JP4248352B2 - 差圧測定装置 - Google Patents
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Description
本発明は、差圧測定装置に関するものである。
ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯＦ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）とを主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策として、図５に示す如く、ディーゼルエンジン１からの排気ガス２が流通する排気管３の途中にパティキュレートフィルタ４を装備することが考えられている。
図６に示すように、パティキュレートフィルタ４は、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路５の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路５については、その出口が目封じされるようになっており、各流路５を区画する多孔質薄壁６を透過した排気ガス２のみが下流側へ排出されて、前記多孔質薄壁６の内側表面にパティキュレートが捕集されるようにしてある。
そして、斯かるパティキュレートフィルタ４においては、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタ４の再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ないため、例えばアルミナに白金を担持させたものに適宜な量のセリウム等の希土類元素を添加して成る酸化触媒をパティキュレートフィルタ４に一体的に担持させた触媒再生型のパティキュレートフィルタの実用化が進められている。
即ち、このような触媒再生型のパティキュレートフィルタ４を採用すれば、捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去することが可能となるのである。
ただし、斯かる触媒再生型のパティキュレートフィルタ４を採用した場合であっても、排気温度の低い運転領域では、パティキュレートの処理量よりも捕集量が上まわってしまうので、このような低い排気温度での運転状態が続くと、パティキュレートフィルタ４の再生が良好に進まずに該パティキュレートフィルタ４が目詰まりを起こす虞れが依然として残っている。
このため、排気温度や触媒床温度を強制的に上昇させるような何らかの手段を講じて、パティキュレートフィルタ４に捕集されたパティキュレートの良好な燃焼除去を行い、これによりパティキュレートフィルタ４の再生化を図り得るようにすることが検討されているが、このようなパティキュレートフィルタ４の強制的な再生化を実現するに際しては、パティキュレートフィルタ４が目詰まりを起こしつつあることを事前に検知する手段が必要不可欠である。
一般的に、パティキュレートフィルタ４が目詰まりを起こしつつあることを検知するにあたっては、図７に示す如く、パティキュレートフィルタ４より上流側の排気管３に差圧センサ７を設置して排気ガス２の圧力と大気圧との差圧を検出し、その検出差圧に基づいてパティキュレートフィルタ４の捕集状況を推定することが考えられている。
尚、この種のパティキュレートフィルタの上流側に圧力センサを配置して前記パティキュレートフィルタの目詰まりを排気圧力の上昇により検出する技術に関しては、例えば、本発明と同じ出願人による下記の特許文献１等にもとりあげられている。
特開２００２−３０３２００号公報
しかしながら、このように差圧センサ７を用いて排気ガス２の圧力と大気圧との差圧を検出する場合、差圧センサ７の排気圧検知ポート８をラバーホース９及びステンレスパイプ１０を介してパティキュレートフィルタ４の上流側の排気管３に接続すると共に、差圧センサ７の大気圧検知ポート１１に短いラバーホース１２を装着して大気開放するようにしていたため、寒冷地で使用される車両においては、大気圧検知ポート１１側のラバーホース１２の大気開放口１３が着氷や凍結により閉塞し、そのまま温度低下することでホース内の等容変化により負圧が発生する結果、排気ガスの圧力と大気圧との差圧を正確に測定できなくなる虞れがあった。
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、差圧センサの着氷や凍結による大気開放口の閉塞を未然に回避して排気ガスの圧力と大気圧との差圧を正確に測定し得るようにした信頼性の高い差圧測定装置を提供することを目的としている。
本発明は、差圧センサの排気圧検知ポートを排気管途中に接続し且つ大気圧検知ポートを大気開放して前記排気管の排気圧力と大気圧との差圧を検出し得るようにした差圧測定装置であって、前記差圧センサの大気圧検知ポートに、該大気圧検知ポートから前記排気管に近接する位置まで延びて大気開放口を開口するようにした延長流路を装着し、
前記延長流路はパイプを備え、該パイプの大気開放口が、排気管の上端部に対し所要のクリアランスを挟んで下方向きに対峙し、前記排気管から立ち上がる熱気により前記パイプの大気開放口が暖められるように構成したことを特徴とするものである。
前記延長流路はパイプを備え、該パイプの大気開放口が、排気管の上端部に対し所要のクリアランスを挟んで下方向きに対峙し、前記排気管から立ち上がる熱気により前記パイプの大気開放口が暖められるように構成したことを特徴とするものである。
而して、このようにすれば、寒冷地で使用される車両であっても、大気圧検知ポートに装着された延長流路の大気開放口が排気管の近傍で開口しているので、該排気管から立ち上がる熱気により前記延長流路の大気開放口が暖められて着氷や凍結が防止される。
即ち、車両の走行中にあっては、排気管内を流れる高温の排気ガスにより前記排気管が温度上昇し、その輻射熱などで延長流路の大気開放口付近が暖められることになり、他方、エンジン停止後も排気管に残る余熱により延長流路の大気開放口付近が暖められることになる。
更に、本発明においては、延長流路の大気開放口が、排気管の上端部に対し所要のクリアランスを挟んで下方向きに対峙するように配置されていることが好ましく、このようにすれば、排気管から立ち上る熱気に対し前記延長流路の大気開放口を対峙させて効果的に暖めることが可能となり、しかも、延長流路を排気管に接触させなくて済むので、延長流路の材質に関する耐熱面での制約が緩和されることになる。また前記パイプが、Ｌ字状に屈曲して形成されるステンレスパイプであると共に、前記延長流路に、パイプと大気圧検知ポートとを接続するラバーホースを備えることが好ましい。
本発明は、差圧センサの排気圧検知ポートを排気管途中に接続し且つ大気圧検知ポートを大気開放して前記排気管の排気圧力と大気圧との差圧を検出し得るようにした差圧測定装置であって、前記差圧センサの大気圧検知ポートに、該大気圧検知ポートから前記排気管に近接する位置まで延びて大気開放口を開口するようにした延長流路を装着し、延長流路の大気開放口付近の所要範囲が、排気管の外周面に沿うように配置されていることを特徴とするものである。このようにした場合には、排気管の外周面からの直接的な熱伝導により延長流路の大気開放口付近が高い熱を受けることになるので、より確実に延長流路の大気開放口における着氷や凍結が回避されることになる。
尚、本発明においては、差圧センサの排気圧検知ポートが、排気管途中に装備されたパティキュレートフィルタの上流側に接続されていても良く、このようにすれば、前記差圧センサの検出差圧に基づき前記パティキュレートフィルタの捕集状況を推定することが可能となる。
上記した本発明の差圧測定装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、排気管から立ち上がる熱気により延長流路の大気開放口を暖めて着氷や凍結を防ぐことができるので、該大気開放口の閉塞を未然に回避し得て差圧センサにより排気ガスの圧力と大気圧との差圧を正確に測定することができ、寒冷地で使用される車両であっても、差圧センサの信頼性を従来より大幅に向上することができる。また、排気管から立ち上る熱気に対し延長流路の大気開放口を対峙させて効果的に暖めることができ、しかも、延長流路を排気管に非接触のまま保持できることで延長流路の材質に関する耐熱面での制約を大幅に緩和することができる。
（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、前記パイプが、Ｌ字状に屈曲して形成されるステンレスパイプであると共に、前記延長流路に、パイプと大気圧検知ポートとを接続するラバーホースを備えるので、着氷や凍結による大気開放口の閉塞を回避し、排気ガスの圧力と大気圧との差圧を正確に測定することができる。
（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、排気管の外周面からの直接的な熱伝導により延長流路の大気開放口付近に高い熱を与えることができるので、延長流路の大気開放口における着氷や凍結をより確実に防止することができる。
（ＩＶ）本発明の請求項４に記載の発明によれば、差圧センサの検出差圧に基づきパティキュレートフィルタの捕集状況を高い信頼性をもって推定することができ、パティキュレートフィルタが目詰まりを起こす前に該パティキュレートフィルタを再生させるための対策を講じることができる。
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例の差圧測定装置においては、前述した図７の場合と同様に、差圧センサ７の排気圧検知ポート８を排気管３途中にあるパティキュレートフィルタ４の上流側に接続し且つ大気圧検知ポート１１を大気開放して前記排気管３の排気圧力と大気圧との差圧を検出し得るようにしているが、前記差圧センサ７の大気圧検知ポート１１には、該大気圧検知ポート１１から前記排気管３に近接する位置まで延びて大気開放口１３を開口するようにした延長流路が装着されており、ここに図示する例では、前記延長流路をラバーホース１４とステンレスパイプ１５とで構成している。
図２及び図３に詳細を示す通り、各ステンレスパイプ１０，１５は、何れもＬ字状に屈曲して形成され且つ排気管３の外周面に溶接したブラケット１６により保持されており、延長流路を成すステンレスパイプ１５の先端部に開口している大気開放口１３は、排気管３の上端部に対し所要のクリアランスｘを挟んで下方向きに対峙するように配置されている。
而して、このようにすれば、寒冷地で使用される車両であっても、大気圧検知ポート１１に装着された延長流路を成すステンレスパイプ１５の大気開放口１３が排気管３の近傍で開口しているので、該排気管３から受ける熱により前記ステンレスパイプ１５の大気開放口１３が暖められて着氷や凍結が防止される。
即ち、車両の走行中にあっては、排気管３内を流れる高温の排気ガス２により前記排気管３が温度上昇し、その輻射熱などでステンレスパイプ１５の大気開放口１３付近が暖められることになり、他方、エンジン停止後も排気管３に残る余熱によりステンレスパイプ１５の大気開放口１３付近が暖められることになる。
従って、上記形態例によれば、排気管３から受ける熱によりステンレスパイプ１５の大気開放口１３を暖めて着氷や凍結を防ぐことができるので、該大気開放口１３の閉塞を未然に回避し得て差圧センサ７により排気ガス２の圧力と大気圧との差圧を正確に測定することができ、寒冷地で使用される車両であっても、差圧センサ７の信頼性を従来より大幅に向上することができる。
特に本形態例においては、延長流路を成すステンレスパイプ１５の大気開放口１３を、排気管３の上端部に対し所要のクリアランスｘを挟んで下方向きに対峙するように配置しているので、排気管３から立ち上る熱気に対し大気開放口１３を対峙させて効果的に暖めることができ、しかも、ステンレスパイプ１５を排気管３に非接触のまま保持できることで延長流路の材質に関する耐熱面での制約を大幅に緩和することができる。
そして、このように寒冷地で使用される車両についても差圧センサ７の信頼性を高く維持できれば、該差圧センサ７の検出差圧に基づきパティキュレートフィルタ４の捕集状況を高い信頼性をもって推定することができるので、パティキュレートフィルタ４が目詰まりを起こす前に該パティキュレートフィルタ４を再生させるための対策を講じることができる。
図４は本発明の別の形態例を示すもので、延長流路を成すステンレスパイプ１５の大気開放口１３付近の所要範囲を、排気管３の外周面に沿わせて溶接したものであり、このようにした場合には、排気管３の外周面からの直接的な熱伝導により延長流路の大気開放口１３付近に高い熱を与えることができるので、ステンレスパイプ１５の大気開放口１３における着氷や凍結をより確実に防止することができる。
尚、本発明の差圧測定装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、排気管途中に装備されたパティキュレートフィルタの捕集状況を監視する以外の目的で使用される差圧センサにも適用できること、延長流路は必ずしもラバーホースとステンレスパイプにより構成されないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
２ 排気ガス
３ 排気管
４ パティキュレートフィルタ
７ 差圧センサ
８ 排気圧検知ポート
１１ 大気圧検知ポート
１３ 大気開放口
１４ ラバーホース（延長流路）
１５ ステンレスパイプ（延長流路）
３ 排気管
４ パティキュレートフィルタ
７ 差圧センサ
８ 排気圧検知ポート
１１ 大気圧検知ポート
１３ 大気開放口
１４ ラバーホース（延長流路）
１５ ステンレスパイプ（延長流路）
Claims (4)
- 差圧センサの排気圧検知ポートを排気管途中に接続し且つ大気圧検知ポートを大気開放して前記排気管の排気圧力と大気圧との差圧を検出し得るようにした差圧測定装置であって、前記差圧センサの大気圧検知ポートに、該大気圧検知ポートから前記排気管に近接する位置まで延びて大気開放口を開口するようにした延長流路を装着し、
前記延長流路はパイプを備え、該パイプの大気開放口が、排気管の上端部に対し所要のクリアランスを挟んで下方向きに対峙し、前記排気管から立ち上がる熱気により前記パイプの大気開放口が暖められるように構成したことを特徴とする差圧測定装置。 - 前記パイプが、Ｌ字状に屈曲して形成されるステンレスパイプであると共に、前記延長流路に、パイプと大気圧検知ポートとを接続するラバーホースを備えたことを特徴とする請求項１に記載の差圧測定装置。
- 差圧センサの排気圧検知ポートを排気管途中に接続し且つ大気圧検知ポートを大気開放して前記排気管の排気圧力と大気圧との差圧を検出し得るようにした差圧測定装置であって、前記差圧センサの大気圧検知ポートに、該大気圧検知ポートから前記排気管に近接する位置まで延びて大気開放口を開口するようにした延長流路を装着し、
延長流路の大気開放口付近の所要範囲が、排気管の外周面に沿うように配置されていることを特徴とする差圧測定装置。 - 差圧センサの排気圧検知ポートが、排気管途中に装備されたパティキュレートフィルタの上流側に接続されていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の差圧測定装置。
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