特許 6120142 内燃機関の排気浄化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6120142

(24)【登録日】2017年4月7日

(45)【発行日】2017年4月26日

(54)【発明の名称】内燃機関の排気浄化装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/24 20060101AFI20170417BHJP

   F01N 3/08 20060101ALI20170417BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/24 N

   F01N3/08 B

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-35644(P2013-35644)

(22)【出願日】2013年2月26日

(65)【公開番号】特開2014-163309(P2014-163309A)

(43)【公開日】2014年9月8日

【審査請求日】2015年12月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006286

【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】木村 洋之

【審査官】 今関 雅子

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０２−１１５９１２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特公昭６３−０２１８０３（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開平０７−１５８５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０９０１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−６０２５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ １／０２

Ｆ０１Ｎ ３／００− ３／３８

Ｂ０１Ｄ ５３／８６−５３／９４

Ｂ０１Ｆ １／００− ５／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の排気通路に配設され、前記排気通路を流れる排ガスを浄化する還元触媒を備えた排ガス浄化装置と、
前記還元触媒の上流側で、前記排ガスに還元剤を混入させるための還元剤噴射弁を有した還元剤噴射装置と、
前記還元触媒と前記還元剤噴射弁との間に、前記排気通路を形成する壁面に開口した開口部を有し、前記開口部を介して前記排気通路と連通する容積部を有した還元剤拡散装置と、を備え、
前記容積部の容積は、排ガスの脈動に共鳴して振動した内部の気体の振動が排ガス通路の排ガスの流れに乱流を生じさせるように設定されていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。

【請求項2】

内燃機関の排気通路に配設され、前記排気通路を流れる排ガスを浄化する還元触媒を備えた排ガス浄化装置と、
前記還元触媒の上流側で、前記排ガスに還元剤を混入させるための還元剤噴射弁を有した還元剤噴射装置と、
前記還元触媒と前記還元剤噴射弁との間に、前記排気通路を形成する壁面に開口した開口部を有し、前記開口部を介して前記排気通路と連通する容積部を有した還元剤拡散装置と、を備え、
前記容積部の前記開口部は、前記還元剤噴射弁から噴射された還元剤が前記壁面に当接する位置より前記還元剤噴射弁側に位置していることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。

【請求項3】

内燃機関の排気通路に配設され、前記排気通路を流れる排ガスを浄化する還元触媒を備えた排ガス浄化装置と、
前記還元触媒の上流側で、前記排ガスに還元剤を混入させるための還元剤噴射弁を有した還元剤噴射装置と、
前記還元触媒と前記還元剤噴射弁との間に、前記排気通路を形成する壁面に開口した開口部を有し、前記開口部を介して前記排気通路と連通する容積部を有した還元剤拡散装置と、を備え、
前記還元剤拡散装置は、前記容積部の容積を可変するための駆動手段を備えていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。

【請求項4】

前記駆動手段は、前記開口部と対向する前記容積部の底面を、該底面の垂直方向に往復動させることで前記容積部の容積を可変することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。

【請求項5】

前記駆動手段はカムを回転駆動することによって、前記容積部の底面を往復動させることを特徴とする請求項３又は、４のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。

【請求項6】

前記開口部は、前記壁面の周方向に沿って、複数配設されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。

【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に関し、排ガス中に還元剤を噴射して混合させ、触媒にて排ガス中の有害物質を除去する内燃機関の排気浄化装置に関する。特に、排ガス中に噴射する還元剤と排ガスとの混合を促進する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、内燃機関の排気浄化装置として、排ガス中に尿素水を添加して、排ガスの熱で尿素をアンモニアに変換させて、触媒にてＮＯｘを還元する尿素還元式ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction；選択的触媒還元）や、還元剤として燃料を添加して、排ガスをリッチ化することで、ＮＴＣ（NOx Trap Catalyst）にトラップされたＮＯｘを放出・還元して浄化するＮＯｘトラップ触媒が使用されている。
このような還元浄化装置においては、排ガスと還元剤との混合が十分に行われて、触媒と均一に接触するようにすることが重要である。

【0003】

排ガスと還元剤との混合を十分に行うため、還元剤を噴射する還元剤噴射弁の下流側に、還元剤を排ガス中に撹拌させるための撹拌装置を備える技術が知られている。
一例として、特許文献１に開示されている。
特許文献１によると、還元触媒の上流側、且つ還元触媒噴射部による噴射位置よりも下流側に、還元剤及び排ガスを混合拡散させるためのミキサーユニットが配設され、該ミキサーユニットは、排ガスの流れ方向に複数枚配列されたワイヤーメッシュを含むミキサー本体部と、ミキサー本体部の還元触媒側に配置された拡散部材とを備えている。
ミキサー本体部を構成する複数のワイヤーメッシュは排ガスの流れ方向に対し、メッシュの開口部が、他のワイヤーメッシュの開口部と位置をずらして配置されている。
さらに、拡散部材は、複数のテーパ形状の拡散ガイド部材が同心円状に配置された形状を成している。

【0004】

このような形状にすることで、排ガスと還元剤は、メッシュの素線に衝突しながら乱流となり、排ガスと還元剤との撹拌を実施する。
撹拌された排ガスと還元剤は、拡散部材のテーパ面によってガイドされ、触媒の前面側に均等に流れていくようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−４１３７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところが、特許文献１によると、排ガスと還元剤とを撹拌するために、排ガスの流れに対し直角方向に複数枚のメッシュを排ガス流通方向に重合させている。
しかも、ミキサー本体部は、ワイヤーメッシュの開口部を排ガス流通方向視において、開口部がずれて配置することで、撹拌効果を向上させる構造である。
そのため、排ガス及び還元剤の流通抵抗は大きくなる。
さらに、テーパ面を有した拡散部材は、排ガス及び還元剤の流通方向を変更させるものであり、ミキサー本体部と同様に流通抵抗を大きくする要素を有している。
従って、内燃機関が高回転高負荷運転時は、燃焼室からの排ガスの排圧が高くなり、出力低下をまねく要因を有している。

【0007】

本発明は、上述した従来技術の課題に鑑みなされた発明であって、排ガスと還元剤との混合を促進させると共に、排気通路の圧損を抑制し、排気浄化性能と内燃機関の出力性能とを両立させる内燃機関の排気浄化装置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】

【0008】

上記目的を達成するため本発明によれば、内燃機関の排気通路に配設され、前記排気通路を流れる排ガスを浄化する還元触媒を備えた排ガス浄化装置と、
前記還元触媒の上流側で、前記排ガスに還元剤を混入させるための還元剤噴射弁を有した還元剤噴射装置と、
前記還元触媒と前記還元剤噴射弁との間に、前記排気通路を形成する壁面に開口した開口部を有し、前記開口部を介して前記排気通路と連通する容積部を有した還元剤拡散装置とを備え、
前記容積部の容積は、排ガスの脈動に共鳴して振動した内部の気体の振動が排ガス通路の排ガスの流れに乱流を生じさせるように設定されていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置の提供ができる。

【0009】

本発明によると、内燃機関から排出される排ガスは、排気通路内を脈動しながら流れる。
従って、容積部内の空気（排ガス）も排ガスの脈動に共鳴して振動する。この振動は、排ガス通路の排ガスの流れに対し開口部から伝播する。
このため、排ガスは流れに対して直角方向の振動を受け、流れが乱流となる。
従って、還元剤噴射部から噴射された還元剤は排ガス中に拡散されて、混合が促進され、下流側の還元触媒に対し均等に接触するようになり、排ガス浄化効率を向上させることができる。

【0010】

また、本発明は、内燃機関の排気通路に配設され、前記排気通路を流れる排ガスを浄化する還元触媒を備えた排ガス浄化装置と、
前記還元触媒の上流側で、前記排ガスに還元剤を混入させるための還元剤噴射弁を有した還元剤噴射装置と、
前記還元触媒と前記還元剤噴射弁との間に、前記排気通路を形成する壁面に開口した開口部を有し、前記開口部を介して前記排気通路と連通する容積部を有した還元剤拡散装置と、を備え、前記容積部の前記開口部は、前記還元剤噴射弁から噴射された還元剤が前記壁面に当接する位置より前記還元剤噴射弁側に位置していることを特徴とする。

【0011】

このような構成にすることにより、還元剤が排気通路内壁面に付着する前に、排ガスとの混合を促進することができる。
これによって、還元剤をより確実に還元触媒まで到達させて排ガス浄化効率を向上させることができる。

【0012】

また、本発明は、内燃機関の排気通路に配設され、前記排気通路を流れる排ガスを浄化する還元触媒を備えた排ガス浄化装置と、
前記還元触媒の上流側で、前記排ガスに還元剤を混入させるための還元剤噴射弁を有した還元剤噴射装置と、
前記還元触媒と前記還元剤噴射弁との間に、前記排気通路を形成する壁面に開口した開口部を有し、前記開口部を介して前記排気通路と連通する容積部を有した還元剤拡散装置と、を備え、前記還元剤拡散装置は、前記容積部の容積を可変するための駆動手段を備えていることを特徴とする。

【0013】

このような構成にすることにより、開口部から排ガスの流れに伝播する容積部内の空気振動の振幅を大きくすることにより、排ガス流の乱れを大きくして、排ガスと還元剤との混合を促進させることが可能となる。

【0014】

また、本発明において好ましくは、前記駆動手段は、前記開口部と対向する前記容積部の底面を、該底面の垂直方向に往復動させることで前記容積部の容積を可変するようにするとよい。

【0015】

このような構成にすることにより、開口部と対向する面を往復動させることにより、容積部内で生起する空気振動をより効果的に排気通路内に伝播して還元剤と排ガスとの混合をより促進することができる。

【0016】

また、本発明において好ましくは、前記駆動手段はカムを回転駆動することによって、前記容積部の底面を往復動させるようにするとよい。

【0017】

このような構成にすることにより、容積部内の空気振動を安定して生成することができる。また、カム形状（山形形状及び、山数）及びカムの回転数を変更することで容積部内の空気振動の特性（振幅及び振動数）を容易に変更することができ、排ガスと還元剤との混合をより効率的に促進することができる。

【0018】

また、本発明において好ましくは、前記開口部は、前記壁面の周方向に沿って、複数配設されているとよい。

【0019】

このような構成にすることにより、容積部の開口部を排気通路を形成する壁面の周方向に複数配設することにより、排気流通方向に対し複数の方向から振動を与えることが可能となり、排ガスの乱流が大きくなり、排ガスと還元剤との混合がさらに促進され、排ガス浄化装置での浄化効率が向上する。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、排ガスと還元剤との混合を促進させると共に、排気通路の圧損を抑制し、排気浄化性能と内燃機関の出力性能とを両立させる内燃機関の排気浄化装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の第１実施形態における全体概略構成図を示す。

【図2】（Ａ）は排気通路に本発明の還元剤拡散装置を取付けた概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の排気通路に対し直角方向の断面図を示す。

【図3】本発明の還元剤拡散装置の取付け位置の説明図を示す。

【図4】本発明の第２実施形態における全体概略構成図を示す。

【図5】第２実施形態における還元剤拡散装置図を示す。

【図6】（Ａ）は第３実施形態における還元剤拡散装置図、（Ｂ）は第４実施形態における還元剤拡散装置図を示す。

【図7】実施形態における容積部の可変構造図を示す。

【図8】実施形態における他の容積部の可変構造図を示す。

【図9】実施形態における他の容積部の可変構造図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

【0023】

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態における全体概略構成図を示す。
図１に示すように、本実施形態に係る内燃機関であるディーゼルエンジン（以後、エンジンと称す）システム１００は、エンジン１と、エンジン１のエキゾーストマニホールド１７を介して燃焼室１３から排出される排ガスによって駆動されるターボチャージャ２１と、ターボチャージャ２１を駆動した排ガスを
浄化する排ガス浄化装置３と、外気を除塵するエアクリーナ１９ｃからの空気を燃焼室１３に導入する吸気装置１９とを備えている。

【0024】

燃焼室１３はエンジン１内のシリンダ１２と、シリンダ１２内をシリンダ１２の軸線方向に摺動するピストン１１と、シリンダ１２の上部を閉塞するシリンダヘッド１０とによって囲繞されて形成される空間部である。
１５は燃料噴射弁である。シリンダ１２内に吸気が導入され、ピストン１１にて圧縮され、圧縮されて高温になった吸気に、燃料噴射弁１５から燃料が噴射され燃焼させる。
１４は、寒冷時に吸気を温めて、吸気の圧縮温度を高くするための吸気ヒータプラグである。

【0025】

排ガス浄化装置３は、エキゾーストマニホールド１７の下流側に接続されたターボチャージャ２１の排気タービン（図示省略）側に接続された排気管１８に装着されている。
排ガス浄化装置３は、排気通路の壁面を形成する排気管１８に介装され排ガスを浄化する排ガス浄化装置３１と、同じく排気管１８に介装され、前記第１排ガス浄化装置３１の排気通路下流側に配置された第２排ガス浄化装置３２と、第１排ガス浄化装置３１と第２排ガス浄化装置３２間を連結する排気管１８を構成する第１排気管１８ａに配設され、排ガス浄化のため還元剤を排ガス中に噴射する還元剤噴射弁５２を有する還元剤供給装置５と、還元剤噴射弁５２と第２排ガス浄化装置３２との間に配置され、排気通路を流れる排ガスに空気振動を伝播する還元剤拡散装置６と、還元剤供給装置５の作動を制御するエンジン制御装置（ＥＣＵ）５５と、を備えている。

【0026】

第１排ガス浄化装置３１は、内部に排気通路上流側に前段酸化触媒（ＤＯＣ）３１ａ、その下流側にパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）３１ｂが収納されている。
前段酸化触媒（ＤＯＣ）３１ａは、排ガス中の炭化水素（ＨＣ）を主とした未燃焼物質（可溶性有機成分；ＳＯＦ）を酸化して水（Ｈ_２Ｏ）と二酸化炭素（ＣＯ_２）に分解する。
パティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）３１ｂは、排ガス中の未燃焼微細物質（ＰＭ）を捕集する。

【0027】

第２排ガス浄化装置３２は、内部に排気通路上流側にＮＯｘ還元触媒（ＳＣＲ触媒）３２ａ、該ＮＯｘ還元触媒（ＳＣＲ触媒）３２ａの排気通路下流側に後段酸化触媒（ＤＯＣ）３２ｂが収納されている。
ＮＯｘ還元触媒（ＳＣＲ触媒）３２ａは、排ガス中に混合された尿素水を排ガスの熱でアンモニア（ＮＨ３）に分解して、分解されたアンモニアがＮＯｘ還元触媒（ＳＣＲ触媒）に接触することで、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を水（Ｈ_２Ｏ）と窒素（Ｎ_２）に還元する。
ＮＯｘ還元触媒（ＳＣＲ触媒）３２ａの下流側の後段酸化触媒（ＤＯＣ）３２ｂは、ＮＯｘ還元触媒をスリップしたアンモニア及び炭化水素（ＨＣ）等を捕集する。浄化された排ガスは第２排気管１８ｂから大気に放出される。

【0028】

吸気装置１９は、吸気した外気を除塵するエアクリーナ１９ｃと、該エアクリーナ１９ｃの下流側に配置されたターボチャージャ２１に吸気を導入する第１吸気管１９ａと、ターボチャージャ２１の排気タービンに同軸的に連結されたコンプレッサ（図示省略）で過圧された吸気を冷却するインタークーラ１９ｄと、冷却された吸気を、燃焼室１３に連通したインレットマニホールド１６に導入する第２吸気管１９ｂと、を備えている。

【0029】

還元剤供給装置５は、還元剤である尿素水を貯溜する貯溜タンク５１と、尿素水を排気通路の排ガス中に噴霧する還元剤噴射弁５２と、貯溜タンク５１の尿素水を還元剤噴射弁５２に圧送するポンプ５３とを備えている。
ポンプ５３にて圧送された尿素水は、還元剤噴射弁５２に配設されている開閉弁５２ａの開制御によって排ガス中に尿素水を噴霧する。ポンプ５３及び開閉弁５２ａはエンジン制御装置（ＥＣＵ）５５によって作動が制御される。

【0030】

図２（Ａ）は排気通路に本発明の還元剤拡散装置を取付けた概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の排気通路に対し直角方向の断面図を示す。
本実施形態の還元剤拡散装置６は、排気通路を形成する第１排気管１８ａの外周部に周方向へ等間隔に４個の容積部６１が配設されている。
還元剤拡散装置６は、容積部６１の外周壁６１ａが排気通路の軸線に沿って円柱状に延在し、円柱状の両端縁が閉塞されている。
円柱状の内部は周方向に４等分された仕切り壁６２ｂが配設され、夫々の容積部６１は、隣接された容積部６１に対し独立した形状に形成されている。
夫々の容積部６１は、第１排気管１８ａの排気通路と開口部６ａを介して連通している。

【0031】

開口部６ａの開口面積は、１個の容積部６１が占める第１排気管１８ａの外周部の面積の１／２〜１／３位とした。
また、１個の容積部６１の容積は、本実施形態では２０〜５０ｃｃの大きさで実施した。
容積が大きすぎると、排気通路の脈動を容積部内で吸収し、空気振動が小さくなる。
一方、容積が小さいと、空気振動の振動エネルギーが小さくなり、排ガスに伝播するエネルギーが小さくなり、排ガスに乱流を生起しがたくなる。
尚、本実施形態では、第１排気管１８ａの外周部に４個の容積部６１を配設したが、適宜増減させても同様の効果を得ることができる。

【0032】

図３は、本発明の還元剤拡散装置６の取付け位置の説明図を示す。
排気通路を形成する壁面である第１排気管１８ａの屈曲部に還元剤噴射弁５２が、排気通路内に配設されている。
還元剤噴射弁５２の先端部から還元剤である尿素水が噴射される。
尿素水は、排気通路内に円錐状に拡散して、還元剤噴射弁５２の先端部からの距離Ｌの位置Ｐ点にて、排気通路の壁面（第１排気管１８ａの内周壁面）に当接している。
従って、還元剤拡散装置６の開口部６ａは、還元剤噴射弁５２より排気通路下流側で且つ、Ｐ点より還元剤噴射弁５２側に配置することにより、還元剤を排ガス中への混合を促進させて、排気通路の壁面に還元剤が付着するのを抑制するようになっている。
尚、距離Ｌは、還元剤噴射弁５２の噴射孔の径、噴射圧力、排ガスの圧力及び流速（エンジンの負荷状態）等に影響するので、エンジン１によって調整する必要がある。

【0033】

このような構造にすることにより、エンジン１から排出される排ガスは、ピストン１１の往復運動即ち、吸入、圧縮、爆発、排気の４工程あるが、そのうちの排気工程においてのみ排ガスが排気管１８に排出される。
排気通路を流れる排ガスは粗密部が交互になる、いわゆる脈動状態で流れる。
従って、開口部６ａに対し排ガスの粗密部が交互に作用すると、容積部６１内の空気（排ガス）は繰返しの圧力を受けることになり、空気振動を発生させる。
容積部６１内で発生した空気振動は、容積に対して絞った断面積の開口部６ａから排気通路内に噴出して、排ガスの流れに対し直角方向から衝突するので、排ガスは乱流となり、排ガス中の還元剤は排ガス中に拡散される。
還元剤噴射弁５２から噴射された還元剤は、下流側の還元触媒に対し均等に接触するようになり、排ガス浄化効率を向上させることができる。

【0034】

（第２実施形態）
本実施形態は、第１実施形態に対し、還元剤拡散装置の構造が異なる以外は同じなので、還元剤拡散装置以外の説明は省略する。
また、同一部品は、同一符号を付して、説明は省略する。

【0035】

図４に示すように、本実施形態に係る内燃機関であるディーゼルエンジン（以後、エンジンと称す）システム１１０は、エンジン１と、エンジン１のエキゾーストマニホールド１７を介して燃焼室１３から排出される排ガスによって駆動されるターボチャージャ２１と、ターボチャージャ２１を駆動した排ガスを浄化する排ガス浄化装置３５と、外気を除塵するエアクリーナ１９ｃからの空気を燃焼室１３に導入する吸気装置１９とを備えている。

【0036】

排ガス浄化装置３５は、排気通路を形成する排気管１８に介装され排ガスを浄化する第１排ガス浄化装置３１と、同じく排気管１８に介装され前記第１排ガス浄化装置３の排気下流側に配置された第２排ガス浄化装置３２と、第１排ガス浄化装置３１と第２排ガス浄化装置３２間を連結する排気管１８を構成する第１排気管１８ａに配設され、排ガス浄化のため還元剤を排ガス中に噴射する還元剤噴射弁５２を有する還元剤供給装置５と、該還元剤供給装置５の還元剤噴射弁５２と第２排ガス浄化装置３２間に配置され、排気通路を流れる排ガスに空気振動を伝播する還元剤拡散装置７と、還元剤供給装置５の作動を制御するエンジン制御装置（ＥＣＵ）５５と、を備えている。

【0037】

図４に示すように、還元剤拡散装置７は、容積部７１と、該容積部７１を変形させて、容積部７１内に空気振動を生起させる駆動手段とを備えている。
駆動手段は、容積部７１を変形させるカム７２と、カム７２の軸に連結して、カム７２を回転駆動させる駆動部材であるモータ７３と、モータ７３の駆動を制御するエンジン制御装置（ＥＣＵ）５５とを備えている。

【0038】

図５は第２実施形態における還元剤拡散装置を示す。
還元剤拡散装置７は、第１排気管１８ａの外周壁に周方向に均等に開口した４か所の開口部６ａと、夫々の開口部６ａと連通する４個の容積部７１と、該容積部７１の空気入出部７１ｂと開口部６ａとを連通させる連通管７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄと、４個の容積部７１の夫々の底部７１ａが正方形の一辺を成す空間部を形成するように配置して、その空間部に底部７１ａを変形させるカム７２を配置している。
カム７２を矢印の方向に回転させると、カム７２の頂部が順次底部７１ａを変形させ、容積部７１内の空気（排ガス）の粗密振動を生起させる。

【0039】

図７は第２実施形態における容積部の可変構造図の一例を示す。
容積部７１は、頂部に空気入出部７１ｂを有したシリンダ７１ｃと、該シリンダ７１ｃの内部を軸線方向に摺動するピストン７１ｈと、該ピストン７１ｈのピストンロッド７１ｆを介してピストン７１ｈを駆動するカム７２と、ピストンロッド７１ｆとカム７２との間に介装され、ピストンロッド７１ｆとカム７２との滑りを安定させるタペット７１ｄと、シリンダ７１ｃに設けられたスプリング受７１ｇとタペット７１ｄ間に介装され、ピストン７１ｈを常時カム７２側に押圧しているリターンスプリング７１ｅとを備えている。

【0040】

図７（Ａ）は、容積部７１内の容積Ｓは通常状態を示している。 図７（Ｂ）は、カム７２が矢印方向に回転すると、カム７２の頂部がピストン７１ｈを上方へ押上げる。容積部７１内の容積Ｓは減少すると共に、ピストン７１ｈの上昇による容積Ｓ内の圧力上昇によって、空気（排ガス）の一部は、空気入出部７１ｂから排気通路に噴出していく。
図７（Ｃ）は、カム７２の頂部がさらに矢印方向に回転すると、ピストン７１ｈは、リターンスプリング７１ｅによって戻される。
容積部７１内の容積Ｓは拡大するため、排気通路の排ガスは空気入出部７１ｂから容積部７１内に侵入してくる。
この繰り返しにより、容積部７１内に空気振動が生起される。

【0041】

容積部７１の可変構造は、容積Ｓをピストン７１ｈとカム７２とによって強制的に変化させる構造であり、排気通路の排ガスに強力な空気振動を伝播すると共に、エンジン１の回転数、負荷によってカム７２の回転数を変えることが可能となり、効果的な還元剤の排ガス中への拡散を行うことができる。
尚、本実施形態では、カム７２の頂部は１個になっているが、状況に合わせて複数に形状変更することは容易である。

【0042】

図８は実施形態における他の容積部の可変構造図を示す。
容積部７５は、頂部に空気入出部７５ｂが形成され、該空気入出部７５ｂ以外は閉塞された容積体を成している。
空気入出部７５ｂと対向した底部７５ａは、弾性変形可能な部材（例えば、板状のゴム、又は断面がジャバラ状で同心円状に形成された金属または樹脂材等）で形成されている。

【0043】

図８（Ａ）は、容積部７５内の容積Ｓは通常状態を示している。 図８（Ｂ）は、カム７２が矢印方向に回転すると、底部７５ａは、カム７２の頂部によって弾性変形させられて上方へ押上げられる。容積部７５内の容積Ｓは減少すると共に、底部７５ａの上昇による容積Ｓ内の圧力上昇によって、空気（排ガス）の一部は、空気入出部７５ｂから排気通路に噴出していく。
図８（Ｃ）は、カム７２の頂部がさらに矢印方向に回転すると、底部７５ａは、弾性力によって戻される。
容積部７５内の容積Ｓは拡大するため、排気通路の排ガスは空気入出部７５ｂから容積部７５内に侵入してくる。
この繰り返しにより、容積部７５内に空気振動が生起される。

【0044】

図９は実施形態における他の容積部の可変構造図を示す。
容積部９１は、頂部に空気入出部９１ｂを有したシリンダ９１ｃと、該シリンダ９１ｃの内部を軸線方向に摺動するピストン９１ａと、該ピストン９１ａのピストンロッド９１ｅを介してピストン９１ａをシリンダ９１ｃの軸線方向に駆動する駆動手段９２とを備えている。

【0045】

駆動手段９２は、ピストン９１ａに固着され、外周部に螺旋状のネジ部を備えたピストンロッド９１ｅと、ピストンロッド９１ｅの螺旋状のネジ部に螺合すると共に、シリンダ９１ｃの底部９１ｄに装着された軸受部材９１ｆを介して、ピストンロッド９１ｅの軸線に沿って回動可能に支持された従動歯車９１ｊと、該従動歯車９１ｊに噛合して従動歯車９１ｊを正転、又は逆転駆動する駆動歯車９１ｈと、駆動歯車９１ｈの駆動源であるステップモータ９１ｋと、ステップモータ９１ｋの駆動を制御するエンジン制御装置（ＥＣＵ）５５とを備えている。

【0046】

エンジン制御装置（ＥＣＵ）５５は、エンジン１の回転数及び負荷に対応して、ステップモータ９１ｋを正転、又は逆転させて、駆動歯車９１ｈ、従動歯車９１ｊを介してピストンロッド９１ｅを軸線方向に移動させて、容積部９１の容積Ｓを変化させる。
この場合、容積Ｓは運転状況によって変化する。
従って、排気通路を流れる排ガスは粗密部が交互になる、いわゆる脈流状態で流れる。
通過する排ガスの脈流に排ガスの粗密が交互に空気入出部９１ｂを介して容積部９１に作用する。容積部９１内の空気（排ガス）は繰返しの圧力を受けることになり、空気振動を発生させる。
容積部９１内で発生した空気振動は、容積に対して絞った断面積の空気入出部９１ｂから排気通路内に噴出して、排ガスの流れに対し直角方向から衝突するので、排ガスは乱流となり、排ガス中の還元剤は排ガス中に拡散される。

【0047】

本実施形態においては、容積部７１（７５又は９１）に連通した開口部６ａを第１排気管１８ａの外周に等間隔で４個配設したので、カム７２の回転により、空気振動は、周方向（第１排気管１８ａ）に順次噴射タイミングをずらして噴射され、開口部６ａからの空気振動が排気通路を流れる排ガスに伝播され、排ガスの流れは乱流となる。
しかも、１個前の開口部６ａから噴射された空気振動で、排気通路の排ガスは乱流となり、排ガスの主流部分は排気流路の中心からずれる。
中心からずれた排ガスは次の開口部６ａから噴射された空気振動によって振動が付与されるので、排ガスは排気通路内で排気通路軸芯を中心とした旋回流が生起され、排ガスと還元剤との混合が促進される。
また、空気振動は、駆動部材による強制的で且つ、振幅（強さ）を容易に調整できるので、還元剤は排ガス中に効率よく拡散される。
また、カム７２の駆動は、エンジン制御装置（ＥＣＵ）５５によって制御される電動モータによって駆動されるため、エンジン１の回転数、負荷に合わせた回転数にすることができ、より効率的な排ガスと還元剤との混合が可能となり、排ガス浄化装置３の効果を向上させることができる。

【0048】

（第３実施形態）
本実施形態は、第２実施形態に対し、還元剤拡散装置の容積部に連通した開口部の配置構造が異なる以外は同じなので、還元剤拡散装置以外の説明は省略する。
また、同一部品は、同一符号を付して、説明は省略する。

【0049】

図２に基づいて還元剤拡散装置８を説明する。
還元剤拡散装置８は、容積部７１と、該容積部７１を変形させて、容積部７１内に空気振動を生起させる駆動手段とを備えている。
駆動手段は、容積部７１を変形させるカム７２と、カム７２の軸に連結して、カム７２を回転させる駆動部材であるモータ７３と、モータ７３の駆動を制御するエンジン制御装置（ＥＣＵ）５５とを備えている。

【0050】

還元剤拡散装置８の容積部７１の配置詳細を図６（Ａ）に基づいて説明する。
還元剤拡散装置８は、第１排気管１８ａの外周壁に、第１排気管１８ａの軸芯ＣＬを中心にして、第１排気管１８ａの外周壁側に間隔２Ｌ[図６（Ａ）においては上下方向]を有した位置に開口した２か所の開口部６ａと、夫々の開口部６ａと連通する２個の容積部７１と、該容積部７１の空気入出部７１ｂと開口部６ａとを連通させる連通管７４ｅ、７４ｆと、２個の容積部７１の底部７１ａが間隔を有して対向し、該間隔を有して対向した空間部に底部７１ａを変形させるカム７２を配置している。
２個の開口部６ａの一方は、軸芯ＣＬに対し上側［図６（Ａ）において］に位置し、他方は、軸芯ＣＬに対し下側［図６（Ａ）において］に位置するようになっている。
一方（上側）の開口部６ａから噴射される空気振動の方向と、他方（下側）の開口部６ａから噴射される空気振動の噴出方向を同一方向に設置してある。
カム７２を矢印の方向に回転させると、カム７２の頂部が底部７１ａを順次変形させ、容積部７１内の空気（排ガス）容積を変動させて空気疎密波を形成して振動させる。

【0051】

本実施形態では、第１排気管１８ａの外周壁２か所の開口部６ａが、第１排気管１８ａの軸芯ＣＬに対して上下に夫々がオフセットした状態で配設されている。
従って、排気通路の排ガスは、一方の開口部６ａから噴出した空気振動によって第１排気管１８ａの内壁面に沿った旋回流を生起する。
ところが、カム７２が１８０度回転して、他方の開口部６ａから噴出した空気振動は、第１排気管１８ａの内壁面に沿った旋回流を逆方向に旋回させるように作用する。
排ガスは、乱流となって排気通路下流側に流れるので、排ガスと還元剤の混合は促進され、排ガス浄化装置３の浄化効率を向上させることができる。

【0052】

（第４実施形態）
本実施形態は、第３実施形態に対し、連通管の配置を変え開口部６ａからの空気振動の噴出方向を変えた以外は同じなので、連通管の配置以外の説明は省略する。
また、同一部品は、同一符号を付して、説明は省略する。

【0053】

還元剤拡散装置９の容積部７１の配置詳細を図６（Ｂ）に基づいて説明する。
還元剤拡散装置９は、第１排気管１８ａの外周壁に、第１排気管１８ａの軸芯ＣＬに対して夫々対向した位置で且つ、噴射方向が夫々反対方向に噴出させると共に、夫々の噴射方向が軸芯ＣＬに対しオフセットｍするように配置された２か所の開口部６ａと、夫々の開口部６ａと連通する２個の容積部７１と、該容積部７１の空気入出部７１ｂと開口部６ａとを連通させる連通管７４ｅ、７４ｇと、２個の容積部７１の底部７１ａが間隔を有して対向し、該間隔を有して対向した空間部に底部７１ａを変形させるカム７２を配置している。
２個の開口部６ａの一方は、軸芯ＣＬに対し上側［図６（Ｂ）において］に位置し、他方は、軸芯ＣＬに対し下側［図６（Ｂ）において］に位置するようになっている。
一方（上側）の開口部６ａから噴射される空気振動の方向と、他方（下側）の開口部６ａから噴射される空気振動の噴出方向を逆方向に設置してある。
カム７２を矢印の方向に回転させると、カム７２の頂部が底部７１ａを順次変形させ、容積部７１内の空気（排ガス）を振動させる。

【0054】

このようにすることで、排気通路の排ガスは、一方の開口部６ａから噴出した空気振動によって第１排気管１８ａの内壁面に沿った旋回流を生起する。
更に、カム７２が１８０度回転して、他方の開口部６ａから噴出した空気振動は、第１排気管１８ａの内壁面に沿った旋回流を更に旋回させるように作用する。
従って、排ガスと還元剤は、排気通路内を強い旋回流を発生しながら流れるので、排ガスと還元剤との混合は促進される。

【産業上の利用可能性】

【0055】

内燃機関から排出される排ガス中に還元剤を噴射して混合させ、触媒にて排ガス中の有害物質を除去する内燃機関の排気浄化装置に利用できる。

【符号の説明】

【0056】

１ エンジン（内燃機関）
３、３５ 排ガス浄化装置
５ 還元剤供給装置
６、７、８、９ 還元剤拡散装置
６ａ 開口部
１３ 燃焼室
１８ 排気管
１８ａ 第１排気管（壁面）
１９ 吸気装置
２１ ターボチャージャ
３１ 第１排ガス浄化装置
３２ 第２排ガス浄化装置
５１ 還元剤貯溜タンク
５２ 還元剤噴射弁
６１、７１、７５、９１ 容積部
７１ｂ、７５ｂ、９１ｂ 空気入出部
Ｓ 容積

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】