JP2009138680A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気浄化装置に関するものであり、特に車両に搭載されたディーゼルエンジン等の内燃機関の排気通路中に、排気の流れの上流側から順に、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルターと、尿素水の存在下で排気中のNOxを選択的に還元し浄化する選択還元型NOx触媒を収納した触媒タンクとを設けた排気浄化装置に関するものである。 The present invention relates to an exhaust emission control device, and in particular, traps particulate matter contained in exhaust gas in the exhaust passage of an internal combustion engine such as a diesel engine mounted on a vehicle in order from the upstream side of the exhaust flow. The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus provided with a filter to collect and a catalyst tank containing a selective reduction type NOx catalyst that selectively reduces and purifies NOx in exhaust gas in the presence of urea water.
自動車用エンジン、特にディーゼルエンジン等の内燃機関では、燃焼室内で空気を高圧に圧縮して高温とし、そこに燃料を噴射することで自然着火させているため、排出される排ガス中には、粒子状物質(以下、PMと称する)や窒素酸化物(以下、NOxと称する)等が多く含まれている。 In an internal combustion engine such as an automobile engine, particularly a diesel engine, air is compressed to a high pressure in a combustion chamber so as to have a high temperature, and fuel is injected to cause spontaneous ignition. It contains a large amount of particulate matter (hereinafter referred to as PM), nitrogen oxide (hereinafter referred to as NOx), and the like.
従来より、この種の排ガス中のPMを低減させる浄化装置として、ディーゼルエンジンの排ガスの排気通路中にディーゼルパティキュレートフィルター(Diesel Particulate Filter:以下DPFと称する)を設けた排気浄化装置が知られている。このような排気浄化装置では、排ガス中のPMをDPFによって捕集して、大気中に放出されるPMの量を低減することができるようになっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a purification device for reducing PM in this type of exhaust gas, an exhaust purification device in which a diesel particulate filter (hereinafter referred to as DPF) is provided in the exhaust passage of exhaust gas from a diesel engine is known. Yes. In such an exhaust purification device, PM in exhaust gas can be collected by DPF, and the amount of PM released into the atmosphere can be reduced.
一方、排ガス中のNOxを低減させる浄化装置として、ディーゼルエンジンの排ガスの排気通路中に、尿素水を還元剤として排気中のNOxを選択的に還元する選択還元型NOx触媒(Selective Catalytic Reduction:以下SCRと称する)を設けた排気浄化装置が知られている。このような排気浄化装置では、前記SCRの上流側で排ガスに尿素水を添加すると、添加された尿素水は排ガスの熱によって加熱されて加水分解し、アンモニアと炭酸ガスが生じる。そして、このアンモニアは排ガス中のNOxをSCRによって浄化する還元剤として機能し、大気に放出されるNOxの量を低減することができるようになっている。 On the other hand, as a purification device for reducing NOx in exhaust gas, a selective catalytic reduction (hereinafter referred to as a selective catalytic reduction catalyst) that selectively reduces NOx in exhaust gas using urea water as a reducing agent in an exhaust gas exhaust passage of a diesel engine. 2. Description of the Related Art An exhaust gas purification device provided with an SCR) is known. In such an exhaust purification device, when urea water is added to the exhaust gas upstream of the SCR, the added urea water is heated and hydrolyzed by the heat of the exhaust gas to produce ammonia and carbon dioxide. This ammonia functions as a reducing agent that purifies NOx in the exhaust gas by SCR, and can reduce the amount of NOx released to the atmosphere.
また、前記DPF又はSCRの何れか一方のみを備えた排気浄化装置の他に、DPFとSCRの両方を備えた排気浄化装置も知られている。このようなDPFとSCRの両方を備えた排気浄化装置として例えば特許文献1には、車両の内燃機関からの排気の流れ方向でみて、排気中のNOを酸化させてNO2を生成する前段触媒、排気中のPMを捕集するDPF、尿素水の添加によって排気中のNOxを浄化するSCR、及び余剰NH3を酸化させてN2を生成する後段触媒が順次介装された排気浄化装置であって、前段触媒とDPFとを収納する第1の筐体と、SCRと後段触媒とを収納する第2の筐体と、車両の幅方向に向けて延設され、第1の筐体と第2の筐体とを接続するとともに、第1の筐体と第2の筐体とを車両のフレームを挟んで配設させた連結配管とを具備する排気浄化装置が開示されている。 In addition to the exhaust gas purification device provided with only one of the DPF and the SCR, an exhaust gas purification device provided with both the DPF and the SCR is also known. As an exhaust gas purification apparatus equipped with both such a DPF and an SCR, for example, Patent Document 1 discloses a pre-stage catalyst that generates NO 2 by oxidizing NO in exhaust gas in the flow direction of exhaust gas from an internal combustion engine of a vehicle. An exhaust gas purification apparatus in which a DPF that collects PM in exhaust gas, an SCR that purifies NOx in exhaust gas by adding urea water, and a rear catalyst that oxidizes surplus NH 3 to generate N 2 are sequentially installed A first housing for housing the front catalyst and the DPF, a second housing for housing the SCR and the rear catalyst, and extending in the width direction of the vehicle, An exhaust emission control device is disclosed that includes a connecting pipe that connects a second housing and has a first housing and a second housing disposed with a vehicle frame in between.
近年、特にディーゼルエンジンから排出される排ガス中のPMやNOxの削減が求められており、規制も厳しくなる傾向にある。そのため、例えばダンプ、ミキサー、塵芥車等の短尺車等にも、DPFとSCRの両方を備えた排気浄化装置を設けることが求められる。
そこで、特許文献1に開示された排気浄化装置を、前記短尺車に搭載することが考えられるが、特許文献1に開示された排気浄化装置は、第1の筐体と第2の筐体とをフレームを挟んで離して配設させることにより第1の筐体と第2の筐体とを1箇所にまとめて配設するよりも小さなスペースを有効活用しているものの、フレームに隣接した位置に第1の筐体を配設するためのスペースと第2の筐体を配設するためのスペースをそれぞれ確保することは必須であるため、フレームの長さが短い短尺車では第1の筐体と第2の筐体を搭載するスペースを確保することが困難である。従って特許文献1に開示された排気浄化装置を短尺車に搭載することは困難である。
In recent years, in particular, reduction of PM and NOx in exhaust gas discharged from diesel engines has been demanded, and regulations tend to be stricter. For this reason, it is required to provide an exhaust purification device including both a DPF and an SCR, for example, in a short vehicle such as a dump truck, a mixer, and a garbage truck.
Therefore, it is conceivable to mount the exhaust purification device disclosed in Patent Document 1 on the short vehicle. However, the exhaust purification device disclosed in Patent Document 1 includes a first casing, a second casing, and the like. Positioning adjacent to the frame, although using a smaller space than arranging the first housing and the second housing together in one place by placing them apart from each other It is indispensable to secure a space for disposing the first housing and a space for disposing the second housing, respectively. Therefore, in a short vehicle having a short frame length, the first housing It is difficult to secure a space for mounting the body and the second housing. Therefore, it is difficult to mount the exhaust purification device disclosed in Patent Document 1 on a short vehicle.
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、ダンプ、ミキサー、塵芥車等の短尺車であっても、車両に搭載することができる排気ガス中に含まれる粒子状物質(PM)を減少させるフィルター(DPF)と、尿素水の存在下で排気中のNOxを選択的に還元し浄化する選択還元型NOx触媒(SCR)を収納した触媒タンク設けた排気浄化装置を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the problems of the prior art, the present invention reduces particulate matter (PM) contained in exhaust gas that can be mounted on a vehicle even in a short vehicle such as a dump truck, a mixer, and a garbage truck. An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device provided with a filter (DPF) and a catalyst tank containing a selective reduction type NOx catalyst (SCR) that selectively reduces and purifies NOx in exhaust gas in the presence of urea water. .
上記課題を解決するため本発明においては、
車両に搭載された内燃機関の排気通路中に、排気の流れの上流側から順に、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルターと、尿素水の存在下で排気中のNOxを選択的に還元し浄化する選択還元型NOx触媒を収納した触媒タンクとを設けた排気浄化装置において、前記フィルターと、前記触媒タンクとを、それぞれ車体に取り付けて、配管によって接続するとともに、前記触媒タンクを、車両の前後方向に延設されるシャシフレームに取り付けられる車両部品の下側に配設することを特徴とする。
In order to solve the above problems, in the present invention,
In the exhaust passage of the internal combustion engine mounted on the vehicle, in order from the upstream side of the exhaust flow, a filter that collects particulate matter contained in the exhaust gas and NOx in the exhaust in the presence of urea water are selected In the exhaust gas purification apparatus provided with a catalyst tank containing a selective reduction type NOx catalyst for reducing and purifying in an effective manner, the filter and the catalyst tank are respectively attached to a vehicle body and connected by piping, and the catalyst tank Is disposed below a vehicle part attached to a chassis frame extending in the front-rear direction of the vehicle.
前記フィルターと触媒タンクとを、配管で接続することにより、フィルターと触媒タンクを配設する位置が分散されるため、搭載性が向上する。
また、触媒タンクを、車両前後方向に延設されるシャシフレームに取り付けられる車両部品の下側に配設することで、シャシフレームに触媒タンクを取り付けるスペースがない場合であっても、レイアウトを大幅に変更することなく、触媒タンクを搭載することができ、短尺車等であってもDPFとSCRの両方を備えた排気浄化装置の搭載が可能となる。
なお、触媒タンクは、前記車両部品の下側に配設することができればよく、例えば車両部品に直接又はブラケット等の支持部材を介して取り付けてもよく、シャシフレーム又は他の近隣に配設された車両部品に直接又はブラケット等の支持部材を介して取り付けてもよい。
By connecting the filter and the catalyst tank with a pipe, positions where the filter and the catalyst tank are disposed are dispersed, so that the mountability is improved.
In addition, by arranging the catalyst tank below the vehicle parts attached to the chassis frame that extends in the vehicle longitudinal direction, the layout can be greatly increased even when there is no space to install the catalyst tank on the chassis frame. The catalyst tank can be mounted without changing to the above, and it is possible to mount an exhaust purification device including both a DPF and an SCR even for a short vehicle or the like.
The catalyst tank is only required to be disposed on the lower side of the vehicle component. For example, the catalyst tank may be attached to the vehicle component directly or via a support member such as a bracket, and is disposed on the chassis frame or other neighborhood. It may be attached to the vehicle component directly or via a support member such as a bracket.
また、前記触媒タンクは上部が断面円弧状の形状であり、前記車両部品は底面が平面状の形状であり、相互に線接触状態で結合されることを特徴とする。
触媒タンク内では、排ガス中のNOxが還元される還元反応が生じ、該還元反応は発熱反応であるため、排ガス処理を行うに際して触媒タンク温度は上がる。
前記触媒タンクの上部を断面円弧状の形状とし、前記触媒タンクを下側に配設する車両部品の底面を平面状の形状とすることで、該タンクと車両部品とは面接触をせず線接触状態で結合されるため、触媒タンク内での発熱反応に伴う触媒タンク温度の上昇が、触媒タンク上側の車両部品に伝わりにくくなり、触媒タンク上側の車両部品の温度上昇を小さくすることができる。
前記触媒タンク上側に配設した車両部品が昇温を避けたい部品である場合には特に効果的である。
The catalyst tank may have an arcuate cross section at the top, and the vehicle parts may have a flat bottom surface and are coupled to each other in a line contact state.
In the catalyst tank, a reduction reaction occurs in which NOx in the exhaust gas is reduced, and the reduction reaction is an exothermic reaction, so that the temperature of the catalyst tank rises when the exhaust gas treatment is performed.
The upper part of the catalyst tank has an arc-shaped cross section, and the bottom surface of the vehicle part on which the catalyst tank is disposed on the lower side has a flat shape. Since they are coupled in contact, the increase in the catalyst tank temperature due to the exothermic reaction in the catalyst tank is not easily transmitted to the vehicle parts above the catalyst tank, and the temperature increase in the vehicle parts above the catalyst tank can be reduced. .
This is particularly effective when the vehicle part disposed on the upper side of the catalyst tank is a part for which it is desired to avoid the temperature rise.
また、前記フィルターを、前記シャシフレームの車両内側に、且つ前記触媒タンク及び前記車両部品を、前記シャシフレームの車両外側に配設するとともに、前記フィルターとタンクを接続する配管中の前記シャシフレームよりも車両内側において、尿素水を噴射する噴射装置を設け、前記触媒タンクの排気入口部を、触媒タンクの排気出口部よりも車両外側に設けたことを特徴とする。 Further, the filter is disposed inside the chassis frame and the catalyst tank and the vehicle parts are disposed outside the chassis frame, and from the chassis frame in a pipe connecting the filter and the tank. Also, an injection device for injecting urea water is provided inside the vehicle, and the exhaust inlet portion of the catalyst tank is provided outside the vehicle from the exhaust outlet portion of the catalyst tank.
フィルター(DPF)で粒子状物質(PM)が減少された排気ガスは、フィルターとタンクを接続する配管を通ってSCRを収納したタンク内に導入される。DPFとSCRを収納したタンクを接続する配管中に尿素水を噴射することによって、尿素水は排ガスの熱によって管内で(1)の化学式に示したように加水分解し、アンモニア(NH3)と炭酸ガス(CO2)が生じる。
(NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2 ・・・(1)
そして、(1)式で生じたアンモニア(NH3)を還元剤として、SCRによってNOxは以下の(2)(3)式に示したように水と窒素に分解される。
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O ・・・(2)
4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O ・・・(3)
The exhaust gas from which particulate matter (PM) has been reduced by the filter (DPF) is introduced into the tank containing the SCR through a pipe connecting the filter and the tank. By injecting urea water into the pipe connecting the tank containing DPF and SCR, the urea water is hydrolyzed in the pipe by the heat of the exhaust gas as shown in the chemical formula (1), and ammonia (NH 3 ) Carbon dioxide (CO 2 ) is generated.
(NH 2 ) 2 CO + H 2 O → 2NH 3 + CO 2 (1)
Then, using the ammonia (NH 3 ) generated in the formula (1) as a reducing agent, NOx is decomposed into water and nitrogen by the SCR as shown in the following formulas (2) and (3).
4NH 3 + 4NO + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O (2)
4NH 3 + 2NO 2 + O 2 → 3N 2 + 6H 2 O (3)
このとき、(1)式に示した化学反応が充分に起こらなければ、アンモニア(NH3)の発生量が少なくなり、その結果(2)(3)式の化学反応が起こるためのアンモニア(NH3)量が少なくなるため、NOxの浄化率が小さくなってしまう可能性があるが、前記フィルターを、前記シャシフレームの車両内側に、且つ前記触媒タンク及び車両部品を、前記シャシフレームの車両外側に配設するとともに、前記フィルターとタンクを接続する配管中であり、前記シャシフレームよりも車両内側に尿素水を噴射する噴射装置を設け、前記触媒タンクの排気入口部を、選択触媒タンクの排気出口部よりも車両外側に設けることで、尿素水はシャシフレームの内側の位置からシャシフレームを横断し、触媒タンクの排気出口部よりも車両外側に位置する入口部にまで至る配管内を経て、触媒タンク内に導入されるため、尿素水が管内で排気水と均一に混合され易くなり、(1)式の化学反応が充分に起こるため、NOxの浄化率が向上する。 At this time, if the chemical reaction shown in the formula (1) does not occur sufficiently, the amount of ammonia (NH 3 ) generated is reduced. As a result, ammonia (NH) for causing the chemical reaction in the formula (2) (3) 3 ) Since the amount is reduced, the NOx purification rate may be reduced, but the filter is placed inside the chassis frame and the catalyst tank and vehicle parts are placed outside the chassis frame. And an injection device for injecting urea water to the inside of the vehicle than the chassis frame. The exhaust inlet of the catalyst tank is connected to the exhaust of the selected catalyst tank. By providing the vehicle outside the outlet, the urea water crosses the chassis frame from the position inside the chassis frame, and outside the vehicle from the exhaust outlet of the catalyst tank. Since the urea water is introduced into the catalyst tank through the pipe extending to the inlet located at, the urea water is easily mixed with the exhaust water in the pipe, and the chemical reaction of formula (1) occurs sufficiently. The NOx purification rate is improved.
また、前記車両部品が、車両に搭載されるバッテリーであって、前記バッテリーの車両前後方向両端の2箇所を、それぞれ断面コの字型のブラケットを介して前記フレームに固定し、前記2つのコの字型ブラケットそれぞれに、車両外側方向へ延び、前記バッテリー下方側に位置する第2のブラケットを取り付けるとともに、前記第2のブラケット間であり且つ前記バッテリーの下側に断熱板を設けたことを特徴とする。 In addition, the vehicle component is a battery mounted on a vehicle, and two locations on both ends of the battery in the vehicle front-rear direction are fixed to the frame via brackets having a U-shaped cross-section, respectively. Each of the U-shaped brackets is attached with a second bracket that extends in the vehicle outer direction and is located on the lower side of the battery, and is provided with a heat insulating plate between the second brackets and on the lower side of the battery. Features.
触媒タンクを下側に配設する車両部品であるバッテリーを、シャシフレームに直接取り付けるのではなく、前記コの字型ブラケットを介してシャシフレームに取り付けることで、バッテリーの取り付け高さ位置を変更することが可能となる。従って、寸法の異なるバッテリーにも対応できる。また、触媒タンク下面の地上からの高さは、前記コの字型ブラケットのシャシフレームへの取り付け高さ位置によって調整可能であり、地上から触媒タンク底面までの必要な地上高を確保することが可能となる。
さらに、コの字型ブラケットを介してバッテリーをシャシフレームに取り付けることで、バッテリー、シャシフレーム、及び2つのコの字型ブラケットに囲まれる位置には空間ができる。バッテリーは、通常上部に設けた端子から延びるケーブルを有しており、該ケーブルはシャシフレームに設けた孔内を通してフレームの車両内側に位置する他部品に接続される。該ケーブルを前記バッテリー、シャシフレーム、及び2つのコの字型ブラケットに囲まれる空間と、前記シャシフレームに設けた孔を通すことで、従来とケーブル配線を大きく変えることなく、バッテリーの下側に触媒タンクを配設することが可能となる。
The battery mounting height position is changed by attaching the battery, which is a vehicle component with the catalyst tank below, to the chassis frame via the U-shaped bracket rather than directly to the chassis frame. It becomes possible. Accordingly, it is possible to deal with batteries having different dimensions. The height of the lower surface of the catalyst tank from the ground can be adjusted by adjusting the mounting height of the U-shaped bracket to the chassis frame, so that the necessary ground height from the ground to the bottom of the catalyst tank can be secured. It becomes possible.
Further, by attaching the battery to the chassis frame via the U-shaped bracket, a space is created at a position surrounded by the battery, the chassis frame, and the two U-shaped brackets. The battery usually has a cable extending from a terminal provided on the upper part, and the cable is connected to other parts located inside the vehicle through a hole provided in the chassis frame. By passing the cable through the space surrounded by the battery, chassis frame, and two U-shaped brackets, and through holes provided in the chassis frame, the cable wiring can be changed to the lower side without greatly changing the cable wiring. It is possible to dispose a catalyst tank.
さらに、前記コの字型ブラケットに取り付けた第2のブラケットと、断熱板を設けることで、触媒タンク内での化学反応に伴う触媒タンク温度の上昇が、バッテリーに伝わりにくくなり、バッテリーの温度上昇を小さくすることができる。 Furthermore, by providing a second bracket attached to the U-shaped bracket and a heat insulating plate, the increase in the catalyst tank temperature due to the chemical reaction in the catalyst tank is not easily transmitted to the battery, and the battery temperature rises. Can be reduced.
また、前記2つのコの字型ブラケットの、断面コの字の開放側を車両前側及び後側とするとともに、前記2つのコの字型ブラケットのうち少なくとも1のコの字型ブラケットについて、前記シャシフレームと対向する面の車両前後方向の長さを、前記バッテリーと対向する面の車両前後方向の長さよりも短くしたことを特徴とする。
これにより、コの字型ブラケットのシャシフレームと対向する面の車両前後方向の長さを短くした位置に、例えばリーフ・スプリングのガゼット用のリベット等の他の部材を配設することができるため、省スペース化が可能となる。
Further, the two U-shaped brackets have a U-shaped open side as a vehicle front side and a rear side, and at least one of the two U-shaped brackets, The length in the vehicle longitudinal direction of the surface facing the chassis frame is shorter than the length in the vehicle longitudinal direction of the surface facing the battery.
As a result, other members such as rivets for leaf spring gussets can be disposed at positions where the length of the surface of the U-shaped bracket facing the chassis frame is shortened in the vehicle longitudinal direction. Space saving is possible.
また、前記コの字型ブラケットと前記シャシフレームの間にスペーサーを介在させたことを特徴とする。
シャシフレームの上部には、サブフレーム、スペーサー及び縦根太を介してボデーが取り付けられる。コの字型ブラケットとシャシフレームの間にスペーサーを介在させることで、前記シャシフレーム上部のサブフレーム、スペーサー、縦根太の何れかの取り付け位置が車両外側方向にずれても吸収することができる。
Further, a spacer is interposed between the U-shaped bracket and the chassis frame.
A body is attached to the upper portion of the chassis frame via a subframe, a spacer, and a vertical joist. By interposing a spacer between the U-shaped bracket and the chassis frame, it is possible to absorb even if the attachment position of any of the sub-frame, the spacer and the vertical joist on the upper part of the chassis frame is shifted in the vehicle outer direction.
以上記載のごとく本発明によれば、ダンプ、ミキサー、塵芥車等の短尺車であっても、車両に搭載することができる排気ガス中に含まれる粒子状物質(PM)を減少させるフィルター(DPF)と、尿素水の存在下で排気中のNOxを選択的に還元し浄化する選択還元型NOx触媒(SCR)を収納した触媒タンク設けた排気浄化装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, a filter (DPF) that reduces particulate matter (PM) contained in exhaust gas that can be mounted on a vehicle even in a short vehicle such as a dump truck, a mixer, and a garbage truck. And an exhaust purification device provided with a catalyst tank containing a selective reduction type NOx catalyst (SCR) that selectively reduces and purifies NOx in the exhaust in the presence of urea water.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Not too much.
図1は、本実施例1に係る排気浄化装置1を搭載した車両の部分平面図であり、車両の右前方部を示している。
図1に示したように、車両には、車両の前後方向にシャシフレーム70が延設されている。また該シャシフレーム70の車両内側には、トランスミッション63と、該トランスミッション63と駆動軸65を介して接続されるディファレンシャル装置64が設けられている。また、一端が前記ディファレンシャル装置64のギヤと嵌合されて、車幅方向に延設され、他端に右後輪61が取り付けられた車軸66が設けられており、さらに車軸66を懸架するリーフスプリング50がシャシフレーム70に取り付けられている。
FIG. 1 is a partial plan view of a vehicle on which the exhaust emission control device 1 according to the first embodiment is mounted, and shows a right front portion of the vehicle.
As shown in FIG. 1, a chassis frame 70 extends from the vehicle in the front-rear direction of the vehicle. Further, a transmission 63 and a
また、前記シャシフレーム70の車両外側には、ブレーキやサスペンションに使用する圧縮空気を貯留するエアタンク62がシャシフレーム70に固定されて備え付けられるとともに、ヘッドライトやブレーキランプなどの各種ランプ類、ワイパー、パワーウィンドウなどの電装品に電気を供給するバッテリー30が後述するコの字型ブラケット11を介してシャシフレーム70に取り付けられている。
In addition, an air tank 62 for storing compressed air used for brakes and suspensions is fixed to the chassis frame 70 on the vehicle outer side of the chassis frame 70, and various lamps such as headlights and brake lamps, wipers, A battery 30 that supplies electricity to electrical components such as a power window is attached to the chassis frame 70 via a
さらに、本発明の特徴的な構成である排気浄化装置1が設けられている。
排気浄化装置1の構成及びその固定について、図1から図6を用いて説明する。
図2は排気浄化装置1及びその周辺機器の側面図、図3は排気浄化装置1及びその周辺機器の斜視図、図4は選択還元型NOx触媒(SCR)を収納した触媒タンク20を固定するための取り付けブラケット10の斜視図である。また、図5はシャシフレーム70とバッテリー30の位置関係を表す概略図であり、図6はコの字型ブラケットのシャシフレームへの取り付け部周囲を説明するための図であって、図6(A)はコの字型ブラケットのシャシフレームへの取り付け部周囲のコの字型ブラケット、シャシフレーム及びリーフスプリングの側面図、図6(B)は図6(A)におけるA−A断面図である。
Furthermore, an exhaust emission control device 1 that is a characteristic configuration of the present invention is provided.
The configuration of the exhaust purification device 1 and its fixing will be described with reference to FIGS.
2 is a side view of the exhaust purification device 1 and its peripheral devices, FIG. 3 is a perspective view of the exhaust purification device 1 and its peripheral devices, and FIG. 4 is for fixing a catalyst tank 20 containing a selective reduction type NOx catalyst (SCR). It is a perspective view of the mounting bracket 10 for this. 5 is a schematic view showing the positional relationship between the chassis frame 70 and the battery 30. FIG. 6 is a view for explaining the periphery of the attachment portion of the U-shaped bracket to the chassis frame. A) is a side view of the U-shaped bracket, chassis frame and leaf spring around the attachment portion of the U-shaped bracket to the chassis frame, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. is there.
排気浄化装置1は、図示しないエンジンの排気中の粒子状物質(PM)を捕集するディーゼルパティキュレートフィルター(DPF)40と、排気中のNOxを選択的に還元する選択還元型NOx触媒(SCR)を収納した触媒タンク20と、前記DPF40と触媒タンク20を接続するセンターパイプ22と、該センターパイプ22内にユリアと呼ばれる尿素水を添加するユリアインジェクター23と、前記触媒タンク20から外部に排気を放出する排気パイプ21から主に構成される。
前記DPF40は、前記シャシフレーム70の車両内側に配設され、前記触媒タンク20は前記バッテリー30の下側に配設される。また、前記センターパイプ22と排気パイプ21の位置関係は、センターパイプ22と触媒タンク20の接続位置が、排気パイプ21と触媒タンク20の接続位置よりも車両外側となるようにする。
The exhaust emission control device 1 includes a diesel particulate filter (DPF) 40 that collects particulate matter (PM) in engine exhaust (not shown), and a selective reduction type NOx catalyst (SCR) that selectively reduces NOx in the exhaust. ), A
The
また、前記触媒タンク20は、取り付けブラケット10を介して、前記バッテリー30とともにシャシフレーム70に取り付けられる。
取り付けブラケット10は、図4に示したように、2つのコの字型ブラケット11、2つのバンド用ブラケット14、断熱板13及びSCR用ブラケット15から構成されている。
2つのコの字型ブラケット11は、断面がコの字の形状をしており、該コの字の開放側がそれぞれ反対側を向くように配置される。さらに、コの字を形成する3つの面にはそれぞれ取り付け穴11a、11b、11c(不図示)が設けられており、該取り付け穴11aにボルトを挿入することで、コの字型ブラケット11はシャシフレーム70の側壁面に取り付けられる。また、取り付け穴11bはバッテリー30の取り付け、取り付け穴11cはバンド用ブラケット14の取り付けに用いられる。
The catalyst tank 20 is attached to the chassis frame 70 together with the battery 30 via the mounting bracket 10.
As shown in FIG. 4, the mounting bracket 10 includes two
The two
また、2つのバンド用ブラケット14は、断面がL字の形状をしており、取り付け穴14a、14b、14cが設けられている。該バンド用ブラケット14は、長手方向が、前記コの字型ブラケット11の取り付け穴11aを取り付けた面及び取り付け穴11bを取り付けた面と直交する方向であり、取り付け穴11bを取り付けた面側に突出するように、前記コの字型ブラケット11の取り付け孔11cとバンド用ブラケットの取り付け穴14cにボルトを挿入して、コの字型ブラケット11に取り付けられる。
また、断熱板13及びSCR用ブラケット15は、前記2つのバンド用ブラケット14の間に取り付け穴14bに挿入したボルトを介して取り付けられる。
The two band brackets 14 have an L-shaped cross section, and are provided with mounting
The
このようなコの字型ブラケット11、断熱板13、バンド用ブラケット14及びSCR用ブラケット15から構成される取り付けブラケット10は、図1〜図3に示したように前記コの字型ブラケット11に設けた取り付け穴11aにボルトを挿入することでシャシフレーム70の側壁面に取り付けられる。
コの字型ブラケット11とシャシフレーム70の間にはスペーサー18を介在させるとさらによい。図2に示したように、シャシフレーム70の上部には、サブフレーム71、フレームスペーサー72及び縦根太73を介してボデー74が取り付けられるが、コの字型ブラケット11とシャシフレーム70の間にスペーサー18を介在させることで、前記シャシフレーム70上部のサブフレーム71、フレームスペーサー72、縦根太73の何れかの取り付け位置が車両外側方向にずれても、そのずれを吸収し、サブフレーム71、フレームスペーサー72、縦根太73がコの字型ブラケット11と干渉することを防止することができるためである。
また、コの字型ブラケット11のシャシフレーム70への取り付け高さ位置は、後述するタンク20を取り付けブラケット10に取り付けた際の触媒タンク20下面の地上高が、所望の高さとなるように決定する。
The mounting bracket 10 composed of the
More preferably, a spacer 18 is interposed between the
The height of the
さらに、前記取り付けブラケット10には、バッテリー30及び触媒タンク20が、バッテリー30が触媒タンク20より上側に位置するように取り付けられる。
バッテリー30は、以下のようにして取り付けブラケット10に取り付けられる。
バッテリー30には、バッテリーの底面及び2つの側面を覆うようにバッテリーに固定された一対のバッテリー取付部材31が取り付けられており、該バッテリー取付部材の1側面側には取付穴を設けておく。該取付穴と、前記コの字型ブラケット11の取り付け穴11aの間にボルトを挿入することでバッテリー30をバッテリー取付部材31を介してコの字型ブラケット11に固定することができる。なお、コの字型ブラケットには上下方向に複数個の取り付け穴11bを設けているため、寸法の異なるバッテリー30にも対応することができる。
Further, the battery 30 and the catalyst tank 20 are attached to the mounting bracket 10 so that the battery 30 is positioned above the catalyst tank 20.
The battery 30 is attached to the mounting bracket 10 as follows.
A pair of battery mounting members 31 fixed to the battery are attached to the battery 30 so as to cover the bottom surface and two side surfaces of the battery, and mounting holes are provided on one side of the battery mounting member. The battery 30 can be fixed to the
一方、触媒タンク20は、以下のようにして取り付けブラケット10に取り付けられる。
バンド用ブラケット14に設けた複数の取り付け穴14aそれぞれにバンド17を取り付け、該バンド17によって触媒タンク20を釣支する。また、前記SCR用ブラケット15の下側には、上部がSCR用ブラケット15にボルト15aによって固定され、下部がタンク20の上面に沿った形状であるタンクスペーサー16を、触媒タンク20の上面にあてがうようにして設けている。
前記バンド17で触媒タンク20の下側を支持するとともに、前記タンクスペーサー16で触媒タンク20の上側を支持することで、触媒タンク20は固定される。
なお、触媒タンク20内では化学反応を行うことにより触媒タンク20温度が上昇するが、触媒タンク20上面を断面円弧状とし、さらに断熱板13を設けることで、上昇した触媒タンク20温度がバッテリー30に伝わりにくくなり、バッテリーの温度上昇を小さくすることができる。
On the other hand, the catalyst tank 20 is attached to the attachment bracket 10 as follows.
A band 17 is attached to each of the plurality of attachment holes 14 a provided in the band bracket 14, and the catalyst tank 20 is supported by the band 17. A tank spacer 16 having an upper portion fixed to the SCR bracket 15 by
The catalyst tank 20 is fixed by supporting the lower side of the catalyst tank 20 with the band 17 and supporting the upper side of the catalyst tank 20 with the tank spacer 16.
The temperature of the catalyst tank 20 rises by performing a chemical reaction in the catalyst tank 20, but the raised catalyst tank 20 temperature is increased by the battery 30 by making the top surface of the catalyst tank 20 arcuate in cross section and further providing a
また、触媒タンク20の高さ位置は前述のように、コの字型ブラケット11のシャシフレーム70への取り付け高さ位置によって決定する。
また、触媒タンク20内に排気を供給するセンターパイプ22の触媒タンク20への取り付け位置は、触媒タンク20から排気を排出する排気パイプ21のタンク20への取り付け位置よりも車両外側、即ちシャシフレーム70から遠方側としておく。
Further, the height position of the catalyst tank 20 is determined by the height position of the
Further, the attachment position of the
こうして、触媒タンク20を、取り付けブラケット10を利用してバッテリー30の下側に配設することで、省スペース化が可能となる。 In this manner, the catalyst tank 20 can be saved on the lower side of the battery 30 by using the mounting bracket 10 to save space.
また、バッテリー30、シャシフレーム70、及び2つのコの字型ブラケット11に囲まれる位置には空間34ができる。バッテリー30は、図5にシャシフレーム70とバッテリー30の位置関係を表す概略図を示したように、上部に設けた端子32から延びるケーブル33を有しており、該ケーブル33は、前記空間34があるため極端な曲げを生じることなくシャシフレーム70に設けた孔内を通してフレームの車両内側に位置する他部品に接続される。該ケーブル33を前記バッテリー30、シャシフレーム70、及び2つのコの字型ブラケット11に囲まれる空間34と、シャシフレーム70に設けた孔を通すことで、シャシフレーム70よりも車両内側のケーブル配線を変えることなく、バッテリー30の大きさや高さ位置を変更することが可能、即ち、バッテリー30を支持するコの字型ブラケット11を含む取り付けブラケット10及び該取り付けブラケット10に支持される触媒タンク20の高さ位置も変更可能となるため、ケーブル配線の面での汎用性は高い。
Further, a
また、図6(A)にコの字型ブラケット11のシャシフレーム70への取り付け部周囲のコの字型ブラケット、シャシフレーム70及びリーフスプリング50の側面図、図6(B)に図6(A)におけるA−A断面図を示した。図6(A)(B)に示したように、コの字型ブラケット11のシャシフレーム70と対向する面のシャシフレーム70の長手方向、即ち車両前後方向の長さを、バッテリーと対向する面の車両前後方向の長さよりも短くした。
車両には、前述のようにリーフスプリング50が設けられており、該リーフスプリング50は、目玉51を介して設けられたガゼット52をリベット53によりシャシフレーム70に取り付けられている。
前記のように、コの字型ブラケット11のシャシフレーム70と対向する面を、バッテリー30と対向する面よりも、車両前後方向の長さを短くしておくことで、短くした部分にガゼット52及びリベット53を配することができ、短尺車における配置において、より一層の省スペース化が可能となる。
6A is a side view of the U-shaped bracket, the chassis frame 70 and the leaf spring 50 around the attachment portion of the
The vehicle is provided with the leaf spring 50 as described above, and the leaf spring 50 is attached to the chassis frame 70 by a rivet 53 with a gusset 52 provided via an
As described above, the surface of the
このような排気浄化装置1を用いて排気を浄化する場合、まず図示しない前段触媒で排気中のNOを酸化させてNO2を生成し、このNO2を酸化剤としてDPF40に供給する。なお、前段触媒は、DPF40と別個に設けてもよいが、DPF40と同一のケーシング内に収納し前段触媒とDPFを収納した前段触媒とDPFの一体型としてもよい。
If for purifying exhaust using such an exhaust gas purification device 1, to generate the NO 2 is first to oxidize NO in the exhaust at the stage catalyst, not shown, supplies the DPF40 the NO 2 as oxidizing agent. The front catalyst may be provided separately from the
DPF40では、排気中のPMを捕集して取り除くとともに、捕集したPMを前記前段触媒から供給されたNO2との反応によって燃焼する。
In the
前記DPF40でPMを捕集して取り除いた排気を、センターパイプ22を流通させながらユリアインジェクター23から噴射されたユリアと呼ばれる尿素水と混合し、触媒タンク20内に収納されるSCRに供給する。尿素水とは、尿素の水溶液であり、トラックステーション等で供給可能な尿素32.5%の水溶液等を使用することができる。尿素水は図示しない尿素水タンクに貯留しておき、車両が運転を開始し、排気を開始すると前記ユリアインジェクター23よりセンターパイプ22内に供給するようにしておく。
排気に尿素水が噴射されると、センターパイプ22内では、尿素水が霧化・拡散すると共に排気の熱によって以下の(1)の化学式に示したように加水分解し、アンモニア(NH3)と炭酸ガス(CO2)が生じる。
(NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2 ・・・(1)
このとき、センターパイプ22が充分な長さを確保できなければ、尿素水が良好に霧化・拡散せずに(1)の反応が起こる前に排気及び尿素水が触媒タンク20内に到達してしまうが、DPF40をシャシフレーム70の車両内側に、且つ触媒タンク20をシャシフレーム70の車両外側に配設するとともに、センターパイプ22の触媒タンク20への排気入口部を、触媒タンク20の排気出口部よりも車両外側に設けているので、排気及び尿素水はシャシフレーム70の内側の位置からシャシフレーム70を横断し、触媒タンク20の排気出口部よりも車両外側に位置する入口部にまで至るセンターパイプ22内を経て触媒タンク20内に導入されるため、センターパイプ22の充分な長さを確保することができ、尿素水がセンターパイプ22内で排気水と均一に混合され、(1)式の化学反応が充分に起こる。
The exhaust gas collected and removed by the
When urea water is injected into the exhaust gas, the urea water is atomized and diffused in the
(NH 2 ) 2 CO + H 2 O → 2NH 3 + CO 2 (1)
At this time, if the
触媒タンク20内ではSCRによって、前記(1)式で発生したアンモニア(NH3)を還元剤として、NOxを以下の(2)(3)式に示したように水と窒素に分解する。
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O ・・・(2)
4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O ・・・(3)
(2)(3)式の反応が起きるためには、アンモニア(NH3)が必要であるが、本実施例においては(1)式の反応が発生するためのセンターパイプ22の長さが充分に確保できているため、アンモニア(NH3)量を充分に確保することができ、高いNOx浄化率を確保することができる。
In the catalyst tank 20, the SCR decomposes NOx into water and nitrogen as shown in the following formulas (2) and (3) using the ammonia (NH 3 ) generated in the formula (1) as a reducing agent.
4NH 3 + 4NO + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O (2)
4NH 3 + 2NO 2 + O 2 → 3N 2 + 6H 2 O (3)
(2) Ammonia (NH 3 ) is required for the reaction of formula (3) to occur, but in this embodiment, the length of the
さらに、触媒タンク20内のSCRでNOxを水と窒素に分解した排気は、図示しない後段触媒でSCRで余剰となったアンモニア(NH3)を酸化させてN2を生成するとともに、前記DPF40でPMの燃焼に伴ってCOが生じた場合にはこれを酸化させてCO2を生成する。なお、後段触媒は、SCRとともに触媒タンク20内に収納する。
Further, the exhaust gas obtained by decomposing NOx into water and nitrogen by the SCR in the catalyst tank 20 oxidizes ammonia (NH 3 ) surplus in the SCR by a later stage catalyst (not shown) to generate N 2, and at the
このようにして、前段触媒、DPF40、センターパイプ22、触媒タンク20内のSCR及び後段触媒によって、排気を浄化することができる。さらに、触媒タンク20をバッテリー30の下側に配置したため、小さなスペースで排気浄化装置1を構成する触媒タンク20を設置することができ、従ってダンプ、ミキサー、塵芥車等の短尺車であっても、車両に搭載することができる。
In this way, the exhaust gas can be purified by the front stage catalyst, the
ダンプ、ミキサー、塵芥車等の短尺車であっても、車両に搭載することができる排気ガス中に含まれる粒子状物質(PM)を減少させるフィルター(DPF)と、尿素水の存在下で排気中のNOxを選択的に還元し浄化する選択還元型NOx触媒(SCR)を収納した触媒タンク設けた排気浄化装置として利用することができる。 Even short vehicles such as dump trucks, mixers, and garbage trucks can be mounted in the vehicle and exhausted in the presence of a filter (DPF) that reduces particulate matter (PM) contained in the exhaust gas and urea water. The present invention can be used as an exhaust emission control device provided with a catalyst tank containing a selective reduction type NOx catalyst (SCR) that selectively reduces and purifies NOx therein.
1 排気浄化装置
10 取り付けブラケット
11 コの字型ブラケット
13 断熱板
14 バンド用ブラケット
15 SCR用ブラケット
16 タンクスペーサー
17 バンド
18 スペーサー
20 触媒タンク
21 排気パイプ
22 センターパイプ
30 バッテリー
40 ディーゼルパティキュレートフィルター(DPF)
70 シャシフレーム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust purification device 10
70 Chassis frame
Claims (6)
前記フィルターと、前記触媒タンクとを、それぞれ車体に取り付けて、配管によって接続するとともに、
前記触媒タンクを、車両の前後方向に延設されるシャシフレームに取り付けられる車両部品の下側に配設することを特徴とする排気浄化装置。 In the exhaust passage of the internal combustion engine mounted on the vehicle, in order from the upstream side of the exhaust flow, a filter that collects particulate matter contained in the exhaust gas and NOx in the exhaust in the presence of urea water are selected In an exhaust purification device provided with a catalyst tank containing a selective reduction type NOx catalyst for reducing and purifying automatically,
The filter and the catalyst tank are each attached to a vehicle body and connected by piping,
An exhaust emission control device, wherein the catalyst tank is disposed below a vehicle part attached to a chassis frame extending in the front-rear direction of the vehicle.
前記フィルターとタンクを接続する配管中の前記シャシフレームよりも車両内側において、尿素水を噴射する噴射装置を設け、
前記触媒タンクの排気入口部を、触媒タンクの排気出口部よりも車両外側に設けたことを特徴とする請求項1又は2記載の排気浄化装置。 The filter is disposed inside the chassis frame and the catalyst tank and the vehicle parts are disposed outside the chassis frame.
An injection device for injecting urea water is provided on the vehicle inner side than the chassis frame in the pipe connecting the filter and the tank,
The exhaust emission control device according to claim 1 or 2, wherein the exhaust inlet portion of the catalyst tank is provided outside the vehicle with respect to the exhaust outlet portion of the catalyst tank.
前記バッテリーの車両前後方向両端の2箇所を、それぞれ断面コの字型のブラケットを介して前記フレームに固定し、
前記2つのコの字型ブラケットそれぞれに、車両外側方向へ延び、前記バッテリー下方側に位置する第2のブラケットを取り付けるとともに、前記第2のブラケット間であり且つ前記バッテリーの下側に断熱板を設けたことを特徴とする請求項3記載の排気浄化装置。 The vehicle component is a battery mounted on a vehicle,
Two locations on both ends of the battery in the longitudinal direction of the battery are fixed to the frame via brackets having a U-shaped cross section,
Each of the two U-shaped brackets is attached with a second bracket that extends in the vehicle outer direction and is located on the lower side of the battery, and has a heat insulating plate between the second brackets and on the lower side of the battery. The exhaust emission control device according to claim 3 provided.
前記2つのコの字型ブラケットのうち少なくとも1のコの字型ブラケットについて、前記シャシフレームと対向する面の車両前後方向の長さを、前記バッテリーと対向する面の車両前後方向の長さよりも短くしたことを特徴とする請求項4記載の排気浄化装置。 The two U-shaped brackets, the open side of the U-shaped cross section as the vehicle front side and the rear side,
For at least one U-shaped bracket of the two U-shaped brackets, the length of the surface facing the chassis frame in the vehicle longitudinal direction is greater than the length of the surface facing the battery in the vehicle longitudinal direction. The exhaust emission control device according to claim 4, wherein the exhaust purification device is shortened.
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