JP2021120557A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】触媒の位置ずれを防止し、交換作業を簡素化すると共に、交換に伴うメンテナンス費用を抑制する内燃機関の排気浄化装置を提供すること。【解決手段】内燃機関の排気通路に設けられる前段ユニット10内に前段DOC20とDPF21とを備えた内燃機関の排気浄化装置1であって、前段DOC20を収容する第1ケーシング30と、DPF21を収容する第2ケーシング40と、第1ケーシング30と第2ケーシング40との間に挟持される第1中間フランジ61と、第1中間フランジ61の内縁から延び前段DOC20の排気下流側端面と当接することにより、第1ケーシング30に対する前段DOC20の排気下流方向の移動を規制する位置規制部63と、を有する中間部材60と、を備える。【選択図】図2
Description
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
ディーゼルエンジンなどの内燃機関には内燃機関から排出された排気ガスを浄化するために、ディーゼル酸化触媒(Diesel Oxidation Catalyst、以下DOCという)、ディーゼルパティキュレートフィルタ(Diesel Particulate Filter、以下DPFという)、選択式還元触媒(Selective Catalytic Reduction、以下SCRという)等の排気浄化装置が設けられている。これら排気浄化装置は、使用期間、使用環境に応じて性能が低下するため、定期的に洗浄又は交換する必要がある。
そこで、DOC及びDPFの脱着作業を簡単に行うことができ、かつ、マフラボディ内にDOC及びDPFを確実に固定できるようにした排気浄化装置(ディーゼルエンジン用黒煙浄化装置)がある(特許文献1参照)。この排気浄化装置では、直列配置されたDOCとDPFを収容した内筒と、内筒を脱着可能な外筒、内筒と外筒との嵌め合い関係を決定する位置決め手段が設けられている。
特許文献1に示す排気浄化装置では、DOCとDPFは内筒に収納されており、内筒の挿抜作業によりDOC及びDPFの同時脱着作業が完了するため、DOCとDPFの両方を同時に洗浄又は交換する場合には、脱着作業が簡単になる。
しかしながら、DOCとDPFの洗浄又は交換時期は、使用期間や使用環境によって夫々異なっており、DOCとDPFは別々に脱着する方が実際のメンテナンス作業上では好ましい。
また、特許文献1に示す排気浄化装置では、DOCとDPFが内筒としてユニット化されているので、どちらか一方のみが不良の場合であっても、内筒毎を交換する必要があるため、メンテナンス費用が高価となる。
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気浄化装置の交換作業を簡素化すると共に、交換に伴うメンテナンス費用を抑制す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。
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。
本適用例に係る内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられる前段排気処理部と後段排気処理部とを備えた内燃機関の排気浄化装置であって、前記前段排気処理部を収容する第1ケーシングと、前記後段排気処理部を収容する第2ケーシングと、前記第1ケーシングと前記第2ケーシングとの間に挟持されるフランジと、前記フランジの内
縁から延び前記前段排気処理部の排気下流側端面と当接することにより、前記第1ケーシングに対する前記前段排気処理部の排気下流方向の移動を規制する位置規制部と、を有する中間部材と、を備える。
縁から延び前記前段排気処理部の排気下流側端面と当接することにより、前記第1ケーシングに対する前記前段排気処理部の排気下流方向の移動を規制する位置規制部と、を有する中間部材と、を備える。
上記適用例に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、位置規制部により前段排気処理部の排気下流への移動を規制し、前段排気処理部の位置を安定させることができる。また、中間部材は、フランジを介して、第1ケーシングと第2ケーシングとの間に取り付けられていることで、前段排気処理部を独立して脱着可能であり、交換作業を簡素化することができる。従って、前段排気処理部と後段排気処理部の使用期間や使用環境によって異なる交換時期となる場合でも、前段排気処理部と後段排気処理部を夫々別途容易に交換することができる。そして、このように前段排気処理部と後段排気処理部を単独で交換できるため、交換に伴うメンテナンス費用の高騰を抑制することができる。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
図1には、本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置1の概略構成図が示されている。排気浄化装置1はディーゼルエンジン等の内燃機関を駆動源とする車両の排気通路に介装されている。具体的には排気浄化装置1は、図示しないディーゼルエンジンの排気マニホールドと接続された排気管2に介装されている。排気浄化装置1は、排気に含まれる大気汚染物質である窒素酸化物(NOx)、粒子状物質(PM)、炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)等を除去するためのものである。
排気浄化装置1は、排気の流れの方向(以下、排気流方向という)の上流側の前段ユニット10と、下流側の後段ユニット11が連結管12を介して接続されている。前段ユニット10及び後段ユニット11は夫々円筒形状をなし、排気流方向に対して直列に介装されている。
前段ユニット10は、前段DOC20(前段排気処理部)、及びDPF21(後段排気処理部)が内蔵されている。前段DOC20は、排気中のHC及びCOを酸化することに加え、後述するSCR22を活性化させるために一酸化窒素(NO)を酸化させ二酸化窒素(NO2)にする機能を有している。また、前段DOC20は、DPF21再生時にディーゼルエンジンの燃焼行程後に噴射される燃料(HC)を酸化することにより排気を昇温させ、DPF21内の燃焼を促進する機能も有している。
一方、後段ユニット11は、SCR22、及び後段DOC23が内蔵されている。SCR22は、連結管12に設けられた尿素水インジェクタ22aから供給される尿素水の加水分解により生じるアンモニア(NH3)を還元剤として、排気中の窒素酸化物(NOx)を窒素(N2)と水(H2O)に還元する機能を有している。後段DOC23はSCR22で余ったアンモニア(NH3)の排出を防止するため、NH3を窒素(N2)と水(H2O)に酸化させる。
次に、図2には排気浄化装置1の要部断面図が示されており、同図を参照しながら、排気浄化装置1の前段ユニット10の構造について詳しく説明する。
前段ユニット10は、排気上流側から順に、第1フランジ31を有する第1ケーシング30と、第2フランジ41及び第3フランジ42を有する第2ケーシング40と、第4フランジ51を有する第3ケーシング50を備えている。また、前段ユニット10は、第1ケーシング30と第2ケーシング40との間に第1中間部材60を、第2ケーシング40と第3ケーシング50との間に第2中間部材70を備えている。
第1ケーシング30は、排気流方向と平行な中心軸を持つ第1円筒部32の排気下流端に、当該中心軸に対して直径方向外側に延出して形成される環状の第1フランジ31が形成されている。第1円筒部32の排気上流側は、第1円筒部32より小径な管状の上流排気管接続部33が形成されている。図示しないが当該上流排気管接続部33の排気上流端は、排気上流側の排気管2に接続されている。
第2ケーシング40は、第1ケーシング30の第1円筒部32と同軸かつ同径の第2円筒部43が形成され、当該第2円筒部43の上流端から環状の第2フランジ41が、下流端から環状の第3フランジ42が、夫々径方向外側に延出している。
第3ケーシング50は、第1ケーシング30の第1円筒部32及び第2ケーシング40の第2円筒部43と同軸かつ同径の第3円筒部52が形成され、当該第3円筒部52の上流端から第4フランジ51が径方向外側に延出している。第3円筒部52の下流側は、第3円筒部52より小径な管状の連結管接続部53が形成されている。図示しないが当該連結管接続部53の排気下流端は、連結管12に接続されている。
前段ユニット10は、第1ケーシング30の第1円筒部32内に前段DOC20が配設され、第2ケーシング40の第2円筒部43内にDPF21が配設されている。前段ユニット10は、第1円筒部32の内周面が前段DOC20外周面と当接し、第2円筒部43の内周面がDPF21の外周面と当接していることで夫々の当接面における摩擦により前段DOC20及びDPF21を保持している。その上、前段ユニット10は、前段DOC20に対しては第1中間部材60により、DPF21に対しては第2中間部材70によって排気下流への移動を規制している。
ここで図3を参照すると、図3には第1中間部材60の斜視図が示されている。
図3に示すように第1中間部材60は、第1ケーシング30の第1フランジ31と第2ケーシング40の第2フランジ41との間に挟持される第1中間フランジ61が形成されている。第1中間フランジ61は、第1ケーシング30及び第2ケーシング40の中心軸に対して径方向外側に延出した環状をなしており、周方向に所定の間隔を有して複数のボルト孔61aが形成されている。
また、第1中間部材60は、第1中間フランジ61の内縁から、第1ケーシング30の第1円筒部32の内周面に沿って排気流方向に延びる第1中間円筒部62が形成され、当該第1中間円筒部62の排気上流端から第1ケーシング30の中心軸側に延出した略環状の第1位置規制部63が形成されている。さらに第1中間円筒部62と第1位置規制部63には、周方向において一部切り欠かれた切欠部64が形成されている。
このように構成された第1中間部材60は、図2に示すように、第1中間フランジ61が第1ケーシング30の第1フランジ31と第2ケーシング40の第2フランジ41との間に挟持され、第1中間部材60のボルト孔61aと同様に第1フランジ31及び第2フ
ランジ41に形成されたボルト孔に図示しないボルトが挿通してナットにより締結されることで、第1ケーシング30と第2ケーシング40との間に取り付けられている。なお、各フランジ間には図示しないガスケットが介装されていることで気密性が保持されている。
ランジ41に形成されたボルト孔に図示しないボルトが挿通してナットにより締結されることで、第1ケーシング30と第2ケーシング40との間に取り付けられている。なお、各フランジ間には図示しないガスケットが介装されていることで気密性が保持されている。
そして、第1中間部材60は、第1中間円筒部62を介して第1位置規制部63の排気上流側の面が前段DOC20の排気下流側端面と当接することにより、第1ケーシング30に対する前段DOC20の排気下流側への移動を規制している。つまり、第1中間部材60によって、前段DOC20が排気圧により排気下流側に移動するのを防止することができる。
また、第1ケーシング30の第1円筒部32には、前段DOC20と第1フランジ31との間にて第1温度センサ80が挿入されており、第1中間部材60の切欠部64は当該第1温度センサ80が配設される位置に合わせて形成されている。これにより、第1中間部材60は、第1ケーシング30に設けられるセンサ類の取り付けを遮ることなく前段DOC20の移動を規制することができる。
また、第1中間部材60の第1中間円筒部62は、排気流方向の長さが、前段DOC20が配置される位置に合わせて設定されている。これにより、当該第1中間部材60によって前段DOC20の位置決めを行うことができる。
第2中間部材70も、第1中間部材60と同様に、第2中間フランジ71の内縁から第2中間円筒部72が排気上流側に延び、第2中間円筒部72の排気上流端から第2位置規制部73が形成されている。当該第2中間部材70によって、DPF21が排気流に押されて排気下流側に移動するのを防止している。また、第2ケーシング40の第2円筒部43に挿入された第2温度センサ81の位置に合わせて切欠部74も形成されている。
なお、後段ユニット11についても、前段ユニット10と同様に中間部材を備えたケーシングの構造であってもよい。
以上の排気浄化装置1によれば、第1中間部材60の第1位置規制部63により前段DOC20の排気下流への移動を規制し、前段DOC20の位置を安定させることができる。
また、第1中間部材60は第1中間フランジ61を介して、第1ケーシング30と第2ケーシング40との間に取り付けられていることで、前段DOC20を独立して脱着可能であり、交換作業を簡素化することができる。従って、前段ユニット10において前段DOC20とDPF21の使用期間や使用環境によって異なる交換時期となる場合でも、前段DOC20とDPF21を夫々別途容易に交換することができる。
そして、このように前段DOC20とDPF21を単独で交換できるため、交換に伴うメンテナンス費用の高騰を抑制することができる。
以上で本発明に係る内燃機関の排気浄化装置1の実施形態についての説明を終えるが、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。
上記実施形態の第1中間部材60及び第2中間部材70の形状は、上述した形状に限られない。
例えば中間部材の第1変形例として、上記実施形態の第1中間部材60を、図4に示す
形状の第1中間部材60’としてもよい。第1変形例の第1中間部材60’は、上記実施形態と同様に第1中間円筒部62’と、第1中間フランジ61’と、第1位置規制部63’とを備えている。そして、環状の第1位置規制部63’に円弧状の切欠部64’が周方向に複数形成されている。これにより、第1位置規制部63’の排気流路に対して占める面積を減少させることができる。つまり第1位置規制部63’による前段DOC20の有効面積減少を抑え、前段DOC20の排気浄化性能の低下を抑制することができる。
形状の第1中間部材60’としてもよい。第1変形例の第1中間部材60’は、上記実施形態と同様に第1中間円筒部62’と、第1中間フランジ61’と、第1位置規制部63’とを備えている。そして、環状の第1位置規制部63’に円弧状の切欠部64’が周方向に複数形成されている。これにより、第1位置規制部63’の排気流路に対して占める面積を減少させることができる。つまり第1位置規制部63’による前段DOC20の有効面積減少を抑え、前段DOC20の排気浄化性能の低下を抑制することができる。
また例えば、中間部材の第2変形例として、上記実施形態の第1中間部材60を、図5に示すような上記実施形態の第1中間部材60の切欠部64を複数設けた形状の第1中間部材60”としてもよい。すなわち、上記実施形態と同様に第1中間部材60”は、第1中間円筒部62”と、第1中間フランジ61”と、第1位置規制部63”を備え、第1中間円筒部62”と第1位置規制部63”に周方向に複数の切欠部64”が形成されている。これにより、第1と同様の効果が得られるほか、第1ケーシング30の第1円筒部32の周方向に複数のセンサを設置することも可能となる。なお、第1変形例及び第2変形例では切欠部64’、64”を周方向に一定の間隔で配置しているが、間隔が異なっていてもよい。
また、第1変形例の第1中間部材60’又は第2変形例の第1中間部材60”は、上記実施形態の第2中間部材70にも適用することができる。
また上記実施形態において、前段ユニット10に第1温度センサ80及び第2温度センサ81が設けられているが、センサは温度センサに限られず、O2センサ等の他のセンサであってもよい。
1 排気浄化装置
2 排気管
10 前段ユニット
11 後段ユニット
12 連結管
20 前段DOC(前段排気処理部)
21 DPF(後段排気処理部)
22 SCR
22a 尿素水インジェクタ
23 後段DOC
30 第1ケーシング
31 第1フランジ
32 第1円筒部
33 上流排気管接続部
40 第2ケーシング
41 第2フランジ
42 第3フランジ
43 第2円筒部
50 第3ケーシング
51 第4フランジ
52 第3円筒部
53 連結管接続部
60 第1中間部材
61a ボルト孔
62 第1中間円筒部
63 第1位置規制部
64 切欠部
70 第2中間部材
71 第2中間フランジ
72 第2中間円筒部
73 第2位置規制部
74 切欠部
80 第1温度センサ
81 第2温度センサ
2 排気管
10 前段ユニット
11 後段ユニット
12 連結管
20 前段DOC(前段排気処理部)
21 DPF(後段排気処理部)
22 SCR
22a 尿素水インジェクタ
23 後段DOC
30 第1ケーシング
31 第1フランジ
32 第1円筒部
33 上流排気管接続部
40 第2ケーシング
41 第2フランジ
42 第3フランジ
43 第2円筒部
50 第3ケーシング
51 第4フランジ
52 第3円筒部
53 連結管接続部
60 第1中間部材
61a ボルト孔
62 第1中間円筒部
63 第1位置規制部
64 切欠部
70 第2中間部材
71 第2中間フランジ
72 第2中間円筒部
73 第2位置規制部
74 切欠部
80 第1温度センサ
81 第2温度センサ
Claims (1)
- 内燃機関の排気通路に設けられる前段排気処理部と後段排気処理部とを備えた内燃機関の排気浄化装置であって、
前記前段排気処理部を収容する第1ケーシングと、
前記後段排気処理部を収容する第2ケーシングと、
前記第1ケーシングと前記第2ケーシングとの間に挟持されるフランジと、前記フランジの内縁から延び前記前段排気処理部の排気下流側端面と当接することにより、前記第1ケーシングに対する前記前段排気処理部の排気下流方向の移動を規制する位置規制部と、を有する中間部材と、
を備える内燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020014112A JP2021120557A (ja) | 2020-01-30 | 2020-01-30 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020014112A JP2021120557A (ja) | 2020-01-30 | 2020-01-30 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021120557A true JP2021120557A (ja) | 2021-08-19 |
Family
ID=77269831
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020014112A Pending JP2021120557A (ja) | 2020-01-30 | 2020-01-30 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2021120557A (ja) |
-
2020
- 2020-01-30 JP JP2020014112A patent/JP2021120557A/ja active Pending
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