JP2018127931A - Exhaust system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、内燃機関の排気通路に、排ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタを備えた排気系に関する。 The present disclosure relates to an exhaust system including a filter that collects particulate matter in exhaust gas in an exhaust passage of an internal combustion engine.
従来、この種の排気系としては、例えば特許文献1に記載の排気浄化装置がある。この排気浄化装置において、DPF組立体は、内燃機関(典型的にはディーゼルエンジン)の排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集すべく、ケース内に固定的に収納されたDPFを備えている。このDPF組立体は、排ガスの流出側で排気通路から分岐された洗浄剤供給部と、排ガスの流入側で排気通路から分岐された洗浄剤排出部とを備えている。DPFの洗浄時、DPF組立体を排気通路途中に装着したまま、洗浄剤供給部側から洗浄剤が供給される。これにより、DPF内部の堆積物(典型的には、サルファ系の燃え残り成分)を、DPFよりも低位置な部位となる洗浄剤排出部側にDPF洗浄剤と共に排出させる。 Conventionally, as this type of exhaust system, for example, there is an exhaust purification device described in Patent Document 1. In this exhaust purification apparatus, the DPF assembly includes a DPF fixedly housed in a case in order to collect particulate matter contained in the exhaust gas of an internal combustion engine (typically a diesel engine). . The DPF assembly includes a cleaning agent supply unit branched from the exhaust passage on the exhaust gas outflow side, and a cleaning agent discharge unit branched from the exhaust passage on the exhaust gas inflow side. When cleaning the DPF, the cleaning agent is supplied from the cleaning agent supply unit side while the DPF assembly is mounted in the exhaust passage. As a result, deposits inside the DPF (typically sulfa-based unburned components) are discharged together with the DPF cleaning agent to the cleaning agent discharge portion side which is a lower position than the DPF.
従来の排気浄化装置において、フィルタは縦方向に(即ち、フィルタにおいて排ガスが流れる方向が上下方向に沿うように)は配置されていた。しかし、フィルタは横方向にして車両下部に取り付けられることもある。このような場合でも、フィルタを容易に洗浄可能であることが求められる。 In the conventional exhaust purification device, the filter is arranged in the vertical direction (that is, the direction in which the exhaust gas flows in the filter is along the vertical direction). However, the filter may be attached to the lower part of the vehicle in the lateral direction. Even in such a case, it is required that the filter can be easily cleaned.
そこで、本開示の目的は、フィルタを容易に洗浄することができる排気系を提供することにある。 Therefore, an object of the present disclosure is to provide an exhaust system that can easily clean a filter.
本開示は、車両に搭載された内燃機関で生じた排ガスを大気中に導く排気通路と、前記排気通路を案内されてきた排ガスが上流側端面から下流側端面まで通過することで、当該排ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタと、を備えた排気系に向けられる。ここで、前記排気通路において、前記下流側端面よりも前記排ガスの流れ方向の下流側には貫通孔が形成され、前記貫通孔には、開放/閉鎖が可能な蓋が取り付けられ、前記蓋の開放時、前記貫通孔を介して、前記下流側端面は、前記車両の前後左右のいずれか一つの方向を臨む。 The present disclosure relates to an exhaust passage that guides exhaust gas generated in an internal combustion engine mounted on a vehicle to the atmosphere, and the exhaust gas that has been guided through the exhaust passage passes from an upstream end face to a downstream end face. And a filter for collecting the particulate matter. Here, in the exhaust passage, a through hole is formed on the downstream side in the flow direction of the exhaust gas from the downstream end surface, and a lid that can be opened / closed is attached to the through hole. When opened, the downstream end surface faces one of the front, rear, left and right directions of the vehicle through the through hole.
本開示の排気系によれば、フィルタを容易に洗浄することができる。 According to the exhaust system of the present disclosure, the filter can be easily cleaned.
以下、上記図面を参照して、本開示の排気系を詳説する。 Hereinafter, the exhaust system of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.
<1.定義等>
各図において、x軸、y軸およびz軸は、車両の前後方向、左右方向および上下方向を示す。z軸は特に、車両の下から上に向かう方向を示す。
DOCは、Diesel Oxidation Catalystの頭字語である。また、DPFは、Diesel Particulate Filterの頭字語である。また、SCRは、Selective Catalytic Reductionである。また、RDOCは、Rear Diesel Oxidation Catalystの頭字語である。
<1. Definition>
In each figure, an x-axis, a y-axis, and a z-axis indicate a vehicle front-rear direction, a left-right direction, and a vertical direction. The z-axis particularly indicates the direction from the bottom to the top of the vehicle.
DOC is an acronym for Diesel Oxidation Catalyst. DPF is an acronym for Diesel Particulate Filter. Moreover, SCR is Selective Catalytic Reduction. RDOC is an acronym for Rear Diesel Oxidation Catalyst.
<2.排気系の概略構成>
各図において、排気系1は、ディーゼルエンジン等の内燃機関3と流体連通可能に接続され、大略的には、排気通路11と、複数の後処理装置13と、を備えている。
<2. Outline structure of exhaust system>
In each figure, the exhaust system 1 is connected to an
排気通路11は、主として金属製の配管からなり、例えば、車両の下部に設けられる。この排気通路11は、内燃機関3において燃料の燃焼により生じた排ガスを大気中に導く。
The
複数の後処理装置13は、排気通路11の途中に取り付けられて、排気通路11を導かれてくる排ガスに対し所定の処理を行って、排気通路11において排ガスの流れ方向の下流側に送り出す。本開示では、複数の後処理装置13として、DOC13aと、DPF13bと、SCR13cと、RDOC13dとが例示される。これらは一般に、排気通路11において上流側から、DOC13a、DPF13b、SCR13c、RDOC13dの順で配置される。
The plurality of
DOC13aは、例えば円柱形状を有し、セラミックで作製されたハニカム担体を有する。このハニカム担体には多数の貫通孔が形成される。各貫通孔は、円柱形状のDOC13aの中心軸方向において対向しあう上流側端面から下流型端面まで貫通する。また、貫通孔の表面(即ち、ハニカム壁面)には貴金属触媒が担持またはコーティングされる。
The
上記のようなDOC13aは、自身の中心軸が排ガスの流れ方向に沿うように配置されて、主に、排気通路11を案内されてきた排ガス中の未燃焼ガスを酸化する。
The
DPF13bは、例えば、円柱形状を有し、セラミックで作製されたハニカム担体を有する。本開示では、DPF13bは、所謂ウォールフロー型フィルタである。ウォールフロー型では、ハニカム担体の上流側端面と下流側端面とは交互に封口され、このようなハニカム壁面が濾過面として使用される。なお、ハニカム壁面にも、貴金属触媒が担持またはコーティングされても良い。
For example, the DPF 13b has a columnar shape and includes a honeycomb carrier made of ceramic. In the present disclosure, the
上記のようなDPF13bは、排気通路11において上記DOC13aの直ぐ下流側に、自身の中心軸が排ガスの流れ方向に沿うように配置される。DPF13bでは、排気通路11を案内されてきた排ガスが上流側端面から下流側端面まで通過する。その過程で、DPF13bは、排ガス中の粒子状物質をハニカム壁面にて捕集する。
The
SCR13cは、例えば円柱形状を有し、セラミックで作製されたハニカム担体を有する。ハニカム壁面には、ゼオライトやバナジウム等の触媒が担持またはコーティングされる。
The
上記のようなSCR13cは、排気通路11において上記DPF13bの下流側に、自身の中心軸が排ガスの流れ方向に沿うように配置される。また、排気通路11においてDPF13bとSCR13cとの間には、還元剤としての尿素水が噴射され、DPF13bを通過した排ガスに供給される。その結果、尿素がアンモニアに加水分解される。アンモニアを含む排ガスがSCR13cを通過中、触媒の作用により窒素酸化物(所謂NOx)が窒素と水に反応する。これにより、排ガス中の窒素酸化物が浄化される。
The
RDOC13dは、上記DOC13aと同様の構成を有しており、排気通路11において上記SCR13cの直ぐ下流に配置されて、SCR13cからスリップしてきたアンモニアを酸化する。
The
上記のような各後処理装置13で浄化された排ガスは、マフラー等を介して排気通路11から大気に放出される。
The exhaust gas purified by each of the
<3.DPF洗浄用の構成>
以下では、排気通路11において、DOC13aおよびDPF13bが設けられる部分を、第一部分通路11aと呼ぶ。また、SCR13cおよびRDOC13dが設けられる部分を、第三部分通路11cと呼ぶ。また、排気通路11において、第一部分通路11aおよび第三部分通路11cの間の部分を、第二部分通路11bと呼ぶ。
<3. Configuration for DPF cleaning>
Hereinafter, a portion of the
第一部分通路11aはy軸方向に沿って延在している。第一部分通路11aの下流端には貫通孔15が形成される。貫通孔15は、好ましくは、y軸方向からの平面視でDPF11bの下流側端面と概ね同じ形状で重なり合っている。また、貫通孔15と、下流側端面との間には遮るものが無く、貫通孔15から下流側端面が見通せることがさらに好ましい。また、DPF13bの下流側端面から貫通孔15までのy軸方向距離は極力短いことがさらに好ましい。
The first
第一部分通路11aの下流端には、貫通孔15を開放/閉鎖するための蓋17が取り付けられる。この蓋17の外側主面は、車両を基準としてy軸方向を臨んでいる。即ち、蓋17を基準にy軸方向に整備者等が位置した時、整備者等と蓋17との間には遮る物が何も無く、整備者等が蓋17を見通せるようになっている。
A
蓋17は、閉鎖時、ネジやボルト等(図示せず)により第一部分通路11aの下流端に固定される。DPF13bの洗浄時、整備者等がネジ等を取り外して蓋17を取り外し、これにより、貫通孔15は開放される。
When closed, the
また、第一部分通路11aの下端部(好ましくは、最下端部)には、少なくとも一つの排出口19が形成される。本開示では、好ましい例として、少なくとも一つの排出口19は、三個の排出口(即ち、第一排出口、第二排出口および第三排出口)19a〜19cを含む。なお、図示の都合上、参照符号「19」、「19a」、「19b」および「19c」は図2にのみ示される。
Further, at least one
第一排出口19aは、第一部分通路11aにおいてDOC13aの直ぐ上流側に形成される。
The
第二排出口19bは、第一部分通路11aにおいてDOC13aの下流側端面とDPF13bの上流側端面との間に形成される。
The
第三排出口19cは、第一部分通路11aにおいてDPF13bの直ぐ下流側に形成される。
The
対応する排出口19を開放/閉鎖するための蓋111が取り付けられる。各蓋111は、車両の下方を臨む。即ち、整備者等が車両の下方に位置した時、各蓋111を見通せるようになっている。本開示では、排出口19a〜19cに対応して蓋111a〜111cが設けられる。
A
第二部分通路11bは、好ましくは、第一部分通路11aの下流側端部の上端部に接続される。この第二部分通路11bは、最上流端からz軸方向に延在し屈曲した後に、第三部分通路11cの上流側端部に接続される。
The second
<4.DPF洗浄>
車載の電子制御ユニット(図示せず)は、例えば、DPF13bの上流側および下流側の差圧を周知の方法で監視しており、監視結果に基づき、粒子状物質の燃焼除去のタイミングを、警告灯の点灯等により、車両の運転者等に知らせる。運転者等の操作に応じて、電子制御ユニットは、DPF13bに堆積した粒子状物質を、高温の排気ガス等で燃焼除去させる。
<4. DPF cleaning>
An on-vehicle electronic control unit (not shown) monitors, for example, a differential pressure between the upstream side and the downstream side of the
上記のようにして粒子状物質を燃焼除去しても、DPF13bの内部には、サルファ系の燃え残り成分等が残留する場合が多い。このような燃え残り成分に関しては、DPF13bを洗浄することで洗い流す必要がある。その場合、車両の整備者等は、まず、蓋17および蓋111a〜111cを取り外す。
Even if the particulate matter is burned and removed as described above, sulfur-based unburned components and the like often remain in the
その後、整備者等は、貫通孔15からDPF13bの下流側端面に向かって(換言すると、排ガスの流れ方向とは逆方向に)、洗浄用流体(水、洗浄剤またはエアフロー)をホース等から噴出させる。これにより、DPF13bのハニカム壁面に堆積していた燃え残り成分等が洗い流されて、洗浄用流体と共に上流側端面から流出する。流出した洗浄用流体は、燃え残り成分等と共に、排出口19bから排気系1の外部に排出される。また、場合によっては、洗浄用流体は、排出口19a,19cからも排出される。
Thereafter, the maintenance person or the like spouts the cleaning fluid (water, cleaning agent or air flow) from the hose or the like toward the downstream end face of the
DPF13bの洗浄が完了すると、整備者等は、蓋17および蓋111a〜111cを取り付ける。
When the cleaning of the
<5.本排気系の作用・効果>
上述の通り、本排気系1では、DPF13bが配置される第一部分通路11aは、y軸方向(即ち、車両の左右方向)に沿って延在し、この下流端には、y軸方向を臨む貫通孔15が形成される。貫通孔15とDPF13bの下流側端面との間には、洗浄用流体の流れを遮るものが無く、貫通孔15から下流側端面が見通せるようになっている。
<5. Action and effect of this exhaust system>
As described above, in the exhaust system 1, the first
上記のことから、蓋17を取り外して貫通孔15を開放した時、DPF13bは、貫通孔15を介して、y軸方向を臨むことになる。即ち、DPF洗浄のために、車両のy軸方向に整備者等が位置した時、貫通孔15と下流側端面との間には遮る物が何も無く下流側端面を見通せるため、整備者等は、DPF13bの下流側端面に洗浄用流体をかけやすくなっている。このように、本開示によれば、DPF13bを車体から取り外す事無く容易に洗浄することが出来る排気系1を提供することが可能となる。
From the above, when the
また、上述の通り、本排気系1では、第一部分通路11aはy軸方向に沿って延在し、かつ、貫通孔15は、y軸方向からの平面視でDPF11bの下流側端面と概ね同じ形状で重なり合っている。この構成によれば、ホース等を貫通孔15に挿入し洗浄用流体を下流側端面にかける際、ホース等も洗浄用流体も他の部品と干渉しないし、整備者等は、DPF13bの下流側端面全域に貫通孔15から洗浄用流体をかけやすくなる。
As described above, in the exhaust system 1, the first
また、上述の通り、本排気系1では、第二部分通路11bは、第一部分通路11aの上端部に接続されてz軸方向に延在する。この構成により、整備者等により供給された洗浄用流体が第三部分通路11cに浸入し難くなる。
As described above, in the exhaust system 1, the second
また、上述の通り、本排気系1では、第一部分通路11aにおけるDPF13bの直ぐ上流側に排出口19bが形成されており、この排出口19bから洗浄用流体が排出される。この構成により、洗浄用流体を簡単に排気系1の外部に排出することが出来る。
Further, as described above, in the exhaust system 1, the
<6.付記>
上述の説明では、蓋17の開放時、DPF13bの下流側端面も貫通孔15も、y軸方向(即ち、車両の左右いずれかの方向)を臨むようになっていた。しかし、これに限らず、蓋17の開放時、DPF13bの下流側端面および貫通孔15は、x軸方向(即ち、車両の前後いずれかの方向)を臨むようにしても良い。
<6. Addendum>
In the above description, when the
ここで、「x軸方向を臨む」という文言は、DPF13bの下流側端面および貫通孔15がx軸方向に互いに正対するという意味だけでなく、DPF13bの下流側端面および貫通孔15がx軸方向に対し傾斜した方向(但し、z軸方向を除く)に互いに正対することも含む。この点については、「y軸方向を臨む」という文言も同様である。
Here, the phrase “facing the x-axis direction” not only means that the downstream end surface of the
上述の説明では、各排出口19は蓋17を用いて開放/閉鎖されるとして説明した。しかし、これに限らず、各排出口19は、電磁弁や電動弁により開放/閉鎖されても良い。
In the above description, each
本開示に係る排気系は、フィルタを容易に洗浄することが出来、ディーゼルエンジンを搭載した乗用車や商用車に好適である。 The exhaust system according to the present disclosure can easily clean the filter and is suitable for passenger cars and commercial vehicles equipped with a diesel engine.
1 排気系
11 排気通路
13b DPF(フィルタ)
15 貫通孔
17 蓋
19 排出口
3 内燃機関
1
15 Through
Claims (4)
前記排気通路を案内されてきた排ガスが上流側端面から下流側端面まで通過することで、当該排ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタと、を備え、
前記排気通路において、前記下流側端面よりも前記排ガスの流れ方向の下流側には貫通孔が形成され、
前記貫通孔には、開放/閉鎖が可能な蓋が取り付けられ、
前記蓋の開放時、前記貫通孔を介して、前記下流側端面は、前記車両の前後左右のいずれか一つの方向を臨む、排気系。 An exhaust passage for guiding exhaust gas generated by an internal combustion engine mounted on a vehicle to the atmosphere;
The exhaust gas guided through the exhaust passage passes from the upstream end surface to the downstream end surface, and includes a filter that collects particulate matter in the exhaust gas, and
In the exhaust passage, a through hole is formed on the downstream side in the flow direction of the exhaust gas from the downstream end surface,
A lid that can be opened / closed is attached to the through hole,
An exhaust system in which the downstream end face faces one of the front, rear, left and right directions of the vehicle through the through hole when the lid is opened.
前記フィルタが配置され、前記方向に沿って延在する第一部分通路と、
前記第一部分通路の下流側端部の上端部分から上方に延在するよう、前記第一部分通路と流体連通可能に接続された第二部分通路と、を含み、
前記貫通孔は、前記第一部分通路の下流端に形成される、請求項1または2に記載の排気系。 The exhaust passage is
A first partial passage in which the filter is disposed and extends along the direction;
A second partial passage connected in fluid communication with the first partial passage so as to extend upward from an upper end portion of a downstream end portion of the first partial passage;
The exhaust system according to claim 1, wherein the through hole is formed at a downstream end of the first partial passage.
The exhaust system according to claim 3, wherein at least one discharge port is formed upstream of the filter at a lower end portion of the first partial passage.
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