JP2007085292A - ディーゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ディーゼルエンジン１の排気浄化コンバータ６のＤＰＦ１６近傍の排気圧力を検出するにあたり、雰囲気温度によって検出精度が低下しないようにする。
【解決手段】 横置きエンジン１の背部に、排気過給機５がコンプレッサー部７とタービン部８とを気筒列方向に並ぶようにして配置されている。この排気過給機５の下方にコンバータ６が斜めにして配置されている。ＤＰＦ１６の上流側の排気圧力を検出するためのパイプ２１は、コンバータ６の背部側に接続されてその下流側へ向かって延び、そこから上方へ立ち上がり、排気過給機５をタービン部８とは反対側のコンプレッサー部７側に迂回して上方へ延び、差圧センサ２３に接続されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの排気浄化装置に関する。

車両に搭載されるディーゼルエンジンでは、低中速運転時の出力トルクを高めるべく、排気過給機を備えたものが主流になりつつあり、また、排気微粒子を所謂ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）で捕集して排気の浄化を図ることも広く行なわれ始めている。そうして、例えば、特許文献１，２には排気過給機に粒子フィルタ等の排気処理装置を直接的に連結したものが示されている。かかる構造によれば、排気をその温度が高い状態で排気処理装置に送ることができ、排気浄化に有利になる。

一方、排気微粒子トラップフィルタに排気微粒子が捕集され続けると、排気抵抗が増し、エンジン性能の低下を招くことになる。そのために、フィルタの上流側と下流側との排気圧力差を常時検出しておき、その差圧が所定値以上になったときにフィルタの再生を行なう再生システムは知られている。例えば、エンジン燃焼室に噴射する燃料の噴射タイミングを遅らせることによって排気温度を高め、それにより、フィルタの排気微粒子を燃焼させて該フィルタを再生させる、という方法である。
特表２００１−５２６３４９号公報 欧州特許出願公開第０８１６６５３号明細書

ところで、上記フィルタの上流側や下流側の排気圧力を検出するには、その該フィルタを備えたコンバータと、例えば車体に支持した圧力センサとを排気圧力検出用パイプによって接続する必要がある。しかし、フィルタの近傍には高温輻射源である排気過給機があり、パイプが雰囲気温度の影響を受けて排気圧力を正確に検出できなくなるおそれがある。その結果、例えば、フィルタの排気微粒子捕集量が未だ少ないにも拘わらず、再生システムが作動し、不必要に燃費を悪化させる可能性がある。

そこで、本発明は、排気圧力の検出が雰囲気温度に影響されないようにして排気圧力の検出精度を高めることを課題とする。

本発明は、このような課題に対して、排気圧力検出用パイプを排気過給機からの熱影響を受けにくいように配管した。

請求項１に係る発明は、排気過給機を備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置であって、
上記排気過給機は、そのコンプレッサー部とタービン部とがエンジン側方において気筒列方向に並ぶように配設され、
上記排気過給機の下方に、排気微粒子トラップフィルタを備えた略筒状の排気浄化コンバータが配設され、
上記コンバータに、排気圧力検出用パイプが接続されていて、
上記パイプは、上記コンバータの上記エンジンに面する側とは反対側から、上記排気過給機のタービン部を避けて上記排気過給機のコンプレッサー部側に迂回して上方に延びていることを特徴とする。

本発明によれば、排気過給機と排気浄化コンバータとがエンジン側方において上下に配設されているから、この排気過給機及びコンバータを含むエンジン全体がコンパクトになる。一方、エンジンは高温になり、また、排気過給機のタービン部は高温の排気が通ることからその温度が高くなる。これに対して、本発明では、排気圧力検出用パイプは、コンバータのエンジンとは反対側から延びているから、エンジン及び排気過給機から受ける輻射熱が少なくなる。特に、そのパイプは排気過給機のコンプレッサー部側に迂回して上方に延びているから、高温のタービン部から受ける輻射熱が少なくなる。従って、排気圧力センサを排気浄化コンバータよりも高位置に設けるケースにおいて、排気圧力の検出にエンジンや排気過給機の熱の影響が出にくくなり、その検出精度が高まる。

請求項２に係る発明は、請求項１において、
上記エンジンは、吸気系が車体前側になり排気系が車体後側になるように、車体に横置き搭載され、該エンジンの後側に上記排気過給機が配置され、
上記排気浄化コンバータは、排気上流側の部位が排気下流側の部位よりも高位置になり、且つ該排気下流側の部位が上記排気過給機のコンプレッサー部の下方に位置するように、その軸線が垂線に対して傾斜した配置にされていることを特徴とする。

従って、排気過給機と排気浄化コンバータとがエンジンの背部（後側）で上下に配置されているから、エンジン全体が前後方向においてコンパクトになる。そうして、排気系がエンジンの後側にあるから、エンジンの排気は排気過給機のタービン部を介して上記コンバータに比較的高い温度で流入することになる。しかも、コンバータの上流側の部位を高位置にして排気過給機のタービン部に近付けているから、タービン部からコンバータに流入するまでの排気温度の低下も少ない。よって、当該コンバータでの排気浄化ないしは排気微粒子トラップフィルタの再生に有利になる。また、コンバータの下流側の部位を低位置にしているから、該コンバータに連結して車体後部へ延設する排気管の配管が容易になる。

そうして、このようなエンジン、排気過給機及びコンバータの配置により、コンバータの雰囲気温度は比較的高いものになるが、上述の如く、排気圧力検出用パイプを、コンバータのエンジンに面する側とは反対側から、タービン部を避けて排気過給機のコンプレッサー部側に迂回させて上方へ延ばしているから、排気圧力の検出にエンジンや排気過給機の熱の影響が出にくくなる。

請求項３に係る発明は、請求項２において、
上記排気圧力検出用パイプは、上記排気過給機のコンプレッサー部と上記排気浄化コンバータの排気下流側部位との間において、ブラケットによってエンジンに直接又は間接的に支持されて上方へ延びていることを特徴とする。

すなわち、本発明は、上述の如くコンバータを傾斜配置したときに、排気過給機のコンプレッサー部と上記排気浄化コンバータの排気下流側の部位との間に空いたスペースができる点に着目し、且つ該スペースはコンプレッサー側であってタービン側に比べて雰囲気温度が低い点に着目し、そのスペースで上記パイプをブラケットによりエンジン側に支持するようにしたものである。従って、排気圧力の検出に排気過給機の熱影響が出ることを避けながら、空いたスペースを上記パイプの支持に有効に活用してエンジン全体をコンパクトにまとめる上で有利になる。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
上記排気浄化コンバータを覆うインシュレータを備え、
上記排気浄化コンバータに接続された上記排気圧力検出用パイプは、上記インシュレータの外面に沿って延びているとともに、該パイプの中間部が該インシュレータに支持されて、そこから上方へ延びていることを特徴とする。

従って、排気圧力検出用パイプに排気浄化コンバータの熱影響が出ることを避けながら、該パイプの中間部に必要な支持を与える上で有利になる。

請求項５に係る発明は、請求項４において、
上記排気圧力検出用パイプとして、上記フィルタよりも上流側の排気圧力を検出するための上流側パイプと、上記フィルタよりも下流側の排気圧力を検出するための下流側パイプとを備え、
上記上流側パイプが、上記排気浄化コンバータに接続されたパイプ上流端より、上記インシュレータの外面に沿って上記コンバータの排気下流側部位へ延び、該下流側部位において上記インシュレータに支持され、次いで上記下流側パイプと共に上方へ延設されていることを特徴とする。

従って、上流側パイプに排気浄化コンバータの熱の影響が出ることを避けつつ、該上流側パイプと下流側パイプとを一つにまとめることができる。そうして、両パイプを一緒にして上方へ延ばすようにしたから、この両パイプに熱、その他の外乱が別個に作用することが避けられ、つまり、同じ外乱条件下で、フィルタ上流側及びフィルタ下流側の排気圧力を検出することができ、検出精度の安定化に有利になる。

請求項６に係る発明は、請求項１において、
上記エンジンは、吸気系が車体前側になり排気系が車体後側になるように、車体に横置き搭載され、該エンジンの後側に上記排気過給機が配置され、
エンジンルームを形成する車体パネルに排気圧力センサが取り付けられ、
上記排気圧力検出用パイプは、上記排気浄化コンバータに接続されたパイプ上流側が金属パイプによって形成され、上記排気圧力センサに接続されたパイプ下流側が可撓性ホースによって形成されていることを特徴とする。

従って、高温の排気をコンバータに流入させることができ、排気浄化ないしはフィルタの再生に有利になるとともに、エンジン振動の影響がセンサに出ることが可撓性ホースによって避けられ、排気圧力の検出精度が高くなる。

以上のように、本発明によれば、排気過給機はコンプレッサー部とタービン部とがエンジン側方において気筒列方向に並ぶように配設され、該排気過給機の下方に排気微粒子トラップフィルタを備えた略筒状の排気浄化コンバータが配設され、該コンバータに排気圧力検出用パイプが接続され、該パイプはコンバータのエンジンに面する側とは反対側から上記タービン部を避けて上記コンプレッサー部側に迂回して上方に延びているから、エンジン全体のコンパクト化を図りながら、排気圧力の検出にエンジンや排気過給機の熱の影響が出ることを避け、その検出精度を高めることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１において、１は車両のディーゼルエンジン、２はエンジンフード、３はカウルパネル、４はエンジンルームと車室とを仕切るダッシュパネルである。エンジン１は、吸気系が車体前側になり排気系が車体後側になるように、エンジンルームにおいて車体に横置き搭載されている。そして、エンジン１の後側に排気過給機５が配設され、該排気過給機５の下方に排気浄化コンバータ６が配設されている。

排気過給機５は、図２に示すように、そのコンプレッサー部７とタービン部８とがエンジン１の後側において気筒列方向に並ぶように配設され、図１に示すように、エンジン１より後方へ延ばしたブラケット１１によってエンジン１に支持されている。ブラケット１１は、上方が開口した断面コ字状のものであり、このブラケット１１に補強プレート１２の両端が係合されて、排気過給機５の支持が補強されている。そうして、エンジン１の後側から排気マニホールド９が後方へ延び、その集合管部が排気過給機５のタービン部８に接続されている。

排気浄化コンバータ６は、図２に示すように、酸化触媒１５と排気微粒子トラップフィルタ１６とを、前者が排気上流側になり後者が排気下流側になるように直列状態に並べて円筒状のコンバータ容器に収容したものである。このコンバータ６は、排気上流側部位が排気下流側部位よりも高位置になるように、且つ該排気下流側部位が排気過給機５のコンプレッサー部７の下方に位置するように、その軸線が垂線に対して傾斜した配置にされている。そして、図１に示すようにコンバータ下部の支持座６ａがエンジン１にブラケット１７によって支持されている。そうして、コンバータ６の上流端は側方へ向けられて排気過給機５のタービン部８に直結され、コンバータ６の下流端は後方へ向けられて、車体後方へ延びる排気管（図示省略）に接続されるようになっている。また、コンバータ６の周囲はインシュレータ１８によって覆われている。

上記コンバータ６には、排気圧力検出用パイプとして、フィルタ１６よりも上流側（酸化触媒１５とフィルタ１６との間）の排気圧力を検出するための上流側パイプ２１と、フィルタ１６よりも下流側の排気圧力を検出するための下流側パイプ２２とが接続されている。この両パイプ２１，２２は、コンバータ６より、カウルパネル３に取り付けられた差圧センサ２３まで延設されている。この差圧センサ２３によって、フィルタ上流側の排気圧力とフィルタ下流側の排気圧力との差が検出され、その差が所定値以上になったときに、エンジン１が再生モードで運転されるものである。

すなわち、再生モードでは、エンジンの圧縮行程上死点で燃料を気筒内に噴射する主噴射後の膨張行程ないしは排気行程において気筒内に燃料を噴射する後噴射が実行される。この後噴射により、所謂後燃えを利用して排気温度を高めるとともに、酸化触媒１５に未燃燃料を供給して酸化反応を活発化させる。そのことによって、フィルタ１６に流入する排気温度を高め、該フィルタ１６に捕集されている排気微粒子を燃焼除去するものである。

次に上記パイプ２１，２２の配管について説明する。この両パイプ２１，２２は、各々のコンバータ６に接続した上流側部分が金属パイプ２１ａ，２２ａによって形成され、差圧センサ２３に接続した下流側部分が可撓性ホース２１ｂ，２２ｂによって形成されている。以下、具体的に説明する。

上流側金属パイプ２１ａは、図２に示すように、そのパイプ上流端がエンジン１からみてコンバータ６の背部側に接続されている。そして、このコンバータ６に接続されたパイプ上流端より、上流側金属パイプ２１ａは、インシュレータ１８を貫通してその外側へ突出し、コンバータ６の背部側を該インシュレータ１８の外面に沿ってコンバータ６の排気下流側へ延びている。このコンバータ６の排気下流側部位において、上流側金属パイプ２１ａは、パイプ支持具２４によってインシュレータ１５に支持され、そこから、さらにコンバータ６の排気下流側部位の上側へ向かって延びている。

上記コンバータ６の排気下流側部位と排気過給機５のコンプレッサー部７との間に確保されたスペースには、コンバータ６の支持座６ａに固定してブラケット２５が立ち上げられている。そして、このブラケット２５に上流側金属パイプ２１ａがパイプ止具２６によって保持されている。従って、この上流側金属パイプ２１ａは、ブラケット２５及びコンバータ支持座６ａを介して間接的にエンジン１に支持されている。なお、エンジン１にブラケット２５を固定し、上流側金属パイプ２１ａをエンジン１に直接的に支持するようにしてもよい。

そうして、上流側金属パイプ２１ａは、上記ブラケット２５による支持位置よりさらに、排気過給機５のタービン部８とは反対側へ、すなわち、コンプレッサー部７の側方へ向かって斜め上方へ延び、その上端に上流側可撓性ホース２１ｂの下端が接続されている。この可撓性ホース２１ｂは、タービン部８とは反対側へ湾曲して、つまりコンプレッサー部７側に迂回して上方へ且つ車体後方へ向かって延び、先端がカウルパネル３の差圧センサ２３に接続されている。

一方、下流側金属パイプ２２ａは、そのパイプ上流端が図１に示すように、コンバータ６の排気下流側の端部に接続され、そこから上方へ延び、上流側金属パイプ２１ａと共にパイプ止具２６によってブラケット２５に保持され、さらにタービン部８とは反対側へ向かって斜め上方へ延びている。そして、この下流側金属パイプ２２ａの上端に下流側可撓性ホース２２ｂの下端が接続されている。この可撓性ホース２２ｂは、上流側可撓性ホース２１ｂと共に、コンプレッサー部７側に迂回して上方へ且つ車体後方へ向かって延び、先端がカウルパネル３の差圧センサ２３に接続されている。

以上のように、上記ディーゼルエンジンの排気浄化装置は、エンジン１を横置きにしてその背部に排気過給機５と排気浄化コンバータ６とを上下に配置したから、その全体が車体前後方向においてコンパクトなものになっている。また、コンバータ６の傾斜配置によってコンバータ６の排気下流側部位と排気過給機５のコンプレッサー部７側との間にスペースを確保し、そこにブラケット２５を配置して排気圧力検出用パイプ２１，２２をまとめて支持するようにしたことも、上記コンパクト化に有利になっている。

上記コンバータ６を傾斜配置させてその上流側部位を排気過給機５のタービン部８に近付けてこれに直結したから、排気を比較的高い温度のままコンバータ６に流入させることができる。よって、酸化触媒１５の早期活性が図れる。また、フィルタ１６の再生時に高温の排気をフィルタ１６に流入させる上で有利になり、フィルタ１６の再生効率が高まる。

一方、上述の如くエンジン１を横置きにしてその背部の上部に排気過給機５を配置し、その下側にコンバータ６を傾斜配置させたことによって、高温の排気をコンバータ６に流入させることができるものの、そのことによって、コンバータ６の雰囲気温度が高くなる。特に、コンバータ６とエンジン１との間、コンバータ６の上流側部位の排気タービン部８の近傍は温度が高くなる。

これに対して、上流側パイプ２１は、エンジン１からみてコンバータ６の背部側にそのパイプ上流端が接続され、この背部側をインシュレータ１８の外面に沿ってコンバータ６の排気下流側へ延びているから、エンジン１や排気過給機５のタービン部８から受ける輻射熱が少なくなる。また、上流側パイプ２１の中間部をコンバータ６に支持するにあたり、そのためのパイプ支治具２４をインシュレータ１８に取り付けているから、上流側パイプ２１はコンバータ６の熱の影響も受け難くなっている。そうして、上流側パイプ２１は、下流側パイプ２２と共に、排気過給機５をタービン部８の反対側のコンプレッサー部７側において迂回して上方へ延びているから、タービン部８の熱の影響を受けにくい。

よって、上流側パイプ２１によるフィルタ上流側の排気圧力の検出値が高めに出ることが避けられ、フィルタ１６の目詰まりを正確に検出することができるものである。しかも、コンバータ６の排気下流側において、上流側パイプ２１と下流側パイプ２２とを一緒にして立ち上げているから、両パイプ２１，２２の熱や振動を受ける条件が同じになり、そのことがフィルタ１６の上流側と下流側との差圧検出を正確なものにする上で有利になっている。

さらに、上流側及び下流側のパイプ２１，２２は、その下流側部分が共に可撓性ホース２１ｂ，２２ｂによって形成されて、車体側の差圧センサ２３に接続されているから、エンジン振動が可撓性ホース２１ｂ，２２ｂによって吸収される。よって、差圧センサ２３がエンジン振動の影響を受けることが少なくなり、その検出を正確なものにする上で有利になっている。

なお、上記実施形態ではコンバータ６を排気過給機５の下方において傾斜させて配置したが、軸線が横になるように（気筒列方向に略水平延びるように）配置してもよい。

実施形態に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置の側面図である。 同排気浄化装置の背面図である。

符号の説明

１ ディーゼルエンジン
３ カウルパネル
４ ダッシュパネル
５ 排気過給機
６ 排気浄化コンバータ
７ コンプレッサー部
８ タービン部
１５ 酸化触媒
１６ 排気微粒子トラップフィルタ
１８ インシュレータ
２１ 上流側の排気圧力検出用パイプ
２１ａ 金属パイプ
２１ｂ 可撓性ホース
２２ 下流側の排気圧力検出用パイプ
２２ａ 金属パイプ
２２ｂ 可撓性ホース
２３ 差圧センサ
２５ ブラケット

Claims (6)

1. 排気過給機を備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置であって、
   上記排気過給機は、そのコンプレッサー部とタービン部とがエンジン側方において気筒列方向に並ぶように配設され、
   上記排気過給機の下方に、排気微粒子トラップフィルタを備えた略筒状の排気浄化コンバータが配設され、
   上記コンバータに、排気圧力検出用パイプが接続されていて、
   上記パイプは、上記コンバータの上記エンジンに面する側とは反対側から、上記排気過給機のタービン部を避けて上記排気過給機のコンプレッサー部側に迂回して上方に延びていることを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
2. 請求項１において、
   上記エンジンは、吸気系が車体前側になり排気系が車体後側になるように、車体に横置き搭載され、該エンジンの後側に上記排気過給機が配置され、
   上記排気浄化コンバータは、排気上流側の部位が排気下流側の部位よりも高位置になり、且つ該排気下流側の部位が上記排気過給機のコンプレッサー部の下方に位置するように、その軸線が垂線に対して傾斜した配置にされていることを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
3. 請求項２において、
   上記排気圧力検出用パイプは、上記排気過給機のコンプレッサー部と上記排気浄化コンバータの排気下流側部位との間において、ブラケットによってエンジンに直接又は間接的に支持されて上方へ延びていることを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
   上記排気浄化コンバータを覆うインシュレータを備え、
   上記排気浄化コンバータに接続された上記排気圧力検出用パイプは、上記インシュレータの外面に沿って延びているとともに、該パイプの中間部が該インシュレータに支持されて、そこから上方へ延びていることを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
5. 請求項４において、
   上記排気圧力検出用パイプとして、上記フィルタよりも上流側の排気圧力を検出するための上流側パイプと、上記フィルタよりも下流側の排気圧力を検出するための下流側パイプとを備え、
   上記上流側パイプが、上記排気浄化コンバータに接続されたパイプ上流端より、上記インシュレータの外面に沿って上記コンバータの排気下流側部位へ延び、該下流側部位において上記インシュレータに支持され、次いで上記下流側パイプと共に上方へ延設されていることを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
6. 請求項１において、
   上記エンジンは、吸気系が車体前側になり排気系が車体後側になるように、車体に横置き搭載され、該エンジンの後側に上記排気過給機が配置され、
   エンジンルームを形成する車体パネルに排気圧力センサが取り付けられ、
   上記排気圧力検出用パイプは、上記排気浄化コンバータに接続されたパイプ上流側が金属パイプによって形成され、上記排気圧力センサに接続されたパイプ下流側が可撓性ホースによって形成されていることを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。

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