JP2018162683A - 還元剤添加装置の還元剤飛散防止構造 - Google Patents

Abstract

【課題】飛散した還元剤によって排気浄化装置等が腐食する問題を簡単な構成により防止できる還元剤添加装置の還元剤飛散防止構造を提供する。【解決手段】排気浄化装置に設ける還元剤添加装置の還元剤飛散防止構造であって、還元剤添加装置１４は、インジェクタ１６の先端部を収容して排気浄化装置５０の後方端部に位置するガス集合室７Ａに取り付けられるインジェクタホルダ１８と、インジェクタ１６の後端部を収容してインジェクタ１６をインジェクタホルダ１８に固定する固定部材２１とを有しており、固定部材２１には、インジェクタ１６に接続する還元剤配管１３を設置するための配管接続座３１と、配管接続座３１に接続される還元剤配管１３の外周を取り囲んで排気浄化装置５０側へ突出した飛散防止壁３８を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、還元剤添加装置の還元剤飛散防止構造に関するものである。

近年、排気管の途中に排気ガス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を備えると共に、該パティキュレートフィルタの下流側に酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させ得る選択還元型触媒を備え、該選択還元型触媒と前記パティキュレートフィルタとの間に還元剤（添加剤）として尿素水を噴霧してパティキュレートとＮＯxの同時低減を図ることが提案されている。

この場合、選択還元型触媒への尿素水の添加は、パティキュレートフィルタと選択還元型触媒との間に設けられるインジェクタ(還元剤添加装置)によって行われるが、排気ガス中に添加された尿素水がアンモニアと炭酸ガスに熱分解されるまでに十分な反応時間を確保するためには、尿素水の添加位置から選択還元型触媒までの距離を長くとる必要がある。しかし、この場合にはパティキュレートフィルタと選択還元型触媒との間隔が長くなり、車両への搭載性が著しく損なわれてしまう。

このため、図６、図７に示す如きコンパクトな排気浄化装置５０が既に提案されている。図６、図７に示される排気浄化装置５０では、エンジンからの排気ガス１が流通する排気管２の途中に、排気ガス１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３を抱持した第１マフラ４と、パティキュレートフィルタ３の下流側に配置して酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させ得る性質を備えた選択還元型触媒５を抱持した第２マフラ６を並列に設け、パティキュレートフィルタ３の出側端部と選択還元型触媒５の入側端部との間をＳ字構造の連絡流路７により接続している。そして、パティキュレートフィルタ３の出側端部から排出された排気ガス１は逆向きに折り返されて隣の選択還元型触媒５の入側端部に導入されるようになっている。

ここで、前記連絡流路７は、パティキュレートフィルタ３の出側端部を包囲し且つ該出側端部から出た直後の排気ガス１を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７Ａと、該ガス集合室７Ａで集められた排気ガス１をパティキュレートフィルタ３の排気流れと逆向きに抜き出すミキシングパイプ７Ｂと、該ミキシングパイプ７Ｂにより導かれた排気ガス１を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１を選択還元型触媒５の入側端部に導入し得るよう該入側端部を包囲するガス分散室７ＣとによりＳ字構造を成すように構成されている。尚、図６の例では、パティキュレートフィルタ３が抱持されている第１マフラ４内の前段には、排気ガス１を酸化処理する酸化触媒８が装備されており、又、一対一組とした選択還元型触媒５が抱持されている第２マフラ６内の後段には、余剰のアンモニアを酸化処理するアンモニア低減触媒９が装備されている。図中１０はアンモニア低減触媒９の下流に設けられる排気口である。

前記排気浄化装置５０は、図６、図７に示すようにフレーム１１に装備されており、下流に排気口１０を有する第２マフラ６はフレーム１１の外側に位置し、前記第１マフラはフレーム１１の内側に位置するようにフレーム１１に固定されている。

そして、図６、図７の前記ガス集合室７Ａには、パティキュレートフィルタ３の出側端部から出た排気ガス１が略直角な向きに方向転換されて向かう方向へ尿素水を添加するインジェクタ１２を装備している。即ち、インジェクタ１２はガス集合室７Ａの後方端部のフレーム１１から遠い側の上面に、フレーム１１側へ向かい且つ斜め下方に向けてガス集合室７Ａ内へ尿素水を噴射するように設けている。

又、図６ではガス集合室７Ａの後方端部におけるフレーム１１から遠い側の上面にインジェクタ１２を設けた場合を実線で示したが、これに代えて、図６に破線で示すように、ガス集合室７Ａの後方端部におけるフレーム１１に近い側に、ミキシングパイプ７Ｂの内部へ向けて尿素水を噴射するインジェクタ１２'を設けていてもよい。図中１３、１３'は、前記インジェクタ１２、１２'に接続されてインジェクタ１２、１２'に還元剤を供給する還元剤配管である。

そして、上記の構成を採用すれば、パティキュレートフィルタ３により排気ガス１中のパティキュレートが捕集されると共に、インジェクタ１２又はインジェクタ１２'から排気ガス１中に尿素水が添加されることで尿素水はアンモニアと炭酸ガスとに熱分解され、選択還元型触媒５上で排気ガス１中のＮＯxがアンモニアにより良好に還元浄化される結果、排気ガス１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、前記排気浄化装置５０は、パティキュレートフィルタ３の出側端部から排出された排気ガス１が連絡流路７により逆向きに折り返されてから隣の選択還元型触媒５の入側端部に導入されるようになっているので、構成がコンパクトにまとめられ、更に、インジェクタ１２による尿素水の添加位置から選択還元型触媒５までの距離が長く確保されることにより、尿素水からアンモニアが生成されるのに十分な反応時間が確保される。

尚、この種のコンパクトに構成された排気浄化装置に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。

特開２０１５−４８７１５号公報

図６、図７示すように、排気浄化装置５０に設けられるインジェクタ１２、 １２'には還元剤配管１３、 １３'が接続されており、この還元剤配管１３、 １３'の接続部から還元剤が漏れて飛散することが考えられる。又、インジェクタ１２、１２'から還元剤配管１３、１３'を取り外す際、或いは、還元剤配管１３、１３'をインジェクタ１２、１２'に接続する作業の際に、還元剤が周囲に飛散することが考えられる。

尿素水は、鉄、銅、砲金、アルミ等の製品に対して腐食性を有することから、上記のように飛散した還元剤が周辺の排気浄化装置５０等に付着した際には、排気浄化装置５０等を腐食させるという問題がある。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、飛散した還元剤によって排気浄化装置等が腐食する問題を簡単な構成により防止する還元剤添加装置の還元剤飛散防止構造を提供することを目的としている。

本発明は、排気浄化装置に設ける還元剤添加装置の還元剤飛散防止構造であって、
前記還元剤添加装置は、インジェクタの先端部を収容して前記排気浄化装置の後方端部に位置するガス集合室に取り付けられるインジェクタホルダと、前記インジェクタの後端部を収容して該インジェクタを前記インジェクタホルダに固定する固定部材とを有しており、
前記固定部材には、前記インジェクタに接続する還元剤配管を設置するための配管接続座と、該配管接続座に接続される還元剤配管の外周を取り囲んで前記排気浄化装置側へ突出する飛散防止壁を備えた
ことを特徴とする。

而して、上記構成によれば、インジェクタを保持してインジェクタホルダに固定するための固定部材に、インジェクタに接続する還元剤配管を固定するための配管接続座を設け、更に、前記配管接続座に接続される還元剤配管の外周を取り囲んで前記排気浄化装置側へ突出する飛散防止壁を備えているので、還元剤配管の接続部から還元剤が漏れた場合にも、簡単な構成の飛散防止壁により還元剤が排気浄化装置側へ飛散する問題を防止できる。

又、前記飛散防止壁に、該飛散防止壁の先端を還元剤配管に近づくように傾斜させた傾斜部を設けると、飛散防止壁に衝突した還元剤は前記傾斜部がかえりとなって飛散防止壁に沿って流下するため、還元剤が飛散する問題を更に低減することができる。

上記した本発明の還元剤添加装置の還元剤飛散防止構造によれば、下記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、インジェクタを保持してインジェクタホルダに固定するための固定部材に、インジェクタに接続する還元剤配管を固定するための配管接続座を設け、更に、前記配管接続座に接続される還元剤配管の外周を取り囲んで前記排気浄化装置側へ突出した飛散防止壁を備えたので、還元剤配管の接続部から還元剤が漏れた場合にも、簡単な構成の飛散防止壁により還元剤が排気浄化装置側へ飛散することを阻止できる。従って、排気浄化装置が還元剤の付着によって酸化する問題を未然に防止できる。

（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、前記飛散防止壁に、該飛散防止壁の先端を還元剤配管に近づくように傾斜させた傾斜部を設けたので、飛散防止壁に衝突した還元剤は前記傾斜部がかえりとなって飛散防止壁に沿って流下するため、還元剤が飛散する問題を更に低減することができる。

本発明を実施する還元剤添加装置を構成する還元剤飛散防止構造を備えた固定部材の縦断面図である。 図１の固定部材の平面図である。 還元剤添加装置の側面図である。 還元剤添加装置の構成を示す組立図である。 還元剤飛散防止構造を有する還元剤添加装置を排気浄化装置に備えた例を示す平面図である。 インジェクタを有する排気浄化装置の一例を示す平面図である。 図６の排気浄化装置の側面図である。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１〜図４は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例においては、前述した図６、図７に示すものと略同様の構成を有する排気浄化装置５０に対し、インジェクタ１６を収容するようにした還元剤添加装置１４を設けている。

図１〜図４に示す前記還元剤添加装置１４は、図６、図７に示す排気浄化装置５０のガス集合室７Ａにおける後方端部(図６の左端部)のフレーム１１に対して内側の上面１５の位置に、フレーム１１の外側へ向かい且つ斜め下方に向けてガス集合室７Ａ内へ尿素水を噴射するように設けた場合を示す。

前記還元剤添加装置１４は、図４に示すインジェクタ１６の先端部１６ａを収容するポケット１７を備えたインジェクタホルダ１８を有する。インジェクタホルダ１８におけるポケット１７の外周には冷却水配管１９から供給される冷却水を循環して冷却を行うウォータージャケット２０が形成されている。そして、前記インジェクタホルダ１８は、ボルト穴２２ａに通すボルト２２(図３)によりガス集合室７Ａに固定される。

前記インジェクタホルダ１８の上部には、前記インジェクタ１６の後端部１６ｂを包囲して前記インジェクタホルダ１８に固定される固定部材２１を設けている。固定部材２１は、該固定部材２１に設けた貫通孔２３ａを通して前記インジェクタホルダ１８に設けたボルト穴２３にねじ込む固定ボルト２４によって固定される。２１ａは固定部材２１を固定ボルト２４によりインジェクタホルダ１８に締め付けて固定する際に、インジェクタ１６が移動しないように付勢しておく板バネである。図３中２５は図６に示す前記還元剤添加装置１４のフレーム１１に対して内側へ向かう前面を覆うようにした保護カバーであり、該保護カバー２５は、図４に示すようにインジェクタホルダ１８の下部にボルト穴２６を有して備えられた取付座２７に図３のボルト２８を介して固定される。

図１は前記固定部材２１の縦断面図、図２は図１の平面図であり、前記固定部材２１の下部には前記インジェクタ１６の後端部１６ｂが気密に嵌合する嵌合孔２９が形成してあり、前記固定部材２１の上部には、前記嵌合孔２９に連通する接続口３０を備えた配管接続座３１が設けられている。

そして、前記配管接続座３１の接続口３０には、前記還元剤配管１３の端部が接続される。又、前記固定部材２１における配管接続座３１の近傍位置には、取付穴３２有する配管固定部３３が形成してあり、この配管固定部３３の取付穴３２に、前記還元剤配管１３が固定具３４を介してボルト３５により固定される。図２中３６は、前記接続口３０の還元剤の圧力を検出する圧力計３７(図３、図４)を取り付けるための取付穴である。

図１、図２において、前記固定部材２１には、前記配管接続座３１の接続口３０に接続される還元剤配管１３の外周を取り囲んで前記排気浄化装置５０側へ突出するように湾曲した飛散防止壁３８からなる還元剤飛散防止構造３９を設けている。前記飛散防止壁３８は前記還元剤配管１３が接続される接続口３０の中心を中心として排気浄化装置５０のガス集合室７Ａ側をカバーできる所要の角度αを有して設けられる。図１の例では、１５０°の範囲をカバーできる飛散防止壁３８とした場合を示したが、例えば必要に応じて９０°〜１８０°の範囲をカバーできる飛散防止壁３８としても良い。

更に、前記飛散防止壁３８には、図２に示すように、飛散防止壁３８の先端(上端)に還元剤配管１３に近づくように所定の角度βで傾斜させた傾斜部３８ａを設けることができる。

図５は還元剤飛散防止構造３９を有する還元剤添加装置１４を排気浄化装置５０のガス集合室７Ａにおける後方端部(図６の左端部)のフレーム１１に対して内側の上面１５の位置に備えた例を示す平面図であり、この還元剤飛散防止構造３９によると、図１の配管接続座３１に取り付けた還元剤配管１３から還元剤が漏れが発生した場合にも、排気浄化装置５０の前方へ向かって還元剤が飛散する問題を防止することができる。

尚、図６に示す選択還元型触媒５は酸素共存下でも選択的にＮＯxをＨＣガスと反応させ得る性質を備えたものであり、このため前記還元剤添加装置１４によって噴霧される還元剤が燃料である場合には、該燃料のＨＣガスへの転化が促進されることになる。従って、還元剤としては尿素水の他に燃料も用いることができる。

又、前記還元剤添加装置１４は、図６、図７に示した排気浄化装置５０以外の構造を有する排気浄化装置にも適用することができる。

図１〜図４に示した形態例によれば、インジェクタ１６を保持してインジェクタ１６をインジェクタホルダ１８に固定するための固定部材２１に、接続口３０を介して還元剤配管１３をインジェクタ１６に接続するための配管接続座３１を設け、更に、この配管接続座３１に接続される還元剤配管１３の外周を取り囲んで前記排気浄化装置５０のガス集合室７Ａ側へ突出した飛散防止壁３８を備えたので、還元剤配管１３の接続部から還元剤が漏れた場合にも、簡単な構成の飛散防止壁３８によって還元剤が排気浄化装置５０側へ飛散するのを阻止できる。従って、排気浄化装置５０が還元剤の付着によって酸化する問題は未然に防止することができる。ここで、コンパクトに構成された還元剤添加装置１４の固定部材２１に飛散防止壁３８を一体に設けたので、飛散防止壁３８は小型にすることができ、省スペース化を図ることができ、又、固定部材２１に一体に設けた飛散防止壁３８は耐久性を高めることができる。

又、前記飛散防止壁３８に、該飛散防止壁３８の先端が還元剤配管１３に近づくように傾斜した傾斜部３８ａを設けたので、飛散防止壁３８に衝突した還元剤は前記傾斜部３８ａがかえりとなって飛散防止壁３８に沿って流下するので、飛散防止壁３８へ向かう還元剤は飛散防止壁３８によって確実に除去され、還元剤が排気浄化装置５０側へ飛散する問題を更に低減できる。

上記実施の形態では、図５の排気浄化装置５０のガス集合室７Ａにおける後方端部(図６の左端部)のフレーム１１に対して内側の上面１５の位置に還元剤添加装置１４を設けた場合について説明したが、図６に破線で示すように、ガス集合室７Ａの後方端部におけるフレーム１１に近い側に設けたインジェクタ１２'の位置に、前記還元剤添加装置１４を配置する場合にも同様に適用することができる。

尚、本発明の還元剤添加装置の還元剤飛散防止構造は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、飛散防止壁３８の形状は任意に変更できること、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。

１３ 還元剤配管
１３' 還元剤配管
１４ 還元剤添加装置
１６ インジェクタ
１６ａ 先端部
１６ｂ 後端部
１８ インジェクタホルダ
２１ 固定部材
３０ 接続口
３１ 配管接続座
３８ 飛散防止壁
３８ａ 傾斜部
３９ 還元剤飛散防止構造
５０ 排気浄化装置

Claims (2)

1. 排気浄化装置に設ける還元剤添加装置の還元剤飛散防止構造であって、
   前記還元剤添加装置は、インジェクタの先端部を収容して前記排気浄化装置の後方端部に位置するガス集合室に取り付けられるインジェクタホルダと、前記インジェクタの後端部を収容して該インジェクタを前記インジェクタホルダに固定する固定部材とを有しており、
   前記固定部材には、前記インジェクタに接続する還元剤配管を配置するための接続口を有する配管接続座と、該配管接続座に接続される前記還元剤配管の外周を取り囲んで前記排気浄化装置側へ突出する飛散防止壁を備えた
   ことを特徴とする還元剤添加装置の還元剤飛散防止構造。
2. 前記飛散防止壁は、先端が前記還元剤配管に近づくように傾斜した傾斜部を有することを特徴とする請求項１に記載の還元剤添加装置の還元剤飛散防止構造。

Images