JP5604348B2 - ディーゼルエンジンの排気処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ディーゼルエンジンの排気処理装置に関し、詳しくは、寒冷時に差圧検出ができなくなる不具合を改善することができるディーゼルエンジンの排気処理装置に関する。
従来、ディーゼルエンジンの排気処理装置として、ケーシングにDPFを収容し、DPFの上流と下流の排気圧を上流側導圧パイプと下流側導圧パイプで差圧センサに導出し、差圧センサによる差圧の検出値に基づいて、制御手段がDPFでのPMの堆積推定値を演算するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。
この種のディーゼルエンジンの排気処理装置によれば、PMの堆積推定値の演算により、PMの再生必要時期を知ることができる利点がある。
しかし、この種の排気処理装置では、一般に、ケーシング周壁から上流側導圧パイプと下流側導圧パイプを水平な向き、或いは斜め下向きに導出していたため、問題がある。
特開2010−270675号公報(図1参照)
《問題》 寒冷時に差圧検出ができなくなる不具合がある。
ケーシング周壁から上流側導圧パイプと下流側導圧パイプを水平な向き、或いは斜め下向きに導出していたため、各導圧パイプ内に排気中に含まれる水分が凝縮して溜まり、これが寒冷時に氷結し、排気圧が差圧センサに伝達されず、氷結物が解けるまで、差圧検出ができなくなる不具合がある。
本発明の課題は、寒冷時に差圧検出ができなくなる不具合を改善することができるディーゼルエンジンの排気処理装置を提供することにある。
請求項1に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図1または図4に例示するように、ケーシング(1)にDPF(2)を収容し、DPF(2)の上流側と下流側の排気圧を上流側導圧パイプ(3)と下流側導圧パイプ(4)で差圧センサ(5)に導入し、差圧センサ(5)による差圧の検出値に基づいて、制御手段(6)がDPF(2)でのPM堆積推定値を演算するようにした、ディーゼルエンジンの排気処理装置において、
図2(A)(B)(C)、図5(A)(B)(C)、図7(A)(B)、または図8(A)(B)に例示するように、ケーシング内部(7)と各導圧パイプ(3)(4)とを上流側連通孔(8)と下流側連通孔(9)でそれぞれ連通させ、各連通孔(8)(9)をケーシング内部(7)から外斜め上向きに導出し、各連通孔(8)(9)の導出端(8a)(9a)から各導圧パイプ(3)(4)を上向きに導出し、
図2(B),図7(A),図8(A)に例示するように、ケーシング(1)が排気入口側ケーシング部分(16)とDPF収容ケーシング部分(17)と排気出口側ケーシング部分(18)とを備え、
排気出口側ケーシング部分(18)に取り付けたボス(11)(15)(21)に下流側連通孔(9)を設け、
排気入口側ケーシング部分(16)とDPF収容ケーシング部分(17)の各連結フランジ(16a)(17a)の間に環状スペーサ(19)を挟み、
環状スペーサ(19)内にDPF上流側空間(20)を設け、環状スペーサ(19)に上流側連通孔(8)を設け、この上流側連通孔(8)に上流側導圧パイプ(3)を接続することができるようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
(請求項1に係る発明)
請求項1に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》 寒冷時に差圧検出ができなくなる不具合を改善することができる。
図2(A)(B)(C)、図5(A)(B)(C)、図7(A)(B)、または図8(A)(B)に例示するように、ケーシング内部(7)と各導圧パイプ(3)(4)とを上流側連通孔(8)と下流側連通孔(9)でそれぞれ連通させ、各連通孔(8)(9)をケーシング内部(7)から外斜め上向きに導出し、各連通孔(8)(9)の導出端(8a)(9a)から各導圧パイプ(3)(4)を上向きに導出したので、各導圧パイプ(3)(4)や各連通孔(8)(9)内で排気中に含まれる水分が凝縮しても、凝縮水は自重でケーシング内部(7)に流れ込み、寒冷時に各導圧パイプ(3)(4)や各連通孔(8)(9)内で凝縮水の氷結が起こらず、氷結に起因する不具合、すなわち、寒冷時に差圧検出ができなくなる不具合を改善することができる。
《効果》排気処理装置を小型化することができる。
図2(C)、図7(B)または図8(B)に例示するように、環状スペーサ(19)内にDPF上流側空間(20)を設け、環状スペーサ(19)に上流側連通孔(8)を設け、この上流側連通孔(8)に上流側導圧パイプ(3)を接続することができるようにしたので、DPF上流側空間(20)の幅を狭くすることができ、排気処理装置を小型化することができる。
これに対し、排気入口側ケーシング部分(16)の周壁に上流側導圧パイプ(3)を接続するボスを溶接で取り付ける場合、排気ガスの漏れを防止するために、ボスの周縁部を全周溶接する必要があり、排気入口側ケーシング部分(16)の連結フランジ(16a)とボスとの間に溶接トーチを進入させるスペースをあけておく必要があり、連結フランジ(16a)とボスとの距離が広がり、DPF上流側空間(20)の幅が広くなり、排気処理装置が大型化する問題が生じていた。
(請求項2に係る発明)
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気処理装置を小型化することができる。
図2(A)(B)(C)または図5(A)(B)(C)に例示するように、各連通孔(8)(9)をケーシング内部下半部(7a)側から導出したので、差圧センサ(5)の配置を低い位置に設定することができ、排気処理装置を小型化することができる。
(請求項3に係る発明)
請求項3に係る発明は、請求項2に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ボスを容易に取り付けることができる。
図2(A)(B)に例示するように、ケーシング周壁下半部(1a)に外斜め上向きに突出するボス(11)を取り付け、このボス(11)内に下流側連通孔(9)を設けるに当たり、ボス(11)の向きと直交する斜め向きのボス取り付け用傾斜壁(12)を形成し、このボス取り付け用傾斜壁(12)にボス(11)を取り付けたので、ボス(11)を容易に取り付けることができる。
(請求項4に係る発明)
請求項4に係る発明は、請求項1から請求項3のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ボス取り付け用傾斜壁の形成が容易になる。
図2(A)(B)に例示するように、ボス取り付け用傾斜壁(12)は、ケーシング周壁下半部(1a)の一部を屈曲させた屈曲部(13)の中間部分(13a)で形成し、屈曲部(13)は、内側に折れ曲がる上寄り部分(13b)と、この上寄り部分(13b)の下端から外側に折れ曲がる中間部分(13a)と、この中間部分(13a)の下端から内側に折れ曲がる下寄り部分(13c)とからなるので、ボス取り付け用傾斜壁(12)の形成が容易になる。
(請求項5に係る発明)
請求項5に係る発明は、請求項1または請求項2に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ケーシングの成形が容易になる。
図5(A)(B)に例示することにより、ケーシング周壁下半部(1a)に外斜め上向きに突出するボス(14)を取り付け、このボス(14)内に下流側連通孔(9)を設けるに当たり、ボス(14)の端面(14a)をケーシング周壁下半部(1a)に沿う形状にし、このケーシング周壁下半部(1a)にボス(14)の端面(14a)を沿わせて取り付けたので、ケーシング周壁下半部(1a)へのボスの取り付けに当たり、ケーシング周壁下半部(1a)に屈曲部等の加工を施す必要がなく、ケーシング(1)の成形が容易になる。
(請求項6に係る発明)
請求項6に係る発明は、請求項1に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気処理装置を小型化することができる。
図7(A)または図8(A)に例示するように、下流側連通孔(9)の始端寄り部(9b)をケーシング内部(7)から外向き斜め上に導出し、終端寄り部(9c)を始端寄り部(9b)よりも急上昇する向きに導出し、この終端寄り部(9c)からその導出方向に下流側導圧パイプ(4)の始端部(4a)を導出したので、下流側連通孔(9)の始端寄り部(9b)の導出方向が水平に近いものであっても、下流側導圧パイプ(4)の始端部(4a)の導出方向を急上昇する向きに導出することができ、ケーシング(1)に差圧センサ(5)を近づけて、排気処理装置を小型化することができる。
《効果》 下流側導圧パイプの成形が容易になる。
図7(A)または図8(A)に例示するように、ケーシング周壁(1b)に外斜め上向きに突出するボス(15)(21)を取り付け、このボス(15)(21)内に下流側連通孔(9)を設けるに当たり、下流側連通孔(9)の始端寄り部(9b)をケーシング内部(7)から外向き斜め上に導出し、終端寄り部(9c)を始端寄り部(9b)よりも急上昇する向きに導出し、この終端寄り部(9c)からその導出方向に下流側導圧パイプ(4)の始端部(4a)を導出したので、ボス(15)(21)内での下流側連通孔(9)の折れ曲がりにより、下流側導圧パイプ(4)の折れ曲がりの数を減少させることができ、下流側導圧パイプ(4)の成形が容易になる。
本発明の第1実施形態に係るディーゼルエンジンの排気処理装置の正面図である。 図1の排気処理装置を説明する図で、図2(A)は図1のIIA−IIA線断面図、図2(B)は下流側導圧パイプのボスとその周囲部分の拡大断面図、図2(C)は上流側導圧パイプと環状スペーサの上流側連通孔との接続部分の拡大断面図である。 図1のIII−III線断面図である。 本発明の第2実施形態に係るディーゼルエンジンの排気処理装置を説明するための参考形態の正面図である。 図4の排気処理装置を説明する図で、図5(A)は図4のVA−VA線断面図、図5(B)は下流側導圧パイプのボスとその周囲部分の拡大断面図、図5(C)は上流側導圧パイプのボスとその周囲部分の拡大断面図である。 図4のVI−VI線断面図である。 本発明の第3実施形態に係るディーゼルエンジンの排気処理装置を説明する図で、図7(A)は下流側導圧パイプのボスとその周囲部分の拡大断面図、図7(B)は上流側導圧パイプと環状スペーサの上流側連通孔との接続部分の拡大断面図である。 本発明の第4実施形態に係るディーゼルエンジンの排気処理装置を説明する図で、図8(A)は下流側導圧パイプのボスとその周囲部分の拡大断面図、図8(B)は上流側導圧パイプと環状スペーサの上流側連通孔との接続部分の拡大断面図である。
図1〜図3は本発明の第1実施形態に係るディーゼルエンジンの排気処理装置を説明する図、図4〜図6は第2実施形態に係るディーゼルエンジンの排気処理装置を説明するための参考形態を説明する図、図7は第3実施形態に係るディーゼルエンジンの排気処理装置を説明する図、図8は第4実施形態に係るディーゼルエンジンの排気処理装置を説明する図である。
第1実施形態について説明する。
図1に示すように、ケーシング(1)にDPF(2)を収容し、DPF(2)の上流側と下流側の排気圧を上流側導圧パイプ(3)と下流側導圧パイプ(4)で差圧センサ(5)に導入し、差圧センサ(5)による差圧の検出値に基づいて、制御手段(6)がDPF(2)でのPM堆積推定値を演算するようにしている。
DPFは、ディーゼル・パティキュレート・フィルタの略称、PMは粒子状物質の略称である。
制御手段(6)はエンジンECUである。エンジンECUとはエンジン電子制御ユニットの略称である。
制御手段(6)は、差圧センサ(5)による差圧の検出値と、DPF(2)の上流側の排気温度等に基づいて、予め実験的に求められているマップからPM堆積推定値を演算する。
ケーシング(1)にはDPF(2)の上流にDOC(22)を収容している。DOCはディーゼル酸化触媒の略称であり、排気中に混入させた燃料を排気中の酸素で触媒燃焼させることにより排気温度を上昇させ、DPF(2)に堆積したPMを焼却除去し、DPF(2)の再生を図るためのものである。
図2(A)(B)(C)に示すように、ケーシング内部(7)と各導圧パイプ(3)(4)とを上流側連通孔(8)と下流側連通孔(9)でそれぞれ連通させ、各連通孔(8)(9)をケーシング内部(7)から外斜め上向きに導出し、各連通孔(8)(9)の導出端(8a)(9a)から各導圧パイプ(3)(4)を上向きに導出している。
各連通孔(8)(9)をケーシング内部下半部(7a)側から導出している。
図2(A)(B)に示すように、ケーシング周壁下半部(1a)に外斜め上向きに突出するボス(11)を取り付け、このボス(11)内に下流側連通孔(9)を設けるに当たり、ボス(11)の向きと直交する斜め向きのボス取り付け用傾斜壁(12)を形成し、このボス取り付け用傾斜壁(12)にボス(11)を取り付けている。
図2(A)(B)に示すように、ボス取り付け用傾斜壁(12)は、ケーシング周壁下半部(1a)の一部を屈曲させた屈曲部(13)の中間部分(13a)で形成し、屈曲部(13)は、内側に折れ曲がる上寄り部分(13b)と、この上寄り部分(13b)の下端から外側に折れ曲がる中間部分(13a)と、この中間部分(13a)の下端から内側に折れ曲がる下寄り部分(13c)とからなる。
図1に示すように、ケーシング(1)が排気入口側ケーシング部分(16)とDPF収容ケーシング部分(17)と排気出口側ケーシング部分(18)とを備え、図2(B)に示すように、排気出口側ケーシング部分(18)に取り付けたボス(11)に下流側連通孔(9)を設け、図1に示すように、排気入口側ケーシング部分(16)とDPF収容ケーシング部分(17)の各連結フランジ(16a)(17a)の間に環状スペーサ(19)を挟み、図2(C)に示すように、環状スペーサ(19)内にDPF上流側空間(20)を設け、環状スペーサ(19)に上流側連通孔(8)を設け、この上流側連通孔(8)に上流側導圧パイプ(3)を接続することができるようにしている。
上流側導圧パイプ(3)は、下流側導圧パイプ(4)と同様にして、図2(B)に示すボス(11)で排気入口側ケーシング部分(16)の周壁に取り付けてもよい。
なお、図1、図2(A)中の符号(23)はDOC上流側排気温度センサの取付孔、符号(24)はDPF上流側排気温度センサの取付ボス、符号(25)はDPF下流側排気温度センサの取付ボスである。
図5(A)(B)(C)に示す参考形態では、ケーシング周壁下半部(1a)に外斜め上向きに突出するボス(14)を取り付け、このボス(14)内に下流側連通孔(9)を設けるに当たり、ボス(14)の端面(14a)をケーシング周壁下半部(1a)に沿う形状にし、このケーシング周壁下半部(1a)にボス(14)の端面(14a)を沿わせて取り付けている。
また、図5(C)に示すように、ケーシング周壁下半部(1a)に外斜め上向きに突出するボス(14)を取り付け、このボス(14)内に上流側連通孔(8)を設けるに当たり、ボス(14)の端面(14a)をケーシング周壁下半部(1a)に沿う形状にし、このケーシング周壁下半部(1a)にボス(14)の端面(14a)を沿わせて取り付けている。
他の構造は、図1〜図3に示す第1実施形態と同一の構造にしており、図4〜図6中、図1〜図3と同一の要素には、同一の符号を付しておく。
なお、上流側連通孔(8)は、第1実施形態と同様、図2(C)の環状スペーサ(19)を用いた構造にしてもよく、参考形態で環状スペーサ(19)を用いた構造のものを第2実施形態とする。
図7(A)(B)に示す第3実施形態では、図7(A)に示すように、ケーシング周壁(1b)に外斜め上向きに突出するボス(15)を取り付け、このボス(15)内に下流側連通孔(9)を設けるに当たり、下流側連通孔(9)の始端寄り部(9b)をケーシング内部(7)から外向き斜め上に導出し、終端寄り部(9c)を始端寄り部(9b)よりも急上昇する向きに導出し、この終端寄り部(9c)からその導出方向に下流側導圧パイプ(4)の始端部(4a)を導出している。
また、図7(B)に示すように、環状スペーサ(19)に上流側連通孔(8)を設け、上流側連通孔(8)の始端寄り部(8b)をケーシング内部(7)から外向き斜め上に導出し、終端寄り部(8c)を始端寄り部(8b)よりも急上昇する向きに導出し、この終端寄り部(8c)からその導出方向に上流側導圧パイプ(3)の始端部(3a)を導出している。上流側連通孔(8)の始端寄り部(8b)はケーシング内部上半部(7b)から導出し、終端寄り部(8c)は垂直上向きに導出している。
他の構造は、図1〜図3に示す第1実施形態と同一の構造にしている。
なお、上流側連通孔(8)は、ボス(15)を用いて、図7(A)と同様の構造にしてもよい。
図8(A)(B)に示す第4実施形態では、ケーシング周壁(1b)に外斜め上向きに突出するボス(15)(21)を取り付け、このボス(15)(21)内に下流側連通孔(9)を設けるに当たり、下流側連通孔(9)の始端寄り部(9b)をケーシング内部(7)から外向き斜め上に導出し、終端寄り部(9c)を始端寄り部(9b)よりも急上昇する向きに導出し、この終端寄り部(9c)からその導出方向に下流側導圧パイプ(4)の始端部(4a)を導出している。
また、図8(B)に示すように、環状スペーサ(19)に上流側連通孔(8)を設け、上流側連通孔(8)の始端寄り部(8b)をケーシング内部(7)から外向き斜め上に導出し、終端寄り部(8c)を始端寄り部(8b)よりも急上昇する向きに導出し、この終端寄り部(8c)からその導出方向に上流側導圧パイプ(3)の始端部(3a)を導出している。上流側連通孔(8)の始端寄り部(8b)はケーシング内部上半部(7b)から導出し、終端寄り部(8c)は垂直上向きに導出している。
他の構造は、図1〜図3に示す第1実施形態と同一の構造にしている。
なお、上流側連通孔(8)は、ボス(21)を用いて、図8(A)と同様の構造にしてもよい。
(1) ケーシング
(1a) ケーシング周壁下半部
(1b) ケーシング周壁
(2) DPF
(3) 上流側導圧パイプ
(4) 下流側導圧パイプ
(4a) 始端部
(5) 差圧センサ
(6) 制御手段
(7) ケーシング内部
(7a) ケーシング内部下半部
(8) 上流側連通孔
(8a) 導出端
(9) 下流側連通孔
(9a) 導出端
(9b) 始端寄り部
(9c) 終端寄り部
(11) ボス
(12) ボス取り付け用傾斜壁
(13) 屈曲部
(13a) 中間部分
(13b) 上寄り部分
(13c) 下寄り部分
(14) ボス
(14a) 端面
(15) ボス
(16) 排気入口側ケーシング部分
(16a) 連結フランジ
(17) DPF収容ケーシング部分
(17a) 連結フランジ
(18) 排気出口側ケーシング部分
(19) 環状スペーサ
(20) DPF上流側空間
(21) ボス

Claims (6)

  1. ケーシング(1)にDPF(2)を収容し、DPF(2)の上流側と下流側の排気圧を上流側導圧パイプ(3)と下流側導圧パイプ(4)で差圧センサ(5)に導入し、差圧センサ(5)による差圧の検出値に基づいて、制御手段(6)がDPF(2)でのPM堆積推定値を演算するようにした、ディーゼルエンジンの排気処理装置において、
    ケーシング内部(7)と各導圧パイプ(3)(4)とを上流側連通孔(8)と下流側連通孔(9)でそれぞれ連通させ、各連通孔(8)(9)をケーシング内部(7)から外斜め上向きに導出し、各連通孔(8)(9)の導出端(8a)(9a)から各導圧パイプ(3)(4)を上向きに導出し、
    ケーシング(1)が排気入口側ケーシング部分(16)とDPF収容ケーシング部分(17)と排気出口側ケーシング部分(18)とを備え、
    排気出口側ケーシング部分(18)に取り付けたボス(11)(15)(21)に下流側連通孔(9)を設け、
    排気入口側ケーシング部分(16)とDPF収容ケーシング部分(17)の各連結フランジ(16a)(17a)の間に環状スペーサ(19)を挟み、
    環状スペーサ(19)内にDPF上流側空間(20)を設け、環状スペーサ(19)に上流側連通孔(8)を設け、この上流側連通孔(8)に上流側導圧パイプ(3)を接続することができるようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
  2. 請求項1に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
    各連通孔(8)(9)をケーシング内部下半部(7a)側から導出した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
  3. 請求項2に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
    ケーシング周壁下半部(1a)に外斜め上向きに突出するボス(11)を取り付け、このボス(11)内に下流側連通孔(9)を設けるに当たり、
    ボス(11)の向きと直交する斜め向きのボス取り付け用傾斜壁(12)を形成し、このボス取り付け用傾斜壁(12)にボス(11)を取り付けた、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
  4. 請求項3に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
    ボス取り付け用傾斜壁(12)は、ケーシング周壁下半部(1a)の一部を屈曲させた屈曲部(13)の中間部分(13a)で形成し、屈曲部(13)は、内側に折れ曲がる上寄り部分(13b)と、この上寄り部分(13b)の下端から外側に折れ曲がる中間部分(13a)と、この中間部分(13a)の下端から内側に折れ曲がる下寄り部分(13c)とからなる、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
  5. 請求項2に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
    ケーシング周壁下半部(1a)に外斜め上向きに突出するボス(14)を取り付け、このボス(14)内に下流側連通孔(9)を設けるに当たり、
    ボス(14)の端面(14a)をケーシング周壁下半部(1a)に沿う形状にし、このケーシング周壁下半部(1a)にボス(14)の端面(14a)を沿わせて取り付けた、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
  6. 請求項1に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
    ケーシング周壁(1b)に外斜め上向きに突出するボス(15)(21)を取り付け、このボス(15)(21)内に下流側連通孔(9)を設けるに当たり、
    下流側連通孔(9)の始端寄り部(9b)をケーシング内部(7)から外向き斜め上に導出し、終端寄り部(9c)を始端寄り部(9b)よりも急上昇する向きに導出し、この終端寄り部(9c)からその導出方向に下流側導圧パイプ(4)の始端部(4a)を導出した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
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