JP2018159368A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気浄化装置に設置されるセンサを簡便な構造により好適に保護し得る排気浄化装置のセンサカバーを提供する。【解決手段】エンジンから排出される排気ガス３を浄化するための浄化材（パティキュレートフィルタ）５と、排気ガス３の流路に設置されて浄化材５を抱持するケーシング７と、浄化材５の前後にわたって配索され、途中に浄化材５の前後の差圧を計測する差圧センサ１４を備えた差圧パイプ１５と、流路を流通する排気ガス３に関する測定を行うセンサ（温度センサ）１２と、差圧パイプ１５に連結され、該差圧パイプ１５からセンサ１２の周囲にかけて配されるセンサカバー１６とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、センサ類を飛石等から保護するためのカバーを備えた排気浄化装置に関する。

エンジンから排出される排気ガスには、パティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）やＮＯｘ等が含まれるため、排気ガスが流通する排気管の途中に、パティキュレートフィルタや酸化触媒、選択還元型触媒等の浄化材を備えて排気ガスを浄化することが行われている。

図５はそうした排気浄化装置の一例を示しており、エンジン１から排気マニホールド２を介して排出される排気ガス３が流通する排気管４の途中に、排気ガス３中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタ５と、該パティキュレートフィルタ５の下流側にＮＯｘを還元剤と反応させ得る性質を備えた選択還元型触媒６とをケーシング７，８によりそれぞれ抱持して並列に配置すると共に、パティキュレートフィルタ５の後端部と選択還元型触媒６の前端部との間をＳ字構造の連絡流路９により接続し、パティキュレートフィルタ５の後端部から排出された排気ガス３が前方に折り返されて隣の選択還元型触媒６の前端部に導入されるようにしている。

図６に要部を拡大して示す如く、連絡流路９は、パティキュレートフィルタ５の後端部を包囲し且つ該後端部から出た直後の排気ガス３を壁面に衝突させて略直角な向きに方向転換させつつ集合せしめるガス集合室９Ａと、該ガス集合室９Ａで集められた排気ガス３を前方に向けて抜き出し且つその途中に還元剤添加用のインジェクタ１０を備えたミキシングパイプ９Ｂと、該ミキシングパイプ９Ｂにより前方に導かれた排気ガス３を壁面に衝突させて略直角な向きに方向転換させつつ分散せしめ且つその分散された排気ガス３を選択還元型触媒６の前端部に導入し得るよう該前端部を包囲するガス分散室９ＣとによりＳ字構造を成すように構成されている。

このような構成を採用すれば、パティキュレートフィルタ５により排気ガス３中のパティキュレートが捕集されると共に、その下流側のミキシングパイプ９Ｂの途中でインジェクタ１０から還元剤が排気ガス３中に添加され、選択還元型触媒６上で排気ガス３中のＮＯｘと反応する結果、排気ガス３中のパティキュレートとＮＯｘの同時低減が図られることになる。

この際、パティキュレートフィルタ５の後端部から排出された排気ガス３が連絡流路９により前方に折り返されてから隣の選択還元型触媒６の前端部に導入されるようになっているので、前記連絡流路９の途中にある還元剤の添加位置から選択還元型触媒６までの距離が長く確保され、排気ガス３の流れが折り返されることで乱流化して還元剤と排気ガス３との混合促進が図られる。

しかも、パティキュレートフィルタ５と選択還元型触媒６とが並列に配置され、これらパティキュレートフィルタ５と選択還元型触媒６との間に沿うように連絡流路９が配置されているので、その全体構成がコンパクトなものとなって車両への搭載性が大幅に向上されることになる。

さらに、パティキュレートフィルタ５が抱持されているケーシング７内の前段には、排気ガス３中の未燃燃料分を酸化処理する酸化触媒１１が、浄化材として装備されている。

パティキュレートフィルタ５は、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造のフィルタであり、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされている。こうして、パティキュレートフィルタ５を排気ガス３が通過する際、排気ガス３中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積し、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガス３のみが下流側へ排出されるようになっている。

ここで、パティキュレートフィルタ５は、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去して再生を図る必要があるため、パティキュレートフィルタ５の前段にフロースルー型の酸化触媒１１を配置し、パティキュレートの堆積量が増加してきた段階で酸化触媒１１上流側の排気ガス３中に燃料を添加してパティキュレートフィルタ５の強制再生を行うようにしている。

つまり、パティキュレートフィルタ５より上流側で添加された燃料（ＨＣ）が前段の酸化触媒１１を通過する間に酸化反応し、その反応熱で昇温した排気ガス３の流入により直後のパティキュレートフィルタ５の触媒床温度が上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタ５の再生が図られることになる。

この種の燃料添加を実行するには、例えば、圧縮上死点付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を追加するようにしても良いし、あるいは、酸化触媒１１の上流側の流路に別途インジェクタを備え、該インジェクタから燃料を噴射して排気ガス３中に燃料を添加することもできる。

上述の如き排気浄化装置に関する技術を記載した文献としては、例えば、下記特許文献１等がある。

特開２００９−７４４２０号公報 特開２００４−２９３３４８号公報

ところで、排気ガスの排出に関する基準は年々厳しくなる傾向にあり、上述の如き排気浄化装置においては、排気ガスや前記各浄化材を監視し、これらの状態を把握することで浄化の効率を向上させることが求められている。また、近年では、排気浄化装置における故障発生の有無を監視し、故障発生時には警告灯等を点灯させて運転者に故障の発生を報知すると共に、故障内容を記録しておく車載式故障診断装置（オンボードダイアグノーシス：onboard diagnosis：略称ＯＢＤ）の装備が各国で義務付けられており、こうした要請に対応するため、排気浄化装置には各種のセンサ類を取り付ける必要がある。

図６に示した例では、酸化触媒１１の前後における排気ガス３の温度を測定するため、排気管４における酸化触媒１１の直前の位置と、ケーシング７における酸化触媒１１とパティキュレートフィルタ５の間の位置に、それぞれ温度センサ１２及び温度センサ１３を備えているほか、パティキュレートフィルタ５前後の差圧を測定するための差圧センサ１４を備えている。差圧センサ１４は、排気管４における酸化触媒１１の直前の位置から、ケーシング７におけるパティキュレートフィルタ５の出側の位置にかけて配索された差圧パイプ１５の途中に備えられており、差圧センサ１４にて検出された差圧の値に基づき、パティキュレートフィルタ５の強制再生の実行の決定や、該パティキュレートフィルタ５の故障の判定を行うようにしている。強制再生を実行するにあたっては、例えば温度センサ１２や温度センサ１３にて検出される排気ガス３の温度を、強制再生のタイミングや燃料の添加量の基準として用いることができる。

また、ここでは図示を省略するが、選択還元型触媒６を抱持したケーシング８においても、例えば適宜位置に排気ガス３の温度を測定するための温度センサや、排気ガス３中のＮＯｘの濃度を測定するための濃度センサといったセンサ類を設置し、該センサ類における検出値を、インジェクタ１０から噴射される還元剤の量を決定するための基準とするといったことも可能である。その他、例えばパティキュレートフィルタ５下流の排気ガス３に含まれるパティキュレートを検出するためのＰＭセンサ等、排気浄化装置には種々のセンサ類が設置される。

こうしたセンサ類は、例えば排気管４やケーシング７，８の外面に備えたセンサボスに固定され、該センサボスから排気管４やケーシング７，８の中心部に向かってプローブを伸ばすように配置される。つまり、前記センサ類の基端部は、前記センサボスから排気管４やケーシング７，８の外側に向かって突出する形となり、このようにすると、車両の運転の際、タイヤに跳ね飛ばされた石等が衝突することで破損する虞がある。

破損を防止する方策としては、例えば前記センサ類の周囲に防護壁様の保護部材を配置することが考えられるが（上記特許文献２参照）、こうした装置では、保護すべき範囲に比して前記保護部材を支持するための構造が大きく、排気浄化装置全体の重量の増加や材料費の増大を招いてしまう。特に、上述の如く排気浄化装置に対して多くのセンサ類を配置しなければならない場合、こうした重量やコスト面への影響は前記センサ類の数に応じて拡大してしまい、搭載性や費用面の悪化が懸念される。

本発明は、斯かる実情に鑑み、排気浄化装置に設置されるセンサを簡便な構造により好適に保護し得る排気浄化装置を提供しようとするものである。

本発明は、エンジンから排出される排気ガスを浄化するための浄化材と、排気ガスの流路に設置されて前記浄化材を抱持するケーシングと、前記浄化材の前後にわたって配索され、途中に前記浄化材の前後の差圧を計測する差圧センサを備えた差圧パイプと、流路を流通する排気ガスに関する測定を行うセンサと、前記差圧パイプに連結され、該差圧パイプから前記センサの周囲にかけて配されるセンサカバーとを備えたことを特徴とする排気浄化装置にかかるものである。

而して、このようにすれば、簡素な構造によりセンサカバーを支持できると共に、センサカバーの取付位置を自由に選択することができ、センサカバー全体を小型なものとすることができる。また、飛石等に対し、最小の面積でセンサを効果的に保護し得るよう、センサカバーの形状や大きさを設定することが容易となる。

本発明の排気浄化装置を具体的に実施するにあたり、前記センサカバーは、前記差圧パイプに巻きつけるように固定される取付部と、前記センサの近傍に展開する保護面部と、前記取付部から前記保護面部にかけて延在する支持部とを備え、前記取付部、前記保護面部、前記支持部の全体を一枚の金属板で構成することができる。

本発明の排気浄化装置によれば、以下の如き種々の優れた効果を奏し得る。

（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、排気浄化装置に設置されるセンサを簡便な構造により好適に保護することができる。

（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、センサカバーの全体が一枚の金属板で構成されるので、センサを保護するための構造を一層簡便なものとすることができる。

本発明の実施による排気浄化装置の一例を示す模式図である。 本発明の要部を示す斜視図である。 本発明の要部を構成するセンサカバーの形態の一例を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ矢視相当の断面図である。 本発明の要部を構成するセンサカバーの形態の別の一例を示す斜視図である。 従来の排気浄化装置の一例を示す全体構成図である。 図５の要部を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１〜図３は本発明の実施による排気浄化装置の形態の一例を示すものである。図中、図５、図６と同一の符号を付した部分は同一物を表し、基本的な構成は図５、図６に示す従来のものと同様であるので、以下では必要に応じ、図５、図６中の符号を借りて説明するものとする。

本実施例の排気浄化装置は、図１に示す如く、エンジン１から排気マニホールド２を介して排出される（図５参照）排気ガス３が流通する排気管４の途中に、排気ガス３中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタ５と、該パティキュレートフィルタ５の下流側に選択還元型触媒６とをケーシング７，８によりそれぞれ抱持して並列に配置している。ケーシング７内におけるパティキュレートフィルタ５の前段には、排気ガス３中の未燃燃料分を酸化処理する酸化触媒１１が装備されている。

パティキュレートフィルタ５の後端部と選択還元型触媒６の前端部との間をＳ字構造の連絡流路９により接続し、パティキュレートフィルタ５の後端部から排出された排気ガス３が前方に折り返されて隣の選択還元型触媒６の前端部に導入されるようにしている。連絡流路９は、パティキュレートフィルタ５の後端部を包囲し且つ該後端部から出た直後の排気ガス３を壁面に衝突させて略直角な向きに方向転換させつつ集合せしめるガス集合室９Ａと、該ガス集合室９Ａで集められた排気ガス３を前方に向けて抜き出し且つその途中に還元剤添加用のインジェクタ１０を備えたミキシングパイプ９Ｂと、該ミキシングパイプ９Ｂにより前方に導かれた排気ガス３を壁面に衝突させて略直角な向きに方向転換させつつ分散せしめ且つその分散された排気ガス３を選択還元型触媒６の前端部に導入し得るよう該前端部を包囲するガス分散室９ＣとによりＳ字構造を成すように構成されている。

排気管４におけるケーシング７の上流側の位置と、ケーシング７における酸化触媒１１とパティキュレートフィルタ５の間の位置には、それぞれ温度センサ１２及び温度センサ１３を備えている。また、排気管４からケーシング７にかけ、パティキュレートフィルタ５の前後にわたって差圧パイプ１５が配索され、該差圧パイプ１５の途中に差圧センサ１４が備えられており、パティキュレートフィルタ５前後の差圧が測定されるようになっている。

また、ここでは図示を省略するが、上記温度センサ１２，１３以外にも、流路内の各所における排気ガス３の温度を測定するための温度センサや、ＮＯｘの濃度を測定するためのＮＯｘセンサ、あるいはパティキュレートフィルタ５下流の排気ガス３に含まれるパティキュレートを検出するためのＰＭセンサ等、排気浄化装置には排気ガス３に関する測定を行うための種々のセンサ類が設置される。

そして、本実施例の場合、差圧パイプ１５の途中に、温度センサ１２を保護するためのセンサカバー１６を取り付けた点を特徴としている。

温度センサ１２は、図１、図２に示す如く、排気管４に溶接されたセンサボス１７に基端部１２ａを固定され、該基端部１２ａから、排気管４の中心に向かってプローブ１２ｂを伸ばす形で配置されている。

差圧パイプ１５は、図１、図２に示す如く、排気管４における酸化触媒１１の直前の位置と、ケーシング７におけるパティキュレートフィルタ５の出側の位置との間に備えられ、途中に配置した差圧センサ１４により、パティキュレート５前後の差圧を計測するようになっている。

センサカバー１６は、差圧パイプ１５に連結され、該差圧パイプ１５から温度センサ１２の周囲にかけて配される部材であり、図２、図３に示す如く、車両に関し温度センサ１２の基端部１２ａの前方に位置して車両の左右方向に沿った縦方向の面をなす保護面部１６ａと、センサカバー１６全体を差圧パイプ１５に対し取り付ける取付部１６ｂと、保護面部１６ａと取付部１６ｂとの間を繋ぐ支持部１６ｃを備えてなる。

保護面部１６ａは、温度センサ１２の基端部１２ａの近傍に展開し、車両の運転に際して飛石等の懸念される前方の所要範囲を覆うように配置される金属製の板状の部材である。尚、本実施例では、保護面部１６ａの展開範囲を基端部１２ａの前方としているが、保護面部１６ａを展開する範囲はこれに限定されない。例えば周辺の機器類との位置関係上、温度センサ１２の基端部１２ａに関し、前方の他に側方についても保護が必要と考えられる場合には、図４に示す如く、基端部１２ａの前方から左右にかけて平面視でＵ字を描くように延在するような形状としても良い。その他、温度センサ１２ないしその基端部１２ａを適切に保護できる限り、保護面部１６ａは種々の形状や配置を取り得る。

取付部１６ｂは、図３に示す如く、差圧パイプ１５の外面に巻きつけるように固定される金属製の板状の部材である。取付部１６ｂの差圧パイプ１５への設置に際しては、例えば取付部１６ｂを構成する金属板を差圧パイプ１５に巻きつけた上で、該差圧パイプ１５に対し取付部１６ｂをろう付けすることで、該取付部１６ｂを差圧パイプ１５に対し固定することができる。その他、取付部１６ｂの固定にあたっては、例えば差圧パイプ１５に巻きつけた取付部１６ｂの素材同士をかしめたり、取付部１６ｂを構成する素材同士を溶接したり、あるいはボルト等により締結するなど、種々の方法を採用し得る。

支持部１６ｃは、取付部１６ｂから保護面部１６ａにかけて延在し、取付部１６ｂに対して保護面部１６ａを適切な位置に支持する部材である。保護面部１６ａと支持部１６ｃ、取付部１６ｂは、互いに別々の部品として構成しても良いが、保護面部１６ａと支持部１６ｃ、取付部１６ｂを備えてなるセンサカバー１６を、一枚の金属板を屈曲させることで簡便に形成することもできる。

而して、上述の如き構成の排気浄化装置では、センサカバー１６を取り付ける対象を差圧パイプ１５とすることで、温度センサ１２に対するセンサカバー１６のレイアウトの自由度を高めると共に、支持構造を含めたセンサカバー１６全体の小型化を実現している。すなわち、仮にセンサカバーを取り付ける対象をケーシング７とした場合、例えば該ケーシング７の全周を覆うような支持構造を設置して前記センサカバーを固定するような形となり、前記センサカバーの大型化を招いてしまう。あるいは、排気浄化装置を車両に対し支持するブラケット等にセンサカバーを支持することも考えられるが、そのようにした場合、前記センサカバーを支持する位置と、温度センサ１２を設置した位置とが離間してしまうことは避けられず、やはり前記センサカバーが大型なものとなってしまう。この点、本実施例の如くセンサカバー１６を差圧パイプ１５に取り付けるようにすれば、該差圧パイプ１５は細い管状の部材であるので、簡素な構造の取付部１６ｂによりセンサカバー１６を支持することが可能である。

また、その際、差圧パイプ１５はケーシング７の前後にわたって配索されているため、保護面部１６ａを温度センサ１２の基端部１２ａに対して適切な位置に展開するにあたり、差圧パイプ１５における取付部１６ｂの取付位置を自由に選択することができ、取付部１６ｂを保護面部１６ａからなるべく近い位置にすることで、センサカバー１６全体を一層小型化することができる。一方、飛石等に対し、温度センサ１２の基端部１２ａを最小の面積で効果的に保護し得るよう、保護面部１６ａを設定することが容易となる。

尚、ここでは温度センサ１２に対してセンサカバー１６を設置する場合を例に説明したが、これはあくまで代表例であって、センサカバーの設置対象や形状は上述の例に限定されない。例えば温度センサ１３に対しても、差圧パイプ１５における温度センサ１３近傍の位置から該温度センサ１３周辺にかけてセンサカバー１６と同様のセンサカバーを設置することもできるし、その際には、温度センサ１３と差圧パイプ１５との位置関係や、その他の条件に合わせ、前記センサカバーの形状や位置は適宜変更し得る。また、この他にも、図示しない温度センサや濃度センサ、ＰＭセンサを備えることができるが、これら他のセンサ類に対しても、同様に本発明の排気浄化装置のセンサカバーを適用し得る。

以上のように、上記本実施例の排気浄化装置は、エンジン１から排出される排気ガス３を浄化するための浄化材（パティキュレートフィルタ）５と、排気ガス３の流路に設置されて浄化材５を抱持するケーシング７と、浄化材５の前後にわたって配索され、途中に浄化材５の前後の差圧を計測する差圧センサ１４を備えた差圧パイプ１５と、流路を流通する排気ガス３に関する測定を行うセンサ（温度センサ）１２と、差圧パイプ１５に連結され、該差圧パイプ１５からセンサ１２の周囲にかけて配されるセンサカバー１６とを備えているので、簡素な構造によりセンサカバー１６を支持できると共に、センサカバー１６の取付位置を自由に選択することができ、センサカバー１６全体を小型なものとすることができる。また、飛石等に対し、最小の面積でセンサ１２を効果的に保護し得るよう、センサカバー１６の形状や大きさを設定することが容易となる。

また、上記本実施例において、センサカバー１６は、差圧パイプ１５に巻きつけるように固定される取付部１６ｂと、センサ１２の近傍に展開する保護面部１６ａと、取付部１６ｂから保護面部１６ａにかけて延在する支持部１６ｃとを備え、取付部１６ｂ、保護面部１６ａ、支持部１６ｃの全体を一枚の金属板で構成しているので、センサ１２を保護するための構造を一層簡便なものとすることができる。

したがって、上記本実施例によれば、排気浄化装置に設置されるセンサを簡便な構造により好適に保護し得る。

尚、本発明の排気浄化装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではない。例えば、浄化材としてはパティキュレートフィルタや選択還元型触媒、酸化触媒の他に種々の触媒を設置し得ること、また、上述の如きＳ字構造の排気浄化装置以外にも、例えば浄化材を包持したケーシングを一本のみ備えた排気浄化装置や、複数のケーシングを直列に配置した排気浄化装置にも適用し得ること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ エンジン
３ 排気ガス
５ 浄化材（パティキュレートフィルタ）
７ ケーシング
１２ センサ（温度センサ）
１４ 差圧センサ
１５ 差圧パイプ
１６ センサカバー
１６ａ 保護面部
１６ｂ 取付部
１６ｃ 支持部

Claims (2)

1. エンジンから排出される排気ガスを浄化するための浄化材と、排気ガスの流路に設置されて前記浄化材を抱持するケーシングと、前記浄化材の前後にわたって配索され、途中に前記浄化材の前後の差圧を計測する差圧センサを備えた差圧パイプと、流路を流通する排気ガスに関する測定を行うセンサと、前記差圧パイプに連結され、該差圧パイプから前記センサの周囲にかけて配されるセンサカバーとを備えたことを特徴とする排気浄化装置。
2. 前記センサカバーは、前記差圧パイプに巻きつけるように固定される取付部と、前記センサの近傍に展開する保護面部と、前記取付部から前記保護面部にかけて延在する支持部とを備え、前記取付部、前記保護面部、前記支持部の全体が一枚の金属板で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。

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