JP4115120B2

JP4115120B2 - 内燃機関の排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JP4115120B2
Application number: JP2001342100A
Authority: JP
Inventors: 利彦西山; 信彦江森
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2001-08-06
Filing date: 2001-11-07
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2021-11-07
Also published as: JP2003120277A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガス浄化装置に係り、詳しくは、内燃機関の排気通路に設けられるとともに、排気ガスを浄化する排気後処理装置を備えた内燃機関の排気ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス中のパティキュレート（粒子状物質）を捕集したり、ＮＯｘ量を低減するために、内燃機関の排気通路に排気ガス浄化装置を設けることが知られている。
【０００３】
パティキュレートを捕集するための排気ガス浄化装置としては、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）と称す）からなる排気後処理装置を備えたものが開発されている。
ＮＯｘ量を低減させるための排気ガス浄化装置としては、ＮＯｘ還元触媒（ＤｅＮＯｘ触媒）やＮＯｘ吸蔵還元触媒からなる排気後処理装置を備えたものが開発されている。
【０００４】
これらの排気ガス浄化装置の排気後処理装置ではいずれの場合でも、コージェライトや炭化珪素等のセラミックや、金属からなる、たとえば円柱状の担体（コア）が用いられている。この担体は、ハニカム状に多数の小孔が軸方向に貫通した構造を有している。
ＤＰＦを備えた排気後処理装置では、担体がフィルタとしての機能を有し、排気ガスが担体の一方の端面から流入して他方の端面から流出する間に、担体の小孔同士を隔てる多孔質の隔壁（境界壁）にパティキュレートが捕集される。
また、ＮＯｘ還元触媒やＮＯｘ吸蔵還元触媒を備えた排気後処理装置では、その担体に各種触媒が予め担持されており、排気ガスが担体内を流れる間にＮＯｘが還元される。
【０００５】
このような排気後処理装置を備えた排気ガス浄化装置は、内部に排気後処理装置を保持する板金製の円筒部材と、排気後処理装置と円筒部材との間に介装された緩衝部材とを含んで構成されている。
そして、排気ガス浄化装置の円筒部材の一端に、排気ガスを担体に導く排気管を接続し、他端に担体から流出した排気ガスを外部へ導く排気管を接続することで、排気ガス浄化装置が内燃機関の排気通路の途中に設けられることとなる。
この際、排気ガス浄化装置は、Ｕボルトやバンド等の締め付け部材によって、床や当該排気ガス浄化装置を備えた内燃機関上に取り付けられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような排気ガス浄化装置では、締め付け部材で床や内燃機関上に取り付けようとすると、締め付け部材の締め付け力で板金製の円筒部材が変形する。そして、この変形量が大きい場合には、緩衝部材で吸収しきれず、排気後処理装置に大きな外力が加わることになる。排気後処理装置の担体は、ハニカム状に多数の小孔が軸方向に貫通した構造を有し、外力に対して比較的弱いため、このような場合には担体が損傷されるおそれがある。
特に、建設機械等の車両では、設置スペースの問題から、エンジン上に排気浄化装置を取り付けることが多い。このような場合、建設機械稼働時におけるエンジン振動が直接的に排気浄化装置に伝わるため、より大きな締め付け力で排気ガス浄化装置をエンジンにしっかりと取り付ける必要があり、担体が損傷される可能性が大きい。
【０００７】
本発明の目的は、排気後処理装置の損傷を防止できる内燃機関の排気ガス浄化装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段と作用効果】
本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置は、車両に搭載された内燃機関の排気通路に設けられるとともに、流入する排気ガスを浄化する排気後処理装置を備えた内燃機関の排気ガス浄化装置であって、上記目的を達成するために、前記排気後処理装置を内部に保持する筒状部材と、前記排気後処理装置の外周面および前記筒状部材の内周面間に介装される緩衝部材とを備え、前記筒状部材の軸方向の少なくとも一部分は、周方向の全周にわたって他の部分より高剛性に構成されるとともに、前記筒状部材の前記高剛性の部分が、当該高剛性部分の外周面を締め付ける締め付け部材を含んで構成された支持手段で支持されていることを特徴とするものである。
【０００９】
ここで、排気後処理装置は担体を備えたものであり、このような排気後処理装置としては、ＤＰＦからなる排気後処理装置、ＮＯｘ還元触媒からなる排気後処理装置、ＮＯｘ吸蔵還元触媒からなる排気後処理装置、酸化触媒からなる排気後処理装置、三元触媒からなる排気後処理装置のいずれも採用できる。
また、筒状部材としては、板金等の板状部材を丸めて形成したもの、管体のように成型時に予め筒状に形成されたもののいずれも採用できる。
筒状部材の少なくとも一部分を高剛性に構成する方法としては、当該部分を厚肉に成型する方法、当該部分の外周に厚肉の部材を巻き付ける方法、当該部分に硬化処理を施す方法、当該部分を高剛性の材料から形成する方法等を適用できる。
なお、筒状部材の全体を高剛性に構成した場合には、他の部分とは、排気ガス浄化装置の筒状部材以外の部分、すなわち後述する実施形態での上流側管や下流側管などを指す。
また、高剛性とは、筒状部材が支持手段により支持されて使用されたときに、内部にある担体が損傷されない程度の剛性を持つことを意味する。
支持手段としては、筒状部材の外周面を受けて支持するブラケットと、このブラケット側に筒状部材を付勢する（締め付ける）締め付け部材（Ｕボルトやバンド等）とを含んで構成された支持手段であってもよい。
【００１０】
この発明によれば、筒状部材の高剛性の部分を支持手段に取り付けるから、支持手段からの外力が筒状部材に加わっても、当該部分での変形を最小限とすることができる。このように、筒状部材の変形量を微小とすることができるため、排気後処理装置に大きな外力が加わるのを回避でき、排気後処理装置の損傷を防止できる。
そのうえ、本発明では、筒状部材と排気後処理装置との間に緩衝部材を介装しているので、内燃機関の稼働による振動等が生じても、緩衝部材で許容でき、振動による排気後処理装置の損傷も防止できる。
【００１１】
本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置では、前記筒状部材の高剛性の部分は、前記筒状部材の両端部であることが望ましい。
このように、筒状部材の両端部を高剛性に構成すれば、筒状部材の両端部における形状寸法が出しやすくなり、他の管体と接続する際の接続作業を容易にできるとともに、筒状部材および他の管体間のがたつきを少なくできるようになる。
【００１２】
このような場合、前記筒状部材の高剛性の部分には、前記緩衝部材の端部と接触して、前記筒状部材の軸方向における前記排気後処理装置の位置を規定する位置決め部が設けられていることが望ましい。
このように、筒状部材の両端部（高剛性の部分）に位置決め部を設けたので、排気後処理装置の外周に緩衝部材を略全周に渡って取り付けた後、筒状部材内に排気後処理装置を挿入し、緩衝部材が位置決め部に接触するまで押し込むことで、筒状部材に対する排気後処理装置の位置を決定することができるから、本発明に係る排気ガス浄化装置の組み立て作業が容易となる。
また、緩衝部材が位置決め部に接触するまで押し込むことで、筒状部材に対して予め規定された位置に排気後処理装置を設置できるから、たとえば、排気後処理装置を筒状部材内に押し込み過ぎ、排気後処理装置に過大な外力をかけて損傷させてしまうことを防止でき、排気ガス浄化装置の生産工程における歩留りを良好にできる。
【００１３】
本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置では、前記筒状部材は、前記緩衝部材が内周面に接する第１筒材と、前記第１筒材を内部に保持する第２筒材と、前記第１筒材の外周面および前記第２筒材の内周面間に介装される断熱材とを含んで構成されていることが望ましい。
このようにすれば、排気後処理装置全体を断熱材で覆っているので、排気後処理装置の保温がなされる。これにより、排気後処理装置がＤＰＦの場合には、すす等のパティキュレートの燃焼が促進され、排気後処理装置が触媒を用いるものである場合には、還元作用が促進されるので、排気後処理装置の能力を最大限に発揮させることできる。
【００１４】
本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置では、前記筒状部材の上流側端部に接続される上流側管と、前記筒状部材の下流側端部に接続される下流側管とを備え、前記筒状部材の両端部、前記上流側管の前記筒状部材と接続される端部、および前記下流側管の前記筒状部材と接続される端部には、それぞれフランジが形成され、前記筒状部材と前記上流側管、および前記筒状部材と前記下流側管は、前記フランジ同士が接続されるとともに、インローにより接続されていることが望ましい。
ここで、上流側管および下流側管としては、単なる管体であってもよく、内部に排気後処理装置や消音装置等の装置を収容した管体であってもよい。
また、インローによる接続は、筒状部材および上流側管（筒状部材および下流側管）の一方の端部を、他方の端部内に挿入することで行われる接続のことを示す。
【００１５】
このような構成では、フランジ同士を接続する際には、筒状部材と上流側管、筒状部材と下流側管がすでにインローにより接続されて、互いに位置決めされた状態にあるので、接続作業が容易となる。
また、筒状部材、上流側管、および下流側管は、フランジおよびインローの双方により互いに接続されているから、エンジン振動によって応力が生じても、この応力は、フランジおよびインローによる両接続部分に分散される。従って、フランジによる接続部分への過大な応力集中を回避でき、筒状部材と、上流側管および下流側管とが外れてしまうことを防止できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置１が示されている。この排気ガス浄化装置１は、内燃機関としてのディーゼルエンジン２から排出される排気ガスを浄化するものであって、ディーゼルエンジン２の排気通路２Ａの途中に設けられている。
具体的に、排気ガス浄化装置１は、円柱状の排気後処理装置１０と、この排気後処理装置１０を内部に収容したハウジングとしての役割を有する筒状部材２０と、この筒状部材２０の両端にそれぞれ接続された上流側管３０および下流側管４０とを含んで構成されている。
【００１７】
排気後処理装置１０は、図２にも示すように、略円柱状の担体１１からなり、この担体１１は、ハニカム状に多数の小孔１１１を有した構造となっている。小孔１１１は、流入側端面１１Ａから流出側端面１１Ｂ側に向かって、つまり担体１１の軸方向に沿って連通しており、その断面は多角形状（本実施形態では六角形状）に形成されている。
また、担体１１は、コージェライト、炭化珪素等のセラミックス、または、ステンレス、アルミニウム等の金属から形成されており、材質は、担体１１の用途に応じて適宜決定される。
【００１８】
排気後処理装置１０がＤＰＦである場合には、担体１１の多数の小孔１１１は、流出側端面１１Ｂ側が目封じされることで流入側流路としての役割を有する小孔１１１と、流入側端面１１Ａ側が目封じされることで流出側流路としての役割を有する小孔１１１とに分けられ、これらの流路は千鳥状に配置される。そして、各流路（小孔１１１）の境界壁部分はランダムな多孔質状とされ、流入側流路から流入した排気ガス中のパティキュレート（たとえば、すす、未燃燃料や潤滑油のミストおよびサルフェート(硫酸ミストなど)等から構成される複合体等）は、その境界壁部分で捕集されて流入側流路内に蓄積し、パティキュレートが除かれたクリーンな排気ガスが流出側流路を通って排出される。
【００１９】
一方、排気後処理装置１０で触媒を用いる場合には、浸漬による含浸、ウォッシュコート、イオン交換などの既知の方法により、担体１１に触媒が担持される。そして、排気ガスが流路（小孔１１１）を通り抜ける間に、触媒の作用によって排気ガスが浄化されてクリーンになる。なお、担体１１に担持される触媒としては、ＮＯｘ（窒素酸化物）を除去するためのＮＯｘ吸蔵還元触媒やＮＯｘ吸蔵触媒、ＨＣやＣＯ（一酸化炭素）を酸化除去するための酸化触媒、炭化水素や一酸化炭素、窒素酸化物を除去するための三元触媒等が採用できる。
【００２０】
筒状部材２０は、図３に示すように、略円筒状に形成されており、当該筒状部材２０外周面の下部を受けるブラケット５１を介して、ディーゼルエンジン２上に取り付けられている。
ここで、筒状部材２０は、ブラケット５１にナット５２１で取り付けられる２つのＵボルト５２によって、両端部分がブラケット５１側に締め付けられている。これにより、ディーゼルエンジン２稼働時においても、振動で排気ガス浄化装置１がディーゼルエンジン２から外れないようになっている。なお、ブラケット５１およびＵボルト５２が、本発明に係る支持手段である。
筒状部材２０の内部には、排気後処理装置１０が収容され、排気後処理装置１０（担体１１）の外周面および筒状部材２０の内周面の間には、略全周に渡って緩衝部材６０が介装されている。
緩衝部材６０は、排気後処理装置１０および筒状部材２０間の衝突をやわらげたり、筒状部材２０の変形を吸収して排気後処理装置１０に影響を及ぼさないようにするためのクッション材である。本実施形態では、緩衝部材６０は、バーミキュライト、アルミナファイバ、シリカから形成され、図示しない有機バインダによって、排気後処理装置１０の外周面に取り付けられている。
なお、筒状部材２０自体の詳細な構造については、後述する。
【００２１】
上流側管３０は、図４に示すように、その一端が筒状部材２０の上流側端部（排気ガス流入側端部）に接続され、他端が壁部３０Ａで閉ざされている。なお、上流側管３０の一端には、筒状部材２０と接続するためのフランジ３０Ｂが形成されている。この上流側管３０には、その軸方向と略直交して入口管３１が設けられている。
【００２２】
入口管３１は、開口している一端がディーゼルエンジン２の排気通路２Ａに接続され、閉塞している他端が上流側管３０内部に突出しており、一端と他端との間の部分で上流側管３０に接続されている。入口管３１の上流側管３０内部に配置される部分には、全周に渡って無数の小孔３１Ａが形成されているとともに、その管内部に２枚の抵抗板３１１，３１２が入口管３１の軸方向に間隔をあけて配置されている。抵抗板３１１，３１２には、それぞれ丸孔３１１Ａ，３１２Ａが形成されている。入口管３１の他端に近い抵抗板３１１の丸孔３１１Ａの径寸法は、抵抗板３１２の丸孔３１２Ａの径寸法よりも小さく、各抵抗板３１１，３１２を通過する排気ガスの流量が適宜規制されるようになっている。
このような構成を有する入口管３１において、ディーゼルエンジン２の図示しないシリンダから排出される排気ガスが、排気通路２Ａを介して流入すると、一端側から他端側に向かって流れようとするが、抵抗板３１１，３１２により、入口管３１内での排気ガスの流れが適宜妨げられる。これにより、排気ガスが、入口管３１の小孔３１Ａから略均一に上流側管３０内に流出し、この後、均一化された状態で排気後処理装置１０へ流入する。
【００２３】
下流側管４０は、その一端が筒状部材２０の下流側端部（排気ガス流出側端部）に接続され、他端が壁部４０Ａで閉ざされている。なお、下流側管４０の一端には、筒状部材２０と接続するためのフランジ４０Ｂが形成されている。この下流側管４０には、その軸方向と略直交して出口管４１が設けられている。
出口管４１は、一端が下流側管４０に接続され、他端がディーゼルエンジン２の排気通路２Ａに接続されている。なお、本実施形態では、出口管４１の一端は、下流側管４０内部に突出していないが、入口管３１と同様に、必要に応じて下流側管４０内部に突出させてもよい。
【００２４】
次に、筒状部材２０の構造について、詳細に説明する。
図３〜図５において、筒状部材２０は、緩衝部材６０が内周面に接する第１筒材２１と、この第１筒材２１を内部に保持する第２筒材２２と、第１筒材２１の外周面および第２筒材２２の内周面間に略全周に渡って介装された断熱材２３と、第１筒材２１および第２筒材２２の両端にそれぞれ接続されて筒状部材２０の両端部を構成する一対のリング状部材２４とを備えている。
【００２５】
第１筒材２１および第２筒材２２は、板金を丸めることで形成されている。
断熱材２３は、排気後処理装置１０の略全体を覆っており、これにより、排気後処理装置１０の保温がなされ、排気後処理装置１０がＤＰＦの場合には、すすの燃焼が促進され、排気後処理装置１０が触媒を用いるものである場合には、触媒の作用が促進されるようになっている。また、断熱材２３を用いることで、筒状部材２０の外表面が熱くなるおそれがなく、安全性を高められる。
【００２６】
筒状部材２０の端部を構成する各リング状部材２４において、外周面の略中央にはフランジ２４１が形成され、このフランジ２４１を挟む両側、すなわち中央側２４Ａおよび先端側２４Ｂのうち、中央側２４Ａの端部には、略全周に渡って段差部２４２が形成されている。
図４に示すように、この段差部２４２の外径寸法Ｄ１は、リング状部材２４の中央側２４Ａの外径寸法Ｄ２よりも若干小さく形成され、段差部２４２の外周面には、第１筒材２１の端部が巻き付けられている。また、リング状部材２４の中央側２４Ａの外周面には、第２筒材２２の端部が巻き付けられている。
ここで、第１筒材２１と第２筒材２２との間には、段差部２４２によって、断熱材２３を介装するための所定間隔の隙間が形成されている。つまり、第１筒材２１の厚み寸法をＴ１とすると、第１筒材２１の厚み寸法Ｔ１、段差部２４２の外径寸法Ｄ１、リング状部材２４の中央側２４Ａの外径寸法Ｄ２の関係は、以下の式で表される。
（Ｄ２−Ｄ１）−２×Ｔ１＞０
また、筒状部材２０は、リング状部材２４の中央側２４Ａ（具体的には、中央側２４Ａにおけるフランジ２４１と段差部２４２との間の部分）が、上述したＵボルト５２で締め付けられることで、ブラケット５１に取り付けられている。このような、リング状部材２４の中央側２４Ａは、Ｕボルト５２の締め付け力によって大きな変形が生じないように、第１筒材２１および第２筒材２２の厚み寸法と比べて厚肉に形成されている。すなわち、高剛性に構成されている。
【００２７】
一方、リング状部材２４の、先端側２４Ｂには、上流側管３０内または下流側管４０内に挿入される挿入部２４３が略全周に渡って形成されている。
図４に示すように、挿入部２４３の外径寸法Ｄ３は、上流側管３０の一端（フランジ３０Ｂが形成された端部）の内径寸法Ｄ４または下流側管４０の一端（フランジ４０Ｂが形成された端部）の内径寸法Ｄ４と略一致するように形成されている。
これにより、リング状部材２４の挿入部２４３を上流側管３０内または下流側管４０内に挿入すると、いわゆるインローによる接続がなされるとともに、リング状部材２４のフランジ２４１と、上流側管３０のフランジ３０Ｂまたは下流側管４０のフランジ４０Ｂとが接触し、フランジ同士の接続が可能となる。つまり、本実施形態では、筒状部材２０と、上流側管３０および下流側管４０との接続は、フランジによる接続およびインローによる接続の両方で行われている。
なお、本実施形態では、フランジ同士の接続は、リング状部材２４のフランジ２４１と、上流側管３０のフランジ３０Ｂまたは下流側管４０のフランジ４０Ｂとの間にパッキン５３を介装したうえで、フランジ同士をＶクランプ５４（Ｖカップリングとも言う）で締め付けることにより行われる。パッキン５３によって、筒状部材２０と、上流側管３０および下流側管４０との間での排気ガス漏れが防止される。
【００２８】
次に、排気ガス浄化装置１の製造手順について、以下に説明する。
まず、筒状部材２０の一対のリング状部材２４のうち、一方のリング状部材２４に、板金から形成した第１筒材２１を溶接で取り付ける。この後、第１筒材２１外周面の略全周に渡って断熱材２３を設け、当該断熱材２３の上から第２筒材２２を巻き付けて一方のリング状部材２４に溶接で取り付ける。
【００２９】
次に、外周面に緩衝部材６０を巻き付けた排気後処理装置１０を、たとえば図５中二点鎖線で図示するように右から左に向かって、第１筒材２１内に挿入する。
ここで、図４に示すように、排気後処理装置１０（担体１１）の外径寸法Ｄ５は、リング状部材２４の中央側２４Ａの内径寸法Ｄ６よりも小さく、排気後処理装置１０の外周面とリング状部材２４の中央側２４Ａの内周面との間には、所定の隙間が形成される。この隙間により、排気後処理装置１０を第１筒材２１内に挿入した際、排気後処理装置１０の端部とリング状部材２４との衝突防止が図れるようになっている。また、排気後処理装置１０をリング状部材２４の中央側２４Ａ内に挿入した後においては、リング状部材２４の中央側２４Ａの変形を前記隙間で許容することにより、リング状部材２４と排気後処理装置１０との機械的干渉を防止できるようになっている。
さらに、排気後処理装置１０を第１筒材２１内に挿入し、緩衝部材６０の端部がリング状部材２４の段差部２４２の垂直面２４２Ａ（図５参照）に接触すると、排気後処理装置１０をそれ以上第１筒材２１内に押し込めなくなる。これにより、筒状部材２０の軸方向に対する、排気後処理装置１０の位置決めがなされる。なお、段差部２４２の垂直面２４２Ａが、本発明の位置決め部の機能を有している。
【００３０】
このようにして、排気後処理装置１０を第１筒状部材２１内に設置した後、残りの他方のリング状部材２４を第１筒材２１および第２筒材２２に溶接で取り付ける。
そして、入口管３１を取り付けた上流側管３０、および出口管４１を取り付けた下流側管４０に、それぞれリング状部材２４の挿入部２４３を挿入して互いに位置決めされた状態で、フランジ同士をＶクランプ５４で締め付け、排気ガス浄化装置１の製造を完了する。
この後、Ｕボルト５２およびブラケット５１により、排気ガス浄化装置１をディーゼルエンジン２上に取り付ける。
【００３１】
上述のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
本実施形態では、筒状部材２０のリング状部材２４の中央側２４Ａの部分（厚肉に形成された部分）で、Ｕボルト５２を締め付けているから、Ｕボルト５２の締め付け力による筒状部材２０の変形量を微小とすることができる。これにより、筒状部材２０の変形によって、排気後処理装置１０に与える外力を非常に小さくできるから、排気後処理装置１０の損傷を防止できる。
さらに、本実施形態では、リング状部材２４の中央側２４Ａの内周面と、排気後処理装置１０の外周面との間に所定の隙間を形成しているから、当該隙間でリング状部材２４の変形を吸収でき、排気後処理装置１０とリング状部材２４との機械的干渉を防止できて、排気後処理装置１０の損傷を確実に防止できるようになる。
【００３２】
排気後処理装置１０と筒状部材２０の第１筒材２１との間に緩衝部材６０を介装しているので、ディーゼルエンジン２の稼働による振動等が生じても、その際の排気後処理装置１０と第１筒材２１との衝突や、第１筒材２１の変形を緩衝部材６０で吸収・許容できる。これにより、稼働時の振動が大きいディーゼルエンジン２上に、排気ガス浄化装置１を設置した場合にも、排気後処理装置１０の損傷も防止できるようになる。
【００３３】
筒状部材２０の両端部を、厚肉な一対のリング状部材２４で構成したので、筒状部材２０の両端部における形状寸法が出しやすくなり、上流側管３０および下流側管４０と接続する際の接続作業を容易にできるとともに、筒状部材２０と上流側管３０および下流側管４０との間のがたつきを少なくできる。
【００３４】
排気ガス浄化装置１の組立時において、排気後処理装置１０を第１筒材２１内に挿入し、緩衝部材６０の端部がリング状部材２４の段差部２４２の垂直面２４２Ａに接触させることで、筒状部材２０の軸方向に対する、排気後処理装置１０の位置決めを行っているので、組み立て作業を容易にできる。
また、緩衝部材６０の端部がリング状部材２４の段差部２４２の垂直面２４２Ａに接触すると、排気後処理装置１０をそれ以上第１筒材２１内に押し込めることができなくなるから、排気後処理装置１０を筒状部材２０内に押し込み過ぎ、排気後処理装置１０に過大な外力をかけて損傷させてしまうことを防止できる。このことにより、排気ガス浄化装置１の生産工程における歩留りを良好にできる。
【００３５】
排気後処理装置１０全体を断熱材２３で覆っているので、排気後処理装置１０を保温することができる。これにより、排気後処理装置１０がＤＰＦの場合には、すす等のパティキュレートの燃焼を促進でき、排気後処理装置１０が触媒を用いるものである場合には、触媒の作用を促進でき、排気後処理装置１０の能力を最大限に発揮させることができる。
【００３６】
筒状部材２０と、上流側管３０および下流側管４０との接続の際、上流側管３０および下流側管４０にそれぞれリング状部材２４の挿入部２４３を挿入することで、筒状部材２０と上流側管３０、筒状部材２０と下流側管４０を互いに位置決めした状態で、フランジ同士をＶクランプ５４で締め付けているから、接続作業を容易にできる。
【００３７】
また、筒状部材２０、上流側管３０、および下流側管４０は、フランジおよびインローの双方により互いに接続されているから、エンジン振動によって応力が生じても、この応力は、フランジおよびインローによる両接続部分に分散される。従って、フランジによる接続部分への過大な応力集中を回避できる。
【００３８】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は、本発明に含まれるものである。
たとえば、筒状部材と上流側管、筒状部材と下流側管の各接続構造において、フランジ同士の接続は、Ｖクランプ５４によるものに限らず、図６に示すように、複数のボルト５５およびナット５６でフランジ同士を締め付けるものであってもよい。なお、複数のボルト５５およびナット５６は、フランジ全周に渡って所定間隔をあけて配置される。このような場合、Ｖクランプ５４によるフランジ同士の接続よりも、大きな接続強度が得られ、インローによる接続を行わなくても十分な接続強度が得られるから、筒状部材の挿入部２４３を不要にしてもよい（図７参照）。
【００３９】
筒状部材としては、断熱材を有するものに限らず、第２筒材および断熱材を有さないものであってもよい。つまり、筒状部材を第１筒材のみの一層構造としてもよく、このような場合、リング状部材の段差部は不要となる。また、筒状部材において、第１筒材、第２筒材、リング状部材を一体に成型してもよく、筒状部材を第１筒材およびリング状部材のみから構成した場合には、一体成型が容易となる。なお、筒状部材を一体ものに成型する際には、全てを一体ものに形成しなくともよく、たとえば、２つのリング状部材のうちの一方と第１筒材とを一体成型し、排気後処理装置を第１筒材内にセットした後、第１筒材に他方のリング状部材を溶接で取り付けるようにしてもよい。
【００４０】
位置決め部としては、筒状部材の高剛性の部分以外の部分に設けられたものであってもよく、また、筒状部材と一体に設けずに別部材で構成されたものであってもよい。位置決め部を別部材で構成する場合には、たとえばリング状の部材を筒状部材の内周面に固定することで、位置決め部を構成できる。
さらに、筒状部材としては、位置決め部が設けられない筒状部材であってもよく、このような場合も本発明に含まれる。
【００４１】
筒状部材の高剛性に構成される部分としては、筒状部材の両端部に限らず、たとえば、図７に示すように、筒状部材２０の全体にわたって高剛性に構成してもよい。この場合には、筒状部材２０の全体が、上流側管３０や下流側管４０などよりも高剛性に構成されている。このような形状であれば、上流側管３０や下流側管４０を支持する場合に比して、排気後処理装置１０の損傷を防止できるうえ、筒状部材２０の一体成型が容易となる。
さらに、図７に示す変形例では、断熱材を有しない構造とし、位置決め部を設けず、また、インローによる接続を行わないので、筒状部材２０は断面形状が一定のきわめて簡単な形状となり、一体成型がより容易になる。
【００４２】
また、筒状部材の高剛性に構成される部分としては、筒状部材の両端部に限らず、たとえば、図８に示すように、筒状部材の略中央部を略全周に渡って高剛性に構成してもよい。
図８に示す変形例は、前述の実施形態において、１つの排気後処理装置を用いていたのを、２つの排気後処理装置を用いるようにしたものである。
図８において、排気ガス浄化装置３は、それぞれ緩衝部材６０を介して排気後処理装置１０を内部に保持した２つの筒状部材７０を備えている。
２つの筒状部材７０は、上流側管８０を挟んで直列に接続されている。この上流側管８０は、前記実施形態の上流側管３０において、他端が壁部３０Ａで閉ざされていたのを、他端に壁部３０Ａを設けずに一端と同様なフランジ３０Ｂを設けることで、両端に筒状部材７０を接続可能にしたものである。
【００４３】
筒状部材７０は、内周面に緩衝部材６０が接する第１筒材７１と、第２筒材２２と、第１筒材７１の外周面と第２筒材２２の内周面との間に介装される断熱材２３と、第２筒材２２の外周面略中央に取り付けられるリング状部材７４とを備えている。なお、第２筒材２２および断熱材２３は、前記実施形態と略同様のものなので、その説明を省略する。
第１筒材７１は、略円筒状に形成され、その両端にはフランジ７１Ａが形成され、上流側管８０および図示しない下流側管に接続可能となっている。
リング状部材７４は、第１筒材７１および第２筒材２２よりも厚肉に形成され、溶接等の固着手段によって第２筒材２２に取り付けられている。
このような筒状部材７０は、リング状部材７４の外周面がＵボルト５２によって締め付けられることで、図示しないブラケット（前記実施形態のブラケット５１と同様なブラケット）に取り付けられている。
【００４４】
このような構成を有する排気ガス浄化装置３においても、厚肉のリング状部材７４によって、Ｕボルト５２の締め付け力による筒状部材７０の変形を防止できるので、排気後処理装置１０の損傷を防止できるようになる。また、直列配置された２つの排気後処理装置１０を備えた排気ガス浄化装置３において、各排気後処理装置１０の略中央をＵボルト５２でブラケットに締め付けているので、各排気後処理装置１０の両端部をＵボルト５２でブラケットに締め付けた場合と比べてＵボルト５２の数を低減できる。
【００４５】
図９および図１０には、本発明には含まれないが、参考としてブラケットのみからなる支持手段を示した。
図９および図１０において、排気ガス浄化装置１を支持する支持手段としてのブラケット５７は、筒状部材２０の両端部の外周面下部を受ける受け部５７１と、ディーゼルエンジン２にボルト等で取り付けられる取付部５７２とを有し、これら受け部５７１および取付部５７２は一体に形成されている。
ブラケット５７の受け部５７１は、筒状部材２０の両端部、つまり、リング状部材２４の中央側２４Ａ（具体的には、中央側２４Ａにおけるフランジ２４１と段差部２４２との間の部分）の外周面に、溶接で取り付けられている。このような場合においても、排気ガス浄化装置１をディーゼルエンジン２上に確実に支持できる。
【００４６】
排気ガス浄化装置としては、ディーゼルエンジン上に設置されたものに限らず、床（車両の床も含む）上に設置されるもの、天井から吊って設置されるものであってもよい。
また、内燃機関としては、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジン、内燃タービン、ジェットエンジン等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置を示す全体側面図である。
【図２】図１における排気後処理装置を示す斜視図である。
【図３】図１のIII−III線に沿った断面図である。
【図４】図３のIV−IV線に沿った断面図である。
【図５】図４の要部を拡大して示す断面図である。
【図６】本発明の筒状部材と上下側管との各接続構造の変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の筒状部材の高剛性に構成される部分の変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の筒状部材の高剛性に構成される部分の他の変形例を示す側面図である。
【図９】本発明の支持手段の変形例を示す側面図である。
【図１０】図９のX-X線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１，３…排気ガス浄化装置、２…内燃機関であるディーゼルエンジン、２Ａ…排気通路、１０…排気後処理装置、２０…筒状部材、２１，７１…第１筒材、２２…第２筒材、２３…断熱材、２４，７４…高剛性の部分であるリング状部材、３０，８０…上流側管、３０Ｂ…フランジ、４０…下流側管、５１…ブラケット（支持手段）、５２…Ｕボルト（支持手段）、５７…支持手段であるブラケット、６０…緩衝部材、７１Ａ…フランジ、２４１…フランジ、２４２Ａ…位置決め部である垂直面

Claims

車両に搭載された内燃機関（２）の排気通路（２Ａ）に設けられるとともに、流入する排気ガスを浄化する排気後処理装置（１０）を備えた内燃機関（２）の排気ガス浄化装置（１，３）であって、
前記排気後処理装置（１０）を内部に保持する筒状部材（２０，７０）と、
前記排気後処理装置（１０）の外周面および前記筒状部材（２０，７０）の内周面間に介装される緩衝部材（６０）とを備え、
前記筒状部材（２０，７０）の軸方向の少なくとも一部分は、周方向の全周にわたって他の部分よりも高剛性に構成されるとともに、
前記筒状部材（２０，７０）の前記高剛性の部分が、当該高剛性部分の外周面を締め付ける締め付け部材（５２）を含んで構成された支持手段（５１，５２）で支持されている
ことを特徴とする内燃機関（２）の排気ガス浄化装置（１，３）。
請求項１に記載の内燃機関（２）の排気ガス浄化装置（１）において、
前記筒状部材（２０）の高剛性の部分は、前記筒状部材の両端部（２４）であることを特徴とする内燃機関（２）の排気ガス浄化装置（１）。
請求項２に記載の内燃機関（２）の排気ガス浄化装置（１）において、
前記筒状部材（２０）の高剛性の部分には、前記緩衝部材（６０）の端部と接触して、前記筒状部材（２０）の軸方向における前記排気後処理装置（１０）の位置を規定する位置決め部（２４２Ａ）が設けられていることを特徴とする内燃機関（２）の排気ガス浄化装置（１）。
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の内燃機関（２）の排気ガス浄化装置（１，３）において、
前記筒状部材（２０，７０）は、前記緩衝部材（６０）が内周面に接する第１筒材（２１，７１）と、
前記第１筒材（２１，７１）を内部に保持する第２筒材（２２）と、
前記第１筒材（２１，７１）の外周面および前記第２筒材（２２）の内周面間に介装される断熱材（２３）とを含んで構成されていることを特徴とする内燃機関（２）の排気ガス浄化装置（１，３）。
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の内燃機関（２）の排気ガス浄化装置（１）において、
前記筒状部材（２０）の上流側端部に接続される上流側管（３０）と、
前記筒状部材（２０）の下流側端部に接続される下流側管（４０）とを備え、
前記筒状部材（２０）の両端部、前記上流側管（３０）の前記筒状部材（２０）と接続される端部、および前記下流側管（４０）の前記筒状部材（２０）と接続される端部には、それぞれフランジ（２４１，３０Ｂ，４０Ｂ）が形成され、前記筒状部材（２０）と前記上流側管（３０）、および前記筒状部材（２０）と前記下流側管（４０）は、前記フランジ（２４１，３０Ｂ，４０Ｂ）同士が接続されるとともに、インローにより接続されていることを特徴とする内燃機関（２）の排気ガス浄化装置（１）。