JP2021161890A

JP2021161890A - 収納管

Info

Publication number: JP2021161890A
Application number: JP2020062040A
Authority: JP
Inventors: 篤司五十嵐; Atsushi Igarashi
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2021-10-11

Abstract

【課題】センサのセンシング精度を向上する収納管を提供する。【解決手段】排気通路１の中途位置に介在し、排気通路１を構成する配管２の管径Ｒ２よりも太い筒径Ｒ１を有する筒部１１と、この筒部１１の側の筒部用開口部１５から配管２の側の配管用開口部１６に向かって縮径する縮径部１３と、この縮径部１３に配置されてこの縮径部１３の内部に挿入されるセンサ５が設置される設置部１４と、を備え、配管用開口部１６の中心Ｐ２が筒部用開口部１５の中心Ｐ１よりもＺ方向上方に向かって偏心して成る収納管１０において、設置部１４は縮径部１３のうちの配管用開口部１６の中心Ｐ２よりもＺ方向上方の側に配置される。【選択図】図１

Description

本開示は収納管に関し、より詳細にはエンジンの排気通路の中途位置に介在して、内部に排気浄化装置を収納する収納管に関する。

エンジンの排気通路に配置される排気浄化装置は、排気通路を構成する配管の管径よりも太い筒径を有する筒部と、この筒部の側の開口部から配管の側の開口部に向かって縮径する縮径部とを備えた収納管の内部に収納される。排気浄化装置としては、排気に含有される粒子状物質を捕集するフィルタ装置、排気に含有される窒素酸化物を浄化する触媒装置が例示される。

この収納管（排気チャンバ）に関して、縮径部（テーパ部）を収納管の高さ方向において非対称に形成し、縮径部におけるテーパ角の大きな部分にセンサを傾斜させて取り付ける装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−４７１１８号公報

ところで、排気浄化装置による浄化率を向上するにはセンサのセンシング精度を向上する必要がある。しかしながら、特許文献１に記載の装置のように縮径部におけるテーパ角の大きな部分にセンサを配置する構成では、テーパ角の大きな部分で排気の流速が減少することがある。それ故、特許文献１に記載の装置では、排気の流速の減少に起因してセンサのセンシング精度を向上することができない。

本開示の目的は、センサのセンシング精度を向上する収納管を提供することである。

上記の目的を達成する本発明の一態様の収納管は、排気通路の中途位置に介在し、前記排気通路を構成する配管の管径よりも太い筒径を有する筒部と、この筒部の側の筒部用開口部から前記配管の側の配管用開口部に向かって縮径する縮径部と、この縮径部に配置されてこの縮径部の内部に挿入されるセンサが設置される設置部と、を備え、前記配管用開口部の中心が前記筒部用開口部の中心よりも筒径方向外側の一方向に向かって偏心して成る収納管において、前記設置部は前記縮径部のうちの前記配管用開口部の中心よりも前記一方向の側に配置されることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、センサの設置部が配管用開口部の中心よりも偏心させた方向の側に配置されることで、センサが排気の流速が低下するおそれのある部位を避けて配置され、センサにおける排気の流速の減少の影響を回避することができる。これにより、センサの性能を発揮させるには有利になり、センサのセンシング精度を向上することができる。

実施形態の収納管を例示する構成図である。図１の収納管の出口側を例示する斜視図である。図２の矢印ＩＩＩで示す断面図である。図２の矢印ＩＶで示す矢視図である。

以下に、本開示における収納管の実施形態について説明する。図中において、Ｘ方向を排気通路１における排気Ｇの流れ方向で、排気通路１を構成する配管２や収納管１０の筒部１１の軸方向とし、Ｚ方向を鉛直方向とし、Ｙ方向をＸ方向およびＺ方向のそれぞれに直交する方向とする。なお、白抜き矢印は排気Ｇの流れを示すものとする。

図１に例示するように、実施形態の収納管１０は図示しないエンジンから排出された排気Ｇが通過する排気通路１の中途位置に介在して、その内部に少なくとも一つの排気浄化装置３を収納する装置である。排気浄化装置３としては、排気に含有する炭化水素、一酸化炭素、及び一酸化窒素を酸化する酸化触媒装置、排気に含有する粒子状物質を捕集するフィルタ装置、アンモニアを還元剤として排気に含有する窒素酸化物を還元浄化する選択的還元触媒装置、排気に含まれる還元剤を吸着する吸着触媒装置が例示される。

収納管１０は筒部１１、縮径部１２、１３、および、設置部１４を備えて構成され、Ｘ方向両端のそれぞれがフランジを介して排気通路１を構成する配管２に連結される。

筒部１１はＸ方向両端が開口し、筒軸方向がＸ方向に向いた円筒形状を成す。筒部１１はその内部に円柱形状を成す排気浄化装置３が少なくとも一つ配置される。筒部１１は、その筒径Ｒ１が配管２の管径Ｒ２よりも太い。本開示において、筒径Ｒ１や管径Ｒ２は直径を示すものとする。

縮径部１２、１３は筒部１１のＸ方向の両端にそれぞれ配置される。縮径部１２、１３のそれぞれはＸ方向両端が開口し、筒部１１の側の開口部から配管２の側の開口部に向かって管径が縮径する円錐台状の配管である。縮径部１２は排気Ｇの流れに関して筒部１１の上流側の一端に配置され、縮径部１３は排気Ｇの流れに関して筒部１１の下流側の他端に配置される。縮径部１３において、筒部１１の側の開口部を筒部用開口部１５として、配管２の側の開口部を配管用開口部１６とする。

設置部１４は縮径部１３に配置され、縮径部１３の内部に挿入されるセンサ５を設置可能な部位である。設置部１４は縮径部１３の外周面から外側に向かって突出するとともに縮径部１３の内周面から内側に向かって突出する筒状を成す。設置部１４はその内周面に雌ねじが形成されてなる。センサ５は外周面に雄ねじが形成されて、設置部１４の雌ねじにその雄ねじが螺合されることで設置される。なお、設置部１４はその筒軸方向がＺ方向に限定されず、Ｚ方向から傾いた方向に向けてもよい。

図２に例示するように、収納管１０は設置部１４が設置された縮径部１３がその配管用開口部１６の中心Ｐ２が筒部用開口部１５の中心Ｐ１よりも筒径方向外側の一方向であるＺ方向上方に偏心して構成される。また、収納管１０は設置部１４が配管用開口部１６の中心Ｐ２よりもＺ方向上方に配置されて構成される。

本開示において偏心とは、配管用開口部１６の中心Ｐ２と筒部用開口部１５の中心Ｐ１とが筒径方向の一方向にずれたことを示す。また、本開示においてその一方向はＺ方向上方を示すものとする。

より詳細に、収納管１０は、配管用開口部１６の中心Ｐ２を通り配管用開口部１６の開口面に対して垂直な中心軸Ｌ２が筒部用開口部１５の中心Ｐ１を通り筒部用開口部１５の開口面に対して垂直な中心軸Ｌ１よりもＺ方向上方に平行移動するように偏心して構成される。なお、中心軸Ｌ１は筒部１１の筒軸線と一致するものとする。また、収納管１０は、設置部１４が縮径部１３において中心Ｐ２を通る水平面よりもＺ方向上方に配置されて構成される。

以上のように、本開示の収納管１０は、センサ５の設置部１４が配管用開口部１６の中心Ｐ２よりも偏心させた側に配置される。つまり、筒部用開口部１５から配管用開口部１６まで排気Ｇが円滑に流れる流路上にセンサ５を配置することが可能となる。それ故、センサ５が排気Ｇの流速が低下するおそれのある部位を避けて配置されることで、センサ５における排気Ｇの流速の減少の影響を回避することができる。これにより、センサ５の性能を発揮させるには有利になり、センサ５のセンシング精度を向上することができる。

また、設置部１４が縮径部１３における配管用開口部１６の中心Ｐ２よりもＺ方向上方側に配置されることで、設置部１４の縮径部１３の内部に突出した部分やセンサ５の挿入長さを長くすることなく、排気Ｇが円滑に流れる流路上にセンサ５を配置することが可能となる。それ故、設置部１４の縮径部１３の内部に突出した部分やセンサ５の挿入長さを長くすることで生じる排気抵抗の増加を抑制するには有利になる。

設置部１４が縮径部１３における配管用開口部１６の中心Ｐ２よりもＺ方向上方側に配置されることで、配管２や収納管１０に溜まった凝縮水によりセンサ５が被水することを回避するには有利になる。

図３に例示するように、中心Ｐ２を中心Ｐ１よりもＺ方向上方に偏心すると、縮径部１３はその内周面のＸ方向に対する角度が、Ｚ方向上方からＺ方向下方に向かって大きくなり、Ｚ方向上方の内周端１３ａとＸ方向とのなす角が最小となり、Ｚ方向下方の内周端１３ｂとＸ方向とのなす角が最大となる。本実施形態において縮径部１３の内周面のＸ方向に対する角度は、配管用開口部１６の中心Ｐ２を通るとともに法線が配管用開口部１６の径方向となる面で縮径部１３を切断した断面において形成される内周端とＸ方向とのなす角である。

本実施形態において、Ｘ方向に互いに隣接する縮径部１３のＺ方向上方の内周端１３ａと筒部１１のＺ方向上方の内周端１１ａとの管内側における角度θ１が１８０度（円周を３６０等分した弧の中心に対する角度の単位）以上となることが望ましい。このように構成すると、筒部１１を通過することでＸ方向に流れる排気Ｇに対して、縮径部１３におけるＺ方向上方の筒部用開口部１５から配管用開口部１６までの間に排気Ｇと対向する面がなくなり、縮径部１３におけるＺ方向上方側で排気Ｇが円滑に流れ、流速の低下を抑制できる。

なお、内周端１３ａと内周端１１ａとの管内側における角度θ１は１８０度がより望ましい。これにより、内周端１３ａと内周端１１ａとが一続きの平坦となり、縮径部１３におけるＺ方向上方の筒部用開口部１５から配管用開口部１６までの排気Ｇの流れを円滑にできる。また、角度θ１を１８０度よりも大きくする構成に比して、縮径部１３におけるＺ方向下方の排気Ｇの流れの悪化を抑制するには有利になる。

図４に例示するように、縮径部１３において、設置部１４が縮径部１３において中心Ｐ２を通る水平面よりもＺ方向上方に配置されるとともに、Ｘ方向に筒部用開口部１５、設置部１４の内側端１４ａ、配管用開口部１６が重なることが望ましい。

設置部１４は縮径部１３のＺ方向上方の外周端１３ｃの近傍に配置されることが望ましい。本開示において、縮径部１３のＺ方向上方の外周端１３ｃの近傍とは、配管用開口部１６の中心Ｐ２と外周端１３ｃとを通る直線を、中心Ｐ２を中心として所定の角度θ２で両方向に傾けた直線どうしの間の領域とする。所定の角度θ２は９０度未満の角度が望ましく、４５度以下の角度がより望ましい。

このように構成することで、設置部１４の配置位置がよりＺ方向上方となり、配管２や収納管１０に溜まった凝縮水によりセンサ５が被水することを回避するにはより有利になる。

本開示において、Ｘ方向に筒部用開口部１５、設置部１４の内側端１４ａ、配管用開口部１６が重なるとは、Ｘ方向視において筒部用開口部１５と配管用開口部１６とが重なった領域に内側端１４ａが位置することである。つまり、Ｘ方向において設置部１４の内側端１４ａが配置される領域は、筒部用開口部１５と配管用開口部１６との間に排気Ｇの流れを阻害するものが無い状態となる。

このように構成することで、設置部１４における縮径部１３の内側に突出した部位を長くすることなく、排気Ｇが円滑に流れて流速の低下が生じない部位にセンサ５を設置することが可能となる。これにより、設置部１４による排気抵抗の増加を抑制するには有利になる。

詳細に説明すると、縮径部１３は偏心させたことで、Ｚ方向上方からＺ方向下方に向かって内周面および外周面の角度が大きくなる。その角度が大きい部位に設置部１４を配置して、センサ５のセンシング精度を向上しようとすると、設置部１４の縮径部１３の内側に突出した部位を長くする必要がある。そこで、設置部１４が縮径部１３のＺ方向上方の外周端１３ｃの近傍の内周面および外周面の角度が比較的小さい部位に配置することで、設置部１４による排気抵抗の増加を抑制するには有利になる。

収納管１０は、中心軸Ｌ２が中心軸Ｌ１よりもＺ方向上方に平行移動するように偏心する構成に限定されない。例えば、中心軸Ｌ２が中心軸Ｌ１に対して傾いた構成にしてもよい。中心軸Ｌ２が中心軸Ｌ１に対して傾く構成は、配管用開口部１６の開口面が筒部用開口部１５の開口面に対して傾いた状態である。

収納管１０は、設置部１４の内側端１４ａが縮径部１３の内側に突出せずに、内側端１４ａが縮径部１３の内周面の一部を構成してもよい。

縮径部１３に配置される設置部１４の数は一つに限定されずに、複数でもよい。複数の設置部１４を縮径部１３に配置する場合に、Ｚ方向上方の外周端１３ｃの近傍の範囲内で、複数の設置部１４を縮径部１３の周方向に間隔を空けて配置することが望ましい。

既述した実施形態では、排気Ｇの流れに関して筒部１１よりも下流側に配置される縮径部１３に設置部１４を配置する構成を例示したが、筒部１１よりも上流側に配置される縮径部１２に設置部１４を配置してもよい。その場合も、本実施形態と同様に縮径部１２を偏心させ、設置部１４が縮径部１２における配管用開口部の中心よりも偏心させた側に配置されるように構成するとよい。

１排気通路
２配管
１０収納管
１１筒部
１３縮径部
１４設置部
１５筒部用開口部
１６配管用開口部

Claims

排気通路の中途位置に介在し、前記排気通路を構成する配管の管径よりも太い筒径を有する筒部と、この筒部の側の筒部用開口部から前記配管の側の配管用開口部に向かって縮径する縮径部と、この縮径部に配置されてこの縮径部の内部に挿入されるセンサが設置される設置部と、を備え、前記配管用開口部の中心が前記筒部用開口部の中心よりも筒径方向外側の一方向に向かって偏心して成る収納管において、前記設置部は前記縮径部のうちの前記縮径部の中心よりも前記一方向の側に配置されることを特徴とする収納管。
前記筒部の筒軸方向に前記筒部用開口部、前記設置部の前記縮径部の内側に配置される内側端、および、前記配管用開口部が重なる請求項１に記載の収納管。
前記筒部の筒軸方向に互いに隣接する前記縮径部の前記一方向の内周端と前記筒部の前記一方向の内周端との管内側における角度が１８０度以上となる請求項１または２に記載の収納管。
前記設置部は前記縮径部の前記一方向の外周端の近傍に配置される請求項１〜３のいずれか１項に記載の収納管。
前記一方向は鉛直方向上方である請求項１〜４のいずれか１項に記載の収納管。