JP6306428B2 - 排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気浄化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、炭素質から成る煤分と、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は、排気ガスが流通する排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが従来行われている。

前記パティキュレートフィルタは、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、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されるようにしてある。

そして、排気ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するので、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為、酸化触媒を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採用が検討されている。

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。

ただし、斯かる触媒再生型のパティキュレートフィルタ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の再生が良好に進まずに該パティキュレートフィルタが過捕集状態に陥る虞れがある。

そこで、パティキュレートフィルタの前段に、フロースルー型の酸化触媒を別途配置し、パティキュレートの堆積量が増加してきた段階で前記酸化触媒より上流側の排気ガス中に燃料を添加してパティキュレートフィルタの強制再生を行うことが考えられている。

つまり、パティキュレートフィルタより上流側で添加された燃料（ＨＣ）が前段の酸化触媒を通過する間に酸化反応し、その反応熱で昇温した排気ガスの流入により直後のパティキュレートフィルタの触媒床温度が上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタの再生化が図られることになる。

この種の燃料添加を実行するための具体的手段としては、圧縮上死点付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を追加することで排気ガス中に燃料を添加すれば良い。

図３に示す如く、このようなパティキュレートフィルタ１を前段の酸化触媒２と一緒に排気管３の途中に装備するにあたっては、該排気管３の途中に介装したケーシング４内に、前段の酸化触媒２とパティキュレートフィルタ１とを直列に配置して収容せしめ、多数の散気孔５ａを有する円盤状の分散板５を前記酸化触媒２の入側に排気ガス６の導入方向に対し直角に配置するようにしている。

また、前記ケーシング４の入側には、上流側の排気管３からの排気ガス６を導き入れる入口パイプ７を嵌挿して前記分散板５の中央部分に突き当たる位置まで延在せしめ、この入口パイプ７のケーシング４内に入り込んだ部位８に多数の散気孔７ａを開口するようにしてあり、上流側の排気管３から導いた排気ガス６が入口パイプ７の各散気孔７ａ及び分散板５の各散気孔５ａを介し拡散されて酸化触媒２の入側端に導かれるようになっている。

更に、前記ケーシング４の手前に張り出した入口パイプ７には、該入口パイプ７内を安定して流れる排気ガス６に対し検出子９ａを挿し入れて温度検出を行うセンサ９が備えられており、該センサ９の検出温度に基づいて前記パティキュレートフィルタ１の再生制御が実行されるようになっている。

一方、図４はセンサ９の別の配置例を示すもので、ここに図示している例の場合には、ケーシング４における分散板５と酸化触媒２の入側端との間にセンサ９を備えるようにしており、前記分散板５を通過して安定化した排気ガス６に対し検出子９ａを挿し入れて温度検出を行うようにしてある。

尚、この種の排気浄化装置におけるセンサの装備に関する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。

特開２０１１−２０８５７２号公報

しかしながら、近年における排気浄化装置の適切な制御を図るためには、排気ガス６の温度だけでなく、ＮＯx濃度やＰＭ濃度、酸素濃度等といった様々な情報が必要となってきており、更なるセンサ９の増設が求められているが、従来におけるセンサ９の装備には、該センサ９を嵌挿させて支えるために円筒状のセンサボス１０を全周溶接する必要があり、該センサボス１０自体の配置スペースや溶接代、その全周溶接の作業が可能な作業スペース等を確保しなければならない。

このため、複数のセンサボス１０を取り付けるにあたっては、該各センサボス１０同士を入口パイプ７やケーシング４の周方向に十分な距離を隔てて離間配置する必要があるが、小径の入口パイプ７の周方向に十分な距離を隔てて複数のセンサボス１０を離間配置することは困難であり、また、図５に示すように、ケーシング４の周方向に十分な距離を隔てて複数のセンサボス１０を離間配置するとしても、各センサ９のレイアウトの自由度が大幅に低下して周辺構造との干渉の問題が起こり易くなり、一つのセンサ９を最適な位置とすることで残りのセンサ９を最適な位置からずらした位置に取り付けざるを得なくなって一部のセンサ９に検出精度の低下を招く虞れがあった。

尚、ここでは、パティキュレートフィルタ１とその前段の酸化触媒２とをケーシング４により抱持した例で説明しているが、ＮＯx吸蔵還元触媒、選択還元型触媒、三元触媒等といった様々な触媒を抱持したケーシングの入側、若しくは出側に複数のセンサを装備する場合にも同様の問題が生じることは勿論である。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、排気浄化触媒を抱持して排気系の途中に介装されたケーシングにおける入側及び出側の少なくとも何れか一方に複数のセンサを装備するにあたり、該各センサの最適な位置への取り付けを実現して検出精度の向上を図ることを目的とする。

本発明は、排気系の途中に排気浄化触媒をケーシングにより抱持して介装し、該ケーシングにおける入側及び出側の少なくとも何れか一方に複数のセンサを装備した排気浄化装置であって、前記各センサを嵌挿させて支えるためのセンサボスを一体化し、該センサボスを共用して前記各センサを前記ケーシングに取り付け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、ケーシングにおける入側及び出側の少なくとも何れか一方に複数のセンサを装備するにあたり、各センサ毎に個別にセンサボスを介して取り付けを行う必要がなくなり、該各センサボスをケーシングの周方向に十分な距離を隔てて離間配置する必要もなくなる。

即ち、同じセンサボスを共用することで複数のセンサを近接配置してコンパクトに取り付けることが可能となり、これにより各センサのレイアウトの自由度が著しく向上して周辺構造との干渉の問題が起こり難くなるので、各センサの最適な位置への取り付けを実現することが可能となる。

また、本発明においては、前記ケーシングにおける入側及び出側の少なくとも何れか一方に、略直角に突き当たる二平面から成る窪み部を設け、該窪み部に嵌め合わせて前記二平面に亘り全周溶接し得るＬ字断面のセンサボスを採用することが好ましい。

このようにすれば、ケーシングの入側及び出側の少なくとも何れか一方における最適な位置に窪み部を設け、該窪み部にＬ字断面のセンサボスを嵌め合わせて前記窪み部の二平面に亘り全周溶接することで無理なくセンサボスの取り付けを行い、各センサの最適な位置への取り付けを容易に実現することが可能となる。

しかも、その取り付け時においては、前記窪み部内にセンサボスと各センサが収まることでケーシングの外形より外側へ各センサが大きく張り出さなくなるので、周辺構造との干渉がより確実に回避され、各センサのレイアウトの自由度がより一層向上されることになる。

また、このような窪み部を介して各センサの取り付けを行うにあたっては、前記窪み部が、ケーシングの軸心方向に対し略直交する第一の平面と、ケーシングの軸心方向に沿う第二の平面とから成り、該第二の平面に対し各センサが略直角に嵌挿されていることが好ましい。

このようにすれば、排気浄化触媒の中心を通る排気ガスの主流に対し各センサの検出子を挿し入れて検出を行うにあたり、従来のケーシングの外周面から検出子を挿し入れる場合よりも該検出子を短縮することが可能となり、特殊な長尺のセンサを製作しなくて済むことになる。

上記した本発明の排気浄化装置によれば、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、排気浄化触媒を抱持して排気系の途中に介装されたケーシングにおける入側及び出側の少なくとも何れか一方に複数のセンサを装備するにあたり、同じセンサボスを共用することで複数のセンサを近接配置してコンパクトに取り付けることができ、これにより各センサのレイアウトの自由度を著しく向上して周辺構造との干渉の問題を起こり難くすることができるので、各センサの最適な位置への取り付けを実現して検出精度の向上を図ることができる。

（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、窪み部を用いることで各センサの最適な位置への取り付けを容易に実現することができ、しかも、その取り付け時に前記窪み部内にセンサボスと各センサを収めてケーシングの外形より外側への各センサの大きな張り出しを防ぎ、これにより周辺構造との干渉を更に確実に回避して各センサのレイアウトの自由度をより一層向上することもできる。

（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、排気浄化触媒の中心を通る排気ガスの主流に対し各センサの検出子を挿し入れて検出を行うにあたり、従来のケーシングの外周面から検出子を挿し入れる場合よりも該検出子を短縮することができ、特殊な長尺のセンサの製作を不要とすることができ、汎用のセンサを採用し易くすることでコストの削減を図ることができる。

本発明を実施する形態の一例を示す断面図である。 図１の窪み部及びセンサボスを斜め上方から見た斜視図である。 従来の排気浄化装置の一例を示す断面図である。 従来の排気浄化装置の他の例を示す断面図である。 従来における複数のセンサボスの配置例を示す断面図である。

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及び図２は本発明を実施する形態の一例を示すもので、ここに図示している例では、先に図３及び図４で説明したものと略同様に、パティキュレートフィルタ１を前段の酸化触媒２（排気浄化触媒）と一緒にケーシング４により抱持して排気管３途中に装備し、このケーシング４の入側に排気管３からの排気ガス６を導き入れる入口パイプ７を嵌挿すると共に、該入口パイプ７を酸化触媒２の入側端に対し所要間隔を隔てて対峙する位置まで延在せしめ且つそのケーシング４内に入り込んだ部位８に多数の散気孔７ａを開口し、前記入口パイプ７の先端位置で前記ケーシング４内を区画し且つ多数の散気孔５ａを開口して排気ガス６を拡散せしめる分散板５を備えた排気浄化装置となっているが、前記ケーシング４における入側端から分散板５にかけての範囲には、ケーシング４の軸心方向に対し略直交する平面１１ａ（第一の平面）と、ケーシング４の軸心方向に沿う平面１１ｂ（第二の平面）とから成る窪み部１１が設けられていると共に、該窪み部１１にＬ字断面のセンサボス１２が嵌め合わされて前記二つの平面１１ａ，１１ｂに亘り全周溶接されており、前記ケーシング４の軸心方向に沿う平面１１ｂに前記各センサ９が略直角に嵌挿されるようになっている。

ここで、前記各センサ９は、センサボス１２に対し螺着等の手段により取り付けられるようになっており、前記各センサ９を通すためのケーシング４側の開口部分については、前記センサボス１２により被覆されて該センサボス１２が全周溶接されることで気密性が保たれるようになっている。

而して、このようにすれば、ケーシング４における入側及び出側の少なくとも何れか一方に複数のセンサ９を装備するにあたり（図示例では二つ）、各センサ９毎に個別にセンサボス１２を介して取り付けを行う必要がなくなり、該各センサボス１２をケーシング４の周方向に十分な距離を隔てて離間配置する必要もなくなる。

即ち、同じセンサボス１２を共用することで複数のセンサ９を近接配置してコンパクトに取り付けることが可能となり、これにより各センサ９のレイアウトの自由度が著しく向上して周辺構造との干渉の問題が起こり難くなるので、各センサ９の最適な位置への取り付けを実現することが可能となる。

また、ケーシング４の入側及び出側の少なくとも何れか一方における最適な位置に窪み部１１を設け、該窪み部１１にＬ字断面のセンサボス１２を嵌め合わせて前記窪み部１１の二つの平面１１ａ，１１ｂに亘り全周溶接することで無理なくセンサボス１２の取り付けを行い、各センサ９の最適な位置への取り付けを容易に実現することが可能となる。

しかも、その取り付け時においては、前記窪み部１１内にセンサボス１２と各センサ９が収まることでケーシング４の外形より外側へ各センサ９が大きく張り出さなくなるので、周辺構造との干渉がより確実に回避され、各センサ９のレイアウトの自由度がより一層向上されることになる。

また、酸化触媒２の中心を通る排気ガス６の主流に対し各センサ９の検出子９ａを挿し入れて検出を行うにあたり、従来のケーシング４の外周面から検出子９ａを挿し入れる場合（図４参照）よりも該検出子９ａを短縮することが可能となり、特殊な長尺のセンサ９を製作しなくて済むことになる。

従って、上記形態例によれば、酸化触媒２を抱持して排気系の途中に介装されたケーシング４における入側及び出側の少なくとも何れか一方に複数のセンサ９を装備するにあたり、同じセンサボス１２を共用することで複数のセンサ９を近接配置してコンパクトに取り付けることができ、これにより各センサ９のレイアウトの自由度を著しく向上して周辺構造との干渉の問題を起こり難くすることができるので、各センサ９の最適な位置への取り付けを実現して検出精度の向上を図ることができる。

また、窪み部１１を用いることで各センサ９の最適な位置への取り付けを容易に実現することができ、しかも、その取り付け時に前記窪み部１１内にセンサボス１２と各センサ９を収めてケーシング４の外形より外側への各センサ９の大きな張り出しを防ぎ、これにより周辺構造との干渉を更に確実に回避して各センサ９のレイアウトの自由度をより一層向上することができる。

更に、酸化触媒２の中心を通る排気ガス６の主流に対し各センサ９の検出子９ａを挿し入れて検出を行うにあたり、従来のケーシング４の外周面から検出子９ａを挿し入れる場合よりも該検出子９ａを短縮することができ、特殊な長尺のセンサ９の製作を不要とすることができ、汎用のセンサ９を採用し易くすることでコストの削減を図ることができる。

尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、排気管途中のケーシング内に収容される排気浄化触媒は、必ずしもパティキュレートフィルタの前段に付帯装備される酸化触媒に限定されるものではなく、パティキュレートフィルタ自体を担体とした酸化触媒であっても良いし、ＮＯx吸蔵還元触媒、選択還元型触媒、三元触媒等といった様々な触媒であっても良いこと、また、センサには温度センサ、ＮＯxセンサ、ＰＭセンサ等の各種センサを適宜に選定して採用し得ること、更には、ケーシングの出側に複数のセンサを装備する場合にも同様に適用し得ること、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 酸化触媒（排気浄化触媒）
４ ケーシング
９ センサ
１１ 窪み部
１１ａ 平面（第一の平面）
１１ｂ 平面（第二の平面）
１２ センサボス

Claims (3)

1. 排気系の途中に排気浄化触媒をケーシングにより抱持して介装し、該ケーシングにおける入側及び出側の少なくとも何れか一方に複数のセンサを装備した排気浄化装置であって、前記各センサを嵌挿させて支えるためのセンサボスを一体化し、該センサボスを共用して前記各センサを前記ケーシングに取り付けたことを特徴とする排気浄化装置。
2. 前記ケーシングにおける入側及び出側の少なくとも何れか一方に、略直角に突き当たる二平面から成る窪み部を設け、該窪み部に嵌め合わせて前記二平面に亘り全周溶接し得るＬ字断面のセンサボスを採用したことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 前記窪み部が、ケーシングの軸心方向に対し略直交する第一の平面と、ケーシングの軸心方向に沿う第二の平面とから成り、該第二の平面に対し各センサが略直角に嵌挿されていることを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。

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