JP2012002085A - Structure of exhaust circulation pipe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気浄化装置、特に排気通路を流通する排気中に還元剤を混入し、これを下流側の選択還元型触媒に供給して排気を浄化する排気浄化装置に用いて好適の排気流通管の構造に関する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable for use in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, particularly an exhaust gas purification apparatus that purifies exhaust gas by mixing a reducing agent into exhaust gas flowing through an exhaust passage and supplying the reducing agent to a downstream selective reduction catalyst. This relates to the structure of the exhaust flow pipe.
内燃機関(以下、エンジンという)、中でもディーゼルエンジンの排気中には、大気汚染物質である煤等の粒子状物質(Particulate Matter、以下、PMと略称する)やNOx等が含まれている。そこで、エンジンの排気通路に、PMを捕集するためのパティキュレートフィルタ(Diesel Particulate Filter、以下、DPFと略称する)を設置し、大気中にPMが放出されないようにする技術が知られている。さらに、エンジンの排気通路に、NOxを除去するための選択還元型触媒(以下、SCR触媒という)を設置し、還元剤としてアンモニアをSCR触媒に供給することにより、排気中のNOxを還元して排気を浄化するようにした排気浄化装置が用いられている。 An exhaust gas from an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine), particularly a diesel engine, contains particulate matter such as soot that is an air pollutant (hereinafter abbreviated as PM), NOx, and the like. Therefore, a technique is known in which a particulate filter (hereinafter referred to as DPF) for collecting PM is installed in the exhaust passage of the engine so that PM is not released into the atmosphere. . Furthermore, a selective reduction catalyst (hereinafter referred to as SCR catalyst) for removing NOx is installed in the exhaust passage of the engine, and ammonia is supplied to the SCR catalyst as a reducing agent to reduce NOx in the exhaust. An exhaust gas purification device that purifies exhaust gas is used.
このSCR触媒を用いた排気浄化装置では、SCR触媒の上流側の排気中に還元剤としての尿素水を供給することにより、排気熱によって尿素水から分解して生じたアンモニアがSCR触媒に供給される。SCR触媒は、軸方向に互いに平行な微小な穴が複数連通したハニカム構造の担体に、触媒金属が担持されている。SCR触媒に供給されたアンモニアは、一旦SCR触媒に吸着し、このアンモニアと排気中のNOxとの間の脱硝反応がSCR触媒によって促進されることによりNOxの還元が行われる。 In the exhaust gas purification apparatus using the SCR catalyst, by supplying urea water as a reducing agent into the exhaust gas upstream of the SCR catalyst, ammonia generated by decomposition from the urea water by exhaust heat is supplied to the SCR catalyst. The In the SCR catalyst, a catalytic metal is supported on a honeycomb structure carrier in which a plurality of minute holes parallel to each other in the axial direction are communicated. The ammonia supplied to the SCR catalyst is once adsorbed by the SCR catalyst, and NOx reduction is performed by promoting the denitration reaction between this ammonia and NOx in the exhaust gas by the SCR catalyst.
このようなPMの捕集及びNOxの還元を効率的に行うため、DPF及びSCR触媒を組み合わせ、排気浄化装置として用いるようにしたものが、例えば特許文献1などに提案されている。特許文献1に記載の排気浄化装置は、第1のケーシング内にDPFを有する上流側排気浄化装置と、第1ケーシングの下流側に配設され第2のケーシング内にSCR触媒を有する下流側排気浄化装置と、第1のケーシング及び第2のケーシングを連結する中間パイプと、還元剤を噴射する噴射ノズルとで構成されている。
In order to efficiently perform such PM collection and NOx reduction, a combination of a DPF and an SCR catalyst used as an exhaust purification device has been proposed in, for example,
ところで、SCR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、SCR触媒に流入する排気の温度が低下して活性温度よりも低下するのを抑制する必要がある。また、還元剤として噴射した尿素水は、排気の熱によってアンモニアに分解されるため、この点からも排気の温度低下を抑制する必要がある。
このため、例えば図4に示すように、SCR触媒が収納されるケーシング51及びケーシング51と連結する中間パイプ49をそれぞれ二重管の構造とし、内管47b,48b及び内ケーシング51bと、外管47a,48a及び外ケーシング51aとの間にそれぞれ断熱空気層47c,48c及び51cを設けて、中間パイプ49及びケーシング51からの放熱量を低減させる構造が知られている(例えば、特許文献2参照)。
By the way, since the SCR catalyst exhibits a catalytic function by being held at a temperature equal to or higher than the activation temperature, it is necessary to suppress the temperature of the exhaust gas flowing into the SCR catalyst from lowering than the activation temperature. In addition, since urea water injected as a reducing agent is decomposed into ammonia by the heat of the exhaust, it is necessary to suppress the temperature decrease of the exhaust also from this point.
Therefore, for example, as shown in FIG. 4, the
また、一般に、中間パイプ49はSCR触媒が収納されるケーシング51への組み付け性を考慮して、例えば図4に示すように、中間パイプ本体47と、ケーシング51側に突設したケーシング側パイプ48とに二分し、これらの中間パイプ本体47とケーシング側パイプ48とを、それぞれの端部に設けられたフランジを介して接続している。つまり、ケーシング51の排気流入口54に予め溶着されたケーシング側パイプ48の端部に設けられたフランジ部48fと、中間パイプ本体47の端部に設けられたフランジ部47fとを接続することにより、ケーシング側パイプ48と中間パイプ本体47との接続が行われる。
Further, in general, the
ところで、図4に示すように、中間パイプ本体47が二重管構造の場合、内管47bの先端部には、先端に拡径したテーパ部47tが形成され、フランジ部47fにおいて、内管47bと外管47aは接触した状態となる。同様に、ケーシング側パイプ48も二重管構造の場合、内管48bの先端部には、先端に拡径したテーパ部48tが形成され、フランジ部48fにおいて、内管48bと外管48aは接触した状態となる。
By the way, as shown in FIG. 4, when the intermediate pipe
中間パイプ本体47とケーシング側パイプ52とがそれぞれのフランジ部47f,48fを介して接続されると、接続部において、内管47bの端部は外管47aに当接し支持され、内管48bの端部は外管48aに当接し支持されるものの、内管47b,48bの接続部内周において、両テーパ部47t,48tによって谷間が形成され、この谷間には断熱空気層は形成されない。
When the intermediate pipe
一方、中間パイプ49内には、DPFを備えた上流側排気浄化装置でPMが除去された排気と、その排気中に噴射された還元剤としての尿素水とが混合されて流通している。この還元剤としての尿素水を含んだ排気中では、排気熱により尿素水からアンモニアが分解発生され、このアンモニアがケーシング51内に配設されたSCR触媒へ供給されることによってNOxの還元が行われる。
On the other hand, in the
しかし、中間パイプ本体47とケーシング側パイプ52との接続部に形成された谷間では、排気の流れが乱れて剥離渦を発生する。この排気中には、中間パイプ本体47の上流側で噴射された還元剤としての尿素水が含まれているため、排気の流れに剥離渦が発生すると、剥離渦に捉えられた霧状の尿素水は、断熱空気層がなく、さらに放熱板となるフランジがある接続部の谷間において排気の放熱が促進される。排気熱の温度が低下すると、排気中に噴霧された尿素水の一部は接続部の谷間に付着し、水分が蒸発することによって固形化した尿素が堆積してしまう。このため、ケーシング51内のSCR触媒へのアンモニア供給量が一時的に少なくなり、NOxの還元が少なくなるおそれが生じる。
However, in the valley formed at the connection portion between the intermediate pipe
さらに、このように排気が低温の状態で堆積した尿素は、高温の排気が流れてくると、急速に昇華されてアンモニアを発生させ、過度の量のアンモニアがSCR触媒に供給されることになる。これにより、SCR触媒の下流側に設けられ余剰アンモニアを除去する後段酸化触媒で処理しきれなくなり、出口パイプからアンモニアが排出されるおそれがある。 Furthermore, the urea deposited in such a low temperature state is rapidly sublimated and generates ammonia when the high temperature exhaust gas flows, and an excessive amount of ammonia is supplied to the SCR catalyst. . As a result, the post-stage oxidation catalyst that is provided on the downstream side of the SCR catalyst and removes excess ammonia cannot be treated, and ammonia may be discharged from the outlet pipe.
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、排気管の保温性を向上させ、排気管内の堆積物の発生を抑制できるようにした、排気流通管の構造を提供することを目的とする。 The present invention has been devised in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a structure of an exhaust circulation pipe that improves the heat retention of the exhaust pipe and can suppress the generation of deposits in the exhaust pipe. And
上記課題を解決するために、本発明の排気流通管の構造は、排気浄化装置のケーシングの入口部に接続される排気流通管の構造であって、外管と、前記外管内に前記外管から離隔して備えられた内管と、からなる二重管構造に形成され、前記外管は、軸方向中間部に第1フランジ部を有し、前記ケーシングに対して着脱可能な外管本体と、前記ケーシングに前記入口部の周縁から突設され、突出端部に前記第1フランジ部と結合する第2フランジ部を有するケーシング側外管と、から構成され、前記内管は、前記外管本体内で前記外管本体と結合して備えられ、前記両フランジ部の結合時に前記外管本体及び前記内管の先端部が前記ケーシング側外管の内部を通って前記ケーシング側外管の基端まで到達するように長さ設定されていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the structure of the exhaust gas flow pipe according to the present invention is a structure of an exhaust gas flow pipe connected to the inlet portion of the casing of the exhaust gas purification apparatus, and includes an outer pipe and the outer pipe in the outer pipe. An outer tube body which is formed in a double tube structure comprising an inner tube spaced apart from the outer tube, the outer tube having a first flange portion at an axially intermediate portion and detachable from the casing And a casing-side outer pipe that protrudes from the periphery of the inlet portion and has a second flange portion that is coupled to the first flange portion at a protruding end portion. The outer tube main body and the distal end of the inner tube pass through the interior of the casing side outer tube when the two flange portions are combined. That the length is set to reach the proximal end. It is a symptom.
前記内管の先端部には、先端に拡径した第1テーパ部が形成されていることが好ましい。
このとき、前記外管本体における前記第1フランジ部よりも後端側部分は、前記ケーシング側外管と同一径に形成され、前記外管本体における前記第1フランジ部よりも先端側部分は、前記ケーシング側外管と重合するように前記ケーシング側外管の内径よりも挿通用のクリアランス分だけ小さい外径を有するように形成されていることが好ましい。
It is preferable that a first tapered portion having a diameter expanded at the tip is formed at the tip of the inner tube.
At this time, the rear end side portion of the outer tube main body from the first flange portion is formed to have the same diameter as the casing side outer tube, and the front end side portion of the outer tube main body from the first flange portion is It is preferable that the outer diameter of the casing side outer pipe is smaller than the inner diameter of the casing side outer pipe so as to overlap with the casing side outer pipe.
また、前記外管本体における前記第1フランジ部よりも後端側部分は、前記ケーシング側外管と同一径に形成され、前記外管本体における前記第1フランジ部よりも先端側部分は、前記第1フランジ部の側から、前記ケーシング側外管から次第に離隔すると共に前記内管に次第に接近するように縮径した第2テーパ部と、前記内管の第1テーパ部に対応するように先端に拡径した第3テーパ部が形成されていることが好ましい。 Further, the rear end side portion of the outer tube main body from the first flange portion is formed to have the same diameter as the casing side outer tube, and the front end portion of the outer tube main body from the first flange portion is A second taper portion that is gradually spaced from the casing-side outer tube and has a reduced diameter so as to gradually approach the inner tube from the first flange portion side, and a tip that corresponds to the first taper portion of the inner tube It is preferable that a third taper portion whose diameter is increased is formed.
前記排気浄化装置は選択還元型触媒を備え、前記排気流通管は、前記排気浄化装置の上流に備えられ、還元剤を混合された排気を前記選択還元型触媒に供給することが好ましい。 It is preferable that the exhaust purification device includes a selective reduction catalyst, the exhaust circulation pipe is provided upstream of the exhaust purification device, and supplies exhaust gas mixed with a reducing agent to the selective reduction catalyst.
本発明の排気流通管の構造によれば、内管はその先端部がケーシング側外管の基端まで到達するように長さ設定されており、第1及び第2フランジ部の結合部においても継目なく連続している。このため、フランジ結合部において、内管に谷間のような段差面が生じることを解消でき、剥離渦の発生を抑えながら排気をケーシング内に円滑に流入させることができる。これにより、排気中に噴霧された還元剤(例えば、尿素水)が、排気流通管内部へ付着して堆積することを抑制することができる。 According to the structure of the exhaust flow pipe of the present invention, the inner pipe is set to have a length so that the distal end of the inner pipe reaches the base end of the casing-side outer pipe, and also at the joint between the first and second flange portions. It is continuous continuously. For this reason, it is possible to eliminate the generation of a stepped surface such as a valley in the inner pipe at the flange coupling portion, and it is possible to smoothly flow the exhaust into the casing while suppressing the generation of the separation vortex. Thereby, it can suppress that the reducing agent (for example, urea water) sprayed in exhaust_gas | exhaustion adheres and accumulates inside an exhaust-gas distribution pipe.
また、フランジ結合部では、各フランジ部が放熱板となり放熱が促進されてしまうが、本発明にかかる排気流通管の構造によれば、フランジ結合部においても内管と外管本体の間に断熱空気層を形成することができるため、放熱を抑制することができる。さらに、内管の先端部に第1テーパ部が形成されている場合、排気の流れを乱すことなく、よりスムーズにケーシング内に排気を流入させることができる。 Further, in the flange joint portion, each flange portion becomes a heat sink and heat dissipation is promoted. However, according to the structure of the exhaust flow pipe according to the present invention, the flange joint portion also insulates between the inner tube and the outer tube main body. Since an air layer can be formed, heat dissipation can be suppressed. Furthermore, when the 1st taper part is formed in the front-end | tip part of an inner pipe, it can flow in exhaust_gas | exhaustion more smoothly in a casing, without disturbing the flow of exhaust_gas | exhaustion.
これにより、気流の乱れが抑制され、併せて排気熱の放熱も抑制されるため、排気流通管の内管内部において、排気中に噴霧された還元剤(例えば、尿素水)が付着して固形化することによる堆積をより抑制することができ、還元剤を安定してケーシング内の排気浄化装置の例えば選択還元型触媒に供給することができる。そして、内管に還元剤が堆積しないため、例えば、選択還元型触媒の下流に装備される後段酸化触媒で処理できないほどの量の還元剤(例えば、アンモニア)の発生を抑制し、還元剤の大気中への排出を抑制することができる。 As a result, the turbulence of the airflow is suppressed, and the heat dissipation of the exhaust heat is also suppressed. Therefore, the reducing agent (for example, urea water) sprayed in the exhaust adheres inside the inner pipe of the exhaust circulation pipe and is solid. Therefore, it is possible to further suppress the accumulation due to the conversion, and to stably supply the reducing agent to, for example, the selective reduction catalyst of the exhaust purification device in the casing. In addition, since the reducing agent does not accumulate in the inner pipe, for example, the generation of reducing agent (for example, ammonia) in an amount that cannot be processed by the downstream oxidation catalyst provided downstream of the selective catalytic reduction catalyst is suppressed. Emission to the atmosphere can be suppressed.
また、外管本体における第1フランジ部よりも下流側部分が、ケーシング側外管と重合するように形成されている場合、第1フランジ部の下流側においても内管と外管本体との間に断熱空気層を形成することができるため、断熱性が向上する。
また、外管本体に第2テーパ部と第3テーパ部とが形成されている場合、排気流通管の組み付け時に、配管の傾きが許容されるため、組み立て性が向上する。
Further, when the downstream portion of the outer pipe body is formed so as to overlap with the casing-side outer pipe, the space between the inner pipe and the outer pipe body is also downstream of the first flange portion. Since a heat insulation air layer can be formed in this, heat insulation improves.
Moreover, when the 2nd taper part and the 3rd taper part are formed in the outer pipe | tube main body, since the inclination of piping is accept | permitted at the time of the assembly | attachment of an exhaust flow pipe, an assembly property improves.
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
〔第1実施形態〕
本発明の第1実施形態にかかる排気流通管の構造について、図1及び図3を用いて説明する。
まず、本実施形態にかかる排気流通管を用いた排気浄化装置を車両への配置状態で示す全体構成図である図3を用いて、本実施形態にかかる排気浄化装置を説明する。本実施形態の排気浄化装置はトラックに搭載されており、図3ではトラックへの搭載状態での内燃機関1及び排気浄化装置2の配置を示しており、トラックの床下要部を二点鎖線で示している。なお、以下の説明では、車両を主体として前後方向及び左右方向を規定する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
The structure of the exhaust gas distribution pipe according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 3.
First, the exhaust gas purification apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 3 which is an overall configuration diagram showing the exhaust gas purification apparatus using the exhaust gas distribution pipe according to the present embodiment in an arrangement state on a vehicle. The exhaust purification device of this embodiment is mounted on a truck, and FIG. 3 shows the arrangement of the
内燃機関1は、ラダーフレーム30の左右のサイドレール30a間に位置し、ここでは直列6気筒機関として構成されている。内燃機関1の各気筒には燃料噴射弁31が設けられ、各燃料噴射弁31はコモンレール32から加圧燃料を供給され、開弁に伴って対応する気筒の筒内に燃料を噴射する。
内燃機関1の吸気側には吸気マニホールド33が装着され、吸気マニホールド33に接続された吸気通路34には、上流側よりエアクリーナ35,ターボチャージャ36のコンプレッサ36a及びインタークーラ37が設けられている。また、内燃機関1の排気側には排気マニホールド38が装着され、排気マニホールド38には、コンプレッサ36aと同軸上に連結されたターボチャージャ36のタービン36bが接続されている。タービン36bには排気通路39が接続され、排気通路39の途中に排気浄化装置2が設けられている。
The
An
排気通路39は、右側のサイドレール30aの下側において後方に向けて延設されている。一般的なトラックでは、そのまま排気通路39が車体後部まで延設されて、この排気通路39の途中に排気浄化装置2の各構成部材が直列配置されるが、本実施形態のトラックでは荷台の長さの関係で床下の前後スペースに制限があるため、排気通路39を右側に取り回して側方排気している。この排気通路39の取り回しの関係により、排気通路39の途中に設置された排気浄化装置2はサイドレール30aの外側に配置されている。以下、詳述する。
The
排気通路39の中流部には、排気の流れが車両の長手方向(車長方向)を向くように配置され、前後方向に沿った円筒状のケーシング11を有する上流側排気浄化装置10が、右側のサイドレール30aの下側に接続されている。ケーシング11の内部の上流側には前段酸化触媒12が配置され、下流側には排気中に含まれる煤等の粒子状物質(Particulate Matter、以下、PMと略称する)を捕集するためのパティキュレートフィルタ(Diesel Particulate Filter、以下、DPFと略称する)13が配置され、さらにDPF13の下流側には混合室と称される排気流出空間14が形成されている。
An upstream
ケーシング11の排気流出空間14には、ケーシング11を左右方向に貫通するように中間パイプ(排気流通管)9が配設されている。本実施形態にかかる排気浄化装置2では、中間パイプ9の上流端がケーシング11を貫通するように配設され、中間パイプ9の排気流出空間14内への露出部分(挿入部分)に中間パイプ9の内外を連通させる多数の孔(図示略)が貫設されており、これらの孔を介して排気流出空間14内と中間パイプ9内とを相互に連通している。
An intermediate pipe (exhaust gas distribution pipe) 9 is disposed in the
ケーシング11の側壁面で中間パイプ9の上流端には、電磁式のノズル15が固定されており、ノズル15の噴霧口15aは排気流出空間14内に突設されている。ノズル15は、図示しないタンクから圧送される還元剤としての尿素水を中間パイプ9内に任意に噴射可能に構成されている。上記した内燃機関1の各気筒の燃料噴射弁31やノズル15等のデバイス類及び図示しないセンサ類はECU(電子コントロールユニット)42に接続されており、燃料噴射弁31やノズル15等のデバイス類は、センサ類からの検出情報に基づいてECU42により駆動制御される。
An
上流側排気浄化装置10内の前段酸化触媒12及びDPF13を通過した排気は、これらの孔等の出口部を介して中間パイプ9内へ導入される。中間パイプ9内へ流入した排気は、ノズル15から還元剤としての尿素水が噴霧供給され、中間パイプ9内において排気と混合される。中間パイプ9の下流端は、下流側排気浄化装置20の円筒状の筒状ケーシング(ケーシング)21の外周面に溶接されており、中間パイプ9内を流通した排気は、下流側排気浄化装置20内へ導入される。下流側排気浄化装置20は、右側のサイドレール30aの外側で、車長方向に対して上流側排気浄化装置10の側方に、排気の流れが車幅方向を向くように配置されて、平面視でT字型の配置となっている。
Exhaust gas that has passed through the
下流側排気浄化装置20は、車幅方向に沿った筒状ケーシング21の内部に、アンモニアの供給により排気中に含まれるNOxを還元して排気を浄化する選択還元型触媒(SCR触媒)22と、余剰アンモニアを除去する後段酸化触媒23とを備えて構成されている。さらに、下流側排気浄化装置20には、排気通路39の一部である出口パイプ29が設けられ、出口パイプ29は右側に湾曲形成されて車体側方に開口している。
The downstream side
本実施形態にかかる下流側排気浄化装置20は、ケーシング21の内部に、アンモニアの供給により排気中に含まれるNOxを還元して排気を浄化する選択還元型触媒(SCR触媒)22と、余剰アンモニアを除去する後段酸化触媒23とが、それぞれ2つずつ、ケーシング21の軸方向に直列に配設されている。
この2つのSCR触媒22は間隔をあけて配設されており、これらSCR触媒22の相互間の空間(第1空間)S1に、排気の入口部24が設けられている。2つのSCR触媒22は、入口部24を挟んで向かい合わせになるように配設されており、SCR触媒22の下流側には後段酸化触媒23がそれぞれ配設されている。後段酸化触媒23は、それぞれの下流側からケーシング21の端面まで間隔があくように設定されており、ケーシング21の両端にはそれぞれ空間(第2空間)S2が設けられている。この第2空間S2にはそれぞれ排気の出口部(図示せず)が設けられており、SCR触媒22及び後段酸化触媒23を通過した排気は、出口部26から出口パイプ29を介して大気中へ排出される。
The downstream side
The two
ここで、本実施形態にかかる中間パイプ(排気流通管)の構造について、図1を用いて説明する。図1(a)は本実施形態にかかる中間パイプの構造を説明する模式的な断面図であり、図3のX−X矢視断面図である。図1(b)は図1(a)の部分拡大図である。
図1(a)に示すように、本実施形態にかかる中間パイプ9は、SCR触媒22が備えられる下流側排気浄化装置20のケーシング21の入口部24(図3参照)においてケーシング21内の空間(第1空間)S1と連通するように接続されている。中間パイプ9は、外管8と、外管8内に外管8から離隔して備えられた内管7とからなる二重管構造に形成されている。
Here, the structure of the intermediate pipe (exhaust gas distribution pipe) according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Fig.1 (a) is typical sectional drawing explaining the structure of the intermediate | middle pipe concerning this embodiment, and is XX arrow sectional drawing of FIG. FIG.1 (b) is the elements on larger scale of Fig.1 (a).
As shown in FIG. 1A, the
外管8は、図1(b)に示すように、ケーシング21に対して着脱可能に構成された外管本体8Aと、ケーシング21に入口部24の周縁21dから突出して固設されたケーシング側外管8Bとから構成されている。
ケーシング側外管8Bは、軸方向に同一径の円筒状に形成され、ケーシング21内の第1空間S1に連通するようにケーシング21の入口部24周縁21dに突設されており、突出端部8Baにはフランジ部(第2フランジ部)8Fbがケーシング側外管8Bの外周と周溶接等により固設されている。
As shown in FIG. 1B, the
The casing side
外管本体8Aは、先端部から軸方向に所定距離だけ離隔した部分(軸方向中間部)に、フランジ部(第1フランジ部)8Faが外管本体8Aの外周と周溶接等により固設されている。外管本体8Aは、そのフランジ部8Faをケーシング側外管8Bのフランジ部8Fbに結合されて組み付けられる。また、外管本体8Aは、両フランジ部8Fa,8Fbの結合時に、その先端部8Aaがケーシング側外管8Bの内部を通って、ケーシング側外管8Bの基端8Be、つまり、筒状ケーシング21の入口部24の周縁21dまで到達する長さに設定されている。したがって、外管本体8Aのフランジ部8Faが配設される位置である上記所定距離は、ケーシング側外管8Bの軸方向長さに相当する。
In the outer tube
また、外管本体8Aは、第1フランジ部8Faよりも上流側(上流側排気浄化装置側)部分まではケーシング側外管8Bと同一径の円筒状に形成され、外管本体8Aの第1フランジ部8Faよりも下流側(筒状ケーシング21側)部分は、ケーシング側外管8Bと重合し得るようにケーシング側外管8Bの内径よりも挿通用のクリアランス分だけ小さい外径を有する円筒状に形成されている。そして、外管本体8Aの第1フランジ部8Faの内側部分における、これらの互いに径の異なる上流側部分と下流側部分との間には、下流側へ向けて縮径したテーパ部8tが形成されている。
Further, the outer pipe
一方、内管7は、外管本体8Aとの間に配設された複数のブッシュBを介して、外管本体8Aの内周面から離隔して外管本体8Aに結合されている。内管7も外管本体8Aと同様、両フランジ部8Fa,8Fbの結合時に、その先端部7aがケーシング側外管8Bの内部を通ってケーシング側外管8Bの基端8Beまで到達する長さに設定されている。また、内管7は、先端部7a付近までは一定の内径を有する円筒状で形成されており、先端部7aには、先端へ向けて拡径した第1テーパ部7t1が形成され、この第1テーパ部の下流側の端部は、外管本体8Aに当接し支持されている。
On the other hand, the
本実施形態にかかる中間パイプ(排気流通管)9は上述のように構成されているため、排気は以下のように流通する。
まず、上流側排気浄化装置10内の前段酸化触媒12及びDPF13を通過した排気は、孔等の出口部を介して中間パイプ9内へ導入され、ノズル15から中間パイプ9内へ流入した排気中へ還元剤としての尿素水が噴射される(図3参照)。噴射された尿素水(還元剤)は、中間パイプ9内で排気中に拡散され、排気と混合し、排気熱によって分解されてアンモニア(還元剤)を生じ、下流側排気浄化装置20内のSCR触媒22へ還元剤としてのアンモニアが供給されることによって、排気中のNOxの還元が行われる。
Since the intermediate pipe (exhaust gas distribution pipe) 9 according to the present embodiment is configured as described above, the exhaust gas circulates as follows.
First, the exhaust gas that has passed through the
このとき、本実施形態にかかる中間パイプ9の構造によれば、内管7はその先端部7aがケーシング側外管8Bの基端8Beまで到達するように長さ設定されており、第1及び第2フランジ部8Fa,8Fbの結合部においても継目なく連続している。このため、フランジ結合部において、内管7に谷間のような段差面が生じることを解消でき、剥離渦の発生を抑えながら排気を筒状ケーシング21内に円滑に流入させることができる。さらに、内管7には、筒状ケーシング21の入口部24に向けて第1テーパ部T1が形成されているため、よりスムーズに筒状ケーシング21内に排気を流入させることができる。
At this time, according to the structure of the
また、フランジ結合部では、各フランジ部8Fa,8Fbが放熱板となり放熱が促進されてしまうが、フランジ結合部においても、内管7と外管本体8Aとの間に断熱空気層を形成することができるため、フランジ結合部からの放熱も抑制することができる。
このように、本実施形態にかかる中間パイプ9の構造によれば、気流の乱れが抑制され、併せて排気熱の放熱も抑制されるため、中間パイプ9の内管7内部において、排気中に噴霧された尿素水(還元剤)が付着して固形化することによる堆積を抑制することができ、還元剤を安定して下流側排気浄化装置20のケーシング21内に配設されるSCR触媒に供給することができる。そして、内管7に尿素水が堆積しないため、SCR触媒22の下流側に装備され、余剰アンモニア(還元剤)を除去する後段酸化触媒23で処理できないほどの量の還元剤としてのアンモニアの発生を抑制し、出口パイプ29から大気中へアンモニアが排出されることを抑制することができる。
Further, in the flange coupling portion, each flange portion 8Fa, 8Fb becomes a heat sink and heat dissipation is promoted, but also in the flange coupling portion, a heat insulating air layer is formed between the
As described above, according to the structure of the
〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態にかかる中間パイプ(排気流通管)の構造について、図2を用いて説明する。なお、第1実施形態と同じ部材等は、第1実施形態の説明と同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図2(a)は本実施形態にかかる中間パイプの構造を説明する模式的な断面図であり、図3のX−X矢視断面図である。図2(b)は図2(a)の部分拡大図である。
[Second Embodiment]
Next, the structure of the intermediate pipe (exhaust gas distribution pipe) according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and redundant descriptions are omitted. Fig.2 (a) is typical sectional drawing explaining the structure of the intermediate | middle pipe concerning this embodiment, and is XX arrow sectional drawing of FIG. FIG. 2B is a partially enlarged view of FIG.
図2に示すように、本実施形態にかかる中間パイプ9の構造は、外管本体8A´に関連する部分を除いて第1実施形態のものと同様に構成されている。
本実施形態にかかる外管本体8A´は、第1フランジ部8Faよりも上流側(上流側排気浄化装置側)部分まではケーシング側外管8Bと同一径の円筒状に形成され、外管本体8A´の第1フランジ部8Faよりも下流側(ケーシング21側)部分で、且つケーシング側外管8Bの突出端部8Baよりも上流側の部分には、第2テーパ部8t2が形成されている。第2テーパ部8t2は、第1フランジ部8Faの側から、ケーシング側外管8Bから次第に離隔するとともに内管7に次第に接近するように縮径して形成されている。
As shown in FIG. 2, the structure of the
The outer tube
外管本体8A´の第2テーパ部8t2の下流側は、内管7と離隔せずに一定の内径を有する円筒状に形成されて内管7に結合されている。外管本体8A´の先端部8Aa´には、内管7の第1テーパ部7t1に対応する部分に、第1テーパ部7t1と離隔せずに結合され、先端に拡径した第3テーパ部8t3が形成され、この第3テーパ部8t3の下流側の端部には、内管7の第1テーパ部7t1の下流側の端部が当接されている。
The downstream side of the
本実施形態にかかる中間パイプ(排気流通管)9は上述のように構成されているため、第1実施形態に示す中間パイプ9の構造についての効果に加え、一体形成されている外管本体8A´及び内管7をケーシング側外管8Bへ差し込む際に、パイプを傾けながら挿入することができるため、組み立て性が向上する。
Since the intermediate pipe (exhaust gas distribution pipe) 9 according to the present embodiment is configured as described above, in addition to the effects of the structure of the
〔その他〕
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
[Others]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記実施形態では、下流側排気浄化装置のケーシング21内部に、SCR触媒22と後段酸化触媒23とをそれぞれ2つずつ、軸方向に直列に配設し、2つのSCR触媒22の相互間の第1空間S1に排気入口部24が設けられ、この空間S1に中間パイプが接続される構造となっているが、これに限られるものではない。ケーシング内部の一端側から順にSCR触媒と後段酸化触媒とを直列に配設し、ケーシングの一端側に排気入口を設け、他端側に排気出口を設けて、排気入口に中間パイプを接続する構成とすることもできる。
For example, in the above-described embodiment, two
また、内管は、外管から離隔して備えられていればよいため、ブッシュは必須のものではない。例えば、パイプ長が短ければ内管と外管のそれぞれの端部を結合するだけでもよく、また、ブッシュの代わりにリング等を介在させてもよい。
また、内管には第1テーパ部7t1が形成されていなくてもよく、この場合は、断熱空気層を筒状ケーシングの周縁まで形成することができるため、断熱性が向上する。
In addition, since the inner tube only needs to be provided separately from the outer tube, the bush is not essential. For example, if the pipe length is short, the end portions of the inner tube and the outer tube may only be coupled, and a ring or the like may be interposed instead of the bush.
Further, the inner tube may not be formed first tapered portion 7t 1 is, in this case, it is possible to form a heat insulating air layer to the periphery of the cylindrical casing, thereby improving the heat insulating properties.
また、上記実施形態では、排気流通管(中間パイプ)9がケーシング21の上流側に設けられ、排気がケーシング21に流入する構成であるため、外管本体8Aの下流側のケーシング側外管8Bに挿入される側を先端側、外管本体8Aの上流側を後端側としている。これに対して、排気流通管はケーシング21の下流側に排気の流出のために設けられてもよく、この場合は、上記実施形態とは逆の構成となり、外管本体の上流側のケーシング側外管に挿入される側が先端側、外管本体の下流側が後端側となる。
Further, in the above embodiment, the exhaust circulation pipe (intermediate pipe) 9 is provided on the upstream side of the
1 内燃機関(エンジン)
2 排気浄化装置
7 内管
7t1 第1テーパ部
8 外管
8A,8A´ 外管本体
8B ケーシング側外管
8t2 第2テーパ部
8t3 第3テーパ部
9 中間パイプ(排気流通管)
10 上流側排気浄化装置
12 前段酸化触媒
13 DPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)
14 排気流出空間
15 ノズル
20 下流側排気浄化装置
21 筒状ケーシング(ケーシング)
22 SCR触媒(選択還元型触媒)
23 後段酸化触媒
24 入口部
1 Internal combustion engine
2
10 Upstream
14
22 SCR catalyst (selective reduction catalyst)
23
Claims (5)
外管と、前記外管内に前記外管から離隔して備えられた内管と、からなる二重管構造に形成され、
前記外管は、軸方向中間部に第1フランジ部を有し、前記ケーシングに対して着脱可能な外管本体と、
前記ケーシングに前記入口部の周縁から突設され、突出端部に前記第1フランジ部と結合する第2フランジ部を有するケーシング側外管と、から構成され、
前記内管は、前記外管本体内で前記外管本体と結合して備えられ、
前記両フランジ部の結合時に前記外管本体及び前記内管の先端部が前記ケーシング側外管の内部を通って前記ケーシング側外管の基端まで到達するように長さ設定されている
ことを特徴とする、排気流通管の構造。 An exhaust flow pipe structure connected to the inlet of the casing of the exhaust purification device,
Formed in a double tube structure comprising an outer tube, and an inner tube provided in the outer tube at a distance from the outer tube,
The outer tube has a first flange portion at an axially intermediate portion, and an outer tube main body detachable from the casing;
A casing-side outer pipe that protrudes from the periphery of the inlet portion in the casing and has a second flange portion that is coupled to the first flange portion at a protruding end portion;
The inner pipe is provided in combination with the outer pipe main body in the outer pipe main body,
The length is set so that the outer tube main body and the distal end of the inner tube reach the base end of the casing side outer tube through the inside of the casing side outer tube when the two flange portions are joined. A feature of the exhaust flow pipe structure.
ことを特徴とする、請求項1記載の排気流通管の構造。 The exhaust pipe structure according to claim 1, wherein a first taper portion having a diameter enlarged at the tip is formed at a tip of the inner tube.
前記外管本体における前記第1フランジ部よりも先端側部分は、前記ケーシング側外管と重合するように前記ケーシング側外管の内径よりも挿通用のクリアランス分だけ小さい外径を有するように形成されている
ことを特徴とする、請求項2記載の排気流通管の構造。 The rear end side portion of the outer pipe body from the first flange portion is formed to have the same diameter as the casing side outer pipe,
The tip side portion of the outer tube main body is formed to have an outer diameter smaller than the inner diameter of the casing side outer tube by an insertion clearance so as to overlap with the casing side outer tube. The exhaust flow pipe structure according to claim 2, wherein the exhaust flow pipe structure is provided.
前記外管本体における前記第1フランジ部よりも先端側部分は、前記第1フランジ部の側から、前記ケーシング側外管から次第に離隔すると共に前記内管に次第に接近するように縮径した第2テーパ部と、前記内管の第1テーパ部に対応するように先端に拡径した第3テーパ部が形成されている
ことを特徴とする、請求項2記載の排気流通管の構造。 The rear end side portion of the outer pipe body from the first flange portion is formed to have the same diameter as the casing side outer pipe,
A second end portion of the outer tube main body that is more distal than the first flange portion is gradually separated from the casing side outer tube and gradually reduced in diameter so as to gradually approach the inner tube from the first flange portion side. 3. The structure of an exhaust gas flow pipe according to claim 2, wherein a tapered portion and a third tapered portion having a diameter expanded at the tip so as to correspond to the first tapered portion of the inner tube are formed.
前記排気流通管は、前記排気浄化装置の上流に備えられ、還元剤を混合された排気を前記選択還元型触媒に供給する
ことを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載の排気流通管の構造。 The exhaust purification device includes a selective reduction catalyst,
5. The exhaust gas distribution pipe according to claim 1, wherein the exhaust gas distribution pipe is provided upstream of the exhaust gas purification device, and supplies exhaust gas mixed with a reducing agent to the selective catalytic reduction catalyst. Exhaust flow pipe structure.
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