JP6808024B2 - 排気ガス後処理装置、及び、エンジン - Google Patents
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Description
特許文献1には、ドレン配管の下端に、排水パイプを接続した排水装置が開示されている。
本発明の他の態様に係る排気ガス後処理装置は、エンジンから排出される排気ガスが導入される排気ガス後処理部と、該排気ガス後処理部の下部に接続されたドレン配管と、中継部材と、を備え、前記中継部材は、一端が前記ドレン配管に接続される導入ポートとされるとともに、該導入ポートから水平方向に延びて他端が外部に開口する導入側ガス抜き孔とされた導入流路と、前記導入流路の下部に接続され、水平方向のうち前記導入流路に対して交差する方向に延びて端部が外部に開口する排出ポートとされた排出流路と、を有し、前記排気ガス後処理部、前記ドレン配管および前記中継部材は前記エンジンの上側に配置されており、前記排出ポートに接続された排水パイプをさらに備え、前記排気ガス後処理部を複数備え、前記中継部材は、複数の前記排気ガス後処理部にそれぞれ対応する複数の前記導入流路を有し、2つの前記排気ガス後処理部が、水平方向に配列され、前記中継部材は、2つの前記排気ガス後処理部の間に位置し、前記排水パイプは、前記中継部材から2つの前記排気ガス後処理部の配列方向の一方側に延びている。
本発明の他の態様に係る排気ガス後処理装置は、エンジンから排出される排気ガスが導入される排気ガス後処理部と、該排気ガス後処理部の下部に接続されたドレン配管と、中継部材と、を備え、前記中継部材は、一端が前記ドレン配管に接続される導入ポートとされるとともに、該導入ポートから水平方向に延びて他端が外部に開口する導入側ガス抜き孔とされた導入流路と、前記導入流路の下部に接続され、水平方向のうち前記導入流路に対して交差する方向に延びて端部が外部に開口する排出ポートとされた排出流路と、を有し、前記排気ガス後処理部、前記ドレン配管および前記中継部材は前記エンジンの上側に配置されており、前記排出ポートに接続された排水パイプをさらに備え、前記排気ガス後処理部を複数備え、前記中継部材は、複数の前記排気ガス後処理部にそれぞれ対応する複数の前記導入流路を有し、複数の前記導入流路が、互いに交差するとともに、上下方向に並ぶ。
図1〜7においては、上下方向をZ軸方向とする。また、Z軸方向に直交する第一の水平方向をX軸方向とする。さらに、Z軸方向及びX軸方向に直交する第二の水平方向をY軸方向とする。
図1〜3に示すように、排気ガス後処理装置3は、排気ガス後処理部4と、ドレン配管5と、中継部材6と、排水パイプ7と、を備える。
図1に示すように、排気ガス後処理部4には、エンジン本体2から排出された排気ガスが導入される。本実施形態の排気ガス後処理部4は、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するディーゼルパーキュレートフィルタ(DPF)である。
図1〜3に示すように、排気ガス後処理装置3は、2つの排気ガス後処理部4を支持する支持部8をさらに備える。支持部8は、支持プレート15と、支持台16と、を備える。支持プレート15は、エンジン本体2の上面に載置されるとともに、ボルト等の固定部材(不図示)によってエンジン本体2に対して着脱可能に固定される。支持台16は、支持プレート15の上面に一体に設けられる。同一の排気ガス後処理部4には、複数(2つ)の支持台16が対応する。排気ガス後処理部4は、支持台16上に載置された状態で支持部8に固定される。
図1〜3に示すように、ドレン配管5は、各排気ガス後処理部4の下部に接続される。ドレン配管5は、前述した排出管13と同様に排気ガス後処理部4の第二端12に位置する。ドレン配管5は、排気ガス後処理部4から下方(Z軸負方向)に延びる。ドレン配管5は、ステンレス等からなる金属製の管である。
図2,3に示すように、本実施形態において、2つの排気ガス後処理部4と2つドレン配管5とを各々接続した2つの接続部分は、第一の水平方向(X軸方向)に間隔をあけて配列されている。
図1〜3に示すように、中継部材6は、上記したドレン配管5と後述する排水パイプ7とを中継する。すなわち、中継部材6には、ドレン配管5及び排水パイプ7が接続される。中継部材6は、ステンレス等からなる金属製の部材である。図4〜7に示すように、中継部材6は、導入流路20と排出流路30とを有する。
図4に示すように、導入流路20の延長方向の一端は、ドレン配管5に接続される導入ポート21とされる。各導入流路20の他端は、中継部材6の外部に開口する導入側ガス抜き孔22とされる。
また、本実施形態では、図5に示すように、第二導入流路20Bの導入側ガス抜き流路24の一部が、上下方向(Z軸方向)において第一導入流路20Aと重なる。なお、第二導入流路20Bの導入側ガス抜き流路24は、その全体が上下方向において第一導入流路20Aと重ならなくてもよい。すなわち、第二導入流路20Bの導入側ガス抜き流路24は、第一導入流路20Aよりも上方(Z軸正方向)に離れて位置してもよい。
排出流路30の延長方向から見て、排出側ガス抜き流路34のうち主排出流路33との接続部分の少なくとも一部が、主排出流路33の上部と重なればよい。本実施形態では、排出側ガス抜き流路34のうち主排出流路33との接続部分の全体が、主排出流路33の上部と重なっている。
また、本実施形態では、図7に示すように、第一導入流路20Aの導入側ガス抜き流路24の一部が、上下方向(Z軸方向)において排出流路30と重なる。なお、第一導入流路20Aの導入側ガス抜き流路24は、その全体が上下方向において排出流路30と重ならなくてもよい。すなわち、第一導入流路20Aの導入側ガス抜き流路24は、排出流路30よりも上方(Z軸正方向)に離れて位置してもよい。
また、本実施形態において、排出流路30において排出ポート31から排出側ガス抜き孔32に向かう方向は、第二導入流路20Bにおいて導入ポート21から導入側ガス抜き孔22に向かう方向に一致する。すなわち、排出流路30は、第二導入流路20Bと同じ方向に向いている。なお、排出流路30は、例えば第二導入流路20Bと逆の方向に向いてもよい。
また、中継部材6は、図2,3に示すように、2つの排気ガス後処理部4の間に位置する。具体的に、中継部材6は、第一の水平方向(X軸方向)において、2つの排気ガス後処理部4と2つのドレン配管5とを各々接続した2つの接続部分の中間に位置する。さらに、中継部材6は、図1,3に示すように、第二の水平方向(Y軸方向)において、排気ガス後処理部4とドレン配管5との接続部分(排気ガス後処理部4の第二端12)よりも排気ガス後処理部4の第一端11側に位置する。このため、2つのドレン配管5は、それぞれ第一の水平方向や第二の水平方向にも延びる。具体的に、各ドレン配管5の一部は、図2に示すように、各排気ガス後処理部4から斜め下方に延びる。
中継部材6の第一導入流路20Aには、一方の排気ガス後処理部4Aから延びる第一ドレン配管5Aが接続される。また、第二導入流路20Bには、他方の排気ガス後処理部4Bから延びる第二ドレン配管5Bが接続される。
また、中継部材6は、図1,2に示すように、支持プレート15の上面に固定される。
図1〜4に示すように、排水パイプ7は、中継部材6の排出ポート31に接続される。排水パイプ7は、中継部材6から下方(Z軸負方向)に延びる。図1〜3に示すように、排水パイプ7は、三つの部位41,42,43を含む。排水パイプ7の第一、第二部位41,42は、エンジン本体2の上側に位置する。
排水パイプ7の第一部位41は、中継部材6から、第二の水平方向において中継部材6の排出ポート31が向く方向(Y軸負方向)に延びる。図示しないが、排水パイプ7の第一部位41は、中継部材6から第二の水平方向に向かうにしたがって下方に向かうように傾斜して延びる。
本実施形態の排気ガス後処理装置3においては、各排気ガス後処理部4に侵入した水分が、各ドレン配管5を介して図4〜7に示す中継部材6の各導入流路20に流れ込む。第一導入流路20Aに流れ込んだ水分は、自重によって第一導入流路20Aの下部において流れ、第一導入流路20Aの下部に接続された排出流路30に流れ込む。一方、第二導入流路20Bに流れ込んだ水分は、自重によって第二導入流路20Bの下部において流れ、第二導入流路20Bの下部に接続された第一導入流路20Aを介して排出流路30に流れ込む。このため、各導入流路20に流れ込んだ水分が、各導入流路20の導入側ガス抜き流路24に流れ込み、導入側ガス抜き孔22から中継部材6の外部に排出されることを抑制できる。
排出流路30に流れ込んだ水分は、排出流路30の排出ポート31を通して中継部材6から排水パイプ7に流れ込み、自重によって排水パイプ7の内部を流れた上で、図1〜3に示すエンジン本体2の下端側に位置する排水パイプ7の排水口から排出される。
以上のことから、排気ガスが中継部材6から排水パイプ7に流れ込むことを抑制できる。
排気ガス後処理装置3をエンジン本体2から取り外す場合には、エンジン本体2に対する支持プレート15及び排水パイプ7の第三部位43の各固定状態を解除すればよい。また、排気ガス後処理装置3をエンジン本体2に取り付ける場合には、排気ガス後処理装置3の支持プレート15をエンジン本体2の上面に固定するとともに、排水パイプ7の第三部位43をエンジン本体2の側部に固定すればよい。
これに対し、本実施形態の排気ガス後処理装置3では、排水パイプ7の一部(特に第三部位43よりも中継部材6側の部位)が弾性配管44によって構成されている。これにより、排気ガス後処理装置3をエンジン本体2に取り付ける際には、弾性配管44が弾性的に変位することで、支持プレート15と排水パイプ7の第三部位43との相対的な位置を容易に調整できる。
以上のことから、排気ガスが中継部材6から排水パイプ7に流れ込むことを抑制し、排水パイプ7が排気ガスの熱によって劣化することを抑制できる。特に、排水パイプ7のうち熱に弱い弾性配管44の劣化を抑制できる。
一方、排気ガスの粘性抵抗は水分の粘性抵抗よりも小さい。このため、導入側ガス抜き流路24の流路断面積が主導入流路23の流路断面積よりも小さくても、排気ガスを導入側ガス抜き流路24に通して中継部材6の外部に排出できる。
一方、排気ガスの粘性抵抗は水分の粘性抵抗よりも小さい。このため、排出側ガス抜き流路34の流路断面積が主排出流路33の流路断面積よりも小さくても、排気ガスを排出側ガス抜き流路34に通して中継部材6の外部に排出できる。
複数の導入流路20が互いに交差することで、中継部材6における複数の導入ポート21の位置を自由に設定することができる。これにより、中継部材6に対する排気ガス後処理部4やドレン配管5の配置の自由度を向上できる。すなわち、排気ガス後処理装置3の設計自由度を向上できる。
また、複数の導入流路20が互いに上下方向にずれて位置することで、複数の導入流路20において、それぞれ導入ポート21から導入側ガス抜き孔22に向けて流れる排気ガスの流れが、複数の導入流路20の交差部分において衝突して乱れることを抑制できる。これにより、排気ガスを各導入流路20の導入側ガス抜き孔22から効率よく中継部材6の外部に排出することができる。
例えば、弾性配管44が曲がっている場合には、曲がっている弾性配管44の流路のうち外側の領域における排気ガスの流速が、内側の領域における排気ガスの流速よりも大きくなる。このため、排気ガスの熱によって、弾性配管44の管壁のうち前述した外側の領域に対応する部位の肉厚は、内側の領域に対応する部位の肉厚よりも薄くなりやすい。すなわち、排気ガスの熱に基づく弾性配管44の管壁の薄肉化に偏りが生じてしまう。
これに対し、弾性配管44が直線状に延びている場合には、弾性配管44の流路における排気ガスの流速の均一化を図ることができる。これにより、弾性配管44の薄肉化の偏りを抑制でき、弾性配管44の寿命を延ばすことができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
混合配管117は、第一の排気ガス後処理部4に対して排気ガスの流れ方向の下流側に配置される。混合配管117には、霧状の尿素水が導入される。混合配管117では、霧状の尿素水と、第一の排気ガス後処理部4から導入された排気ガスとを混合する。
処理部本体118は、混合配管117に対して排気ガスの流れ方向の下流側に配置される。処理部本体118では、混合配管117から導入された排気ガスに含まれるNOxを還元して排気ガスを浄化する。
処理部本体118における排気ガスの流れ方向の下流端には、排気ガスを排出する排出管13が接続されている。
図12に例示する排気ガス後処理装置103及びこれを備えるエンジン101であっても、上記実施形態と同様の効果を奏する。
Claims (14)
- エンジンから排出される排気ガスが導入される排気ガス後処理部と、
該排気ガス後処理部の下部に接続されたドレン配管と、
中継部材と、を備え、
前記中継部材は、一端が前記ドレン配管に接続される導入ポートとされるとともに、該導入ポートから水平方向に延びて他端が外部に開口する導入側ガス抜き孔とされた導入流路と、前記導入流路の下部に接続され、水平方向のうち前記導入流路に対して交差する方向に延びて端部が外部に開口する排出ポートとされた排出流路と、を有し、
前記排気ガス後処理部、前記ドレン配管および前記中継部材は前記エンジンの上側に配置されており、
前記排出ポートに接続された排水パイプをさらに備え、
前記排出流路の延長方向において前記排出ポートと反対側に位置する前記排出流路の端部が、前記中継部材の外部に開口する排出側ガス抜き孔とされ、
前記排出流路は、前記排出ポートを含む、前記導入流路に接続される主排出流路と、前記排出側ガス抜き孔を含む、前記主排出流路に接続される排出側ガス抜き流路と、を有し、
前記排出流路の延長方向に設けられる前記排出側ガス抜き流路に直交する流路断面積が、前記主排出流路の流路断面積よりも小さい排気ガス後処理装置。 - 前記排出側ガス抜き流路が、前記主排出流路の上部に位置する請求項1に記載の排気ガス後処理装置。
- 前記排気ガス後処理部を複数備え、
前記中継部材は、複数の前記排気ガス後処理部にそれぞれ対応する複数の前記導入流路を有する請求項1又は2に記載の排気ガス後処理装置。 - 2つの前記排気ガス後処理部が、水平方向に配列され、
前記中継部材は、2つの前記排気ガス後処理部の間に位置し、
前記排水パイプは、前記中継部材から2つの前記排気ガス後処理部の配列方向の一方側に延びている請求項3に記載の排気ガス後処理装置。 - 複数の前記導入流路が、互いに交差するとともに、上下方向に並ぶ請求項3又は4に記載の排気ガス後処理装置。
- エンジンから排出される排気ガスが導入される排気ガス後処理部と、
該排気ガス後処理部の下部に接続されたドレン配管と、
中継部材と、を備え、
前記中継部材は、一端が前記ドレン配管に接続される導入ポートとされるとともに、該導入ポートから水平方向に延びて他端が外部に開口する導入側ガス抜き孔とされた導入流路と、前記導入流路の下部に接続され、水平方向のうち前記導入流路に対して交差する方向に延びて端部が外部に開口する排出ポートとされた排出流路と、を有し、
前記排気ガス後処理部、前記ドレン配管および前記中継部材は前記エンジンの上側に配置されており、
前記排出ポートに接続された排水パイプをさらに備え、
前記排気ガス後処理部を複数備え、
前記中継部材は、複数の前記排気ガス後処理部にそれぞれ対応する複数の前記導入流路を有し、
2つの前記排気ガス後処理部が、水平方向に配列され、
前記中継部材は、2つの前記排気ガス後処理部の間に位置し、
前記排水パイプは、前記中継部材から2つの前記排気ガス後処理部の配列方向の一方側に延びている排気ガス後処理装置。 - 複数の前記導入流路が、互いに交差するとともに、上下方向に並ぶ請求項6に記載の排気ガス後処理装置。
- エンジンから排出される排気ガスが導入される排気ガス後処理部と、
該排気ガス後処理部の下部に接続されたドレン配管と、
中継部材と、を備え、
前記中継部材は、一端が前記ドレン配管に接続される導入ポートとされるとともに、該導入ポートから水平方向に延びて他端が外部に開口する導入側ガス抜き孔とされた導入流路と、前記導入流路の下部に接続され、水平方向のうち前記導入流路に対して交差する方向に延びて端部が外部に開口する排出ポートとされた排出流路と、を有し、
前記排気ガス後処理部、前記ドレン配管および前記中継部材は前記エンジンの上側に配置されており、
前記排出ポートに接続された排水パイプをさらに備え、
前記排気ガス後処理部を複数備え、
前記中継部材は、複数の前記排気ガス後処理部にそれぞれ対応する複数の前記導入流路を有し、
複数の前記導入流路が、互いに交差するとともに、上下方向に並ぶ排気ガス後処理装置。 - 前記排出流路の延長方向において前記排出ポートと反対側に位置する前記排出流路の端部が、前記中継部材の外部に開口する排出側ガス抜き孔とされた請求項6から請求項8のいずれか一項に記載の排気ガス後処理装置。
- 前記排出流路は、前記排出ポートを含む、前記導入流路に接続される主排出流路と、前記排出側ガス抜き孔を含む、前記主排出流路に接続される排出側ガス抜き流路と、を有し、
前記主排出流路が、水平方向において前記導入流路との交差部分から前記排出ポートに向かうにしたがって下方に向かうように傾斜している請求項1〜5、9のいずれか一項に記載の排気ガス後処理装置。 - 前記導入流路は、前記導入ポートを含む、前記排出流路に接続される主導入流路と、前記導入側ガス抜き孔を含む、前記主導入流路に接続される導入側ガス抜き流路と、を有し、
前記導入流路の延長方向に設けられる前記導入側ガス抜き流路に直交する流路断面積が、前記主導入流路の流路断面積よりも小さい請求項1から10のいずれか一項に記載の排気ガス後処理装置。 - 前記導入側ガス抜き流路が、前記主導入流路の上部に位置する請求項11に記載の排気ガス後処理装置。
- 前記導入流路は、前記導入ポートを含む、前記排出流路に接続される主導入流路と、前記導入側ガス抜き孔を含む、前記主導入流路に接続される導入側ガス抜き流路と、を有し、
前記主導入流路が、水平方向において前記導入ポートから前記排出流路との交差部分に向かうにしたがって下方に向かうように傾斜している請求項1から12のいずれか一項に記載の排気ガス後処理装置。 - 請求項1から請求項13のいずれか一項に記載の排気ガス後処理装置と、
排気ガスを排出するエンジン本体と、
を備えるエンジン。
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