JP2006322343A - エンジンの排気浄化装置及びこれに用いられる排気管の構造 - Google Patents

エンジンの排気浄化装置及びこれに用いられる排気管の構造 Download PDF

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Abstract

【課題】 排気通路内に還元剤の成分が蓄積されることを抑制する。
【解決手段】 エンジンの排気管に介装され、尿素水溶液により排気中の窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、還元触媒の上流の排気管に尿素水溶液を噴射する噴射ノズルと、の間の排気通路を形成するとともに、軸線方向に沿って溶接された継ぎ目１０を有する排気管２ａにおいて、この継ぎ目１０を、排気管２ａの内壁１２ａがオーバハングした位置に設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、エンジンの排気浄化装置（以下「排気浄化装置」という）及びこれに用いられる排気管の構造に関し、特に、還元剤を用いて、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元して除去する排気浄化装置等に関する。
エンジンの排気に含まれるＮＯｘを除去する排気浄化装置として、エンジンの排気通路に還元触媒を配設し、還元触媒の排気上流に配設した噴射ノズルから尿素水溶液等の還元剤を噴射することにより、還元触媒にて排気中のＮＯｘと還元剤とを触媒還元反応させ、ＮＯｘを無害成分に浄化処理するものが提案されている。（特許文献１）
特開２０００−２７６２７号公報
このような排気浄化装置では、噴射ノズルと還元触媒との間の排気通路が、軸方向に沿って溶接された継ぎ目を有する排気管によって形成されるものがある。この継ぎ目では、その溶接部の強度を確保するために、排気管の内壁に溶接ビードが形成されている。
しかしながら、この継ぎ目が排気管の下部にある場合には、排気管の継ぎ目に溶接ビードが形成されていると、噴射ノズルから噴射された還元剤が、この溶接ビードの上に溜まる虞がある。このように溶接ビードの上に還元剤が溜まると、排気温度によっては還元剤からその成分が析出して、排気管内に蓄積してしまう。
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、溶接ビードの上に還元剤を溜まり難くして、排気管内での還元剤の成分の蓄積を抑制することを目的とする。
このため、請求項１記載の発明は、エンジンの排気通路に介装され、還元剤により排気中の窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、還元触媒の上流の排気通路に還元剤を噴射する噴射ノズルと、噴射ノズルと還元触媒との間の排気通路を形成するとともに、軸方向に沿って溶接された継ぎ目を有する排気管と、を含んで構成されるエンジンの排気浄化装置であって、排気管は、その内壁がオーバハングした位置に継ぎ目が設けられることを特徴とする。
請求項２記載の発明では、排気管は、更に、略円筒状であるとともに、その軸線より鉛直上方に継ぎ目が設けられることを特徴とする。
請求項３記載の発明では、排気管は、更に、その断面が略矩形状であるとともに、その上壁に継ぎ目が設けられることを特徴とする。
請求項４記載の発明では、還元剤は、尿素水溶液であることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、エンジンの排気通路の一部を形成するとともに、この排気通路内に供給された還元剤が流通する排気管の構造であって、排気管の内壁がオーバハングした位置に、軸方向に沿って溶接された継ぎ目を有することを特徴とする。
請求項１又は５記載の発明によれば、噴射ノズルから噴射されて排気管の内壁に付着した還元剤が、内壁を伝って継ぎ目まで流れ落ちてきても、溶接ビードの上に溜まることがないので、溶接ビードの上で還元剤の成分が析出して蓄積することが抑制される。
請求項２記載の発明によれば、略円筒状に形成された排気管において、その継ぎ目の溶接ビードの上に還元剤が溜まることが抑制される。
請求項３記載の発明によれば、断面が略矩形状に形成された排気管において、その継ぎ目の溶接ビードの上に還元剤が溜まることが抑制される。
請求項４記載の発明によれば、溶接ビードの上で尿素水溶液から尿素が析出して蓄積することが抑制される。
以下、添付された図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の排気浄化装置の第１の実施形態の構成図である。
エンジン１の排気通路２を形成する排気管２には、ＮＯｘを還元浄化する還元触媒３が介装されている。また、還元触媒３の排気上流には、排気管２内に開口した噴孔４から還元剤としての尿素水溶液を噴射供給する噴射ノズル５が配設されている。噴射ノズル５には、エンジン運転状態に応じた流量の尿素水溶液が供給される。
還元触媒３とその上流側の排気管２とは、フランジ６を介して接続されている。また、還元触媒３の上流側の排気管２は、還元触媒３近傍の部分の排気管２ａとその上流側の部分の排気管２ｂとに分割して形成されており、排気管２ａと排気管２ｂとは、フランジ７を介して接続されている。
排気管２ａは、図２に示すように、鋼板を円筒状に丸めてその端部同士を突き合わせ、排気管２ａの軸線方向に形成された継ぎ目１０で互いに溶接して形成されている。この継ぎ目１０は、排気管２ａの軸線１１より鉛直上方に、即ち、排気管２ａの内壁１２ａの法線（内壁１２ａの向きを定める。）が水平より下側に傾くオーバハングしている位置に配置されている。継ぎ目１０では、排気管２ａの内壁１２ａ及び外壁１２ｂに夫々溶接ビード１３ａ、１３ｂが形成されている。噴射ノズル５は、排気管２ａの側方から軸線１１に向かって略水平に挿入されており、噴孔４はその先端に設けられている。
以上のような構成によれば、排気管２ａの継ぎ目１０は、内壁１２ａがオーバハングしている位置に配置されているので、噴射ノズル５から噴射された尿素水溶液のうち、排気管２ａの内壁１２ａの上部に付着した尿素水溶液が、内壁１２ａを伝って継ぎ目１０まで流れ落ちてきても、内壁１２ａ側の溶接ビード１３ａの上に溜まることなく、重力の作用によって溶接ビード１３ａを乗り越えて下方に流れ落ちる。これにより、溶接ビード１３ａの上で尿素が析出して排気管２ａ内に蓄積することが抑制される。
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
図３に示すように、本実施形態の噴射ノズル２１は、エンジンの排気通路に介装された排気浄化機能付き消音装置２２内で、排気に尿素水溶液を噴射する。この消音装置２２は、ケース２３と、排気通路を拡大する拡張室２４と、排気中のＮＯを酸化させる酸化触媒２５と、排気通路の折り返し部２６と、還元触媒２７と、還元触媒２７を通過した余剰の還元剤を酸化して除去する還元剤酸化触媒２８と、を含んで構成されている。
ケース２３の一方の側壁２３ａには、排気の流入口２９と流出口３０とが設けられている。拡張室２４は、ケース２３内の一方の側壁２３ａ側の部分を仕切って形成されており、流入口２９と連通している。折り返し部２６は、ケース２３内の他方の側壁２３ｂ側の部分を仕切って形成されている。拡張室２４と折り返し部２６とは、ケース２３内に設けられた上流側排気管３１を介して連通されるとともに、折り返し部２６と流出口３０とは、ケース２３内に設けられた下流側排気管３２を介して連通されている。
酸化触媒２５は、上流側排気管３１に介装されている。還元触媒２７及び還元剤酸化触媒２８は、下流側排気管３２に介装されている。上流側排気管３１は、図４に示すように、鋼板を円筒状に丸めてその端部同士を突き合わせ、上流側排気管３１の軸線方向に形成された継ぎ目３３で互いに溶接して形成されている。この継ぎ目３３は、上流側排気管３１の軸線３４より鉛直上方に配置されている。継ぎ目３３では、上流側排気管３１の内壁３５ａ及び外壁３５ｂに夫々溶接ビード３６ａ、３６ｂが形成されている。また、噴射ノズル２１は、上流側排気管３１の側方から軸線３４に向かって略水平に挿入されている。
折り返し部２６には、上流側排気管３１に隣接してリング部材３７が設けられている。リング部材３７は、図５に示すように、鋼板を円筒状に丸めてその端部同士を突き合わせ、リング部材３７の軸線方向に形成された継ぎ目４１で互いに溶接して形成されている。
この継ぎ目４１は、リング部材３７の軸線４２より鉛直上方に形成されている。継ぎ目４１では、リング部材３７の内壁４３ａ及び外壁４３ｂに、夫々溶接ビード４４ａ、４４ｂが形成されている。更に、リング部材３７には、複数の開口部４５が、噴射ノズルが挿入されている側に対して反対側に偏在させて設けられている。なお、本実施形態の上流側排気管３１及びリング部材３７が、本発明の排気管に該当する。
そして、このような消音装置２２では、流入口２９から消音装置２２のケース２３内に流入した排気は、拡張室２４から上流側排気管３１に流入し、酸化触媒２５を通過して、折り返し部２６のリング部材３７に流入する。リング部材３７に流入した排気は、開口部４５から、折り返し部２６の下流側を通過して下流側排気管３２に流入する。そして、この排気は、還元触媒２７、還元剤酸化触媒２８を通過して流出口３０からケース２３の外に排出される。
以上のような構成によれば、噴射ノズル２１から噴射された尿素水溶液のうち、上流側排気管３１やリング部材３７の内壁３５ａ、４３ａの上部に付着した尿素水溶液が、内壁３５ａ、４３ａを伝って継ぎ目３３、４１まで流れ落ちてきても、溶接ビード３６ａ、４４ａの上に溜まることがない。
なお、以上の実施形態では、排気管やリング部材は円筒状であるが、断面が楕円形状や略矩形状であってもよい。特に、断面が略矩形状であるときには、排気管の軸線より上方の一辺（排気管の上壁が水平に設定される場合は、その上壁）に、継ぎ目が配置されればよい。
また、以上の実施形態では、還元剤として尿素水溶液を用いているが、これに限定されるものではなく、排気熱によって成分が析出する虞がある液体還元剤であれば同様に適用することができる。
本発明の排気浄化装置の第１の実施形態の構成図 同上の排気管の構造を示す説明図 本発明の排気浄化装置の第２の実施形態の構成図 消音装置内の構造を示す説明図 リング部材の構造を示す説明図
符号の説明
１ エンジン
２ａ 排気管
３、２７ 還元触媒
５、２１ 噴射ノズル
３１ 上流側排気管
３７ リング部材
１０、３３、４１ 継ぎ目

Claims (5)

  1. エンジンの排気通路に介装され、還元剤により排気中の窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、
    前記還元触媒の上流の前記排気通路に還元剤を噴射する噴射ノズルと、
    前記噴射ノズルと前記還元触媒との間の前記排気通路を形成するとともに、軸方向に沿って溶接された継ぎ目を有する排気管と、
    を含んで構成されるエンジンの排気浄化装置であって、
    前記排気管は、その内壁がオーバハングした位置に前記継ぎ目が設けられることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
  2. 前記排気管は、更に、略円筒状であるとともに、その軸線より鉛直上方に前記継ぎ目が設けられることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
  3. 前記排気管は、更に、その断面が略矩形状であるとともに、その上壁に前記継ぎ目が設けられることを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
  4. 前記還元剤は、尿素水溶液であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のエンジンの排気浄化装置。
  5. エンジンの排気通路の一部を形成するとともに、この排気通路内に供給された還元剤が流通する排気管の構造であって、
    前記排気管の内壁がオーバハングした位置に、軸方向に沿って溶接された継ぎ目を有することを特徴とする排気管の構造。
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