排气净化装置.pdf

本发明提供一种发动机的排气净化装置，其具有：第1壳体(17)，其配置在排气通路(13)上；第2壳体(23)，其配置在第1壳体(17)的下游侧，收容排气净化设备(24)；连结管(22、41、51)，其使第1壳体与第2壳体连通，具有插入第1壳体内的插入部分；以及喷射嘴(27、52)，其利用插入配置在连结管(22、41、51)内的前端部喷射辅助剂。通过在连结管(22、41、51)的插入部分设置使其内外连通的多个通孔(22a、41a、41b、51a)，而经由各连通孔，将第1壳体(17)内的排气导入连结管(22、41、51)内，并向第2壳体(23)引导。

1.  一种发动机的排气净化装置，其特征在于，具有：
第1壳体，其配置在发动机的排气通路上；
第2壳体，其配置在上述排气通路的上述第1壳体的下游侧，收容排气净化设备；
连结管，其将上述第1壳体与第2壳体连通，并且具有插入上述第1壳体内的插入部分，该连结管通过在上述插入部分上设置使其内外连通的多个通孔，从而经由各通孔，将上述第1壳体内的排气导入上述连结管内，向上述第2壳体引导；以及
喷射嘴，其前端部插入配置在上述连结管内，利用上述前端部喷射上述排气净化设备所需的辅助剂。

2.  如权利要求1所述的发动机的排气净化装置，其特征在于，
上述第1壳体为大致筒状，
上述第2壳体相对于上述第1壳体的中心轴线，配置在侧方，
上述连结管配置为，使其上游侧部分从上述第1壳体的一个侧面贯穿至另一个侧面，在位于上述第1壳体内的上述插入部分上形成上述通孔。

3.  如权利要求2所述的发动机的排气净化装置，其特征在于，
上述连结管的上述通孔设置为，与配置于上述第1壳体内的排气流动方向上游侧的通孔的直径相比，使配置于下游侧的通孔的直径较大。

4.  如权利要求2所述的发动机的排气净化装置，其特征在于，
上述连结管，使实质上相同直径的通孔，实质上均匀地配置在上述插入部分上。

5.  如权利要求1所述的发动机的排气净化装置，其特征在于，
上述连结管的上述通孔设置为，使上述通孔的总开口面积大于上述连结管的通路剖面积。

6.  如权利要求1所述的发动机的排气净化装置，其特征在于，
上述喷射嘴沿上述连结管的中心轴线，从排气流动方向的上游侧向下游侧喷射辅助剂。

7.  如权利要求1所述的发动机的排气净化装置，其特征在于，
上述第1壳体构成大致筒状，
上述第2壳体配置在上述第1壳体的中心轴线方向上，
上述连结管，通过使一端与上述第2壳体连接，并从上述第2壳体向上述第1壳体延伸设置，从而使另一端侧的部分贯穿位于上述第2壳体侧的上述第1壳体的端部，而插入上述第1壳体内，
上述喷射嘴从位于上述第1壳体内的上述连结管的端部侧，喷射上述辅助剂。

8.  如权利要求1所述的发动机的排气净化装置，其特征在于，
上述喷射嘴喷射尿素水溶液作为上述辅助剂，
上述排气净化设备是选择还原型NOx催化剂，其使用由从上述喷射嘴喷射的尿素水溶液生成的氨，还原排气中的NOx。

9.  如权利要求1所述的发动机的排气净化装置，其特征在于，
上述喷射嘴喷射燃料作为上述辅助剂，
上述排气净化设备是前段氧化催化剂，其通过使从上述喷射嘴喷射的燃料发生氧化反应，使排气温度上升，从而对配置于下游侧的柴油机颗粒物过滤器进行强制再生。

10.  如权利要求1所述的发动机的排气净化装置，其特征在于，
上述喷射嘴喷射燃料作为上述辅助剂，
上述排气净化设备是前段氧化催化剂，其通过使从上述喷射嘴喷射的燃料发生氧化反应，使排气温度上升，从而进行配置于下游侧的吸附型NOx催化剂的SOx净化。

排气净化装置
技术领域
本发明涉及发动机的排气净化装置，具体地说，涉及从喷射嘴向在排气通路中流动的排气中喷射辅助剂而供给至排气净化设备的排气净化装置。
背景技术
作为这种向排气中喷射辅助剂而供给排气净化设备的排气净化装置，已知例如具有SCR催化剂(选择还原型NOx催化剂)的排气净化装置。如公知所示，SCR催化剂为了还原排气中的NOx而需要NH₃(氨)。在这种排气净化装置中，从位于排气通路的SCR催化剂的上游侧的喷射嘴，喷射尿素水溶液作为辅助剂即还原剂，利用使尿素水溶液由排气热量及排气中的水蒸汽加水分解而生成的NH₃，获得SCR催化剂的NOx还原作用。
SCR催化剂中的NOx的还原作用，受到尿素水溶液的供给状态较大的影响。即，为了获得良好的还原作用，需要使尿素水溶液在排气中充分扩散并雾化，同时，防止尿素水溶液附着到排气通路等的壁面上，而尽量均匀地将NH₃供给至SCR催化剂的各部位。为了实现这种要求，提出在排气通路中设置搅拌排气的单元的多种方案，例如，如日本国特开2006-29233号公报(以下简称专利文献1)公示。
在上述专利文献1的排气净化装置中，如其图1、2所示，在排气通路的喷射嘴的上游侧，设置4个叶片作为搅拌单元。在排气在叶片装置中流通时，通过叶片的作用产生涡流，由此促进尿素水溶液向排气中的扩散。
为了利用上述叶片装置产生适于促进尿素水溶液扩散的强涡流，需要确保一定程度的较大的叶片面积，同时，为了以大角度变更排气的流通方向，需要将叶片角度设定得较大。但是，随着叶片面积的增加，叶片装置的位置处的通路面积减小，同时，随着叶片角度的增加，排气的流通方向以大角度变更而压力损失增大。其结果，存在发动机的排压增大，引起运行性能降低的问题。而且，喷射出的尿素水溶液的一部分，由于涡流的离心力而容易附着在排气通路的内周面上。这种现象也成为妨碍尿素水溶液的扩散及雾化的主要原因。
因此，在上述专利文献1的排气净化装置中，因为尿素水溶液的扩散·雾化的促进与发动机的排气增大的抑制，存在矛盾的关系，无法高水平地同时实现这二者，所以目前存在一个改良的余地。
发明内容
本发明是鉴于上述课题提出的，其目的在于提供一种发动机的排气净化装置，其可以使辅助剂的雾化·扩散的促进与发动机的排压增大的抑制并存，实现良好的净化性能。
为了实现上述目的，本发明的发动机的排气净化装置具有：第1壳体，其配置在发动机的排气通路上；第2壳体，其配置在上述排气通路的上述第1壳体的下游侧，收容排气净化设备；连结管，其将上述第1壳体与第2壳体连通，并且具有插入上述第1壳体内的插入部分，该连结管通过在上述插入部分上设置使其内外连通的多个通孔，从而经由各通孔，将上述第1壳体内的排气导入上述连结管内，向上述第2壳体引导；以及喷射嘴，其前端部插入配置在上述连结管内，利用上述前端部喷射上述排气净化设备所需的辅助剂。
在本发明的排气净化装置中，发动机的排气在经由排气通路导入第1壳体之后，在第1壳体内，经由连结管的各通孔被导入连结管内。被导入连结管中的排气，由连结管向第2壳体引导，而流入排气净化设备中。经由连结管的各通孔被导入连结管内部的排气，在连结管内相互碰撞而被搅拌。因为相对于该搅拌中的排气，从喷射嘴喷射辅助剂，所以辅助剂以被充分扩散及雾化的状态，输送至第2壳体侧。另外，可以抑制从各通孔向连结管内喷出的排气附着在连结管的内周面上，并有助于辅助剂的扩散及雾化的促进。其结果，可以抑制辅助剂被向下游侧的排气净化设备的各部位供给时的偏斜，可以利用供给的辅助剂适当地发挥使用排气净化设备的排气净化作用。
另外，因为这样在连结管内使排气相互碰撞而获得搅拌作用，所以即使为了抑制排气流通时的压力损失增加而稍微扩大通孔的总开口面积，也不会妨碍搅拌作用。因此，可以高水平地同时实现辅助剂的扩散·雾化的促进、和发动机的排气增加的抑制。
因此，本发明的发动机的排气净化装置，可以抑制供给至排气净化设备各部位的辅助剂的偏斜，实现良好的排气净化性能，同时，可以抑制发动机的排压增大，实现良好的运行性能。
在本发明的发动机的排气净化装置中，例如，第1壳体构成大致筒状，第2壳体可以相对于第1壳体的中心轴线配置在侧方。在这种情况下，连结管以使其上游侧部分从第1壳体的一个侧面贯穿至另一个侧面的方式配置，在位于第1壳体内的插入部分上形成通孔。此外，在这种情况下，连结管的通孔也可以设置为，与配置于第1壳体内的排气流动方向上游侧的通孔的直径相比，使配置于下游侧的通孔的直径较大。在按照这种方式改变通孔直径的情况下，可以与排气从第1壳体向连结管流通的状况不同相对应，实现更良好的辅助剂的扩散及雾化。但是，连结管即使在插入部分实质均匀地配置实质相同直径的通孔，也可以实现良好的辅助剂的扩散及雾化。
在本发明的发动机的排气净化装置中，例如，连结管也可以以使通孔的总开口面积大于连结管的通路剖面积的方式设置通孔。由此，可以更高效地抑制使排气在通孔中流通而引起的发动机的排压增加。
在本发明的发动机的排气净化装置中，例如，喷射嘴也可以沿连结管的中心轴线，从排气流动方向的上游侧向下游侧喷射辅助剂。由此，可以更高效地促进辅助剂的扩散·雾化，同时更可靠地抑制辅助剂向连结管的内周面的附着。
在本发明的发动机的排气净化装置中，例如，也可以为第1壳体构成大致筒状，第2壳体配置在第1壳体的中心轴线方向上。在这种情况下，连结管通过使一端与第2壳体连接，并从第2壳体向第1壳体延伸设置，而使另一端侧的部分贯穿位于第2壳体侧的第1壳体的端部，从而插入第1壳体内，另外，喷射嘴从位于第1壳体内的连结管的端部侧，喷射辅助剂。
在本发明的发动机的排气净化装置中，例如，喷射嘴可以喷射尿素水溶液作为辅助剂。在这种情况下，排气净化设备是选择还原型NOx催化剂，其使用由从喷射嘴喷射的尿素水溶液生成的氨，还原排气中的NOx。由此，可以抑制供给选择还原型NOx催化剂的氨的偏斜，选择还原型NOx催化剂发挥良好的排气净化功能。
在本发明的发动机的排气净化装置中，例如，喷射嘴也可以喷射燃料作为辅助剂。在这种情况下，排气净化设备是前段氧化催化剂，其通过使从喷射嘴喷射的燃料发生氧化反应，使排气温度上升，而对配置于下游侧的柴油机颗粒物过滤器进行强制再生。或者排气净化设备是前段氧化催化剂，其通过使从喷射嘴喷射的燃料发生氧化反应，使排气温度上升，进行配置于下游侧的吸附型NOx催化剂的SOx净化。由此，可以抑制供给前段氧化催化剂的燃料的偏斜，通过前段氧化催化剂中的燃料的氧化反应，更高效地使排气的温度上升。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式涉及的发动机的排气净化装置的整体结构图。
图2是作为本发明的第1实施方式，表示第1及第2壳体的连接部分的局部放大剖面图。
图3是与图2相对应，表示排气流动状态的局部放大剖面图。
图4是作为本发明的第2实施方式，表示第1及第2壳体的连接部分的局部放大剖面图。
图5是表示排气流动状态的沿图4中的V-V线的剖面图。
图6是作为本发明的第3实施方式，表示第1及第2壳体的连接部分的局部放大剖面图。
具体实施方式
对于本发明的第1实施方式涉及的发动机的排气净化装置，以下参照附图详细地说明。
图1是表示本实施方式的发动机的排气净化装置的整体结构图。发动机1是直列6气缸柴油发动机，本实施方式的发动机1及排气净化装置2搭载在卡车上。图1以与向卡车的实际搭载状态相同的配置，示意地表示发动机1及排气净化装置2，同时，部分地表示卡车的下部。此外，在下面的说明中，以车辆作为主体，规定前后方向及左右方向。
卡车采用梯形车架的底盘构造。梯形车架构成为，将在车体的整个前后方向上延伸设置的一对纵梁3a，利用多个横梁3b(在图1中仅表示1个)连结。在该梯形车架上，除了发动机1等动力装置之外，还搭载构成车体的驾驶室及货箱3c等。在图1中，部分地表示梯形车架的左右一对的纵梁3a，同时，由双点划线表示载置于梯形车架上的货箱3c。在成为该货箱3c的下方的底部，设置排气净化装置2。
发动机1配置在构成梯形车架的左右纵梁3a之间。在发动机1的各气缸上设置燃料喷射阀4。各燃料喷射阀4从共用的公共油轨5供给加压燃料，随着其阀门打开，向对应的气缸内喷射燃料。在发动机1的进气侧，安装用于向发动机1供给进气的进气歧管6。在与进气歧管6连接的进气通路7上，从上游侧开始安装空气净化器8、涡轮增压器9的压缩机9a、中间冷却器10。另一方面，在发动机1的排气侧，安装用于排出发动机1的排气的排气歧管12。在排气歧管12的出口，安装与上述压缩机9a同轴地机械连结的涡轮增压器9的涡轮机9b。涡轮机9b与排气通路13连接，在排气通路13上安装上述排气净化装置2。
在发动机1的后部结合变速器15，在变速器15的输出轴上连结驱动轴16的前端。驱动轴16在车体下方且在左右纵梁3a之间向后方延伸设置，其后端经由未图示的差动齿轮与左右后轮连接。
上述排气通路13在车体下方的驱动轴16和右侧的纵梁3a之间，向后方延伸设置。在一般的卡车中，排气通道13直接延伸设置至车体后部，在排气通路13上直列配置排气净化装置2的各结构部件。但是，在本实施方式的卡车中，由于因货箱长度的原因而下方的前后空间不足，所以将排气通路13的一部分配置在右侧，向侧方排出排气。与这种排气通路13的配置相对应，设置在排气通路13上的排气净化装置2的布局也发生变化，下面对于排气净化装置2的结构进行详细说明。
在驱动轴16与右侧的纵梁3a之间，排气通路13与第1壳体17连接。第1壳体17构成具有沿前后方向(排气流动方向)的中心轴线的圆筒状。在第1壳体17内的上游侧配置前段氧化催化剂18，在下游侧设置用于收集排气中的PM(颗粒物质)的壁流式DPF(柴油机颗粒过滤器)19。此外，在第1壳体17内，在DPF 19的下游侧形成称为混合室20的空间。在排气通路13的接近第1壳体17的位置，设置后述的DPF 19的强制再生用的燃料喷射阀21。
图2是表示排气净化装置2中的第1及第2壳体的连接部分的局部放大剖面图。如图1、2所示，在第1壳体17的与混合室20相对应的位置，以沿左右方向贯穿第1壳体17(即，横穿第1壳体17的中心轴线的方向)的方式，配置连结管22。连结管22构成排气通路13的一部分，其直径也设定为与排气通路13大致相同。第1壳体17与连结管22，在连结管22的贯穿位置处焊接。在从第1壳体17的外周面露出的连结管22的左端焊接盖体22b，由此，使连结管22的左端密闭。
在连结管22的向混合室20内露出的部分(插入部分)上，设置使连结管22的内外连通的多个通孔22a，经由该通孔22a使混合室20内部与连结管22内部相互连通。连结管22的各通孔22a的直径设定为完全相同，同时，各通孔22a均匀地分散配置于向混合室20内露出的部分上。全部通孔22a的总开口面积设定为大于连结管22的通路剖面积。但是，总开口面积的设定不一定限定于此，总开口面积也可以小于连结管22的通路剖面积。
在隔着右侧的纵梁3a的、第1壳体17的右方位置，配置第2壳体23，其构成具有沿左右方向延伸的中心轴线的圆筒状。上述连结管22以从第1壳体17的外周面向右方凸出，并穿过纵梁3a下方而向前方弯曲的方式延伸设置。连结管22的右端，在成为第2壳体23的左端侧的位置，与第2壳体23的外周面焊接。在第2壳体23内的上游侧(即，车辆左侧)，配置使用NH₃(氨)还原排气中的NOx的SCR催化剂(选择还原型NOx催化剂)24。该SCR催化剂24相当于本发明的排气净化设备。在第2壳体23内的下游侧(即车辆右侧)，设置后段氧化催化剂25。此外，在后段氧化催化剂25的下游侧，在第2壳体23上焊接排气管26的一端，排气管26的另一端向左侧弯曲而形成，并向车体侧方开口。排气管26构成排气通路13的一部分。
在上述连结管22的盖体22b上，以位于连结管22的中心轴线L上的方式固定电磁式的喷射嘴27，喷射嘴27的前端部27a贯穿盖体22b而被插入连结管22内。喷射嘴27可以将从未图示的储存箱加压输送的尿素水溶液作为还原剂(辅助剂)，向连结管22内喷入。喷射嘴27喷射尿素水溶液的方向设定为，沿连结管22的中心轴线L而指向第2壳体23侧(即下游侧)。
发动机1的各气缸的燃料喷射阀2、强制再生用的燃料喷射阀21、喷射嘴27等控制设备类，及未图示的传感器类，与ECU(电子控制单元)31连接。上述控制设备根据来自传感器类的检测信息，由ECU 31驱动控制。例如，ECU 31根据转速或负载等发动机1的运行状态，控制燃料喷射阀2的喷射量、喷射压力、喷射定时，使发动机1运行。
在发动机1的运行中，从发动机1排出的排气经由排气通路13被导入第1壳体17内，通过前段氧化催化剂18及DPF 19之后流入混合室20内。流入混合室20内的排气经由连结管22的各通孔22a被导入连结管22内，在连结管22内部流动而流入第2壳体23内。然后，在排气通过SCR催化剂24及后段氧化催化剂25后，经由排出管26被排出至大气中。此时，在DPF 19中捕获排气中的PM，在SCR催化剂24中还原排气中的NOx。通过DPF 19及SCR催化剂24的这些作用，排气被净化，以抑制向大气中排出有害成分。为了使DPF 19及SCR催化剂24适当发挥这种净化作用，ECU 31对于DPF19执行强制再生控制，对于SCR催化剂24由喷射嘴27执行尿素水溶液的供给控制。下面，对于这些控制详细地进行说明。
随着PM的捕获，DPF 19中的PM的堆积量逐渐增加。由DPF 19捕获的PM，在发动机1以规定的运行状态(例如排气温度较高的运行状态)运行时，通过使用由前段氧化催化剂18的排气中的NO氧化反应生成的NO₂作为氧化剂，而连续地被烧却去除(连续再生)。另外，如果发动机1长时间持续无法获得这种DPF 19的连续再生作用的运行状态，则DPF 19中的PM的堆积量会逐渐增加而超过容许量。因此，假定这种状况而ECU 31在根据发动机1的运行状态推定的PM的堆积量超过DPF 19的容许量之前，实施用于强制地烧却去除堆积在DPF 19中的PM的强制再生。在该强制再生中使用排气通路13中的燃料喷射阀21。ECU 31通过使燃料喷射阀21喷射未燃燃料，而向前段氧化催化剂18供给未燃燃料，通过利用该未燃燃料的氧化反应热使下游侧的DPF 19的温度上升，从而烧却去除堆积在DPF 19中的PM。也可以取代使用燃料喷射阀21供给未燃燃料，而是通过在主喷射后的膨胀行程或排气行程中的后喷射，向前段氧化催化剂18喷射未燃燃料。
在尿素水溶液的供给控制中，ECU 31根据发动机1的运行状态或设置在喷射嘴27附近的未图示的温度传感器的检测值等，控制从喷射嘴27喷射的尿素水溶液的喷射量。喷射的尿素水溶液在连结管22内流动的过程中，利用排气热量及排气中的水蒸汽而加水分解，生成NH₃。这样生成的NH₃被输送至下游侧的SCR催化剂24，在SCR催化剂24中使用NH₃将排气中的NOx还原为无害的N₂。在SCR催化剂24中剩余的NH₃由后段氧化催化剂25处理。后段氧化催化剂25还进行在DPF 19的PM的燃烧中产生的CO的处理。
上述SCR催化剂24中的NOx的还原作用，受到从喷射嘴27的尿素水溶液的供给状态很大的影响。因此，在本实施方式中，向以上述方式设置多个通孔22a的连结管22内喷射尿素水溶液。以下对于这种结构所起的作用效果进行说明。
图3是对应于图2而表示排气流动状态的局部放大剖面图。在第1壳体17的混合室20内，排气经由各通孔22a被导入连结管22内。如箭头所示，在连结管22内，排气经由周围的各通孔22a从连结管22的全周向中心部集中，一边相互碰撞一边向下游侧的第2壳体23流动。通过相互碰撞，排气被强力地搅拌，从喷射嘴27向该搅拌的排气中喷射尿素水溶液。因此，喷射的尿素水溶液在充分扩散到排气中并雾化的状态下，向第2壳体23侧输送。
另外，从连结管22的全周的各通孔22a喷出的排气，在连结管22内促进尿素水溶液的扩散·雾化作用，同时，抑制尿素水溶液向连结管22的内周面附着。因为暂时附着在内周面上的尿素水溶液很难扩散到排气中及雾化，所以其结果，这种附着抑制作用也有助于扩散及雾化促进。
此外，连结管22内的搅拌作用，在排气相互碰撞的中心部最强。因为尿素水溶液从喷射嘴27沿连结管22的中心轴线L喷射，所以其结果，在连结管22内输送过程中的尿素水溶液持续受到强烈的搅拌作用。因此，可以使尿素水溶液的扩散及雾化的促进更加可靠，同时可以更加可靠地抑制向连结管22的内周面附着。
由于以上主要原因，喷射到连结管22内的尿素水溶液在排气内充分扩散及雾化，在连结管22内因尿素水溶液加水分解而生成的NH₃，被大致均匀地供给至下游侧的SCR催化剂24的各部位。由此，可以最大限度发挥SCR催化剂24对NOx的还原作用，可靠地还原在排气中包含的NOx，而净化排气。
另外，因为连结管22的通孔22a的总开口面积大于连结管22的通路剖面积，所以不会发生因使排气在各通孔22a内流通而使压力损失增大的问题，可以事先防止由此引起的发动机1的排压增加。
即，根据本实施方式的排气净化装置2，即使为了防止压力损失增加而使通孔22a的总开口面积稍微增大，也不会妨碍利用上述各通孔22a获得的排气的搅拌作用。其结果，在本实施方式的排气净化装置2中，尿素水溶液的扩散·雾化的促进与发动机1的排压增加的抑制不一定成为矛盾的关系。因此，本实施方式的排气净化装置2可以高水平地同时实现尿素水溶液的扩散·雾化的促进、和发动机1的排压降低，同时实现良好的排气净化性能和运行性能。
另外，在本实施方式的排气净化装置2中，在以贯穿第1壳体17的方式配置的连结管22的左端(相当于上游侧)设置喷射嘴27。因此，如图3所示，从喷射嘴27至SCR催化剂24的距离A较长，可以最大限度地确保尿素水溶液经由连结管22内而到达SCR催化剂24上的时间。其结果，该主要原因也有助于尿素水溶液的扩散及雾化的促进。
在混合室20中，因为需要贯穿配置连结管22，所以需要一定程度的容积，该混合室20设置在收容前段氧化催化剂18及DPF 19的第1壳体17内的最下游侧。因此，本实施方式的排气净化装置2，与例如在发动机1的排气通路13上，与第1壳体17独立地设置混合室20的情况相比，还具有可以使排气净化装置2小型化的优点。
下面，对于本发明的实施方式2涉及的发动机1的排气净化装置2’，参照附图详细地说明。在本实施方式的排气净化装置2’中，与第1实施方式的排气净化装置2相比，连结管41的结构与图2所示的连结管22不同，排气净化装置2’的整体结构如图1所示，与第1实施方式的排气净化装置2相同。因此，与第1实施方式相同结构的位置标注共通的部件编号而省略说明，下面对于与第1实施方式不同的方面重点说明。
图4是表示第1壳体17和第2壳体23的连接部分的局部放大剖面图。图5是表示排气流动状态的沿图4中的V-V线的剖面图。在第1壳体17的向混合室20内露出的连结管22的部分(插入部分)上，设置多个通孔41a、41b。各通孔41a、41b与第1实施方式的各通孔22a同样地，均匀地分散配置。通孔41a、41b的总开口面积设定得大于连结管41的通路剖面积这一点，也与第1实施方式相同。但是，在本实施方式中，连结管41上的通孔41a、41b分为大直径孔和小直径孔。具体地说，以包含连结管41的中心轴线L在内而铅直延伸的假想平面为界，在排气的流动方向的上游侧(即DPF 19侧)设置小直径的通孔41a，在排气流动方向的下游侧(即与DPF 19相反一侧)设置大直径的通孔41b。
这些各通孔41a、41b的直径鉴于以下要素而设定。如图5所示，通过DPF 19后的排气，对应于连结管41的部位而向各通孔41a、41b的流动状况不同。如图5中箭头所示，通过DPF 19后的排气主要直接向排气流动方向的上游侧的通孔41a流动，与之相对，通过DPF 19后的排气与第1壳体17的内壁碰撞而以U字型回转后，主要向排气流动方向下游侧的通孔41b流动。由于这种不同，与排气流动方向上游侧的通孔41a相比，排气很难向下游侧的通孔41b流动。这种流动状况的差别，引起连结管41内的排气搅拌不均，进而成为妨碍还原剂(辅助剂)即尿素水溶液的扩散及雾化的主要原因。
在本实施方式的排气净化装置2’中，因为如上所述，与排气流动方向的上游侧的通孔41a相比，下游侧的通孔41b直径较大，所以排气向这些各通孔41a、41b流动的状况的差别减轻，在连结管41内，排气被良好地搅拌。因此，在排气经过各通孔41a、41b被导入连结管41内时，可以最大限度获得搅拌作用。由此，与第1实施方式的排气净化装置2相比，可以防止发动机1的排压增加，并且实现更良好的尿素水溶液的扩散·雾化。其结果，可以进一步提高由SCR催化剂24的NOx还原所起到的排气净化作用。
此外，在本实施方式中，作为连结管41的各通孔41a、41b，设定2种直径，但直径的种类不限于此。例如，也可以按照从上游侧向下游侧，使各通孔41a、41b的直径逐渐扩大的方式设定。
下面，对于本发明的实施方式3涉及的发动机1的排气净化装置2”，参照附图详细地说明。在本实施方式的排气净化装置2”中，与第1实施方式的排气净化装置2相比，第1壳体17和第2壳体23的配置不同，与之相伴，第1壳体17相对于混合室20的连结管51的连接状态不同。由此，对于与第1实施方式相同结构的位置标注相同的标号并省略说明，下面，对于与第1实施方式不同的方面重点进行说明。
图6是表示第1壳体17与第2壳体23的连接部分的局部放大剖面图。简单地说，与不规则地配置排气净化装置2”的第1及第2实施方式不同，在本实施方式中，与一般的卡车同样地，将排气净化装置2”的各结构部件直列配置。即，相对于收容前段氧化催化剂18及DPF 19的第1壳体17，以在后方直列连续的方式配置第2壳体23，在其内部收容SCR催化剂24及后段氧化催化剂25。
在第1壳体17内的DPF 19的下游侧形成混合室20。连结管51从与第1壳体17连接的位置开始，进一步向前方延伸设置，插入混合室20内。在混合室20内，在连结管51的前端焊接盖体51b，由此，使连结管51的前端封闭。在连结管51向混合室20内露出的部分(插入部分)上，设置使连结管51内外连通的多个通孔51a。此外，在本实施方式中，与第1实施方式相同地，使全部的各通孔51a直径相同，同时均匀地分散配置，但通孔51a的形状及配置不限于此。例如，也可以如第2实施方式所示，使通孔51a的直径在上游侧和下游侧不同，从而使各通孔51a的分布不均匀。
在第1壳体17的外周面的一侧固定喷射嘴52。喷射嘴52的前端部52a贯穿第1壳体17的壁面而延伸至混合室20内的中心部，并且向下游侧弯曲而形成，贯穿盖体51b的中心部而插入连结管51内。
在按照上述方式构成的本实施方式的排气净化装置2”中，与上述第1实施方式相同地，ECU 31控制还原剂(辅助剂)即尿素水溶液从喷射嘴27的供给状态。另外，在混合室20内，排气经由各通孔51a被导入连结管51内，在连结管51内，排气与第1实施方式同样地被搅拌。通过从喷射嘴27向这样搅拌的排气中喷射尿素水溶液，可以促进尿素水溶液的扩散及雾化。由此，重复的说明省略，在本实施方式中也可以获得在第1实施方式中说明的各作用效果。
至此结束本发明的实施方式的说明，但本发明的方式不限于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，在具有SCR催化剂24的柴油发动机的排气净化装置中应用本发明，但本发明的应用对象不限于此。例如，对于汽油发动机，因为也存在假定稀薄燃烧运行时而设置SCR催化剂24的情况，所以也可以将本发明应用于这种汽油发动机。
另外，在上述实施方式中，为了供给SCR催化剂24的尿素水溶液的扩散及雾化，利用在连结管22、41、51中对排气的搅拌。但是，这种排气搅拌的利用方式不限于此。例如，从与上述实施方式的DPF 19相关的说明中可知，在利用前段氧化催化剂18使从燃料喷射阀21供给的未燃燃料(辅助剂)氧化反应，而使DPF 19升温的强制再生过程中，为了最大限度地由前段氧化催化剂18进行未燃燃料的氧化反应，希望尽可能均匀地向前段氧化催化剂18的各部位供给未燃燃料。因此，可以在前段氧化催化剂18的上游侧，设置与上述各实施方式相同的具有连结管的混合室20，通过从配置在该连结管上的燃料喷射阀21，向在连结管内搅拌的排气中喷射未燃燃料，实现未燃燃料的扩散及雾化。在这种情况下，前段氧化催化剂18相当于本发明的排气净化设备。
另外，在作为其他NOx催化剂而公知的吸附型NOx催化剂中，会发生取代NOx而吸附SOx(硫酸氧化物)，使净化性能下降的现象，即所谓的硫中毒。因此，必须在NOx催化剂的上游侧配置前段氧化催化剂，利用前段氧化催化剂中的未燃燃料(辅助剂)的氧化反应热使NOx催化剂的温度上升，执行用于去除吸附的SOx的SOx净化。因此，为了该SOx净化，可以在上述DPF 19的强制再生中采用与应用本发明的情况相同的结构。在这种情况下，前段氧化催化剂也相当于本发明的排气净化设备。
另外，在上述实施方式中，在连结管22、41、51的全周设置通孔22a、41a、41b、51a，但不一定要在连结管的全周设置通孔。例如，可以在连结管的外周面相互正对的2个位置，沿各自的长度方向以列状配置通孔。在这种情况下，可以通过在连结管内使排气碰撞而得到良好的搅拌效果。