KR20170113228A

KR20170113228A - 차량의 배기 장치

Info

Publication number: KR20170113228A
Application number: KR1020170037393A
Authority: KR
Inventors: 다이스케 이케다; 마사아키 다테야마
Original assignee: 코벨코 겐키 가부시키가이샤
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2017-10-12
Also published as: JP6399024B2; US20170284270A1; KR102318684B1; EP3225803B1; EP3225803A1; CN107237673A; JP2017180191A; CN107237673B; US10273860B2

Abstract

대형화 및 비용의 증대를 수반하는 일 없이 배기 가스의 NOx 농도의 정상적인 검출을 행하는 것이 가능한 차량의 배기 장치가 제공된다. 배기 장치는, 후처리 장치에 접속되는 상류 단부(24)와 그것보다도 높은 위치에서 배기구(25)를 둘러싸는 하류 단부를 갖는 배기관(20)과, 배기관(20)에 보유 지지되는 NOx 센서(30)와, 배기관(20)의 내부에 설치되는 방수벽(40)을 구비한다. 방수벽(40)은 후처리 장치로부터 NOx 센서(30)로의 배기 가스의 진입을 허용하는 가스 입구(41)를 남기면서 NOx 센서(30)와 배기구(25) 사이를 차단하는 형상을 가진다.

Description

차량의 배기 장치{EXHAUST DEVICE FOR VEHICLE}

본 발명은 차량, 예를 들어 일반 차량이나 운반 차량, 유압 셔블 등의 주행식 작업 기계에 탑재된 엔진으로부터 배출되는 배기 가스를 정화하여 대기에 방출하기 위한 배기 장치에 관한 것이다.

종래, 엔진을 탑재한 차량에 설치되는 배기 장치로서, 일본 특허 공개 제2014-163237호 공보에 개시되는 것이 알려져 있다. 여기에 개시되는 장치는, 엔진으로부터 배출되는 배기 가스를 정화하는 후처리 장치와, 당해 후처리 장치에서 처리된 후의 배기 가스를 대기에 방출하는 배기관과, 당해 배기관에 설치되는 NOx 센서를 구비한다. 상기 NOx 센서는, 대기에 방출되는 배기 가스의 NOx의 농도를 검출하고, 그 검출 결과는, 상기 후처리 장치의 운전 제어(예를 들어 NOx의 환원을 위한 요소수의 분사량의 제어)나 당해 후처리 장치의 고장 또는 열화의 진단을 행하기 위한 정보로서 이용된다.

그러나, 상기 NOx 센서는 일반적으로 물에 약하다. 예를 들어, 지르코니아 등의 세라믹스를 포함하는 감지부를 구비한 범용적인 NOx 센서에서는, 물이 상기 세라믹스의 표면에 부착되어 당해 표면 상에서 그대로 증발하면, 그 증발 잠열에 의해 당해 세라믹스에 큰 열응력이 발생하고, 최악일 경우에는 크랙에 이르게 할 우려가 있다. 게다가, 당해 NOx 센서는, 대기에 연통되는 배기관에 설치되므로, 예를 들어 빗물이나 고압 세정수가 당해 배기관 내에 진입하여 상기 NOx 센서에 도달한 가능성이 있다. 따라서, 당해 NOx 센서의 방수는 중요한 과제이다.

이 점에 관하여, 상기 일본 특허 공개 제2014-163237호 공보에 개시되는 배기관은 그 상류 단부와 하류 단부 사이의 중간 부분이 다른 부분보다도 깊게 내려간 대략 U자 형상을 이루고, 당해 중간 부분보다도 높은 상기 하류 단부에 상기 NOx 센서가 설치되어 있기 때문에, 당해 NOx 센서에 대한 빗물, 기타 외부로부터의 수분의 부착을 유효하게 방지하는 것이 가능하다. 그러나, 당해 배기관은, 그 중간 부분을 낮은 위치로 하기 위해 큰 통로 길이와 복잡한 형상을 요하고, 이에 의해, 장치의 현저한 대형화 및 비용의 증대를 수반한다.

본 발명의 목적은, 차량의 배기 장치이며, 장치의 현저한 대형화 및 비용의 증대를 수반하는 일 없이 배기 가스의 후처리를 위한 배기 가스 NOx 농도의 정상적인 검출을 행할 수 있는 것을 제공하는 데 있다.

제공되는 것은, 엔진이 탑재된 차량에 설치되고, 당해 엔진으로부터 배출되는 배기 가스를 후처리한 후에 대기에 방출하는 배기 장치이며, 상기 엔진에 접속되고, 당해 엔진으로부터 배출되는 배기 가스를 후처리하는 후처리 장치와, 당해 후처리 장치에 접속되는 상류 단부와 당해 상류 단부보다도 높은 위치에서 배기구를 둘러싸는 하류 단부를 갖는 배기관과, 상기 배기 가스와 접촉함으로써 당해 배기 가스 중의 NOx의 농도에 관한 검출 신호를 생성하는 감지부를 포함하고, 당해 감지부가 상기 배기관의 내부에 위치하도록 당해 배기관에 보유 지지되는 NOx 센서와, 상기 배기관의 내부에 설치되고, 당해 배기관의 상기 하류 단부로부터 상기 NOx 센서로의 상기 배기 가스의 진입을 허용하는 가스 입구를 남기면서 당해 NOx 센서와 상기 배기구의 사이를 차단하는 형상을 가지는 방수벽을 구비한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 차량인 유압 셔블의 우측면도.
도 2는 상기 유압 셔블의 평면도.
도 3은 상기 유압 셔블의 상부 선회체의 후부를 도시하는 우측면도.
도 4는 상기 상부 선회체의 후부에 설치되는 배기 장치의 평면도.
도 5는 상기 배기 장치의 배기관 및 이것에 보유 지지되는 NOx 센서를 도시하는 좌측면도.
도 6은 도 5의 VI-VI에 따른 단면을 도시하는 도면.
도 7은 도 6에 있어서 원 VII에 의해 둘러싸인 부분을 확대한 도면.
도 8은 상기 배기관을 하방에서 본 사시도.
도 9는 도 8에 있어서 원 IX에 의해 둘러싸인 부분을 확대한 도면.

본 발명의 바람직한 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 실시 형태는, 주행식 작업 기계, 구체적으로는 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같은 유압 셔블(1)에 본 발명이 적용된 것인데, 본 발명이 적용되는 차량은 유압 셔블에 한정되지 않는다. 본 발명은, 예를 들어 유압 셔블 이외의 주행식 작업 기계(파쇄기, 자주식 크레인 등)나, 트럭 등의 운반 차량, 일반 차량, 기타 차량에 널리 적용되는 것이 가능하다.

상기 유압 셔블(1)은 도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 크롤러식 하부 주행체(2)와, 하부 주행체(2) 위에 선회 가능하게 탑재된 상부 선회체(3)와, 상부 선회체(3)에 대하여 기복 가능하게 지지된 작업 어태치먼트(도시하지 않음)를 구비한다. 상부 선회체(3)는, 하부 주행체(2) 위에 설치되는 베이스 프레임(4)과, 베이스 프레임(4) 위에 설치되는 복수의 구성 요소를 갖고, 당해 복수의 구성 요소는, 캐빈(5), 엔진(6), 카운터 웨이트(7) 및 배기 장치(8)를 포함한다. 여기서, 상부 선회체(3)의 전후 방향 및 좌우 방향은 캐빈(5) 내의 운전석에 착좌하는 탑승원으로부터 본 전후 방향 및 좌우 방향에 각각 상당한다.

상기 엔진(6)은 길이 방향을 갖고, 당해 길이 방향이 상기 상부 선회체(3)의 좌우 방향과 합치하는 가로 방향의 자세로 상기 베이스 프레임(4)의 후부에 탑재되어 있다. 당해 엔진(6)에는, 당해 엔진(6)의 동력에 의해 구동되는 도시하지 않은 유압 펌프가 연결되어 있다.

상기 배기 장치(8)는 상기 엔진(6)으로부터 배출되는 배기 가스를 후처리(정화 처리)하여 대기에 방출한다. 당해 배기 장치(8)는 도시되지 않는 소음기와, 도 3 및 도 4에 도시되는 후처리 장치(10)와, 도 3 내지 도 6에 도시되는 배기관(20)과, 도 4 내지 도 9에 도시되는 NOx 센서(30)와, 도 6 내지 도 9에 도시되는 방수벽(40)을 구비한다.

상기 후처리 장치(10)는 상기 후처리를 행하기 위한 것으로, 서로 직렬로 배치된 제1 처리부(11) 및 제2 처리부(12)를 갖고, 당해 제1 및 제2 처리부(11, 12)는 상기 베이스 프레임(4) 위에 고정 설치된 가대(9) 위에 설치되어 있다. 당해 가대(9)는 상기 제1 및 제2 처리부(11, 12)의 하방에 수용 공간을 형성하고, 이 수용 공간에는 후처리 장치(10) 이외의 설비, 예를 들어 상기 유압 펌프가 배치된다.

상기 제1 처리부(11)는, 도 4에 도시되는 접속관(16)을 통해 상기 엔진(6)에 접속되고, 당해 엔진(6)으로부터 배출되는 배기 가스를 직접 받아들인다. 당해 제1 처리부(11)는 배기 가스의 정화를 위한 필터(Diesel Particulate Filter: 이하 DPF라고 칭함)를 보유한다. 상기 DPF는, 상기 엔진(6)으로부터 배출되는 배기 가스에 포함되는 그을음 등의 분진을 포착하는 능력을 갖는다. 또한, 당해 DPF는, 당해 DPF가 포착한 상기 분진의 고온에서의 소각에 의해 재생되는 것이 가능하다.

상기 제2 처리부(12)는, 상기 제1 처리부(11)의 하류측에 배치되고, 당해 제1 처리부(11)로부터 배출되는 배기 가스를 받아들인다. 당해 제2 처리부(12)는 소위 요소 SCR(Selective Catalytic Reduction) 시스템을 구성한다. 당해 요소 SCR 시스템은, 상기 배기 가스 중에 요소수를 분사하는 인젝터와, 그 하류측에 배치되는 SCR용 촉매를 포함하고, 당해 SCR용 촉매는, 상기 요소수의 고온 하에서의 가수 분해에 의해 발생한 암모니아와 상기 배기 가스 중의 질소산화물(NOx)의 산화 환원 반응을 촉진하여 당해 질소산화물을 무해화한다.

상기 배기관(20)은, 소위 테일 파이프이며, 상기 제1 및 제2 처리부(11, 12)에 의해 후처리된 후의 배기 가스를 대기에 방출하기 위한 유로를 형성한다. 구체적으로, 당해 배기관(20)은, 대략 일정한 직경을 가지는 배기관 본체(22)와, 플랜지부(24)를 갖는다.

상기 플랜지부(24)는 상기 배기관(20)의 상류 단부, 즉 상기 제2 처리부(12)의 출구에 접속되는 단부를 구성한다. 구체적으로, 상기 제2 처리부(12)는, 상부 선회체(3)의 전후 방향(도 4에서는 좌우 방향)으로 연장되는 처리부 본체(12a)와, 당해 처리부 본체(12a)의 출구측 단부(도 4에서는 좌측 단부)로부터 비스듬히 위를 향해 연장되는 출구부(12b)를 갖고, 당해 출구부(12b)의 단부에 플랜지부(14)가 형성되어 있다. 한편, 상기 배기관(20)의 플랜지부(24)는, 상기 배기관 본체(22)의 두께보다도 두꺼운 두께를 가짐과 함께, 당해 배기관 본체(22)의 외주면보다도 외측으로 돌출되고, 도시를 생략한 복수의 볼트에 의해 상기 출구부(12b)의 플랜지부(14)와 착탈 가능하게 체결되는 것이 가능한 형상을 갖는다.

상기 배기관 본체(22)는, 상기 플랜지부(24)로부터 비스듬히 위를 향해 연장되는 형상을 갖는다. 당해 배기관 본체(22)는, 상기 플랜지부(24)와 반대측의 단부인 하류 단부를 갖고, 당해 하류 단부는 당해 플랜지부(24)보다도 높은 위치에서 배기구(25)를 둘러싼다. 당해 배기구(25)는, 이 실시 형태에서는, 상기 상부 선회체(3)의 전후 방향에 대하여 뒤를 향해 개구되어 있지만, 당해 배기구(25)의 방향은 자유롭게 설정되는 것이 가능하다.

상기 NOx 센서(30)는, 상기 배기 가스 중의 NOx의 농도에 대응한 전기 신호인 NOx 농도 검출 신호를 생성하는 것이며, 감지부(32)와, 본체부(34)와, 센서 커버(36)를 갖는다.

상기 감지부(32)는, 상기 배기 가스와 접촉함으로써 상기 NOx 농도 검출 신호를 생성한다. 당해 감지부(32)는, 예를 들어 지르코니아(ZrO2) 고체 전해질의 적층 구조체에 의해 구성된다. 이로 인해, 당해 감지부(32)는 물에 약하고, 그 정상적인 작동을 유지하기 위해서는 당해 감지부(32)의 표면에 대한 물의 부착을 방지하는 것이 요구된다.

상기 본체부(34)는 상기 감지부(32)를 보유 지지함과 함께 상기 배기관(20)에 보유 지지되는 부위이다. 당해 본체부(34)는 원통 형상의 외주면을 갖고, 당해 외주면의 특정 부위에는 수나사가 각설되며, 당해 수나사에 도 5 내지 도 8에 도시되는 바와 같은 센서용 너트(38)가 장착된다.

상기 센서 커버(36)는 상기 감지부(32)보다도 NOx 센서(30)의 선단측에 위치하여 당해 감지부(32)를 덮는다. 구체적으로, 당해 센서 커버(36)는, 도 7 및 도 9에 도시되는 바와 같이, 상기 본체부(34)의 외경보다도 작은 외경을 갖는 원통 형상의 주위벽(36a)과, 당해 주위벽(36a)의 선단측의 개구를 막는 단부벽(36b)을 일체로 갖고, 상기 주위벽(36a)의 선단에 가까운 부위에는 상기 센서 커버(36)의 외부로부터 내부로의 배기 가스의 진입을 허용하는 복수의 투과 구멍(36c)이 형성되어 있다.

상기 NOx 센서(30)는 상기 감지부(32)가 상기 배기관(20)의 내부에 연통되도록 당해 배기관(20)에 보유 지지된다. 구체적으로, 당해 NOx 센서(30)는, 상기 감지부(32)보다도 선단측에 위치하는 상기 센서 커버(36)가 당해 감지부(32)보다도 하측에 위치하는 자세, 즉 아래를 향한 자세(이 실시 형태에서는 비스듬히 아래를 향한 자세)로 상기 배기관(20)에 보유 지지된다. 이것은, 상기 센서 커버(36)의 표면(특히 내측면)에 결로에 의해 부착된 물이, 그 증발 전에 상기 감지부(32)에 도달하는 것을 방지하기 위해서이다.

상기 배기관(20)은 상기 NOx 센서(30)를 보유 지지하는 센서 보유 지지부(26)를 갖고, 당해 센서 보유 지지부(26)는 상기와 같이 큰 두께를 갖는 플랜지부(24)에 형성되어 있다. 당해 센서 보유 지지부(26)는 센서 삽입 구멍(27)을 둘러싸는 원통 형상을 이룬다. 상기 센서 삽입 구멍(27)은 당해 센서 삽입 구멍(27)에 상기 NOx 센서(30)의 본체부(34)가 상기 센서 커버(36)를 아래로 하여 외측으로부터 압입되는 것이 가능한 구멍 직경을 갖고, 당해 본체부(34)가 압입된 상태에서 그 수나사에 상기 센서용 너트(38)가 장착됨으로써, 상기 NOx 센서(30)의 장착 위치가 결정된다. 당해 장착 위치는, 상기 NOx 센서(30)의 적어도 상기 감지부(32) 및 센서 커버(36)가 배기관(20)의 내부에 면하도록 설정된다. 상기 센서 삽입 구멍(27)의 축심의 방향, 환언하면 상기 센서 보유 지지부(26)에 보유 지지되는 상기 NOx 센서(30)의 중심축의 방향은, 상기 배기관(20)의 중심축에 대하여 약간 기울어진 방향으로 설정되어 있다.

상기 배기관(20) 및 상기 NOx 센서(30)의 본체부(34)나 센서 커버(36)를 구성하는 재료는, 적절히 선정되는 것이 가능하다. 바람직하게는, 상기 배기관(20) 중 적어도 상기 센서 보유 지지부(26)와, NOx 센서(30)에 있어서 상기 센서 보유 지지부(26)에 의해 보유 지지되는 부분(이 실시 형태에서는 상기 본체부(34))은 서로 동등한 선팽창 계수를 가지는 재료(예를 들어 동일한 스테인리스강재)에 의해 구성된다. 이것은, 당해 선팽창 계수의 차에 기인하여 상기 센서 보유 지지부(26)가 상기 NOx 센서(30)를 보유 지지하는 힘의 과부족이 발생하는 것을 방지한다. 구체적으로는, 상기 센서 보유 지지부(26)의 센서 삽입 구멍(27)의 직경 방향의 팽창이 상기 본체부(34)의 직경 방향의 팽창을 상회하고 당해 센서 보유 지지부(26)에 의한 당해 본체부(34)의 보유 지지력이 저하되는 점이나, 반대로 본체부(34)의 직경 방향의 팽창이 당해 센서 삽입 구멍(27)의 직경 방향의 팽창을 상회하고 당해 본체부(34)에 과도한 응력이 발생하는 것이 방지된다.

상기 방수벽(40)은 상기 배기관(20)의 내부에 설치되고, 당해 배기관(20)의 상류 단부로부터 상기 NOx 센서(30)로의 배기 가스의 진입을 허용하는 가스 입구를 남기면서 당해 NOx 센서(30)와 그 상측에 위치하는(상기 배기관(20)의) 배기구(25)와의 사이를 차단하는 형상을 가진다. 구체적으로, 당해 방수벽(40)은, 상기 배기관(20)의 플랜지부(24)와 이어지고 당해 플랜지부(24)와 함께 상기 NOx 센서(30)의 주위에 가스 진입 공간(46)을 획정하는 형상을 갖는다. 당해 방수벽(40)은 아래를 향해 개구되는 개구(41)를 둘러싸는 하단부(42)를 갖고, 당해 하단부(42)보다도 상측의 부분은, 상기 NOx 센서(30)를 상측 및 배기관(20)의 직경 방향의 내측(도 7에서는 좌측, 도 9에서는 우측)으로부터 덮는 형상을 갖는다.

이 실시 형태에 있어서, 상기 하단부(42)는 아래에서부터 볼 때 상기 NOx 센서(30)의 선단부를 둘러싸는 대략 반원 형상을 이룬다. 당해 하단부(42)가 획정하는 상기 개구(41)는, 당해 개구(41)를 통하여 상기 가스 진입 공간(46)의 하방으로부터 당해 가스 진입 공간(46) 내로의 배기 가스의 진입을 허용하는 가스 입구에 상당한다.

상기 하단부(42)보다도 상측의 부분은, 서로 연속되는 상측벽(43)과 하측 벽(44)에 의해 구성된다.

상기 상측벽(43)은 상기 플랜지부(24)의 내측면과 일체로 이어지는 기단부를 갖고, 상기 NOx 센서(30) 주위의 상기 가스 진입 공간(46)을 비스듬히 상측에서 덮음(즉, 상측과 배기관(20)의 직경 방향의 내측으로부터 덮음)으로써, 당해 NOx 센서(30)의 선단부(주로 센서 커버(36))와 상기 배기구(25)의 사이를 차폐한다. 구체적으로, 이 실시 형태에 관한 상측벽(43)은, 대략 원추 형상을 이루고, 상기 NOx 센서(30)의 선단부의 비스듬히 상방에 위치하며 당해 NOx 센서(30)를 아래에서부터 볼 대 대략 180°의 범위에 걸쳐 연속해서 덮는다.

상기 하측벽(44)은, 대략 반원통 형상을 이루고, 상기 상측벽(43)의 하단부와 일체로 이어지는 상단부와, 방수벽(40) 전체의 하단부(42)에 상당하는 하단부를 갖는다. 당해 하측벽(44)은, 아래에서부터 볼 때 상기 가스 진입 공간(46)을 상기 배기관(20)의 직경 방향의 내측으로부터 대략 180°의 범위에 걸쳐 덮는다.

상기 방수벽(40)은 상기 배기관(20)과 함께 단일의 주물에 의해 구성되는 것이 가능하다. 이것은, 부품 개수의 삭감을 가능하게 함과 함께, 예를 들어 당해 방수벽(40)과 당해 배기관(20)이 각각 별도의 부재에 의해 구성되고 나중에 접합(예를 들어 용접)되는 경우에 비해, 고온 하에서도 높은 강도를 갖는 것이 가능하다.

상기 방수벽(40)은 또한, 가스 입구인 상기 개구(41)를 통하여 상기 가스 진입 공간(46) 내에 진입한 가스를 당해 개구(41)와 상이한 위치에서 당해 방수벽(40)의 외측으로 릴리스하는 가스 출구를 형성하는 형상을 갖는다. 구체적으로는, 상기 하단부(42)에 있어서 주위 방향으로 배열되는 복수의 위치(이 실시 형태에서는 2개의 위치)의 각각에 당해 하단부(42)로부터 위를 향해 절결된 형상의 절결부(48)가 형성되고, 각 절결부(48)가 방수벽(40)의 내외를 연통하는 상기 가스 출구를 구성하고 있다. 즉, 도 9에 화살표로 표시된 바와 같이, 상기 하단부(42)에 의해 획정된 개구(41)를 통하여 상기 가스 진입 공간(46)에 진입된 배기 가스는, 당해 하단부(42)에 형성된 각 절결부(48)를 통하여 상기 방수벽(40) 외측의 배기관 내 공간으로 릴리스 되는 것이 가능하게 되어 있다.

이상 설명한 배기 장치에 의하면, 상기 방수벽(40)은, 상기 배기구(25)로부터 진입하는 물(예를 들어 빗물이나 고압 세정수)이 배기관(20) 내의 NOx 센서(30)의 선단부에 도달하는 것을 방지하면서, 당해 방수벽(40)의 하단부(42)가 획정하는 개구(가스 입구)(41)를 통하여 아래로부터의 배기 가스가 NOx 센서(30)의 선단부에 도달하는 것을 허용함으로써, 당해 NOx 센서(30)에 의한 상기 배기 가스 중의 NOx 농도의 정상적인 검출을 가능하게 한다. 이것은, 상기 NOx 센서(30)의 방수를 위해, 예를 들어 특허문헌 1에 개시되는 것과 같은 길고 또한 복잡한 형상의 배기관을 구비할 필요를 없애고, 이에 의해, 장치의 대형화 및 비용의 증대를 효과적으로 억제하는 것을 가능하게 한다.

본 발명은 이상 설명한 실시 형태에 한정되지 않는다. 본 발명은, 예를 들어 다음과 같은 형태를 포함할 수 있다.

A) 방수벽의 기본 형상에 대해서

본 발명에 관한 방수벽은, 적어도 배기관의 배기구와 당해 배기관 내에 존재하는 NOx 센서의 부분 사이를 차폐하는 것이면 되고, 그 범위에서 당해 방수벽의 형상은 자유롭게 설정되는 것이 가능하다. 예를 들어, 당해 방수벽은, 상기 차폐를 행하기 위한 단순한 평판에 의해 구성되어도 된다. 그러나, 상기 실시 형태의 방수벽(40)과 같이, 배기관(20)과 이어지고 당해 배기관(20)과 함께 상기 NOx 센서(30)의 주위에 가스 진입 공간(46)을 획정함과 함께, 당해 가스 진입 공간(46)의 하방으로부터 당해 가스 진입 공간(46) 내로의 상기 배기 가스의 진입을 허용하는 개구(가스 입구)(41)를 둘러싸는 하단부(42)를 가짐과 함께 당해 하단부보다도 상측의 위치에서 상기 가스 진입 공간을 둘러싸는 형상을 갖는 것은, 상기 가스 진입 공간(46)으로의 배기 가스의 진입을 허용하면서, NOx 센서(30)의 방수를 더욱 확실하게 행하는 것을 가능하게 한다.

특히, 도 7에 도시되는 상측벽(43) 및 하측벽(44)과 같이, 상기 가스 진입 공간(46)을 상측 및 배기관(20)의 직경 방향의 내측의 양쪽으로부터 덮는 것은, 배기구(25)를 통하여 상기 배기관(20)의 내부로 진입한 수분이 직접 NOx 센서(30)에 도달하는 것을 방지할 뿐만 아니라, 배기관(20)의 내부에 진입하고 나서 배기관(20)의 내측면에서 튀어 올라 NOx 센서(30)에 도달하는 것도 방지하는 것이 가능하고, 이에 의해, 당해 NOx 센서(30)의 방수를 더욱 확실하게 행할 수 있다는 이점이 있다.

B) 방수벽의 가스 출구에 대해서

본 발명에 관한 방수벽은, 적어도 가스 입구를 형성하는 것이면 된다. 즉, 본 발명은 가스 출구를 갖지 않는 방수벽, 즉 가스 진입 공간에 대한 배기 가스의 급배가 공통의 개구를 통하여 행해지는 것도 포함한다. 단, 이 경우, 가스 진입 공간에 진입한 배기 가스가 그대로 당해 공간 내에 체류하기 쉬운 것에 반해, 당해 가스 입구와는 별도로 가스 출구가 형성되어 있을 경우에는 당해 가스 진입 공간을 통한 배기 가스의 유통이 촉진되어 NOx 센서에 의한 검출의 정밀도 및 응답성이 향상된다는 이점이 있다.

당해 가스 출구의 위치는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 방수벽에 있어서 그 하단부보다도 상측의 부분에 형성된 관통 구멍에 의해 가스 출구가 구성되어도 된다. 단, 도 7에 도시되는 바와 같이 방수벽(40)의 하단부(42)에 형성된 절결부(48)에 의해 가스 출구를 구성하고 당해 가스 출구의 위치를 최하단부로 설정하는 것은, 당해 가스 출구를 통하여 NOx 센서(30)에 수분이 도달하는 것을 더욱 유효하게 억제할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 상기 가스 출구는 상기 배기관(20)과는 다른 부배기관을 통하여 대기(즉 배기 장치의 외부)에 연통되어도 된다. 이것은, 상기 가스 진입 공간으로부터의 배기 가스의 배출을 더욱 유효하게 촉진하여 검출 정밀도 및 응답성의 추가적인 향상을 가능하게 한다. 이 경우, 상기 부배기관의 선단은 아래를 향하거나, 또는 비스듬히 아래를 향하는 것이 바람직하고, 이것은 당해 부배기관을 통한 상기 가스 진입 공간으로의 물의 진입을 더욱 확실하게 방지하는 것을 가능하게 한다.

C) NOx 센서의 위치에 대해서

NOx 센서의 위치도 자유롭게 설정하는 것이 가능하고, 예를 들어 배기관의 중간 부분에 의해 NOx 센서가 보유 지지되어도 된다. 단, 당해 NOx 센서가 배기관의 상류 단부에 의해 보유 지지되는 것은, 당해 배기관의 하류 단부가 둘러싸는 배기구로부터 상기 NOx 센서를 멀리 떨어지게 하여 그 방수를 더욱 확실하게 함과 함께, 배기 가스의 유속이 배기관 내에서 저하되기 전에 당해 배기 가스를 상기 NOx 센서에 접촉시킴으로써, 당해 NOx 센서의 주위에서 당해 배기 가스가 체류하는 것을 유효하게 억제하고, 이에 의해, NOx 농도의 검출 정밀도 및 응답성을 높이는 것을 가능하게 한다는 이점이 있다. 특히, 상기 실시 형태와 같이 배기관(20)의 상류 단부가 후육의 플랜지부(24)를 구성하는 경우, 당해 플랜지부(24)의 두께를 이용함으로써, 당해 배기관(20)의 현저한 대형화를 수반하는 일 없이 NOx 센서(30)를 충분한 강도로 보유 지지 가능한 센서 보유 지지부(26)를 구성할 수 있다는 이점이 있다.

D) 배기관의 형상에 대해서

본 발명에 관한 배기관의 형상은, 자유롭게 설정되는 것이 가능하다. 상기와 같이 NOx 센서의 방수는 방수벽에 의해 달성되기 때문에, 당해 방수를 위해 배기관의 형상이 제약을 받는 요소는 매우 적다. 당해 배기관은, 예를 들어 후처리 장치로부터 수평 방향으로 연장되는 부분을 포함해도 되고, 또는 후처리 장치의 상부로부터 바로 상방으로 연장되는 형상을 갖고 있어도 된다. 어느 경우라도, 배기관의 하류 단부가 획정하는 배기구의 위치를 상류 단부보다도 높게 함으로써 원활한 배기를 가능하게 하면서, 당해 배기구를 통한 NOx 센서로의 물의 진입을 방수벽에 의해 저지하여 당해 NOx 센서에 의한 정상적인 NOx 농도의 검출을 보증하는 것이 가능하다.

E) 후처리 장치에 대해서

본 발명에 관한 후처리 장치는, 배기 가스의 후처리를 행하는 것으로서 NOx 센서에 의해 검출되는 NOx 농도와 관련되는 처리를 행하는 것을 넓게 포함한다. 예를 들어, 당해 후처리 장치는 상기 DPF를 포함하지 않는 것이어도 된다. 또한, 검출되는 NOx 농도의 정보로서의 용도도 특별히 한정되지 않는다. 당해 NOx 농도는, SCR 시스템에 있어서의 요소수의 분사량의 제어에 사용되어도 되고, 후처리 장치를 구성하는 요소의 고장 또는 열화의 진단에 사용되어도 된다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면, 엔진이 탑재된 차량에 설치되고, 당해 엔진으로부터 배출되는 배기 가스를 후처리한 후에 대기에 방출하는 배기 장치이며, 장치의 현저한 대형화 및 비용의 증대를 수반하는 일 없이 배기 가스의 후처리를 위한 배기 가스의 NOx 농도의 정상적인 검출을 행할 수 있는 것이 제공된다.

제공되는 장치는, 상기 엔진에 접속되고, 당해 엔진으로부터 배출되는 배기 가스를 후처리하는 후처리 장치와, 당해 후처리 장치에 접속되는 상류 단부와 당해 상류 단부보다도 높은 위치에서 배기구를 둘러싸는 하류 단부를 갖는 배기관과, 상기 배기 가스와 접촉함으로써 당해 배기 가스 중의 NOx의 농도에 관한 검출 신호를 생성하는 감지부를 포함하고, 당해 감지부가 상기 배기관의 내부에 위치하도록 당해 배기관에 보유 지지되는 NOx 센서와, 상기 배기관의 내부에 설치되며, 당해 배기관의 상기 상류 단부로부터 상기 NOx 센서로의 상기 배기 가스의 진입을 허용하는 가스 입구를 남기면서 당해 NOx 센서와 상기 배기구의 사이를 차단하는 형상을 가지는 방수벽을 구비한다.

이 장치에 의하면, 상기 배기관의 긴 형상화나 형상의 복잡화를 수반하는 일 없이, 상기 NOx 센서로의 수분의 부착을 유효하게 억제하여 당해 NOx 센서에 의한 정상적인 NOx 농도의 검출을 행하는 것이 가능하다. 즉, 당해 장치에 포함되는 상기 방수벽은, 당해 배기관의 상기 상류 단부로부터 상기 NOx 센서로의 상기 배기 가스의 진입을 허용하면서 당해 NOx 센서와 상기 배기구의 사이를 차단하는 형상을 갖기 때문에, 상기 배기관이 단순한 형상, 예를 들어 그 상류 단부로부터 하류 단부의 배기구에 도달하기까지 위를 향해(비스듬히 위를 향한 것도 포함) 연장되는 단순한 형상을 갖는 경우에도, 당해 배기구를 통하여 배기관 내에 진입하는 수분이 상기 NOx 센서에 부착되는 것을 유효하게 억제하면서, 상기 가스 입구를 통하여 배기 가스가 상기 NOx 센서에 진입하여 이것과 접촉하는 것을 허용함으로써, 당해 NOx 센서에 의한 당해 배기 가스 중의 NOx 농도의 정상적인 검출을 가능하게 한다.

상기 방수벽은, 예를 들어 상기 배기관과 이어지고 당해 배기관과 함께 상기 NOx 센서의 주위에 가스 진입 공간을 획정하는 형상이며, 상기 가스 입구로서 상기 가스 진입 공간의 하방으로부터 당해 가스 진입 공간 내로의 상기 배기 가스의 진입을 허용하는 개구를 둘러싸는 하단부를 가짐과 함께 당해 하단부보다도 상측의 위치에서 상기 가스 진입 공간을 둘러싸는 형상을 갖는 것이 적합하다. 이 형상은, 가스 입구인 상기 개구를 통한 상기 NOx 센서로의 상기 배기 가스의 진입을 허용하면서 상기 배기관 내에 진입된 수분의 상기 NOx 센서로의 부착을 더욱 확실하게 방지하는 것을 가능하게 한다.

이 경우, 상기 방수벽은, 상기 가스 진입 공간을 상기 배기관의 직경 방향의 내측으로부터 덮는 부분을 포함하는 것이 더 바람직하다. 이 부분은, 상기 배기관내에 진입된 수분이 당해 배기관의 내측면에서 튀어 올라 상기 NOx 센서에 도달하는 것도 막을 수 있고, 이에 의해 당해 NOx 센서의 방수를 더욱 확실하게 한다.

상기 방수벽은, 상기 배기관과 함께 단일의 주물에 의해 구성되는 것이 가능하다. 이것은, 부품 개수의 삭감을 가능하게 함과 함께, 예를 들어 당해 방수벽과 당해 배기관이 각각 별도의 부재에 의해 구성되는 경우에 비해, 고온 하에서도 높은 강도를 갖는 것이 가능하다.

또한, 상기 방수벽은, 상기 가스 입구를 통하여 상기 가스 진입 공간 내에 진입된 가스를 당해 가스 입구와 상이한 위치에서 당해 방수벽의 외측으로 릴리스 하는 가스 출구를 형성하는 형상을 갖는 것이 더 바람직하다. 당해 가스 출구는, 상기 가스 진입 공간에서의 배기 가스의 유통을 재촉하여 NOx 농도의 검출 정밀도를 높이는 것을 가능하게 한다.

상기 가스 출구의 위치는, 방수의 관점에서는 가능한 한 낮은 위치에 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 가스 입구로서 상기 개구를 둘러싸는 상기 하단부를 갖는 경우, 상기 방수벽은, 위를 향해 파고들도록 상기 하단부에 형성된 절결부를 갖고, 이 절결부가 상기 가스 출구를 형성하는 것이 적합하다.

상기 NOx 센서가, 상기 감지부를 덮는 센서 커버를 갖고 당해 센서 커버가 당해 감지부보다도 선단측에 위치하는 선단측 부분을 갖는 경우, 당해 NOx 센서는 당해 선단측 부분이 상기 감지부보다도 하측에 위치하는 자세로 상기 배기관에 보유 지지되는 것이 바람직하다. 이것은, 상기 센서 커버의 표면(특히 내측면)에서 응축(결로)된 물이 증발하기 전에 상기 감지부에까지 유하되는 것을 유효하게 방지한다.

상기 NOx 센서는, 상기 배기관의 상류 단부에 위치하는 것이 바람직하다. 이것은, 상기 배기관의 하류 단부가 둘러싸는 배기구로부터 상기 NOx 센서를 멀리 떨어지게 하여 그 방수를 더욱 확실하게 함과 함께, 배기 가스의 유속이 배기관 내에서 저하되기 전에 당해 배기 가스를 상기 NOx 센서에 접촉시킴으로써, 당해 NOx 센서의 주위에서 당해 배기 가스가 체류하는 것을 유효하게 억제하고, 이에 의해, NOx 농도의 검출 정밀도 및 응답성을 높이는 것을 가능하게 한다.

예를 들어, 상기 배기관이, 배기관 본체와, 당해 배기관의 상기 상류 단부에 형성되며, 상기 배기관 본체보다도 큰 두께를 갖는 플랜지부를 갖는 경우, 당해 플랜지부에 상기 NOx 센서를 보유 지지하는 센서 보유 지지부가 형성되는 것이 바람직하다. 이것은, 상기 플랜지부의 두께를 유효하게 이용함으로써, 상기 배기관의 대형화를 억제하면서 상기 NOx 센서를 충분한 강도로 보유 지지하기 위한 부분을 형성하는 것을 가능하게 한다.

상기 배기관에 있어서 상기 NOx 센서를 보유 지지하는 부분을 구성하는 재료와 상기 NOx 센서에 있어서 상기 배기관에 의해 보유 지지되는 부분을 구성하는 재료는 서로 동등한 선팽창 계수를 가지는 것(예를 들어 동일한 스테인리스강재)임이 바람직하다. 이것은, 당해 선팽창 계수의 차에 기인하여 상기 배기관이 상기 NOx 센서를 보유 지지하는 힘의 과부족이 발생하는 것을 방지한다.

Claims

엔진이 탑재된 차량에 설치되고, 당해 엔진으로부터 배출되는 배기 가스를 후처리한 후에 대기에 방출하는 배기 장치이며,
상기 엔진에 접속되고, 당해 엔진으로부터 배출되는 배기 가스를 후처리하는 후처리 장치와,
당해 후처리 장치에 접속되는 상류 단부와 당해 상류 단부보다도 높은 위치에서 배기구를 둘러싸는 하류 단부를 갖는 배기관과,
상기 배기 가스와 접촉함으로써 당해 배기 가스 중의 NOx의 농도에 관한 검출 신호를 생성하는 감지부를 포함하고, 당해 감지부가 상기 배기관의 내부에 위치하도록 당해 배기관에 보유 지지되는 NOx 센서와,
상기 배기관의 내부에 설치되고, 당해 배기관의 상기 상류 단부로부터 상기 NOx 센서로의 상기 배기 가스의 진입을 허용하는 가스 입구를 남기면서 당해 NOx 센서와 상기 배기구의 사이를 차단하는 형상을 가지는 방수벽을 구비하는, 차량의 배기 장치.
제1항에 있어서,
상기 방수벽은, 상기 배기관과 이어지고 당해 배기관과 함께 상기 NOx 센서의 주위에 가스 진입 공간을 획정하는 형상이며,
상기 가스 입구로서 상기 가스 진입 공간의 하방으로부터 당해 가스 진입 공간 내로의 상기 배기 가스의 진입을 허용하는 개구를 둘러싸는 하단부를 가짐과 함께 당해 하단부보다도 상측의 위치에서 상기 가스 진입 공간을 둘러싸는 형상을 갖는, 차량의 배기 장치.
제2항에 있어서,
상기 방수벽은, 상기 가스 진입 공간을 상기 배기관의 직경 방향의 내측으로부터 덮는 부분을 포함하는, 차량의 배기 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 방수벽은, 상기 배기관과 함께 단일의 주물에 의해 구성되는, 차량의 배기 장치.
제1항에 있어서,
상기 방수벽은, 상기 가스 입구를 통하여 상기 가스 진입 공간 내에 진입된 가스를 당해 가스 입구와 상이한 위치에서 당해 방수벽의 외측으로 릴리스하는 가스 출구를 형성하는 형상을 갖는, 차량의 배기 장치.
제5항에 있어서,
상기 방수벽은, 위를 향해 파고들도록 상기 하단부에 형성된 절결부를 갖고, 이 절결부가 상기 가스 출구를 형성하는, 차량의 배기 장치.
제1항에 있어서,
상기 NOx 센서는, 상기 감지부를 덮는 센서 커버를 갖고 당해 센서 커버가 당해 감지부보다도 선단측에 위치하는 선단측 부분을 갖고, 딩해 NOx 센서는 당해 선단측 부분이 상기 감지부보다도 하측에 위치하는 자세로 상기 배기관에 보유 지지되는, 차량의 배기 장치.
제1항에 있어서,
상기 NOx 센서는 상기 배기관의 상류 단부에 위치하는, 차량의 배기 장치.
제8항에 있어서,
상기 배기관은, 배기관 본체와, 당해 배기관의 상기 상류 단부에 형성되고, 상기 배기관 본체보다도 큰 두께를 갖는 플랜지부를 갖고, 당해 플랜지부에 상기 NOx 센서를 보유 지지하는 센서 보유 지지부가 형성되는, 차량의 배기 장치.
제1항에 있어서,
상기 배기관에 있어서 상기 NOx 센서를 보유 지지하는 부분을 구성하는 재료와 상기 NOx 센서에 있어서 상기 배기관에 의해 보유 지지되는 부분을 구성하는 재료는 서로 동등한 선팽창 계수를 가지는, 차량의 배기 장치.