排気流案内用ガイド
【課題】構成を簡素化してコスト増を抑制し、ＳＣＲに供給される還元剤の拡散効果を促進することができるようにした、排気流案内用ガイを提供する。
【解決手段】排気流通パイプ１９の内部に装着されて排気流を案内する排気流案内用ガイド１２であって、平面素材１１を凸状と凹状とに交互に折り曲げ加工されて星型横断面形状に形成され、排気流通パイプ１９内の排気流方向に沿って配置されるガイド基部１２Ｂと、ガイド基部１２Ｂの下流端に平面素材１１を折り曲げ加工されて形成され、前記排気流方向に対して角度を有するように配置される乱流発生フィン部１２Ｆと、を有する。
【解決手段】排気流通パイプ１９の内部に装着されて排気流を案内する排気流案内用ガイド１２であって、平面素材１１を凸状と凹状とに交互に折り曲げ加工されて星型横断面形状に形成され、排気流通パイプ１９内の排気流方向に沿って配置されるガイド基部１２Ｂと、ガイド基部１２Ｂの下流端に平面素材１１を折り曲げ加工されて形成され、前記排気流方向に対して角度を有するように配置される乱流発生フィン部１２Ｆと、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置、特に排気通路を流通する排気中に還元剤を添加し、下流側の選択還元型触媒に供給して排気を浄化する排気浄化装置に用いて好適の排気流案内用ガイドに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（以下、エンジンともいう）、中でもディーゼルエンジンの排気中には、大気汚染物質である窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）等が含まれている。そこで、エンジンの排気通路に、ＮＯｘを浄化するための選択還元型触媒（Selective Catalytic Reduction、以下、ＳＣＲと略称する）を設置し、還元剤としての尿素水をＳＣＲに流入する排気中に添加することにより、ＳＣＲにおいて排気中のＮＯｘを還元して排気を浄化するようにした技術が知られている。
【０００３】
ＳＣＲは、例えば、軸方向に互いに平行な微小な穴が複数連通したハニカム構造の担体に、触媒が担持されて構成されている。このＳＣＲを用いた排気浄化装置では、排気中に尿素水を添加する尿素水添加装置としてのノズルがＳＣＲの上流側に設けられる。ノズルから添加される尿素水は、排気管内やＳＣＲ上で排気熱によってアンモニアに分解され、ＮＯｘの還元剤として働く。ＳＣＲの近傍のアンモニアは、一旦ＳＣＲに吸着し、このアンモニアと排気中のＮＯｘとの間の脱硝反応がＳＣＲによって促進されることによりＮＯｘが窒素に還元される。
【０００４】
ところで、ＳＣＲのＮＯｘ浄化性能を最大限に発揮させるには、ＳＣＲの各部位にアンモニアを均一に供給することが必須条件であり、そのためには排気中に尿素水を均一に拡散させ、排気と十分に混合させる必要がある。また、尿素水が排気と十分に混合できない場合、水分だけ蒸発して尿素水が昇華せずに配管の内壁やＳＣＲのケーシングの内壁に付着して堆積物となる場合がある。
【０００５】
このような場合、ＳＣＲへのアンモニア供給量が減少してしまうため、ＮＯｘ浄化性能が低下するおそれがある。また、排気が高温になったときに、配管等の内壁に堆積した尿素が一気にアンモニア化して、不快臭を引き起こすという課題もある。このため、排気中に還元剤としての尿素水を拡散させ、排気と十分に混合させるための装置として、下記の特許文献１などが提案されている。
【０００６】
特許文献１に記載の排気処理装置は、排気通路にミキサー（混合手段）を設けて排気に添加した尿素と排気とを良好に混合させるものであり、このミキサーが複数のフィンを備えて構成されている。この複数のフィンは、排気流れ方向の略同一位置において中心部廻りに放射状に所定間隔で配設されており、旋回流を形成するために、排気の流れに対して所定の方向に所定角度回転された位置で固定されている。また、フィンには切欠部（スリット）が設けられ、このスリットにより圧力損失を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の特許文献１に記載の排気処理装置は、ミキサーを構成する複数のフィンに切欠部を設けているため、フィンの構成が複雑である。また、この複数のフィンは、排気通路の中心部廻りに放射状に所定間隔で配設され、さらに排気の流れに対して所定の方向に所定角度回転された位置で固定されることが開示されているが、この複数のフィンがどのようにして排気通路内に固定されているのかは明記されていない。おそらく、特許文献１の図３，図５及び図６を参照すると、複数のフィンの径方向外側の一端は排気通路の壁面に固定され、複数のフィンの径方向中心側の他端は両隣のフィンに固定されているものと推測される。そのため、上記の特許文献１に記載のミキサーは、フィンの構成が複雑な上、ミキサー全体の構造も複雑で、製造コストがかかる。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、構成を簡素化してコスト増を抑制し、ＳＣＲに供給される還元剤の拡散効果を促進する等、排気中の成分の拡散や均一化ができるようにした、排気流案内用ガイドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の排気流案内用ガイドは、排気流通パイプの内部に装着されて排気流を案内する排気流案内用ガイドであって、平面素材を凸状と凹状とに交互に折り曲げ加工されて星型横断面形状に形成され、前記排気流通パイプ内の排気流方向に沿って配置されるガイド基部と、前記ガイド基部の下流端に前記平面素材を折り曲げ加工されて形成され、前記排気流方向に対して角度を有するように配置される乱流発生フィン部と、を有することを特徴としている。
【００１１】
なお、前記星型横断面形状は、前記平面素材を互いに平行な複数の直線部をそれぞれ折れ目として凸状と凹状とに交互に折り曲げ加工されて形成される。また、前記ガイド基部は、前記複数の直線部を前記排気流通パイプ内の排気流方向に沿って配置される。
前記平面素材は、前記ガイド基部を形成する矩形部と、前記ガイド基部の前記排気流通パイプ内への配置時に下流端となる前記矩形部の一辺部に複数延設される延設部とから構成されることが好ましい。なお、前記延設部は、前記ガイド基部の前記排気流通パイプ内への配置時に下流端となる前記矩形部の一辺部における前記複数の直線部の相互間に１つおきに複数延設されることがより好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の排気流案内用ガイドによれば、平面素材を折り曲げ加工することによりガイド基部と乱流発生フィン部とを形成することができるため、低コストで容易に製作することができる。また、量産も可能である。さらに、排気流方向に対して角度を有するように乱流発生フィン部が配置されることにより、排気流通パイプを流れる排気が乱流発生フィン部に衝突して旋回流を発生させることができる。
【００１３】
また、平面素材が、ガイド基部を形成する矩形部と、複数の延設部とから構成される場合、平面素材をプレス加工や打抜き加工等により矩形部と延設部とを成形し、この平面素材を屈曲形成するため、比較的容易に排気流案内用ガイドを製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態にかかる排気流案内用ガイドを説明する図であり、図１（ａ）はＤＰＦ装置のケーシングを排気下流側から見た模式的な部分断面図（図４のＡ−Ａ矢視部分断面図）、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる排気流案内用ガイドの模式的な図であり、図２（ａ）は排気流案内用ガイドを屈曲形成する前の平面素材の平面図、図２（ｂ）は排気流案内用ガイドを屈曲形成した後の斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる排気流案内用ガイドの設置方法を説明する模式図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる排気浄化装置を示す全体構成図である。
【図５】本発明の他の実施形態にかかる排気流案内用ガイドを説明する図１（ａ）に対応する模式的な部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［１．構成］
［１−１．全体構成］
以下、図面により実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
【００１６】
本実施形態にかかる排気浄化装置について、図４を用いて説明する。本排気浄化装置は、車両だけでなくエンジンを搭載した乗り物、例えば船舶等に適用することも可能であるが、ここでは、一般的な乗用車やトラック，バス等の車両に適用した例で説明する。
図４に示すように、エンジン４０は、ここでは直列６気筒機関のディーゼルエンジンとして構成されている。エンジン４０の各気筒には燃料噴射弁４１が設けられ、各燃料噴射弁４１はコモンレール４２から加圧燃料を供給され、開弁に伴って対応する気筒の筒内に燃料を噴射する。なお、エンジン４０はガソリンエンジンでもよく、気筒数はこれに限定されない。
【００１７】
エンジン４０の吸気側には吸気マニホールド４３が装着され、吸気マニホールド４３に接続された吸気通路４４には、上流側よりエアクリーナ４５，ターボチャージャ４６のコンプレッサ４６ａ及びインタークーラ３７が設けられている。また、エンジン４０の排気側には排気マニホールド４８が装着され、排気マニホールド４８には、コンプレッサ４６ａと同軸上に連結されたターボチャージャ４６のタービン４６ｂが接続されている。タービン４６ｂには排気通路４９が接続されている。この排気通路４９の途中に、排気浄化装置１０が設けられている。
【００１８】
排気浄化装置１０は、排気上流側に設けられた上流側排気浄化装置２０と、上流側排気浄化装置２０の排気下流側に設けられた下流側排気浄化装置３０とから構成され、上流側排気浄化装置２０と下流側排気浄化装置３０とは、中間パイプ（排気流通パイプ）１９により接続されている。
上流側排気浄化装置２０は、筒状のケーシング２１内に、排気上流側に配置される前段酸化触媒２２と、下流側に配置されるパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter、以下、ＤＰＦと略称する）２３とが内蔵されて構成されている。なお、以下、上流側排気浄化装置２０をＤＰＦ装置２０という。
【００１９】
下流側排気浄化装置３０は、筒状のケーシング３１内に、排気上流側に配置される選択還元型触媒（Selective Catalytic Reduction、以下、ＳＣＲと略称する）３２と、下流側に配置される後段酸化触媒３３とが内蔵されて構成されている。なお、以下、下流側排気浄化装置３０をＳＣＲ装置３０という。
中間パイプ１９は、ＤＰＦ装置２０内のＤＰＦ２３の排気下流側に設けられた図示しない排気出口と、ＳＣＲ装置３０内のＳＣＲ３２の排気上流側に設けられた図示しない排気入口とを接続する。中間パイプ１９は、排気通路４９の一部を構成するものであり、ここでは最も一般的な円筒状パイプである。なお、中間パイプ１９は一般的な円筒状パイプに限られず、その他の筒状のパイプであってもよい。この中間パイプ１９を介して、ＤＰＦ装置２０を通過した排気がＳＣＲ装置３０へと流入する。
【００２０】
また、ＤＰＦ２３の下流側であってＳＣＲ３２の上流側に設けられる中間パイプ１９の内部には尿素水添加ノズル（ノズル）１５が配設されている。尿素水添加ノズル１５は、図示しないタンクから圧送される還元剤としての尿素水を、ＳＣＲ装置３０内に配設されたＳＣＲ３２に向かう排気中に噴射し添加する。この尿素水の添加量や添加のタイミングは、コントローラ（ＥＣＵ，Engine (electronic) Control Unit）５０により制御される。
【００２１】
コントローラ５０は、エンジン制御や排気浄化制御等にかかる各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時的に記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等を備えて構成されている。
【００２２】
［１−２．排気浄化装置］
ＤＰＦ装置２０は、排気中に含まれる粒子状物質（Particulate Matter、以下、ＰＭと略称する）を捕集する機能と、捕集したＰＭを連続的に酸化させて除去する機能とを併せ持つ。なお、ＰＭとは、炭素からなる黒煙（すす）の周囲に燃え残った燃料や潤滑油の成分，硫黄化合物等が付着した粒子状の物質である。
【００２３】
前段酸化触媒２２は、排気中の成分に対する酸化性能を持った酸化触媒であり、金属，セラミックス等からなるハニカム状の担体に触媒物質を担持したものである。前段酸化触媒２２によって酸化される排気中の成分には、一酸化窒素（ＮＯ）や未燃燃料中の炭化水素（ＨＣ）等及び一酸化炭素（ＣＯ）が挙げられる。例えば、ＮＯが前段酸化触媒２２で酸化されると二酸化窒素（ＮＯ2）が生成される。
【００２４】
ＤＰＦ２３は、ＰＭを捕集する多孔質フィルタ（例えば、セラミックフィルタ）である。ＤＰＦ２３の内部は、多孔質の壁体によって排気の流通方向に沿って複数に分割されている。この壁体には、ＰＭの微粒子に見合った大きさの多数の細孔が形成される。排気が壁体の近傍や内部を通過する際に壁体内，壁体表面にＰＭが捕集され、排気が濾過される。このようなＤＰＦ２３の再生制御は、コントローラ５０によって制御される。
【００２５】
ＤＰＦ２３の下流側には混合室２４と称される空間が形成されている。混合室２４内には、ケーシング２１の周壁を貫通するように中間パイプ１９が配設されている。本実施形態にかかる排気浄化装置１０では、中間パイプ１９の混合室２４内への露出部分（挿入部分）に、中間パイプ１９の内外を連通させる孔部１９ｈ〔図１（ａ）参照〕が複数貫設され、これらの孔部１９ｈを介して混合室２４内と中間パイプ１９内とを相互に連通している。なお、混合室２４と中間パイプ１９との連通構造はこれに限られず、例えば、中間パイプ１９の上流側をケーシング２１の周壁に貫通させ、ケーシング２１の周壁に片持ち支持されるように配設し、中間パイプ１９の先端を開放端にして混合室２４と中間パイプ１９とを連通するようにしてもよい。
【００２６】
ＳＣＲ装置３０は、ここでは、そのケーシング３１の軸方向がＤＰＦ装置２０のケーシング２１の軸方向に対して直交するような向きに配置されて、平面視でＴ字型の配置となっているが、ＳＣＲ装置３０の配置はこれに限られず、車両等への搭載性や周囲の装置との配置関係等によって適宜設定可能である。
ＳＣＲ装置３０に内蔵されたＳＣＲ３２は、尿素添加型の窒素酸化物選択還元型触媒であり、中間パイプ１９の上流側に配設された尿素水添加ノズル１５から添加される尿素水をアンモニアに加水分解するとともに、アンモニアを吸着する機能を持ち、さらに吸着したアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘをＮ2へと還元するものである。なお、ＳＣＲ３２に担持される触媒の種類は任意であり、例えばゼオライト系，バナジウム系等を用いることが考えられる。また、還元剤として尿素水以外を用いるものでもよい。
【００２７】
後段酸化触媒３３は、ＳＣＲ３２での還元反応における余剰分のアンモニアを除去するための酸化触媒である。
なお、ここでは、ＳＣＲ装置３０は、ＳＣＲ３２と後段酸化触媒３３とをケーシング３１の軸方向に直列に２組ずつ配設され、中間パイプ１９がケーシング３１の軸方向中心部に接続されている。また、排気出口はケーシング３１の両端部に設けられ、ＳＣＲ装置３０を通過した排気は出口パイプ３９から大気中へ放出されるよう構成されているが、ＳＣＲ装置３０の構成はこれに限られない。例えば、ＳＣＲ３２及び後段酸化触媒３３を１つずつ内蔵して構成されていてもよく、ケーシング３１の一端に排気入口を設け、他端に排気出口を設けて構成されていてもよい。
本実施形態にかかる排気浄化装置１０は、ＤＰＦ装置２０とＳＣＲ装置３０とを接続する中間パイプ１９の内部に、排気流を案内する排気流案内用ガイド１２が装着されている。
【００２８】
［１−３．排気流案内用ガイド］
ここで、排気流案内用ガイド１２について、図１（ａ）〜図３を用いて説明する。図１（ａ）はＤＰＦ装置２０のケーシング２１を排気下流側から見た模式的な部分断面図（図４のＡ−Ａ矢視部分断面図）、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。また、図２（ａ）は排気流案内用ガイド１２を屈曲形成する前の平面素材１１の平面図、図２（ｂ）は排気流案内用ガイド１２を屈曲形成した後の斜視図である。また、図３は排気流案内用ガイド１２を中間パイプ１９に設置する方法を説明する模式図である。
【００２９】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、排気流案内用ガイド１２は、中間パイプ１９の内部であって、中間パイプ１９に形成された複数の孔部１９ｈの下流に、これらの孔部１９ｈと重複しない位置に装着されている。排気流案内用ガイド１２は、中間パイプ１９の内壁に当接し、排気流案内用ガイド１２を固定するガイド基部１２Ｂと、中間パイプ１９内を流通する排気の方向に対して角度を有するように配置される乱流発生フィン部１２Ｆとを有している。
【００３０】
本実施形態にかかる排気流案内用ガイド１２は、図２（ａ）に示すように形成された１枚の平板状の板金（平面素材）１１を図中の破線部にて曲げ加工することにより屈曲形成される。この板金１１は、ガイド基部１２Ｂを形成する矩形部１１Ｂと、乱流発生フィン部１２Ｆを形成する複数〔図２（ａ）では６つ〕の延設部１１Ｆとから構成される。
【００３１】
矩形部１１Ｂは、ここでは、板金１１の長さＬ方向（組み立て時には周方向となる）に延在する２つの辺１１ａ，１１ａと、板金１１の幅Ｗ方向（組み立て時には排気流方向となる）に延在する幅ＷBの２つの辺１１ｂ，１１ｂとからなる長方形である。この矩形部１１Ｂは、後述するように、互いに平行な複数の直線部１１ｃをそれぞれ折れ目として凸状と凹状とに交互に折り曲げ加工される部分であり、辺１１ａを複数〔図２（ａ）では１２個〕に等分して、この複数の直線部１１ｃを形成する。
【００３２】
矩形部１１Ｂは、図２（ａ）に示すように、辺１１ａを複数の直線部１１ｃで等分された１つ分の長さである長さＬBと、幅ＷBとからなる長方形が複数〔図２（ａ）では１２個〕並んで構成されている。なお、図２（ａ）では、幅ＷBのほうが長さＬBよりも長い長方形となっているが、これらの長さは中間パイプ１９の形状に合わせ適宜設定可能であるため、長さＬBのほうが幅ＷBより長くてもよく、また、長さＬB及び幅ＷBが同じ長さであってもよい。
【００３３】
延設部１１Ｆは、ガイド基部１２Ｂの中間パイプ１９内への配置時に排気下流端となる矩形部１１Ｂの辺１１ａから幅ＷFだけ延設されており、矩形部１１Ｂの長さＬ方向に複数等分〔図２（ａ）では１２等分〕されたときの互いに平行な複数〔図２（ａ）では１３本〕の直線部１１ｃの相互間に１つおきに設けられている。言い換えると、板金１１は、長さＬBごとに、矩形部１１Ｂの幅ＷBと延設部１１Ｆの幅ＷFとを足した幅Ｗ（ＷB＋ＷF）と長さＬBとからなる長方形の面と、幅ＷBと長さＬBとからなる長方形の面とが交互に並んで構成されている。図２（ａ）に示す板金１１の形状は、例えば、板金をプレス加工や打抜き加工等することにより形成される。
【００３４】
なお、排気流案内用ガイド１２となる板金１１は、耐熱性に優れ、適度な塑性と弾性を有する金属材料（例えば、ＳＵＳ等）であることが好ましい。
板金１１の長さＬは、中間パイプ１９の内径及び排気流案内用ガイド１２の横断面の形状及び大きさに応じて設定される。また、矩形部１１Ｂの幅ＷBは、中間パイプ１９の内径及び排気流案内用ガイド１２の強度に応じて設定され、延設部１１Ｆの幅ＷFは、中間パイプ１９の内径及び乱流発生フィン部１２Ｆを形成するときに折り曲げ加工される角度に応じて設定される。また、延設部１１Ｆの数は、排気流案内用ガイド１２の横断面の形状に応じて設定される。
【００３５】
本実施形態の排気流案内用ガイド１２のガイド基部１２Ｂは、図２（ａ）に示す板金１１を、互いに平行な複数の直線部１１ｃをそれぞれ折れ目として凸状と凹状とに交互に折り曲げ加工され、図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すような、横断面形状が六芒星の星型の形状（以下、星型横断面形状という）に形成される。
ここで、星型とは、平板状のものを折り曲げることにより、凸部と凹部とが交互に並んで環状に配列されたものであって、好ましくは全ての凸部の先端が同一円周上に並び得るものである。最もシンプルな構成のものは、凸状と凹状とに折り曲げる面が同じ大きさの面であるもの、すなわち、平板状のものの折り曲げられる辺を同じ長さに等分し、凸部と凹部とが形成されるものである。
【００３６】
ガイド基部１２Ｂは、矩形部１１Ｂの両端部、すなわち２つの辺１１ｂ，１１ｂが当接し合うことによって１つの凸状を構成するように形成されることにより、矩形部１１Ｂの両端部が溶接等で固着されていなくても中間パイプ１９内へ固定し配置することができる。これについて図３を用いて詳述する。図３中の円は中間パイプ１９の内径を示し、星型はガイド基部１２Ｂの模式的な断面形状を示す。図３において、二点鎖線で示す星型は、ガイド基部１２Ｂが折り曲げ加工された状態、すなわち塑性変形後の自然な状態、一点鎖線で示す星型は、ガイド基部１２Ｂが中間パイプ１９内に挿入される時の状態、実線で示す星型は、ガイド基部１２Ｂが中間パイプ１９内に固定された状態、をそれぞれ示す。
【００３７】
図３中に二点鎖線で示すように、ガイド基部１２Ｂは、板金１１を折り曲げ加工することにより塑性変形されて形成されるが、自然の状態では、複数の凸状の先端がそれぞれ中間パイプ１９の内径を示す円の外側に突出するように形成される。言い換えると、折り曲げ加工により形成されるガイド基部１２Ｂは、外力が加えられない状態では、外径、すなわち、複数の凸状の先端を結ぶ仮想的な円（以下、仮想円という）の直径が、中間パイプ１９の内径よりも大きくなるように塑性変形される。このとき、図中の矢印Ｃで示す凸状の先端は固着されていないため隙間を有する。
【００３８】
このように塑性変形されたガイド基部１２Ｂは、中間パイプ１９内へ配置されるときには、環状の星型全体に外側から外力が加えられて、図３中に一点鎖線で示すように、凸状はさらに鋭角な凸状に、凹状もさらに鋭角な凹状になるよう弾性変形されて、ガイド基部１２Ｂの中心に向けて外径が縮められる。このように変形されることにより、仮想円の直径が中間パイプ１９の内径よりも小さくなるため、ガイド基部１２Ｂは中間パイプ１９内の所望の位置へ円滑に配置される。
【００３９】
その後、この外力を取り除くことにより、ガイド基部１２Ｂは自然な状態、すなわち二点鎖線で示す星型の状態に戻ろうと弾性力を発揮する。このとき、図３中の隙間Ｃは、ガイド基部１２Ｂ（矩形部１１Ｂ）の両端部が密着するようことによりなくなり、この弾性力により、ガイド基部１２Ｂは中間パイプ１９内に固定される。すなわち、図３中に実線で示すように、ガイド基部１２Ｂは、中間パイプ１９の内周面に対して弾性力を加えながら、複数の凸部の先端を内周面に当接させて、この弾性力に応じた接触摩擦によって中間パイプ１９内に固定される。
【００４０】
なお、矩形部１１Ｂの両端部は、板金１１の剛性が部分的に大きく変化しないように溶接等で固着させてもよい。この場合は、両端部でガイド基部１２Ｂの凹部を構成するように形成されていてもよい。
また、本実施形態の排気流案内用ガイド１２の乱流発生フィン部１２Ｆは、延設部１１Ｆを、ガイド基部１２Ｂの中間パイプ１９内への配置時に排気下流端となる矩形部１１Ｂの辺１１ａを折れ目として、ガイド基部１２Ｂの星型横断面形状の内側に向かって折り曲げ加工されて形成される。
【００４１】
このように形成された排気流案内用ガイド１２は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、乱流発生フィン部１２Ｆがガイド基部１２Ｂの排気下流側になる向きで、ガイド基部１２Ｂの複数の直線部１１ｃを中間パイプ１９内の排気流方向沿って配置される。
【００４２】
［２．作用］
本実施形態にかかる排気流案内用ガイド１２は上述のように構成されているので、排気浄化装置１０による排気の浄化は以下のように実施される。
【００４３】
エンジン４０の運転中において、エンジン４０から排出された排気は、排気通路４９の上流部を経てＤＰＦ装置２０内に導入され、前段酸化触媒２２及びＤＰＦ２３を通過した後に混合室２４内に移送され、中間パイプ１９の複数の孔部１９ｈを経て中間パイプ１９内に導入される。そして、中間パイプ１９の内部を流通してＳＣＲ装置３０内に導入され、ＳＣＲ３２及び後段酸化触媒３３を通過した後に排気出口から出口パイプ３９へ流れ、大気中に排出される。このとき、ＤＰＦ２３では排気中のＰＭが捕集され、ＳＣＲ３２では排気中のＮＯｘが還元され、これらの作用により大気中への有害成分の排出が防止される。
【００４４】
以下、詳しく説明すると、ＤＰＦ２３で排気中のＰＭが捕集された後、中間パイプ１９内へ流入した排気は、排気流案内用ガイド１２の乱流発生フィン部１２Ｆへ衝突して、流れの方向を中間パイプ１９内部へ案内される。この乱流発生フィン部１２Ｆは、中間パイプ１９の内周に沿って複数（ここでは６つ）設けられているため、排気はそれぞれの乱流発生フィン部１２Ｆに衝突することで、中間パイプ１９内で渦となり旋回流を生じる。
【００４５】
このとき、中間パイプ１９内に設けられた尿素水添加ノズル１５により、ＳＣＲ装置３０へ向かう排気中に尿素水が添加されると、添加された尿素水は、排気流案内用ガイド１２によって生じる旋回流の乱流成分により拡散され、排気熱によって加水分解されてアンモニアが生成される。生成されたアンモニアは、中間パイプ１９によってＳＣＲ装置３０内のＳＣＲ３２へ送給され、ＳＣＲ３２において排気中のＮＯｘの還元が行われる。
【００４６】
［３．効果］
したがって、本実施形態にかかる排気流案内用ガイド１２によれば、平面素材である板金１１を、プレス加工や打抜き加工等により矩形部１１Ｂと延設部１１Ｆとに成形し、この板金１１を折り曲げ加工することにより形成できるため、低コストで容易に製作することができ、量産も可能である。また、ガイド基部１２Ｂが、星型横断面形状であって、中間パイプ１９内に配置したときに中間パイプ１９の内周面に対して弾性力を加えるように形成されるため、排気流案内用ガイド１２を中間パイプ１９内の所望な位置に固定することができ、設置も容易に行うことができる。なお、平面素材は板金であれば比較的容易に加工することができるが、平面素材は板金、すなわち金属に限られるものではなく、耐熱性に優れ、適度な塑性と弾性を有する平面素材であればよい。
【００４７】
また、乱流発生フィン部１２Ｆにより生じた旋回流の中に還元剤としての尿素水を添加するため、尿素水を効率よく拡散させることができる。これにより、中間パイプ１９の内壁やＳＣＲ装置３０のケーシング３１の内壁等に尿素水が付着して堆積物となることを防ぐことができ、尿素水が堆積することにより引き起こされるＮＯｘ浄化率の低下や不快臭を生じるといった事態を招くこともなく、ＳＣＲ３２に適切な量のアンモニアを供給することができ、ＳＣＲ３２によるＮＯｘ浄化率を向上させることができる。
【００４８】
［４．その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、図５に示すように、中間パイプ１９内への排気流案内用ガイド１２の配置位置を、ガイド基部１２Ｂが尿素水添加ノズル１５の先端よりも下流側になるようしてもよい。図５では、ＤＰＦ装置２０のケーシング２１に挿入される中間パイプ１９の上流側の部分と、ＳＣＲ装置３０へ連通する下流側の部分とを接続するフランジ１８よりも排気下流側に排気流案内用ガイド１２が固定されている。
【００４９】
この場合であっても、尿素水添加ノズル１５からＳＣＲ装置３０へ向かう排気中に添加された尿素水は、尿素水添加ノズル１５の下流側に配設された排気流案内用ガイド１２により、中間パイプ１９内を流れる排気とともに旋回流となることができるため、尿素水を効率よく排気中に拡散させることができる。
また、排気流案内用ガイド１２は、ＳＣＲ３２の還元剤を排気中に拡散させるためのみならず、排気中の成分の拡散や均一化を図りたい部分に広く適用可能である。
【００５０】
また、上記実施形態における排気流案内用ガイド１２の星型横断面形状は、６つの凸条を有する六芒星型横断面形状であり、円形断面を有する中間パイプ１９と相性がよく内挿し易いものであるが、星型横断面形状はこれに限られず、複数の凸条を有する星型多角形であればよい。例えば、５つの凸条を有する五芒星型横断面形状や、７つの凸条を有する七芒星型横断面形状でもよい。また、星型を形成する面が全て同じ形状で構成されていなくてもよい。
【００５１】
また、排気流案内用ガイド１２となる平面素材は必ずしも１枚である必要はなく、プレス曲げ加工を容易に行うため２枚以上に分割したものを曲げ加工後に合体させてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 排気浄化装置
１１ 板金（平面素材）
１１Ｂ 矩形部
１１Ｆ 延設部
１２ 排気流案内用ガイド
１２Ｂ ガイド基部
１２Ｆ 乱流発生フィン部
１５ 尿素水添加ノズル（ノズル）
１９ 中間パイプ（排気流通パイプ）
２０ ＤＰＦ装置（上流側排気浄化装置）
２２ 前段酸化触媒
２３ ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ，フィルタ）
３０ ＳＣＲ装置（下流側排気浄化装置）
３２ ＳＣＲ（選択還元型触媒）
３３ 後段酸化触媒
４０ エンジン（ディーゼルエンジン）
５０ コントローラ（ＥＣＵ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置、特に排気通路を流通する排気中に還元剤を添加し、下流側の選択還元型触媒に供給して排気を浄化する排気浄化装置に用いて好適の排気流案内用ガイドに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（以下、エンジンともいう）、中でもディーゼルエンジンの排気中には、大気汚染物質である窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）等が含まれている。そこで、エンジンの排気通路に、ＮＯｘを浄化するための選択還元型触媒（Selective Catalytic Reduction、以下、ＳＣＲと略称する）を設置し、還元剤としての尿素水をＳＣＲに流入する排気中に添加することにより、ＳＣＲにおいて排気中のＮＯｘを還元して排気を浄化するようにした技術が知られている。
【０００３】
ＳＣＲは、例えば、軸方向に互いに平行な微小な穴が複数連通したハニカム構造の担体に、触媒が担持されて構成されている。このＳＣＲを用いた排気浄化装置では、排気中に尿素水を添加する尿素水添加装置としてのノズルがＳＣＲの上流側に設けられる。ノズルから添加される尿素水は、排気管内やＳＣＲ上で排気熱によってアンモニアに分解され、ＮＯｘの還元剤として働く。ＳＣＲの近傍のアンモニアは、一旦ＳＣＲに吸着し、このアンモニアと排気中のＮＯｘとの間の脱硝反応がＳＣＲによって促進されることによりＮＯｘが窒素に還元される。
【０００４】
ところで、ＳＣＲのＮＯｘ浄化性能を最大限に発揮させるには、ＳＣＲの各部位にアンモニアを均一に供給することが必須条件であり、そのためには排気中に尿素水を均一に拡散させ、排気と十分に混合させる必要がある。また、尿素水が排気と十分に混合できない場合、水分だけ蒸発して尿素水が昇華せずに配管の内壁やＳＣＲのケーシングの内壁に付着して堆積物となる場合がある。
【０００５】
このような場合、ＳＣＲへのアンモニア供給量が減少してしまうため、ＮＯｘ浄化性能が低下するおそれがある。また、排気が高温になったときに、配管等の内壁に堆積した尿素が一気にアンモニア化して、不快臭を引き起こすという課題もある。このため、排気中に還元剤としての尿素水を拡散させ、排気と十分に混合させるための装置として、下記の特許文献１などが提案されている。
【０００６】
特許文献１に記載の排気処理装置は、排気通路にミキサー（混合手段）を設けて排気に添加した尿素と排気とを良好に混合させるものであり、このミキサーが複数のフィンを備えて構成されている。この複数のフィンは、排気流れ方向の略同一位置において中心部廻りに放射状に所定間隔で配設されており、旋回流を形成するために、排気の流れに対して所定の方向に所定角度回転された位置で固定されている。また、フィンには切欠部（スリット）が設けられ、このスリットにより圧力損失を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の特許文献１に記載の排気処理装置は、ミキサーを構成する複数のフィンに切欠部を設けているため、フィンの構成が複雑である。また、この複数のフィンは、排気通路の中心部廻りに放射状に所定間隔で配設され、さらに排気の流れに対して所定の方向に所定角度回転された位置で固定されることが開示されているが、この複数のフィンがどのようにして排気通路内に固定されているのかは明記されていない。おそらく、特許文献１の図３，図５及び図６を参照すると、複数のフィンの径方向外側の一端は排気通路の壁面に固定され、複数のフィンの径方向中心側の他端は両隣のフィンに固定されているものと推測される。そのため、上記の特許文献１に記載のミキサーは、フィンの構成が複雑な上、ミキサー全体の構造も複雑で、製造コストがかかる。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、構成を簡素化してコスト増を抑制し、ＳＣＲに供給される還元剤の拡散効果を促進する等、排気中の成分の拡散や均一化ができるようにした、排気流案内用ガイドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の排気流案内用ガイドは、排気流通パイプの内部に装着されて排気流を案内する排気流案内用ガイドであって、平面素材を凸状と凹状とに交互に折り曲げ加工されて星型横断面形状に形成され、前記排気流通パイプ内の排気流方向に沿って配置されるガイド基部と、前記ガイド基部の下流端に前記平面素材を折り曲げ加工されて形成され、前記排気流方向に対して角度を有するように配置される乱流発生フィン部と、を有することを特徴としている。
【００１１】
なお、前記星型横断面形状は、前記平面素材を互いに平行な複数の直線部をそれぞれ折れ目として凸状と凹状とに交互に折り曲げ加工されて形成される。また、前記ガイド基部は、前記複数の直線部を前記排気流通パイプ内の排気流方向に沿って配置される。
前記平面素材は、前記ガイド基部を形成する矩形部と、前記ガイド基部の前記排気流通パイプ内への配置時に下流端となる前記矩形部の一辺部に複数延設される延設部とから構成されることが好ましい。なお、前記延設部は、前記ガイド基部の前記排気流通パイプ内への配置時に下流端となる前記矩形部の一辺部における前記複数の直線部の相互間に１つおきに複数延設されることがより好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の排気流案内用ガイドによれば、平面素材を折り曲げ加工することによりガイド基部と乱流発生フィン部とを形成することができるため、低コストで容易に製作することができる。また、量産も可能である。さらに、排気流方向に対して角度を有するように乱流発生フィン部が配置されることにより、排気流通パイプを流れる排気が乱流発生フィン部に衝突して旋回流を発生させることができる。
【００１３】
また、平面素材が、ガイド基部を形成する矩形部と、複数の延設部とから構成される場合、平面素材をプレス加工や打抜き加工等により矩形部と延設部とを成形し、この平面素材を屈曲形成するため、比較的容易に排気流案内用ガイドを製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態にかかる排気流案内用ガイドを説明する図であり、図１（ａ）はＤＰＦ装置のケーシングを排気下流側から見た模式的な部分断面図（図４のＡ−Ａ矢視部分断面図）、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる排気流案内用ガイドの模式的な図であり、図２（ａ）は排気流案内用ガイドを屈曲形成する前の平面素材の平面図、図２（ｂ）は排気流案内用ガイドを屈曲形成した後の斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる排気流案内用ガイドの設置方法を説明する模式図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる排気浄化装置を示す全体構成図である。
【図５】本発明の他の実施形態にかかる排気流案内用ガイドを説明する図１（ａ）に対応する模式的な部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［１．構成］
［１−１．全体構成］
以下、図面により実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
【００１６】
本実施形態にかかる排気浄化装置について、図４を用いて説明する。本排気浄化装置は、車両だけでなくエンジンを搭載した乗り物、例えば船舶等に適用することも可能であるが、ここでは、一般的な乗用車やトラック，バス等の車両に適用した例で説明する。
図４に示すように、エンジン４０は、ここでは直列６気筒機関のディーゼルエンジンとして構成されている。エンジン４０の各気筒には燃料噴射弁４１が設けられ、各燃料噴射弁４１はコモンレール４２から加圧燃料を供給され、開弁に伴って対応する気筒の筒内に燃料を噴射する。なお、エンジン４０はガソリンエンジンでもよく、気筒数はこれに限定されない。
【００１７】
エンジン４０の吸気側には吸気マニホールド４３が装着され、吸気マニホールド４３に接続された吸気通路４４には、上流側よりエアクリーナ４５，ターボチャージャ４６のコンプレッサ４６ａ及びインタークーラ３７が設けられている。また、エンジン４０の排気側には排気マニホールド４８が装着され、排気マニホールド４８には、コンプレッサ４６ａと同軸上に連結されたターボチャージャ４６のタービン４６ｂが接続されている。タービン４６ｂには排気通路４９が接続されている。この排気通路４９の途中に、排気浄化装置１０が設けられている。
【００１８】
排気浄化装置１０は、排気上流側に設けられた上流側排気浄化装置２０と、上流側排気浄化装置２０の排気下流側に設けられた下流側排気浄化装置３０とから構成され、上流側排気浄化装置２０と下流側排気浄化装置３０とは、中間パイプ（排気流通パイプ）１９により接続されている。
上流側排気浄化装置２０は、筒状のケーシング２１内に、排気上流側に配置される前段酸化触媒２２と、下流側に配置されるパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter、以下、ＤＰＦと略称する）２３とが内蔵されて構成されている。なお、以下、上流側排気浄化装置２０をＤＰＦ装置２０という。
【００１９】
下流側排気浄化装置３０は、筒状のケーシング３１内に、排気上流側に配置される選択還元型触媒（Selective Catalytic Reduction、以下、ＳＣＲと略称する）３２と、下流側に配置される後段酸化触媒３３とが内蔵されて構成されている。なお、以下、下流側排気浄化装置３０をＳＣＲ装置３０という。
中間パイプ１９は、ＤＰＦ装置２０内のＤＰＦ２３の排気下流側に設けられた図示しない排気出口と、ＳＣＲ装置３０内のＳＣＲ３２の排気上流側に設けられた図示しない排気入口とを接続する。中間パイプ１９は、排気通路４９の一部を構成するものであり、ここでは最も一般的な円筒状パイプである。なお、中間パイプ１９は一般的な円筒状パイプに限られず、その他の筒状のパイプであってもよい。この中間パイプ１９を介して、ＤＰＦ装置２０を通過した排気がＳＣＲ装置３０へと流入する。
【００２０】
また、ＤＰＦ２３の下流側であってＳＣＲ３２の上流側に設けられる中間パイプ１９の内部には尿素水添加ノズル（ノズル）１５が配設されている。尿素水添加ノズル１５は、図示しないタンクから圧送される還元剤としての尿素水を、ＳＣＲ装置３０内に配設されたＳＣＲ３２に向かう排気中に噴射し添加する。この尿素水の添加量や添加のタイミングは、コントローラ（ＥＣＵ，Engine (electronic) Control Unit）５０により制御される。
【００２１】
コントローラ５０は、エンジン制御や排気浄化制御等にかかる各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時的に記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等を備えて構成されている。
【００２２】
［１−２．排気浄化装置］
ＤＰＦ装置２０は、排気中に含まれる粒子状物質（Particulate Matter、以下、ＰＭと略称する）を捕集する機能と、捕集したＰＭを連続的に酸化させて除去する機能とを併せ持つ。なお、ＰＭとは、炭素からなる黒煙（すす）の周囲に燃え残った燃料や潤滑油の成分，硫黄化合物等が付着した粒子状の物質である。
【００２３】
前段酸化触媒２２は、排気中の成分に対する酸化性能を持った酸化触媒であり、金属，セラミックス等からなるハニカム状の担体に触媒物質を担持したものである。前段酸化触媒２２によって酸化される排気中の成分には、一酸化窒素（ＮＯ）や未燃燃料中の炭化水素（ＨＣ）等及び一酸化炭素（ＣＯ）が挙げられる。例えば、ＮＯが前段酸化触媒２２で酸化されると二酸化窒素（ＮＯ2）が生成される。
【００２４】
ＤＰＦ２３は、ＰＭを捕集する多孔質フィルタ（例えば、セラミックフィルタ）である。ＤＰＦ２３の内部は、多孔質の壁体によって排気の流通方向に沿って複数に分割されている。この壁体には、ＰＭの微粒子に見合った大きさの多数の細孔が形成される。排気が壁体の近傍や内部を通過する際に壁体内，壁体表面にＰＭが捕集され、排気が濾過される。このようなＤＰＦ２３の再生制御は、コントローラ５０によって制御される。
【００２５】
ＤＰＦ２３の下流側には混合室２４と称される空間が形成されている。混合室２４内には、ケーシング２１の周壁を貫通するように中間パイプ１９が配設されている。本実施形態にかかる排気浄化装置１０では、中間パイプ１９の混合室２４内への露出部分（挿入部分）に、中間パイプ１９の内外を連通させる孔部１９ｈ〔図１（ａ）参照〕が複数貫設され、これらの孔部１９ｈを介して混合室２４内と中間パイプ１９内とを相互に連通している。なお、混合室２４と中間パイプ１９との連通構造はこれに限られず、例えば、中間パイプ１９の上流側をケーシング２１の周壁に貫通させ、ケーシング２１の周壁に片持ち支持されるように配設し、中間パイプ１９の先端を開放端にして混合室２４と中間パイプ１９とを連通するようにしてもよい。
【００２６】
ＳＣＲ装置３０は、ここでは、そのケーシング３１の軸方向がＤＰＦ装置２０のケーシング２１の軸方向に対して直交するような向きに配置されて、平面視でＴ字型の配置となっているが、ＳＣＲ装置３０の配置はこれに限られず、車両等への搭載性や周囲の装置との配置関係等によって適宜設定可能である。
ＳＣＲ装置３０に内蔵されたＳＣＲ３２は、尿素添加型の窒素酸化物選択還元型触媒であり、中間パイプ１９の上流側に配設された尿素水添加ノズル１５から添加される尿素水をアンモニアに加水分解するとともに、アンモニアを吸着する機能を持ち、さらに吸着したアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘをＮ2へと還元するものである。なお、ＳＣＲ３２に担持される触媒の種類は任意であり、例えばゼオライト系，バナジウム系等を用いることが考えられる。また、還元剤として尿素水以外を用いるものでもよい。
【００２７】
後段酸化触媒３３は、ＳＣＲ３２での還元反応における余剰分のアンモニアを除去するための酸化触媒である。
なお、ここでは、ＳＣＲ装置３０は、ＳＣＲ３２と後段酸化触媒３３とをケーシング３１の軸方向に直列に２組ずつ配設され、中間パイプ１９がケーシング３１の軸方向中心部に接続されている。また、排気出口はケーシング３１の両端部に設けられ、ＳＣＲ装置３０を通過した排気は出口パイプ３９から大気中へ放出されるよう構成されているが、ＳＣＲ装置３０の構成はこれに限られない。例えば、ＳＣＲ３２及び後段酸化触媒３３を１つずつ内蔵して構成されていてもよく、ケーシング３１の一端に排気入口を設け、他端に排気出口を設けて構成されていてもよい。
本実施形態にかかる排気浄化装置１０は、ＤＰＦ装置２０とＳＣＲ装置３０とを接続する中間パイプ１９の内部に、排気流を案内する排気流案内用ガイド１２が装着されている。
【００２８】
［１−３．排気流案内用ガイド］
ここで、排気流案内用ガイド１２について、図１（ａ）〜図３を用いて説明する。図１（ａ）はＤＰＦ装置２０のケーシング２１を排気下流側から見た模式的な部分断面図（図４のＡ−Ａ矢視部分断面図）、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。また、図２（ａ）は排気流案内用ガイド１２を屈曲形成する前の平面素材１１の平面図、図２（ｂ）は排気流案内用ガイド１２を屈曲形成した後の斜視図である。また、図３は排気流案内用ガイド１２を中間パイプ１９に設置する方法を説明する模式図である。
【００２９】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、排気流案内用ガイド１２は、中間パイプ１９の内部であって、中間パイプ１９に形成された複数の孔部１９ｈの下流に、これらの孔部１９ｈと重複しない位置に装着されている。排気流案内用ガイド１２は、中間パイプ１９の内壁に当接し、排気流案内用ガイド１２を固定するガイド基部１２Ｂと、中間パイプ１９内を流通する排気の方向に対して角度を有するように配置される乱流発生フィン部１２Ｆとを有している。
【００３０】
本実施形態にかかる排気流案内用ガイド１２は、図２（ａ）に示すように形成された１枚の平板状の板金（平面素材）１１を図中の破線部にて曲げ加工することにより屈曲形成される。この板金１１は、ガイド基部１２Ｂを形成する矩形部１１Ｂと、乱流発生フィン部１２Ｆを形成する複数〔図２（ａ）では６つ〕の延設部１１Ｆとから構成される。
【００３１】
矩形部１１Ｂは、ここでは、板金１１の長さＬ方向（組み立て時には周方向となる）に延在する２つの辺１１ａ，１１ａと、板金１１の幅Ｗ方向（組み立て時には排気流方向となる）に延在する幅ＷBの２つの辺１１ｂ，１１ｂとからなる長方形である。この矩形部１１Ｂは、後述するように、互いに平行な複数の直線部１１ｃをそれぞれ折れ目として凸状と凹状とに交互に折り曲げ加工される部分であり、辺１１ａを複数〔図２（ａ）では１２個〕に等分して、この複数の直線部１１ｃを形成する。
【００３２】
矩形部１１Ｂは、図２（ａ）に示すように、辺１１ａを複数の直線部１１ｃで等分された１つ分の長さである長さＬBと、幅ＷBとからなる長方形が複数〔図２（ａ）では１２個〕並んで構成されている。なお、図２（ａ）では、幅ＷBのほうが長さＬBよりも長い長方形となっているが、これらの長さは中間パイプ１９の形状に合わせ適宜設定可能であるため、長さＬBのほうが幅ＷBより長くてもよく、また、長さＬB及び幅ＷBが同じ長さであってもよい。
【００３３】
延設部１１Ｆは、ガイド基部１２Ｂの中間パイプ１９内への配置時に排気下流端となる矩形部１１Ｂの辺１１ａから幅ＷFだけ延設されており、矩形部１１Ｂの長さＬ方向に複数等分〔図２（ａ）では１２等分〕されたときの互いに平行な複数〔図２（ａ）では１３本〕の直線部１１ｃの相互間に１つおきに設けられている。言い換えると、板金１１は、長さＬBごとに、矩形部１１Ｂの幅ＷBと延設部１１Ｆの幅ＷFとを足した幅Ｗ（ＷB＋ＷF）と長さＬBとからなる長方形の面と、幅ＷBと長さＬBとからなる長方形の面とが交互に並んで構成されている。図２（ａ）に示す板金１１の形状は、例えば、板金をプレス加工や打抜き加工等することにより形成される。
【００３４】
なお、排気流案内用ガイド１２となる板金１１は、耐熱性に優れ、適度な塑性と弾性を有する金属材料（例えば、ＳＵＳ等）であることが好ましい。
板金１１の長さＬは、中間パイプ１９の内径及び排気流案内用ガイド１２の横断面の形状及び大きさに応じて設定される。また、矩形部１１Ｂの幅ＷBは、中間パイプ１９の内径及び排気流案内用ガイド１２の強度に応じて設定され、延設部１１Ｆの幅ＷFは、中間パイプ１９の内径及び乱流発生フィン部１２Ｆを形成するときに折り曲げ加工される角度に応じて設定される。また、延設部１１Ｆの数は、排気流案内用ガイド１２の横断面の形状に応じて設定される。
【００３５】
本実施形態の排気流案内用ガイド１２のガイド基部１２Ｂは、図２（ａ）に示す板金１１を、互いに平行な複数の直線部１１ｃをそれぞれ折れ目として凸状と凹状とに交互に折り曲げ加工され、図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すような、横断面形状が六芒星の星型の形状（以下、星型横断面形状という）に形成される。
ここで、星型とは、平板状のものを折り曲げることにより、凸部と凹部とが交互に並んで環状に配列されたものであって、好ましくは全ての凸部の先端が同一円周上に並び得るものである。最もシンプルな構成のものは、凸状と凹状とに折り曲げる面が同じ大きさの面であるもの、すなわち、平板状のものの折り曲げられる辺を同じ長さに等分し、凸部と凹部とが形成されるものである。
【００３６】
ガイド基部１２Ｂは、矩形部１１Ｂの両端部、すなわち２つの辺１１ｂ，１１ｂが当接し合うことによって１つの凸状を構成するように形成されることにより、矩形部１１Ｂの両端部が溶接等で固着されていなくても中間パイプ１９内へ固定し配置することができる。これについて図３を用いて詳述する。図３中の円は中間パイプ１９の内径を示し、星型はガイド基部１２Ｂの模式的な断面形状を示す。図３において、二点鎖線で示す星型は、ガイド基部１２Ｂが折り曲げ加工された状態、すなわち塑性変形後の自然な状態、一点鎖線で示す星型は、ガイド基部１２Ｂが中間パイプ１９内に挿入される時の状態、実線で示す星型は、ガイド基部１２Ｂが中間パイプ１９内に固定された状態、をそれぞれ示す。
【００３７】
図３中に二点鎖線で示すように、ガイド基部１２Ｂは、板金１１を折り曲げ加工することにより塑性変形されて形成されるが、自然の状態では、複数の凸状の先端がそれぞれ中間パイプ１９の内径を示す円の外側に突出するように形成される。言い換えると、折り曲げ加工により形成されるガイド基部１２Ｂは、外力が加えられない状態では、外径、すなわち、複数の凸状の先端を結ぶ仮想的な円（以下、仮想円という）の直径が、中間パイプ１９の内径よりも大きくなるように塑性変形される。このとき、図中の矢印Ｃで示す凸状の先端は固着されていないため隙間を有する。
【００３８】
このように塑性変形されたガイド基部１２Ｂは、中間パイプ１９内へ配置されるときには、環状の星型全体に外側から外力が加えられて、図３中に一点鎖線で示すように、凸状はさらに鋭角な凸状に、凹状もさらに鋭角な凹状になるよう弾性変形されて、ガイド基部１２Ｂの中心に向けて外径が縮められる。このように変形されることにより、仮想円の直径が中間パイプ１９の内径よりも小さくなるため、ガイド基部１２Ｂは中間パイプ１９内の所望の位置へ円滑に配置される。
【００３９】
その後、この外力を取り除くことにより、ガイド基部１２Ｂは自然な状態、すなわち二点鎖線で示す星型の状態に戻ろうと弾性力を発揮する。このとき、図３中の隙間Ｃは、ガイド基部１２Ｂ（矩形部１１Ｂ）の両端部が密着するようことによりなくなり、この弾性力により、ガイド基部１２Ｂは中間パイプ１９内に固定される。すなわち、図３中に実線で示すように、ガイド基部１２Ｂは、中間パイプ１９の内周面に対して弾性力を加えながら、複数の凸部の先端を内周面に当接させて、この弾性力に応じた接触摩擦によって中間パイプ１９内に固定される。
【００４０】
なお、矩形部１１Ｂの両端部は、板金１１の剛性が部分的に大きく変化しないように溶接等で固着させてもよい。この場合は、両端部でガイド基部１２Ｂの凹部を構成するように形成されていてもよい。
また、本実施形態の排気流案内用ガイド１２の乱流発生フィン部１２Ｆは、延設部１１Ｆを、ガイド基部１２Ｂの中間パイプ１９内への配置時に排気下流端となる矩形部１１Ｂの辺１１ａを折れ目として、ガイド基部１２Ｂの星型横断面形状の内側に向かって折り曲げ加工されて形成される。
【００４１】
このように形成された排気流案内用ガイド１２は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、乱流発生フィン部１２Ｆがガイド基部１２Ｂの排気下流側になる向きで、ガイド基部１２Ｂの複数の直線部１１ｃを中間パイプ１９内の排気流方向沿って配置される。
【００４２】
［２．作用］
本実施形態にかかる排気流案内用ガイド１２は上述のように構成されているので、排気浄化装置１０による排気の浄化は以下のように実施される。
【００４３】
エンジン４０の運転中において、エンジン４０から排出された排気は、排気通路４９の上流部を経てＤＰＦ装置２０内に導入され、前段酸化触媒２２及びＤＰＦ２３を通過した後に混合室２４内に移送され、中間パイプ１９の複数の孔部１９ｈを経て中間パイプ１９内に導入される。そして、中間パイプ１９の内部を流通してＳＣＲ装置３０内に導入され、ＳＣＲ３２及び後段酸化触媒３３を通過した後に排気出口から出口パイプ３９へ流れ、大気中に排出される。このとき、ＤＰＦ２３では排気中のＰＭが捕集され、ＳＣＲ３２では排気中のＮＯｘが還元され、これらの作用により大気中への有害成分の排出が防止される。
【００４４】
以下、詳しく説明すると、ＤＰＦ２３で排気中のＰＭが捕集された後、中間パイプ１９内へ流入した排気は、排気流案内用ガイド１２の乱流発生フィン部１２Ｆへ衝突して、流れの方向を中間パイプ１９内部へ案内される。この乱流発生フィン部１２Ｆは、中間パイプ１９の内周に沿って複数（ここでは６つ）設けられているため、排気はそれぞれの乱流発生フィン部１２Ｆに衝突することで、中間パイプ１９内で渦となり旋回流を生じる。
【００４５】
このとき、中間パイプ１９内に設けられた尿素水添加ノズル１５により、ＳＣＲ装置３０へ向かう排気中に尿素水が添加されると、添加された尿素水は、排気流案内用ガイド１２によって生じる旋回流の乱流成分により拡散され、排気熱によって加水分解されてアンモニアが生成される。生成されたアンモニアは、中間パイプ１９によってＳＣＲ装置３０内のＳＣＲ３２へ送給され、ＳＣＲ３２において排気中のＮＯｘの還元が行われる。
【００４６】
［３．効果］
したがって、本実施形態にかかる排気流案内用ガイド１２によれば、平面素材である板金１１を、プレス加工や打抜き加工等により矩形部１１Ｂと延設部１１Ｆとに成形し、この板金１１を折り曲げ加工することにより形成できるため、低コストで容易に製作することができ、量産も可能である。また、ガイド基部１２Ｂが、星型横断面形状であって、中間パイプ１９内に配置したときに中間パイプ１９の内周面に対して弾性力を加えるように形成されるため、排気流案内用ガイド１２を中間パイプ１９内の所望な位置に固定することができ、設置も容易に行うことができる。なお、平面素材は板金であれば比較的容易に加工することができるが、平面素材は板金、すなわち金属に限られるものではなく、耐熱性に優れ、適度な塑性と弾性を有する平面素材であればよい。
【００４７】
また、乱流発生フィン部１２Ｆにより生じた旋回流の中に還元剤としての尿素水を添加するため、尿素水を効率よく拡散させることができる。これにより、中間パイプ１９の内壁やＳＣＲ装置３０のケーシング３１の内壁等に尿素水が付着して堆積物となることを防ぐことができ、尿素水が堆積することにより引き起こされるＮＯｘ浄化率の低下や不快臭を生じるといった事態を招くこともなく、ＳＣＲ３２に適切な量のアンモニアを供給することができ、ＳＣＲ３２によるＮＯｘ浄化率を向上させることができる。
【００４８】
［４．その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、図５に示すように、中間パイプ１９内への排気流案内用ガイド１２の配置位置を、ガイド基部１２Ｂが尿素水添加ノズル１５の先端よりも下流側になるようしてもよい。図５では、ＤＰＦ装置２０のケーシング２１に挿入される中間パイプ１９の上流側の部分と、ＳＣＲ装置３０へ連通する下流側の部分とを接続するフランジ１８よりも排気下流側に排気流案内用ガイド１２が固定されている。
【００４９】
この場合であっても、尿素水添加ノズル１５からＳＣＲ装置３０へ向かう排気中に添加された尿素水は、尿素水添加ノズル１５の下流側に配設された排気流案内用ガイド１２により、中間パイプ１９内を流れる排気とともに旋回流となることができるため、尿素水を効率よく排気中に拡散させることができる。
また、排気流案内用ガイド１２は、ＳＣＲ３２の還元剤を排気中に拡散させるためのみならず、排気中の成分の拡散や均一化を図りたい部分に広く適用可能である。
【００５０】
また、上記実施形態における排気流案内用ガイド１２の星型横断面形状は、６つの凸条を有する六芒星型横断面形状であり、円形断面を有する中間パイプ１９と相性がよく内挿し易いものであるが、星型横断面形状はこれに限られず、複数の凸条を有する星型多角形であればよい。例えば、５つの凸条を有する五芒星型横断面形状や、７つの凸条を有する七芒星型横断面形状でもよい。また、星型を形成する面が全て同じ形状で構成されていなくてもよい。
【００５１】
また、排気流案内用ガイド１２となる平面素材は必ずしも１枚である必要はなく、プレス曲げ加工を容易に行うため２枚以上に分割したものを曲げ加工後に合体させてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 排気浄化装置
１１ 板金（平面素材）
１１Ｂ 矩形部
１１Ｆ 延設部
１２ 排気流案内用ガイド
１２Ｂ ガイド基部
１２Ｆ 乱流発生フィン部
１５ 尿素水添加ノズル（ノズル）
１９ 中間パイプ（排気流通パイプ）
２０ ＤＰＦ装置（上流側排気浄化装置）
２２ 前段酸化触媒
２３ ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ，フィルタ）
３０ ＳＣＲ装置（下流側排気浄化装置）
３２ ＳＣＲ（選択還元型触媒）
３３ 後段酸化触媒
４０ エンジン（ディーゼルエンジン）
５０ コントローラ（ＥＣＵ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気流通パイプの内部に装着されて排気流を案内する排気流案内用ガイドであって、
平面素材を凸状と凹状とに交互に折り曲げ加工されて星型横断面形状に形成され、前記排気流通パイプ内の排気流方向に沿って配置されるガイド基部と、
前記ガイド基部の下流端に前記平面素材を折り曲げ加工されて形成され、前記排気流方向に対して角度を有するように配置される乱流発生フィン部と、を有する
ことを特徴とする、排気流案内用ガイド。
【請求項２】
前記平面素材は、前記ガイド基部を形成する矩形部と、前記ガイド基部の前記排気流通パイプ内への配置時に下流端となる前記矩形部の一辺部に複数延設される延設部とから構成される
ことを特徴とする、請求項１記載の排気流案内用ガイド。
【請求項１】
排気流通パイプの内部に装着されて排気流を案内する排気流案内用ガイドであって、
平面素材を凸状と凹状とに交互に折り曲げ加工されて星型横断面形状に形成され、前記排気流通パイプ内の排気流方向に沿って配置されるガイド基部と、
前記ガイド基部の下流端に前記平面素材を折り曲げ加工されて形成され、前記排気流方向に対して角度を有するように配置される乱流発生フィン部と、を有する
ことを特徴とする、排気流案内用ガイド。
【請求項２】
前記平面素材は、前記ガイド基部を形成する矩形部と、前記ガイド基部の前記排気流通パイプ内への配置時に下流端となる前記矩形部の一辺部に複数延設される延設部とから構成される
ことを特徴とする、請求項１記載の排気流案内用ガイド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−６７６３５（Ｐ２０１２−６７６３５Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１１３２７（Ｐ２０１０−２１１３２７）
【出願日】平成２２年９月２１日（２０１０．９．２１）
【出願人】（３０３００２１５８）三菱ふそうトラック・バス株式会社 (1,037)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２１日（２０１０．９．２１）
【出願人】（３０３００２１５８）三菱ふそうトラック・バス株式会社 (1,037)
【Ｆターム（参考）】
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