JP2018095131A - Vehicle tail pipe structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は車両用テールパイプ構造に関する。 The present invention relates to a tail pipe structure for a vehicle.
ディーゼルエンジンを備えるトラックにおいては、DPF(Diesel Particulate Filter:ディーゼル微粒子捕集フィルタ)や、SCR(Selective Catalytic Reduction:選択触媒還元)を含む排ガス後処理ユニットが設けられる。DPFは、排ガス中に含まれる炭素等からなる微粒子を除去するためのフィルタである。また、SCRは、排ガス中に含まれる有害な窒素酸化物を無害化するための触媒である。 In a truck equipped with a diesel engine, an exhaust gas aftertreatment unit including a DPF (Diesel Particulate Filter) and an SCR (Selective Catalytic Reduction) is provided. The DPF is a filter for removing fine particles made of carbon or the like contained in the exhaust gas. SCR is a catalyst for detoxifying harmful nitrogen oxides contained in exhaust gas.
上記のような排ガス後処理ユニットは、一般的には、ディーゼルトラックの下部においてシャシフレームに固定される。例えば、特許文献1に開示されたDPF装着車両では、DPFを含む排気ガス処理ユニットが車体の下部に搭載されている。
The exhaust gas aftertreatment unit as described above is generally fixed to the chassis frame at the lower part of the diesel truck. For example, in a DPF-equipped vehicle disclosed in
ところで、近年ではSCRが大型化する傾向にあり、配置スペースの制約によりSCRをシャシフレームの側部に設ける場合がある。この場合には、排ガスは、SCRに直接溶接された一体式のショートテールパイプから車幅方向外側に向けて大気中に解放される。 By the way, in recent years, the SCR tends to increase in size, and the SCR may be provided on the side of the chassis frame due to the restriction of the arrangement space. In this case, the exhaust gas is released into the atmosphere from the integral short tail pipe welded directly to the SCR toward the outside in the vehicle width direction.
しかしながら、上記のようなテールパイプ構造は、車両の車幅等の条件や周辺機器のレイアウト条件を考慮して各々設計する必要があることから、ショートテールパイプが一体形成されるSCRの設計バリエーションが増加し、コストの上昇を招く虞が生じる。 However, since the tail pipe structure as described above needs to be designed in consideration of conditions such as the vehicle width of the vehicle and layout conditions of peripheral devices, there are design variations of the SCR in which the short tail pipe is integrally formed. There is a risk that the cost increases.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コスト低減に寄与することができる車両用テールパイプ構造を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a vehicular tail pipe structure that can contribute to cost reduction.
上記した目的を達成するために、本発明に係る車両用テールパイプ構造は、車両の内燃機関から排出される排ガスの後処理を行う排ガス後処理装置と、前記排ガス後処理装置に溶接により接続され、前記排ガスが流入する第1テールパイプと、前記第1テールパイプに着脱可能に接続され、前記第1テールパイプに流入する前記排ガスを車外に排出する第2テールパイプと、を含み、前記第2テールパイプは、前記車両の仕様条件に応じた形状を備える。 In order to achieve the above-described object, a tail pipe structure for a vehicle according to the present invention is connected to an exhaust gas post-treatment device that performs post-treatment of exhaust gas discharged from an internal combustion engine of the vehicle, and the exhaust gas post-treatment device by welding. A first tail pipe into which the exhaust gas flows, and a second tail pipe that is detachably connected to the first tail pipe and discharges the exhaust gas flowing into the first tail pipe to the outside of the vehicle, The two tail pipes have a shape corresponding to the specification conditions of the vehicle.
排ガス後処理装置を通過した排ガスは、第1テールパイプ及び第2テールパイプを通って車外に排出される。第1テールパイプは、排ガス後処理装置に溶接接続により一体形成されている。一方、第2テールパイプは、第1テールパイプに対して着脱可能に接続され、排ガス後処理装置とは別体の部品として構成されている。そして、第2テールパイプは、車両の車幅、車高、及び架装仕様等の仕様条件に応じた形状に形成されている。これにより、車両の当該仕様条件に違いに対しては、第2テールパイプの形状の違いとして対応することができるため、仕様条件ごとに排ガス後処理装置を設計する必要がない。そのため、排ガス後処理装置のバリエーションが増加することなく、設計コストを低減することができる。 The exhaust gas that has passed through the exhaust gas aftertreatment device is discharged outside the vehicle through the first tail pipe and the second tail pipe. The first tail pipe is integrally formed by welding connection with the exhaust gas aftertreatment device. On the other hand, the second tail pipe is detachably connected to the first tail pipe, and is configured as a separate component from the exhaust gas aftertreatment device. And the 2nd tail pipe is formed in the shape according to specification conditions, such as the vehicle width of a vehicle, vehicle height, and bodywork specifications. Thereby, since it can respond to the difference in the said specification conditions of a vehicle as a difference in the shape of a 2nd tail pipe, it is not necessary to design an exhaust gas aftertreatment apparatus for every specification conditions. Therefore, the design cost can be reduced without increasing variations in the exhaust gas aftertreatment device.
本発明によれば、コスト低減に寄与することができる車両用テールパイプ構造を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the tailpipe structure for vehicles which can contribute to cost reduction can be provided.
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the content demonstrated below, In the range which does not change the summary, it can change arbitrarily and can implement. In addition, the drawings used for the description of the embodiments schematically show constituent members, and are partially emphasized, enlarged, reduced, or omitted to deepen the understanding. In some cases, the scale, shape, and the like are not accurately represented.
図1は、本発明に係る車両用テールパイプ構造が適用された車両の上面構成図であって、キャブ、及び荷箱以外の構成を可視化した概略構成を表す。 FIG. 1 is a top view of a vehicle to which a vehicular tail pipe structure according to the present invention is applied, and shows a schematic configuration in which components other than a cab and a packing box are visualized.
車両1は、本実施形態では所謂キャブオーバ型のエンジントラックである。そして、車両1は、全体構成として、シャシフレーム10、キャブ20、荷箱30、及び複数の車輪40を備える。また、車両1は、駆動系の構成として、「内燃機関」としてのエンジン50、トランスミッション51、プロペラシャフト52、及びディファレンシャル53を備える。
The
シャシフレーム10は、左サイドレール11L、右サイドレール11R、及び複数のクロスメンバ12を含む。左サイドレール11L、及び右サイドレール11Rは車両1の前後方向に延在し、互いに車幅方向に対して平行に配置される。複数のクロスメンバ12は、左サイドレール11Lと右サイドレール11Rとを連結し、ラダー型のシャシフレーム10を一体に構成する。そして、シャシフレーム10は、キャブ20、荷箱30、エンジン50、及び車両1に搭載されるその他の重量物を支持する。
The
キャブ20は、図示しない運転席を含む構造体であり、シャシフレーム10の前部上方に設けられている。
The
荷箱30は、荷物等が積載される構造体であり、シャシフレーム10の後部上方に設けられている。
The
車輪40は、本実施形態では前輪及び後輪として各2つ備えられ、これらの複数の車輪40のうち一部又は全てが駆動輪として車両1を走行させる。また、車輪40は、アクスル41(車軸)を介してシャシフレーム10に懸架され、車両1の重量を支持する。
In this embodiment, two
エンジン50は、車両1の走行用動力源としての4気筒のディーゼルエンジンであり、キャブ20の下部で、且つ、シャシフレーム10の上部に配置されている。エンジン50で発生した動力は、トランスミッション51、プロペラシャフト52、及びディファレンシャル53等を介し、アクスル41の内部、又は外部の図示しないアクスルシャフト(回転軸)に伝えられ、車輪40を駆動させる。
The
上記した構成要素に加え、本発明に係る車両1は、エンジン50から排出される排ガスを浄化するためのDPFマフラ60、及び「排ガス後処理装置」としてのSCRマフラ70を備える。これらの構造については詳細を後述する。
In addition to the above-described components, the
次に、エンジン50の詳細構造及び排気ガスの浄化工程について説明する。図2は、本発明に係るエンジン50及びその吸気経路並びに排気経路を示すシステム構成図である。
Next, the detailed structure of the
エンジン50は、コモンレール54、インジェクタ55、吸気マニホールド56、排気マニホールド57、EGR通路58、及びEGR弁59を備える。
The
コモンレール54は、各気筒共通の高圧蓄圧室であり、図示しない燃料噴射ポンプから供給される高圧燃料としての軽油を一時的に貯蔵する。
The
インジェクタ55は、コモンレール54に貯蔵された高圧燃料をそれぞれの気筒内に噴射する。
The
吸気マニホールド56は、エンジン50の内部へ空気を送り込む配管であり、4つの気筒内に空気を分配する。
The
排気マニホールド57は、エンジン50の外部へ空気を送り出す配管であり、4つの気筒内の空気を集約する。
The
EGR通路58は、吸気マニホールド56と排気マニホールド57とを連通する空気の通路である。EGR通路58は、排気マニホールド57から送り出される空気の一部を吸気マニホールド56に送り出すことにより排気再循環(Exhaust Gas Recirculation)を行い、排気ガスに含まれる窒素酸化物の低減や燃費向上のために設けられる。
The EGR
EGR弁59は、排気マニホールド57から吸気マニホールド56へ送り出す空気量を調整すると共に、空気の逆流を防止する弁機構である。
The
エンジン50は、エアクリーナ81、吸気管82、コンプレッサ83、インタークーラ84、及び吸気制御弁85を介して大気から空気を取り込む。
The
エアクリーナ81は、エンジン50の内部へ送り込む空気から塵や埃などの不純物を取り除くためのフィルタである。
The
吸気管82は、エアクリーナ81を介して導入された空気を、ターボチャージャ86に含まれるコンプレッサ83へ導入する。
The
コンプレッサ83は、エンジン50へ送り込まれる空気量を増大させるため、内部の風車を高速で回転させることにより吸気管82から導入された空気を圧縮する。ここで、コンプレッサ83により急激に圧縮された空気は高温になる。
The
インタークーラ84は、コンプレッサ83で圧縮された空気を冷却することにより、エンジン50へ送り込まれる空気の密度の低下を抑制する。
The
吸気制御弁85は、インタークーラ84から導入された空気を吸気マニホールド56を介してエンジン50の内部へ送り込む際に、吸気量を制御する。
The
エンジン50から排出された排ガスは、タービン87、排気管88、排気絞り弁89、DPFマフラ60、及びSCRマフラ70を介して大気へ解放される。
The exhaust gas discharged from the
タービン87は、排気マニホールド57から送り出される排ガスの流動によって高速で回転する羽根車であり、コンプレッサ83と共通の回転軸を有することによりターボチャージャ86として一体に構成されている。すなわち、コンプレッサ83は、排ガスが生み出すタービン87の動力により回転して、エンジン50に送り込む吸気ガスを過給する。
The
排気管88は、エンジン50からタービン87に排出された排ガスを排気経路の下流側に送出する配管である。
The
排気絞り弁89は、排気管88からDPFマフラ60へ送り出す排ガスの排気流量を制御するための弁機構である。
The
DPFマフラ60は、前段酸化触媒61が収容されると共に、この前段酸化触媒61の排気下流側にDPF62(Diesel Particulate Filter:ディーゼル微粒子捕集フィルタ)が収容されて構成されている。
The
DPF62は、排気中の炭素等からなるパティキュレートマター(以下、PMという)を捕集することによりエンジン50から排出される排ガスを浄化するために設けられる。
The
DPF62は、ハニカム型のセラミック担体からなり、上流側と下流側とを連通する通路が多数並設されると共に、当該通路の上流側開口と下流側開口とが交互に閉鎖されており、エンジン50の排ガスが内部を流通することによって排ガスに含まれるPMを捕集する。
The
前段酸化触媒61は排ガス中のNOを酸化させてNO2を生成するので、このように前段酸化触媒61とDPF62とを配置することにより、DPF62に捕集され堆積しているPMは、前段酸化触媒61から供給されたNO2と反応して酸化する。また、堆積したPMは、DPF62を加熱処理することにより燃焼除去され、これによりDPF62の連続再生が行われて、フィルタの目詰まりが解消される。
Since the front-
DPFマフラ60を通過した排ガスは、連結パイプ63に送出される。連結パイプ63の内部を通る排ガスは、連結パイプ63に設けられた噴射ノズル100から尿素水溶液が噴射される。このとき、尿素水溶液は、排ガスによる排気熱、及び排ガス中の水蒸気により加水分解され、NH3(アンモニア)を生成する。そして、排ガス及びNH3からなる混合ガスは、連結パイプ63からSCRマフラ70へ供給される。
The exhaust gas that has passed through the
SCRマフラ70は、SCR触媒71(Selective Catalytic Reduction:選択触媒還元)が収容されると共に、このSCR触媒71の排気下流側に後段酸化触媒72が収容されて構成されている。
The
SCR触媒71は、連結パイプ63を通って供給される混合ガスに対し、NH3を利用して排ガスに含まれるNOXを無害なN2に還元する。
The
後段酸化触媒72は、SCR触媒71の還元に使用されなかった余剰のNH3を処理することにより、排出する排ガスからNH3を除去する。そして、SCRマフラ70によりNOXやNH3が除去された排ガスは大気へ解放される。
The
ECU(Electronic Control Unit)90は、CPU、メモリ、及びタイマカウンタなどから構成され、エンジン50の駆動制御をはじめとして車両の総合的な制御を行うための制御装置である。例えば、ECU90は、各気筒のインジェクタ55、吸気制御弁85、EGR弁59、排気絞り弁89、及び噴射ノズル100に接続され、これらの各デバイスを制御する。
An ECU (Electronic Control Unit) 90 is configured by a CPU, a memory, a timer counter, and the like, and is a control device for performing comprehensive control of the vehicle including drive control of the
また、ECU90は、上記のように車両1の様々な制御を行うと共に、車両1に搭載された各種センサ情報を取得する。例えば、ECU90は、排気温度センサ91、流量センサ92、上流側圧力センサ93、及び下流側圧力センサ94に接続され、これらの各センサからの測定値を取得する。
Further, the
排気温度センサ91は、排気マニホールド57からターボチャージャ86のタービン87へ送り出される排ガスの温度を測定する。流量センサ92は、排気管88の下流側に設けられ、排気流量を検出する。上流側圧力センサ93は、前段酸化触媒61の排気上流側に設けられ、DPFマフラ60の排気上流側における排気圧力を検出する。下流側圧力センサ94は、DPF62の排気下流側に設けられ、DPFマフラ60の排気下流側の排気圧力を検出する。
The
続いて、SCRマフラ70から大気へ排ガスを解放するためのテールパイプの構造について説明する。図3は、本発明に係る車両用テールパイプ構造を表す構成図である。より詳しくは、図3(a)及び図3(b)は、互いに車幅が異なる仕様のそれぞれに対する車両用テールパイプ構造を示し、車両1の車幅方向の外端を破線で示している。
Next, the structure of the tail pipe for releasing the exhaust gas from the
図3(a)において、SCRマフラ70は、右サイドレール11Rに対して車幅方向右側であって、右後輪(車輪40)よりも車両前方に配置されている。また、SCRマフラ70は、排ガスの排出口として、第1テールパイプ73及び第2テールパイプ74が接続されている。
In FIG. 3A, the
第1テールパイプ73は、比較的短い仕様であって、例えば長さがSCRマフラ70の半径程度である。そして、第1テールパイプ73は、一端がSCRマフラ70に溶接接続により一体形成されている。
The
第2テールパイプ74は、一端が第1テールパイプ73の他端と着脱可能に接続され、例えばフランジによりボルト締結されている。また、第2テールパイプ74は、他端から排ガスを車外に排出する(図3の矢印)。
One end of the
第2テールパイプ74は、車両1の種々の仕様条件に応じた形状に形成されている。例えば、図3(a)においては車両1の車幅が比較的狭い場合を例示しており、この場合の第2テールパイプ74Aは、車両1の車幅方向の外端から車幅方向外側に突出しないよう短く形成されることになる。
The
一方、図3(b)のように車両1の車幅が比較的広い場合には、第2テールパイプ74Bは、当該車幅に対応して長く形成されることになる。
On the other hand, when the vehicle width of the
その他、第2テールパイプ74は、例えば法規により排ガスの排出角度等が制限されているほか、車両1の車高による制限、路面の埃巻き上げの防止、及び車両1に搭載される周辺機器による架装仕様等の条件に応じた形状に形成される。特に、架装仕様等の条件については、各周辺機器を車両1の下部スペースに収めるために、第2テールパイプ74を省スペース化することに加え、排ガスによる熱害から各周辺機器を保護できるよう第2テールパイプ74の形状が設計される。
In addition, the
以上のように、本発明に係る車両用テールパイプ構造は、第2テールパイプ74が第1テールパイプ73に対して着脱可能に接続され、第2テールパイプ74とSCRマフラ70とが別体の部品として構成されている。そして、第2テールパイプ74は、車両の車幅、車高、及び架装仕様等の様々な仕様条件に応じた形状に形成されている。従って、車両1の仕様条件に違いに対しては、第2テールパイプ74の形状の違いとして対応することができるため、仕様条件ごとにSCRマフラ70を設計する必要がなく、SCRマフラ70のバリエーションの増加を抑制することができる。それによって、本発明に係る車両用テールパイプ構造は、設計コストを低減することができる。さらに、第1テールパイプ73と一体に形成されたSCRマフラ70は、車両1の仕様条件に応じた種々の形状の第2テールパイプ74を着脱可能に接続することができる。従って、車両1の構成ユニットとしてのSCRマフラ70の汎用性を高めることができる。
As described above, in the vehicle tail pipe structure according to the present invention, the
1 車両
50 エンジン
60 DPFマフラ
70 SCRマフラ
73 第1テールパイプ
74、74A、74B 第2テールパイプ
1
Claims (1)
前記排ガス後処理装置に溶接により接続され、前記排ガスが流入する第1テールパイプと、
前記第1テールパイプに着脱可能に接続され、前記第1テールパイプに流入する前記排ガスを車外に排出する第2テールパイプと、を含み、
前記第2テールパイプは、前記車両の仕様条件に応じた形状を備えることを特徴とする車両用テールパイプ構造。 An exhaust gas aftertreatment device for performing an aftertreatment of exhaust gas discharged from an internal combustion engine of a vehicle;
A first tail pipe connected to the exhaust gas aftertreatment device by welding and into which the exhaust gas flows;
A second tail pipe detachably connected to the first tail pipe and discharging the exhaust gas flowing into the first tail pipe to the outside of the vehicle,
The tail pipe structure for a vehicle, wherein the second tail pipe has a shape corresponding to a specification condition of the vehicle.
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