窒素酸化物トラップ触媒装置よりも高温域での窒素酸化物の浄化特性に優れる反面、低温域ではその浄化性能が劣るという傾向がある。このため、近年は、尿素選択触媒還元装置をよりエンジンに近接する位置に配置して、高い反応温度を確保するレイアウトとする場合が多くなっている。

尿素選択触媒還元装置をエンジンの近接位置に配置した場合、エンジンの燃焼室から尿素選択触媒還元装置の還元触媒本体に至る距離が短くなる。このため、噴射された尿素水を、排気ガスが還元触媒本体に流入するまでの間に、排気ガス全体に均一に分布させることが難しい。

仮に、排気ガス中における尿素水の均一化が不充分な場合、供給した尿素水量に対して、充分な浄化性能を発揮できないという問題がある。このため、還元剤インジェクタの下流側に、尿素水を排気ガス中に分散させるためのミキサを配置する場合が多い。

ミキサは、尿素水を排気ガス中に分散させるのにある程度有効である。しかし、刻々と変化する様々な運転状況、温度条件に対して、常に、尿素水を排気ガス中に均一に分布させるには、さらなる改良が求められる。

そこで、この発明の課題は、排気ガス中に噴射した還元剤の分布をより均一化することである。

上記の課題を解決するために、この発明は、エンジンの燃焼室から引き出された排気通路と、前記排気通路内の排気ガス中に還元剤を噴射する還元剤インジェクタと、前記還元剤又は前記還元剤から生成した物質によって前記排気ガス中の窒素酸化物を浄化する還元触媒本体と、前記排気通路内を筒状の隔壁によって内側の第一の空間と外側の第二の空間とに隔てるインパクタと、前記インパクタと前記還元触媒本体との間に配置され、前記排気通路の内面から内側へ向かって突出する突出片を有するミキサとを備え、前記還元剤インジェクタによる前記還元剤の噴射方向は前記隔壁の前記第一の空間側の面に設定された噴射目標部を指向するエンジンの排気ガス浄化装置を採用した。

前記突出片は、前記排気通路の内面全周に配置することができる。

前記第二の空間は、周方向に沿って排気ガスの流速が相対的に遅い緩流速部と排気ガスの流速が相対的に速い急流速部とを備え、前記緩流速部における前記突出片の突出長さは、前記急流速部における前記突出片の突出長さよりも小さく設定される構成を採用することができる。

このとき、前記排気通路は前記インパクタの上流側に屈曲部を備え、前記緩流速部は、前記第二の空間のうち前記屈曲部の内方寄り終端部からの距離が最短距離となる地点を含み、前記急流速部は、前記第二の空間のうち前記屈曲部の外方寄り終端部からの距離が最短距離となる地点を含む構成を採用することができる。

これらの各態様において、前記突出片は、前記排気通路の内面から内側へ向かうにつれて下流側へと傾斜する構成を採用することができる。

また、前記噴射目標部と前記還元剤インジェクタとの間に前記還元剤を反射させて前記第一の空間内に分散させる誘導部材を備える構成を採用することができる。

この発明は、排気通路内を第一の空間と第二の空間とに隔てる隔壁を有するインパクタを配置し、還元剤インジェクタによる還元剤の噴射が、その隔壁の第一の空間側の内面の噴射目標部を指向するようにし、さらに、インパクタと還元触媒本体との間にミキサを配置したので、還元剤は、排気ガスによって温度が高められたインパクタに当たって気化が促進される。また、還元剤を多く含む第一の空間を通る排気ガスと還元剤が少ない第二の空間を通る排気ガスとはミキサによって融合されるので、排気ガスが還元触媒本体に至るまでに還元剤がより均一に分布するようになる。

この発明の一実施形態のエンジンの排気ガス浄化装置の模式図である。 インパクタ設置部の詳細を示す平面図である。 インパクタ及びミキサ設置部の詳細を示す正面図である。 インパクタ及びミキサ設置部の斜視図である。 インパクタ及びミキサ設置部の変形例を示す斜視図である。 インパクタ設置部の変形例を示す平面図である。 インパクタ及びミキサ設置部の変形例を示す正面図である。 他の実施形態を示す模式図である。

以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、この実施形態のエンジンの排気ガス浄化装置の構成を概念的に示す模式図である。

図１に示すように、エンジン８の燃焼室１には、吸気通路３及び排気通路４が接続されている。燃焼室１には、吸気通路３を通じて空気が供給される。また、燃焼室１には、燃料噴射装置２によって燃料が噴射されるようになっている。燃焼室１からの排気ガスは、燃焼室１から引き出された排気通路４を通って送り出され、有害物質を除去する排気浄化部を通過した後に大気へ放出される。

燃焼室１へ通じる吸気通路３には、上流側から下流側に向かって、エアクリーナ、通路断面積を変化させて吸気の流量を制御するスロットルバルブ５、吸入空気量を検出するエアフローセンサ６等が順に設けられている。

排気通路４には、上流側から下流側に向かって、機械式過給機のタービン７、上流側の排気浄化部としてのディーゼル用酸化触媒装置１０、還元剤を排気ガス中に噴射する還元剤インジェクタ２０及びインパクタ２２、還元剤を排気ガス中に分散させて均一化を図るミキサ３０、還元剤又は還元剤から生成した物質によって排気ガス中の窒素酸化物を浄化する還元触媒本体１３、消音装置としてのマフラ等が順に備えられている。

還元剤インジェクタ２０とインパクタ２２、ミキサ３０、還元触媒本体１３等は、下流側の排気浄化部としての尿素選択触媒還元装置１４を構成する。

ディーゼル用酸化触媒装置１０は、前後の排気通路４よりも大きな断面を有する空間をその内部に備え、その空間内には、担体としてハニカム構造の部材が収容されている。担体は、排気ガスが通過可能な多数のセルの集合を有している。その素材には、例えば、熱膨張率が小さく、耐熱衝撃性に優れた結晶質のセラミックス（コーディエライト組成）が用いられる。担体の表面には、触媒の機能を発揮するための金属が担持されている。これにより、通過する排気ガス中に含まれる一酸化炭素、炭化水素等の有害物質を、水や二酸化炭素等の無害な物質に浄化させることができる。

上流側の排気浄化部を構成するディーゼル用酸化触媒装置１０、下流側の排気浄化部である尿素選択触媒還元装置１４は、いずれも、エンジン８の燃焼室１に近く、比較的高温の排気ガスに晒される機会が多い環境にある近接触媒として配置されている。

インパクタ２２は、排気通路４内の空間を、第一の空間２７と第二の空間２６とに隔てる筒状の隔壁２３を有するものとなっている。隔壁２３は筒状であり、第二の空間２６は、筒内の第一の空間２７の外側全周を囲むように配置されている。特に、この実施形態では、排気通路４の内壁を構成する排気管壁部４ａは断面円形であり、筒状の隔壁２３も断面円形（円筒状）であり、両者が同心円状に配置されている。

還元剤インジェクタ２０は、還元剤を、インパクタ２２の隔壁２３の内面に向かって噴射する。ここでは、還元剤として尿素（ＣＯ（ＮＨ_２）_２）を採用している。

還元剤インジェクタ２０による還元剤の噴射方向は、図１〜図３の各図に示すように、隔壁２３の第一の空間２７側の面に設定された噴射目標部２８ａを指向する。噴射目標部２８ａは、還元剤の噴射方向の噴射中心線ｐと、隔壁２３の内面との交点である。

この実施形態では、隔壁２３は、噴射目標部２８ａと還元剤インジェクタ２０との間に、還元剤の導入孔２３ａを備えている。このため、噴射された還元剤は、導入孔２３ａを通じて第一の空間２７内に侵入し、導入孔２３ａと還元剤インジェクタ２０との間の第二の空間２６内へは、ほとんど分散しないようになっている。

また、還元剤の噴射中心線ｐは、図３に示すように、インパクタ２２の上流側と下流側との間の排気ガスの流れ方向Ｃ、Ｄに交差し、特に、この実施形態では両者が直交しているので、還元剤の噴射方向を排気ガスの流れ方向と同じ方向（平行な方向）とする場合と比較して、還元触媒本体１３に至るまでの間の還元剤の気化に要する時間や拡散に要する時間を相対的に長く確保しやすい。

さらに、隔壁２３を隔てて内側の第一の空間２７、外側の第二の空間２６のそれぞれに排気ガスが通過するので、隔壁２３等で構成されるインパクタ２２は、排気通路４の内壁を構成する排気管壁部４ａよりも温度が高くなる。排気管壁部４ａは、その外面が外気に接するので、インパクタ２２よりも相対的に温度が低いからである。

還元剤である尿素は、水溶液の状態で還元剤インジェクタ２０から噴射され、主として第一の空間２７内の排気ガス中に飛散するとともに、その一部がインパクタ２２に付着する。そして、尿素は、インパクタ２２や排気ガスの高熱によって分解され、アンモニアを生成する。排気管壁部４ａよりも高温であるインパクタ２２に尿素が付着することから、その尿素のアンモニアへの分解が促進される。

ここで、隔壁２３は、排気通路４の内壁を構成する排気管壁部４ａに対して、隔壁２３の素材よりも相対的に熱伝導率が低い素材で支持されている。図２に符号２５で示す支持部材２５が、この熱伝導率が低い素材で構成されている。これにより、インパクタ２２の熱が、相対的に温度が低い排気管壁部４ａに伝わることを抑制し、インパクタ２２をより高い温度に維持しやすい。

熱伝導率が低い素材とは、インパクタ２２の素材である金属よりも相対的に熱が伝わりにくい素材、例えば、樹脂やゴム等を採用することができる。ただし、排気通路４の温度でも劣化や変質を起こさない耐熱性を有している素材に限られる。

インパクタ２２の熱が排気管壁部４ａに伝わりにくくする手法としては、上記のような支持部材２５の素材の特定以外にも、あるいは、それに加えて、支持部材２５の形状を特定することによっても可能である。

例えば、支持部材２５として、隔壁２３と排気通路４の内壁とを結ぶ板状部材や軸状部材を採用することができる。板状部材の場合は、その面方向が隔壁２３と排気通路４の内壁とを結ぶ方向に配置されることが望ましい。軸状部材の場合は、その軸方向が隔壁２３と排気通路４の内壁とを結ぶ方向に配置されることが望ましい。板状部材や軸状部材は、同程度の一辺の長さを有するブロック状の部材よりもその体積が小さく、また、その板厚方向の端面や軸交差方向の断面が、隔壁２３や排気通路４の内壁に接することで、互いの接触面積を小さくできるので、熱の伝導を抑制することができる。

還元剤インジェクタ２０は、排気通路４に開口する凹状のオフセット穴２１内に設けられる。このため、還元剤インジェクタ２０の噴射口は、排気通路４の内壁面よりもやや奥まった位置に配置される。このため、噴射口からインパクタ２２の噴射目標部２８ａや誘導部材２４までの噴射距離を長く確保でき、また、還元剤インジェクタ２０を排気ガスの熱から保護することができる。さらに、還元剤インジェクタ２０が排気ガスの流れを阻害しない。

還元触媒本体１３内やその付近では、還元触媒本体１３が備える触媒の機能により、尿素から生成したアンモニアと、排気ガスに含まれる窒素酸化物とが反応し、窒素ガスと水が生成される。これにより、排気ガスが大気開放前に浄化される。

ここで、インパクタ２２と還元触媒本体１３との間にはミキサ３０を備えているので、還元剤である尿素の排気ガス中への分散、均一化がさらに促進されている。このためアンモニアの発生、アンモニアと窒素酸化物との反応はさらに良好である。

この実施形態では、ミキサ３０として、図１、図３及び図４に示すように、排気通路４の内面全周から内径側へ向かって突出する環状の突出片３１を採用している。この突出片３１の内側への突出長さは、第二の空間２６を通過する排気ガスの流速に応じて調整することができる。

図３において図中右側付近、すなわち、還元剤インジェクタ２０に近い側における第二の空間２６を通過する排気ガスの流れＣ（Ｏ）が、図中左側付近、すなわち、還元剤インジェクタ２０から遠い側における第二の空間２６を通過する排気ガスの流れＣ（Ｉ）よりも速い場合を想定する。このような流速の差異は、図１に示すように、その上流側で排気通路４の形状が屈曲している等の事情によって生じ得る。屈曲部９の外方９ａ寄りを通過する流体は流速が速くなり（図１の矢印Ｏ参照）、内方９ｂ寄りを通過する流体は流速が遅くなる（図１の矢印Ｉ参照）傾向がある。

以下、通過する排気ガスの流れＣが最も速い位置（方位）を急流速部、通過する排気ガスの流れＣが最も遅い位置（方位）を緩流速部と称する。すなわち、急流速部は、環状の第二の空間２６のうち、屈曲部９の外方９ａ寄り終端部からの距離が最短距離となる地点を含み、急流速部は、環状の第二の空間２６のうち屈曲部９の内方９ｂ寄り終端部からの距離が最短距離となる地点を含んでいる。

このとき、図中に符号３１ａで示すように、流速が速い側に位置する突出片３１の内径側への突出長さを長くし、図中に符号３１ｂで示すように、流速が遅い側に位置する突出片３１の内径側への突出長さを短くすることが望ましい。また、流速が速い側と遅い側との間の中間部３１ｃにおける突出長さは、符号３１ａの箇所に対応する最長突出長さと、符号３１ｂの箇所に対応する最短突出長さの間の適切な長さに設定することができる。例えば、中間部３１ｃにおける突出長さを、最長突出長さと最短突出長さとの平均としてもよい。さらには、突出片３１の突出長さを、最長突出長さに設定される急流速部から、最短突出長さに設定される緩流速部までの間で、連続的あるいは断続的に徐々に小さくなるように設定することもできる。

これにより、図３に示すように、流速が速い側（図中の矢印Ｃ（Ｏ）参照）、遅い側（矢印Ｃ（Ｉ）参照）、その中間部である側方側（矢印Ｃ（Ｓ）参照）のそれぞれにおいて、還元剤を多く含む第一の空間２７を通過する排気ガスの流れＥと、還元剤をほとんど含まない第二の空間２６を通過する排気ガスの流れＣ，Ｄとを衝突させ、排気通路４の断面全域に亘って還元剤をより均等に分散させることが可能となる。

なお、突出片３１は、図５に示すように、前記排気通路の内面から内側へ向かうにつれて下流側へと傾斜するすり鉢状の部材で設定してもよい。

このように、下流側へ向かって傾斜した突出片３１を採用することにより、還元剤をほとんど含まない第二の空間２６を通過する排気ガスは、図５に示す矢印Ｃから矢印Ｄへと、互いに９０度よりも大きい角度である鈍角を成す方向に向きを変えて、その後、第一の空間２７を通過する排気ガスの流れＥと融合する。このため、図４のように、突出片３１による矢印Ｃから矢印Ｄへの向きの変化が直角である場合と比較して、排気ガスの流速の損失を少なくすることができる。流速の損失が少なければ、互いに衝突する排気ガス同士の相対速度を高め、還元剤の分散をより円滑にすることができる。

また、突出片３１は、上記のように排気通路４の内面に沿って全周に亘って連続的に設けてもよいし、排気通路４の内面に沿って断続的に設けてもよい。

さらに、ミキサ３０は、上記のような排気通路４の内面の突出片３１によって構成される態様以外にも、種々のものを採用することができる。

例えば、排気通路４内に、排気ガスの流れに旋回流を与える方向板を設け、この旋回流によって、還元剤を多く含む第一の空間２７を通過する排気ガスの流れＥと、還元剤をほとんど含まない第二の空間２６を通過する排気ガスの流れＣとを衝突させるようにしてもよい。このとき、旋回流は、還元剤を多く含む第一の空間２７を通過する排気ガスの流れＥに対して付与するようにしてもよし、第二の空間２６を通過する排気ガスの流れＣに対して付与するようにしてもよい。あるいは、第一の空間２７を通過する排気ガスの流れＥと、第二の空間２６を通過する排気ガスの流れＣのそれぞれに、旋回流を付与してもよい。

この例以外にも、還元剤を多く含む第一の空間２７を通過する排気ガスの流れＥと、還元剤をほとんど含まない第二の空間２６を通過する排気ガスの流れＣとを衝突させるよう、それぞれの排気ガスの流れを制御する種々のミキサ３０を採用することができる。

実施形態の変形例を図６及び図７に示す。この変形例では、隔壁２３の噴射目標部２８ａと還元剤インジェクタ２０との間に、噴射された還元剤を反射させて第一の空間２７内に分散させる誘導部材２４が備えられている。

この誘導部材２４によって、還元剤は、還元剤インジェクタ２０側から噴射目標部２８ａ側へと向かう噴射方向とは逆方向にも分散し、すなわち、噴射目標部２８ａ側から還元剤インジェクタ２０側へも拡がって、第一の空間２７全体に均一に拡がるようになる。

また、この実施形態では、図６、図７に示すように、誘導部材２４は、還元剤の噴射方向に沿って、噴射目標部２８ａに近づくにつれて間隔が拡がる対の反射板２４ａ，２４ａで構成されている。このため、噴射された還元剤は、平面視Ｖ字状に配置された対の反射板２４ａ，２４ａに当たって反射して、図６に矢印Ｂで示すように、隔壁２３の内面に沿って周方向へ流れて、第一の空間２７全体に分散する。このため、還元剤の均一化が円滑である。

ここで、還元剤の噴射中心線ｐは、対の反射板２４ａ，２４ａの接続部である稜線部２４ｃに交差しているので、その稜線部２４ｃを挟んで両側へ均等に還元剤を分散させることができる。

また、対の反射板２４ａは、還元剤インジェクタ２０側と噴射目標部２８ａ側とを貫通する複数の通過孔２４ｂを備えている。このため、図６に矢印Ａで示すように、還元剤は、第一の空間２７のうち、誘導部材２４よりも噴射目標部２８ａ側に位置する緩衝空間２８へも、円滑に分散することができる。

ところで、還元剤インジェクタ２０は一般に噴射の貫徹力が強く、噴射された還元剤は、特に、その噴射中心線ｐ付近において、直進しようとする力が強い傾向がある。

このため、対の反射板２４ａ，２４ａに設けられる通過孔２４ｂは、図６や図７に示すように、還元剤の噴射中心線ｐから遠ざかるにつれて、単位面積当たりの開口面積の合計が増加するように設定されている。このため、還元剤の噴射中心線ｐ付近では、反射板２４ａによって反射する還元剤の割合を高くし、噴射中心線ｐから遠い付近では、直進する還元剤の割合を高く設定し、第一の空間２７の全体において還元剤の分布を均一化することができる。

図６や図７では、対の反射板２４ａ，２４ａに設けられる通過孔２４ｂを全て同じ形状（円形）且つ同じ断面積とし、単位面積当たりの通過孔２４ｂの分布数を、対の反射板２４ａ，２４ａを結ぶ稜線部２４ｃから遠ざかるにつれて徐々に増加させる手法を採用している。これを、例えば、対の反射板２４ａ，２４ａに設けられる通過孔２４ｂを全て同じ形状（円形）としつつ、通過孔２４ｂそれぞれの断面積を、対の反射板２４ａ，２４ａを結ぶ稜線部２４ｃから遠ざかるにつれて徐々に増加させる手法を採用することもできる。あるいは、通過孔２４ｂによる単位面積当たりの開口面積の合計が、還元剤の噴射中心線ｐから遠ざかるにつれて放射状に増加するように設定してもよい。

なお、誘導部材２４に設けられる通過孔２４ｂは、必要に応じて省略することもできる。ただし、噴射された還元剤の少なくとも一部が、誘導部材２４よりも噴射目標部２８ａ側の緩衝空間２８に侵入するように、誘導部材２４の位置や形状、還元剤インジェクタ２０の位置や向きを設定することが望ましい。

この誘導部材２４として平面視Ｖ字状以外、例えば、還元剤インジェクタ２０側の面が円筒状に湾曲する、あるいは、球面状に湾曲する部材を採用することができる。ここで、誘導部材２４の還元剤インジェクタ２０側の面は、還元剤の噴射中心線ｐから遠ざかるにつれて噴射目標部２８ａ側に近づく形状であることが望ましい。また、誘導部材２４は、還元剤を反射させて第一の空間２７全体に分散させるものであれば、対の反射板２４ａ，２４ａのような板状部材のみならず、ブロック状の部材やフィン形状の部材の集合、網状部材等で構成することもできる。

また、例えば、図８の変形例に示すように、還元剤インジェクタ２０の噴射方向の噴射中心線ｐが、排気通路４内の排気ガスの流れ方向Ｃ，Ｅに対して、角度α（０＜α＜９０度）をもって対向する方向としてもよい。この変形例においても、還元剤は、隔壁２３の第一の空間２７側の内面に設定された噴射目標部２８ａを指向している。また、インパクト２２に誘導部材２４を設けた場合、還元剤は、誘導部材２４に当たって反射することにより、第一の空間２７全体に円滑に分散することができる。誘導部材２４に通過孔２４ｂを設けてもよい点も同じである。また、この図８の変形例の場合、隔壁２３に設けられる導入孔２３ａは省略することができる。

排気通路４には、図１に示すように、還元触媒本体１３の上流側（入口付近）に、アンモニアの流入量の情報を取得するアンモニア検出部ｂを備えている。また、還元触媒本体１３の下流側（出口付近）に、窒素酸化物の排出量の情報を取得する窒素酸化物検出部ｃ、Ｏ_２センサｄが備えられている。さらに、ディーゼル用酸化触媒装置１０の上流側（入口付近）には、排気ガスの温度を検出する排気ガス温度検出手段ａを備えている。

このエンジン８を搭載する車両は、電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）４０を備えている。吸排気バルブや燃料噴射装置、その他エンジン８の動作に必要な機器、車両の各種装備等は、すべて電子制御ユニット４０によって制御される。また、各種センサ類からの情報は、ケーブルを通じて電子制御ユニット４０へ伝達される。

電子制御ユニット４０は、アンモニア検出部ｂによるアンモニアの流入量の情報と、窒素酸化物検出部ｃによる窒素酸化物の排出量の情報に基づいて、燃焼室１に供給される燃料の噴射量及び吸気の量を制御し、あるいは、噴射する還元剤の量や時期を制御するエンジン制御装置４１を備えている。

エンジン制御装置４１は、これらの制御により、運転状態に応じて、還元触媒本体１３の上流側で生成するアンモニアの量を制御することで、窒素酸化物の排出量を低減することができる。

また、上記の実施形態では、還元剤として尿素を採用したが、尿素以外の還元剤を採用する場合にも、この発明を適用できる。例えば、還元剤としてアンモニアを採用し、そのアンモニアの水溶液等を噴射してもよい。

さらに、上記の実施形態では、上流側の排気浄化部であるディーゼル用酸化触媒装置１０と下流側の排気浄化部である尿素選択触媒還元装置１４をいずれも近接触媒としたが、これらをそれぞれ、エンジン８の燃焼室１から遠く、比較的高温の排気ガスに晒される機会が少ない環境にある床下触媒として配置する場合にもこの発明を適用できる。

この実施形態では、ディーゼルエンジンにおける排気ガスの浄化について説明したが、この発明は、ディーゼルエンジン以外にも、排気ガス中への還元剤の噴射によって、その還元剤又はその還元剤から生成した物質によって、排気ガス中の窒素酸化物を浄化する還元触媒本体を備えたエンジン全般に用いることができる。

１ 燃焼室
２ 燃料噴射装置
３ 吸気通路
４ 排気通路
５ スロットルバルブ
６ エアフローセンサ
７ 過給機
８ エンジン
１０ ディーゼル用酸化触媒装置
１３ 還元触媒本体
１４ 尿素選択触媒還元装置
２０ 還元剤インジェクタ
２１ オフセット穴
２２ インパクタ
２３ 隔壁
２３ａ 導入孔
２４ 誘導部材
２４ｂ 通過孔
２５ 支持部材
２６ 第二の空間
２７ 第一の空間
２８ 緩衝空間
２８ａ 噴射目標部
３０ ミキサ
３１ 突出片
４０ 電子制御ユニット
４１ エンジン制御装置
ａ 排気ガス温度検出部手段
ｂ アンモニア検出部
ｃ 窒素酸化物検出部
ｄ Ｏ_２センサ

Claims (6)

1. エンジンの燃焼室から引き出された排気通路と、
   前記排気通路内の排気ガス中に還元剤を噴射する還元剤インジェクタと、
   前記還元剤又は前記還元剤から生成した物質によって前記排気ガス中の窒素酸化物を浄化する還元触媒本体と、
   前記排気通路内を筒状の隔壁によって内側の第一の空間と外側の第二の空間とに隔てるインパクタと、
   前記インパクタと前記還元触媒本体との間に配置され、前記排気通路の内面から内側へ向かって突出する突出片を有するミキサと、
   を備え、
   前記還元剤インジェクタによる前記還元剤の噴射方向は前記隔壁の前記第一の空間側の面に設定された噴射目標部を指向する
   エンジンの排気ガス浄化装置。
2. 前記突出片は、前記排気通路の内面全周に配置される
   請求項１に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
3. 前記第二の空間は、周方向に沿って排気ガスの流速が相対的に遅い緩流速部と排気ガスの流速が相対的に速い急流速部とを備え、
   前記緩流速部における前記突出片の突出長さは、前記急流速部における前記突出片の突出長さよりも小さく設定される
   請求項１又は２に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
4. 前記排気通路は前記インパクタの上流側に屈曲部を備え、
   前記緩流速部は、前記第二の空間のうち前記屈曲部の内方寄り終端部からの距離が最短距離となる地点を含み、
   前記急流速部は、前記第二の空間のうち前記屈曲部の外方寄り終端部からの距離が最短距離となる地点を含む
   請求項３に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
5. 前記突出片は、前記排気通路の内面から内側へ向かうにつれて下流側へと傾斜する
   請求項１〜４の何れか１項に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
6. 前記噴射目標部と前記還元剤インジェクタとの間に前記還元剤を反射させて前記第一の空間内に分散させる誘導部材を備える
   請求項１〜５の何れか１項に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。

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