JP2020204286A

JP2020204286A - パイプ保温構造

Info

Publication number: JP2020204286A
Application number: JP2019112091A
Authority: JP
Inventors: 貴之齋藤; Takayuki Saito
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2019-06-17
Publication date: 2020-12-24

Abstract

【課題】コストを抑えつつ、排気浄化装置に流入する排気の温度低下を抑制する。【解決手段】エンジン９の排気に含まれる窒素酸化物を還元し浄化する選択還元型触媒３Ａを内蔵した排気浄化装置３のパイプ保温構造は、排気浄化装置３に流入する排気が流れる第１パイプ５と、排気浄化装置３から流出する排気が流れる第２パイプ７と、を備える。第２パイプ７は、第１パイプ５を覆うように構成されている。【選択図】図１

Description

本開示は、ＳＣＲを備えた排気浄化装置に適用されるパイプ保温構造に関する。

従来、エンジンの排気に含まれる窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」という）を還元して除去する選択還元型触媒（以下「ＳＣＲ」という）を備えた排気浄化装置が知られている（例えば特許文献１参照）。ＳＣＲを用いた排気処理では、還元剤としての尿素水が排気中に添加され、尿素水の熱分解によって生成されたアンモニア（ＮＨ₃）により、ＮＯｘが窒素（Ｎ₂）に還元される。ＮＯｘ浄化率を高めるためには、排気浄化装置に流入する排気の温度を高温に保つことが好ましい。このため、例えば排気浄化装置に流入する排気が流れるパイプの外側に断熱材を被せ、プレス成型のカバーで保持する構成が提案されている。

特開２０１４−２３１７４８号公報

しかしながら、パイプの外側のプレス成型カバーは、パイプの曲げ形状や全長によっては複数に分割する必要があり、製品コストや製造コストの増大の要因となる。
本開示のパイプ保温構造は、このような課題に鑑み創案されたものであり、コストを抑えつつ、排気浄化装置に流入する排気の温度低下を抑制することを目的の一つとする。

ここで開示するパイプ保温構造は、エンジンの排気中の窒素酸化物を還元し浄化する選択還元型触媒を備えた排気浄化装置のパイプ保温構造であって、前記排気浄化装置に流入する前記排気が流れる第１パイプと、前記排気浄化装置から流出する前記排気が流れる第２パイプと、を備え、前記第２パイプは、前記第１パイプを覆うように構成されている。

このように、パイプ保温構造では、排気浄化装置から流出する排気が流れる第２パイプが、排気浄化装置に流入する排気が流れる第１パイプを覆うように構成されているため、第２パイプ内を流れる排気によって、第１パイプ内を流れる排気を保温する。つまり、二重管構造にすることによって、排気浄化装置に流入する排気の温度低下が抑制される。

本開示のパイプ保温構造によれば、コストを抑えつつ、排気浄化装置に流入する排気の温度低下を抑制することができる。

実施形態としてのパイプ保温構造が適用された排気浄化装置の模式図である。図１のパイプ保温構造を示す模式図である。

図面を参照して、実施形態としてのパイプ保温構造について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．構成］
本実施形態のパイプ保温構造は、図１に示す排気処理装置１に適用される。排気処理装置１は、例えば車両に搭載されたエンジン９の排気を浄化するものである。本実施形態では、エンジン９としてディーゼルエンジンを例示するとともに、ＤＰＦ装置２及びＳＣＲ装置３を備えた排気処理装置１を例示する。なお、図１及び図２中の白抜き矢印は排気の流れ方向を示す。

図１に示すように、ＤＰＦ装置２は、排気処理装置１のうち上流側に配置される浄化装置であり、筒状のケーシング２０内に配置された前段酸化触媒２Ａ及びパティキュレートフィルタ２Ｂ（Diesel Particulate Filter、以下「ＤＰＦ２Ｂ」という）を備える。前段酸化触媒２Ａは、排気中の一酸化窒素（ＮＯ）や未燃燃料中の炭化水素（ＨＣ）等を酸化する酸化触媒であり、ハニカム状の担体に触媒物質を担持して構成される。ＤＰＦ２Ｂは、排気に含まれる粒子状物質（Particulate Matter、以下「ＰＭ」という）を捕集する多孔質フィルタであり、前段酸化触媒２Ａの下流に配置される。なお、ＤＰＦ２Ｂで捕集されたＰＭは、酸化燃焼されて除去される。

ＳＣＲ装置３は、排気処理装置１のうち下流側に配置される浄化装置であり、筒状のケーシング３０内に配置された選択還元型触媒３Ａ（Selective Catalytic Reduction、以下「ＳＣＲ３Ａ」という）及び後段酸化触媒３Ｂを備える。ＳＣＲ３Ａは、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元して除去する触媒であり、ハニカム状の担体に触媒を担持して構成される。ＳＣＲ３Ａは、ＳＣＲ装置３の上流側に設けられた添加ノズル６から供給される添加剤（尿素水）をアンモニア（ＮＨ₃）に加水分解するとともにアンモニアを吸着し、吸着したアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを窒素（Ｎ₂）へと還元する。後段酸化触媒３Ｂは、ＳＣＲ３Ａの下流に配置され、ＳＣＲ３Ａでの還元反応における余剰分のアンモニアを除去するための酸化触媒であり、例えば前段酸化触媒２Ａと同様に構成される。

本実施形態の排気処理装置１は、ＤＰＦ装置２のケーシング２０（以下「上流ケーシング２０」という）の軸方向に対しＳＣＲ装置３のケーシング３０（以下「下流ケーシング３０」という）の軸方向が交差する向きで車両に搭載される。上流ケーシング２０には、軸方向の一端側に排気が流入する入口２１が設けられ、軸方向の他端側に排気出口としての開口２２が設けられる。また、下流ケーシング３０には、軸方向の一端側に排気が流入する入口３１が設けられ、軸方向の他端側に排気の出口３２が設けられる。なお、入口３１は、出口３２よりもＤＰＦ装置２から離隔して配置される。

ＤＰＦ装置２では、入口２１に上流パイプ４が接続され、開口２２に中間パイプ５（第１パイプ）が嵌合される。上流パイプ４は、エンジン９から排出された排気が流通する排気管であり、中間パイプ５は、ＤＰＦ装置２とＳＣＲ装置３とを繋ぐ排気管であり、ＳＣＲ装置３に流入する排気が流れる。本実施形態の排気処理装置１では、上流ケーシング２０の上流側の端面に入口２１が形成され、上流ケーシング２０の下流側の周面に開口２２が形成されているが、入口２１，開口２２の位置はこれに限られない。

本実施形態の排気処理装置１では、中間パイプ５の上流部５ａが上流ケーシング２０の内部であってＤＰＦ２Ｂの下流側に配置される。中間パイプ５の上流部５ａには、複数の貫通孔（図示略）が形成されており、これらの貫通孔を介して、ＤＰＦ２Ｂを通過した排気が中間パイプ５内に流入する。また、本実施形態の添加ノズル６は、上流ケーシング２０内に配置された中間パイプ５の上流部５ａ内に向けて添加剤を噴射できるよう、上流ケーシング２０の周面であって開口２２と対向する位置に配置される。なお、中間パイプ５の上流ケーシング２０に対する接続構造は一例であり、これに限られない。

本実施形態の中間パイプ５は、上記の上流部５ａに加え、開口２２の直下流に位置する中間部５ｂと、下流ケーシング３０の入口３１に接続される下流部５ｃとを有する。本実施形態の中間パイプ５は、上流部５ａ及び中間部５ｂがいずれも直線状に形成され、下流部５ｃが湾曲形状に形成される。添加ノズル６から噴射された添加剤は、中間パイプ５内を流通しながら排気と混合される。

ＳＣＲ装置３では、入口３１に中間パイプ５の下流部５ｃが接続され、出口３２にテールパイプ７（第２パイプ）の上流部７ａが接続される。テールパイプ７は、ＳＣＲ装置３から流出する排気が流れる排気管であり、排気処理装置１により浄化された排気を車両外部に排出する。テールパイプ７は、中間パイプ５を覆うように構成されている。具体的には、図２にも示すように、テールパイプ７には、中間パイプ５の中間部５ｂを覆う中間部７ｂが設けられており、この中間部５ｂ，７ｂにおいて二重管構造となっている。なお、テールパイプ７には、中間部７ｂに加え、中間部７ｂの上流側とＳＣＲ装置３の出口３２とを繋ぐ上流部７ａと、中間部７ｂの下流側に設けられた下流部７ｃとが設けられる。

中間パイプ５の中間部５ｂとテールパイプ７の中間部７ｂとは、好ましくは同軸配置される。テールパイプ７の中間部７ｂの軸方向両端面は閉鎖されており、上流部７ａ及び下流部７ｃはいずれも、中間部７ｂの周面に接続される。なお、本実施形態では、中間パイプ５内を流れる排気の向きとテールパイプ７内を流れる排気の向きとが同一であるが、これらが逆向きであってもよい。

［２．作用，効果］
図１及び図２に示すように、エンジン９から排出された排気は、ＤＰＦ装置２においてＰＭが除去されたのち、中間パイプ５の上流部５ａに流入し、添加ノズル６から噴射された添加剤と混ざり合いながら中間パイプ５内を流通する。そして、ＳＣＲ装置３に流入して窒素へと還元されて車外に排出される。ここで、ＳＣＲ３ＡでのＮＯｘ浄化率は、ＳＣＲ３Ａに流入する排気が高温であるほど高いことが知られている。

これに対し、本実施形態の中間パイプ５はテールパイプ７に覆われており、テールパイプ７内を流れる排気によって中間パイプ５内を流れる排気の保温効率が高められている。そのため、従来のように断熱材をプレス成型カバーで保持する構成と比べ、簡素な構成で中間パイプ５内の排気の保温性を高めることができる。したがって、コストを抑えつつＳＣＲ装置３に流入する排気の温度低下を抑制できる。

［３．変形例］
上述した排気処理装置１の構成は一例である。ＤＰＦ装置２及びＳＣＲ装置３が互いに平行に配置されていてもよいし、これらに代えて、あるいは加えて、他の排気浄化装置が設けられてもよい。また、上流ケーシング２０の周面又は端面に排気出口が設けられ、この排気出口に中間パイプ５の上流端が接続されてもよい。また、中間パイプ５の中途に添加ノズル６が配置されてもよい。中間パイプ５及びテールパイプ７の形状も一例であり、下流部５ｃが屈曲形状であってもよいし、二重管構造の中間部５ｂ，７ｂが直線状でなくてもよい。少なくとも、排気浄化装置から流出する排気が流れる第２パイプが、排気浄化装置に流入する排気が流れる第１パイプを覆うように設けられていればよい。

１排気処理装置
２ＤＰＦ装置
３ＳＣＲ装置（排気浄化装置）
３ＡＳＣＲ（選択還元型触媒）
５中間パイプ（第１パイプ）
７テールパイプ（第２パイプ）
９エンジン

Claims

エンジンの排気中の窒素酸化物を還元し浄化する選択還元型触媒を備えた排気浄化装置のパイプ保温構造において、
前記排気浄化装置に流入する前記排気が流れる第１パイプと、
前記排気浄化装置から流出する前記排気が流れる第２パイプと、を備え、
前記第２パイプは、前記第１パイプを覆うように構成されている
ことを特徴とする、パイプ保温構造。