JP2009085171A - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーシングを脱着する際の整備性を悪化させることなく、ケーシングを分割するフランジ部からの放熱量を低減して排気温度の低下を抑制できるエンジンの排気浄化装置を提供する。
【解決手段】二重管構造の拡径部４３及び筒状部４４をフランジ部４１により接合してケーシング３０を構成し、拡径部４３に前段酸化触媒３３を収容し、筒状部４４にＤＰＦ３４を収容する。拡径部４３内の下流端に排気下流側に向けて縮径する環状の縮径案内部材５３を嵌合固定し、排ガスを内周側に縮流させてフランジ部４１の内周近傍に排ガスの滞留部を生起させることによりフランジ部４１からの放熱を抑制する一方、フランジ接合面から下流側への縮径案内部材５３の突出を防止することで、拡径部４３に対して筒状部４４を軸方向に移動させることなく下方に脱着可能とする。
【選択図】図２

Description

本発明はエンジンの排気浄化装置に係り、詳しくは排気通路に設けたケーシング内に後処理装置を収容し、ケーシングをフランジ部から排気上流側と下流側とに分離して内部の後処理装置を取出可能としたエンジンの排気浄化装置に関するものである。

エンジンには、排ガス中に含まれるＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）、或いはパティキュレート等の大気中への放出を防止するため、これらを浄化するための触媒やフィルタを用いた後処理装置が設けられている。
触媒は活性温度以上の温度に保持されることにより触媒機能を発揮するため、触媒に流入する排ガスの温度が低下して活性温度より低下するのを抑制する必要がある。また、パティキュレートを捕集するためのフィルタでは、上流側に配置した前段酸化触媒から供給されるＮＯ_２を利用して捕集したパティキュレートを酸化反応させて処理する所謂連続再生が行われるが、この連続再生においてもフィルタ上での酸化反応の促進のためにフィルタの温度低下を抑制する必要がある。このような要求を満たすため、例えば排気管や後処理装置を収容するケーシング等を二重管構造とする等、排気管やケーシングからの放熱量を低減する種々の対策が講じられている。

ところで、後処理装置としてケーシング内に収容される触媒やフィルタは、定期的な保守或いは破損時の交換に備えてケーシングから取出可能に構成される場合がある。例えばパティキュレートを捕集するフィルタでは、焼却されたオイル中の金属成分等が灰として次第にフィルタ上に堆積するため、定期的にてケーシングからフィルタを取り出してアッシュクリーニングを実施している。内部の触媒やフィルタを取出可能とするケーシングの構造には、一般的にフランジ部が利用される。例えば、内部に収容したフィルタの上流側位置及び下流側位置を境界としてケーシングを３分割してフランジ部で接合することにより、内部のフィルタを取出可能としている。

しかしながら、上記フランジ部はケーシングの外周全体に突設されていることから放熱フィンとして作用し、ケーシング内を流通する排ガスの熱を外気に放出してしまう。この現象は、上記した排気管やケーシングからの放熱量を低減する要請とは逆行するものであり、下流側に位置する後処理装置は、フランジ部からの放熱により温度低下した排ガスに晒されて適正温度を維持できず、結果として本来の排ガス浄化機能を達成できないという問題があった。

このようなフランジ部からの放熱現象を抑制すべく、種々の対策が提案されている（例えば、特許文献１参照）。当該特許文献１の技術は、二重管構造の排気管を接合するフランジ部の放熱対策であるが、上流側排気管の内管と外管との間に下流側排気管の内管を挿入することにより、上流側及び下流側排気管の内管を排ガス流通方向にオーバラップさせて、フランジ部への排ガスの直接的な接触を防止している。そこで、この特許文献１に記載された構成を、上記した後処理装置を収容するケーシングに応用して、ケーシングに設けられたフランジ部からの放熱対策とすることが考えられる。
特開平８−２１２３２号公報

上記特許文献１に記載された技術では、上流側排気管の内管と外管との間に下流側排気管の内管を挿入しているため、上流側または下流側の排気管を取り外す際には、フランジ部の接続ボルトを取り外したとしても、上流側または下流側配管をフランジ部の接合面に沿ってずらすことができない。従って、何れか一方の排気管を相手側の排気管に対して軸方向に離間させながら、上流側排気管の内管と外管との間から下流側排気管の内管を軸方向に抜き取る必要があり、一方、排気管を取り付ける際には、逆に内管の挿入操作を要する。このように排気管を軸方向に移動させながら脱着する必要があることから、整備性が悪化するという問題があった。

特に車両に搭載された排気浄化装置では、排気管やケーシングが車体下面に対して適宜箇所でゴム製の吊り輪等により吊下支持されており、吊り輪によって得られる排気管の軸方向の自由度では内管の抜取り操作や挿入操作に不足するため、軸方の移動を妨げている吊り輪を脱着する等の付帯作業を要してしまう。この問題は、特許文献１の技術をケーシングに応用した場合でも同様に生じるが、後処理装置を収容したケーシングは排気管と比べて大径である上に重量も格段に重いため、元々排気管に比べて脱着作業を行い難く、その上、上記のようにケーシングを軸方向に移動させる操作等が必要になると、その整備性が著しく悪化してしまうという問題がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ケーシングを脱着する際の整備性を悪化させることなく、ケーシングを分割するフランジ部からの放熱量を低減して排気温度の低下を抑制することができるエンジンの排気浄化装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、エンジンの排気が内部を流動する上流側排気通路と下流側排気通路との間にケーシングを設けて内部に後処理装置を収容し、後処理装置の少なくとも上流側位置または下流側位置においてケーシングを上流部と下流部とに分割して内部の後処理装置を取出可能とすると共に、上流部の下流側への開口端と下流部の上流側への開口端とをフランジ部を介して相互に脱着可能に接合してなるエンジンの排気浄化装置において、上流部のフランジ部近傍の内周に、フランジ部の接合面から排気下流側への突出を防止された状態で、上流部内を流通した排ガスをケーシング内周側に案内する排ガス案内手段を配設したものである。

従って、ケーシングは後処理装置の上流側位置または下流側位置で上流部と下流部とに分割されてフランジ部により脱着可能に接合され、このフランジ部近傍の内周に配設された排ガス案内手段により排ガスがケーシング内周側へと縮流するように案内される。このため、フランジ部の内周近傍に排ガスの滞留域が生起されてエアカーテンとして機能することにより、上流側から順次流通する新たな排ガスがフランジ部の内周近傍に直接接触する現象が抑制され、フランジ部を介して排ガスが外気に放熱される事態が未然に防止される。よって、例えばフランジ部が後処理装置の上流側位置にあるときには、後処理装置が高温に維持され、フランジ部が後処理装置の下流側位置にあるときには、ケーシングのさらに下流側に設けられた別の後処理装置が高温に維持され、これらの後処理装置の浄化性能を最大限に発揮させることが可能となる。

また、後処理装置の定期的な保守或いは破損時の交換の際には、フランジ部を構成する一対のフランジを切り離した上でケーシング内から後処理装置を取り出す必要があるが、排ガス案内手段がフランジ部の接合面から排気下流側に突出していないため、両フランジを排気流通方向にほとんど移動させることなく、フランジ接合面に沿ってずらしながらケーシング内から後処理装置を取出可能となる。また、保守或いは交換後の後処理装置をケーシングに取り付ける際にも、同様にフランジ接合面に沿ってずらして実施可能であり、後処理装置の脱着時の整備性が向上する。

請求項２の発明は、請求項１において、排ガス案内手段を、環状をなして上流部のフランジ部近傍の内周に嵌合固定され、排気下流側に向けて縮径する形状をなす縮径案内部材としたものである。
従って、ケーシング上流部に嵌合固定された縮径案内部材が排気下流側に向けて縮径する形状をなすことから、ケーシング内を流通する排ガスは縮径案内部材の形状に倣って内周側へと縮流され、これによりフランジ部の内周近傍に滞留域が生起される。また、ケーシングに対して縮径案内部材は別部材であるため、例えば排気浄化装置の仕様変更に伴って縮径案内部材の形状を変更する必要が生じた場合には、上流側ケーシング自体を変更することなく、縮径案内部材の形状のみの最小限の変更により対応可能となる。

請求項３の発明は、請求項１において、ケーシングの上流部が、排ガスが内部を流通する筒状をなす内管と、内管の外周側に間隙を介して取り囲むように配設された同じく筒状をなす外管とから構成される二重管構造をなし、排ガス案内手段を、フランジ部近傍において内管の下流端を排気下流側に向けて縮径して形成した縮径案内部としたものである。
従って、内管の下流端に形成された縮径案内部が排気下流側に向けて縮径する形状をなすことから、ケーシング内を流通する排ガスは縮径案内部の形状に倣って内周側へと縮流され、これによりフランジ部の内周近傍に滞留域が生起される。また、上流部の内管の下流端を縮径させることにより容易に縮径案内部を形成でき、製造コストを低減可能となる。

以上説明したように請求項１の発明のエンジンの排気浄化装置によれば、ケーシングを脱着する際の整備性を悪化させることなく、ケーシングを分割するフランジ部からの放熱量を低減して排気温度の低下を抑制でき、もって後処理装置の浄化性能を最大限に発揮させることができる。
請求項２の発明のエンジンの排気浄化装置によれば、請求項１に加えて、縮径案内部材の形状変更に容易に対応することができる。

請求項３の発明のエンジンの排気浄化装置によれば、請求項１に加えて、製造コストを低減することができる。

［第１実施形態］
以下、本発明を車両用エンジンの排気浄化装置に具体化した第１実施形態を説明する。
図１は本実施形態の排気浄化装置が適用されたディーゼルエンジンを示す全体構成図である。
エンジン１は各気筒共通の高圧蓄圧室（以下コモンレールという）２を備えており、図示しない燃料噴射ポンプから供給されてコモンレール２に蓄えられた高圧の燃料である軽油を、各気筒に設けられたインジェクタ４に供給し、各インジェクタ４からそれぞれの気筒内に軽油が噴射される。

吸気通路６にはターボチャージャ８が装備されており、エアクリーナ１０を介して吸入された吸気は、吸気通路６からターボチャージャ８のコンプレッサ８ａへと流入し、コンプレッサ８ａで過給された吸気はインタークーラ１２及び吸気制御弁１４を介して吸気マニホールド１６に導入される。
一方、エンジン１の各気筒から排ガスが排出される排気ポート（図示せず）は、排気マニホールド１８を介して排気管２０（上流側排気通路）に接続されている。なお、排気マニホールド１８と吸気マニホールド１６との間には、ＥＧＲ弁２２を介して排気マニホールド１８と吸気マニホールド１４とを連通するＥＧＲ通路２４が設けられている。

排気管２０はターボチャージャ８のタービン８ｂを経た後、排気絞り弁２６を介して排気浄化装置２８に接続され、排気浄化装置２８は排気管２９を介して図示しない消音器に接続されている。また、タービン８ｂの回転軸はコンプレッサ８ａの回転軸と連結されており、タービン８ｂが排気管２０内を流動する排ガスを受けてコンプレッサ８ａを駆動するようになっている。

排気浄化装置２８は、排ガスの流通方向に沿った円筒状をなす上流側ケーシング３０と、同じく円筒状をなして上流側ケーシング３０の下流側に連通路３１（下流側排気通路）を介して連通する下流側ケーシング３２とで構成されている。上流側ケーシング３０内には前段酸化触媒３３が収容されると共に、この前段酸化触媒３３の下流側にはディーゼルパティキュレートフィルタ（本発明の後処理装置であり、以下、ＤＰＦという）３４が収容されている。ＤＰＦ３４はハニカム型のセラミック体からなり、上流側と下流側とを連通する多数の通路の上流側開口部と下流側開口部とを交互に閉鎖したウォールスルー式フィルタとして構成され、各通路を区画する内壁に排ガスを流通させながら排ガス中のパティキュレートを捕集するようになっている。

前段酸化触媒３３は、その温度が活性温度以上であるときに排ガス中のＮＯを酸化させてＮＯ_２を生成するので、このように前段酸化触媒３３とＤＰＦ３４とを配置することにより、ＤＰＦ３４に捕集され堆積しているパティキュレートは、前段酸化触媒３３から供給されたＮＯ_２と反応して酸化し、ＤＰＦ３４の連続再生が行われるようになっている。
車両の信号待ちや低速走行等の継続により排気温度の低いエンジン運転状態が連続した場合には、ＤＰＦ３４の連続再生が十分に行われないことから、ＤＰＦ３４内にパティキュレートが過剰に堆積して目詰まりを起こす虞がある。このため、ＤＰＦ３４におけるパティキュレートの堆積状況に応じて、適宜ＤＰＦ３４を昇温し強制再生を行うことにより、ＤＰＦ３４に堆積したパティキュレートを焼却し、ＤＰＦ３４の排気浄化機能を維持するようにしている。

ＤＰＦ３４の強制再生では、吸気制御弁１４や排気絞り弁２６を閉方向に制御して排気温度を上昇させると共に、エンジン１の膨張行程や排気行程でインジェクタ４からポスト噴射による排ガス中への燃料供給を行い、ＤＰＦ３４に堆積したパティキュレートを焼却することが可能な温度までＤＰＦ３４を昇温する。ＤＰＦ３４の温度が上昇することにより、ＤＰＦ３４に堆積していたパティキュレートが焼却除去される。

一方、下流側ケーシング３２内には、アンモニアを還元剤として排ガス中のＮＯｘを選択還元して浄化する選択還元型のＮＯｘ触媒３５が収容されると共に、このＮＯｘ触媒３５の下流側にはＮＯｘ触媒３５から流出したアンモニアを酸化除去するための後段酸化触媒３６が収容されている。この後段酸化触媒３６は、その温度が活性温度以上であるとき、ＤＰＦ３４の強制再生でパティキュレートが焼却される際に発生するＣＯを酸化し、ＣＯ_２として大気中に排出する機能も有している。

また、連通路３１には、内部を流通する排ガス中に尿素水を噴射供給する噴射ノズル３７が設けられている。この噴射ノズル３７から圧縮空気と共に噴射された尿素水は、排ガスの熱により加水分解してアンモニアとなり、ＮＯｘ触媒３５に供給される。供給されたアンモニアはＮＯｘ触媒３５に一旦吸着し、ＮＯｘ触媒３５の温度が活性温度以上であるときに、吸着したアンモニアと排ガス中のＮＯｘとの脱硝反応により、ＮＯｘが浄化されて無害なＮ_２となる。

ＤＰＦ３４の連続再生や強制再生では焼却されたパティキュレートが灰としてＤＰＦ３４上に次第に堆積することから、定期的に上流側ケーシング３０からＤＰＦ３４を取り出して、ＤＰＦ３４から灰を除去するアッシュクリーニングを実施する必要がある。このため、上流側ケーシング３０は、ＤＰＦ３４の上流側位置のフランジ部４１（以下、上流側フランジ部という）及びＤＰＦ３４の下流側位置のフランジ部４２（以下、下流側フランジ部という）を境界として３分割され、各フランジ部４１，４２により上流側ケーシング３０を分解して内部のＤＰＦ３４を取り出すことによりアッシュクリーニング可能としている。

［背景技術］において述べたように、上流側及び下流側フランジ部４１，４２は上流側ケーシング３０の外周全体に突設されることから放熱フィンとして作用し、上流側ケーシング３０内を流通する排ガスの熱を外部に放出してしまう。このため、上流側及び下流側フランジ部４１，４２より下流側に配置されたＤＰＦ３４、ＮＯｘ触媒３５及び後段酸化触媒３６は、上流側及び下流側フランジ部４１，４２からの放熱により温度低下した排ガスに晒されることになり、特に上流側フランジ部４１の直下流に位置するＤＰＦ３４は、上流側フランジ部４１からの放熱による影響を大きく受ける。よって、ＮＯ_２によりパティキュレートが酸化反応される温度域をＤＰＦ温度が下回る機会が多くなり、ＤＰＦ３４の連続再生性能が大きく低下してしまう。また、上流側フランジ部４１からの放熱対策として特許文献１の技術を適用した場合には、ＤＰＦ３４の脱着時に、大径で重量物である上流側ケーシング３０を軸方向に移動させる必要が生じることから、その整備性が著しく悪化してしまう。

このような不具合を鑑みて、本実施形態では上流側ケーシング３０を脱着する際の整備性を悪化させることなく、ＤＰＦ３４の連続再生性能に大きく影響する上流側フランジ部４１に対して放熱対策を講じており、以下、その構成を説明する。
まず、内部のＤＰＦ３４を取出可能とした上流側ケーシング３０の構成について述べる。

図１に示すように上流側ケーシング３０は、上流側の排気管２０から拡径した後に同一径で下流側に延びる拡径部４３（上流部）、拡径部４３から同一径で下流側に延びる筒状部４４（下流部）、及び筒状部４４から下流側に向けて縮径して連通路３１に接続される縮径部４５に３分割されている。拡径部４３と筒状部４４と間は上流側フランジ部４１により脱着可能に接合され、筒状部４４と縮径部４５との間は下流側フランジ部４２により脱着可能に接合され、各フランジ部４１，４２を相互に切り離すことにより拡径部４３と縮径部４５との間から筒状部４４を独立して取外可能となっている。

図２は上流側ケーシング３０の上流側フランジ部４１の周辺を示す部分断面図である。上流側ケーシング３０は、上流側及び下流側フランジ部４１，４２の箇所を除き、内管を構造材として機能させてケーシング形状を保つ所謂インナリジッドタイプの二重管構造とされている。拡径部４３及び筒状部４４の内管４３ａ，４４ａは、これらの拡径部４３及び筒状部４４の外形と対応する形状に形成されている。拡径部４３の内管４３ａの上流側は排気管２０に接続され、一方、内管４３ａの下流側開口端には、内管４３ａの外周全体を取り巻くように環状のフランジ４３ｃが段差部４３ｄを嵌合させた状態で溶接されている。

筒状部４４の内管４４ａの下流側は上記のように縮径部４５の上流側に対して下流側フランジ部４２により接合され、一方、内管４４ａの上流側開口端には、内管４４ａの外周全体を取り巻くように環状のフランジ４４ｃが内周の段差部４４ｄを嵌合させた状態で溶接されている。拡径部４３側のフランジ４３ｃと筒状部４４側のフランジ４４ｃとは相互に重なり合ってボルト４６ａ及びナット４６ｂにより接合され、これらのフランジ４３ｃ，４４ｃ、ボルト４６ａ及びナット４６ｂにより上流側フランジ部４１が構成されている。なお、図では示していないが、両フランジ４３ｃ，４４ｃ間には気密保持用のガスケットが介装されている。

拡径部４３の内管４３ａ内には前段酸化触媒３３が配設され、内管４３ａの内周面と前段酸化触媒３３の外周面との間に介装されたセラミック製のマット４８により、前段酸化触媒３３は内管４３ａ内の所定位置に保持されている。同様に筒状部４４の内管４４ａ内にはＤＰＦ３４が配設され、内管４４ａの内周面とＤＰＦ３４の外周面との間に介装されたグラスマット４８により、ＤＰＦ３４は内管４４ａ内の所定位置に保持されている。図２に示すように、拡径部４３の下流側開口端に対して前段酸化触媒３３の下流端は上流側に位置し、これにより拡径部４３内において前段酸化触媒３３の下流側に空間５２が形成されている。また、ＤＰＦ３４の上流端も筒状部４４の上流側開口端に対して若干下流側に位置している。

拡径部４３の内管４３ａの外周側には、内管４３ａの外周面に対して所定間隔をおいて取り囲むように筒状をなす外管４３ｂが配設され、外管４３ｂの下流端は上流側フランジ部４１の近傍に位置して上流側ケーシング３０の内周側に向けて縮径し、その端部が内管４３ａの外周面にスポット溶接されている。
同じく筒状部４４の内管４４ａの外周側には、内管４４ａの外周面に対して所定間隔をおいて取り囲むように筒状をなす外管４４ｂが配設され、外管４４ｂの上流端は上流側フランジ部４１の近傍に位置して上流側ケーシング３０の内周側に向けて縮径し、その端部が内管４４ａの外周面にスポット溶接されている。図示はしないが外管４４ｂの下流端も同様であり、下流側フランジ部４２の近傍に位置して上流側ケーシング３０の内周側に向けて縮径し、その端部が内管４４ａの外周面にスポット溶接されている。拡径部４３の内管４３ａと外管４３ｂとの間に形成された間隙には断熱材としてグラスウール４９が隙間無く介装され、同様に筒状部４４の内管４４ａと外管４４ｂとの間に形成された間隙にもグラスウール４９が隙間無く介装されている。

図示はしないが、下流側フランジ部４２についても上流側フランジ部４１と同一構成である。また、縮径部４５の構成についても拡径部４３や筒状部４４と同じく、内管と外管とからなる二重管構造とされている。
以上のように拡径部４３及び縮径部４４は十分な断熱性を有する二重管構造となっているものの、上流側フランジ部４１を構成するフランジ４３ｃ，４４ｃが拡径部４３及び筒状部４４の内管４３ａ，４４ａに対して直接接続されていることから、内管４３ａ，４４ａ内を流通する排ガスの熱が上流側フランジ部４１から外気に放出されてしまい、放熱による影響が直下流のＤＰＦ３４に及ぶ。そこで、本実施形態では、上流側フランジ部４１に対する放熱対策として、上記前段酸化触媒３３の下流側の空間５２内に縮径案内部材５３（排ガス案内手段）を配設している。

縮径案内部材５３は全体として環状をなし、空間５２内の上流側フランジ部４１の近傍、即ち内管４３ａの下流側への開口端に位置している。縮径案内部材５３は上流側より、拡径部４３の内管４３ａの内周面に密着して適宜スポット溶接されたベース部５３ａ、このベース部５３ａの下流端から下流側に向けて次第に縮径する第１案内部５３ｂ、及び第１案内部５３ｂの下流端から略同一径を保って下流側に延びる第２案内部５３ｃから構成されている。

縮径案内部材５３のベース部５３ａの上流端は、前段酸化触媒３３の下流端に対して若干の間隙をおいて位置し、第２案内部５３ｃの下流端は、上流側フランジ部４１を構成する一対のフランジ４３ｃ，４４ｃの接合面に対して寸法αだけ上流側に位置している。従って、内管４３ａの下流側開口端の内周側には所定間隔をおいて縮径案内部材５３の第１及び第２案内部材５３ｂ，５３ｃが位置し、これらの第１及び第２案内部材５３ｂ，５３ｃにより内管４３ａの下流側開口端近傍が内周側より覆われている。

次に、以上のように構成された本実施形態のエンジン１の排気浄化装置における縮径案内部材５３の作用を説明する。
エンジン１から排出された排ガスは排気管２０を経て上流側ケーシング３０の拡径部４３内に導入され、拡径部４３内で前段酸化触媒３３を流通した後に空間５２内に排出される。空間５２内の外周側以外の箇所では排ガスが流通方向を変えることなく筒状部４４へと流通してＤＰＦ３４内に導入されるのに対し、外周側を流通する排ガスは、図２に矢印で示すように縮径案内部材５３の第１及び第２案内部５３ｂ，５３ｃの形状に倣って内周側へと縮流され、筒状部４４内への移行後もほとんど外周側に拡散しないままＤＰＦ３４内に導入される。

従って、縮径案内部材５３の第１及び第２案内部５３ｂ，５３ｃから下流側のＤＰＦ３４までの区間には、上流側フランジ部４１の内周近傍に排ガスの滞留域が常に生起され、この滞留域が所謂エアカーテンとして機能することにより、上流側から順次流通する新たな排ガスが上流側フランジ部４１の内周近傍に直接接触する現象が抑制される。
結果として、拡径部４３からの排ガスは上流側フランジ部４１を介して外気に放熱されることなくＤＰＦ３４内に導入され、その排ガスの熱によりＤＰＦ３４は活性温度域（ＮＯ_２によりパティキュレートが酸化反応可能な温度域）に維持される機会が多くなる。よって、ＤＰＦ３４の連続再生性能を大幅に向上させることができる。

一方、連続再生や強制再生によりＤＰＦ３４上に堆積した灰を除去すべくアッシュクリーニングを実施する場合について説明する。
アッシュクリーニングは、上流側ケーシング３０の拡径部４３及び縮径部４５の間から筒状部４４を内部のＤＰＦ３４ごと取り外して実施するため、まず、上流側及び下流側フランジ部４１，４２のボルト４６ａ及びナット４６ｂを取り外した上で、両フランジ４３ｃ，４４ｃを切り離す。なお、排ガスの熱に長時間晒されて両フランジ４３ｃ，４４ｃ間のガスケットが固着している場合には、両フランジ４３ｃ，４４ｃ間にドライバ等を差し込んでこじりながら切り離す。

この状態で、上流側及び下流側フランジ部４１，４２の両フランジ４３ｃ，４４ｃをフランジ接合面に沿ってずらしながら、拡径部４３及び縮径部４５の間から筒状部４４を下方に取り外す。ここで、ごく一般的な構成の下流側のフランジ部４２については、何ら問題なくフランジ接合面に沿ってずらせることは勿論、内部に縮径案内部材５３が設けられた上流側フランジ部４１についても、図２から明らかなように、縮径案内部材５３の下流端が両フランジ４３ｃ，４４ｃの接合面より寸法αだけ上流側に位置している（接合面より突出していない）ため、縮径案内部材５３に妨害されることなく両フランジ４３ｃ，４４ｃをフランジ接合面に沿ってずらすことが可能である。

よって、筒状部４４の取外の際には、拡径部４３を排気上流側に移動させたり縮径部４５を排気下流側に移動させたりする必要はほとんどなく、拡径部４３及び縮径部４５の間から筒状部４４を直接的に下方に取外可能であり、仮に拡径部４３や縮径部４５の排気流通方向への移動を必要とする場合でも、僅かな移動量で取外可能である。上流側及び下流側ケーシング３０，３２や排気管２０，２９及び連通管３１を含むエンジン１の排気系は、車体下面に対して適宜箇所でゴム製の吊り輪等により吊下支持されているが、このように拡径部４３や縮径部４５の排気流通方向の移動が最小限ですむため、移動に要する手間はほとんど係らず、吊り輪によって得られる排気管２０，２９の軸方向の自由度の範囲内で筒状部４４を取外可能なため、吊り輪を脱着する等の付帯作業を実施する必要もない。

また、ＤＰＦ３４に対してアッシュクリーニングを実施した後は、上記とは逆に手順により筒状部４４を再び拡径部４３及び縮径部４５の間に取り付けることになるが、無論、その際にも拡径部４３を排気上流側に移動させたり或いは縮径部４５を排気下流側に移動させたりする必要はほとんどない。よって、本実施形態のエンジン１の排気浄化装置によれば、最小限の作業により上流側ケーシング３０の筒状部４４を脱着可能であり、筒状部４４の脱着時の整備性を大幅に向上させることができる。

加えて、本実施形態では、上流側ケーシング３０に対して縮径案内部材５３を別部材として製作してスポット溶接しているため、例えば排気浄化装置の仕様変更に伴って縮径案内部材５３の形状を変更する必要が生じた場合には、上流側ケーシング３０全体に大がかりな仕様変更を要することなく、縮径案内部材５３の形状のみの最小限の変更により容易に対応できるという利点もある。
［第２実施形態］
次に、本発明を別の車両用エンジン１の排気浄化装置に具体化した第２実施形態を説明する。

本実施形態の排気浄化装置の全体的な構成は図１に示した第１実施形態のものと同様であり、相違点は、上流側ケーシング３０の構造を変更すると共に、その構造変更に伴って排ガス案内手段（第１実施形態では縮径案内部材５３）の構成を変更したことにある。そこで、構成が共通する箇所の説明は同一部材番号を付して説明を省略し、相違点を重点的に説明する。

図３は本実施形態の排気浄化装置における上流側フランジ部の周辺を示す部分断面図であり、第１実施形態の図２と対応している。
本実施形態の上流側ケーシング６０は、外管を構造材として機能させてケーシング形状を保つ所謂アウタリジッドタイプの二重管構造とされている。このため、拡径部６２（上流部）及び筒状部６３（下流部）の外管６２ｂ，６３ｂが、これらの拡径部６２及び筒状部６３の外形と対応する形状に形成されている。拡径部６２の外管６２ｂの上流側は排気管２０に接続され、一方、外管６２ｂの下流側開口端には、外管６２ｂの外周全体を取り巻くように環状のフランジ６２ｃがその嵌合部６２ｄを外管６２ｂに対して嵌合させた状態で溶接されている。

筒状部６３の外管６３ｂの下流側は縮径部４５（図１に示す）の上流側に対して下流側フランジ部４２（図１に示す）により接合され、一方、外管６３ｂの上流側開口端には、外管６３ｂの外周全体を取り巻くように環状のフランジ６３ｃがその嵌合部６３ｄを外管６３ｂに対して嵌合させた状態で溶接されている。拡径部６２側のフランジ６２ｃと筒状部６３側のフランジ６３ｃとは相互に重なり合ってボルト６４ａ及びナット６４ｂにより接合され、これらのフランジ６２ｃ，６３ｃ、ボルト６４ａ及びナット６４ｂにより上流側フランジ部６１が構成されている。

拡径部６２の外管６２ｂの内周側には、外管６２ｂの内周面に対して所定間隔をおいて筒状をなす内管６２ａが配設され、内管６２ａの下流端は上流側フランジ部６１の近傍に位置している。拡径部６２の内管６２ａと外管６２ｂとの間隙には断熱材としてグラスウール６５が隙間無く介装され、この間隙の下流側に向けて開口する箇所には、グラスウール６５の上流側ケーシング６０内への脱落を防止すべくワイヤメッシュ６６が介装されている。

同じく筒状部６３の外管６３ｂの内周側には、外管６３ｂの内周面に対して所定間隙をおいて筒状をなす内管６３ａが配設され、内管６３ａの上流端は上流側フランジ部６１の近傍に位置している。筒状部６３の内管６３ａと外管６３ｂとの間隙には断熱材としてグラスウール６５が隙間無く介装され、内管６３ａの上流端は外周側に折曲されてフランジ６３ｃの接合部６３ｄの内周面に当接し、これにより内管６３ａと外管６３ｂとの間隙内への排ガスの侵入が防止されている。

拡径部６２の内管６２ａ内にはグラスマット６７を介して前段酸化触媒３３が配設され、同様に筒状部６３の内管６３ａ内にはグラスマット６７を介してＤＰＦ３４が配設されている。拡径部６２の空間６９内において、内管６２ａの下流端は上流側ケーシング６０の内周側に向けて所定角度で直線的に折曲されており、これにより内管６２ａの下流側開口端には、下流側に向けて次第に縮径する縮径案内部６８（排ガス案内手段）が形成されている。縮径案内部６８の下流端は、上流側フランジ部６１を構成する一対のフランジ６２ｃ，６３ｃの接合面に対して寸法αだけ上流側に位置している。

以上のように構成された本実施形態のエンジン１の排気浄化装置においても、拡径部６２に設けられた縮径案内部６８は上記第１実施形態の縮径案内部材５３と同様の作用を奏する。
即ち、拡径部６２内の前段酸化触媒３３を通過して空間６９内の外周側を流通する排ガスは、図３に矢印で示すように内管６２ａの縮径案内部６８に倣って内周側へと縮流され、筒状部６３内への移行後もほとんど外周側に拡散しないままＤＰＦ３４内に導入される。これにより縮径案内部６８からＤＰＦ３４までの区間に排ガスの滞留域が常に生起されてエアカーテンとして機能し、上流側から順次流通する新たな排ガスが上流側フランジ部６１の内周近傍に直接接触する現象を抑制する。よって、拡径部４３からの排ガスは上流側フランジ部６１を介して外気に放熱されることなくＤＰＦ３４内に導入され、その排ガスの熱によりＤＰＦ３４の連続再生性能を大幅に向上させることができる。

また、縮径案内部６８の下流端が両フランジ６２ｃ，６３ｃの接合面より突出していないため、ＤＰＦ３４のアッシュクリーニングの際には、縮径案内部６８に妨害されることなく上流側ケーシング６０の拡径部６２及び縮径部４５（図１に示す）の間から筒状部６３を下方に脱着でき、筒状部６３の脱着時の整備性を大幅に向上させることができる。
加えて、本実施形態では、拡径部６２の内管６２ａの下流端を折曲して縮径させることで縮径案内部６８を形成しているため、例えば第１実施形態のように、拡径部４３の内管４３ａに対して縮径案内部材５３をスポット溶接する工程等を省略でき、製造コストを低減できるという利点もある。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記各実施形態では、ＤＰＦ３４の連続再生性能を向上させるべく上流側フランジ部４１，６１に対して放熱対策を講じたが、これに限定されるものではない。例えば図１において下流側フランジ部４２に対して上記実施形態と同様の放熱対策を応じてもよく、この場合には下流側のＮＯｘ触媒３５をより高温域に維持してＮＯx浄化性能を向上できる。

また、図４に示すように上流側ケーシング３０の上流側フランジ部４１を前段酸化触媒３３の上流側に移設して上記実施形態と同様の放熱対策を講じてもよく、この場合には前段酸化触媒３３をより高温域に維持してＮＯの酸化によるＮＯ_２生成量を増大でき、ひいてはＤＰＦ３４の連続再生性能を向上できる。
また、上記第１実施形態の縮径案合部５３の第２案内部５３ｃは、排ガスを縮流すべく下流側に次第に縮径する第１案内部５３ｂから略同一径を保って下流側に延びる構造としたが、第１案合部５３ｂで縮流した排ガスを上流側及び下流側フランジ部４１，４２に触れない程度に拡散させるために下流側に向けて次第に拡径する形状にしてもよい。

また、上記第１実施形態では、ベース部５３ａ、第１及び第２案内部５３ｂ，５３ｃから縮径案内部材５３を形成し、第２実施形態では、拡径部６２の内管６２ａの下流端を所定角度で直線状に折曲して縮径案内部６８を形成したが、排ガスをケーシング内周側に案内するものであれば、その形状は上記実施形態に限定されるものではない。従って、例えば第１実施形態の縮径案内部材５３の形状と第２実施形態の縮径案内部５８の形状とを逆転させて実施してもよい。

また、上記第１実施形態では縮径案内部材５３の下流端を、第２実施形態では縮径案内部６８の下流端を、それぞれフランジ接合面から寸法αだけ上流側に位置設定したが、上記説明から明らかなように、縮径案内部材５３や縮径案内部６８の下流端をフランジ接合面より突出させなければ、筒状部４４，６３の脱着に関する作用効果が得られる。よって、寸法αは０（縮径案内部材５３或いは縮径案内部６８の下流端がフランジ接合面と一致）以上に設定すればよい。但し、寸法αが小さいほど排ガスの滞留域によるエアカーテン作用が強まる一方、上流側ケーシング３０，６０内での縮径案内部材５３や縮径案内部６８が位置誤差に起因してフランジ接合面から下流側に突出する虞も強まる。よって、縮径案内部材５３や縮径案内部６８の製作上の位置誤差を考慮した上で、可能な限り寸法αを小さく設定することが望ましい。

第１実施形態の排気浄化装置が適用されたディーゼルエンジンを示す全体構成図である。 第１実施形態の排気浄化装置における上流側フランジ部の周辺を示す部分断面図である。 第２実施形態の排気浄化装置における上流側フランジ部の周辺を示す部分断面図である。 上流側フランジ部の位置を変更した別例を示す部分構成図である。

符号の説明

１ エンジン
２０ 排気管（上流側排気通路）
３０，６０ 上流側ケーシング
３１ 連通路（下流側排気通路）
３４ ＤＰＦ（後処理装置）
４１，６１ 上流側フランジ部
４３，６２ 拡径部（上流部）
４３ａ，６２ａ 内管
４３ｂ、６２ｂ 外管
４４，６３ 筒状部（下流部）
５３ 拡径案内部材（排ガス案内手段）
６８ 拡径案内部（排ガス案内手段）

Claims (3)

1. エンジンの排気が内部を流動する上流側排気通路と下流側排気通路との間にケーシングを設けて内部に後処理装置を収容し、該後処理装置の少なくとも上流側位置または下流側位置において上記ケーシングを上流部と下流部とに分割して内部の上記後処理装置を取出可能とすると共に、該上流部の下流側への開口端と上記下流部の上流側への開口端とをフランジ部を介して相互に脱着可能に接合してなるエンジンの排気浄化装置において、
   上記上流部の上記フランジ部近傍の内周に、該フランジ部の接合面から排気下流側への突出を防止された状態で、上記上流部内を流通した排ガスをケーシング内周側に案内する排ガス案内手段を配設したことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
2. 上記排ガス案内手段は、環状をなして上記上流部の上記フランジ部近傍の内周に嵌合固定され、排気下流側に向けて縮径する形状をなす縮径案内部材であることを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気浄化装置。
3. 上記ケーシングの上流部は、上記排ガスが内部を流通する筒状をなす内管と、該内管の外周側に間隙を介して取り囲むように配設された同じく筒状をなす外管とから構成される二重管構造をなし、
   上記排ガス案内手段は、上記フランジ部近傍において上記内管の下流端を排気下流側に向けて縮径して形成した縮径案内部であることを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気浄化装置。

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