JP2009221884A

JP2009221884A - 車両のタンク配設構造

Info

Publication number: JP2009221884A
Application number: JP2008064780A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kubota; 收窪田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2008-03-13
Filing date: 2008-03-13
Publication date: 2009-10-01

Abstract

【課題】排気管の熱から還元剤を保護することで熱による還元剤の無駄な消費を低減し、補給サイクルを長期化できる車両のタンク配設構造の実現。
【解決手段】車室フロア６下の車幅方向略中央に、第１の温度Ｔ１を超えない水冷エンジン１５と変速機１６とを有する駆動装置が配設され、前記第１の温度を超える第２の温度Ｔ２で反応して浄化成分を発生する還元剤の作用により排気を浄化する選択還元触媒２５を備えた車両のタンク配設構造であって、前記エンジンから延びる排気管２２が前記駆動装置の左右一方側の前記車室フロア下を通って後方に延設され、前記駆動装置を挟んで他方側の前記車室フロア下に前記還元剤を貯蔵するタンク１１，４１を配設した。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば熱分解によりアンモニアを発生する還元剤を用いて排気を浄化する選択還元触媒を備えた車両における還元剤のタンク配設構造に関する。

選択還元触媒は、特にディーゼルエンジンにおけるＮＯｘ還元触媒の浄化効率を高めるために、例えば、尿素（（ＮＨ₂）₂ＣＯ）水溶液を触媒上流側の排気管内に添加し、添加された尿素水溶液が排気ガスによって熱分解して発生するアンモニアを利用してＮＯｘを還元するものである（例えば、特許文献１）。

ここで、上記還元剤を貯蔵するタンクは、排気管などの高温の熱源から保護する必要があるとともに、定期的に還元剤を補給する必要がある。このため、特許文献２には、フェンダやエンジンルーム、バンパ、シート下部などの余剰空間に還元剤タンクを配設する構造が記載されている。
特開２００４−２７０６０９号公報特開２００６−２４２０９２号公報

しかしながら、還元剤タンクを上記特許文献２のように車両の各所に分散して配置すると、還元剤タンクや配管のレイアウトが複雑になる。また、重量物である還元剤タンクをフェンダなどの車体側部に配置すると、車体全体の重量配分が偏って旋回性能が悪化することも考えられる。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされ、その目的は、排気管の熱から還元剤を保護することで熱による還元剤の無駄な消費を低減し、補給サイクルを長期化できる車両のタンク配設構造を実現することである。

上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る第１の形態は、車室フロア下の車幅方向略中央に、第１の温度を超えない水冷エンジンと変速機とを有する駆動装置が配設され、前記第１の温度を超える第２の温度で反応して浄化成分を発生する還元剤の作用により排気を浄化する選択還元触媒を備えた車両のタンク配設構造であって、前記エンジンから延びる排気管が前記駆動装置の左右一方側の前記車室フロア下を通って後方に延設され、前記駆動装置を挟んで他方側の前記車室フロア下に前記還元剤を貯蔵するタンクを配設した。

第１の形態によれば、排気ガス温度に基づき還元剤の反応温度より低温に管理される水冷エンジンなどの駆動装置を、熱源となる排気系（排気管や触媒などの排気浄化装置）と還元剤タンクの間に挟むように配置することにより、排気系の熱から還元剤を保護することができ、還元剤の補給サイクルを長期化できる。なお、還元剤タンクの容量を、オイル交換や定期点検などのサイクルに合わせて還元剤が消費される容量にすることで、ユーザの補給にかかる手間を増やさずに済む効果がある。

また、第２の形態は、前記タンクと前記駆動装置の間には空間が形成され、当該空間にプロペラシャフトが前後に延設されている。これにより、更にプロペラシャフトが配設される空間を利用して熱伝達を抑制できる。

また、第３の形態は、前記排気管は、前記タンクとで前記駆動装置を挟む部位に前記第２の温度以上に熱せられる排気浄化装置を備える。これにより、排気浄化効率を高めつつ、排気管路の比較的高温部から、好適にタンクを保護できる。

また、第４の形態は、前記タンク及び前記エンジンの後方の前記車室フロア下に燃料タンクが設けられる。これにより、燃料タンクも排気管路の比較的高温部から離間することになるため、燃料の熱害を抑えられると共に、搭載部品の中で比較的大きいエンジンよりも後方に配設されるので、特に車幅方向へタンクを容易に大型化することができる。

また、第５の形態は、前記車両における前記タンクが配設された側の車体側面に、前記車室フロアよりも低い段差部を有する乗降口と、当該乗降口を開閉するドアとが設けられ、前記段差部には前記ドアの全開時に車体側面視で隠れる非開放部が設けられ、当該非開放部に前記還元剤を前記タンクに補給するための補給口が設けられる。これにより、車室フロア下部の還元剤タンクの比較的近くへ配設することが容易となる。また、補給口が乗降口の近くで且つドア全体時に隠れる部位にあるので還元剤の補給が容易でありながら乗降の邪魔になることがない。更に還元剤が万一補給口から漏れ出ることがあっても、段差部があるので車室フロア内への飛散を防止できる。

また、第６の形態は、前記補給口が設けられた車体側面に、燃料を給油するための給油口が設けられる。これにより、補給口と給油口とを同じ車体側面に配置しつつ、誤注入を抑制できる。特に第４の形態において還元剤補給配管や給油配管を短くできるので好適である。

また、第７の形態は、前記選択還元触媒は、前記排気管における前記エンジンよりも後方部位に設けられ、前記タンクの後端部が前記エンジンよりも後方に位置し、前記タンクから前記選択還元触媒に前記還元剤を供給する配管が前記エンジンの後方において車幅方向に延設される。これにより、排気系を無理なくレイアウトしつつ配管を短くでき、ポンピングロスを低減できる。特に還元剤の排気管内への添加に圧縮空気を利用できない車両において、圧力損失を低減できるので、省エネルギおよびポンプの小型化やタンクとの一体化によりコンパクト化を図ることができる。

また、第８の形態は、前記還元剤は前記第２の温度以上で熱分解してアンモニアを発生する尿素水溶液である。これにより、排気ガスの温度で熱分解される尿素水溶液を熱源から保護できる。更に第７の形態に適用した場合には、極寒時に尿素水溶液が凍結しても、パイプの詰まりを素早く省エネルギで解凍でき、素早くエンジンを始動できる。

本発明によれば、排気管の熱から還元剤を保護することで熱による還元剤の無駄な消費を低減し、補給サイクルを長期化できる。

以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で下記実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。

［第１の実施形態］
図１は、本発明に係る第１の実施形態のタンク配設構造が適用される車両の側面図である。図２は、本発明に係る第１の実施形態の車両のタンク配設構造を示す底面図である。図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４は図２の車体右側から見た側面透視図である。図５は、供給配管の断面図である。

図１乃至図４に示すように、本実施形態の車両１はミニバンなどに代表される、前輪２と後輪３の間の車体側面に、２列目以降のシートに対して乗員が乗降するために開口する乗降口４と、この乗降口４を開閉するための前後方向にスライド可能なスライドドア５とを備える。図１はスライドドア５を全開とした状態を示している。

車室フロアパネル６の車幅方向略中央Ｌにはフロアトンネル部７が設けられ、このフロアトンネル部７を挟んで車幅方向両側の車室フロアパネル６上にはフロントシート８が配設される。

上記乗降口４がある車体側面には車室フロアパネル６及びそれより下部の車体フロアパネル９より低い段差を有するステップ１０が設けられている。ステップ１０にはスライドドア５の全開時に車体側面視でドア前端部で覆われて隠れる非開放部１０ａが設けられ、当該非開放部１０ａに還元剤タンク１１に還元剤を補給するための補給口１２が配置される。更に、上記補給口１２より前方の同じ車体側面（Ｂピラー１Ａ）には燃料タンク１３に燃料を補給するための給油口１４が配置される。

上記車室フロアパネル６下部前方の車幅方向略中央Ｌには、第１温度Ｔ１を超えないよう水冷により温度管理されるエンジン１５と変速機１６とからなる駆動装置と、この駆動装置の変速機１６から後方に延びるプロペラシャフト１７Ｒが配設されている。本実施形態の車両は、変速機１６から後方に延びる後輪プロペラシャフト１７Ｒにより後輪デファレンシャル１８Ｒ及び後輪ドライブシャフト１９Ｒを介して後輪３を駆動する、所謂フロントエンジンリヤドライブ（ＦＲ）車である。３７は後輪３のサスペンションである。また、エンジン１５は、ディーゼルエンジンに適用した例を説明するが、選択還元触媒を搭載する車両であれば、ガソリンなどの他の内燃機関（但し、空冷は除く）であっても適用できることは言うまでもない。

また、上記車体フロアパネル９下部において車幅方向の両側には１対のサイドフレーム２０が延びており、上記駆動装置と左右一方のサイドフレーム２０との間の車体フロアパネル９下部の空間には、エンジン１５から排気マニホールド２１を介してエンジン１５下部を車幅方向に横切って後方に延びる排気管２２が配置されており、この排気管２２におけるクロスメンバ２３下部付近に排気浄化装置２４が連結され、この排気浄化装置２４の下流側には上記第１温度Ｔ１よりも高い第２温度Ｔ２で反応する還元剤により排気を浄化する選択還元触媒２５が連結されている。排気浄化装置２４は、例えばディーゼル微粒子除却装置（ＤＰＦ）や酸化触媒からなる。上記排気浄化装置２４及び選択還元触媒２５は、排気管２２に対して直列に接続されている。更に、排気管２２の下流端部にはサイレンサ２６が連結され、サイレンサ２６近傍の車体フロアパネル９下部にはスペアタイヤ２７が支持されている。

上記選択還元触媒２５は排気管２２においてエンジン１５よりも後方部位に配設される。排気浄化装置２４は、変速機１６を挟んで補給タンク１１と反対側に配設され、選択還元触媒２５は、後輪プロペラシャフト１７Ｒを挟んで燃料タンク１３と反対側に配設される。排気浄化装置２４及び選択還元触媒２５は、各々に設けられたステー２８が車体フロアパネル９に設けられた取付アーム２９にラバー３０を介して連結されることでサイドフレーム２０下部に支持される。

また、上記駆動装置１５，１６を挟んで排気管２２とは反対側のサイドフレーム２０との間の車室フロアパネル６下のクロスメンバ２３上部には還元剤を貯蔵する還元剤タンク１１が配設され、駆動装置１５，１６及び還元剤タンク１１の後方には燃料タンク１３が配設されている。換言すると、上記後輪プロペラシャフト１７Ｒは、上記還元剤タンク１１及び燃料タンク１３と排気管２２との間の車幅方向中央Ｌに形成される空間に配設され、後方に延びている。そして、排気浄化装置２４及び選択還元触媒２５は、エンジン１５や変速機１６を挟んで還元剤タンク１１及び燃料タンク１３とは反対側に配設される。これにより、還元剤タンク１１と選択還元触媒２５の間にエンジン１５や変速機１６からなる駆動装置が配置されるので、排気管２２の比較的高温部位となる排気浄化装置２４や選択還元触媒２５の熱から適切に還元剤タンク１１を保護することができる。また、燃料タンク１３も排気管２２の比較的高温部位から離間することになるため、燃料の熱害を抑えられると共に、搭載部品の中で比較的大きいエンジン１５よりも後方に配設されるので、特にタンクを車幅方向へ大型化することが容易になる。

上記補給口１２と給油口１４は、上記還元剤タンク１１及び燃料タンク１３側の車体側面に配設され、それぞれ補給配管１２ａ及び給油配管１４ａにより各タンクに接続されている。これにより、補給口１２と給油口１４とを同じ車体側面に配置しつつ、誤注入を抑制できる。特に、還元剤タンク１１の後方に燃料タンク１３を配置した構成において、補給配管１２ａや給油配管１４ａを短くできるので好適である。

上記還元剤タンク１１は、少なくともその後端部がエンジン１５よりも後方に位置し、還元剤タンク１１から選択還元触媒２５に還元剤を供給する供給配管１１ａがエンジン１５の後方で車幅方向に延設される。この構成によって、排気浄化装置を無理なくレイアウトしつつ配管を短くでき、ポンプ／ヒータユニット３３のポンピングロスを低減できる。特に還元剤の排気管２２内部への噴射に圧縮空気を利用できない小型車両（トラックやバス以外）において、圧力損失を低減できるので、省エネルギおよびポンプの小型化やタンクとの一体化によりコンパクト化を図ることができる。

なお、上記選択還元触媒２５は、高温で熱分解してアンモニアを浄化成分として発生する還元剤を用いて排気を浄化する機能を有し、還元剤は第２温度Ｔ２（約１５０℃）でアンモニアを発生する尿素水溶液である。なお、ＮＯｘの浄化成分としてはアンモニアが好適であるが、これに限らず、熱分解によりＨＣやＣＯなどを発生する他の還元剤であってもよい。尿素水溶液の熱分解温度がおよそ１５０℃なので、１２０℃（第１温度Ｔ１）を超えることは希な水冷エンジン１５や変速機１６により十分に排気管２２に対する断熱が可能である。よって、排気ガスの温度で分解される尿素液を排気熱から保護できる。なお、尿素水溶液の凍結温度は尿素３２．５％濃度（商品名：アドブルー）で−１１℃である。よって、本例のように水冷エンジン１５や変速機１６により還元剤タンク１１を排気管２２の熱から保護する構成では、極寒時に尿素液が凍結したとしても、パイプの詰まりを素早く省エネルギで解凍でき、エンジンを素早く始動できる。

また、排気管２２における選択還元触媒２５の直上流部位には、供給配管１１ａに連結されて還元剤を排気管２２内に噴射するインジェクタ３１が配設されている。

還元剤タンク１１は樹脂製であり、取付バンド３２によってサイドフレーム２０及び車体フロアパネル９下部に支持される。還元剤タンク１１内部には還元剤をインジェクタ３１まで圧送するポンプや還元剤を昇温させるヒータからなるポンプ／ヒータユニット３３が配設される。

還元剤を供給する供給配管１１ａは樹脂製であり、図５に示すように、ポンプ／ヒータユニット３３からインジェクタ３１へ昇温剤を送る往路管３４と、インジェクタ３１からポンプ／ヒータユニット３３へ昇温剤を戻す復路管３５と、これら往路管３４と復路管３５を囲む還元剤供給管３６とを有する。

上述したように、本発明は水冷エンジンが冷却水の沸点よりも高温になりにくいことに着目して、熱源と思われがちな水冷エンジンを冷却能力のある断熱材として用いることを特徴としている。具体的な例では、排気温度より低温に温度管理される水冷エンジン１５や変速機１６からなる駆動装置を排気管２２と還元剤タンク１１の間に挟むことにより、排気管２２の熱から還元剤タンク１１内の還元剤を保護することができ、これにより還元剤の無駄な反応を抑えて補給サイクルを長期化できる。なお、オイル交換や定期点検などのサイクルでの還元剤消費量にタンク容量を合わせることで、ユーザの手間を増やすことがなくなる。なお、エンジン冷却水のオーバーヒート温度は、冷却水の種類により一概には言えないが１２０℃以下、変速機は高温の熱源がなくオイルなどで冷却されるので１００℃を大きく上回ることは稀である。

また、ステップ１０におけるスライドドア５の全開時に車体側面視で隠れる非開放部１０ａに還元剤タンク１１への補給口１２が設けられるので、車体フロアパネル９下部に設けられた還元剤タンク１１の比較的近くへの配設が容易となる。また、補給口１２が乗降口４に近いので還元剤の補給が容易でありながら乗降の邪魔になることがない。更に還元剤が万一補給口１２から漏れ出てもステップ１０の段差により車室フロアパネル６への飛散を防止できる。

［第２の実施形態］
図６は、本発明に係る第２の実施形態のタンク配設構造が適用される車両の側面図である。図７は、本発明に係る第２の実施形態の車両のタンク配設構造を示す底面図である。図８は図７のＢ−Ｂ断面図（ａ）及びＣ部の拡大図（ｂ）である。

第１の実施形態は、後輪プロペラシャフト１７Ｒが変速機１６から後方に延びて後輪３を駆動する、所謂ＦＲ車であって、ステップ１０後部の非開放部１０ａに補給口１２が配設されていた。これに対して、第２の実施形態では、変速機１６から前方に延びる前輪プロペラシャフト１７Ｆにより前輪デファレンシャル１８Ｆ及び前輪ドライブシャフト１９Ｆを介して前輪２を駆動するとともに、変速機１６から後方に延びる後輪プロペラシャフト１７Ｒにより後輪デファレンシャル１８Ｒ及び後輪ドライブシャフト１９Ｒを介して後輪３を駆動する、所謂４輪駆動車を対象とした構造である。なお、本実施形態では、４輪駆動車に適用した例を説明するが、所謂フロントエンジンフロントドライブ（ＦＦ）車でも適用できることは言うまでもない。

図６乃至図８に示すように、本実施形態では、補給口４２が上方に向くように、ステップ１０前部のＢピラー１Ａにより隠れる非開放部１０ｂであって、給油口１４の下部に配設される。補給口４２は、ステップ１０前部に形成された上方に開口する凹部４３に連結され、凹部４３が蓋体４４により開閉可能となっている。また、凹部４３の底面と供給配管４１ａとの間に隙間４５が形成されており、還元剤補給時に漏れ出た還元剤が隙間４５から外部に排出されるように構成されている。

本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、上記前輪プロペラシャフト１７Ｆが上記還元剤タンク４１と駆動装置との間の空間に配設され前方に延びているので、前輪プロペラシャフト１７Ｆが配設される空間を利用して排気管２２から還元剤タンク４１への熱伝達を抑制できる。

その他の構成については、第１の実施形態と同等の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

本発明に係る第１の実施形態のタンク配設構造が適用される車両の側面図である。本発明に係る第１の実施形態の車両のタンク配設構造を示す底面図である。図２のＡ−Ａ断面図である。図２の車体右側から見た側面透視図である。供給配管の断面図である。本発明に係る第２の実施形態のタンク配設構造が適用される車両の側面図である。本発明に係る第２の実施形態の車両のタンク配設構造を示す底面図である。図７のＢ−Ｂ断面図（ａ）及びＣ部の拡大図（ｂ）である。

符号の説明

１車体
１ＡＢピラー
２前輪
３後輪
４乗降口
５スライドドア
６車室フロアパネル
７フロアトンネル部
８フロントシート
９車体フロアパネル
１０ステップ
１１，４１還元剤タンク
１２，４２補給口
１３燃料タンク
１４給油口
１５水冷エンジン
１６変速機
１７Ｆ前輪プロペラシャフト
１８Ｆ前輪デファレンシャル
１９Ｆ前輪ドライブシャフト
１７Ｒ後輪プロペラシャフト
１８Ｆ後輪デファレンシャル
１９Ｆ後輪ドライブシャフト
２０サイドフレーム
２１排気マニホールド
２２排気管
２３クロスメンバ
２４排気浄化装置
２５選択還元触媒
２６サイレンサ
２７スペアタイヤ
２８ステー
２９取付アーム
３０ラバー
３１インジェクタ
３２取付バンド
３３ポンプ／ヒータユニット
３４往路管
３５復路管
３６還元剤供給管
３７サスペンション

Claims

車室フロア下の車幅方向略中央に、第１の温度を超えない水冷エンジンと変速機とを有する駆動装置が配設され、前記第１の温度を超える第２の温度で反応して浄化成分を発生する還元剤の作用により排気を浄化する選択還元触媒を備えた車両のタンク配設構造であって、
前記エンジンから延びる排気管が前記駆動装置の左右一方側の前記車室フロア下を通って後方に延設され、
前記駆動装置を挟んで他方側の前記車室フロア下に前記還元剤を貯蔵するタンクを配設したことを特徴とする車両のタンク配設構造。
前記タンクと前記駆動装置の間には空間が形成され、当該空間にプロペラシャフトが前後に延設されていることを特徴とする請求項１に記載の車両のタンク配設構造。
前記排気管は、前記タンクとで前記駆動装置を挟む部位に前記第２の温度以上に熱せられる排気浄化装置を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両のタンク配設構造。
前記タンク及び前記エンジンの後方の前記車室フロア下に燃料タンクが設けられることを特徴とする請求項３に記載の車両のタンク配設構造。
前記車両における前記タンクが配設された側の車体側面に、前記車室フロアよりも低い段差部を有する乗降口と、当該乗降口を開閉するドアとが設けられ、
前記段差部には前記ドアの全開時に車体側面視で隠れる非開放部が設けられ、当該非開放部に前記還元剤を前記タンクに補給するための補給口が設けられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両のタンク配設構造。
前記補給口が設けられた車体側面に、燃料を給油するための給油口が設けられることを特徴とする請求項５に記載の車両のタンク配設構造。
前記選択還元触媒は、前記排気管における前記エンジンよりも後方部位に設けられ、
前記タンクの後端部が前記エンジンよりも後方に位置し、前記タンクから前記選択還元触媒に前記還元剤を供給する配管が前記エンジンの後方において車幅方向に延設されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の車両のタンク配設構造。
前記還元剤は前記第２の温度以上で熱分解してアンモニアを発生する尿素水溶液であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の車両のタンク配設構造。