JPWO2008111254A1 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

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Abstract

全体にわたって還元剤を均一に分散させた排気ガスを、下流側に配置されたＮＯX触媒に対して流入させることができる内燃機関の排気浄化装置を提供する。内燃機関の排気通路に配置されたＮＯX触媒と、ＮＯX触媒の上流側の排気通路内に還元剤を噴射するための還元剤噴射部と、を備えた内燃機関の排気浄化装置であって、還元剤噴射部による噴射位置の下流側、かつ、ＮＯX触媒の上流側に、流路の断面積が排気通路及びＮＯX触媒の断面積よりも小さくされた絞り部を備えるとともに、絞り部に還元剤拡散手段を備えることを特徴とする。

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に、還元剤を用いて排気ガス中のＮＯXを還元除去するための選択還元式のＮＯX触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。
従来、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス中に含まれる粒子状物質（以下、ＰＭと称する）や窒素酸化物（以下、ＮＯXと称する）を除去するための技術が知られている。
このうち、ＮＯXを除去するための技術として、ＮＯX触媒の上流側で排気通路内に還元剤を噴射し、排気ガスと還元剤とを混合した上でＮＯX触媒に流入させ、排気ガス中のＮＯX（ＮＯやＮＯ2）を窒素（Ｎ2）等に効率的に分解して放出する選択還元型の排気浄化装置（ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction）が知られている。
このような選択還元型の排気浄化装置の一例を図１６に示す。この排気浄化装置３１０は、排気通路３１１に配置されたＮＯX触媒３１３と、ＮＯX触媒３１３の上流側において排気通路３１１中に還元剤を噴射するための還元剤噴射装置３１５と、上流側及び下流側酸化触媒３１７、３１９を備えている。
この排気浄化装置３１０においては、排気ガス中に噴射された還元剤としての尿素水溶液が加水分解することによってアンモニア（ＮＨ3）が生成され、このＮＨ3とＮＯXとがＮＯX触媒中で反応し、窒素（Ｎ2）や水（Ｈ2Ｏ）に分解されて放出されるものである。
かかる排気浄化装置において、ＮＯX触媒に流入する排気ガス中に還元剤を効率的に拡散させることを目的として、ＮＯX触媒の入口に多孔板を配置した排気浄化装置が提案されている。より具体的には、図１７に示すように、ＤＰＦ３３３及び尿素脱硝触媒３２３を並列に配置し（排気ガスの流れは直列）、これらを連通室３３０で連通させて装置全体をコの字状にした排気ガス浄化装置であって、尿素脱硝触媒３２３の上流側の連通室３３０内での排気ガスの流れ方向の途中位置に、多数の孔３３８Ａが穿設された多孔板３３８が設けられた排気ガス浄化装置が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００５−１５５４０４号公報 （段落［００３８］〜［００３９］ 図１）
しかしながら、特許文献１に記載された排気浄化装置は、排気ガスの流れ方向の途中に多孔板を配置しているものの、排気ガスの流速が遅い場合には、還元剤を均一に分散させることができないおそれがある。すなわち、還元剤は還元剤噴射弁からの噴霧によって微粒化され、多孔板の熱によって蒸発拡散されるものの、排気ガスの流速が遅いと、還元剤を排気ガス全体にわたって均一に分散させることができずに、還元剤の分布が偏ってしまうおそれがある。
そこで、本発明の発明者らは鋭意努力し、ＮＯX触媒の上流側に、流路の断面積を小さくした絞り部を設け、当該絞り部に還元剤拡散手段を備えることにより、このような問題を解決できることを見出し本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明の目的は、全体にわたって還元剤を均一に分散させた排気ガスを、下流側に配置されたＮＯX触媒に対して流入させることができる内燃機関の排気浄化装置を提供することである。
本発明によれば、内燃機関の排気通路に配置されたＮＯX触媒と、ＮＯX触媒の上流側の排気通路内に還元剤を噴射するための還元剤噴射部と、を備えた内燃機関の排気浄化装置であって、還元剤噴射部による噴射位置の下流側、かつ、ＮＯX触媒の上流側に、流路の断面積が排気通路及びＮＯX触媒の断面積よりも小さくされた絞り部を備えるとともに、絞り部に還元剤拡散手段を備え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、上述した問題を解決することができる。
また、本発明の排気浄化装置を構成するにあたり、絞り部及びＮＯX触媒の間に、排気ガスをＮＯX触媒に導くガイド部を備えることが好ましい。
また、本発明の排気浄化装置を構成するにあたり、ガイド部は、断面積が下流側に向けて拡大する拡大管であることが好ましい。
また、本発明の排気浄化装置を構成するにあたり、排気通路は、ＮＯX触媒の上流側で屈曲しており、ガイド部は、屈曲する箇所においてＮＯX触媒の入口を覆うように取り付けられるとともに一部に排気ガス導入口を備え、排気ガス導入口からガイド部に流入する排気ガスの流れ方向が屈曲する方向に沿って変化することが好ましい。
また、本発明の排気浄化装置を構成するにあたり、還元剤噴射部は、還元剤の噴射方向が還元剤拡散手段に向けられるように配置されることが好ましい。
また、本発明の排気浄化装置を構成するにあたり、還元剤噴射部は、噴射される還元剤が絞り部に到達するときの噴射範囲が、還元剤拡散手段の外側にはみ出さないように配置されることが好ましい。
本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、排気通路の絞り部に還元剤拡散手段を備えることにより、還元剤拡散手段を通過する排気ガスの流速を高めることができる。したがって、還元剤噴射部によって噴射された還元剤が、還元剤拡散手段によって蒸発が促進されるとともに排気ガス中に効率的に拡散混合される。その結果、排気ガス中に還元剤が均一に分散された状態でＮＯX触媒に対して流入することになり、ＮＯXの還元効率を高めることができる。
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、絞り部とＮＯX触媒の間にガイド部を備えることにより、還元剤が拡散混合された排気ガスを効率よくＮＯX触媒に導くことができ、還元剤を効率良くＮＯX触媒に流入させることができる。
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、絞り部からＮＯX触媒までを拡大管でガイドすることにより、排気ガス中に分散された還元剤をＮＯX触媒の全面に効率よく流入させることができる。
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、屈曲部に沿って排気ガスの流れ方向を変化させるガイド部を備えることにより、排気通路のレイアウトに自由度をもたせつつ、絞り部に還元剤拡散手段を配置することができる。
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、還元剤を還元剤噴射部から還元剤拡散手段に向けて噴射させることにより、噴射された還元剤を還元剤拡散手段の持つ熱量を利用して、より効率的に微粒化することができる。
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、還元剤の噴射範囲が還元剤拡散手段の外側にはみ出さないように還元剤噴射部を配置することにより、還元剤拡散手段以外の箇所に還元剤が付着して結晶化することを低減することができる。
本実施形態の内燃機関の排気浄化装置の構成を説明するために供する図である。 絞り部を有するテーパ管の構成例を示す図である。 還元剤拡散手段の構成例を示す図である。 還元剤拡散手段の別の構成例を示す図である。 還元剤拡散手段を複数備えた構成例を示す図である。 還元剤噴射弁の配置位置について説明するための図である。 絞り部の上流側の上流側ガイド部を備えた構成例を示す図である。 Ｌ字型排気管を利用した内燃機関の排気浄化装置の構成例を示す図である。 Ｌ字型排気管を利用した内燃機関の排気浄化装置の別の構成例を示す図である。 絞り部を有するガイド部材の構成例を示す図である。 ガイド部に対する還元剤噴射弁の配置位置を説明するための図である。 ガイド部に対する還元剤噴射弁の配置位置を説明するための別の図である。 Ｚ字型排気管を利用した内燃機関の排気浄化装置の構成例を示す図である。 Ｕ字型排気管を利用した内燃機関の排気浄化装置の構成例を示す図である。 Ψ型排気管を利用した内燃機関の排気浄化装置の構成例を示す図である。 従来の排気浄化装置の構成を説明するために供する図である。 従来の別の排気浄化装置の構成を説明するために供する図である。
以下、図面を参照して、本発明の内燃機関の排気浄化装置に関する実施形態について具体的に説明する。ただし、かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
なお、図面中、同一の符号が付されたものについては同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
１．排気浄化装置
図１は、本発明の実施の形態にかかる内燃機関の排気浄化装置（以下、単に「排気浄化装置」と称する）１０の断面図を示している。
本実施形態にかかる排気浄化装置１０は、排気ガスを排出する内燃機関５と、内燃機関５に接続された排気管２５と、排気管２５の途中に接続されたＮＯX触媒１３と、ＮＯX触媒１３の上流側で排気通路内に還元剤を噴射する還元剤供給装置３０とを備えている。また、ＮＯX触媒１３の上流側及び下流側には、上流側酸化触媒１９及び下流側酸化触媒１７がそれぞれ配置されている。
このうち、内燃機関５はディーゼルエンジンやガソリンエンジンが典型的であるが、現状において排気ガス中のＰＭやＮＯXの浄化度合いが課題とされるディーゼルエンジンを対象とすることが適している。
また、還元剤供給装置３０は、還元剤の貯蔵タンク３１と、貯蔵タンク３１内の還元剤を圧送するポンプ３３と、還元剤を排気通路内に噴射する還元剤噴射弁３５とを備えている。ポンプ３３は、例えば電動ポンプが用いられ、還元剤の供給経路３７内の圧力が所定の圧力に維持されるように制御されている。また、還元剤噴射弁３５は、例えば、ＤＵＴＹ制御により開弁のＯＮ−ＯＦＦを制御するＯＮ−ＯＦＦ弁からなり、ＮＯX触媒１３の上流側において、噴射孔３５ａが排気通路内を望むように排気管２５に取り付けられている。
この還元剤供給装置３０によって噴射される還元剤の量は、内燃機関５の回転数や負荷状態、燃料噴射量等を基に推定される排出ＮＯX量に応じて決定され、この噴射量に応じて還元剤噴射弁３５のＤＵＴＹ制御が行われるようになっている。ただし、図１に示す還元剤供給装置３０の構成は例示であって特に限定されるものではなく、例えば、エアアシスト式の還元剤供給装置を用いることもできる。
用いられる還元剤としては、尿素水溶液が典型的である。例えば、この尿素水溶液を使用した場合には、排気通路中に噴射された尿素が排気ガス中の熱によって加水分解することによりアンモニア（ＮＨ3）が生成され、このＮＨ3と排気ガス中のＮＯX（ＮＯやＮＯ2）がＮＯX触媒中で反応することによりＮＯXが還元され、窒素（Ｎ2）と水（Ｈ2Ｏ）に分解されて排出される。
これ以外にも、未燃燃料（ＨＣ）等、ＮＯXを還元させることができる材料を液体還元
剤として使用することができる。
本実施形態の排気浄化装置１０に用いられるＮＯX触媒１３は、排気ガス中に含まれるＮＯXを選択的に還元浄化する、選択還元式のＮＯX触媒である。このＮＯX触媒１３は、公知のもの、例えば、多孔質担体上に、活性成分としてのストロンチウム又はバリウム、及びマグネシウム等のアルカリ土類金属や、セリウムとランタン等の希土類金属、白金とロジウム等の貴金属等を含むものを用いることができる。
本実施形態の排気浄化装置１０では、このＮＯX触媒１３の上流側に、排気管２５と同様の金属材料からなり、下流側に向けて断面積が次第に大きくなる拡大管が接続されている。図１の排気浄化措置１０に備えられた拡大管は図２（ａ）に示すテーパ管１５からなり、入口部分（上流側端部）１５ａが、ＮＯX触媒及び排気管の断面積よりも面積が小さくされた絞り部２１として構成されている。
この拡大管としては、図２（ａ）に示すテーパ管１５以外にも図２（ｂ）や（ｃ）に例示されるような構成の拡大管１５´、１５´´であっても構わない。
また、図１に示すように、この絞り部２１には還元剤拡散手段１１が配置されており、排気ガスが還元剤拡散手段１１を通過する際に、排気ガス中に噴射された還元剤が排気ガス中に均一に拡散されるようになっている。特に、絞り部２１に還元剤拡散手段１１が配置されていることから、排気通路を流れる排気ガスは絞り部２１を通過する際に流速が速められ、還元剤拡散手段１１による拡散効果が高められている。そして、テーパ管１５が、絞り部２１を通過した排気ガスをＮＯX触媒１３に導くガイド部としても機能し、排気ガス中に均一に拡散された還元剤をＮＯX触媒１３に効率的に流入させることができるようになっている。
絞り部２１に配置される還元剤拡散手段１１は、還元剤が混合された排気ガスの流れに対して渦流あるいは乱流を発生させることができるものであれば適宜選択して使用することができる。
また、ステンレスやアルミニウム等の熱伝導率が高い金属材料を用いて還元剤拡散手段１１を構成した場合には、排気ガスによって熱せされた還元剤拡散手段１１によって、排気ガス中に噴射された還元剤の蒸発が促進され、排気ガス中に効率的に拡散させることができる。したがって、還元剤が排気ガス全体にわたって均一に分散しやすくなる。
絞り部２１に配置される還元剤拡散手段１１の一例を図３〜図４に示す。
図３（ａ）は、多数の孔４１ａが穿設された多孔板４１を示している。また、図３（ｂ）〜（ｃ）は、プレートの一部を切り立たせた複数のフラップを有するミキサ４３Ａ、４３Ｂであり、図３（ｂ）は、すべてのフラップ４３ａが同一面側に切り立つようにされ、図３（ｃ）は、複数のフラップ４３ａ、４３ｂがそれぞれの面側に向けて切り立つようにされている。
また、図４（ａ）は、一枚のプレートがねじられて旋回路が形成されるスワールタイプのスタティックミキサ４５を絞り部２１に配置した例である。さらに、図４（ｂ）に示すように、絞り部２１の一部に還元剤の衝突部４７ａを複数形成して還元剤拡散手段４７とすることもできる。
これらの図３（ａ）〜（ｃ）及び図４（ａ）〜（ｂ）に示す還元剤拡散手段は、それぞれ単独で使用することもでき、あるいは複数組み合わせて使用することもできる。
図５は、テーパ管１５の絞り部２１に複数のフラップを有するミキサ４３Ａを配置するとともに、テーパ管１５の絞り部２１よりも下流側にスワールタイプのスタティックミキサ４５を配置した例を示している。この図５の例では、噴射された還元剤が、絞り部２１に配置されたミキサ４３Ａを通過することによって微粒化されるとともに、比較的小さい渦流が生じることによって排気ガスとの混合が促進される。その後、排気ガスと混合された還元剤がスタティックミキサ４５を通過することによって大きな渦流が発生し、還元剤の分布が均一化されるようになる。
また、図１に示すように、本実施形態の排気浄化装置１０では、還元剤噴射弁３５の噴射方向が還元剤拡散手段１１に向けられるように配置されており、噴射される還元剤は還元剤拡散手段１１に向かって進行するようになっている。したがって、還元剤は還元剤拡散手段１１に向けて直接的に吹き付けられ、還元剤の蒸発による霧化がより促進させられるようになっている。
また、この還元剤噴射弁３５は、図６（ａ）や図６（ｂ）に示すように、噴射される還元剤が絞り部２１に到達するときの噴射範囲が、還元剤拡散手段１１の外側にはみ出さないように配置されることが好ましい。より好ましくは、図６（ａ）に示すように、噴射される還元剤が還元剤拡散手段１１に到達するときの噴射範囲が最大となるような位置に還元剤噴射弁３５が配置されることが好ましい。
このように配置すれば、還元剤の微粒化、拡散効果を最大限に得ることができるとともに、還元剤がＮＯX触媒１３側への通路となる絞り部２１以外の箇所に付着して結晶化するおそれを低減することができる。
また、還元剤が、ＮＯX触媒側への通路となる絞り部以外の箇所に付着して結晶化することを防ぐためには、図７（ａ）〜（ｂ）に示すように、絞り部２１の上流側にも上流側ガイド部２３ａ、２３ｂを備えることもできる。このガイド部２３ａ、２３ｂは、絞り部２１から上流側に配置され、絞り部２１に向かって排気通路の断面積が小さくなるように構成されている。
かかる上流側ガイド部を備えることにより、絞り部２１に導かれる排気ガスの流速が早められ、噴射された還元剤が還元剤拡散手段１１以外の箇所に付着することを防ぎつつ、還元剤拡散手段１１に流入させることができるようになる。
また、本実施形態の排気浄化装置１０は、ＮＯX触媒１３の上流側及び下流側に酸化触媒（以下、上流側酸化触媒及び下流側酸化触媒と称する。）１７、１９を備えている。下流側酸化触媒１７がそなえられていることにより、仮に、還元剤としての尿素水溶液が加水分解されて生成されたアンモニアがスリップして、ＮＯX触媒１３をそのまま通過した場合であっても、この下流側酸化触媒１７によって酸化させ、比較的有害性の低いＮＯ2にして放出させることができる。
また、上流側酸化触媒１９は、排気ガス中に含まれる未燃燃料（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化することにより、その酸化熱を利用して排気ガスを昇温させることができる。したがって、比較的高温状態にされた排気ガスを還元剤拡散手段１１やＮＯX触媒１３に流入させることができ、還元剤拡散手段１１を加熱するとともにＮＯX触媒１３を昇温活性化させることができる。また、ＣＯが酸化されて生成されるＣＯ2とＣＯとの比率を、ＮＯX触媒１３におけるＮＯXの還元効率が最適化されるように調整することもできる。
これらの上流側酸化触媒１９及び下流側酸化触媒１７としては、公知のもの、例えば、アルミナに白金を担持させたものに所定量のセリウム等の希土類元素を添加したものを用いることができる。
２．配置構成の変形例
本発明の排気浄化装置の配置構成は、図１に示されるような構成に限られるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、排気浄化装置を搭載する車両等によって排気管の構成は様々であり、以下の図８〜図１４は、それぞれ形状が異なる排気管に設けられる排気浄化装置を示している。
図８及び図９は、それぞれ上流側酸化触媒１９とＮＯX触媒１３との間に屈曲部５１ａを有するＬ字型の排気管の場合の配置構成例である。
このうち、図８は、上流側酸化触媒１９が配置された上流側排気管部５３とＮＯX触媒
１３が配置された下流側排気管部５５とが同一平面上にあり、ＮＯX触媒１３の入口部分にはテーパ管１５が接続されて絞り部２１が形成されている。また、絞り部２１には還元剤拡散手段１１が配置され、この還元剤拡散手段１１に噴射方向を向けるようにして、屈曲部５１ａにおける還元剤拡散手段１１に対向する箇所に還元剤噴射弁３５が取り付けられている。
また、図９（ａ）〜（ｂ）は、上流側酸化触媒１９が配置された上流側排気管部５３とＮＯX触媒１３が配置された下流側排気管部５５とが異なる平面上に存在し、上流側排気管部５３と下流側排気管部５５とは連通室５７によって連通されている。この連通室５７内において、下流側排気管部５５の入口側開口５５ａを覆うようにしてガイド部材５９が配置されており、このガイド部材５９に設けられた排気ガス導入口５９ａが連通室５７の大きさに対しての絞り機能を有している。この絞り部２１としての排気ガス導入口５９ａには還元剤拡散手段１１が配置されているとともに、この還元剤拡散手段１１に対向する箇所には、噴射方向を還元剤拡散手段１１に向けるようにして、還元剤噴射弁３５が取り付けられている。
なお、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＸＸ断面を矢印方向に見た断面図である。
ガイド部材５９は、例えば、図１０（ａ）〜（ｂ）に示すように、下流側排気管部の入口側開口への取付面５９Ａが開放されるとともに、側面部の一部が開口されて排気ガス導入口５９ａが形成されて構成されている。そして、排気ガス導入口５９ａから流入する排気ガスの流れ方向が取付面５９Ａ側に導かれ、下流側排気管部に流入するようになっている。この図１０（ａ）は、ガイド部材５９を取付面５９Ａ側から見た斜視図であり、図１０（ｂ）は、取付面５９Ａとは反対側の面から見た斜視図である。
この図１０に示すようなガイド部材５９を用いる場合に、ガイド部材５９の排気ガス導入口５９ａ及び還元剤噴射弁３５の配置位置（方向）は、図１１（ａ）〜（ｃ）及び図１２（ａ）〜（ｂ）に示すように適宜選択することが可能であるが、排気ガスの流れ方向を考慮して、排気ガスが効率的に排気ガス導入口５９ａに流れ込むように設定することが好ましい。
また、図１３は、上流側酸化触媒１９の下流側及びＮＯX触媒１３の上流側にそれぞれ折返部６１ａ、６１ｂを有するＺ字型の排気管の場合の配置構成例である。この例では、上流側酸化触媒１９が配置された上流側排気管部５３とＮＯX触媒１３が配置された下流側排気管部５５とが第１の連通室６３、繋ぎ管６５、第２の連通室６７を介して連通されており、上流側排気管部５３、下流側排気管部５５、繋ぎ管６５が同一平面上に置かれている。そして、第２の連通室６７内において、下流側排気管部５５の入口側開口５５ａを覆うようにしてガイド部材５９が配置されており、このガイド部材５９に設けられた排気ガス導入口５９ａが第２の連通室６７の大きさに対しての絞り機能を有している。この絞り部２１としての排気ガス導入口５９ａには還元剤拡散手段１１が配置されているとともに、この還元剤拡散手段１１に対向する箇所には、噴射方向を還元剤拡散手段１１に向けるようにして、還元剤噴射弁３５が取り付けられている。
この図１３に示すＺ字型の排気管６１の場合の配置構成例においても、ガイド部材５９の排気ガス導入口５９ａの配置位置（方向）は、図１１（ａ）〜（ｃ）及び図１２（ａ）〜（ｂ）に示すように適宜選択することができる。
また、図１４（ａ）〜（ｃ）は、上流側酸化触媒１９とＮＯX触媒１３との間に折返部７１ａを有するＵ字型の排気管の場合の配置構成例である。
このうち、図１４（ａ）は、上流側酸化触媒１９が配置された上流側排気管部５３とＮＯX触媒１３が配置された下流側排気管部５５とが連通室７３で連通されており、上流側排気管部５３、下流側排気管部５５、連通室７３が同一平面上に置かれている。そして、連通室７３内において、下流側排気管部５５の入口側開口５５ａにはテーパ管１５が接続されて絞り部２１が形成されており、当該絞り部２１に還元剤拡散手段１１が配置されている。また、この還元剤拡散手段１１に対向する箇所には、噴射方向を還元剤拡散手段１１に向けるようにして、還元剤噴射弁３５が取り付けられている。
また、図１４（ｂ）は、Ｕ字型の排気管の構成は図１４（ａ）と同様とされている一方、連通室７３内において、下流側排気管部５５の入口側開口５５ａを覆うようにしてガイド部材５９が配置されている。このガイド部材５９に設けられた排気ガス導入口５９ａが絞り部２１としての機能を有するとともに、当該絞り部２１に還元剤拡散手段１１が配置されている。また、この還元剤拡散手段１１に対向する箇所には、噴射方向を還元剤拡散手段１１に向けるようにして、還元剤噴射弁３５が取り付けられている。
また、図１４（ｃ）は、Ｕ字型の排気管７１の構成は図１４（ａ）と同様とされている一方、連通室７３内において、下流側排気管部５５の入口側開口５５ａを覆うとともに排気ガス導入口７９ａがＵ字の内側に向けられたガイド部材７９が配置されている。このガイド部材７９に設けられた排気ガス導入口７９ａが絞り部２１としての機能を有するとともに、当該絞り部２１に還元剤拡散手段１１が配置されている。また、この還元剤拡散手段１１に対向する箇所には、噴射方向を還元剤拡散手段１１に向けるようにして、還元剤噴射弁３５が取り付けられている。
このうち、図１４（ｂ）や（ｃ）に示すＵ字型の排気管７１の場合の配置構成例においても、ガイド部材の排気ガス導入口の配置位置（方向）は、図１１（ａ）〜（ｃ）及び図１２（ａ）〜（ｂ）に示すように適宜選択することができる。
また、図１５は、排気通路が途中で二股に分かれたΨ型の排気管の場合の配置構成例である。この例では、上流側酸化触媒１９が配置された上流側排気管部５３と、上流側排気管部５３を挟んで両側に配置された二つの下流側排気管部５５Ａ、５５Ｂとが連通室８３で連通されており、すべての排気管部及び連通室が同一平面上に置かれている。そして、上流側排気管部５３の連通室８３内に通じる出口側開口５３ａにテーパ管１５が接続されて絞り部２１が形成されており、当該絞り部２１に還元剤拡散手段１１が配置されている。また、この還元剤拡散手段１１に対向する箇所には噴射方向を還元剤拡散手段１１に向けるようにして、還元剤噴射弁３５が取り付けられている。
中でも、図１３〜図１５に示すような、排気管が折返部を有する構成であれば、上流側酸化触媒１９とＮＯX触媒１３及び下流側酸化触媒１７とが比較的近い位置に配置されることになり、排気浄化装置１０をコンパクト化できるとともに、各酸化触媒やＮＯX触媒の保温性を高めることができ、浄化効率を高めることができる。
このほか、例示された配置構成例以外でも、種々の変形が可能である。ただし、いずれの配置構成を採用するにあたっても、噴射方向を還元剤拡散手段に向けるようにして還元剤噴射弁を還元剤拡散手段に対向する正面位置に取り付けることにより、還元剤を還元剤拡散手段に対して均一に流入させることができる。また、還元剤が還元剤拡散手段以外の箇所に流れ込みにくくなるために、還元剤が排気通路内に付着して、結晶化等を生じることが低減される。
なお、ＮＯX触媒が吸蔵還元型の触媒（ＮＳＣ）である場合であっても、ＮＯX触媒に流入する排気ガスをリッチ状態にするために、上述のような還元剤噴射手段と同様の構成のＨＣ燃料噴射手段が備えられる場合がある。このような排気浄化装置においても、本発明を適用することが可能である。
また、上流側酸化触媒とＮＯX触媒との間に、排気ガス中のパーティキュレートを捕集するためのパーティキュレートフィルタを備えるか、あるいは、上流側酸化触媒の代わりに酸化触媒がコーティングされたパーティキュレートフィルタを備えるようにしてもよい。かかるパーティキュレートフィルタを備えることにより、排気ガス中のパーティキュレート及びＮＯXをともに除去することが可能になる。

Claims (6)

  1. 内燃機関の排気通路に配置されたＮＯX触媒と、前記ＮＯX触媒の上流側の前記排気通路内に還元剤を噴射するための還元剤噴射部と、を備えた内燃機関の排気浄化装置であって、
    前記還元剤噴射部による噴射位置の下流側、かつ、前記ＮＯX触媒の上流側に、流路の断面積が前記排気通路及び前記ＮＯX触媒の断面積よりも小さくされた絞り部を備えるとともに、前記絞り部に還元剤拡散手段を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 前記絞り部及び前記ＮＯX触媒の間に、前記排気ガスを前記ＮＯX触媒に導くガイド部を備えることを特徴とする請求の範囲の第１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 前記ガイド部は、断面積が下流側に向けて拡大する拡大管であることを特徴とする請求の範囲の第２項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 前記排気通路は、前記ＮＯX触媒の上流側で屈曲しており、前記ガイド部は、前記屈曲する箇所において前記ＮＯX触媒の入口を覆うように取り付けられるとともに一部に排気ガス導入口を備え、前記排気ガス導入口から前記ガイド部に流入する排気ガスの流れ方向が前記屈曲する方向に沿って変化することを特徴とする請求の範囲の第２項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  5. 前記還元剤噴射部は、還元剤の噴射方向が前記還元剤拡散手段に向けられるように配置されることを特徴とする請求の範囲の第１項〜第４項のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  6. 前記還元剤噴射部は、噴射される還元剤が前記絞り部に到達するときの噴射範囲が、前記還元剤拡散手段の外側にはみ出さないように配置されることを特徴とする請求の範囲の第１項〜第５項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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