CN104884755B - 尾气净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种不依存于尾气入口管(16)的形状、尾气可均匀地流入的构造的尾气净化装置(1)。具备对尾气进行净化的气体净化体(2)、对气体净化体(2)进行收容的净化箱(60)、与净化箱(60)的尾气流入口(12)连通的尾气入口管(16)和与净化箱(60)的尾气流出口连通的尾气出口管(34)。将尾气入口管(16)安装于净化箱(60)，从而覆盖尾气流入口(12)而且在净化箱(60)的纵长方向上延伸。由净化箱(60)的外侧面和尾气入口管(16)的管壁(201)内侧面形成尾气的导入通路(200)。使管壁(201)中的、沿净化箱(60)延伸的部分(202)倾斜，从而随着从尾气入口侧(16a)往尾气出口侧(16b)去而与净化箱(60)的外侧面靠近。

Description

尾气净化装置
技术领域
本申请发明涉及被搭载于柴油发动机等的尾气净化装置，更详细地说，涉及将包含在尾气中的粒子状物质(碳黑、颗粒)等除去的尾气净化装置。
背景技术
在现有技术的柴油发动机(以下称为发动机)的排气路径中，已知作为尾气净化装置设置柴油机颗粒过滤器(以下称为DPF)，由DPF对来自柴油发动机的尾气进行净化处理的技术(例如参照专利文献1)。在DPF中，以下技术也是公知的，即，在外侧盒的内部将内侧盒设置成双层构造，将氧化催化剂或烟尘过滤器等内装在内侧盒中(例如参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-263593号公报
专利文献2：日本特开2005-194949号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，发动机通用性宽，可在建筑机械、农业机具这些各种各样的领域中使用。根据搭载对象的机械，发动机的搭载空间是各种各样的，近年来，在轻量化、紧凑化的要求下，搭载空间大多存在制约(狭窄)。而且，在DPF中，从功能性考虑最好通过DPF的尾气的温度是高温(例如300℃以上)。因此，存在希望在发动机安装DPF的要求。
在将DPF安装于发动机的场合，根据DPF的安装位置，需要使从排气岐管到DPF进行接通的排气管路变长或弯曲。然而，排气管路越长，则到达DPF的尾气温度降低得越多，导致DPF的尾气净化性能的下降。另外，如果排气管路弯曲，则尾气一面与排气管路的弯曲内面冲撞一面流动，所以，尾气的流速当然变慢。流速的下降促使いきおい尾气温度的下降，所以，在此场合也导致DPF的尾气净化性能的下降。
因此，本申请发明的技术的课题在于对这些现状进行讨论，提供一种不依存于排气管路的形状、尾气可均匀地流入的构造的DPF。
用于解决课题的技术手段
技术方案1的发明是一种尾气净化装置，该尾气净化装置具备对发动机排出的尾气进行净化的气体净化体、对上述气体净化体进行收容的净化箱、与上述净化箱的尾气流入口连通的尾气入口管和与上述净化箱的尾气流出口连通的尾气出口管；将上述尾气入口管安装于上述净化箱，从而覆盖上述尾气流入口而且在上述净化箱的纵长方向上延伸；由上述净化箱的外侧面和上述尾气入口管的管壁内侧面形成尾气的导入通路；在该尾气净化装置中，使上述尾气入口管的管壁中的、沿上述净化箱延伸的部分倾斜，从而随着从上述尾气入口管的尾气入口侧往尾气出口侧去而靠近上述净化箱的外侧面。
技术方案2的发明在记载于技术方案1的尾气净化装置中，在上述净化箱的靠上述尾气流入口的侧端部的内面侧形成朝外凹下的凹面部。
技术方案3的发明在记载于技术方案1或2的尾气净化装置中，上述尾气入口管的管壁中的、靠上述尾气流出口的部分倾斜，从而随着从上述尾气入口管的上述尾气入口侧往上述尾气出口侧去而从上述尾气入口侧的中心线离开。
发明的效果
根据技术方案1的发明，尾气净化装置具备对发动机排出的尾气进行净化的气体净化体、对上述气体净化体进行收容的净化箱、与上述净化箱的尾气流入口连通的尾气入口管和与上述净化箱的尾气流出口连通的尾气出口管；将上述尾气入口管安装于上述净化箱，从而覆盖上述尾气流入口而且在上述净化箱的纵长方向上延伸；由上述净化箱的外侧面和上述尾气入口管的管壁内侧面形成尾气的导入通路；在该尾气净化装置中，使上述尾气入口管的管壁中的、沿上述净化箱延伸的部分倾斜，从而随着从上述尾气入口管的尾气入口侧往尾气出口侧去而靠近上述净化箱的外侧面。所以，可由上述尾气入口管内(上述导入通路内)的尾气对上述净化箱进行加温，对通过上述净化箱内的尾气温度的下降进行抑制成为可能。因此，可提高尾气净化装置的尾气净化性能。可将上述管壁中的、沿上述净化箱延伸的部分的倾斜形状形成为将尾气送往尾气流入口的引导面。一面可将上述尾气入口管用作上述净化箱的强度构件，不使上述净化箱厚壁化或极端地增加部件个数，可由简单的构成谋求上述净化箱的刚性提高，一面可由上述管壁中的、沿上述净化箱延伸的部分的倾斜形状将来自发动机的尾气顺利地引导至上述净化箱内。可向上述净化箱内的上述气体净化体的宽广区域供给尾气，有助于效率良好地有效利用上述气体净化体。
根据技术方案2的发明，在上述净化箱的靠上述尾气流入口的侧端部的内面侧形成朝外凹下的凹面部，所以，可从上述净化箱的上述尾气流入口朝上述凹面部供给尾气，利用由上述凹面部产生的尾气扩散作用，可在上述气体净化体的尾气上游侧简单地形成回旋流、紊流。因此，可将尾气尽可能均等地供给到上述气体净化体的尾气上游侧的端面。
根据技术方案3的发明，上述尾气入口管的管壁中的、靠上述尾气流出口的部分倾斜，从而随着从上述尾气入口管的上述尾气入口侧往上述尾气出口侧去而从上述尾气入口侧的中心线离开。在上述尾气入口管的管壁内侧面中的、靠上述尾气流出口的部分，虽然尾气与上述净化箱的外侧面冲撞，但因为有关部分的容积被确保，所以，回旋流、紊流的形成即使在与上述尾气流入口相比靠尾气上游侧也可进行。可更确实地将尾气均等供给至上述气体净化体的尾气上游侧的端面。
附图说明
图1是DPF的剖视说明图。
图2是DPF的外观立体图。
图3是DPF的尾气上游侧的外观侧视图。
图4是DPF的尾气下游侧的外观侧视图。
图5是DPF的分离剖视说明图。
图6是夹持凸缘的分离侧视图。
图7是催化剂侧接合凸缘的放大侧面剖视图。
图8是表示处于尾气上游侧的传感器套筒体的安装部的放大剖视图。
图9是DPF的尾气上游侧的放大侧面剖视图。
图10是从冷却风扇侧观看搭载DPF的柴油发动机的立体图。
图11是从排气岐管侧观看搭载DPF的柴油发动机的侧视图。
图12是从飞轮侧观看搭载DPF的柴油发动机的侧视图。
具体实施方式
下面，根据图对将本申请发明具体化的尾气净化装置进行说明。另外，在以下的说明中，将柴油机颗粒过滤器1的尾气流入口12那一侧设为左侧，将柴油机颗粒过滤器1的消音器30那一侧设为右侧。表示这样的特定的方向、位置的用语是为了方便说明而使用的用语，不对本申请发明的技术的范围进行限定。
(1)尾气净化装置的概略构造
首先，参照图1～图4对尾气净化装置的概略构造进行说明。如图1至图4所示，具备作为尾气净化装置的连续再生式的柴油机颗粒过滤器1(以下称为DPF1)。构成为由DPF1不仅将柴油发动机70的尾气中的粒子状物质(PM)除去，而且还减少柴油发动机70的尾气中的一氧化碳(CO)、烃(HC)。
图1及图10～图12所示，作为尾气净化装置的DPF1是用于对尾气中的粒子状物质(PM)等进行捕集的过滤器，构成为在与柴油发动机70的输出轴(曲轴)平行的左右方向上长长地延伸的大致圆筒形状。在发动机70的排气岐管71上方配置DPF1。在DPF1的左右两侧(尾气移动方向上游侧和下游侧)，尾气入口管16和尾气出口管34被分配设置于柴油发动机70的左右。作为DPF1的尾气取入侧的尾气入口管16由螺栓可装拆地系牢于柴油发动机70的排气岐管71。作为DPF1的尾气排出侧的尾气出口管34与排气尾管(图示省略)连接。
如图1～图4所示，DPF1成为在由耐热金属材料制成的作为净化箱的DPF箱60中经圆筒型的内侧盒4、20直列地排列和收容例如铂等柴油氧化催化剂2和蜂窝构造的烟尘过滤器3的构造。如图10～图12所示的那样，DPF1经作为支承体的凸缘侧托架脚61及箱侧托架脚62安装于柴油发动机70的气缸盖72及排气岐管71。
在此场合，凸缘侧托架脚61的基端侧由螺栓可装拆地系牢于处在DPF箱60的外周侧的过滤器侧接合凸缘26(详细后述)。另外，箱侧托架脚62的基端侧由螺栓可装拆地系牢于DPF箱60的催化剂外盖体9(详细后述)。凸缘侧托架脚61的前端侧由螺栓可装拆地系牢于气缸盖72的冷却风扇76那一侧的侧面。箱侧托架脚62的前端侧由螺栓可装拆地系牢于气缸盖72的飞轮壳78那一侧的侧面。
通过将尾气入口管16的入口凸缘体17(详细后述)系牢于排气岐管71的出口部，经尾气入口管16将DPF1与排气岐管71连通连接。其结果，DPF1由各托架脚61、62稳定地连结支承于作为柴油发动机70的高刚性部件的排气岐管71及气缸盖72。因此，谋求对由振动等产生的DPF1的损伤进行抑制。
在上述的构成中，柴油发动机70的尾气从柴油发动机70的排气岐管71流入到DPF箱60内的柴油氧化催化剂2那一侧，从柴油氧化催化剂2向烟尘过滤器3那一侧移动，被进行净化处理。尾气中的粒子状物质不能穿过烟尘过滤器3中的各单元间的多孔质形状的分隔壁。即，尾气中的粒子状物质被烟尘过滤器3捕集。其后，通过了柴油氧化催化剂2及烟尘过滤器3的尾气被从排气尾管放出。
在尾气通过柴油氧化催化剂2及烟尘过滤器3的时候，如果尾气的温度超过可再生温度(例如约300℃程度)，则利用柴油氧化催化剂2的作用，尾气中的NO(一氧化氮)被氧化成不稳定的NO2(二氧化氮)。然后，由在NO2恢复成NO的时候放出的O(氧)，将被烟尘过滤器3捕集的粒子状物质氧化除去。另外，在粒子状物质堆积于烟尘过滤器3的场合，如果将尾气温度保持在可再生温度以上，则粒子状物质被氧化除去，所以，烟尘过滤器3的粒子状物质的捕集能力恢复(烟尘过滤器3再生)。
(2)柴油氧化催化剂的构造
接下来，参照图1、图5及图9等说明作为对柴油发动机70排出的尾气进行净化的气体净化体(过滤器)的一例的柴油氧化催化剂2的构造。柴油氧化催化剂2被设置在由耐热金属材料制成的大致圆筒型的催化剂内侧盒4内。催化剂内侧盒4被设置在由耐热金属材料制成的大致圆筒型的催化剂外侧盒5内。即，隔着由陶瓷纤维制成的垫子状的催化剂绝热材料6将催化剂内侧盒4覆盖嵌合于柴油氧化催化剂2的外侧。将催化剂绝热材料6压入到柴油氧化催化剂2与催化剂内侧盒4之间，对柴油氧化催化剂2进行保护。另外，隔着截面大致S字状的薄板制支承体7将催化剂外侧盒5覆盖嵌合于催化剂内侧盒4的外侧。催化剂外侧盒5是构成上述的DPF箱60的1个要素。传递到催化剂内侧盒4的催化剂外侧盒5的应力(机械振动、变形力)由薄板制支承体7减少。
如图1、图5及图9所示，通过焊接，在催化剂内侧盒4及催化剂外侧盒5的一侧端部固着圆板状的催化剂内盖体8。由螺栓及螺母将催化剂外盖体9系牢于催化剂内盖体8的外面侧。柴油氧化催化剂2的气体流入侧端面2a与催化剂内盖体8隔开一定距离L1(气体流入空间11)。在柴油氧化催化剂2的气体流入侧端面2a与催化剂内盖体8之间形成尾气流入空间11。使面向尾气流入空间11的尾气流入口12在催化剂内侧盒4及催化剂外侧盒5开口。催化剂外侧盒5的尾气流入口12的开口缘朝催化剂内侧盒4折弯形成。由于利用上述折弯缘将催化剂内侧盒4的开口缘与催化剂外侧盒5的开口缘之间的间隙封闭，所以，可防止尾气流入到催化剂内侧盒4与催化剂外侧盒5之间。
如图1、图5及图9所示，在形成有尾气流入口12的催化剂外侧盒5的外侧面配置尾气入口管16。尾气入口管16被形成为朝上开口的对开筒型。大直径侧的矩形状的朝上开口端部16b覆盖尾气流入口12而且在催化剂外侧盒5的纵长(左右)方向上延伸，焊接固定于催化剂外侧盒5的外侧面。因此，作为尾气入口管16的尾气出口侧的朝上开口端部16b与催化剂外侧盒5的尾气流入口12连通连接。在尾气入口管16中的、靠催化剂外侧盒5的纵长中途部的右端部，作为尾气入口侧，使小直径真圆状的朝下开口端部16a开口。在朝下开口端部16a的外周部焊接固定入口凸缘体17。入口凸缘体17由螺栓可装拆地系牢于排气岐管71的尾气排出侧。
如图1、图5及图9所示，尾气入口管16的左端部侧从外侧覆盖催化剂外侧盒5的尾气流入口12。在尾气入口管16的右端部，形成为作为尾气入口侧的朝下开口端部16a。即，相对于尾气流入口12，尾气入口管16的朝下开口端部16a向DPF箱60的尾气下游侧偏置地设置(使位置向催化剂外侧盒5的右侧错开地设置)。另外，尾气入口管16的朝上开口端部16b覆盖尾气流入口12，而且在催化剂外侧盒5的纵长(左右)方向上延伸，焊接固定于催化剂外侧盒5的外侧面。因此，由催化剂外侧盒5的外侧面和尾气入口管16的管壁201内侧面，形成尾气的导入通路200。其结果，可由尾气入口管16内(导入通路200内)的尾气对DPF箱60(催化剂外侧盒5)进行加温，可对通过DPF箱60(催化剂外侧盒5)内的尾气的温度下降进行抑制。因此，可提高DPF1的尾气净化性能。另外，可将尾气入口管16用作DPF箱60(催化剂外侧盒5)的强度构件，不使DPF箱60(催化剂外侧盒5)厚壁化或极端地增加部件个数，由简单的构成谋求DPF箱60(催化剂外侧盒5)的刚性提高。
在上述的构成中，柴油发动机70的尾气从排气岐管71进入到尾气入口管16，从尾气入口管16经尾气流入口12进入到尾气流入空间11，从此左侧的气体流入侧端面2a供给到柴油氧化催化剂2。利用柴油氧化催化剂2的氧化作用，生成二氧化氮(NO2)。
如图1、图5及图9所示的那样，将尾气入口管16的管壁201中的沿DPF箱60(催化剂外侧盒5)延伸的部分形成为纵长倾斜部202，纵长倾斜部202倾斜成随着从尾气入口管16的尾气入口侧(朝下开口端部16a)往尾气出口侧(朝上开口端部16b)去而靠近DPF箱60(催化剂外侧盒5)的外侧面。换言之，管壁201中的沿DPF箱60(催化剂外侧盒5)延伸的部分成为在侧视时将角倾斜地裁掉的那样的形状的纵长倾斜部202。尾气入口管16的纵长倾斜部202的内侧面被罩在DPF箱60(催化剂外侧盒5)的尾气流入口12上，构成为使从排气岐管71流入的尾气向尾气流入口12的方向偏流。
在上述的构成中，从排气岐管71流入到尾气入口管16的尾气与尾气入口管16的纵长倾斜部202的内侧面冲撞，朝尾气流入口12偏流，经由尾气流入口12，被顺利地引导至尾气流入空间11内。即，一面可将尾气入口管16的纵长倾斜部202的内侧面用作将尾气送往尾气流入口12的引导面，将尾气入口管16用作DPF箱60(催化剂外侧盒5)的强度构件，不使DPF箱60(催化剂外侧盒5)厚壁化或极端地增加部件个数，可由简单的构成谋求DPF箱60(催化剂外侧盒5)的刚性提高，一面由尾气入口管16的纵长倾斜部202的内侧面将来自排气岐管71的尾气顺利地向DPF箱60(催化剂外侧盒5)内引导。因此，可向作为DPF箱60(催化剂外侧盒5)内的气体净化体的柴油氧化催化剂2的宽广区域供给尾气，有助于效率良好地有效利用柴油氧化催化剂2。
如图1、图5及图9所示的那样，尾气入口管16的管壁201中的靠作为尾气流出口的尾气出口管34的部分形成为横向倾斜部203，横向倾斜部203倾斜成随着从尾气入口管16的尾气入口侧(朝下开口端部16a)往尾气出口侧(朝上开口端部16b)去而从尾气入口侧(朝下开口端部16a)的中心线C(参照图1及图9)离开。换言之，管壁201中的靠尾气出口管34的大致半部成为随着从朝下开口端部16a往朝上开口端部16b去半径扩展的喇叭形状的横向倾斜部203。在此场合，在尾气入口管16的管壁201内侧面中的靠尾气出口管34的部分，虽然尾气与DPF箱60(催化剂外侧盒5)的外侧面冲撞，但因为有关部分的容积被确保，所以，回旋流、紊流的形成即使在与尾气流入口12相比靠尾气上游侧也可进行。因此，可向柴油氧化催化剂2的尾气上游侧的端面2a(气体流入侧端面2a)更确实地均等供给尾气。
如图1、图5及图9所示的那样，在DPF箱60(催化剂外侧盒5)的靠尾气流入口12的侧端部中的催化剂内盖体8的内面侧，形成朝外凹下的凹面部204。因此，催化剂内盖体8成为因为凹面部204的存在而使内面侧的大致中央部凹下最多的碗形状。因此，可从DPF箱60(催化剂外侧盒5)的尾气流入口12朝催化剂内盖体8的凹面部204供给尾气，利用由凹面部204产生的尾气扩散作用，可在柴油氧化催化剂2的尾气上游侧(尾气流入空间11)简单地形成回旋流、紊流。因此，可向柴油氧化催化剂2的尾气上游侧的端面(气体流入侧端面2a)尽可能均等地供给尾气。
(3)烟尘过滤器的构造
接下来，参照图1、图5及图9，对作为对柴油发动机70排出的尾气进行净化的气体净化体(过滤器)的一例的烟尘过滤器3的构造进行说明。烟尘过滤器3设置在由耐热金属材料制成的大致圆筒型的过滤器内侧盒20内。过滤器内侧盒20设置在由耐热金属材料制成的大致圆筒型的过滤器外侧盒21内。即，隔着由陶瓷纤维制成的垫子状的过滤器绝热材料22，使过滤器内侧盒20覆盖嵌合在烟尘过滤器3的外侧。过滤器外侧盒21是与催化剂外侧盒5一起构成上述的DPF箱60的1个要素。另外，在烟尘过滤器3与过滤器内侧盒20之间压入过滤器绝热材料22，对烟尘过滤器3进行保护。
如图1、图5及图9所示，形成为棱线是直线的圆筒状的催化剂内侧盒4由对柴油氧化催化剂2进行收容的上游侧筒部4a和后述的过滤器内侧盒20插入的下游侧筒部4b构成。另外，上游侧筒部4a和下游侧筒部4b是大致相同的直径的圆筒，成为一体形状。并且，具备焊接固定于催化剂内侧盒4的外周的薄板状圈形的催化剂侧接合凸缘25和焊接固定于过滤器内侧盒20的外周的薄板状圈形的过滤器侧接合凸缘26。催化剂侧接合凸缘25和过滤器侧接合凸缘26形成为截面是大致L字的圆环形状。
在催化剂内侧盒4的下游侧筒部4b的端部，焊接固定催化剂侧接合凸缘25的内周侧。使催化剂侧接合凸缘25的外周侧朝催化剂外侧盒5的外周侧(放射方向)突出。催化剂侧接合凸缘25的折弯角部成为阶梯状的台阶部25a。催化剂外侧盒5的尾气下游侧的端部被焊接固定于催化剂侧接合凸缘25的台阶部25a。另一方面，在过滤器内侧盒20的外周中的纵长中途部(尾气移动方向的中途部)，焊接固定过滤器侧接合凸缘26的内周侧。使过滤器侧接合凸缘26的外周侧朝过滤器外侧盒21的外周侧(放射方向)突出。过滤器侧接合凸缘26的折弯角部也成为阶梯状的台阶部26a。过滤器外侧盒21的尾气上游侧的端部被焊接固定于过滤器侧接合凸缘26的台阶部26a。另外，过滤器内侧盒20成为棱线是直线的圆筒状。过滤器内侧盒20的尾气上游侧的端部和尾气下游侧的端部是大致相同的直径的圆筒，成为一体形状。
柴油氧化催化剂2的外径和烟尘过滤器3的外径相等地形成。与过滤器绝热材料22的厚度相比，将催化剂绝热材料6的厚度形成得较大。另一方面，催化剂内侧盒4和过滤器内侧盒20由相同的板厚的材料形成。与催化剂内侧盒4的下游侧筒部4b的内径相比，过滤器内侧盒20的外径被形成得较小。在催化剂内侧盒4的内周面与过滤器内侧盒20的外周面之间，形成下游侧间隙23。下游侧间隙23形成为比上述各盒4、20的板厚(例如1.5毫米)大的尺寸(例如2毫米)。当这样地构成时，即使例如上述各盒4、20生锈或热变形，也可使过滤器内侧盒20的尾气上游侧的端部在催化剂内侧盒4的下游侧筒部4b简单地出入。
如图1～图5及图8所示，隔着垫片24使催化剂侧接合凸缘25与过滤器侧接合凸缘26紧挨着。由包围各外侧盒5、21的外周侧的一对厚板状的中央夹持凸缘51、52从尾气移动方向的两侧夹着各接合凸缘25、26。通过由螺栓27及螺母28将各中央夹持凸缘51、52系牢，由各中央夹持凸缘51、52对各接合凸缘25、26进行夹持，催化剂外侧盒5与过滤器外侧盒21被可装拆地连结。
如图1及图8所示，在经各中央夹持凸缘51、52及各接合凸缘25、26对催化剂外侧盒5的尾气下游侧的端部与过滤器外侧盒21的尾气上游侧的端部进行连结的状态下，在柴油氧化催化剂2与烟尘过滤器3之间形成催化剂下游侧空间29。即，柴油氧化催化剂2的气体流出侧端面2b与烟尘过滤器3(过滤器内侧盒20)的取入侧端面3a离开传感器安装用间隔L2进行对峙。
如图1及图5所示，将催化剂外侧盒5的尾气移动方向的圆筒长度L4形成得比催化剂内侧盒4的上游侧筒部4a的尾气移动方向的圆筒长度L3长。将过滤器外侧盒21的尾气移动方向的圆筒长度L6形成得比过滤器内侧盒20的尾气移动方向的圆筒长度L5短。构成为催化剂下游侧空间29的传感器安装用间隔L2、催化剂内侧盒4的上游侧筒部4a的圆筒长度L3和过滤器内侧盒20的圆筒长度L5相加的长度(L2+L3+L5)变得与催化剂外侧盒5的圆筒长度L4和过滤器外侧盒21的圆筒长度L6相加的长度(L4+L6)大体相等。
另外，过滤器内侧盒20的尾气上游侧的端部从过滤器外侧盒21的尾气上游侧的端部突出各盒20、21的长度的差(L7≒L5-L6)。因此，在对催化剂外侧盒5与过滤器外侧盒21进行连结的状态下，过滤器内侧盒20的尾气上游侧的端部被以从过滤器外侧盒21突出的过滤器内侧盒20的尾气上游侧尺寸L7插入到催化剂外侧盒5的尾气下游侧(催化剂内侧盒4的下游侧筒部4b)中。即，过滤器内侧盒20的尾气上游侧可插拔地插入到下游侧筒部4b(催化剂下游侧空间29)内。如从上述的说明及图1可以得知的那样，相对于柴油氧化催化剂2与烟尘过滤器3的连接边界位置(催化剂下游侧空间29)，使对催化剂外侧盒5与过滤器外侧盒21进行连结的凸缘体(催化剂侧接合凸缘25及过滤器侧接合凸缘26)偏置。换言之，相对于催化剂下游侧空间29，使催化剂侧接合凸缘25及过滤器侧接合凸缘26的安装位置错开。
在上述的构成中，利用柴油氧化催化剂2的氧化作用生成的二氧化氮(NO2)被从一侧端面(取入侧端面3a)供给到烟尘过滤器3内。包含在柴油发动机70的尾气中的粒子状物质(PM)被烟尘过滤器3捕集，由二氧化氮(NO2)连续地氧化除去。不仅柴油发动机70的尾气中的粒状物质(PM)被除去，而且柴油发动机70的尾气中的一氧化碳(CO)、烃(HC)的含有量被减少。
(4)消音器的构造
接下来，参照图1及图5说明使柴油发动机70排出的尾气音衰减的消音器30的构造。如图1及图5所示，使柴油发动机70排出的尾气音衰减的消音器30具有由耐热金属材料制成的大致圆筒形的消音内侧盒31、由耐热金属材料制成的大致圆筒形的消音外侧盒32和通过焊接固着于消音外侧盒32的尾气下游侧的侧端部的圆板状的消音外盖体33。在消音外侧盒32内设置消音内侧盒31。消音外侧盒32与催化剂外侧盒5及过滤器外侧盒21一起构成上述的DPF箱60。另外，圆筒形的消音外侧盒32的直径是与圆筒形的催化剂外侧盒5的直径、圆筒形的过滤器外侧盒21的直径大致相同的尺寸。
消音内盖体36通过焊接固着于消音内侧盒31的尾气上游侧的端部。在消音内侧盒31内设置以与尾气移动方向平行状延伸的一对尾气导入管38。虽然各尾气导入管38的尾气上游侧贯通消音内盖体36，但各尾气导入管38的尾气上游侧的端部与消音内侧盒31的尾气上游侧的端部的位置在侧面剖视时大体一致。各尾气导入管38的尾气上游侧的端部就这样开口。在各尾气导入管38形成许多连通孔39。各尾气导入管38经连通孔39与膨胀室45连通。膨胀室45形成在消音内侧盒31的内部(消音内盖体36与消音外盖体33之间)。
使配置在各尾气导入管38之间的尾气出口管34贯通消音外侧盒32的消音外盖体33。尾气出口管34的尾气上游侧由消音内盖体36闭塞。在尾气出口管34中的处于消音内侧盒31内的地方形成许多排气孔46。各尾气导入管38经许多连通孔39、膨胀室45及许多排气孔46与尾气出口管34连通。尾气出口管34的另一端侧与排气尾管(图示省略)连接。在上述的构成中，进入到消音内侧盒31的两尾气导入管38内的尾气经多个连通孔39、膨胀室45及许多排气孔46通过尾气出口管34，经排气尾管排出到消音器30外。
如图1及图5所示，在过滤器内侧盒20的尾气下游侧的端部焊接固定薄板状圈形的过滤器出口侧接合凸缘40的内径侧。使过滤器出口侧接合凸缘40的外径侧朝过滤器外侧盒21的外周侧(半径外侧、放射方向)突出。过滤器外侧盒21的尾气下游侧的端部被焊接固定于过滤器出口侧接合凸缘40的外周侧。消音外侧盒32的向外周侧(半径外侧)超出的薄板状的消音侧接合凸缘41被焊接固定于消音内侧盒31的尾气上游侧的端部。消音外侧盒32的尾气上游侧的端部被焊接固定于消音侧接合凸缘41的外周侧。另外，使消音内侧盒31的尾气上游侧的端部向消音侧接合凸缘41的尾气上游侧突出规定圆筒尺寸L10。另外，过滤器内侧盒20与消音内侧盒31是大致相同的直径的圆筒，过滤器外侧盒21与消音外侧盒32是大致相同的直径的圆筒。
如图1～图4及图6所示的那样，隔着垫片24使过滤器出口侧接合凸缘40与消音侧接合凸缘41紧挨着，由包围各外侧盒21、32的外周侧的一对厚板状的出口夹持凸缘53、54从尾气移动方向的两侧夹持各接合凸缘40、41。然后，通过由螺栓42及螺母43将各出口夹持凸缘53、54系牢于各接合凸缘40、41，过滤器外侧盒21与消音外侧盒32被可装拆地连结。
如图1及图5所示的那样，将消音外侧盒32的尾气移动方向的圆筒长度L9形成得比消音内侧盒31的尾气移动方向的圆筒长度L8短。消音内侧盒31的尾气上游侧的端部从消音外侧盒32的尾气上游侧的端部(接合凸缘41)突出各盒31、32的长度的差(L10≒L8-L9)。即，在将消音外侧盒32连结于过滤器外侧盒21的状态下，消音内侧盒31的尾气上游侧的端部被以消音内侧盒31的尾气上游侧的端部突出的尺寸L10插入到形成在过滤器外侧盒21的尾气下游侧的端部(过滤器出口侧接合凸缘40)内的过滤器下游侧空间49中。如从上述的说明及图1可以得知的那样，相对于烟尘过滤器3的连接边界位置(过滤器下游侧空间49)，使对过滤器外侧盒21与消音外侧盒32进行连结的凸缘体(过滤器出口侧接合凸缘40及消音侧接合凸缘41)偏置。换言之，相对于过滤器下游侧空间49，将过滤器出口侧接合凸缘40及消音侧接合凸缘41的安装位置错开。
当如上述的那样构成时，可一面确保各尾气导入管38的尾气移动方向的长度，一面缩短消音器30(消音外侧盒32)的尾气移动方向的长度。因此，在带消音器30的DPF1中，可使作为DPF1全体的紧凑化与消音器30的消音功能的维持提高并存。
(5)相邻的外侧盒彼此的连结构造
接下来，参照图1～图4及图6说明相邻的外侧盒5、21、32彼此的连结构造。如图1～图4及图6所示，厚板状的中央夹持凸缘51(52)由在催化剂外侧盒5(过滤器外侧盒21)的周向被分割成多个(在实施方式中是2个)的半圆弧体51a、51b(52a、52b)构成。实施方式的各半圆弧体51a、51b(52a、52b)被形成为圆弧状(大体半圆状的马蹄形)。在催化剂外侧盒5与过滤器外侧盒21连结的状态下，各半圆弧体51a、51b(52a、52b)的端部彼此沿圆周方向紧挨着(抵接)。即，催化剂外侧盒5(过滤器外侧盒21)的外周侧由各半圆弧体51a、51b(52a、52b)包围成环状。
在中央夹持凸缘51(52)上以沿周向的等间隔设置多个带贯通孔的螺栓系牢部55。在实施方式中，伴随1组中央夹持凸缘51，具备10个地方的螺栓系牢部55。当以各半圆弧体51a、51b(52a、52b)单位观看时，以沿圆周方向的等间隔各在5个地方设置螺栓系牢部55。另一方面，在催化剂侧接合凸缘25及过滤器侧接合凸缘26，贯通形成与中央夹持凸缘51(52)的各螺栓系牢部55对应的螺栓孔56。
在连结催化剂外侧盒5与过滤器外侧盒21的时候，由催化剂侧的两半圆弧体51a、51b包围催化剂外侧盒5的外周侧，并且，由过滤器侧的两半圆弧体52a、52b包围过滤器外侧盒21的外周侧，由这些半圆弧体群(中央夹持凸缘51、52)从尾气移动方向的两侧夹持对垫片24进行了夹持的催化剂侧接合凸缘25和过滤器侧接合凸缘26。接下来，在两侧的中央夹持凸缘51、52的螺栓系牢部55和两接合凸缘25、26的螺栓孔56中插入螺栓27，由螺母28紧固。其结果，两接合凸缘25、26由两中央夹持凸缘51、52夹着固定，催化剂外侧盒5与过滤器外侧盒21的连结完成。在这里，构成为使催化剂侧的半圆弧体51a、51b和过滤器侧的半圆弧体52a、52b的端部彼此的紧挨着部分处于相互地错开72°相位的位置。
如图1～图4所示，厚板状的出口夹持凸缘53(54)由在过滤器外侧盒21(消音外侧盒32)的周向上分割成多个(在实施方式中是2个)的半圆弧体53a、53b(54a、54b)构成。实施方式的各半圆弧体53a、53b(54a、54b)是与中央夹持凸缘51(52)的半圆弧体51a、51b(52a、52b)基本上相同形态的半圆弧体。在出口夹持凸缘53(54)也以沿周向的等间隔设置多个带贯通孔的螺栓系牢部57。另一方面，在过滤器出口侧接合凸缘40及消音侧接合凸缘41，贯通形成与出口夹持凸缘53(54)的各螺栓系牢部57对应的螺栓孔58。
在连结过滤器外侧盒21与消音外侧盒32的时候，由过滤器出口侧的两半圆弧体53a、53b包围过滤器外侧盒21的外周侧，并且，由消音侧的两半圆弧体54a、54b包围消音外侧盒32的外周侧，由这些半圆弧体群(出口夹持凸缘53、54)从尾气移动方向的两侧夹持对垫片24进行了夹持的过滤器出口侧接合凸缘40和消音侧接合凸缘41。接下来，在两侧的出口夹持凸缘53、54的螺栓系牢部57和两接合凸缘40、41的螺栓孔58中插入螺栓42，由螺母43紧固。其结果，两接合凸缘40、41由两出口夹持凸缘53、54夹着固定，过滤器外侧盒21与消音外侧盒32的连结完成。在这里，构成为过滤器出口侧的半圆弧体53a、53b和消音侧的半圆弧体54a、54b的端部彼此的紧挨着部分处于相互地错开72°相位的位置。
如图1～图4及图6所示，具备对发动机70排出的尾气进行净化的气体净化体2、3、内装各气体净化体2、3的各内侧盒4、20、31和内装各内侧盒4、20、31的各外侧盒5、21、32。各内侧盒4、20、31经各外侧盒5、21、32的向外周侧超出的接合凸缘25、26、40、41与各外侧盒5、21、32连结。气体净化体2、3、各内侧盒4、20、31及各外侧盒5、21、32的组合具备多个，通过由一对夹持凸缘51、52(53、54)夹持固定各接合凸缘25、26(40、41)，连结多个外侧盒5、21、32。
当这样地构成时，可由各夹持凸缘51、52(53、54)从两侧用力夹压相邻的接合凸缘25、26(40、41)，使其压接(靠紧)。而且，由于不将夹持凸缘51～54焊接于外侧盒5、21、32，而是另成一体地构成，所以，在夹持凸缘51～54与外侧盒5、21、32的关系中，没有起因于焊接的应力集中、变形的问题产生的危险。因此，可对各接合凸缘25、26(40、41)的全体施加大致均匀的压接力，并且，可将夹持凸缘51～54的密封面(夹持面)的面压维持为高的状态。其结果，可确实地防止从各接合凸缘25、26(40、41)之间的尾气泄漏。
如图1～图4及图6所示，各夹持凸缘51～54由在外侧盒5、21、32的周向上分割成多个的马蹄形的半圆弧体51a、51b(52a、52b、53a、53b、54a、54b)组成，构成为由多个半圆弧体51a、51b(52a、52b、53a、53b、54a、54b)包围外侧盒5、21、32的外周侧。因此，虽然是由多个半圆弧体51a、51b(52a、52b、53a、53b、54a、54b)构成的夹持凸缘51～54，但可形成为与一体物同样的组装状态。因此，与圈形状的凸缘相比，夹持凸缘51～54的组装容易，可提高组装作业性。另外，可一面对加工成本、组装成本进行抑制，一面构成密封性高的DPF1。
(6)接合凸缘的详细构造
接下来，对各接合凸缘25、26、40的详细构造进行说明。因为各接合凸缘25、26、40都是基本上相同的构造，所以，以被焊接固定于催化剂内侧盒4和催化剂外侧盒5的催化剂侧接合凸缘25为代表例，参照图7进行说明。如图7所示，在催化剂侧接合凸缘25的折弯角部形成阶梯状的台阶部25a。使催化剂外侧盒5的尾气下游侧的端部覆盖嵌合于有关台阶部25a，将台阶部25a焊接固定于催化剂外侧盒5的尾气下游侧的端部。
另一方面，催化剂侧接合凸缘25的L形的内径侧端部25b向催化剂内侧盒4(催化剂外侧盒5)的尾气移动方向延设。使内径侧端部25b覆盖嵌合于催化剂内侧盒4的尾气下游侧的端部，将内径侧端部25b焊接固定于催化剂内侧盒4。另一方面，从催化剂外侧盒5的外周朝放射方向(铅直方向)延设催化剂侧接合凸缘25的L形的外径侧端部25c。利用催化剂侧接合凸缘25的截面L字形状和台阶部25a的存在，确保催化剂侧接合凸缘25的高的刚性。
另外，如上述的那样具有如下构造，即，通过将螺母28拧入安装于贯通夹持凸缘51、52及接合凸缘25、26的各螺栓孔56的螺栓27，使夹持凸缘51、52与接合凸缘25、26系牢，由夹持凸缘51、52夹持催化剂侧接合凸缘25的外径侧端部25c。
(6)气体温度传感器的安装构造
接下来，参照图1、图8及图9说明附设于DPF1的气体温度传感器109、112。如图1、图8及图9所示的那样，在催化剂内侧盒4的外周面中的上游侧筒部4a与下游侧筒部4b之间，焊接固定圆筒状的传感器套筒体110的一端侧。使传感器套筒体110的另一端侧从催化剂外侧盒5的传感器安装开口5a朝有关催化剂外侧盒5的外侧在放射方向上延长。即，在催化剂内侧盒4的外周面中的、柴油氧化催化剂2与烟尘过滤器3的连接边界位置(催化剂下游侧空间29)的近旁，以贯通催化剂外侧盒5的方式设置尾气传感器支承用的传感器套筒体110。将传感器安装螺栓111拧入安装于传感器套筒体110的另一端侧。使例如热敏电阻式的上游侧气体温度传感器109贯通传感器安装螺栓111，在传感器套筒体110上经传感器安装螺栓111支承上游侧气体温度传感器109。使上游侧气体温度传感器109的检测部分突入到催化剂下游侧空间29内。在上述的构成中，在尾气从柴油氧化催化剂2的气体流出侧端面2b排出的场合，其尾气温度由上游侧气体温度传感器109检测。
如图8及图9所示的那样，尾气上游侧的传感器套筒体110在柴油氧化催化剂2中位于与尾气移动方向正交的气体流出侧端面2b的延长上，而且，在烟尘过滤器3中位于与尾气移动方向正交的取入侧端面3a的延长上。在此场合，因为可将柴油氧化催化剂2的气体流出侧端面2b及烟尘过滤器3的取入侧端面3a与上游侧气体温度传感器109的配置间隔设定得极短(接近)，所以，可谋求DPF1全体的紧凑化，并且可提高上游侧气体温度传感器109的检测精度，有助于对于DPF1的再生控制等的性能提高。
如图1及图5所示的那样，在过滤器内侧盒20的外周面中的、过滤器下游侧空间49的近旁，也焊接固定圆筒状的传感器套筒体110的一端侧。从过滤器外侧盒21的传感器安装开口21a朝有关过滤器外侧盒21的外侧在放射方向上使传感器套筒体110的另一端侧延长。即，在过滤器内侧盒20的外周面中的、烟尘过滤器3的连接边界位置的近旁，以贯通过滤器外侧盒21的方式设置尾气传感器支承用的传感器套筒体110。将传感器安装螺栓111拧入安装于传感器套筒体110的另一端侧。使例如热敏电阻式的下游侧气体温度传感器112贯通传感器安装螺栓111，在传感器套筒体110上经传感器安装螺栓111支承下游侧气体温度传感器112。使下游侧气体温度传感器112的检测部分突入到过滤器下游侧空间49内。在上述的构成中，在尾气从烟尘过滤器3的排出侧端面3b排出的场合，其尾气温度由下游侧气体温度传感器112检测。另外，虽然没有详细图示，但当然可与对于两气体温度传感器109、112的传感器套筒体110同样地构成差压传感器的传感器套筒体。
(7)归纳
如从上述的记载和图1、图5及图9可以得知的那样，尾气净化装置1具备对发动机70排出的尾气进行净化的气体净化体2、对上述气体净化体2进行收容的净化箱60、与上述净化箱60的尾气流入口12连通的尾气入口管16和与上述净化箱60的尾气流出口连通的尾气出口管34，将上述尾气入口管16安装于上述净化箱60，从而覆盖上述尾气流入口12而且在上述净化箱60的纵长方向上延伸，由上述净化箱60的外侧面和上述尾气入口管16的管壁201内侧面形成尾气的导入通路200。在尾气净化装置1中，使上述尾气入口管16的管壁201中的、沿上述净化箱60延伸的部分202倾斜，从而随着从上述尾气入口管16的尾气入口侧16a往尾气出口侧16b去而靠近上述净化箱60的外侧面，所以，可由上述尾气入口管16内(上述导入通路200内)的尾气对上述净化箱60进行加温，对通过上述净化箱60内的尾气温度的下降进行抑制成为可能。因此，可提高尾气净化装置1的尾气净化性能。上述管壁201中的、沿上述净化箱60延伸的部分202的倾斜形状成为将尾气送往尾气流入口12的引导面。一面可将上述尾气入口管16用作上述净化箱60的强度构件，不使上述净化箱60厚壁化或极端地增加部件个数，可由简单的构成谋求上述净化箱60的刚性提高，一面可由上述管壁201中的、沿上述净化箱60延伸的部分202的倾斜形状将来自上述发动机70的尾气顺利地引导至上述净化箱60内。可向上述净化箱60内的上述气体净化体2的宽广区域供给尾气，有助于效率良好地有效利用上述气体净化体2。
如从上述的记载和图1、图5及图9可以得知的那样，因为在上述净化箱60的靠上述尾气流入口12的侧端部8的内面侧形成朝外凹下的凹面部204，所以，可从上述净化箱60的上述尾气流入口12朝上述凹面部204供给尾气，利用由上述凹面部204产生的尾气扩散作用，可在上述气体净化体2的尾气上游侧简单地形成回旋流、紊流。因此，可向上述气体净化体2的尾气上游侧的端面2a尽可能均等地供给尾气。
如从上述的记载和图1、图5及图9可以得知的那样，上述尾气入口管16的管壁201中的、靠上述尾气流出口34的部分203倾斜，从而随着从上述尾气入口管16的上述尾气入口侧16a往上述尾气出口侧16b去而从上述尾气入口侧16a的中心线C离开。在上述尾气入口管16的管壁201内侧面中的、靠上述尾气流出口34的部分203，虽然尾气与上述净化箱60的外侧面冲撞，但因为有关部分203的容积被确保，所以，回旋流、紊流的形成即使在与上述尾气流入口12相比靠尾气上游侧也可进行。可更确实地将尾气均等供给到上述气体净化体2的尾气上游侧的端面2a。
另外，本申请发明中的各部分的构成不限于图示的实施方式，在不脱离本申请发明的宗旨的范围可进行各种变更。
符号说明：
1 DPF(柴油机颗粒过滤器)
2 柴油氧化催化剂(气体净化体)
3 烟尘过滤器(气体净化体)
4 催化剂内侧盒
5 催化剂外侧盒
20 过滤器内侧盒
21 过滤器外侧盒
25、26、40、41 接合凸缘(凸缘体)
30 消音器
31 消音内侧盒
32 消音外侧盒
38 尾气导入管
60 DPF箱
70 柴油发动机
200 导入通路
201 管壁
202 纵长倾斜部
203 横向倾斜部
204 凹面部

Claims (2)

1.一种尾气净化装置，具备对发动机排出的尾气进行净化的气体净化体、对上述气体净化体进行收容的净化箱、与上述净化箱的尾气流入口连通的尾气入口管和与上述净化箱的尾气流出口连通的尾气出口管；将上述尾气入口管安装于上述净化箱，从而覆盖上述尾气流入口而且在上述净化箱的纵长方向上延伸；由上述净化箱的外侧面和上述尾气入口管的管壁内侧面形成尾气的导入通路；
该尾气净化装置的特征在于，
使上述尾气入口管的管壁中的、沿上述净化箱延伸的部分形成为纵长倾斜部，该纵长倾斜部倾斜成随着从上述尾气入口管的尾气入口侧往尾气出口侧去而靠近上述净化箱的外侧面，使流入到上述尾气入口管的尾气向上述尾气流入口的方向偏流，
上述尾气入口管的管壁中的、靠上述尾气流出口的部分形成为横向倾斜部，该横向倾斜部倾斜成随着从上述尾气入口管的上述尾气入口侧往上述尾气出口侧去而从上述尾气入口侧的中心线离开，
在上述净化箱的靠上述尾气流入口的侧端部的内面侧形成朝外凹下的凹面部。
2.根据权利要求1所述的尾气净化装置，其特征在于，
在上述净化箱的靠上述尾气流入口的侧端部设有内盖体，上述凹面部形成在上述内盖体的内面侧。
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