JP2017180191A - 車両の排気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化及びコストの増大を伴うことなく排気ガスのＮＯｘ濃度の正常な検出を行うことが可能な車両の排気装置を提供する。【解決手段】排気装置は、後処理装置に接続される上流端２４とそれよりも高い位置で排気口２５を囲む下流端とを有する排気管２０と、排気管２０に保持されるＮＯｘセンサ３０と、排気管２０の内部に設けられる防水壁４０と、を備える。防水壁４０は、後処理装置からＮＯｘセンサ３０への排気ガスの進入を許容するガス入口４１を残しながらＮＯｘセンサ３０と排気口２５との間を遮断する形状をもつ。【選択図】図６

Description

本発明は、車両、例えば一般車両や運搬車両、油圧ショベル等の走行式作業機械、に搭載されたエンジンから排出される排気ガスを浄化して大気に放出するための排気装置に関する。

従来、エンジンを搭載した車両に設けられる排気装置として、エンジンから排出される排気ガスを浄化する後処理装置と、当該後処理装置で処理された後の排気ガスを大気に放出する排気管と、当該排気管に設けられるＮＯｘセンサと、を備えたものが、知られている（特許文献１）。前記ＮＯｘセンサは、大気に放出される排気ガスのＮＯｘの濃度を検出し、その検出結果は、前記後処理装置の運転制御（例えばＮＯｘの還元のための尿素水の噴射量の制御）や当該後処理装置の故障または劣化の診断を行うための情報として利用される。

特開２０１４−１６３２３７号公報

前記ＮＯｘセンサは一般に水に弱い。例えば、ジルコニア等のセラミックスを含む感知部を備えた汎用的なＮＯｘセンサでは、水が前記セラミックスの表面に付着して当該表面上でそのまま蒸発すると、その蒸発潜熱によって当該セラミックスに大きな熱応力が生じ、最悪の場合にはクラックに至らせるおそれがある。しかも、当該ＮＯｘセンサは、大気に連通する排気管に設けられるので、例えば雨水や高圧洗浄水が当該排気管内に進入して前記ＮＯｘセンサに至る可能性がある。従って、当該ＮＯｘセンサの防水は重要な課題である。

この点に関し、前記特許文献１に開示される排気管はその上流端と下流端との間の中間部分が他の部分よりも沈み込んだ略Ｕ字状をなし、当該中間部分よりも高い前記下流端に前記ＮＯｘセンサが設けられているため、当該ＮＯｘセンサへの雨水その他の外部からの水分の付着を有効に防ぐことが可能である。しかし、当該排気管は、その中間部分を低位にさせるために大きな通路長と複雑な形状を要し、これにより、装置の顕著な大型化及びコストの増大を伴う。

本発明は、前記事情に鑑み、車両の排気装置であって、装置の著しい大型化及びコストの増大を伴うことなく排気ガスの後処理のための排気ガスのＮＯｘ濃度の正常な検出を行うことが可能なものを提供することを目的とする。

提供されるのは、エンジンが搭載された車両に設けられ、当該エンジンから排出される排気ガスを後処理した後に大気に放出する排気装置であって、前記エンジンに接続され、当該エンジンから排出される排気ガスを後処理する後処理装置と、当該後処理装置に接続される上流端と当該上流端よりも高い位置で排気口を囲む下流端とを有する排気管と、前記排気ガスと接触することにより当該排気ガス中のＮＯｘの濃度についての検出信号を生成する感知部を含み、当該感知部が前記排気管の内部に位置するように当該排気管に保持されるＮＯｘセンサと、前記排気管の内部に設けられ、当該排気管の前記下流端から前記ＮＯｘセンサへの前記排気ガスの進入を許容するガス入口を残しながら当該ＮＯｘセンサと前記排気口との間を遮断する形状をもつ防水壁と、を備える。

この装置によれば、前記排気管の長尺化や形状の複雑化を伴うことなく、前記ＮＯｘセンサへの水分の付着を有効に抑止して当該ＮＯｘセンサによる正常なＮＯｘ濃度の検出を行うことが可能である。すなわち、当該装置に含まれる前記防水壁は、当該排気管の前記下流端から前記ＮＯｘセンサへの前記排気ガスの進入を許容しながら当該ＮＯｘセンサと前記排気口との間を遮断する形状を有するから、前記排気管が単純な形状、例えばその上流端から下流端の排気口に至るまで上向き（斜め上向きも含む。）に延びる単純な形状を有する場合でも、当該排気口を通じて排気管内に進入する水分が前記ＮＯｘセンサに付着することを有効に抑止しながら、前記ガス入口を通じて排気ガスが前記ＮＯｘセンサに進入してこれと接触することを許容することにより、当該ＮＯｘセンサによる当該排気ガス中のＮＯｘの濃度の正常な検出を可能にする。

前記防水壁は、例えば、前記排気管とつながって当該排気管とともに前記ＮＯｘセンサの周囲にガス進入空間を画定する形状であって、前記ガス入口として前記ガス進入空間の下方から当該ガス進入空間内への前記排気ガスの進入を許容する開口を囲む下端を有するとともに当該下端よりも上側の位置で前記ガス進入空間を囲む形状を有するものが、好適である。この形状は、ガス入口である前記開口を通じての前記ＮＯｘセンサへの前記排気ガスの進入を許容しながら前記排気管内に進入した水分の前記ＮＯｘセンサへの付着をより確実に防止することを可能にする。

この場合、前記防水壁は、前記ガス進入空間を前記排気管の径方向の内側から覆う部分を含むことが、より好ましい。この部分は、前記排気管内に進入した水分が当該排気管の内側面で跳ね返って前記ＮＯｘセンサに至ることも阻むことが可能であり、これにより当該ＮＯｘセンサの防水をより確実にする。

前記防水壁は、前記排気管とともに単一の鋳物によって構成されることが可能である。このことは、部品点数の削減を可能にするとともに、例えば当該防水壁と当該排気管とがそれぞれ別部材により構成される場合に比べ、高温下でも高い強度を有することが可能である。

また、前記防水壁は、前記ガス入口を通じて前記ガス進入空間内に進入したガスを当該ガス入口と異なる位置で当該防水壁の外側に逃がすガス出口を形成する形状を有することが、より好ましい。当該ガス出口は、前記ガス進入空間での排気ガスの流通を促してＮＯｘ濃度の検出の精度を高めることを可能にする。

前記ガス出口の位置は、防水の観点からはなるべく低い位置にあることが好ましい。例えば、前記ガス入口として前記開口を囲む前記下端を有する場合、前記防水壁は、前記下端の一部が上向きに切欠かれた部分である切欠部を有してこの切欠部が前記ガス出口を形成するものが、好適である。

前記ＮＯｘセンサが、前記感知部を覆うセンサカバーを有して当該センサカバーが当該感知部よりも先端側に位置する先端側部分を有する場合、当該ＮＯｘセンサは当該先端側部分が前記感知部よりも下側に位置する姿勢で前記排気管に保持されることが、好ましい。このことは、前記センサカバーの表面（特に内側面）で凝縮（結露）した水が蒸発する前に前記感知部にまで流下することを有効に防ぐ。

前記ＮＯｘセンサの位置は、前記排気管の上流端に設けられることが、好ましい。このことは、前記排気管の下流端が囲む排気口から前記ＮＯｘセンサを遠ざけてその防水をより確実にするとともに、排気ガスの流速が排気管内で低下する前に当該排気ガスを前記ＮＯｘセンサに接触させることにより、当該ＮＯｘセンサの周囲で当該排気ガスが滞留するのを有効に抑止し、これにより、ＮＯｘ濃度の検出の精度及び応答性を高めることを可能にする。

例えば、前記排気管が、排気管本体と、当該排気管の前記上流端に形成され、前記排気管本体よりも大きな肉厚を有するフランジ部と、を有する場合、当該フランジ部に前記ＮＯｘセンサを保持するセンサ保持部が形成されることが好ましい。このことは、前記フランジ部の肉厚を有効に利用することにより、前記排気管の大型化を抑えながら前記ＮＯｘセンサを十分な強度で保持するための部分を形成することを可能にする。

前記排気管において前記ＮＯｘセンサを保持する部分を構成する材料と前記ＮＯｘセンサにおいて前記排気管により保持される部分を構成する材料は互いに等しい線膨張係数をもつもの（例えば同じステンレス鋼材）であることが、好ましい。このことは、当該線膨張係数の差に起因して前記排気管が前記ＮＯｘセンサを保持する力の過不足が生じることを防ぐ。

以上のように、本発明によれば、著しい大型化及びコストの増大を伴うことなく排気ガスの後処理のための排気ガスのＮＯｘ濃度の正常な検出を行うことが可能な車両の排気装置が、提供される。

本発明の実施の形態に係る車両である油圧ショベルの右側面図である。 前記油圧ショベルの平面図である。 前記油圧ショベルの上部旋回体の後部を示す右側面図である。 前記上部旋回体の後部に設けられる排気装置の平面図である。 前記排気装置の排気管及びこれに保持されるＮＯｘセンサを示す左側面図である。 図５のＶＩ−ＶＩに沿った断面を示す図である。 図６において円ＶＩＩにより囲まれた部分を拡大した図である。 前記排気管を下方から見た斜視図である。 図８において円ＩＸにより囲まれた部分を拡大した図である。

本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、走行式作業機械、具体的には図１及び図２に示すような油圧ショベル１に本発明が適用されたものであるが、本発明が適用される車両は油圧ショベルに限定されない。本発明は、例えば、油圧ショベル以外の走行式作業機械（破砕機、自走式クレーン等）や、トラック等の運搬車両、一般車両、その他の車両に広く適用されることが可能である。

前記油圧ショベル１は、図１及び図２に示されるように、クローラ式の下部走行体２と、下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、上部旋回体３に対して起伏可能に支持された作業アタッチメント（図示せず）と、を備える。上部旋回体３は、下部走行体２上に設けられるベースフレーム４と、ベースフレーム４上に設けられる複数の構成要素と、を有し、当該複数の構成要素は、キャビン５、エンジン６、カウンタウェイト７及び排気装置８を含む。ここで、上部旋回体３の前後方向及び左右方向はキャビン５内の運転席に着座する乗員から見た前後方向及び左右方向にそれぞれ相当する。

前記エンジン６は、長手方向を有し、当該長手方向が前記上部旋回体３の左右方向と合致する横向きの姿勢で前記ベースフレーム４の後部に搭載されている。当該エンジン６には、当該エンジン６の動力により駆動される図示しない油圧ポンプが連結されている。

前記排気装置９は、前記エンジン６から排出される排気ガスを後処理（浄化処理）して大気に放出する。当該排気装置９は、図示されない消音器と、図３及び図４に示される後処理装置１０と、図３〜図６に示される排気管２０と、図４〜図９に示されるＮＯｘセンサ３０と、図６〜図９に示される防水壁４０と、を備える。

前記後処理装置１０は、前記後処理を行うためのもので、互いに直列に配置された第１処理部１１及び第２処理部１２を有し、当該第１及び第２処理部１１，１２は前記ベースフレーム４上に固設された架台９上に設置されている。当該架台９は、前記第１及び第２処理部１１，１２の下方に収容空間を形成し、この収容空間には後処理装置１０以外の設備、例えば上記油圧ポンプ、が配置される。

前記第１処理部１１は、図４に示される接続管１６を介して前記エンジン６に接続され、当該エンジン６から排出される排気ガスを直接受け入れる。当該第１処理部１１は、排気ガスの浄化のためのフィルタ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ：以下ＤＰＦと称す。）を保有する。前記ＤＰＦは、前記エンジン６から排出される排気ガスに含まれる煤等の粉塵を捕捉する能力を有する。また、当該ＤＰＥは、当該ＤＰ１が捕捉した前記粉塵の高温での焼却により、再生されることが可能である。

前記第２処理部１２は、前記第１処理部１１の下流側に配置され、当該第１処理部１１から排出される排気ガスを受け入れる。当該第２処理部１２は、いわゆる尿素ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）システムを構成する。当該尿素ＳＣＲシステムは、前記排気ガス中に尿素水を噴射するインジェクタと、その下流側に配置されるＳＣＲ用触媒と、を含み、当該ＳＣＲ用触媒は、前記尿素水の高温下での加水分解により生じたアンモニアと前記排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）との酸化還元反応を促進して当該窒素酸化物を無害化する。

前記排気管２０は、いわゆるテールパイプであって、前記第１及び第２処理部１１，１２により後処理された後の排気ガスを大気に放出するための流路を形成する。具体的に、当該排気管２０は、略一定の径をもつ排気管本体２２と、フランジ部２４と、を有する。

前記フランジ部２４は、前記排気管２０の下流端、つまり前記第２処理部１２の出口に接続される端部、を構成する。具体的に、前記第２処理部１２は、上部旋回体３の前後方向（図４では左右方向）に延びる処理部本体１２ａと、当該処理部本体１２ａの出口側端部（図４では左側端部）から斜め上向きに延びる出口部１２ｂと、を有し、当該出口部１２ｂの端部にフランジ部１４が形成されている。一方、前記排気管２０のフランジ部２４は、前記排気管本体２２の肉厚よりも大きな肉厚を有するとともに、当該排気管本体２２の外周面よりも外側に突出し、図略の複数のボルトによって前記出口部１２ｂのフランジ部１４と着脱可能に締結されることが可能な形状を有する。

前記排気管本体２２は、前記フランジ部２４から斜め上向きに延びる形状を有する。当該排気管本体２２は、前記フランジ部２４と反対側の端部である下流端を有し、当該下流端は当該フランジ部２４よりも高い位置で排気口２５を囲む。当該排気口２５は、この実施の形態では、前記上部旋回体３の前後方向について後向きに開口しているが、当該排気口２５の向きは自由に設定されることが可能である。

前記ＮＯｘセンサ３０は、前記排気ガス中のＮＯｘの濃度に対応した電気信号であるＮＯｘ濃度検出信号を生成するものであり、感知部３２と、本体部３４と、センサカバー３６と、を有する。

前記感知部３２は、前記排気ガスと接触することにより前記ＮＯｘ濃度検出信号を生成する。当該感知部３２は、例えばジルコニア（ＺｒＯ_２）固体電解質の積層構造体により構成される。このため、当該感知部３２は水に弱く、その正常な作動を維持するためには当該感知部３２の表面への水の付着を防止することが要求される。

前記本体部３４は、前記感知部３２を保持するとともに前記排気管２０に保持される部位である。当該本体部３４は円筒状の外周面を有し、当該外周面の特定部位には雄ねじが刻設され、当該雄ねじに図５〜図８に示されるようなセンサ用ナット３８が装着される。

前記センサカバー３６は、前記感知部３２よりもＮＯｘセンサ３０の先端側に位置して当該感知部３２を覆う。具体的に、当該センサカバー３６は、図７及び図９に示されるように、前記本体部３４の外径よりも小さい外径を有する円筒状の周壁３６ａと、当該周壁３６ａの先端側の開口を塞ぐ端壁３６ｂと、を一体に有し、前記周壁３６ａの先端よりの部位には前記センサカバー３６の外部から内部への排気ガスの進入を許容する複数の透孔３６ｃが形成されている。

前記ＮＯｘセンサ３０は、前記感知部３２が前記排気管２０の内部に連通するように当該排気管２０に保持される。具体的に、当該ＮＯｘセンサ３０は、前記感知部３２よりも先端側に位置する前記センサカバー３６が当該感知部３２よりも下側に位置する姿勢、つまり下向きの姿勢（この実施の形態では斜め下向きの姿勢）、で前記排気管２０に保持される。これは、前記センサカバー３６の表面（特に内側面）に結露によって付着した水が蒸発する前に前記感知部３２に至るのを防ぐためである。

前記排気管２０は、前記ＮＯｘセンサ３０を保持するセンサ保持部２６を有し、当該センサ保持部２６は、前記のように大きな肉厚を有するフランジ部２４に形成されている。当該センサ保持部２６は、センサ挿入孔２７を囲む円筒状をなす。前記センサ挿入孔２７は、当該センサ挿入孔２７に前記ＮＯｘセンサ３０の本体部３４が前記センサカバー３６を下にして外側から圧入されることが可能な孔径を有し、当該本体部３４が圧入された状態でその雄ねじに前記センサ用ナット３８が装着されることにより、前記ＮＯｘセンサ３０の装着位置が決められる。当該装着位置は、前記ＮＯｘセンサ３０の少なくとも前記感知部３２及びセンサカバー３６が排気管２０の内部に臨むように、設定される。前記センサ挿入孔２７の軸心の方向、換言すれば前記センサ保持部２６に保持される前記ＮＯｘセンサ３０の中心軸の方向、は、前記排気管２６の中心軸に対してやや傾いた方向に設定されている。

前記排気管２０及び前記ＮＯｘセンサ３０の本体部３４やセンサカバー３６を構成する材料は、適宜選定されることが可能である。好ましくは、前記排気管２０のうちの少なくとも前記センサ保持部２６と、ＮＯｘセンサ３０において前記センサ保持部２６により保持される部分（この実施の形態では前記本体部３４）は互いに等しい線膨張係数をもつ材料（例えば同じステンレス鋼材）により、構成される。このことは、当該線膨張係数の差に起因して前記センサ保持部２６が前記ＮＯｘセンサ３０を保持する力の過不足が生じることを防ぐ。具体的には、前記センサ保持部２６のセンサ挿入孔２７の径方向の膨張が前記本体部３４の径方向の膨張を上回って当該センサ保持部２６による当該本体部３４の保持力が低下することや、逆に本体部３４の径方向の膨張が当該センサ挿入孔２７の径方向の膨張を上回って当該本体部３４に過度の応力が発生することが、防がれる。

前記防水壁４０は、前記排気管２０の内部に設けられ、当該排気管２０の下流端から前記ＮＯｘセンサ３０への排気ガスの進入を許容するガス入口を残しながら当該ＮＯｘセンサ３０とその上側に位置する（前記排気管２０の）排気口２５との間を遮断する形状をもつ。具体的に、当該防水壁４０は、前記排気管２０のフランジ部２４とつながって当該フランジ部２４とともに前記ＮＯｘセンサ３０の周囲にガス進入空間４６を画定する形状であって、下向きに開口する開口４１を囲む下端４２を有し、当該下端４２よりも上側の部分が前記ＮＯｘセンサ３０を上側及び排気管２０の径方向の内側（図７では左側、図９では右側）から覆う形状を有する。

この実施の形態において、前記下端４２は、下から見て前記ＮＯｘセンサ３０の先端部を囲む略半円状をなす。当該下端４２が画定する前記開口４１は、当該開口４１を通じて前記ガス進入空間４６の下方から当該ガス進入空間４６内への排気ガスの進入を許容するガス入口に相当する。

前記下端４２よりも上側の部分は、互いに連続する上側壁４３と下側壁４４とによって構成される。

前記上側壁４３は、前記フランジ部２４の内側面と一体につながる基端を有し、前記ＮＯｘセンサ３０の周囲の前記ガス進入空間４６を斜め上側から覆う（つまり上側と排気管２０の径方向の内側とから覆う）ことにより、当該ＮＯｘセンサ３０の先端部（主にセンサカバー３６）と前記排気口２５との間を遮蔽する。具体的に、この実施の形態に係る上側壁４３は、略円錐状をなし、前記ＮＯｘセンサ３０の先端部の斜め上方に位置して当該ＮＯｘセンサ３０を下から見て略１８０°の範囲にわたり連続して覆う。

前記下側壁４４は、略半円筒状をなし、前記上側壁４３の下端と一体につながる上端と、防水壁４０全体の下端４２に相当する下端と、を有する。当該下側壁４４は、下から見て前記ガス進入空間４６を前記排気管２０の径方向の内側から略１８０°の範囲にわたり覆う。

前記防水壁４０は、前記排気管３０とともに単一の鋳物によって構成されることが可能である。このことは、部品点数の削減を可能にするとともに、例えば当該防水壁４０と当該排気管３０とがそれぞれ別部材により構成されて後から接合（例えば溶接）される場合に比べ、高温下でも高い強度を有することが可能である。

前記防水壁４０は、さらに、ガス入口である前記開口４１を通じて前記ガス進入空間４６内に進入したガスを当該開口４１と異なる位置で当該防水壁４０の外側に逃がすガス出口を形成する形状を有する。具体的には、前記下端４２において周方向に並ぶ複数の位置（この実施の形態では２つの位置）のそれぞれに当該下端４２から上向きに切欠かれた形状の切欠部４８が形成され、各切欠部４８が防水壁４０の内外を連通する前記ガス出口を構成している。すなわち、図９に矢印で示されるように、前記下端４２により画定された開口４１を通じて前記ガス進入空間４６に進入した排気ガスは、当該下端４２に形成された各切欠部４８を通じて前記防水壁４０の外側の排気管内空間に逃げることが可能となっている。

以上説明した排気装置によれば、前記防水壁４０は、前記排気口２５から進入する水（例えば雨水や高圧洗浄水）が排気管２０内のＮＯｘセンサ３０の先端部に至るのを防ぎながら、当該防水壁４０の下端４２が画定する開口（ガス入口）４２を通じて下からの排気ガスがＮＯｘセンサ３０の先端部に至るのを許容することにより、当該ＮＯｘセンサ３０による前記排気ガス中のＮＯｘ濃度の正常な検出を可能にする。このことは、前記ＮＯｘセンサ３０の防水のために例えば特許文献１に示されるような長尺かつ複雑な形状の排気管を具備する必要をなくし、これにより、装置の大型化及びコストの増大を効果的に抑えることを可能にする。

本発明は、以上説明した実施の形態に限定されない。本発明は、例えば次のような態様を含むことができる。

Ａ）防水壁の基本形状について
本発明に係る防水壁は、少なくとも排気管の排気口と当該排気管内に存在するＮＯｘセンサの部分との間を遮蔽するものであればよく、その範囲で当該防水壁の形状は自由に設定されることが可能である。例えば、当該防水壁は、前記遮蔽を行うための単純な平板により構成されてもよい。しかし、前記の実施の形態の防水壁４０のように、排気管２０とつながって当該排気管２０とともに前記ＮＯｘセンサ３０の周囲にガス進入空間４６を画定するとともに、当該ガス進入空間４６の下方から当該ガス進入空間４６内への前記排気ガスの進入を許容する開口（ガス入口）４１を囲む下端４２を有するとともに当該下端よりも上側の位置で前記ガス進入空間を囲む形状を有するものは、前記ガス進入空間４６への排気ガスの進入を許容しながら、ＮＯｘセンサ３０の防水をより確実に行うことを可能にする。

特に、図７に示される上側壁４３及び下側壁４４のように、前記ガス進入空間４６を上側及び排気管２０の径方向の内側の双方から覆うものは、排気口２５を通じて前記排気管２０の内部に進入した水分が直接ＮＯｘセンサ３０に至ることを防ぐのみならず、排気管２０の内部に進入してから排気管２０の内側面で跳ね返ってＮＯｘセンサ３０に至ることも防ぐことが可能であり、これにより、当該ＮＯｘセンサ３０の防水をより確実に行うことができる利点がある。

Ｂ）防水壁のガス出口について
本発明に係る防水壁は、少なくともガス入口を形成するものであればよい。すなわち、本発明はガス出口を有しない防水壁、つまりガス進入空間に対する排気ガスの給排が共通の開口を通じて行われるものも包含する。ただし、この場合、ガス進入空間に進入した排気ガスがそのまま当該空間内に滞留しやすいのに対し、当該ガス入口とは別にガス出口が形成されている場合には当該ガス進入空間を通じての排気ガスの流通が促進されてＮＯｘセンサによる検出の精度及び応答性が向上する利点がある。

当該ガス出口の位置は、特に限定されず、例えば防水壁においてその下端よりも上側の部分に設けられた貫通穴によってガス出口が構成されてもよい。ただし、図７に示されるように防水壁４０の下端４２に形成された切欠部４８によってガス出口を構成して当該ガス出口の位置を最下端に設定することは、当該ガス出口を通じてＮＯｘセンサ３０に水分が至ることをより有効に抑止できる利点がある。

また、前記ガス出口は前記排気管２０とは別の副排気管を通じて大気（すなわち排気装置の外部）に連通されてもよい。このことは、前記ガス進入空間からの排気ガスの排出をより有効に促進して検出精度及び応答性のさらなる向上を可能にする。この場合、前記副排気管の先端は下向きまたは斜め下向きであることが好ましく、このことは当該副排気管を通じての前記ガス進入空間への水の進入をより確実に防ぐことを可能にする。

Ｃ）ＮＯｘセンサの位置について
ＮＯｘセンサの位置も、自由に設定することが可能であり、例えば排気管の中間部分によってＮＯｘセンサが保持されてもよい。ただし、当該ＮＯｘセンサが排気管の上流端によって保持されることは、当該排気管の下流端が囲む排気口から前記ＮＯｘセンサを遠ざけてその防水をより確実にするとともに、排気ガスの流速が排気管内で低下する前に当該排気ガスを前記ＮＯｘセンサに接触させることにより、当該ＮＯｘセンサの周囲で当該排気ガスが滞留するのを有効に抑止し、これにより、ＮＯｘ濃度の検出の精度及び応答性を高めることを可能にする利点がある。特に、前記実施の形態のように排気管２０の上流端が厚肉のフランジ部２４を構成する場合、当該フランジ部２４の肉厚を利用することにより、当該排気管２０の著しい大型化を伴うことなくＮＯｘセンサ３０を十分な強度で保持可能なセンサ保持部２６を構成することができる利点がある。

Ｄ）排気管の形状について
本発明に係る排気管の形状は、自由に設定されることが可能である。前記のようにＮＯｘセンサの防水は防水壁によって達成されるから、当該防水のために排気管の形状が制約を受ける要素は非常に少ない。当該排気管は、例えば、後処理装置から水平方向に延びる部分を含んでもよいし、あるいは後処理装置の上部から直上方に延びる形状を有していてもよい。いずれの場合も、排気管の下流端が画定する排気口の位置を上流端よりも高くすることによって円滑な排気を可能にしながら、当該排気口を通じてのＮＯｘセンサへの水の進入を防水壁によって阻止して当該ＮＯｘセンサによる正常なＮＯｘ濃度の検出を保証することが可能である。

Ｅ）後処理装置について
本発明に係る後処理装置は、排気ガスの後処理を行うものであってＮＯｘセンサにより検出されるＮＯｘ濃度と関連する処理を行うものを広く包含する。例えば、当該後処理装置は前記ＤＰＦを含まないものであってもよい。また、検出されるＮＯｘ濃度の情報としての用途も特に限定されない。当該ＮＯｘ濃度は、ＳＣＲシステムにおける尿素水の噴射量の制御に用いられてもよいし、後処理装置を構成する要素の故障または劣化の診断に用いられてもよい。

１ 油圧ショベル（車両）
８ 排気装置
１０ 後処理装置
２０ 排気管
２２ 排気管本体
２４ フランジ部
２５ 排気口
２６ センサ保持部
２７ センサ挿入孔
３０ ＮＯｘセンサ
３２ 感知部
３４ 本体部
３６ センサカバー
４０ 防水壁
４１ 開口（ガス入口）
４２ 防水壁の下端
４３ 上側壁（下端よりも上側の部分）
４４ 下側壁（下端よりも上側の部分）
４６ ガス進入空間
４８ 切欠部

提供されるのは、エンジンが搭載された車両に設けられ、当該エンジンから排出される排気ガスを後処理した後に大気に放出する排気装置であって、前記エンジンに接続され、当該エンジンから排出される排気ガスを後処理する後処理装置と、当該後処理装置に接続される上流端と当該上流端よりも高い位置で排気口を囲む下流端とを有する排気管と、前記排気ガスと接触することにより当該排気ガス中のＮＯｘの濃度についての検出信号を生成する感知部を含み、当該感知部が前記排気管の内部に位置するように当該排気管に保持されるＮＯｘセンサと、前記排気管の内部に設けられ、当該排気管の前記上流端から前記ＮＯｘセンサへの前記排気ガスの進入を許容するガス入口を残しながら当該ＮＯｘセンサと前記排気口との間を遮断する形状をもつ防水壁と、を備える。

この装置によれば、前記排気管の長尺化や形状の複雑化を伴うことなく、前記ＮＯｘセンサへの水分の付着を有効に抑止して当該ＮＯｘセンサによる正常なＮＯｘ濃度の検出を行うことが可能である。すなわち、当該装置に含まれる前記防水壁は、当該排気管の前記上流端から前記ＮＯｘセンサへの前記排気ガスの進入を許容しながら当該ＮＯｘセンサと前記排気口との間を遮断する形状を有するから、前記排気管が単純な形状、例えばその上流端から下流端の排気口に至るまで上向き（斜め上向きも含む。）に延びる単純な形状を有する場合でも、当該排気口を通じて排気管内に進入する水分が前記ＮＯｘセンサに付着することを有効に抑止しながら、前記ガス入口を通じて排気ガスが前記ＮＯｘセンサに進入してこれと接触することを許容することにより、当該ＮＯｘセンサによる当該排気ガス中のＮＯｘの濃度の正常な検出を可能にする。

前記排気装置８は、前記エンジン６から排出される排気ガスを後処理（浄化処理）して大気に放出する。当該排気装置８は、図示されない消音器と、図３及び図４に示される後処理装置１０と、図３〜図６に示される排気管２０と、図４〜図９に示されるＮＯｘセンサ３０と、図６〜図９に示される防水壁４０と、を備える。

前記第１処理部１１は、図４に示される接続管１６を介して前記エンジン６に接続され、当該エンジン６から排出される排気ガスを直接受け入れる。当該第１処理部１１は、排気ガスの浄化のためのフィルタ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ：以下ＤＰＦと称す。）を保有する。前記ＤＰＦは、前記エンジン６から排出される排気ガスに含まれる煤等の粉塵を捕捉する能力を有する。また、当該ＤＰＦは、当該ＤＰＦが捕捉した前記粉塵の高温での焼却により、再生されることが可能である。

前記フランジ部２４は、前記排気管２０の上流端、つまり前記第２処理部１２の出口に接続される端部、を構成する。具体的に、前記第２処理部１２は、上部旋回体３の前後方向（図４では左右方向）に延びる処理部本体１２ａと、当該処理部本体１２ａの出口側端部（図４では左側端部）から斜め上向きに延びる出口部１２ｂと、を有し、当該出口部１２ｂの端部にフランジ部１４が形成されている。一方、前記排気管２０のフランジ部２４は、前記排気管本体２２の肉厚よりも大きな肉厚を有するとともに、当該排気管本体２２の外周面よりも外側に突出し、図略の複数のボルトによって前記出口部１２ｂのフランジ部１４と着脱可能に締結されることが可能な形状を有する。

前記排気管２０は、前記ＮＯｘセンサ３０を保持するセンサ保持部２６を有し、当該センサ保持部２６は、前記のように大きな肉厚を有するフランジ部２４に形成されている。当該センサ保持部２６は、センサ挿入孔２７を囲む円筒状をなす。前記センサ挿入孔２７は、当該センサ挿入孔２７に前記ＮＯｘセンサ３０の本体部３４が前記センサカバー３６を下にして外側から圧入されることが可能な孔径を有し、当該本体部３４が圧入された状態でその雄ねじに前記センサ用ナット３８が装着されることにより、前記ＮＯｘセンサ３０の装着位置が決められる。当該装着位置は、前記ＮＯｘセンサ３０の少なくとも前記感知部３２及びセンサカバー３６が排気管２０の内部に臨むように、設定される。前記センサ挿入孔２７の軸心の方向、換言すれば前記センサ保持部２６に保持される前記ＮＯｘセンサ３０の中心軸の方向、は、前記排気管２０の中心軸に対してやや傾いた方向に設定されている。

前記防水壁４０は、前記排気管２０の内部に設けられ、当該排気管２０の上流端から前記ＮＯｘセンサ３０への排気ガスの進入を許容するガス入口を残しながら当該ＮＯｘセンサ３０とその上側に位置する（前記排気管２０の）排気口２５との間を遮断する形状をもつ。具体的に、当該防水壁４０は、前記排気管２０のフランジ部２４とつながって当該フランジ部２４とともに前記ＮＯｘセンサ３０の周囲にガス進入空間４６を画定する形状であって、下向きに開口する開口４１を囲む下端４２を有し、当該下端４２よりも上側の部分が前記ＮＯｘセンサ３０を上側及び排気管２０の径方向の内側（図７では左側、図９では右側）から覆う形状を有する。

前記防水壁４０は、前記排気管２０とともに単一の鋳物によって構成されることが可能である。このことは、部品点数の削減を可能にするとともに、例えば当該防水壁４０と当該排気管２０とがそれぞれ別部材により構成されて後から接合（例えば溶接）される場合に比べ、高温下でも高い強度を有することが可能である。

以上説明した排気装置によれば、前記防水壁４０は、前記排気口２５から進入する水（例えば雨水や高圧洗浄水）が排気管２０内のＮＯｘセンサ３０の先端部に至るのを防ぎながら、当該防水壁４０の下端４２が画定する開口（ガス入口）４１を通じて下からの排気ガスがＮＯｘセンサ３０の先端部に至るのを許容することにより、当該ＮＯｘセンサ３０による前記排気ガス中のＮＯｘ濃度の正常な検出を可能にする。このことは、前記ＮＯｘセンサ３０の防水のために例えば特許文献１に示されるような長尺かつ複雑な形状の排気管を具備する必要をなくし、これにより、装置の大型化及びコストの増大を効果的に抑えることを可能にする。

Claims (10)

1. エンジンが搭載された車両に設けられ、当該エンジンから排出される排気ガスを後処理した後に大気に放出する排気装置であって、
   前記エンジンに接続され、当該エンジンから排出される排気ガスを後処理する後処理装置と、
   当該後処理装置に接続される上流端と当該上流端よりも高い位置で排気口を囲む下流端とを有する排気管と、
   前記排気ガスと接触することにより当該排気ガス中のＮＯｘの濃度についての検出信号を生成する感知部を含み、当該感知部が前記排気管の内部に位置するように当該排気管に保持されるＮＯｘセンサと、
   前記排気管の内部に設けられ、当該排気管の前記下流端から前記ＮＯｘセンサへの前記排気ガスの進入を許容するガス入口を残しながら当該ＮＯｘセンサと前記排気口との間を遮断する形状をもつ防水壁と、を備える、車両の排気装置。
2. 請求項１記載の車両の排気装置であって、前記防水壁は、前記排気管とつながって当該排気管とともに前記ＮＯｘセンサの周囲にガス進入空間を画定する形状であって、前記ガス入口として前記ガス進入空間の下方から当該ガス進入空間内への前記排気ガスの進入を許容する開口を囲む下端を有するとともに当該下端よりも上側の位置で前記ガス進入空間を囲む形状を有する、車両の排気装置。
3. 請求項２記載の車両の排気装置であって、前記防水壁は、前記ガス進入空間を前記排気管の径方向の内側から覆う部分を含む、車両の排気装置。
4. 請求項２または３記載の車両の排気装置であって、前記防水壁は、前記排気管とともに単一の鋳物によって構成される、車両の排気装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の車両の排気装置であって、前記防水壁は、前記ガス入口を通じて前記ガス進入空間内に進入したガスを当該ガス入口と異なる位置で当該防水壁の外側に逃がすガス出口を形成する形状を有する、車両の排気装置。
6. 請求項２〜４のいずれかに記載の車両の排気装置であって、前記防水壁は、前記下端の一部が上向きに切欠かれた部分である切欠部を有し、この切欠部が、前記ガス入口を通じて前記ガス進入空間内に進入したガスを当該ガス入口と異なる位置で当該防水壁の外側に逃がすガス出口を形成する、車両の排気装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の車両の排気装置であって、前記ＮＯｘセンサは、前記感知部を覆うセンサカバーを有して当該センサカバーが当該感知部よりも先端側に位置する先端側部分を有し、当該ＮＯｘセンサは当該先端側部分が前記感知部よりも下側に位置する姿勢で前記排気管に保持される、車両の排気装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の車両の排気装置であって、前記ＮＯｘセンサの位置は、前記排気管の上流端に設けられる、車両の排気装置。
9. 請求項８記載の車両の排気装置であって、前記排気管は、排気管本体と、当該排気管の前記上流端に形成され、前記排気管本体よりも大きな肉厚を有するフランジ部と、を有し、当該フランジ部に前記ＮＯｘセンサを保持するセンサ保持部が形成される、車両の排気装置。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の車両の排気装置であって、前記排気管において前記ＮＯｘセンサを保持する部分を構成する材料と前記ＮＯｘセンサにおいて前記排気管により保持される部分を構成する材料は互いに等しい線膨張係数をもつものである、車両の排気装置。

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