JP7314840B2 - 排気構造 - Google Patents

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Description

本開示は、排気構造に関する。
従来、内燃機関から排出された排ガスを浄化するシステムとして、尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、尿素ＳＣＲシステムでは、尿素水を噴射するインジェクタが設けられる上流側排気管と、ＳＣＲ触媒が設けられる下流側排気管とが接続されて成ることが知られている。
特開２０１８－５３８９７号公報
しかしながら、上流側排気管と下流側排気管との接続部分に生じた段差に還元剤が溜まり、腐食が発生するおそれがあった。
本開示の一態様の目的は、腐食の発生を抑制することができる排気構造を提供することである。
本開示の一態様に係る排気構造は、内燃機関から排出される排ガスが流れる上流側排気管と下流側排気管とが直列に接続された排気構造であって、前記上流側排気管の下流端の内径は、前記下流側排気管の上流端の内径よりも小さく、前記上流側排気管の下流端は、前記下流側排気管の上流端の内部に挿入され、前記上流側排気管の下流端の外周面と、前記下流側排気管の上流端の内周面とが互いに接触した状態で固定されている。
本開示によれば、腐食の発生を抑制することができる。
本開示の実施の形態に係る排気構造の構成の一例を示す模式図 本開示の実施の形態の比較例に係る排気構造の構成の一例を示す模式図
本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
まず、図１を用いて、本実施の形態に係る排気構造１００の構成について説明する。図１は、排気構造１００の構成の一例を示す模式図である。
排気構造１００は、例えば、内燃機関を搭載した車両（例えば、バス、トラック等の商用車）に搭載される。内燃機関は、ディーゼルエンジンでもよいし、ガソリンエンジンでもよい。
図１に示すように、排気構造１００は、上流側排気管１、下流側排気管２、尿素水噴射装置３、ミキサー４、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒５を有する。
上流側排気管１および下流側排気管２は、内燃機関から排出された排ガスが流れる筒状の配管である。上流側排気管１と下流側排気管２とは、直列に接続されている。図１に示す矢印Ａは、上流側排気管１内および下流側排気管２内における排ガスの流れ方向を示している。
図示は省略するが、上流側排気管１の上流端は、内燃機関に設けられた排気マニホールドに接続されている。また、図示は省略するが、下流側排気管２の下流端は、大気に面してもよいし、排気ディフューザ等に接続されてもよい。
上流側排気管１の下流端の内径ａは、下流側排気管２の上流端の内径ｂよりも短い（小さい）。上流側排気管１の下流端は、下流側排気管２の上流端の内部に挿入されている。また、上流側排気管１の下流端の外周面と、下流側排気管２の上流端の内周面とは互いに接触した状態で固定（例えば、溶接）されている。
上流側排気管１の材料としては、例えば、ＳＵＳ（Steel Use Stainless)４３６またはＳＵＳ４４４を用いることができる。下流側排気管２の材料としては、例えば、ＳＵＳ４３６、ＳＵＳ４４４、またはＳＵＳ４４７を用いることができる。
例えば、上流側排気管１の材料として、ＳＵＳ４３６を用い、下流側排気管２の材料として、より耐食性が高いＳＵＳ４４７を用いることにより、下流側排気管２が上流側排気管１よりも耐食性に優れるように構成することができる。
上流側排気管１には、尿素水噴射装置３が設けられている。下流側排気管２には、ミキサー４、ＳＣＲ触媒５が設けられている。なお、図１に示す各構成要素の大きさ、形状、位置関係等は、あくまで一例であり、図１の図示に限定されない。
尿素水噴射装置３（還元剤供給装置の一例）は、排気管１内に尿素水（還元剤の一例）を噴射する装置である。尿素水噴射装置３は、例えば、ドージングモジュールまたはインジェクタなどとも呼ばれる。
尿素水噴射装置３により噴射された尿素水は、例えば、ミキサー４より下流側において加水分解される。これにより発生したアンモニア（還元剤から発生する物質の一例）は、ＳＣＲ触媒５へ供給される。なお、尿素水の噴射量や噴射タイミングは、図示しない制御装置によって制御される。
ミキサー４は、尿素水と排ガスとを攪拌混合させる装置である。ミキサー４を通過した排ガスは、尿素水を巻き込んだ旋回流となる。この旋回流に含まれる尿素水は、ＳＣＲ触媒５に到達する前に気化してアンモニアとなる。
ＳＣＲ触媒５（ＮＯｘ浄化触媒の一例）は、尿素水から発生したアンモニアにより、排ガス中のＮＯｘを窒素に還元する触媒である。
なお、ＳＣＲ触媒５は、下流側排気管２に対して着脱可能な筐体である触媒コンバータ（触媒ケーシングとも呼ばれる）に収容されてもよい。
また、図示は省略するが、ＳＣＲ触媒５の下流側に、ＡＳＣ（Ammonia Slip Catalyst）が設けられてもよい。ＡＳＣは、ＳＣＲ触媒５で消費しきれなかったアンモニアを酸化、分解する触媒である。これにより、アンモニアが大気中に排出されることを防止できる。
以上、排気構造１００の構成について説明した。
次に、図２を用いて、本開示の比較例に係る排気構造２００について説明する。図２は、排気構造２００の構成の一例を示す模式図である。なお、図２において図１と共通する構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は適宜省略する。
図２に示すように、排気構造２００では、上流側排気管１の下流端の内径ａは、下流側排気管２の上流端の内径ｂよりも長い（大きい）。下流側排気管２の上流端は、上流側排気管１の下流端の内部に挿入されている。また、上流側排気管１の下流端の内周面と、下流側排気管２の上流端の外周面とは互いに接触した状態で固定（例えば、溶接）されている。
これにより、排気構造２００では、上流側排気管１と下流側排気管２との接続部分において、段差（図２中の点線の囲み参照）が存在する。よって、尿素水噴射装置３から噴射された尿素水が段差に溜まり、腐食が発生するおそれがある。
以上、排気構造２００の構成について説明した。
ここまで詳述したように、本実施の形態の排気構造１００では、上流側排気管１の下流端の内径ａが下流側排気管２の上流端の内径ｂよりも小さいことを特徴とする。よって、本実施の形態の排気構造１００では、上流側排気管１と下流側排気管２との接続部分において、図２に示したような段差は生じない。したがって、腐食の発生を抑制することができる。
また、本実施の形態の排気構造１００では、下流側排気管２を構成する材料が上流側排気管１を構成する材料よりも耐食性が高いことを特徴とする。よって、尿素水噴射装置３の下流側かつＳＣＲ触媒５の上流側において尿素水が溜まるおそれがある上流側排気管１と下流側排気管２との接続部分において、腐食の発生をより効果的に抑制することができる。
なお、本開示は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
本開示の排気構造は、複数の排気管を接続する構造に有用である。
１ 上流側排気管
２ 下流側排気管
３ 尿素水噴射装置（還元剤供給装置の一例）
４ ミキサー
５ ＳＣＲ触媒

Claims (2)

  1. 内燃機関から排出される排ガスが流れる上流側排気管と下流側排気管とが直列に接続された排気構造であって、
    前記上流側排気管の下流端の内径は、前記下流側排気管の上流端の内径よりも小さく、
    前記上流側排気管の下流端は、前記下流側排気管の上流端の内部に挿入され、前記上流側排気管の下流端の端部を含む所定範囲の外周面と、前記下流側排気管の上流端の内周面とが互いに接触した状態で固定されており、
    前記上流側排気管には、前記上流側排気管内に還元剤を供給する還元剤供給装置が設けられ、
    前記下流側排気管には、前記排ガスと前記還元剤とを攪拌するミキサーが設けられる、
    排気構造。
  2. 前記下流側排気管を構成する材料は、前記上流側排気管を構成する材料よりも耐食性が高い、
    請求項１に記載の排気構造。
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