JP2006063868A - 排気分流通路の開口部分構造 - Google Patents

Abstract

【課題】排気中の凝縮水やパティキュレートによって詰まりを生じさせることのない、差圧センサ用配管等の排気分流通路の開口部分構造を提供する。
【解決手段】排気通路１０の途中に形成された開口部１１ｃから、排気の一部を分流する排気分流通路１４と、排気通路１０の内側であって開口部１１ｃの周囲に立設された壁面１４ｃとを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気通路の途中に形成された開口部から、排気の一部を分流する排気分流通路の開口部分の構造に関する。

燃料が燃焼すると水蒸気が発生する。この水蒸気は、エンジンの冷間始動時には未だ低温の排気管壁面に触れて凝縮水となる。排ガスには、このようにして発生した凝縮水や、煤などが含まれる。これらの影響で排気通路に設けられているセンサが劣化するおそれがある。そこで、特許文献１では、排ガスを通流可能な孔部を有するカバーで、センサを覆うとともに、排気管集合部において凝縮水を収集する構造を設けて、凝縮水を前記カバーの孔部以外の部分に滴下するようにしてセンサの保護を図っている。
特開２０００−１４５４４６号公報

ところで近時はディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート(Particulate Matter；粒子状物質(煤))を大気に放出することなく捕集するようにディーゼルパティキュレートフィルタ(Diesel Particulate Filter；以下「ＤＰＦ」という)が採用されている。
ＤＰＦは、パティキュレートを捕集し続けると目詰まりを生じてしまう。そこで、パティキュレートがある程度堆積したら排ガス温度を上昇させて、堆積したパティキュレートを燃焼除去することでＤＰＦの再生を図っている。パティキュレートの堆積度合は、ＤＰＦの前後の差圧に基づいて検出している。すなわちＤＰＦの前後の差圧は、パティキュレートが堆積していなければ小さく、堆積していくにつれて大きくなるので、ＤＰＦの前後の差圧に基づいてパティキュレートの堆積度合を推定しているのである。

ところが、差圧センサ用配管に、凝縮水やパティキュレートが入り込むことがある。凝縮水が差圧センサ用配管に入り込むと、寒冷地において凍結して配管が詰まってしまって差圧を検出できないことがある。またパティキュレートがデポジットとして差圧センサ用配管に流入して配管が詰まってしまって差圧を検出できないことがある。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、排気中の凝縮水やパティキュレートによって詰まりを生じさせることのない、差圧センサ用配管等の排気分流通路の開口部分構造を提供することを目的としている。

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、排気通路（１０）の途中に形成された開口部（１１ｃ）から、排気の一部を分流する排気分流通路（１４）と、前記排気通路（１０）の内側であって前記開口部（１１ｃ）の周囲に立設された壁面（１４ｃ）とを有することを特徴とする。

本発明によれば、排気の一部を分流する排気分流通路の開口部の周囲に立設された壁面を有するので、排気分流通路に凝縮水やパティキュレートが入り込んでしまって詰まりが生じてしまうことを防止できる。

以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明による排気分流通路の開口部分構造の第１実施形態を示す図である。

ＤＰＦハウジング１１は、ディーゼルエンジンの排気通路１０に設けられている。ＤＰＦハウジング１１は、内部にＤＰＦ１２を収納する。ＤＰＦハウジング１１は、そのＤＰＦ１２によって、その内部が上流側の上流室１１ａ及び下流側の下流室１１ｂに分けられている。

ＤＰＦ１２は、排ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するフィルタである。ＤＰＦ１２は、例えば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である。流路の入口は、交互に目封じされている。入口が目封じされていない流路は、出口が目封じされている。入口から流入した排ガスは、各流路を区画する多孔質薄壁を透過して下流側へ排出される。このとき排ガス中のパティキュレートは、この多孔質薄壁の内側表面で捕捉されて堆積する。この堆積量が増大しすぎると目詰まりを生じてしまうので、パティキュレートがある程度堆積したら排ガス温度を上昇させて、これら堆積したパティキュレートを燃焼除去することでＤＰＦ１２の再生を図る必要がある。

そこで、差圧センサ１３でＤＰＦ１２の前後の差圧を検出することでＤＰＦ１２の目詰度合を検出してＤＰＦ１２の再生タイミングを図っている。

差圧センサ１３は、ＤＰＦハウジング１１の上流室１１ａ及び下流室１１ｂの差圧を検出する。

差圧センサ用上流配管１４は、排気通路１０の途中に形成された開口部１１ｃから、排気の一部を分流する排気分流通路である。差圧センサ用上流配管１４は、一端がＤＰＦハウジング１１を貫通して上流室１１ａの内部に突出するように形成され、他端は差圧センサ１３に連通している。

差圧センサ用下流配管１５は、一端がＤＰＦハウジング１１を貫通して下流室１１ｂの内部に突出するように形成され、他端は差圧センサ１３に連通した排気分流通路である。

上流配管１４は、ＤＰＦハウジング１１に対して以下のように固定する。図２に示すように、まず上流配管１４の先端部品１４ａをＳＵＳロストワックス法で鋳造する。この先端部品１４ａの周囲にフランジ１４ｂを形成しておく。フランジ１４ｂは配管に対して略直交する形成する。フランジ１４ｂよりもさらに先端の部分１４ｃは、開口形状が楕円になるように斜状に形成する。

次にこの部品１４ａの先端部分１４ｃをＤＰＦハウジング１１に設けられた孔１１ｃに貫通し、フランジ１４ｂをＤＰＦハウジング１１に溶接等で固定する。

このようにすることで、上流配管１４は、ＤＰＦハウジング１１の固定面に対してほぼ直交するように、すなわち、ＤＰＦハウジング１１の固定面の法線方向とほぼ一致するように形成される。

そして、上流配管１４がＤＰＦハウジング１１に固定されたときには、図１に示すように排気上流側の先端の高さが排気下流側（ＤＰＦ側）の先端の高さよりも高くなるようにしてある。

下流配管１５も、上流配管１４と同様に製造する。そして、下流配管１５も、ＤＰＦハウジング１１に固定されたときには、図１に示すように排気上流側（ＤＰＦ側）の先端の高さが排気下流側の先端の高さよりも高くなるようにしてある。

ここで本件発明の構造及び効果の理解を容易にするために、従来構造について説明する。図５は従来構造を示す図である。

従来は、ＤＰＦ１２に流入する排ガスの流れを妨げないように、図５に示すように、ＤＰＦハウジング１１の上流室１１ａの内側面が平坦であるように、上流配管１４をハウジング１１に溶接していた。

ところがこのような構造であると、凝縮水がハウジング内側面に沿って流れて、上流配管１４に流入してしまうことが、本件発明者の鋭意研究によって明らかにされた。またパティキュレートも上流配管１４に流入しやすい。凝縮水が差圧センサ用配管に入り込むと、寒冷地において凍結してしまうことがある。またパティキュレートがデポジットとして差圧センサ用配管に流入して配管が詰まってしまうことがある。

上述したように、差圧センサ１３で検出したＤＰＦ１２の前後の差圧より推定したパティキュレートの堆積度合に基づいてＤＰＦ１２の再生タイミングを図っているので、上流配管１４に目詰まりを生じてはＤＰＦ前後の正確な差圧を検出できない。すると、差圧センサの機能が損なわれ、再生制御できなくなってしまい、出力不足、運転性悪化、始動困難などへの跳ね返りが生じてしまう。また何らかの影響でパティキュレート（煤）の燃焼温度に達すると、規定以上に堆積していたパティキュレート（煤）が一気に燃焼してＤＰＦの損焼となるおそれがある。

そこで本件発明では、上流配管１４を上述のように、ＤＰＦハウジング１１に貫通させて上流室１１ａの内部に突出するようにしたのである。このようにすることで以下の効果が生ずる。

図３は差圧センサ上流配管の先端付近の拡大図である。

上流配管１４の先端部分１４ｃはＤＰＦハウジング１１を貫通して上流室１１ａの内部に突出している。この先端部分１４ｃによって、ＤＰＦハウジング１１に設けられた孔１１ｃの周囲に壁面が立設されることとなる。上流配管１４の先端のＤＰＦハウジング１１からの高さは、排気流れ方向の上流側の高さＨ１が下流側の高さＨ２よりも高い。すなわちＨ１＞Ｈ２である。

このように、先端部分１４ｃがＤＰＦハウジング１１の内側に突き出して壁面となっているので（すなわちＨ１＞０，Ｈ２＞０）、ＤＰＦハウジング１１の内側面に沿って流れる凝縮水やパティキュレート（煤）が上流配管１４に流入することを防止できる。また上流配管１４の先端のＤＰＦハウジング１１からの高さは、排気流れ方向の上流側の高さｈ１が下流側の高さｈ２よりも高いので（すなわちＨ１＞Ｈ２）、ハウジング内側面に沿って流れる排ガスは、図２に示すように差圧センサ上流配管の先端部を回避するようにスムーズに流れることとなり、パティキュレート（煤）が上流配管１４に流入することを防止できる。

また図５に示した従来構造では、差圧センサが排圧の動脈の影響を受けやすく、差圧センサ出力値が安定しなかった。ところが本発明によれば、差圧センサが排圧の動脈の影響を受けにくく、差圧センサ出力値が安定し、正確な制御が可能になったのである。

（第２実施形態）
図４は本発明による排気分流通路の開口部分構造の第２実施形態を示す図である。

なお以下に示す各実施形態では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。

上記第１実施形態では、上流配管１４は、ＤＰＦハウジング１１の固定面に対してほぼ直行するように、すなわち、ＤＰＦハウジング１１の固定面の法線方向とほぼ一致するように形成されていたが、本実施形態では、上流配管１４は、ＤＰＦハウジング１１の固定面に対して斜めに傾くように形成されている。そして、上流配管１４の先端のＤＰＦハウジング１１からの高さが、排気流れ方向の上流側の高さＨ１が下流側の高さＨ２よりも高くなるように、すなわちＨ１＞Ｈ２となるようにＤＰＦハウジング１１に取り付ける。

このようにしても、第１実施形態と同様に、ハウジング内側面に沿って流れる排ガスは、差圧センサ上流配管の先端部を回避するようにスムーズに流れることとなり、パティキュレート（煤）が上流配管１４に流入することを防止できる。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。

例えば上記実施形態では、排気分流通路として、排気に含まれるパティキュレートを捕集するＤＰＦの前後差圧を検出する差圧センサに圧力を伝達する差圧センサ用通路を一例として例示したが、排気の一部を分流する通路であればよい。

また、上記実施形態では特に大きな効果の得られる上流配管１４において説明したが、下流配管１５においても、排気流れ方向の上流側の高さを下流側の高さＨ２よりも高くするとよい。

また開口部の周囲の壁部は、バーリング加工することによってＤＰＦハウジングの一部を内側に突出させて形成してもよい。

本発明による排気分流通路の開口部分構造の第１実施形態を示す図である。 排気分岐通路のＤＰＦハウジングに対する固定方法の説明図である。 差圧センサ上流配管の先端付近の拡大図である。 本発明による排気分流通路の開口部分構造の第２実施形態を示す図である。 従来構造を示す図である。

符号の説明

１０ 排気通路
１１ ＤＰＦハウジング
１１ａ 上流室
１１ｂ 下流室
１１ｃ 開口部
１２ ＤＰＦ
１３ 差圧センサ
１４ 差圧センサ用上流配管（排気分流通路）
１４ｂ フランジ
１４ｃ 先端部分（壁面）
１５ 差圧センサ用下流配管（排気分流通路）

Claims (6)

1. 排気通路の途中に形成された開口部から、排気の一部を分流する排気分流通路と、
   前記排気通路の内側であって前記開口部の周囲に立設された壁面と、
   を有する排気分流通路の開口部分構造。
2. 前記排気分流通路は、排気に含まれるパティキュレートを捕集するＤＰＦの前後差圧を検出する差圧センサに圧力を伝達する差圧センサ用通路である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の排気分流通路の開口部分構造。
3. 前記壁面は、排気流れ上流側の壁面高さが下流側の壁面高さよりも高い、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排気分流通路の開口部分構造。
4. 前記排気分流通路は、前記開口部を貫通して排気通路内部に突出する配管であり、
   前記壁面は、前記配管の先端部分で形成される、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の排気分流通路の開口部分構造。
5. 前記配管は、前記排気通路と略直交して設けられ、先端形状が斜状に形成されて開口形状が楕円である、
   ことを特徴とする請求項４に記載の排気分流通路の開口部分構造。
6. 前記配管は、先端の開口形状は略円形であって前記排気通路に対して斜状に傾けられている、
   ことを特徴とする請求項４に記載の排気分流通路の開口部分構造。

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