排気浄化装置
【課題】コンパクトな構成により搭載性が良く、還元剤の拡散効果を得ながら排気温度の低下を抑制することができるようにする。
【解決手段】フィルタ２３を第一ケーシング２１内に備えた上流側排気浄化装置２０と、選択還元型触媒３２を第二ケーシング３１内に備えた下流側排気浄化装置３０とを備えた排気浄化装置２において、第一ケーシング２１の周壁に設けられた排気出口２７と第二ケーシング３１の周壁に設けられた排気入口３６とに接続され、第一ケーシング２１と第二ケーシング３１とを連通する連通パイプ２９と、排気出口２７に対向する第一ケーシング２１の周壁に設けられ還元剤を添加する添加ノズル２８とを備え、上流側排気浄化装置２０及び下流側排気浄化装置３０が、排気出口２７と排気入口３６とを隣接させた状態で間隔をあけて並列配置され、連通パイプ２９の一端が、排気出口２７から添加ノズル２８に向けて第一ケーシング２１内に延設される。
【解決手段】フィルタ２３を第一ケーシング２１内に備えた上流側排気浄化装置２０と、選択還元型触媒３２を第二ケーシング３１内に備えた下流側排気浄化装置３０とを備えた排気浄化装置２において、第一ケーシング２１の周壁に設けられた排気出口２７と第二ケーシング３１の周壁に設けられた排気入口３６とに接続され、第一ケーシング２１と第二ケーシング３１とを連通する連通パイプ２９と、排気出口２７に対向する第一ケーシング２１の周壁に設けられ還元剤を添加する添加ノズル２８とを備え、上流側排気浄化装置２０及び下流側排気浄化装置３０が、排気出口２７と排気入口３６とを隣接させた状態で間隔をあけて並列配置され、連通パイプ２９の一端が、排気出口２７から添加ノズル２８に向けて第一ケーシング２１内に延設される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気浄化装置に関し、特に排気中のパティキュレート及び窒素酸化物を除去する排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン、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粒子状物質（Particulate Matter、以下、ＰＭと略称する）や窒素酸化物（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、ＰＭを捕集するためのパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter、以下、ＤＰＦと略称する）を設置し、大気中にＰＭが放出されないようにした技術が知られている。また、エンジンの排気通路に、ＮＯｘを除去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】
このようなＰＭの捕集及びＮＯｘの還元を効率的に行うため、ＤＰＦ及びＳＣＲを組み合わせ、排気浄化装置として用いるようにしたものが、例えば特許文献１などに提案されている。特許文献１に記載の排気浄化装置は、前段酸化触媒及びフィルタ（ＤＰＦ）が収容された上流側後処理装置と、ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ）及び後段酸化触媒が収容された下流側後処理装置とが、１つのケーシング内に並列に収容されて構成されている。
【０００４】
これら上流側後処理装置及び下流側後処理装置の端部には、ケーシング内で排気をＵターンさせる折返室が形成されており、折返室内にはフィルタを流通後の排気の移送方向を変更する第１ガイド板と、ＮＯｘ触媒へ直接的に排気が流れることを規制する第２ガイド板とが配設されている。また、折返室内の一側には、尿素水溶液を噴射する噴射ノズルが備えられ、ケーシングの折返室内において、第１ガイド板及び第２ガイド板により、噴射ノズルからＮＯｘ触媒までの排気の経路長を延長化して尿素水溶液の拡散時間を十分に確保できるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１０３０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の特許文献１に記載の排気浄化装置は、上流側後処理装置及び下流側後処理装置を１つの四角箱状のケーシング内に収容して車両に設置されるため、装置全体が大型化してしまい、コストも増大する。また、ケーシング内に上流側後処理装置と下流側後処理装置とを並列配置し、ケーシングの一端に折返室を形成し、さらにこの折返室内に第１ガイド板及び第２ガイド板を配設する必要があるため、装置が複雑で製作コストもかかる。
【０００７】
このような課題に対し、図３に示すように、上流側排気浄化装置５０として円筒ケーシング５１内に前段酸化触媒５２とＤＰＦ５３とを収容し、下流側排気浄化装置６０として円筒ケーシング６１内にＳＣＲ６２と後段酸化触媒６３とを収容し、これらのケーシング５１，６１を並列配置して、その間に、両端に屈曲部５９ａ，５９ｂを有する連通パイプ５９を接続した排気浄化装置も知られている。この排気浄化装置では、連通パイプ５９が上流側排気浄化装置５０と下流側排気浄化装置６０との間に配設され、尿素水溶液を噴射する噴射ノズル５８が連通パイプ５９の上流側に設けられている。
【０００８】
しかしながら、図３に示す排気浄化装置は、連通パイプ５９の全長が長いことから、噴射ノズル５８から噴射された尿素水溶液を排気中に拡散させる点では有利であるが、その表面での放熱により連通パイプ５９内を流通する排気の温度が低下してしまうため、却って、下流側排気浄化装置６０のＳＣＲ６３でのＮＯｘ浄化率が低下してしまう場合がある。
【０００９】
本件はこのような課題に鑑み案出されたもので、コンパクトな構成により搭載性が良く、還元剤の拡散効果を得ながら排気温度の低下を抑制することができるようにした排気浄化装置を提供することを目的とする。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）ここで開示する排気浄化装置は、ディーゼルエンジンの排気に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタ（ＤＰＦ）を筒状の第一ケーシング内に備えた上流側排気浄化装置と、前記排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元し浄化する選択還元型触媒（ＳＣＲ）を前記第一ケーシングとは別個の筒状の第二ケーシング内に備えた下流側排気浄化装置と、を備えた排気浄化装置において、前記第一ケーシングの一端の周壁に設けられ、前記第一ケーシング内を流通した排気が流出する排気出口と、前記第二ケーシングの一端の周壁に設けられ、前記第二ケーシング内を流通する排気が流入する排気入口と、前記排気出口と前記排気入口とに接続されて前記第一ケーシングと前記第二ケーシングとを連通する連通パイプと、前記排気出口に対向する前記第一ケーシングの周壁に設けられ、前記連通パイプへ流入する排気に還元剤を添加する還元剤添加ノズルと、を備える。
【００１１】
また、前記上流側排気浄化装置及び前記下流側排気浄化装置が、前記排気出口と前記排気入口とを隣接させた状態で間隔をあけて、前記第一ケーシング内を流通する排気流と前記第二ケーシング内を流通する排気流とが逆向きに流れるように並列配置され、前記連通パイプの前記排気出口側の一端が、前記排気出口から前記還元剤添加ノズルに向けて前記第一ケーシング内に延設されることを特徴としている。
【００１２】
（２）また、前記連通パイプが直線状のパイプであり、前記還元剤添加ノズルの先端から排気下流側へ向かって、前記連通パイプの前記一端の開口，前記排気出口及び前記排気入口がこの順に一直線に設けられることが好ましい。
【００１３】
（３）或いは、前記連通パイプが曲線状のパイプであり、前記排気入口が、前記第二ケーシングの中心軸から偏心して設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
開示の排気浄化装置によれば、上流側排気浄化装置及び下流側排気浄化装置が、排気出口と排気入口とを隣接させた状態で間隔をあけて、第一ケーシング内を流通する排気流と第二ケーシング内を流通する排気流とが逆向きに流れるように並列配置されるため、装置全体としての構成が簡素化され、全体としてコンパクトになり、車両や船舶等への搭載性も向上する。
【００１５】
また、連通パイプが、隣接して設けられた排気出口と排気入口とに接続されるため、連通パイプの外部に露出する部分の長さを短くすることができ、連通パイプ表面での放熱による連通パイプ内を流通する排気の温度低下を抑制することができ、下流側排気浄化装置における排気中のＮＯｘの浄化率の低下を抑制することができる。
また、第一ケーシングの周壁に還元剤添加ノズルが設けられ、連通パイプの排気出口側の一端が、排気出口から還元剤添加ノズルに向けて第一ケーシング内に延設されているため、上流側排気浄化装置と下流側排気浄化装置とを隣接させて並列配置しても、連通パイプの長さを確保することができ、還元剤の排気中への拡散効果を確保することができる。
【００１６】
また、連通パイプが直線状のパイプであり、還元剤添加ノズルの先端から排気下流側へ向かって、連通パイプの一端の開口，排気出口及び排気入口がこの順に一直線に設けられる場合、連通パイプ内へ還元剤を確実に添加することができ、連通パイプ内で排気中へ拡散させることができる。また、連通パイプの長さを最短にすることができ、構成をより簡素化することができる。
【００１７】
また、連通パイプが曲線状のパイプの場合、第一ケーシングと第二ケーシングとをより隣接し配置することができ、装置全体をよりコンパクトにすることができる。また、排気入口が第二ケーシングの中心軸から偏心して設けられている場合、排気を旋回させながら第二ケーシング内へ流入させることができ、還元剤をより拡散させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第一実施形態にかかる排気浄化装置の構成を示す模式的な図であり、図１（ａ）はその軸方向断面図、図１（ｂ）はその側面図〔図１（ａ）のＡ方向矢視図〕である。
【図２】第一実施形態にかかる排気浄化装置を説明する全体構成図である。
【図３】第二実施形態にかかる排気浄化装置の構成を示す模式的な図であり、図３（ａ）はその平面図、図３（ｂ）はその側面図〔図３（ａ）のＢ方向矢視図〕である。
【図４】従来の課題を説明する排気浄化装置の構成を示す模式的な図であり、図４（ａ）はその軸方向断面図、図４（ｂ）はその側面図〔図４（ａ）のＣ方向矢視図〕である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［１．第一実施形態］
［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。
【００２０】
本実施形態にかかる排気浄化装置について、図１（ａ），図１（ｂ）及び図２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２に示すように、エンジン１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１の各気筒には燃料噴射弁１１が設けられ、各燃料噴射弁１１はコモンレール１２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、気筒数はこれに限定されない。
【００２１】
エンジン１の吸気側には吸気マニホールド１３が装着され、吸気マニホールド１３の上流端に接続された吸気通路１４には、上流側よりエアクリーナ１５，ターボチャージャ１６のコンプレッサ１６ａ及びインタークーラ１７が設けられている。また、エンジン１の排気側には排気マニホールド１８が装着され、排気マニホールド１８の下流端には、コンプレッサ１６ａと同軸上に連結されたターボチャージャ１６のタービン１６ｂが接続されている。タービン１６ｂには排気通路１９が接続されている。この排気通路１９の途中に、排気浄化装置２が設けられている。
【００２２】
排気浄化装置２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、連通パイプ２９により接続されている。
上流側排気浄化装置２０は、円筒状の筒状ケーシング（第一ケーシング）２１内に、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といい、筒状ケーシング２１をＤＰＦケーシング２１という。
【００２３】
下流側排気浄化装置３０は、円筒状の筒状ケーシング（第二ケーシング）３１内に、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といい、筒状ケーシング３１をＳＣＲケーシング３１という。
【００２４】
また、ＤＰＦ２３の排気下流側であって、連通パイプ２９の上流側には、還元剤としての尿素水を添加する添加ノズル（還元剤添加ノズル）２８が設けられ、添加ノズル２８は、図示しないタンクから圧送される尿素水をＳＣＲ装置３０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４０により制御される。
コントローラ（ＥＣＵ，Engine (electronic) Control Unit）４０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。
【００２５】
［１−２．排気浄化装置の構成］
次に、図１（ａ）及び図１（ｂ）を用いて、ＤＰＦ装置２０及びＳＣＲ装置３０について詳述する。
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。
【００２６】
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、ＮＯや未燃燃料中の炭化水素等及び一酸化炭素が挙げられる。例えば、ＮＯが前段酸化触媒２２で酸化されるとＮＯ2が生成される。
【００２７】
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４０によって制御される。
【００２８】
ＤＰＦ装置２０は、筒状のＤＰＦケーシング２１内に、その軸方向に直列に前段酸化触媒２２とＤＰＦ２３とが内蔵されて構成されている。ＤＰＦケーシング２１には、前段酸化触媒２２の排気上流側にＤＰＦ入口空間２４が設けられ、ＤＰＦ２３の排気下流側に混合室と称される空間２５が設けられている。ＤＰＦ入口空間２４には、排気通路１９からＤＰＦケーシング２１内へ排気が流入するための入口であるＤＰＦ入口２６が形成され、混合室２５には、ＤＰＦケーシング２１内を流通した排気が流出するための出口であるＤＰＦ出口（排気出口）２７が形成されている。なお、本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、ＤＰＦ入口２６及びＤＰＦ出口２７は、ＤＰＦケーシング２１の両端の周壁であって、周方向に１８０度ずれた位置にそれぞれ形成されている。
【００２９】
添加ノズル２８は、ＤＰＦ出口２７に対向するＤＰＦケーシング２１の周壁に設けられ、その先端を連通パイプ２９の開口２９ａに向けて配設されている。
連通パイプ２９は、ＤＰＦ装置２０のＤＰＦケーシング２１に接続される一端が、ＤＰＦケーシング２１の周壁に形成されたＤＰＦ出口２７からＤＰＦケーシング２１内へ貫通して配設されており、ＤＰＦケーシング２１の周壁に片持ち支持されるように、その開口２９ａを添加ノズル２８に向けて延設されている。すなわち、連通パイプ２９の排気上流側の端部は、ＤＰＦケーシング２１の周壁に形成されたＤＰＦ出口２７から混合室２５内に突出して設けられている。連通パイプ２９は、排気通路１９の一部を構成し、最も一般的な円筒状パイプであり、本実施形態では、直線状のパイプである。なお、連通パイプ２９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。
【００３０】
ＳＣＲ装置３０におけるＳＣＲ３２は、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た尿素添加型の窒素酸化物選択還元型触媒であり、上流側に設けられた添加ノズル２８から供給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，バナジウム系等の触媒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。
【００３１】
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。
ＳＣＲ装置３０は、筒状のＳＣＲケーシング３１内に、その軸方向に直列にＳＣＲ３２と後段酸化触媒３３とが内蔵されて構成されている。ＳＣＲケーシング３１には、ＳＣＲ３２の排気上流側にＳＣＲ入口空間３４が設けられ、後段酸化触媒３３の排気下流側にＳＣＲ出口空間３５が設けられている。ＳＣＲ入口空間３４には、連通パイプ２９からＳＣＲケーシング３１内へ排気が流入するための入口であるＳＣＲ入口（排気入口）３６が形成され、ＳＣＲ出口空間３５には、ＳＣＲケーシング３１内を流通した排気が流出するための出口であるＳＣＲ出口３７が形成されている。なお、本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、ＳＣＲ入口３６及びＳＣＲ出口３７は、ＳＣＲケーシング３１の両端の周壁であって、周方向に１８０度ずれた位置にそれぞれ形成されている。
【００３２】
本実施形態にかかる排気浄化装置２は、このように構成されたＤＰＦ装置２０及びＳＣＲ装置３０が、ＤＰＦ出口２７とＳＣＲ入口３６とを隣接させた状態で間隔をあけて、ＤＰＦケーシング２１内を流通する排気流とＳＣＲケーシング３１内を流通する排気流とが逆向きに流れるように並列配置されて構成されている。さらに、ＤＰＦケーシング２１とＳＣＲケーシング３１は、同形状（同サイズ）のケーシングであり、ＤＰＦ出口２７とＳＣＲ入口３６とを対向させて面対称に配置されている。
【００３３】
言い換えると、ＤＰＦ入口空間２４とＳＣＲ出口空間３５とが隣り合い、混合室２５とＳＣＲ入口空間３４とが隣り合うように、同形状のＤＰＦケーシング２１とＳＣＲケーシング３１とが並列配置され、このとき、ＤＰＦ出口２７とＳＣＲ入口３６とが向き合うように設けられている。
なお、ＤＰＦ出口２７とＳＣＲ入口３６との間の間隔は、尿素水拡散のための連通パイプ２９の長さ，周囲の部材や装置等との配置関係により適宜設定可能である。連通パイプ２９は、この隣接したＤＰＦ出口２７とＳＣＲ入口３６とを接続することにより、ＤＰＦケーシング２１とＳＣＲケーシング３１とを連通する。
【００３４】
［１−３．作用，効果］
本実施形態にかかる排気浄化装置２は、上述のように構成されているので、以下のようにして排気は浄化される。
エンジン１の運転中において、エンジン１から排出された排気は、排気通路１９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２５内に移送され、連通パイプ２９内に導入される。このとき、連通パイプ２９の上流側に設けられた添加ノズル２８から、還元剤としての尿素水がＳＣＲ装置３０に向かう排気中に添加される。
【００３５】
添加された尿素水は、連通パイプ２９内で排気と混合されながら、排気熱により加水分解されてアンモニアを生じ、連通パイプ２９の内部を流通してＳＣＲ入口３６からＳＣＲ入口空間３４に導入され、ＳＣＲ３２及び後段酸化触媒３３を通過した後にＳＣＲ出口３７から排気パイプ３９を通過し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。
【００３６】
したがって、本実施形態にかかる排気浄化装置２によれば、ＤＰＦ装置２０及びＳＣＲ装置３０が、ＤＰＦ出口２７とＳＣＲ入口３６とを隣接させた状態で間隔をあけて、ＤＰＦケーシング２１内を流通する排気流とＳＣＲケーシング３１内を流通する排気流とが逆向きに流れるように並列配置されるため、排気浄化装置２全体の構成が簡素化され、全体としてコンパクトになり、車両への搭載性も向上する。さらに、２つのケーシングが同形状であり、面対称に配置されているため、排気浄化装置２全体の構成がより簡素化される。
【００３７】
また、連通パイプ２９が、隣接して設けられたＤＰＦ出口２７とＳＣＲ入口３６とに接続されるため、連通パイプ２９の外部に露出する部分の長さを短くできる。そのため、連通パイプ２９表面での放熱による連通パイプ２９内を流通する排気の温度低下を抑制することができ、ＳＣＲ装置３０のＳＣＲ３２における排気中のＮＯｘの浄化率の低下を抑制することができる。
【００３８】
また、ＤＰＦケーシング２１の周壁に添加ノズル２８が設けられ、ＤＰＦ出口２７側の連通パイプ２９の一端が、ＤＰＦ出口２７から添加ノズル２８に向けてＤＰＦケーシング２１内に延設されているため、ＤＰＦケーシング２１とＳＣＲケーシング３１とを隣接させて並列配置しても、連通パイプ２９の長さを確保することができ、尿素水を連通パイプ２９内において排気中に拡散させることができる。
【００３９】
また、本実施形態では、連通パイプ２９が直線状のパイプであり、添加ノズル２８の先端から排気下流側に向かって、連通パイプ２９の一端の開口２９ａ，ＤＰＦ出口２７及びＳＣＲ入口３６がこの順に一直線に設けられているため、添加ノズル２８から添加される尿素水が、連通パイプ２９内へ確実に流入し、連通パイプ２９内で排気中へと拡散させることができ、ＳＣＲ３２へアンモニアを送給することができる。また、連通パイプ２９の長さを最短にすることができ、構成をより簡素化することができる。
【００４０】
［２．第二実施形態］
［２−１．排気浄化装置の構成］
次に、第二実施形態にかかる排気浄化装置について、図３（ａ）及び図３（ｂ）を用いて説明する。なお、第一実施形態と同じ部材等は、第一実施形態のものと同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４１】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、本実施形態にかかる排気浄化装置２は、連通パイプ２９′の形状，ＳＣＲ装置３０のＳＣＲ入口３６及びＳＣＲ出口３７の位置、及び、ＤＰＦ装置２０に対するＳＣＲ装置３０の配置を除いて、第一実施形態のものと同様に構成されている。
本実施形態では、ＤＰＦ装置２０及びＳＣＲ装置３０が、ＤＰＦ出口２７とＳＣＲ入口３６とを隣接させた状態で、間隔をあけて配置されており、ＤＰＦ装置２０に対してＳＣＲ装置３０が側面視において斜め下方に位置している。また、ＳＣＲ入口３６が、図３（ｂ）に示すように、ＳＣＲケーシング３１の中心軸からＤＰＦ装置２０から離隔する方向に長さＸだけ偏心した位置に形成されている。また、ＳＣＲ出口３７も、ＳＣＲケーシング３１の中心軸から偏心して設けられている。
【００４２】
また、連通パイプ２９′は、ＤＰＦケーシング２１に接続される一端が、ＤＰＦケーシング２１の周壁に形成されたＤＰＦ出口２７からＤＰＦケーシング２１内へ貫通して配設された曲線状のパイプであり、ＤＰＦ装置２０のＤＰＦ出口２７とＳＣＲ装置３０のＳＣＲ入口３６とを接続している。
【００４３】
［２−２．作用，効果］
本実施形態にかかる排気浄化装置２は、上述のように構成されているので、ＤＰＦ装置２０を通過した排気は、ＤＰＦ出口２７から連通パイプ２９′内へを流入し、連通パイプ２９′を通ってＳＣＲ入口３６からＳＣＲ装置３０へ流入する。このとき、ＳＣＲ入口３６がＳＣＲケーシング３１の中心軸から偏心して設けられているため、ＳＣＲ入口空間３４において旋回流が形成される。
【００４４】
したがって、本排気浄化装置２によれば、排気浄化装置２全体の構成をコンパクトにできる。また、連通パイプ２９′の外部へ露出する部分の長さは、第一実施形態のものよりも多少長くなるとともに、ＳＣＲ入口空間３４において旋回流を発生させることができるため、尿素水を排気中により拡散させることができる。
【００４５】
［３．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。
【００４６】
上記のいずれの実施形態においても、ＤＰＦ装置２０のＤＰＦ入口２６とＤＰＦ出口２７とが周方向に１８０度ずれた位置に設けられているが、ＤＰＦ入口２６及びＤＰＦ出口２７の位置はこれに限られない。例えば、ＤＰＦ入口２６がＤＰＦ出口２７と周方向に９０度ずれた位置に設けられていてもよい。また、ＤＰＦ入口２６は、ＤＰＦケーシング２１の周壁ではなく、ＤＰＦケーシング２１の軸方向の端壁に設けられていてもよい。また、ＳＣＲ出口３７は、ＳＣＲケーシング３１の周壁ではなく、ＳＣＲケーシング３１の軸方向の端壁に設けられていてもよい。
【００４７】
また、ＤＰＦケーシング２１及びＳＣＲケーシング３１は円筒状の筒状ケーシングに限られるものではなく、ＤＰＦケーシング２１とＳＣＲケーシング３１は同形状のものでなくてもよい。
また、第二実施形態において、ＳＣＲ入口３６をＳＣＲケーシング３１の中心軸から偏心させずに、ＳＣＲケーシング３１の中心軸上に設けてもよい。この場合、旋回流による効果は得られないが、連通パイプ２９′の外部に露出する長さを短くすることができるため、排気温度の低下を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１ エンジン（ディーゼルエンジン）
２ 排気浄化装置
２０ ＤＰＦ装置（上流側排気浄化装置）
２１ ＤＰＦケーシング（第一ケーシング）
２２ 前段酸化触媒
２３ ＤＰＦ（フィルタ，パティキュレートフィルタ）
２６ ＤＰＦ入口
２７ ＤＰＦ出口（排気出口）
２８ 添加ノズル（還元剤添加ノズル）
２９ 連通パイプ
３０ ＳＣＲ装置（下流側排気浄化装置）
３１ ＳＣＲケーシング（第二ケーシング）
３２ ＳＣＲ（選択還元型触媒）
３３ 後段酸化触媒
３６ ＳＣＲ入口（排気入口）
３７ ＳＣＲ出口
４０ コントローラ（ＥＣＵ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気浄化装置に関し、特に排気中のパティキュレート及び窒素酸化物を除去する排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン、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粒子状物質（Particulate Matter、以下、ＰＭと略称する）や窒素酸化物（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、ＰＭを捕集するためのパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter、以下、ＤＰＦと略称する）を設置し、大気中にＰＭが放出されないようにした技術が知られている。また、エンジンの排気通路に、ＮＯｘを除去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】
このようなＰＭの捕集及びＮＯｘの還元を効率的に行うため、ＤＰＦ及びＳＣＲを組み合わせ、排気浄化装置として用いるようにしたものが、例えば特許文献１などに提案されている。特許文献１に記載の排気浄化装置は、前段酸化触媒及びフィルタ（ＤＰＦ）が収容された上流側後処理装置と、ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ）及び後段酸化触媒が収容された下流側後処理装置とが、１つのケーシング内に並列に収容されて構成されている。
【０００４】
これら上流側後処理装置及び下流側後処理装置の端部には、ケーシング内で排気をＵターンさせる折返室が形成されており、折返室内にはフィルタを流通後の排気の移送方向を変更する第１ガイド板と、ＮＯｘ触媒へ直接的に排気が流れることを規制する第２ガイド板とが配設されている。また、折返室内の一側には、尿素水溶液を噴射する噴射ノズルが備えられ、ケーシングの折返室内において、第１ガイド板及び第２ガイド板により、噴射ノズルからＮＯｘ触媒までの排気の経路長を延長化して尿素水溶液の拡散時間を十分に確保できるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１０３０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の特許文献１に記載の排気浄化装置は、上流側後処理装置及び下流側後処理装置を１つの四角箱状のケーシング内に収容して車両に設置されるため、装置全体が大型化してしまい、コストも増大する。また、ケーシング内に上流側後処理装置と下流側後処理装置とを並列配置し、ケーシングの一端に折返室を形成し、さらにこの折返室内に第１ガイド板及び第２ガイド板を配設する必要があるため、装置が複雑で製作コストもかかる。
【０００７】
このような課題に対し、図３に示すように、上流側排気浄化装置５０として円筒ケーシング５１内に前段酸化触媒５２とＤＰＦ５３とを収容し、下流側排気浄化装置６０として円筒ケーシング６１内にＳＣＲ６２と後段酸化触媒６３とを収容し、これらのケーシング５１，６１を並列配置して、その間に、両端に屈曲部５９ａ，５９ｂを有する連通パイプ５９を接続した排気浄化装置も知られている。この排気浄化装置では、連通パイプ５９が上流側排気浄化装置５０と下流側排気浄化装置６０との間に配設され、尿素水溶液を噴射する噴射ノズル５８が連通パイプ５９の上流側に設けられている。
【０００８】
しかしながら、図３に示す排気浄化装置は、連通パイプ５９の全長が長いことから、噴射ノズル５８から噴射された尿素水溶液を排気中に拡散させる点では有利であるが、その表面での放熱により連通パイプ５９内を流通する排気の温度が低下してしまうため、却って、下流側排気浄化装置６０のＳＣＲ６３でのＮＯｘ浄化率が低下してしまう場合がある。
【０００９】
本件はこのような課題に鑑み案出されたもので、コンパクトな構成により搭載性が良く、還元剤の拡散効果を得ながら排気温度の低下を抑制することができるようにした排気浄化装置を提供することを目的とする。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）ここで開示する排気浄化装置は、ディーゼルエンジンの排気に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタ（ＤＰＦ）を筒状の第一ケーシング内に備えた上流側排気浄化装置と、前記排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元し浄化する選択還元型触媒（ＳＣＲ）を前記第一ケーシングとは別個の筒状の第二ケーシング内に備えた下流側排気浄化装置と、を備えた排気浄化装置において、前記第一ケーシングの一端の周壁に設けられ、前記第一ケーシング内を流通した排気が流出する排気出口と、前記第二ケーシングの一端の周壁に設けられ、前記第二ケーシング内を流通する排気が流入する排気入口と、前記排気出口と前記排気入口とに接続されて前記第一ケーシングと前記第二ケーシングとを連通する連通パイプと、前記排気出口に対向する前記第一ケーシングの周壁に設けられ、前記連通パイプへ流入する排気に還元剤を添加する還元剤添加ノズルと、を備える。
【００１１】
また、前記上流側排気浄化装置及び前記下流側排気浄化装置が、前記排気出口と前記排気入口とを隣接させた状態で間隔をあけて、前記第一ケーシング内を流通する排気流と前記第二ケーシング内を流通する排気流とが逆向きに流れるように並列配置され、前記連通パイプの前記排気出口側の一端が、前記排気出口から前記還元剤添加ノズルに向けて前記第一ケーシング内に延設されることを特徴としている。
【００１２】
（２）また、前記連通パイプが直線状のパイプであり、前記還元剤添加ノズルの先端から排気下流側へ向かって、前記連通パイプの前記一端の開口，前記排気出口及び前記排気入口がこの順に一直線に設けられることが好ましい。
【００１３】
（３）或いは、前記連通パイプが曲線状のパイプであり、前記排気入口が、前記第二ケーシングの中心軸から偏心して設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
開示の排気浄化装置によれば、上流側排気浄化装置及び下流側排気浄化装置が、排気出口と排気入口とを隣接させた状態で間隔をあけて、第一ケーシング内を流通する排気流と第二ケーシング内を流通する排気流とが逆向きに流れるように並列配置されるため、装置全体としての構成が簡素化され、全体としてコンパクトになり、車両や船舶等への搭載性も向上する。
【００１５】
また、連通パイプが、隣接して設けられた排気出口と排気入口とに接続されるため、連通パイプの外部に露出する部分の長さを短くすることができ、連通パイプ表面での放熱による連通パイプ内を流通する排気の温度低下を抑制することができ、下流側排気浄化装置における排気中のＮＯｘの浄化率の低下を抑制することができる。
また、第一ケーシングの周壁に還元剤添加ノズルが設けられ、連通パイプの排気出口側の一端が、排気出口から還元剤添加ノズルに向けて第一ケーシング内に延設されているため、上流側排気浄化装置と下流側排気浄化装置とを隣接させて並列配置しても、連通パイプの長さを確保することができ、還元剤の排気中への拡散効果を確保することができる。
【００１６】
また、連通パイプが直線状のパイプであり、還元剤添加ノズルの先端から排気下流側へ向かって、連通パイプの一端の開口，排気出口及び排気入口がこの順に一直線に設けられる場合、連通パイプ内へ還元剤を確実に添加することができ、連通パイプ内で排気中へ拡散させることができる。また、連通パイプの長さを最短にすることができ、構成をより簡素化することができる。
【００１７】
また、連通パイプが曲線状のパイプの場合、第一ケーシングと第二ケーシングとをより隣接し配置することができ、装置全体をよりコンパクトにすることができる。また、排気入口が第二ケーシングの中心軸から偏心して設けられている場合、排気を旋回させながら第二ケーシング内へ流入させることができ、還元剤をより拡散させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第一実施形態にかかる排気浄化装置の構成を示す模式的な図であり、図１（ａ）はその軸方向断面図、図１（ｂ）はその側面図〔図１（ａ）のＡ方向矢視図〕である。
【図２】第一実施形態にかかる排気浄化装置を説明する全体構成図である。
【図３】第二実施形態にかかる排気浄化装置の構成を示す模式的な図であり、図３（ａ）はその平面図、図３（ｂ）はその側面図〔図３（ａ）のＢ方向矢視図〕である。
【図４】従来の課題を説明する排気浄化装置の構成を示す模式的な図であり、図４（ａ）はその軸方向断面図、図４（ｂ）はその側面図〔図４（ａ）のＣ方向矢視図〕である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［１．第一実施形態］
［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。
【００２０】
本実施形態にかかる排気浄化装置について、図１（ａ），図１（ｂ）及び図２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２に示すように、エンジン１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１の各気筒には燃料噴射弁１１が設けられ、各燃料噴射弁１１はコモンレール１２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、気筒数はこれに限定されない。
【００２１】
エンジン１の吸気側には吸気マニホールド１３が装着され、吸気マニホールド１３の上流端に接続された吸気通路１４には、上流側よりエアクリーナ１５，ターボチャージャ１６のコンプレッサ１６ａ及びインタークーラ１７が設けられている。また、エンジン１の排気側には排気マニホールド１８が装着され、排気マニホールド１８の下流端には、コンプレッサ１６ａと同軸上に連結されたターボチャージャ１６のタービン１６ｂが接続されている。タービン１６ｂには排気通路１９が接続されている。この排気通路１９の途中に、排気浄化装置２が設けられている。
【００２２】
排気浄化装置２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、連通パイプ２９により接続されている。
上流側排気浄化装置２０は、円筒状の筒状ケーシング（第一ケーシング）２１内に、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といい、筒状ケーシング２１をＤＰＦケーシング２１という。
【００２３】
下流側排気浄化装置３０は、円筒状の筒状ケーシング（第二ケーシング）３１内に、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といい、筒状ケーシング３１をＳＣＲケーシング３１という。
【００２４】
また、ＤＰＦ２３の排気下流側であって、連通パイプ２９の上流側には、還元剤としての尿素水を添加する添加ノズル（還元剤添加ノズル）２８が設けられ、添加ノズル２８は、図示しないタンクから圧送される尿素水をＳＣＲ装置３０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４０により制御される。
コントローラ（ＥＣＵ，Engine (electronic) Control Unit）４０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。
【００２５】
［１−２．排気浄化装置の構成］
次に、図１（ａ）及び図１（ｂ）を用いて、ＤＰＦ装置２０及びＳＣＲ装置３０について詳述する。
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。
【００２６】
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、ＮＯや未燃燃料中の炭化水素等及び一酸化炭素が挙げられる。例えば、ＮＯが前段酸化触媒２２で酸化されるとＮＯ2が生成される。
【００２７】
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４０によって制御される。
【００２８】
ＤＰＦ装置２０は、筒状のＤＰＦケーシング２１内に、その軸方向に直列に前段酸化触媒２２とＤＰＦ２３とが内蔵されて構成されている。ＤＰＦケーシング２１には、前段酸化触媒２２の排気上流側にＤＰＦ入口空間２４が設けられ、ＤＰＦ２３の排気下流側に混合室と称される空間２５が設けられている。ＤＰＦ入口空間２４には、排気通路１９からＤＰＦケーシング２１内へ排気が流入するための入口であるＤＰＦ入口２６が形成され、混合室２５には、ＤＰＦケーシング２１内を流通した排気が流出するための出口であるＤＰＦ出口（排気出口）２７が形成されている。なお、本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、ＤＰＦ入口２６及びＤＰＦ出口２７は、ＤＰＦケーシング２１の両端の周壁であって、周方向に１８０度ずれた位置にそれぞれ形成されている。
【００２９】
添加ノズル２８は、ＤＰＦ出口２７に対向するＤＰＦケーシング２１の周壁に設けられ、その先端を連通パイプ２９の開口２９ａに向けて配設されている。
連通パイプ２９は、ＤＰＦ装置２０のＤＰＦケーシング２１に接続される一端が、ＤＰＦケーシング２１の周壁に形成されたＤＰＦ出口２７からＤＰＦケーシング２１内へ貫通して配設されており、ＤＰＦケーシング２１の周壁に片持ち支持されるように、その開口２９ａを添加ノズル２８に向けて延設されている。すなわち、連通パイプ２９の排気上流側の端部は、ＤＰＦケーシング２１の周壁に形成されたＤＰＦ出口２７から混合室２５内に突出して設けられている。連通パイプ２９は、排気通路１９の一部を構成し、最も一般的な円筒状パイプであり、本実施形態では、直線状のパイプである。なお、連通パイプ２９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。
【００３０】
ＳＣＲ装置３０におけるＳＣＲ３２は、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た尿素添加型の窒素酸化物選択還元型触媒であり、上流側に設けられた添加ノズル２８から供給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，バナジウム系等の触媒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。
【００３１】
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。
ＳＣＲ装置３０は、筒状のＳＣＲケーシング３１内に、その軸方向に直列にＳＣＲ３２と後段酸化触媒３３とが内蔵されて構成されている。ＳＣＲケーシング３１には、ＳＣＲ３２の排気上流側にＳＣＲ入口空間３４が設けられ、後段酸化触媒３３の排気下流側にＳＣＲ出口空間３５が設けられている。ＳＣＲ入口空間３４には、連通パイプ２９からＳＣＲケーシング３１内へ排気が流入するための入口であるＳＣＲ入口（排気入口）３６が形成され、ＳＣＲ出口空間３５には、ＳＣＲケーシング３１内を流通した排気が流出するための出口であるＳＣＲ出口３７が形成されている。なお、本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、ＳＣＲ入口３６及びＳＣＲ出口３７は、ＳＣＲケーシング３１の両端の周壁であって、周方向に１８０度ずれた位置にそれぞれ形成されている。
【００３２】
本実施形態にかかる排気浄化装置２は、このように構成されたＤＰＦ装置２０及びＳＣＲ装置３０が、ＤＰＦ出口２７とＳＣＲ入口３６とを隣接させた状態で間隔をあけて、ＤＰＦケーシング２１内を流通する排気流とＳＣＲケーシング３１内を流通する排気流とが逆向きに流れるように並列配置されて構成されている。さらに、ＤＰＦケーシング２１とＳＣＲケーシング３１は、同形状（同サイズ）のケーシングであり、ＤＰＦ出口２７とＳＣＲ入口３６とを対向させて面対称に配置されている。
【００３３】
言い換えると、ＤＰＦ入口空間２４とＳＣＲ出口空間３５とが隣り合い、混合室２５とＳＣＲ入口空間３４とが隣り合うように、同形状のＤＰＦケーシング２１とＳＣＲケーシング３１とが並列配置され、このとき、ＤＰＦ出口２７とＳＣＲ入口３６とが向き合うように設けられている。
なお、ＤＰＦ出口２７とＳＣＲ入口３６との間の間隔は、尿素水拡散のための連通パイプ２９の長さ，周囲の部材や装置等との配置関係により適宜設定可能である。連通パイプ２９は、この隣接したＤＰＦ出口２７とＳＣＲ入口３６とを接続することにより、ＤＰＦケーシング２１とＳＣＲケーシング３１とを連通する。
【００３４】
［１−３．作用，効果］
本実施形態にかかる排気浄化装置２は、上述のように構成されているので、以下のようにして排気は浄化される。
エンジン１の運転中において、エンジン１から排出された排気は、排気通路１９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２５内に移送され、連通パイプ２９内に導入される。このとき、連通パイプ２９の上流側に設けられた添加ノズル２８から、還元剤としての尿素水がＳＣＲ装置３０に向かう排気中に添加される。
【００３５】
添加された尿素水は、連通パイプ２９内で排気と混合されながら、排気熱により加水分解されてアンモニアを生じ、連通パイプ２９の内部を流通してＳＣＲ入口３６からＳＣＲ入口空間３４に導入され、ＳＣＲ３２及び後段酸化触媒３３を通過した後にＳＣＲ出口３７から排気パイプ３９を通過し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。
【００３６】
したがって、本実施形態にかかる排気浄化装置２によれば、ＤＰＦ装置２０及びＳＣＲ装置３０が、ＤＰＦ出口２７とＳＣＲ入口３６とを隣接させた状態で間隔をあけて、ＤＰＦケーシング２１内を流通する排気流とＳＣＲケーシング３１内を流通する排気流とが逆向きに流れるように並列配置されるため、排気浄化装置２全体の構成が簡素化され、全体としてコンパクトになり、車両への搭載性も向上する。さらに、２つのケーシングが同形状であり、面対称に配置されているため、排気浄化装置２全体の構成がより簡素化される。
【００３７】
また、連通パイプ２９が、隣接して設けられたＤＰＦ出口２７とＳＣＲ入口３６とに接続されるため、連通パイプ２９の外部に露出する部分の長さを短くできる。そのため、連通パイプ２９表面での放熱による連通パイプ２９内を流通する排気の温度低下を抑制することができ、ＳＣＲ装置３０のＳＣＲ３２における排気中のＮＯｘの浄化率の低下を抑制することができる。
【００３８】
また、ＤＰＦケーシング２１の周壁に添加ノズル２８が設けられ、ＤＰＦ出口２７側の連通パイプ２９の一端が、ＤＰＦ出口２７から添加ノズル２８に向けてＤＰＦケーシング２１内に延設されているため、ＤＰＦケーシング２１とＳＣＲケーシング３１とを隣接させて並列配置しても、連通パイプ２９の長さを確保することができ、尿素水を連通パイプ２９内において排気中に拡散させることができる。
【００３９】
また、本実施形態では、連通パイプ２９が直線状のパイプであり、添加ノズル２８の先端から排気下流側に向かって、連通パイプ２９の一端の開口２９ａ，ＤＰＦ出口２７及びＳＣＲ入口３６がこの順に一直線に設けられているため、添加ノズル２８から添加される尿素水が、連通パイプ２９内へ確実に流入し、連通パイプ２９内で排気中へと拡散させることができ、ＳＣＲ３２へアンモニアを送給することができる。また、連通パイプ２９の長さを最短にすることができ、構成をより簡素化することができる。
【００４０】
［２．第二実施形態］
［２−１．排気浄化装置の構成］
次に、第二実施形態にかかる排気浄化装置について、図３（ａ）及び図３（ｂ）を用いて説明する。なお、第一実施形態と同じ部材等は、第一実施形態のものと同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４１】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、本実施形態にかかる排気浄化装置２は、連通パイプ２９′の形状，ＳＣＲ装置３０のＳＣＲ入口３６及びＳＣＲ出口３７の位置、及び、ＤＰＦ装置２０に対するＳＣＲ装置３０の配置を除いて、第一実施形態のものと同様に構成されている。
本実施形態では、ＤＰＦ装置２０及びＳＣＲ装置３０が、ＤＰＦ出口２７とＳＣＲ入口３６とを隣接させた状態で、間隔をあけて配置されており、ＤＰＦ装置２０に対してＳＣＲ装置３０が側面視において斜め下方に位置している。また、ＳＣＲ入口３６が、図３（ｂ）に示すように、ＳＣＲケーシング３１の中心軸からＤＰＦ装置２０から離隔する方向に長さＸだけ偏心した位置に形成されている。また、ＳＣＲ出口３７も、ＳＣＲケーシング３１の中心軸から偏心して設けられている。
【００４２】
また、連通パイプ２９′は、ＤＰＦケーシング２１に接続される一端が、ＤＰＦケーシング２１の周壁に形成されたＤＰＦ出口２７からＤＰＦケーシング２１内へ貫通して配設された曲線状のパイプであり、ＤＰＦ装置２０のＤＰＦ出口２７とＳＣＲ装置３０のＳＣＲ入口３６とを接続している。
【００４３】
［２−２．作用，効果］
本実施形態にかかる排気浄化装置２は、上述のように構成されているので、ＤＰＦ装置２０を通過した排気は、ＤＰＦ出口２７から連通パイプ２９′内へを流入し、連通パイプ２９′を通ってＳＣＲ入口３６からＳＣＲ装置３０へ流入する。このとき、ＳＣＲ入口３６がＳＣＲケーシング３１の中心軸から偏心して設けられているため、ＳＣＲ入口空間３４において旋回流が形成される。
【００４４】
したがって、本排気浄化装置２によれば、排気浄化装置２全体の構成をコンパクトにできる。また、連通パイプ２９′の外部へ露出する部分の長さは、第一実施形態のものよりも多少長くなるとともに、ＳＣＲ入口空間３４において旋回流を発生させることができるため、尿素水を排気中により拡散させることができる。
【００４５】
［３．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。
【００４６】
上記のいずれの実施形態においても、ＤＰＦ装置２０のＤＰＦ入口２６とＤＰＦ出口２７とが周方向に１８０度ずれた位置に設けられているが、ＤＰＦ入口２６及びＤＰＦ出口２７の位置はこれに限られない。例えば、ＤＰＦ入口２６がＤＰＦ出口２７と周方向に９０度ずれた位置に設けられていてもよい。また、ＤＰＦ入口２６は、ＤＰＦケーシング２１の周壁ではなく、ＤＰＦケーシング２１の軸方向の端壁に設けられていてもよい。また、ＳＣＲ出口３７は、ＳＣＲケーシング３１の周壁ではなく、ＳＣＲケーシング３１の軸方向の端壁に設けられていてもよい。
【００４７】
また、ＤＰＦケーシング２１及びＳＣＲケーシング３１は円筒状の筒状ケーシングに限られるものではなく、ＤＰＦケーシング２１とＳＣＲケーシング３１は同形状のものでなくてもよい。
また、第二実施形態において、ＳＣＲ入口３６をＳＣＲケーシング３１の中心軸から偏心させずに、ＳＣＲケーシング３１の中心軸上に設けてもよい。この場合、旋回流による効果は得られないが、連通パイプ２９′の外部に露出する長さを短くすることができるため、排気温度の低下を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１ エンジン（ディーゼルエンジン）
２ 排気浄化装置
２０ ＤＰＦ装置（上流側排気浄化装置）
２１ ＤＰＦケーシング（第一ケーシング）
２２ 前段酸化触媒
２３ ＤＰＦ（フィルタ，パティキュレートフィルタ）
２６ ＤＰＦ入口
２７ ＤＰＦ出口（排気出口）
２８ 添加ノズル（還元剤添加ノズル）
２９ 連通パイプ
３０ ＳＣＲ装置（下流側排気浄化装置）
３１ ＳＣＲケーシング（第二ケーシング）
３２ ＳＣＲ（選択還元型触媒）
３３ 後段酸化触媒
３６ ＳＣＲ入口（排気入口）
３７ ＳＣＲ出口
４０ コントローラ（ＥＣＵ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの排気に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタ（ＤＰＦ）を筒状の第一ケーシング内に備えた上流側排気浄化装置と、前記排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元し浄化する選択還元型触媒（ＳＣＲ）を前記第一ケーシングとは別個の筒状の第二ケーシング内に備えた下流側排気浄化装置と、を備えた排気浄化装置において、
前記第一ケーシングの一端の周壁に設けられ、前記第一ケーシング内を流通した排気が流出する排気出口と、
前記第二ケーシングの一端の周壁に設けられ、前記第二ケーシング内を流通する排気が流入する排気入口と、
前記排気出口と前記排気入口とに接続されて前記第一ケーシングと前記第二ケーシングとを連通する連通パイプと、
前記排気出口に対向する前記第一ケーシングの周壁に設けられ、前記連通パイプへ流入する排気に還元剤を添加する還元剤添加ノズルと、を備え、
前記上流側排気浄化装置及び前記下流側排気浄化装置が、前記排気出口と前記排気入口とを隣接させた状態で間隔をあけて、前記第一ケーシング内を流通する排気流と前記第二ケーシング内を流通する排気流とが逆向きに流れるように並列配置され、
前記連通パイプの前記排気出口側の一端が、前記排気出口から前記還元剤添加ノズルに向けて前記第一ケーシング内に延設される
ことを特徴とする、排気浄化装置。
【請求項２】
前記連通パイプが直線状のパイプであり、前記還元剤添加ノズルの先端から排気下流側へ向かって、前記連通パイプの前記一端の開口，前記排気出口及び前記排気入口がこの順に一直線に設けられる
ことを特徴とする、請求項１記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記連通パイプが曲線状のパイプであり、前記排気入口が、前記第二ケーシングの中心軸から偏心して設けられる
ことを特徴とする、請求項１記載の排気浄化装置。
【請求項１】
ディーゼルエンジンの排気に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタ（ＤＰＦ）を筒状の第一ケーシング内に備えた上流側排気浄化装置と、前記排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元し浄化する選択還元型触媒（ＳＣＲ）を前記第一ケーシングとは別個の筒状の第二ケーシング内に備えた下流側排気浄化装置と、を備えた排気浄化装置において、
前記第一ケーシングの一端の周壁に設けられ、前記第一ケーシング内を流通した排気が流出する排気出口と、
前記第二ケーシングの一端の周壁に設けられ、前記第二ケーシング内を流通する排気が流入する排気入口と、
前記排気出口と前記排気入口とに接続されて前記第一ケーシングと前記第二ケーシングとを連通する連通パイプと、
前記排気出口に対向する前記第一ケーシングの周壁に設けられ、前記連通パイプへ流入する排気に還元剤を添加する還元剤添加ノズルと、を備え、
前記上流側排気浄化装置及び前記下流側排気浄化装置が、前記排気出口と前記排気入口とを隣接させた状態で間隔をあけて、前記第一ケーシング内を流通する排気流と前記第二ケーシング内を流通する排気流とが逆向きに流れるように並列配置され、
前記連通パイプの前記排気出口側の一端が、前記排気出口から前記還元剤添加ノズルに向けて前記第一ケーシング内に延設される
ことを特徴とする、排気浄化装置。
【請求項２】
前記連通パイプが直線状のパイプであり、前記還元剤添加ノズルの先端から排気下流側へ向かって、前記連通パイプの前記一端の開口，前記排気出口及び前記排気入口がこの順に一直線に設けられる
ことを特徴とする、請求項１記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記連通パイプが曲線状のパイプであり、前記排気入口が、前記第二ケーシングの中心軸から偏心して設けられる
ことを特徴とする、請求項１記載の排気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−９２７４６（Ｐ２０１２−９２７４６Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４０７８４（Ｐ２０１０−２４０７８４）
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【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５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【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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