专利名称：内燃机的排气净化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机的排气净化装置。
背景技术：
从内燃机排出的废气中，含有氮氧化物(NOx)和煤等粒状物质，为了将这些成分净化，有种种措施。作为这种构成中的一例，可举出一种排气净化装置，其在内燃机排气通道内设置具有NOx吸附还原作用的催化剂或微粒过滤器(以下，称为“NOx储存还原催化剂”)，并且在该催化剂的排气上游侧设置有向内燃机排气通道内供给还原剂的还原剂供给装置。
在这种排气净化装置中，当NOx储存还原催化剂的NOx储存量较多时，从还原剂供给装置向内燃机排气通道内供给还原剂，且在使NOx从NOx储存还原催化剂脱离的同时使 NOx还原净化。
此处，在从还原剂供给装置供给还原剂时，为了在全部NOx储存还原催化剂中进行最佳的NOx在NOx储存还原催化剂中的脱离、还原，需要使供给的还原剂均勻地流入到 NOx储存还原催化剂内。因此，提出了使供给的还原剂在沿内燃机排气通道内流动的废气中均勻地扩散的各种技术。
例如，在专利文献1公开的排气净化装置中，在还原剂供给装置与排气净化催化剂之间的排气管内设置有缩小排气流的截面积的节流部。这种排气净化装置中，利用节流部来加速废气流动，从而在废气中产生紊流，由此使从还原剂供给装置供给的还原剂扩散。
另外，在专利文献2公开的排气净化装置中，在排气净化催化剂上游侧的催化净化器内设置有前端被盖上盖子且具有多个穿孔的排气导入管和具备多个穿孔的分隔壁。进而，在专利文献3公开的排气净化装置中，在还原剂供给装置和排气净化催化剂之间的排气管内设置有相互错开配置的多个扩散板。这些排气净化装置都是利用排气导入管及分隔壁、或扩散板来使废气中产生紊流，由此使从还原剂供给装置供给的还原剂在废气中扩散。
专利文献1 日本专利申请特开2002-213233号公报 专利文献2 日本专利申请特开2003-184544号公报 专利文献3 日本专利申请特开2005-325747号公报 然而，上述专利文献1 3所述的排气净化装置中所采用的节流部、排气导入管及分隔壁、扩散板，都是通过阻碍废气流动来使废气中产生紊流。因此，虽然通过在内燃机排气通道内设置这些构成要素来能够使还原剂在废气中扩散，但随之导致废气的压力损失增大。当这样地废气的压力损失增大时，导致废气不易从内燃机的燃烧室流出，其结果，可能造成内燃机输出降低和耗油率变差等。
发明内容
为此，本发明的目的在于提供一种内燃机的排气净化装置，其能够在抑制废气压力损失增大的同时使从还原剂供给装置供给的还原剂在废气中扩散。
作为用于解决上述课题的装置，本发明提供各技术方案记载的内燃机的控制装置。
本发明第1方案的内燃机的排气净化装置具备从内燃机排出的废气流过的上游侧排气通道、被配置在该上游侧排气通道的下游侧且相对于上游侧排气通道形成角度的下游侧排气通道、向在上游侧排气通道内经过的废气中供给还原剂的还原剂供给单元、以及设置在下游侧排气通道内的排气净化单元，该排气净化装置的特征在于，在划定下游侧排气通道的内壁面的与上游侧排气通道出口相对置的部分设置流向偏转部，该流向偏转部位于排气净化单元的上游侧，并且形成为将流入到该流向偏转部的废气的至少一部分气流的下游侧排气通道轴线方向上的速度分量定向为与朝向排气净化单元的方向相反的方向。
根据本方案，因在内壁面上形成的流向偏转部的作用而被定向为与朝向排气净化单元的方向相反的方向的废气与其它的废气发生碰撞。通过这种碰撞，在废气中产生紊流， 并促进还原剂与废气的混合。另外，由于流向偏转部只是改变废气流的方向，因此实质上并未设置将废气流节流的构成要素，几乎不会增大废气的压力损失。
从而，根据本方案，能够通过在废气中产生紊流来促进还原剂与废气的混合。另外，实质上并未设置将废气流节流的构成要素。因此，能够在抑制废气压力损失增大的情况下使从还原剂供给装置供给的还原剂在废气中扩散。
本发明第2方案是，在划定上述流向偏转部的壁面的靠近排气净化单元一侧的区域具有朝向下游侧排气通道的径向外侧且向着与朝向排气净化单元的方向相反的方向倾斜的部分。
本发明第3方案的内燃机的排气净化装置具备从内燃机排出的废气流过的上游侧排气通道、被配置在该上游侧排气通道的下游侧且相对于上游侧排气通道形成角度的下游侧排气通道、向在上游侧排气通道内经过的废气中供给还原剂的还原剂供给单元、以及设置在下游侧排气通道内的排气净化单元，该排气净化装置的特征在于，在划定下游侧排气通道的内壁面的与上游侧排气通道出口相对置的部分设置有流向偏转部，该流向偏转部位于排气净化单元的上游侧，该流向偏转部的壁面形成为与该流向偏转部的壁面的一部分触碰而使得朝向排气净化单元的方向的速度分量增大了的废气的至少一部分与该流向偏转部的壁面的其它部分触碰，而使该废气的该方向上的速度分量降低。
根据本方案，因流向偏转部的壁面的一部分的作用而使得朝向排气净化单元的方向的速度分量增大了的废气与流向偏转部的壁面的其它部分触碰，由此使该废气的朝向排气净化单元的方向的速度分量降低。这样，通过与上述壁面的其它部分碰撞来降低朝向排气净化单元的方向的速度分量，而在废气中产生紊流，并促进还原剂与废气的混合。另外， 由于流向偏转部只是改变废气流的方向，因此实质上并未设置将废气流节流的构成要素， 几乎不会增大废气的压力损失。
从而，根据本方案，能够通过在废气中产生紊流来促进还原剂与废气的混合。另外，实质上并未设置将废气流节流的构成要素。因此，能够在抑制废气压力损失增大的同时使从还原剂供给装置供给的还原剂在废气中扩散。
本发明第4方案是，在划定上述流向偏转部的壁面的远离排气净化装置一侧的区域具有朝向下游侧排气通道的径向外侧且向朝向排气净化单元的方向倾斜的部分。
本发明第5方案是，上述流向偏转部具备突出部，该突出部是划定下游侧排气通道的内壁面自身朝向下游侧排气通道的径向外侧突出而形成的。
根据本方案，即使从还原剂供给单元供给的还原剂未被充分气化而以液滴的状态从上游侧排气通道流出，也能够在突出部内接受这种液滴并使之蒸发，因此能够抑制还原剂以液滴状态流入到排气净化单元并附着于其上的情况发生。
本发明第6方案是，上述突出部在下游侧排气通道圆周方向上的截面为大致半椭圆形。
本发明第7方案是，面向上述下游侧排气通道的上述突出部的入口面积大于上游侧排气通道的截面积。
本发明第8方案是，上述突出部在下游侧排气通道轴线方向上的高度大于上游侧排气通道的直径。
本发明第9方案是，上述突出部沿着上述下游侧排气通道圆周方向延伸。
本发明第10方案是，上述突出部在下游侧排气通道径向上的深度随着远离与上述上游侧排气通道出口相对置的区域而减小。
本发明第11方案是，上述突出部的外周形成为大致半椭圆形。
本发明第12方案是，上述突出部倾斜成如下状态从与上述上游侧排气通道出口相对置的区域起，随着远离下游侧排气通道圆周方向，该突出部越接近于排气净化单元侧。
本发明第13方案是，上述上游侧排气通道以在其出口附近使其中心轴线从突出部内穿过的方式延伸。
本发明第14方案是，上述上游侧排气通道在其出口附近相对于下游侧排气通道的中心轴线倾斜地延伸。
本发明第15方案是，上述上游侧排气通道在其出口附近相对于下游侧排气通道的中心轴线垂直地延伸。
本发明第16方案是，上述上游侧排气通道进入到下游侧排气通道内而延伸。
本发明第17方案是，上述上游侧排气通道出口进入到上述突出部内。
本发明第18方案是，上述流向偏转部具备突出部，该突出部是划定下游侧排气通道的内壁面自身朝向下游侧排气通道的径向外侧突出而形成的，且该突出部在下游侧排气通道圆周方向上的截面为大致矩形。
本发明第19方案是，上述流向偏转部具备突出部，该突出部是从划定下游侧排气通道的内壁面朝向下游侧排气通道的径向内侧突出的。
本发明第20方案是，上述上游侧排气通道由排气岐管或与排气岐管直接连接的排气管划定，上述下游侧排气通道是在收纳排气净化单元的催化净化器的上游部分设置的锥形部。
以下，通过附图和本发明的优选实施方式的记载，能够进一步充分理解本发明。
图1是搭载有本发明的排气净化装置的内燃机整体的示意图。
图2A及图2B是图1所示的第一实施方式的催化净化器的放大图。
图3A及图IBB是第二实施方式的催化净化器的放大图。
图4A及图4B是第三实施方式的催化净化器的放大图。
图5A及图5B是第四实施方式的催化净化器的放大图。
图6A及图6B是第五实施方式的催化净化器的放大图。
图7A及图7B是第六实施方式的催化净化器的放大图。
图8A及图8B是第七实施方式的催化净化器的放大图。
图9A及图9B是第八实施方式的催化净化器的放大图。
具体实施例方式以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。在以下说明中，对于同样的构成要素附加相同的附图标记。
图1是搭载有本发明的排气净化装置的内燃机整体的示意图。参照图1，1是内燃机本体，2是汽缸体，3是在汽缸体2内往返移动的活塞，4是固定在气缸体2上的汽缸盖，5 是在活塞3与汽缸盖4之间形成的燃烧室，6是进气门，7是进气口，8是排气门，9是排气口。 如图1所示，在汽缸盖4的内壁面中央部配置有火花塞10，在汽缸盖4内壁面周边部配置有燃料喷射阀11。另外，在活塞3的顶面上形成从燃料喷射阀11的下方延伸到火花塞10的下方的内腔12。
各汽缸的进气口 7经由各个对应的进气支管13与稳压罐14连接，稳压罐14经由进气管道15及空气流量计16与空气过滤器(未图示)连接。在进气管道15内配置有被步进马达17驱动的节流阀18。另一方面，各汽缸的排气口 9与排气岐管19连接，该排气岐管19与内置NOx储存还原催化剂20的催化净化器21连接。并且，在本实施方式中，在催化净化器21内内置NOx储存还原催化剂20，但只要是为了净化废气而需要供给还原剂的装置，则可以是内置任意排气净化单元。作为这种排气净化单元，可以举出氧化催化剂、三效催化剂、微粒过滤器等。
在排气岐管19上设有向在排气岐管19内流动的废气中供给还原剂的还原剂供给装置22。另外，排气岐管19和稳压罐14经由再循环废气(以下称为EGR气体)导管沈而相互连接，并且在该EGR气体导管沈内配置EGR气体控制阀27。
图2A及图2B是图1所示的催化净化器21的放大图。图2A是从图2B的线A看的剖视侧视图，图2B是从图2A的线B看的剖视俯视图。如图2A及图2B所示，催化净化器 21具备壳体30，在该壳体30内收纳NOx储存还原催化剂20。壳体30具有收纳NOx储存还原催化剂20的催化剂收纳部31、以及设置在催化剂收纳部31上游侧的锥形部32。这些壳体30的催化剂收纳部31及锥形部32都划定使废气流动的排气通道(下游侧排气通道)。
在本实施方式中，NOx储存还原催化剂20与壳体30 (催化剂收纳部31及锥形部 32)同轴配置，它们的轴线L大致垂直地延伸。从而，由壳体30(即，催化剂收纳部31及锥形部32)划定的排气通道也大致垂直地延伸。在以下的说明中，将NOx储存还原催化剂20 的排气上游侧作为上方，且将排气下游侧作为下方来进行说明。此外，NOx储存还原催化剂 20及壳体30的轴线L不一定要大致垂直地延伸，也可以配置成沿水平等任何方向延伸。另外，NOx储存还原催化剂20及壳体30也不一定要同轴配置。
如图2A及图2B所示，排气岐管19与壳体30连接。具体地说，排气岐管19在壳体30的锥形部32的上方部分贯通锥形部32的壁面而延伸。从而，排气岐管19进入到锥形部32内。如图2A及图2B所示，排气岐管19在贯通锥形部32的壁面的部位相对于轴线L倾斜。另外，排气岐管19在锥形部32内弯曲，且使排气岐管19的出口附近的部分(以下， 称为“岐管出口附近部分”)19a相对于轴线L垂直延伸，即相对于锥形部32的壁面垂直延伸。如图2A及图2B所示，排气岐管19的出口与锥形部32的内壁面的一部分相面对。这样构成的排气岐管19划定使从内燃机本体1排出的废气流动的排气通道(上游侧排气通道)。
在与排气岐管19的出口相面对的锥形部32的内壁面的部分，设有朝向壳体30的径向突出的突出部35。如图2A的侧视剖视图所示，突出部35的上侧壁面3 朝向壳体30 的径向外侧而向下方倾斜，突出部35的下侧壁面3 朝向壳体30的径向外侧而向上方倾斜。特别是，在本实施方式中，壳体30圆周方向上的突出部35的截面成为大致半椭圆形。
另外，如图2B所示，该突出部35从与排气岐管19的出口相面对的区域朝向壳体 30的圆周方向两侧延伸。如果将从没有突出部35时的锥形部32的内壁面起直到向壳体 30的径向最突出的突出部的部分为止的长度设为突出部35的深度D，则突出部35的深度D 从与排气岐管19的出口相面对的区域起随着向壳体30的圆周方向远离，该区域渐渐变浅。 即，突出部35的深度D在与排气岐管19的出口相面对的区域最深，且从此处起随着向圆周方向扩展而逐渐变浅。尤其是，如图2B所示，在本实施方式中，形成为突出部35的外周大致呈半椭圆形。另外，在本实施方式中，突出部35在壳体30的圆周方向上跨越半个圆周以上部分而延伸。
以下说明废气在这样构成的排气岐管19及壳体30内的流动。图2A及图2B中的箭头表示废气的流动。在排气岐管19内，流动有从内燃机本体1排出且由还原剂供给装置 22供给还原剂的废气。从而，在图2A及图2B的排气岐管19内流动的废气中，包含有尚未与废气充分混合的还原剂。
在排气岐管19内流动的包含还原剂的废气，从排气岐管19的出口流出后流入到突出部35内。在岐管出口附近部分19a的下部流过的废气与突出部35的下侧壁面3 碰撞。通过这种碰撞，使废气的流动方向朝向上方。另一方面，在岐管出口附近部分19a的上部流过的废气与突出部35的上侧壁面3 碰撞。通过这种碰撞，使废气的流动方向朝向下方。
如果这样与突出部35的下侧壁面3 碰撞的废气的流动方向朝向上方，而与突出部35的上侧壁面3 碰撞的废气的流动方向朝向下方，则这些废气会相互碰撞。这样，通过两股废气相互碰撞而使废气得以搅拌，从而促进废气中所含的还原剂与废气的混合。
另外，与突出部35的下侧壁面3 碰撞而使其流动方向朝向上方的废气，即使不与与突出部35的上侧壁面3 碰撞而流动方向朝向下方的废气碰撞，也会与突出部35的上侧壁面3 碰撞。通过这个与上侧壁面35a的碰撞，使废气的朝向上方的速度分量降低， 并且由此使废气得以搅拌，促进废气中所含的还原剂与废气的混合。
同样，与突出部35的上侧壁面3 碰撞而使其流动方向朝向下方的废气，即使不与与突出部35的下侧壁面3 碰撞而流动方向朝向下方的废气碰撞，也会与突出部35的下侧壁面3 碰撞。通过这个与上侧壁面35b的碰撞，使废气的朝向下方的速度分量降低， 并且由此使废气得以搅拌，促进废气中所含的还原剂与废气混合。
流入到突出部35内的废气与突出部35的壁面碰撞而改变上下方向的流动朝向， 并且如图2B中箭头所示，废气沿着突出部35的壁面朝向壳体30的圆周方向两侧流动。由此，使流入到突出部35内的废气在整个壳体30内均勻地扩散。因此，均勻地混合有还原剂的废气均勻地流入到NOx储存还原催化剂20内。从而，在NOx储存还原催化剂20中，能够使全部NOx储存还原催化剂20与还原剂均勻地进行反应，例如能够最有效地进行被储存在 NOx储存还原催化剂20中的NOx的净化。
在此，根据本实施方式的排气岐管19及壳体30，在促进废气中所含的还原剂与废气之间的混合时，没有设置用于缩小废气流路面积的部件。因此，即使废气在上述构成的排气岐管19及壳体30内流动，也几乎不会发生压力损失。从而，根据本发明的实施方式，能够在几乎没有废气压力损失的情况下，促进废气中所含的还原剂与废气的混合。
另外，在排气岐管19内流过的废气中的还原剂有时在排气岐管19的出口处并未充分气化，而是以液滴的状态从排气岐管19流出。然而，在本实施方式的排气岐管19及壳体30中，即使还原剂以液滴的状态从排气岐管19流出，其大部分也会流入到突出部35内。 而且，因在突出部35内产生的废气紊流而使得流入到突出部35内的液滴容易蒸发。因此， 即使还原剂以液滴状态从排气岐管19流出的情况下，也能够抑制还原剂以液滴状态流入到NOx储存还原催化剂20并附着于NOx储存还原催化剂20的情况。
并且，在上述实施方式中，突出部35是从与排气岐管19的出口相面对的区域起在圆周方向两侧延伸大致相同的长度。但是，突出部35并一定要在圆周方向两侧延伸相同的长度，也可以是一边的长度比另一边更长地延伸。
另外，在上述实施方式中，突出部35从与排气岐管19的出口相面对的区域起向圆周方向延伸，即在与轴线L垂直的平面上延伸。但是，突出部35也可以相对于圆周方向倾斜地延伸，即相对于与轴线L垂直的平面倾斜地延伸。例如，突出部35也可以倾斜成如下状态从与排气岐管19的出口相面对的区域起随着沿圆周方向远离，该突出部越来越位于下侧。
以下，参照图3A及图;3B说明本发明的第二实施方式。图3A及图是第二实施方式的催化净化器21的与图2A及图2B同样的放大图。第二实施方式的排气净化装置的构成基本上与第一实施方式的排气净化装置的构成相同。其中，在第一实施方式的排气净化装置中，在壳体30圆周方向上的突出部35的截面为大致半椭圆形，而第二实施方式的排气净化装置中，在壳体30圆周方向上的突出部40的截面为大致矩形。
如图3A所示，突出部40具有与轴线L平行地延伸的垂直壁面40a、与该垂直壁面 40a的上部连接而与轴线L垂直地延伸的上方水平壁面40b、和与该垂直壁面40a的下部连接而与轴线L垂直地延伸的下方水平壁面40c。
下面，说明废气在这样构成的排气岐管19及壳体30内的流动。在排气岐管19内流过的包含还原剂的废气从排气岐管19的出口流出后流入到突出部40内。由于突出部40 的下方水平壁面40c与岐管出口附近部分19a大致平行地延伸，因此流过岐管出口附近部分19a的下部的废气难以与突出部40的下方水平壁面40c碰撞，但即便如此，因其中一部分具有朝向下方的速度分量，因此仍会与下方水平壁面40c碰撞。通过这种碰撞，使废气的流动方向朝向上方，且与从排气岐管19流入到突出部40内的废气发生碰撞。
另一方面，由于突出部40的上方水平壁面40b也与岐管出口附近部分19a大致平行地延伸，因此流过岐管出口附近部分19a的上部的废气难以与突出部40的上方水平壁面 40b碰撞，但即便如此，因其中一部分具有朝向上方的速度分量，因此仍会与上方水平壁面40b碰撞。通过这种碰撞，使废气的流动方向朝向下方，且与从排气岐管19流入到突出部 40内的废气发生碰撞。
这样，通过废气彼此相互碰撞，使废气得以搅拌，从而促进废气中所含的还原剂与废气的混合。另外，在本实施方式中，也没有设置用于缩小废气流路截面积的部件，因此能够在几乎不增加废气的压力损失的情况下，促进废气中所含的还原剂与废气的混合。
另外，如上所述，与突出部40的下方水平壁面40c碰撞而使流动方向朝向上方的废气的一部分会与突出部40的上方水平壁面40b碰撞。通过这个与上方水平壁面40b的碰撞，使废气的朝向上方的速度分量降低，并且使废气得以搅拌，促进废气中所含的还原剂与废气的混合。另外，与突出部40的上方水平壁面40b碰撞而使流动方向朝向下方的废气的一部分会与突出部40的下方水平壁面40c碰撞。通过与该下方水平壁面40c的碰撞，使废气的朝向下方的速度分量降低，并且由此使废气得以搅拌，促进废气中所含的还原剂与废气的混合。
以下，参照图4A及图4B说明本发明的第三实施方式。图4A及图4B是第三实施方式的催化净化器21的与图2A及图2B同样的放大图。第三实施方式的排气净化装置的构成基本上与第一实施方式的排气净化装置的构成相同。其中，在第二实施方式的排气净化装置中，在壳体30圆周方向上的突出部35的截面为大致半椭圆形，而第三实施方式的排气净化装置中，在壳体30圆周方向上的突出部45的截面为大致圆形。
如图4A所示，突出部45具有朝向壳体30的径向外侧先向上方倾斜后再向下方倾斜的上侧壁面4 和朝向壳体30的径向外侧先向下方倾斜后再向上方倾斜的下侧壁面 45b。
下面说明废气在这样构成的排气岐管19及壳体30内的流动。在排气岐管19内流过的包含还原剂的废气从排气岐管19的出口流出后流入到突出部45内。由于突出部45 的下侧壁面4 先向下方倾斜后再向上方倾斜，因此流过岐管出口附近部分19a的下部的废气流入到突出部45，这样首先沿着下侧壁面4 的向下方倾斜的部分流动。然后，与突出部45的下侧壁面45b的向上方倾斜的部分碰撞。通过这种碰撞，使废气的流动方向朝向上方。
另一方面，由于突出部45的上侧壁面4 先向上方倾斜后再向下方倾斜，因此流过岐管出口附近部分19a的上部的废气流入到突出部45，这样首先沿着上侧壁面45a的向上方倾斜的部分流动。然后，与突出部45的上侧壁面45a的向下方倾斜的部分碰撞。通过这种碰撞，使废气的流动方向朝向下方。
然后，与突出部45的下侧壁面4 碰撞而朝向上方流动的废气和与突出部45的上侧壁面4 碰撞而朝向下方流动的废气相互碰撞，由此促进废气中所含的还原剂与废气的混合。
另外，因与突出部45的下侧壁面4 的向上方倾斜的部分碰撞而使流动方向朝向上方的废气，即使不与因与突出部45的上侧壁面4 的向下方倾斜的部分碰撞而使流动方向朝向下方的废气碰撞，也会与突出部45的上侧壁面4 碰撞。通过这个与上侧壁面4 的碰撞，使废气的朝向上方的速度分量降低，并且由此使废气得以搅拌，促进废气中所含的还原剂与废气的混合。
另一方面，因与突出部45的上侧壁面4 的向下方倾斜的部分碰撞而使流动方向朝向下方的废气，即使不与因与突出部45的下侧壁面4 的向上方倾斜的部分碰撞而使流动方向朝向上方的废气碰撞，也会与突出部45的下侧壁面4 碰撞。通过这个与下侧壁面 45b的碰撞，使废气的朝向下方的速度分量降低，并且由此使废气得以搅拌，促进废气中所含的还原剂与废气的混合。
另外，在本实施方式中也没有设置用于缩小废气流路截面积的部件，因此能够在几乎不增加废气压力损失的情况下，促进废气中所含的还原剂与废气的混合。
然而，利用上述第一实施方式到第三实施方式所示的任一形状的突出部，都能够在几乎不增加废气压力损失的情况下，促进还原剂与废气的混合。在此，可以认为无论采用上述哪一种突出部形状，流过岐管出口附近部分19a的下部的废气与突出部的下侧壁面碰撞，而使其流动方向朝向上方，由此来促进还原剂与废气之间的混合等。因而，可以说突出部只要能够使其壁面的一部分能够将流入到突出部的废气的至少一部分气流在壳体30轴线方向上的速度分量朝向上方，则可以是任意形状。
另外，可以认为无论采用第一实施方式到第三实施方式所示的哪一种形状的突出部，流过岐管出口附近部分19a的上部的废气都与突出部的上侧壁面碰撞而使其流动方向朝向下方，并与流入到突出部的其它废气发生碰撞，由此来促进还原剂与废气之间的混合等。因而，可以说突出部只要形成为能够使与其壁面触碰而使得朝向下方的速度分量增大了的废气的至少一部分与即使与突出部的壁面触碰也未增大朝向下方的速度分量的废气产生碰撞，则可以是任意形状。
另外，可以认为无论采用第一实施方式到第三实施方式所示的哪一种形状的突出部，流过岐管出口附近部分19a的上部的废气都与突出部的上侧壁面碰撞而使其流动方向朝向下方，然后通过与突出部的下侧壁面间的碰撞，来使废气的朝向下方的速度分量降低， 由此来促进还原剂与废气之间的混合等。同样地，可以认为流过岐管出口附近部分19a的下部的废气都与突出部的下侧壁面碰撞而使其流动方向朝向上方，然后通过与突出部的上侧壁面间的碰撞，来使废气的朝向上方的速度分量降低，由此来促进还原剂与废气之间的混合等。因而，可以说突出部只要形成为能够使与其壁面的一部分触碰而使得朝向排气净化单元的方向的速度分量增大了的废气的至少一部分与突出部的壁面的其它部分触碰，而使该废气在该方向上的速度分量降低，则可以是任意形状。
下面，参照图5A及图5B说明本发明的第四实施方式。图5A及图5B是第四实施方式的催化净化器21的与图2A及图2B同样的放大图。第四实施方式的排气净化装置的构成基本上与第一实施方式的排气净化装置的构成相同。其中，第一实施方式的排气净化装置中，岐管出口附近部分19a相对于轴线L垂直地延伸，而本实施方式中，岐管出口附近部分50a相对于轴线L倾斜地延伸。
如图5A所示，本实施方式的排气岐管50在壳体30的锥形部32的上方部分贯通锥形部32的壁面而延伸。如图5A所示，排气岐管50在贯通锥形部32的壁面的部位，相对于壳体30的轴线L倾斜。另外，排气岐管50在锥形部32内呈直线地延伸。因此，岐管出口附近部分50a也相对于轴线L倾斜地延伸，并且相对于锥形部32的壁面倾斜地延伸。
另外，如图5A及图5B所示，岐管出口附近部分50a朝向突出部35延伸。换言之， 岐管出口附近部分50a以其轴线M进入到突出部35内的方式延伸。
下面说明废气在这种构成的排气岐管50及壳体30内的流动。由于岐管出口附近
11部分50a朝向突出部35延伸，因此流过排气岐管50的含有还原剂的废气从排气岐管50的出口流出并流入到突出部35内。在岐管出口附近部分50a的下部流过的废气与突出部35 的下侧壁面3 碰撞。通过这种碰撞，使废气的流动方向朝向上方。另一方面，流过岐管出口附近50a的上部的废气沿着突出部35的上侧壁面流动而使其流动方向朝向下方，或者与上侧壁面3 碰撞而使其流动方向朝向下方。
这样，与下侧壁面3 碰撞而使流动方向朝向上方的废气与沿着上侧壁面3 流动或与之碰撞而使流动方向朝向下方的废气之间相互碰撞，由此促进废气中所含的还原剂与废气的混合。另外，与下侧壁面3 碰撞而使流动方向朝向上方的废气与上侧壁面3 碰撞，并且与上侧壁面3 碰撞而使流动方向朝向下方的废气与下侧壁面3 碰撞，由此也能够促进废气中所含的还原剂与废气的混合。而且，在本实施方式中也没有设置用于缩小废气流路截面积的部件，因此能够在几乎不增大废气压力损失的情况下促进废气中所含的还原剂与废气的混合。
另外，在本实施方式中，优选构成为使突出部35相对于圆周方向倾斜地延伸，即相对于与轴线L垂直的平面倾斜地延伸。尤其是，通过使突出部35以从与排气岐管19的出口相面对的区域起随着沿圆周方向远离使该突出部越来越位于下侧的方式倾斜，而能够使相对于突出部35倾斜地流入的废气容易在突出部35内沿圆周方向流动。
下面参照图6A及图6B说明本发明的第五实施方式。图6A及图6B是第五实施方式的催化净化器21的与图2A及图2B同样的放大图。第五实施方式的排气净化装置的构成基本上与第四实施方式的排气净化装置的构成相同。其中，在第四实施方式的排气净化装置中，排气岐管50贯通锥形部32的壁面而延伸到锥形部32内，而第五实施方式的排气净化装置中，排气岐管阳不贯通锥形部32的壁面，因而不延伸到锥形部32内。
如图6A所示，本实施方式的排气岐管55的出口部分与壳体30的锥形部32直接连接。另外，排气岐管阳相对于轴线L倾斜地延伸，并且相对于锥形部32的壁面倾斜地延伸。进而，如图6A所示，岐管出口附近部分5 朝向突出部35延伸。换言之，岐管出口附近部分55a以其轴线M进入到突出部35内的方式延伸。
在这样构成的排气岐管55及壳体30内，岐管出口附近部分5 朝向突出部35延伸，因此流过排气岐管50的含有还原剂的废气的大部分从排气岐管55的出口流出而流入到突出部35内。在岐管出口附近部分50a的下部流过的废气与突出部35的下侧壁面3 碰撞而使其流动方向朝向上方。另一方面，在岐管出口附近部分50a的上部流过的废气沿着突出部35的下侧壁面3 流动或与上侧壁面3 碰撞而使其流动方向朝向下方。这些废气相互碰撞，由此促进废气中所含的还原剂与废气的混合。
另外，由于从排气岐管55的出口到突出部35为止的距离远离，因此从排气岐管 55的出口流出的废气的一部分不会流入到突出部35，而是直接流入到NOx储存还原催化剂 20。在此，当废气流入到突出部35时，废气的流动方向会急剧变化，因此会产生一些压力损失。相对于此，由于从排气岐管55的出口流出的废气的一部分直接流入到NOx储存还原催化剂20，因此减少了流入到突出部35的废气流量，从而也能够降低压力损失。另外，本实施方式中也没有设置用于缩小废气流路截面积的部件。因此，本实施方式能够在进一步抑制废气压力损失增大的情况下促进废气中所含的还原剂与废气的混合。
然而，无论是上述第一实施方式、第五实施方式及第六实施方式所示的哪一形状的排气岐管，都能够在几乎不增加废气压力损失的情况下促进还原剂与废气的混合。此处， 可以认为无论采用上述实施方式所示的哪一种形状的突出部，岐管出口附近部分都朝向突出部，即以其轴线M进入到突出部内的方式延伸，由此来促进还原剂与废气之间的混合等。 因而，可以说排气岐管只要是其出口附近部分的轴线M穿过突出部内的方式延伸，则可以是任意形状。
下面，参照图7A及图7B来说明本发明的第六实施方式。图7A及图7B是第六实施方式的催化净化器21的与图2A及图2B同样的放大图。第六实施方式的排气净化装置的构成基本上与第一实施方式的排气净化装置的构成相同。其中，第一实施方式的排气净化装置中，突出部35是在壳体30的圆周方向上的跨越半个圆周以上部分延伸，而本实施方式中，突出部60是在壳体30的圆周方向上只在半个圆周以下部分延伸。
下面，说明废气在这样构成的排气岐管19及壳体30内的流动。与第一实施方式的突出部35同样，流入到突出部60内的废气与突出部60的壁面碰撞而改变上下方向的流动方向，由此促进还原剂与废气的混合。
另一方面，本实施方式中，突出部60在壳体30圆周方向上的宽度W较小，因此与第一实施方式的突出部35不同，流入到突出部60的废气难以沿着突出部60的壁面而朝向壳体30的圆周方向两侧流动。因此，在突出部60内，流入的废气不会沿圆周方向扩散，因此会产生较大的紊流，由此也能够促进还原剂与废气的混合。
若这样将突出部60的入口在圆周方向上的宽度W缩小，则能够更有效地使还原剂与废气混合。但是，如果将突出部60的入口在圆周方向上的W过度缩小，比排气岐管19的出口直径d还小，则会使突出部60的入口的宽度W成为节流部，导致废气的压力损失增大。 因此，优选为使突出部60的入口的宽度W比排气岐管19的出口直径d大。
同样，如果使突出部60的入口在上下方向上的高度(壳体30轴线方向上的高度) 也比排气岐管19的出口直径d小，则会使突出部60的入口的高度h成为节流部，导致废气的压力损失增大。因此，优选为使突出部60的入口的高度h比排气岐管19的出口直径d 大。
更确切地说，在与壳体30 (锥形部32)内的空间相面对的突出部60的入口的截面积X比排气岐管19的出口的截面积还小时，突出部60的入口成为节流部。从而，为了防止突出部60的入口的节流部导致废气的压力损失增大，需要使突出部60的入口的截面积X 比排气岐管19的出口的截面积小。
下面，参照图8A及图8B说明本发明的第七实施方式。图8A及图8B是第七实施方式的催化净化器21的与图2A及图2B同样的放大图。第七实施方式的排气净化装置的构成基本上与第一实施方式的排气净化装置的构成相同。其中，在第一实施方式的排气净化装置中，排气岐管19的出口不进入到突出部35内，而本实施方式中，排气岐管19的出口进入到突出部35内。
此处，有时从还原剂供给装置22供给的还原剂的一部分不会分散于在排气岐管 19内流动的废气中，而作为液滴在排气岐管19内流动。这种液滴状态的还原剂从排气岐管 19的出口沿重力方向落下，而流入到NOx储存还原催化剂20。如果还原剂不与废气混合而以液滴状态流入到NOx储存还原催化剂20，则有可能不能将废气充分地净化。因此，需要例如还原剂以液滴状态流入到NOx储存还原催化剂20。
在本实施方式中，如上所述，排气岐管19的出口进入到突出部35内。因此，即使还原剂以液滴状态从排气岐管19的出口沿重力方向落下，该还原剂也不直接落到NOx储存还原催化剂20上，而附着于突出部35的下侧壁面3 上。
此处，如上所述，由于在突出部35内会产生废气的紊流，因此能够使附着于突出部35的下侧壁面3 上的液滴状态的还原剂蒸发，然后与废气混合。从而，根据本实施方式，即使从还原剂供给装置22供给的还原剂的一部分以液滴状态从排气岐管19的出口流出，也能够使该还原剂与废气适当地混合。
下面，参照图9A及图9B说明本发明的第八实施方式。图9A及图9B是第八实施方式的催化净化器21的与图2A及图2B同样的放大图。第八实施方式的排气净化装置的构成基本上与第一实施方式的排气净化装置的构成相同。其中，第一实施方式的排气净化装置中，在与排气岐管19的出口相面对的锥形部32的内壁面的部分设置突出部35，而本实施方式中，设置朝向壳体30的径向内侧突出的两个突起部件71、72。
如图9A的侧面剖视图所示，上侧突起部件71的下侧壁面71a朝向壳体30的径向外侧而向下方倾斜，而且上侧突起部件71的上侧壁面71b朝向壳体30的径向外侧而向上方倾斜。另一方面，下侧突起部件72的上侧壁面7 朝向壳体30的径向外侧而向上方倾斜，而且下侧突起部件72的下侧壁面72b朝向壳体30的径向外侧而向下方倾斜。在图示的实施方式中，上侧突起部件71的下侧壁面71a及下侧突起部件72的上侧壁面7 弯曲成凹状。
另外，如图9B所示，这些突起部件71、72从与排气岐管19的出口相面对的区域起朝向壳体30的圆周方向两侧延伸。如果将从没有突起部件71、72时的锥形部32的内壁面起到在壳体30的径向最突出的突起部件71、72的深度设为D，则突起部件71、72的深度 D从与排气岐管19的出口相面对的区域起随着沿壳体30的圆周方向远离该区域而渐渐变浅。尤其是如图9B所示，在本实施方式中，突起部件71、72的内周形成大致半椭圆形。另外，在本实施方式中，突起部件71、72在壳体30的圆周方向在跨越半个圆周以上部分延伸。
即使是这样构成的排气岐管19及壳体30，也能够得到与图2A及图2B所示的第一实施方式同样的效果。即，在排气岐管19内流过的包含还原剂的废气从排气岐管19的出口流出后流入到两个突起部件71、72之间的空间内。在岐管出口附近部分19a的下部流过的废气与下侧突起部件72的上侧壁面7 碰撞。通过这种碰撞，使废气的流动方向朝向上方。另一方面，在岐管出口附近部分19a的上部流过的废气与上侧突起部件71的下侧壁面 71a碰撞。通过这种碰撞，使废气的流动方向朝向下方。
如果这样与下侧突起部件72的上侧壁面7 碰撞的废气的流动方向朝向上方，而与上侧突起部件71的下侧壁面71a碰撞的废气的流动方向朝向下方，则这些废气相互碰撞。这样，通过两股废气相互碰撞而使废气得以搅拌，由此促进废气中所含的还原剂与废气的混合。
另外，与下侧突起部件72的上侧壁面7 碰撞而使其流动方向朝向上方的废气， 即使不与与上侧突起部件71的下侧壁面71a碰撞而使流动方向朝向下方的废气碰撞，也会与下侧突起部件72的上侧壁面7 碰撞。通过这个与上侧壁面72a的碰撞，使废气的朝向上方的速度分量降低，并且使废气得以搅拌，促进废气中所含的还原剂与废气的混合。这一点对于与上侧突起部件71的下侧壁面71a碰撞而使其流动方向朝向下方的废气而言也是同样。
并且，在上述第八实施方式中，在壳体30的内壁面上设置有与壳体30分体的突起部件71、72，但也可以使壳体30的内壁面自身以向壳体30的径向内侧突出的方式变形，从而在壳体30的内壁面上设置突起部分。总之，本实施方式的排气净化装置能够具备从划定壳体30的内壁面朝向壳体30的径向内侧突出的突起部。
总结以上实施方式，可以说在壳体30内壁面上与排气岐管出口附近部分19a相面对的部分设置流向偏转部(例如，在上述壳体30的内壁面上设置的突出部35、40、45、60及突起部71、72)，流向偏转部位于NOx储存还原催化剂20的上游侧，并且形成为使流入到流向偏转部的废气的至少一部分气流在壳体30轴线方向上的速度分量定向为与朝向NOx储存还原催化剂20的方向相反的方向。
或者，在壳体30的内壁面上与排气岐管出口附近部分19a相面对的部分设置流向偏转部，流向偏转部位于NOx储存还原催化剂20的上游侧，并且流向偏转部的壁面形成为 与流向偏转部的壁面的局部触碰而使得朝向NOx储存还原催化剂20方向的速度分量增大了的废气的至少一部分与流向偏转部的壁面的其它部分触碰，而使废气在该方向上的速度分量降低。
另外，上述实施方式中，将与内燃机本体1连接的排气岐管19直接与催化净化器 21的壳体30连接，但也可以是将直接或间接与排气岐管19连接的排气管与催化净化器21 的壳体30连接。
另外，也可以将上述各实施方式彼此组合来构成排气净化装置。例如，可以将第二实施方式与第四实施方式的排气净化装置组合，从而构成在壳体30圆周方向的突出部的截面为矩形、且岐管出口附近部分相对于轴线L倾斜地延伸的排气净化装置。另外，例如可以将第二实施方式与第八实施方式的排气净化装置组合，从而构成上侧突起部件71的下侧壁面71a及下游侧突起部件72的上侧壁面7 相对于壳体30的轴线方向垂直的排气净直 ο 以上，基于特定的实施方式说明了本发明，但本领域普通技术人员可以在不脱离本发明权利要求书及构思的范围内进行各种变更和修改等。
附图标记说明如下 19,50,55...排气岐管；19a、50a、5fe...岐管出口附近部分；20. .. NOx储存还原催化剂；21...催化净化器；30...壳体；31...催化剂收纳部；32...锥形部；35、40、45、 60...突出部。
权利要求
1.一种内燃机的排气净化装置，具备上游侧排气通道，其中流过从内燃机排出的废气；下游侧排气通道，其被配置在该上游侧排气通道的下游侧且相对于上游侧排气通道形成角度；还原剂供给单元，其向在上游侧排气通道内经过的废气中供给还原剂；以及排气净化单元，其设置在下游侧排气通道内，该排气净化装置的特征在于，在划定下游侧排气通道的内壁面的与上游侧排气通道出口相对置的部分设置有流向偏转部，该流向偏转部位于排气净化单元的上游侧，并且形成为使流入到该流向偏转部的废气的至少一部分气流在下游侧排气通道轴线方向上的速度分量定向为与朝向排气净化单元的方向相反的方向。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，在划定上述流向偏转部的壁面的靠近排气净化单元一侧的区域，具有朝向下游侧排气通道的径向外侧且向着与朝向排气净化单元的方向相反的方向倾斜的部分。
3.一种内燃机的排气净化装置，具备上游侧排气通道，其中流过从内燃机排出的废气；下游侧排气通道，其被配置在该上游侧排气通道的下游侧且相对于上游侧排气通道形成角度；还原剂供给单元，其向在上游侧排气通道内经过的废气中供给还原剂；以及排气净化单元，其设置在下游侧排气通道内，该排气净化装置的特征在于，在划定下游侧排气通道的内壁面的与上游侧排气通道出口相对置的部分设置有流向偏转部，该流向偏转部位于排气净化单元的上游侧，该流向偏转部的壁面形成为与该流向偏转部的壁面的一部分触碰而使得朝向排气净化单元的方向的速度分量增大了的废气的至少一部分与该流向偏转部的壁面的其它部分触碰，而使该废气的该方向上的速度分量降低。
4.根据权利要求3所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，划定上述流向偏转部的壁面的远离排气净化单元的一侧的区域，具有朝向下游侧排气通道的径向外侧且向朝向排气净化单元的方向倾斜的部分。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，上述流向偏转部具备突出部，该突出部是划定下游侧排气通道的内壁面自身朝向下游侧排气通道的径向外侧突出而形成的。
6.根据权利要求5所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，上述突出部在下游侧排气通道圆周方向上的截面为大致半椭圆形。
7.根据权利要求5或6所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，面向上述下游侧排气通道的上述突出部的入口面积大于上游侧排气通道的截面积。
8.根据权利要求7所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，上述突出部在下游侧排气通道轴线方向上的高度大于上游侧排气通道的直径。
9.根据权利要求5 8中任一项所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，上述突出部沿着上述下游侧排气通道圆周方向延伸。
10.根据权利要求9所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，上述突出部在下游侧排气通道径向上的深度随着远离与上述上游侧排气通道出口相对置的区域而减小。
11.根据权利要求9或10所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，上述突出部的外周形成为大致半椭圆形。
12.根据权利要求9 11中任一项所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，上述突出部倾斜成从与上述上游侧排气通道出口相对置的区域起，随着沿下游侧排气通道圆周方向远离，该突出部越接近于排气净化单元侧。
13.根据权利要求5 12中任一项所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，上述上游侧排气通道以在其出口附近其中心轴线从突出部内穿过的方式延伸。
14.根据权利要求5 13中任一项所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，上述上游侧排气通道在其出口附近相对于下游侧排气通道的中心轴线倾斜地延伸。
15.根据权利要求5 13中任一项所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，上述上游侧排气通道在其出口附近相对于下游侧排气通道的中心轴线垂直地延伸。
16.根据权利要求5 15中任一项所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，上述上游侧排气通道进入到下游侧排气通道内而延伸。
17.根据权利要求5 16中任一项所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，上述上游侧排气通道出口进入到上述突出部内。
18.根据权利要求1或3所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，上述流向偏转部具备突出部，该突出部是划定下游侧排气通道的内壁面自身朝向下游侧排气通道的径向外侧突出而形成的，且该突出部在下游侧排气通道圆周方向上的截面为大致矩形。
19.根据权利要求1 18中任一项所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，上述流向偏转部具备突出部，该突出部是划定下游侧排气通道的内壁面朝向下游侧排气通道的径向内侧突出而形成的。
20.根据权利要求1 19中任一项所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，上述上游侧排气通道由排气岐管或与排气岐管直接连接的排气管划定，上述下游侧排气通道是在收纳排气净化单元的催化净化器的上游部分设置的锥形部。
全文摘要
一种内燃机的排气净化装置，具备排气岐管(19)；被配置在排气岐管(19)的下游侧且相对于排气岐管(19)形成角度并且内置NOx储存还原催化剂(20)的催化净化器(21)；向在排气岐管内经过的废气中供给还原剂的还原剂供给单元(22)。在催化净化器的壳体(30)内壁面的与排气岐管出口相对置的部分设置朝向壳体(30)径向外侧突出的突出部(35)。划定突出部的壁面的一部分形成为将流入到突出部的废气中的至少一部分气流的在壳体轴线方向上的速度分量定向为与朝向NOx储存还原催化剂的方向相反的方向。根据本发明，能够在抑制废气压力损失增大的同时使从还原剂供给单元供给的还原剂在废气中扩散。
文档编号F01N3/36GK102187070SQ200980141610
公开日2011年9月14日 申请日期2009年10月22日 优先权日2008年11月5日
发明者井上三树男, 辻本健一 申请人:丰田自动车株式会社