KR20240009358A - 배기가스 정류 장치 및 배기가스 정화 시스템 - Google Patents

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카즈마 스기모토
타케하루 후루카와
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Abstract

(과제) 요소수 분사 장치의 하류측에서의, 요소 유래의 디포짓의 발생 리스크를 저감시킨다.
(해결 수단) 배기가스 정류 장치는 요소수 분사 장치에 대해서 배기가스가 흐르는 방향의 상류측에 위치하는 배기 편향부를 구비한다. 배기 편향부는 배기가스가 통과하는 개구부를 갖는 개별 영역을 복수 포함한다. 복수의 개별 영역은 일방향으로 늘어서서 위치한다. 복수의 개별 영역의 개구율은 일방향에 있어서 다르다.

Description

배기가스 정류 장치 및 배기가스 정화 시스템{EXHAUST GAS STRAIGHTENING DEVICE AND EXHAUST GAS PURIFICATION SYSTEM}
본 발명은 배기가스 정류 장치 및 배기가스 정화 시스템에 관한 것이다.
디젤 엔진에 있어서, 배기가스 중의 질소 산화물을 저감시키는 기술이 예를 들면 특허문헌 1에 개시되어 있다. 특허문헌 1에서는, 배기가스가 지나가는 배기관의 도중에, 배기가스를 정화하기 위해서, 요소 선택 촉매 환원용의 SCR 촉매와, 요소수 분사부를 형성하고 있다. 그리고, 배기가스를 요소수와 혼합시켜서 SCR 촉매를 통과시킴으로써, 배기가스 중의 질소 산화물을 저감시키도록 하고 있다.
일본 특허공개 2016-075213호 공보
요소수 분사 장치로부터 분사한 요소수가 고온의 배기가스가 흐르는 배관의 내면에 국소적으로 충돌하면, 요소수의 증발 잠열에 의해 배관의 온도가 국소적으로 저하되고, 그래서, 끝까지 증발되지 못한 요소에 유래하는 고형물(디포짓)이 생성되는 문제가 생긴다. 특히, 배관 내에서 중력 방향의 하측의 면에 요소수가 많이 충돌하면, 요소수의 액체 웅덩이가 발생해서, 끝까지 증발하지 못한 요소에 유래하는 디포짓의 발생 리스크가 높아진다. 배관 내에서 디포짓의 퇴적이 진행되면, 배기 압력 손실의 증가에 의한 연비의 악화, 요소 혼합성의 저하에 의한 질소 산화물 배출량의 증가, 생성된 디포짓이 박리되었을 시에 하류측의 촉매에 충돌하는 것에 의한 촉매의 파손 등이 생길 수 있다. 그 때문에, 디포짓의 발생 리스크를 저감시키는 것이 필요하다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 그 목적은 요소수 분사 장치의 하류측에서의, 요소 유래의 디포짓의 발생 리스크를 저감시킬 수 있는 배기가스 정류 장치 및 배기가스 정화 시스템을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일측면에 의한 배기가스 정류 장치는 요소수 분사 장치에 대해서 배기가스가 흐르는 방향의 상류측에 위치하는 배기 편향부를 구비하고, 상기 배기 편향부는 상기 배기가스가 통과하는 개구부를 갖는 개별 영역을 복수 포함하고, 상기 복수의 개별 영역은 일방향으로 늘어서서 위치하고, 상기 복수의 개별 영역의 개구율은 상기 일방향에 있어서 다르다.
본 발명의 다른 측면에 의한 배기가스 정화 시스템은 상기의 배기가스 정류 장치와, DPF 시스템과, 상기 요소수 분사 장치를 포함하는 SCR 시스템을 구비한다.
요소수 분사 장치의 하류측에서의, 요소 유래의 디포짓의 발생 리스크를 저감시킬 수 있다
도 1은 본 발명의 실시의 일형태에 의한 트랙터의 개략의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 2는 상기 트랙터가 구비하는 엔진의 흡기계 및 배기계의 구성을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 3은 상기 배기계에 위치하는 배기가스 정화 시스템을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 상기 배기가스 정화 시스템이 갖는 배기가스 정류 장치의 구성예를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는 상기 배기가스 정류 장치가 갖는 접속부의 분해 사시도이다.
도 6은 상기 배기가스 정류 장치가 갖는 배기 편향부의 일례인 배기 편향판의 정면도이다.
도 7은 상기 배기가스 정류 장치가 갖는 제 1 배기가스 배관에 있어서의 배기가스의 흐름을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 8은 상기 제 1 배기가스 배관에 있어서의 배기가스의 흐름을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 9는 상기 제 1 배기가스 배관에 있어서의 배기가스의 흐름을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 10은 상기 제 1 배기가스 배관의 내면에 부착된 요소수의 분포를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 11은 상기 제 1 배기가스 배관의 내면에 부착된 요소수의 분포를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 12는 상기 배기 편향판을 상기 접속부에 배치하지 않았을 경우(비교예)에 있어서의, 상기 제 1 배기가스 배관에 있어서의 배기가스의 흐름을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 13은 상기 비교예에 있어서의, 상기 제 1 배기가스 배관에 있어서의 배기가스의 흐름을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 14는 상기 비교예에 있어서의, 상기 제 1 배기가스 배관에 있어서의 배기가스의 흐름을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 15는 상기 비교예에 있어서, 상기 제 1 배기가스 배관의 내면에 부착된 요소수의 분포를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 16은 상기 비교예에 있어서, 상기 제 1 배기가스 배관의 내면에 부착된 요소수의 분포를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 17은 상기 배기 편향판의 다른 구성을 모식적으로 나타내는 정면도이다.
도 18은 상기 배기 편향판의 또 다른 구성을 모식적으로 나타내는 정면도이다.
도 19는 상기 배기 편향판의 또 다른 구성을 모식적으로 나타내는 정면도이다.
도 20은 상기 배기 편향판의 또 다른 구성을 모식적으로 나타내는 정면도이다.
도 21은 상기 배기 편향판의 또 다른 구성을 모식적으로 나타내는 정면도이다.
도 22는 상기 배기 편향판의 또 다른 구성을 모식적으로 나타내는 정면도이다.
본 발명의 실시형태에 대해서, 도면에 기반해서 설명하면, 이하 대로이다. 또한, 본 실시형태에서는, 작업 차량으로서 트랙터를 예로 들어서 설명하지만, 작업 차량은 트랙터 이외의 승용 작업 차량 또는 무인 작업 차량이어도 좋다. 상기 승용 작업 차량에는, 예를 들면, 각종의 수확기, 예초기, 전식기, 콤바인, 토목·건축 작업 기계(휠 로더 등), 제설차 등이 포함된다. 또한, 상기 무인 작업 차량에는, 무인 예초기 등이 포함된다.
또한, 본 명세서에서는, 특별히 언급하지 않는 한, 작업 차량으로서의 트랙터가 작업 시에 진행하는 방향을 「전」으로 하고, 그 역방향을 「후」로 한다. 또한, 트랙터의 진행 방향을 향해서 우측을 우로 하고, 좌측을 좌로 한다. 그리고, 트랙터의 전후 방향 및 좌우 방향에 수직인 방향을 상하 방향으로 한다. 이 때, 중력 방향의 하류측을 하로 하고, 그 반대측(상류측)을 상으로 한다.
〔1. 작업 차량의 구성〕
도 1은 본 실시형태의 트랙터(1)의 개략의 구성을 나타내는 설명도이다. 트랙터(1)는 후방측에 작업기(2)를 장착 가능한 차체부(3)를 구비한다. 차체부(3)의 전방부에는, 좌우 한쌍의 전륜(4)이 부착된다. 차체부(3)의 후방부에는, 좌우 한쌍의 후륜(5)이 부착된다. 차체부(3)의 전방부에는, 보닛(6)이 배치된다. 보닛(6) 내에는, 구동원으로서의 엔진(10)(디젤 엔진)이 수용된다.
엔진(10)의 상부측에는, DPF(Diesel Particulate Filter) 시스템(11)이 형성된다. DPF 시스템(11)은 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스에 포함되는 입자상 물질(PM: Particulate Matter)을 포집하는 시스템이다. 엔진(10)의 후방부측에는, SCR(Selective Catalytic Reduction) 시스템(12)이 형성된다. SCR 시스템(12)은 요소수 저류 탱크(환원제 저류 탱크)(12T)에 저류된 요소수(환원제)를 엔진(10)으로부터 DPF 시스템(11)을 개재해서 배출되는 배기가스에 첨가해서, 배기가스에 포함되는 질소 산화물(NOx)을 환원하는 시스템이다. 또한, DPF 시스템(11) 및 SCR 시스템(12)의 상세에 대해서는 후술한다.
보닛(6)의 후방측에는, 유저가 탑승하기 위한 캐빈(13)이 설치된다. 캐빈(13) 내에는, 유저가 조향 조작하기 위한 스티어링 핸들(14), 및 유저의 운전 좌석(15) 등이 설치된다. 또한, 캐빈(13) 내에는, 운전 좌석(15)에 착석한 유저가 트랙터(1)의 정보를 시인(視認)하기 위한 표시부(도시 생략)가 형성된다.
도 2는 엔진(10)의 흡기계 및 배기계의 구성을 모식적으로 나타내는 설명도이다. 엔진(10)에는, 외부로부터 공기를 흡입하는 흡기로(21)와, 연료를 연소시키는 연소실(22)과, 연소실(22)로부터의 배기가스를 외부로 배출하는 배기로(23)가 형성된다. 참고로, 도 2에서는, 4개의 연소실(22)을 갖는 4기통의 엔진(10)이 나타내어져 있지만, 연소실(22)의 수는 적절히 변경 가능하다.
흡기로(21)에는, 그 공기의 흐름 방향의 상류측으로부터 순서대로, 흡기 밸브(24)와, 흡기 매니폴드(25)가 배치되어 있다. 흡기 밸브(24)는 연소실(22)에 공급하는 공기 공급량을 조정 가능하게 구성되어 있다. 흡기 매니폴드(25)는 흡입 공기를 복수의 연소실(22)의 각각에 대해서 분배 공급하도록 구성되어 있다.
엔진(10)에는, 연소실(22)에 연료를 공급하기 위해서, 커먼 레일(26)과, 인인젝터(27)가 설치된다. 커먼 레일(26)에는, 연료 펌프(도시 생략)에 의해 연료가 압송된다. 인젝터(27)는 각 연소실(22)에 배치되어 있고, 커먼 레일(26)에서 고압으로 축적된 연료를 소정의 타이밍에서 각 연소실(22)로 분출한다.
배기로(23)에는, 배기가스의 흐름 방향의 상류측으로부터 순서대로, 배기 매니폴드(28)와, 배기 밸브(29)와, 상술된 DPF 시스템(11)과, SCR 시스템(12)이 배치되어 있다. 배기 매니폴드(28)는 각 연소실(22)에서 발생한 배기가스를 모아서 배출하도록 구성되어 있다. 배기 밸브(29)는 엔진(10)의 외부에 배출하는 배기가스의 배기량을 조정 가능하게 구성되어 있다.
엔진(10)에는, EGR(Exhaust Gas Recirculation) 장치(30)가 추가로 설치된다. EGR 장치(30)는 배기 매니폴드(28)로부터 배치되는 배기가스의 일부를 흡기측으로 환류시키는 배기가스 재순환 장치이다. 구체적으로는, EGR 장치(30)는 배기로(23)의 배기가스의 일부를 흡기로(21)로 환류시키는 EGR 유로(31)를 구비한다. EGR 유로(31)에는, 배기가스의 흐름 방향의 상류측으로부터 순서대로, EGR 쿨러(32)와, EGR 밸브(33)가 배치된다. EGR 쿨러(32)는 환류하는 배기가스를 냉각한다. EGR 밸브(33)는 배기가스의 환류량을 조정하기 위한 밸브이다.
EGR 장치(30)에 의해, 배기가스의 일부를 흡기측으로 환류시킴으로써, 흡기되는 기체 중의 산소량이 적어진다. 이것에 의해, 연소 온도를 내릴 수 있기 때문에, NOx라고 불리는 질소 산화물의 발생을 줄일 수 있다.
DPF 시스템(11)은 배기가스의 흐름 방향의 상류측으로부터 순서대로, 산화 촉매(11a)와, 매연 필터(11b)를 구비한다. 산화 촉매(11a) 및 매연 필터(11b)는 DPF 케이스(11P) 내에 수용되어 있다.
산화 촉매(11a)는 배기가스에 포함되는 일산화탄소, 일산화질소 등의 산화를 촉진하도록 구성되어 있다. 매연 필터(11b)는 배기가스에 포함되는 매연 등의 PM을 포집하도록 구성되어 있다. 매연 필터(11b)로 포집해서 퇴적한 PM은 DPF 재생 제어를 적절한 타이밍에서 실시함으로써 연소 제거된다.
SCR 시스템(12)은 배기가스의 흐름 방향의 상류측으로부터 순서대로, 요소수 분사 장치(12a)와, 선택 환원 촉매(SCR)(12b)와, 암모니아 슬립 억제 촉매(ASC)(12c)를 구비한다. 선택 환원 촉매(12b) 및 암모니아 슬립 억제 촉매(12c)는 중공의 SCR 케이스(12P) 내에 수용되어 있다.
요소수 분사 장치(12a)는 예를 들면 요소수 분사 노즐로 구성되어 있고, 후술하는 요소수 공급 장치(12S)로부터 공급되는 요소수를 분사해서, DPF 시스템(11)으로부터 공급되는 배기가스에 첨가하는 모듈(DM: Dosing Module)이다. 선택 환원 촉매(12b)는 요소수로부터 배기가스에 들어간 암모니아(NH3)가 존재하는 분위기 하에서, 배기가스에 포함되는 NOx를 선택적으로 환원하도록 구성되어 있다.
암모니아 슬립 억제 촉매(12c)는 백금 등의 산화 촉매 등으로 이루어지고, 선택 환원 촉매(12b)를 불측에 통과해 온 암모니아를 산화하도록 구성되어 있다. 암모니아를 산화해서 질소, 일산화질소, 물 등으로 변화시킴으로써, 암모니아의 외부로의 방출이 방지된다.
SCR 시스템(12)은 요소수 저류 탱크(12T)와, 요소수 공급 장치(12S)를 추가로 구비한다. 요소수 저류 탱크(12T)는 환원제로서의 상기 요소수를 저류하는 탱크이다. 요소수 공급 장치(12S)는 펌프 등을 구비해서 구성된다. 요소수 공급 장치(12S)는 요소수 저류 탱크(12T)로부터 요소수 취출로(取出路)(12d)를 개재해서 요소수를 흡입하고, 요소수 공급로(12f)를 개재해서 요소수 분사 장치(12a)에 요소수를 공급한다. 요소수 공급 장치(12S)가 흡입한 요소수의 일부는 요소수 복귀로(12e)를 개재해서 요소수 저류 탱크(12T)로 되돌려진다.
트랙터(1)는 각종의 센서를 추가로 구비한다. 상기 센서에는, 예를 들면, 엔진 회전 속도 센서(41)와, 산화 촉매 온도 센서(42)와, 매연 필터 온도 센서(43)와, 차압 센서(44)가 포함된다. 엔진 회전 속도 센서(41)는 엔진(10)의 회전 속도를 검출한다. 산화 촉매온도 센서(42)는 DPF 시스템(11)에 있어서의 산화 촉매(11a)의 상류측의 온도를 검출한다. 매연 필터 온도 센서(43)는 DPF 시스템(11)에 있어서의 매연 필터(11b)의 상류측의 온도를 검출한다. 차압 센서(44)는 DPF 시스템(11)에 있어서의 매연 필터(11b)의 상류측과 하류측의 차압을 검출한다.
또한, 상기 센서에는, 예를 들면, 상류측 NOx 센서(45)와, 하류측 NOx 센서(46)와, 요소수 잔량 센서(47)와, 요소수 공급 압력 센서(도시 생략) 등도 포함된다. 상류측 NOx 센서(45)는 SCR 시스템(12)의 선택 환원 촉매(12b)의 상류측(정확하게는 요소수 분사 장치(12a)의 상류측)에서, 또한, DPF 시스템(11)에 있어서의 매연 필터(11b)의 하류측의 배기가스에 포함되는 NOx의 농도를 검출한다. 하류측 NOx 센서(46)는 SCR시스템(12)의 암모니아 슬립 억제 촉매(12c)보다 하류측의 배기가스에 포함되는 NOx의 농도를 검출한다. 요소수 잔량 센서(47)는 SCR시스템(12)의 요소수 저류 탱크(12T)에 저류되어 있는 요소수의 잔량을 검출한다. 요소수 공급 압력 센서는 SCR 시스템(12)의 요소수 분사 장치(12a)로의 요소수의 공급 압력을 검출한다.
트랙터(1)는 제어부(50)를 추가로 구비한다. 제어부(50)는 ECU(Engine Control Unit)(51)와, DCU(Dosing Control Unit)(52)를 포함한다. ECU(51)는 주로 엔진(10)의 출력 상태 및 DPF 시스템(11) 등의 제어를 행한다. DCU(52)는 SCR 시스템(12)의 제어를 행한다.
제어부(50)는 상기한 각종의 센서의 검출 정보, 및 미리 설정되어 있는 맵 등을 사용해서, 엔진(10)의 출력 상태가 소정의 출력 상태가 되도록, 흡기 밸브(24)에 의한 공기 공급량, 배기밸브(29)에 의한 배기량, 인젝터(27)에 의한 연료 분사 타이밍 및 연료 분사량, EGR 밸브(33)에 의한 환류량 등을 제어한다. 예를 들면, 제어부(50)는 엔진 회전 속도 센서(41)에 의해 검출되는 엔진 회전 속도가 소정의 엔진 회전 속도가 되도록, 상기 공기 공급량, 상기 배기량, 상기 연료 분사 타이밍 및 상기 연료 분사량, 상기 환류량 등을 제어한다.
또한, 제어부(50)는 각종의 센서의 검출 정보 등을 사용해서, NOx의 제거율이 소정의 제거율이 되도록, 요소수 분사 장치(12a)로부터 분사되는 요소수의 분사량을 제어한다. 예를 들면, 제어부(50)는 상류측 NOx 센서(45)에 의해 검출된 선택 환원 촉매(12b) 상류측의 NOx 농도에 기반해서, 선택 환원 촉매(12b)로 NOx를 환원하기 위해서 필요한 암모니아량을 추정하고, 요소수 분사 장치(12a)로부터 분사되는 요소수의 분사량을 제어한다. 추가로, 제어부(50)는 하류측 NOx 센서(46)에 의해 검출된 선택 환원 촉매(12b)의 하류측의 NOx 농도에 기반해서, 선택 환원 촉매(12b)로 환원된 NOx의 비율을 추정하고, NOx의 제거율이 소정의 제거율이 되도록, 상류측 NOx 센서(45)의 검출값으로부터 결정된 요소수의 분사량에 대해서 피드백 보정을 행한다.
〔2. 배기가스 정화 시스템에 대해서〕
본 실시형태의 작업 차량으로서의 트랙터(1)는 배기가스 정화 시스템(60)을 구비한다. 도 3은 본 실시형태의 배기가스 정화 시스템(60)을 모식적으로 나타내는 사시도이다. 또한, 도 3에서는, 편의적으로, 서로 수직인 3방향을 X 방향, Y 방향, Z 방향으로 한다. XYZ의 각 방향은 모두 배기가스가 흐르는 방향을 나타내지만, 전후, 좌우, 상하의 각 방향과 일치한다고는 한정할 수 없다.
배기가스 정화 시스템(60)은 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스를 정화하는 시스템이다. 배기가스 정화 시스템(60)은 상술된 DPF 시스템(11)과, 요소수 분사 장치(12a)를 포함하는 SCR 시스템(12)에 더해서, 배기가스 정류 장치(70)를 구비해서 구성된다.
배기가스 정류 장치(70)는 배기가스가 흐르는 방향에 있어서, DPF 시스템(11)의 하류측에 위치한다. 즉, DPF 시스템(11)은 배기가스 정류 장치(70)의 상류측에 위치한다. DPF 시스템(11)의 DPF 케이스(11P)의 배기 입구(11E)는 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스가 지나는 배기로(23)(도 2 참조)와 접속된다.
또한, 배기가스 정류 장치(70)는 배기가스가 흐르는 방향에 있어서, SCR 시스템(12)의 SCR 케이스(12P)보다 상류측에 위치한다. SCR 케이스(12P)의 배기 입구는 배기가스 정류 장치(70)의 후술하는 제 1 배기가스 배관(71)의 배기 출구(71E)와 접속된다. 이하, 배기가스 정류 장치(70)의 상세에 대해서 설명한다.
도 4는, 도 2 및 도 3에서 나타낸 배기가스 정류 장치(70)의 구성예를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 배기가스 정류 장치(70)는 제 1 배기가스 배관(71)과, 제 2 배기가스 배관(72)과, 배기 편향부(73)를 구비한다. 제 1 배기가스 배관(71)에는, 상술된 요소수 분사 장치(12a)가 부착된다. 또한, 이하에서 나타내는 제 1 배기가스 배관(71) 및 제 2 배기가스 배관(72)의 형상은 단순한 예시이며, 이하의 예에 한정되는 것은 아니다.
제 1 배기가스 배관(71)은 제 1 유로관(711)과, 제 2 유로관(712)을 포함해서 구성된다. 제 1 유로관(711)은 X 방향으로 연장되어서 위치한다. 제 1 유로관(711)에 있어서의 X 방향 하류측의 단부는 SCR시스템(12)의 SCR 케이스(12P)(도 2 참조)와 접속된다. 제 2 유로관(712)은 Y 방향으로 연장되어서 위치하고, 제 1 유로관(711)의 외주면에 용접 등에 의해 연결된다. 제 1 유로관(711)과 제 2 유로관(712)의 연결부는 배기가스의 진행 방향을 돌리는 후술의 제 1 굽힘부(71B)(도 3 참조)를 구성한다. 제 1 유로관(711) 및 제 2 유로관(712)의 내부는 배기가스가 흐르는 연통로(連通路)를 구성한다.
요소수 분사 장치(12a)는 제 1 유로관(711)에 있어서의 X 방향 상류측의 끝면에 부착되어 있고, 제 2 유로관(712)으로부터 제 1 유로관(711)으로 흘러 들어오는 배기가스에 대해서 요소수를 분사한다. 요소수 분사 장치(12a)는 소정의 각도로 요소수가 분사되도록 제 1 유로관(711)의 끝면에 부착된다.
제 2 배기가스 배관(72)은 제 1 배기가스 배관(71)에 대해서 배기가스가 흐르는 방향(도 4에서는 Y 방향)의 상류측에 위치한다. 보다 자세하게는, 제 2 배기가스 배관(72)은 제 1 배기 가스 배관(71)의 제 2 유로관(712)보다 Y 방향 상류측에 위치한다. 제 2 배기가스 배관(72)은 Z 방향으로부터 Y 방향으로 굴곡해서 형성된다. 제 2 배기가스 배관(72)의 굴곡부는 후술의 제 2 굽힘부(72B)(도 3 참조)를 구성한다. 제 2 배기가스 배관(72)의 Z 방향 상류측의 단부는 DPF 시스템(11)의 DPF 케이스(11P)(도 2, 도 3 참조)와 접속된다.
배기 편향부(73)는 제 1 배기가스 배관(71)의 제 2 유로관(712)에 대해서 Y 방향 상류측에 위치한다. 즉, 배기 편향부(73)는 요소수 분사 장치(12a)에 대해서 배기가스가 흐르는 방향의 상류측에 위치한다. 또한, 배기 편향부(73)는 제 2 배기가스 배관(72)에 대해서 Y 방향 하류측에 위치한다. 배기 편향부(73)는 본 실시형태에서는, 판상의 배기 편향판(80)을 포함한다. 배기 편향판(80)은 배기가스가 통과하는 개구부를 갖지만, 배기 편향판(80)의 상세에 대해서는 후술한다. 배기 편향판(80)은 제 1 배기가스 배관(71)과 제 2 배기가스 배관(72)을 접속하는 접속부(74)에 위치한다. 보다 자세하게는, 이하 대로이다.
도 5는 접속부(74)의 분해 사시도이다. 접속부(74)는 제 1 배기가스 배관(71)이 갖는 제 1 플랜지부(71F)와, 제 2 배기가스 배관(72)이 갖는 제 2 플랜지부(72F)를 포함한다. 제 1 플랜지부(71F)는 제 1 배기가스 배관(71)의 제 2 유로관(712)의 Y 방향 상류측의 단부에 위치한다. 제 2 플랜지부(72F)는 제 2 배기가스 배관(72)의 Y 방향 하류측의 단부에 위치한다. 제 1 플랜지부(71F)와 제 2 플랜지부(72F)는 볼트(Bo)(도 4 참조) 및 너트(도시 생략) 등의 체결 부재에 의해 체결된다. 배기 편향판(80)이 제 1 플랜지부(71F)와 제 2 플랜지부(72F)의 사이에 위치한 상태로, 제 1 플랜지부(71F)와 제 2 플랜지부(72F)를 상기 체결 부재에 의해 체결함으로써, 배기 편향판(80)이 제 1 플랜지부(71F)와 제 2 플랜지부(72F)의 사이에 부착된다.
제 1 플랜지부(71F)는 배기가스가 통과하는 개구인 제 1 통로부(71P)를 갖는다. 제 1 통로부(71P)의 내경은 제 1 배기가스 배관(71)(특히 제 2 유로관(712))의 내경과 같다. 또한, 제 1 플랜지부(71F)는 네 구석에 제 1 구멍부(71a)를 갖는다. 각 제 1 구멍부(71a)에는, 체결 부재로서의 볼트(Bo)가 삽입 통과된다.
제 2 플랜지부(72F)는 배기가스가 통과하는 개구인 제 2 통로부(72P)를 갖는다. 제 2 통로부(72P)의 내경은 제 2 배기가스 배관(72)의 내경과 같다. 또한, 제 2 플랜지부(72F)는 네 구석에 제 2 구멍부(72a)를 갖는다. 각 제 2 구멍부(72a)에는, 체결 부재로서의 볼트(Bo)가 삽입 통과된다.
배기 편향판(80)은 네 구석에 제 3 구멍부(80a)를 갖는다. 각 제 3 구멍부(80a)에는, 체결 부재로서의 볼트(Bo)가 삽입 통과된다. 각 볼트(Bo)를 대응하는 제 1 구멍부(71a), 제 3 구멍부(80a), 제 2 구멍부(72a)에 삽입하고, 각 볼트(Bo)의 선단을 너트에 삽입해서 조임으로써, 제 1 배기가스 배관(71)과 제 2 배기가스 배관(72)이 배기 편향판(80)을 개재해서 연결된다. 볼트(Bo)와 너트의 조임을 해제함으로써, 제 1 배기가스 배관(71), 제 2 배기가스 배관(72) 및 배기 편향판(80)을 분해할 수 있다. 즉, 접속부(74)를 분해할 수 있다.
상기한 배기가스 정류 장치(70)의 구성에서는, DPF 시스템(11)으로부터 배출되어서 제 2 배기가스 배관(72)의 내부를 흐르는 배기가스는 제 2 배기가스 배관(72)에 의해 Z 방향으로부터 Y 방향으로 방향을 바꾸어, 배기 편향부(73)의 개구부를 개재해서 제 1 배기가스 배관(71)으로 흘러 들어온다. 제 1 배기가스 배관(71) 내에서는, 도 4에서 나타낸 요소수 분사 장치(12a)로부터 요소수가 분사되어, 상기의 배기가스에 첨가된다. 요소수가 첨가된 후의 배기가스는 제 1 배기가스 배관(71) 내를 X 방향으로 진행하여, SCR 시스템(12)(도 2 참조)에 도입된다.
배기 편향판(80)의 부착 및 해제를 용이하게 하는 관점에서는, 배기 편향판(80)은 제 1 배기가스 배관(71)과 제 2 배기가스 배관(72)을 접속하는 접속부(74)에 위치하는 것이 바람직하다. 특히, 제 1 배기가스 배관(71) 및 제 2 배기가스 배관(72)의 형상(예를 들면 구부러지는 방식) 및 크기(예를 들면 내경)에 따른 소망의 배기 편향판(80)으로의 교환이 용이해지는 점에서, 배기 편향판(80)이 접속부(74)에 위치하는 구성은 바람직하다.
또한, 제 1 플랜지부(71F)와 제 2 플랜지부(72F)의 사이의 밀봉성을 확보하면서, 배기 편향판(80)의 교환을 용이하게 하는 관점에서는, 배기 편향판(80)은 제 1 플랜지부(71F)와 제 2 플랜지부(72F)의 사이에 부착되는 것이 바람직하다.
도 3에서 나타내는 바와 같이, 제 1 배기가스 배관(71)은 제 1 굽힘부(71B)를 갖는다. 제 2 배기 가스배관(72)은 제 2 굽힘부(72B)를 갖는다. 제 1 굽힘부(71B) 및 제 2 굽힘부(72B)는 각각, 배기가스가 흐르는 유로를 구부린다. 본 실시형태에서는, 제 1 굽힘부(71B)는 Y 방향으로부터 X 방향으로 구부러지는 형상을 갖고, 배기가스가 흐르는 유로를 Y 방향으로부터 X 방향으로 구부린다. 상기한 요소수 분사 장치(12a)는 제 1 굽힘부(71B)에 부착된다. 제 2 굽힘부(72B)는 Z 방향으로부터 Y 방향으로 구부러지는 형상을 갖고, 배기가스가 흐르는 유로를 Z 방향으로부터 Y 방향으로 구부린다.
제 1 굽힘부(71B)와 제 2 굽힘부(72B)의 사이의 스페이스를 유효 활용하는 관점에서는, 배기 편향부(73)(배기 편향판(80))는 제 1 굽힘부(71B)와 제 2 굽힘부(72B)의 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
특히, 제 1 굽힘부(71B)보다 하류측에서, 후술하는 선회류를 생기게 하는 배기 편향부(73)의 기능 및 작용의 발휘를 용이하게 하는 관점에서는, 배기 편향부(73)는 제 1 굽힘부(71B)(특히 배기 입구)와 제 2 굽힘부(72B)(특히 배기 출구)의 중앙보다, 제 1 굽힘부(71B) 근처에 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 배기 편향부(73)는 제 1 굽힘부(71B)와 제 2 굽힘부(72B)의 사이로서, 제 2 굽힘부(72B)와의 거리보다 제 1 굽힘부(71B)와의 거리 쪽이 짧아지는 위치에 배치되는 것이 바람직하다.
〔3. 배기 편향판의 상세에 대해서〕
도 6은 도 4 및 도 5에서 나타낸 배기 편향판(80)을 Y 방향으로부터 보았을 시의 정면도이다. 또한, 배기 편향판(80)의 설명에 있어서는, 편의적으로 방향을 이하와 같이 정의한다. 즉, 도 4 및 도 5에서 나타낸 Z 방향을 상하 방향으로 하고, X 방향을 좌우 방향으로 한다. 그리고, Z 방향의 하류측을 중력 방향의 상류측, 즉, 상측으로 하고, Z 방향의 상류측을 중력 방향의 하류측, 즉, 하측으로 한다. 또한, X 방향의 상류측을 우측으로 하고, X 방향의 하류측을 좌측으로 한다. 각 도면에서는, 적절히, 상방을 「U」, 하방을 「D」, 우방을 「R」, 좌방을 「L」의 기호로 나타낸다.
또한, 도 6 등에서는, 배기 편향판(80)에 있어서, 제 1 배기가스 배관(71)(특히 제 1 플랜지부(71F)의 제 1 통로부(71P)) 및 제 2 배기가스 배관(72)(특히 제 2 플랜지부(72F)의 제 2 통로부(72P))와 연결되는 영역의 외형을 통로 외주부(80E)로서 나타낸다. 또한, 통로 외주부(80E)의 내경은 제 1 배기가스 배관(71)(특히 제 1 통로부(71P)) 및 제 2 배기가스 배관(72)(특히 제 2 통로부(72P))의 내경과 같게 한다.
배기 편향판(80)은 볼록부(80b)를 갖는다. 볼록부(80b)는 배기 편향판(80)의 외주의 상부에 위치한다. 본 실시형태에서는, 도 4에서 나타낸 바와 같이, 제 2 배기가스 배관(72)이 아래로부터 위를 향해서 흐르는 배기가스를 제 1 배기가스 배관(71)에 공급하는 형상이기 때문에, 배기 편향판(80)은 볼록부(80b)가 상방을 향해서 돌출되는 방향으로 배치된다. 예를 들면, 제 2 배기가스 배관(72)이 위로부터 아래를 향해서 흐르는 배기가스를 제 1 배기가스 배관(71)에 공급하는 형상일 경우에는, 볼록부(80b)가 하방을 향해서 돌출되는 방향으로(도 4의 위치로부터 Y 방향을 중심축으로서 180°회전시켜서) 배기 편향판(80)을 배치할 수도 있다.
배기 편향부(73)로서의 배기 편향판(80)은 복수의 개별 영역(81)을 포함한다. 복수의 개별 영역(81)은 제 1 개별 영역(81A)과, 제 2 개별 영역(81B)을 포함한다. 제 1 개별 영역(81A) 및 제 2 개별 영역(81B)은 Z 방향(여기서는 상하 방향)으로 늘어서서 위치한다. 즉, 복수의 개별 영역(81)은 일방향으로 늘어서서 위치한다. 구체적으로는, 제 1 개별 영역(81A)은 제 2 개별 영역(81B)에 대해서 상측에 위치한다.
복수의 개별 영역(81)은 개구부(81P)를 갖는다. 개구부(81P)는 배기가스가 통과하는 개구이다. 각 개별 영역(81)이 갖는 개구부(81P)의 수는 특별히 제한되지 않고, 1개여도 좋고, 복수여도 좋다. 도 6의 예에서는, 제 1 개별 영역(81A)은 복수의 개구부(81P)를 갖는다. 제 1 개별 영역(81A)이 갖는 복수의 개구부(81P)는 좌우 방향으로 긴 구멍으로 전부 동일 형상이다. 한편, 제 2 개별 영역(81B)은 도 6의 예에서는, 개구부(81P)를 1개만 갖는다. 제 2 개별 영역(81B)이 갖는 개구부(81P)는 상측이 평평하고 하측이 볼록한 평볼록 형상이다. 제 2 개별 영역(81B)이 갖는 개구부(81P)는 모든 개구부(81P) 중에서 개구 면적이 최대이다. 이하에서는, 개구 면적이 최대인 개구부(81P)를 특별히 개구부(81Pmax)라고 칭하는 경우가 있다.
복수의 개별 영역(81) 중 적어도 어느 하나는 주위 영역(81Q)을 갖는다. 주위 영역(81Q)은 각 개별 영역(81)에 있어서, 통로 외주부(80E)보다 내측이고, 또한, 개구부(81P)의 주위에 위치하는 영역이다. 또한, 도 6에서는, 주위 영역(81Q)을 명확히 할 목적으로, 주위 영역(81Q)을 해칭으로 나타낸다(이하의 도면에서도 마찬가지로 한다). 또한, 개별 영역(81)의 형상(개구부(81P)의 형상 및 수)에 따라서는 주위 영역(81Q)을 가지지 않는 개별 영역(81)도 존재할 수 있다. 예를 들면, 제 2 개별 영역(81B)에 대해서는, 전체를 개구부(81Pmax)로 형성함으로써, 주위 영역(81Q)을 가지지 않는 개별 영역(81)이 될 수 있다.
본 실시형태에서는, 복수의 개별 영역(81)의 개구율은 상기 일방향에 있어서 다르다. 여기에서, 상기의 개구율은 이하와 같이 정의된다. 즉, 1개의 개별 영역(81)의 전체의 면적을 A(cm2)라고 하고, 상기 개별 영역(81)에 있어서의 적어도 1개의 개구부(81P)의 개구 면적의 합계를 B(cm2)라고 했을 때, 상기 개별 영역(81)의 개구율 AR(%)은 이하의 식으로 나타내어진다.
AR=(B/A)×100
또한, 1개의 개별 영역(81)에 있어서의 주위 영역(81Q)의 면적을 C(cm2)라고 했을 때,
A=B+C
이다. 따라서, 예를 들면 주위 영역(81Q)을 가지지 않는 개별 영역(81)에서는, C=0이기 때문에, A=B가 된다.
제 1 개별 영역(81A)의 개구율을 AR1(%)이라고 하고, 제 2 개별 영역(81B)의 개구율을 AR2(%)라고 했을 때, 본 실시형태에서는,
AR1<AR2
이다.
도 7∼도 9는 제 1 배기가스 배관(71)에 있어서의 배기가스의 흐름을 모식적으로 나타낸다. 본 실시형태와 같이, 개구율이 상대적으로 작은 제 1 개별 영역(81A)이 상측(중력 방향의 상류측)이 되고, 개구율이 상대적으로 큰 제 2 개별 영역(81B)이 하측(중력 방향의 하류측)이 되도록 배기 편향부(73)로서의 배기 편향판(80)을 제 1 배기가스 배관(71)과 제 2 배기가스 배관(72)의 접속부(74)에 위치시키면, 도 7에 나타내는 바와 같이, 배기 편향판(80)을 통과하는 배기가스는 상측보다 하측을 많이 흐른다. 이것에 의해, 도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 상기 배기가스를 요소수 분사 장치(12a)의 하류측(제 1 유로관(711))에 공급하고, 상기 배기가스에 대해서 요소수 분사 장치(12a)로부터 요소수를 분사했을 시에, 요소수 분사 장치(12a)의 하류측에서, 아래로부터 위를 향해서 선회하는 흐름(선회류)을 용이하게 생기게 할 수 있다.
상기 선회류의 발생에 의해, 요소수 분사 장치(12a)로부터 분사된 요소수는 하향의 중력에 거슬러서, 제 1 배기가스 배관(71)(특히 제 1 유로관(711))의 내면의 상부에 부착된다. 또한, 분사된 상기 요소수는 상기 선회류에 의해, 제 1 배기가스 배관(71) 내에서 X 방향에 있어서 광범위로 확산되어, X 방향에 있어서 광범위에 부착된다. 도 10 및 도 11은 제 1 배기가스 배관(71)(특히 제 1 유로관(711))의 내면에 부착된 요소수(AS)의 분포를 모식적으로 나타낸다. 이렇게, 제 1 배기가스 배관(71) 내에 있어서의 요소수의 국소적인 부착이 저감되기 때문에, 제 1 배기가스 배관(71) 내에 있어서의 요소 유래의 고형물(디포짓)의 발생 리스크를 저감시킬 수 있다.
도 12∼도 14는 본 실시형태의 배기 편향판(80)을 제 1 배기가스 배관(71)과 제 2 배기 가스 배관(72)의 접속부(74)에 배치하지 않았을 경우(비교예)에 있어서의, 제 1 배기가스 배관(71)에 있어서의 배기가스의 흐름을 모식적으로 나타낸다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 제 2 배기가스 배관(72)으로부터 공급되는 배기가스는 제 1 배기가스 배관(71)(제 2 유로관(712))의 내부에 있어서, 상부와 하부에서 거의 균등하게 흐른다. 이것 때문에, 도 13 및 도 14에 나타내는 바와 같이, 상기 배기가스를 요소수 분사 장치(12a)의 하류측(제 1 유로관(711))에 공급하고, 상기 배기 가스에 대해서 요소수 분사 장치(12a)로부터 요소수를 분사했을 시에, 분사된 요소수는 하향의 중력에 따라서, 제 1 배기가스 배관(71)(특히 제 1 유로관(711))의 내면의 하부에, 또한, 요소수 분사 장치(12a)에 가까운 위치에 부착된다. 도 15 및 도 16은 비교예에 있어서, 제 1 배기가스 배관(71)(특히 제 1 유로관(711))의 내면에 부착된 요소수(AS)의 분포를 모식적으로 나타낸다. 비교예에서는, 제 1 배기가스 배관(71)의 내면의 하부에 요소수가 국소적으로 부착됨으로써, 요소수의 액체 웅덩이가 발생하기 쉬워져, 디포짓의 발생 리스크가 높아진다.
디포짓의 발생 리스크를 확실하게 저감시키는 데 있어서는, 도 6에서 나타낸 바와 같이, 제 1 개별 영역(81A)의 개구율(AR1)보다, 제 2 개별 영역(81B)의 개구율(AR2)을 크게 해서, 제 1 배기가스 배관(71) 내에서 배기가스의 선회류를 생기기 쉽게 하는 것이 바람직하다. 즉, 복수의 개별 영역(81)이 늘어서는 일방향을 중력 방향으로 했을 때, 복수의 개별 영역(81)의 개구율(AR)은 상측(중력 방향의 상류측)으로부터 하측(중력 방향의 하류측)을 향함에 따라서 증가하는 것이 바람직하다. 또 바꾸어 말하면, 복수의 개별 영역(81)의 개구율(AR)은 일방향의 한쪽측으로부터 다른 쪽측으로 향함에 따라서 증가하는 것이 바람직하다.
도 17은 배기 편향부(73)로서의 배기 편향판(80)의 다른 구성을 모식적으로 나타내는 정면도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 복수의 개별 영역(81) 중, 개구율(AR)이 가장 큰 개별 영역(81)(제 2 개별 영역(81B))이 갖는 개구부(81P)는 중력 방향의 중앙부(CP)를 걸쳐서 위치해도 좋다. 단, 도 17의 구성에서는, 배기 편향판(80)의 중앙부(CP) 부근을 통과하는 배기가스의 양이 많아진다. 이것 때문에, 배기 편향판(80)의 중앙부(CP) 부근을 통과한 배기가스가 요소수 분사 장치(12a)로부터 미리 설계된 각도로 분사된 요소수에 강하게 충돌하고, 이것에 의해, 요소수의 궤도가 흐트러지는 것이 우려된다.
이러한 요소수의 궤도의 흐트러짐을 저감시키기 위해서는, 배기 편향판(80)의 중앙부(CP)에서는, 배기가스의 통과를 어느 정도 억제하는 것이 바람직하다. 그것을 위해서는, 배기 편향판(80)의 중앙부(CP)부근에는, 개구율(AR)이 가장 큰 제 2 개별 영역(81B)의 개구부(81P)를 위치시키지 않는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 복수의 개별 영역(81) 중, 개구율(AR)이 가장 큰 개별 영역(81)(제 2 개별 영역(81B))이 갖는 개구부(81P)는 배기 편향부(73)에 있어서의 중력 방향의 중앙부(CP)보다 하측, 즉, 배기 편향부(73)의 일방향에 있어서의 중앙부(CP)보다 다른 쪽측에 위치하는 것이 바람직하다.
특히, 배기 편향판(80)의 중앙부(CP)에서, 배기가스의 통과를 어느 정도 억제하면서, 도 7 및 도 8에서 나타낸 바와 같이, 제 1 배기가스 배관(71)에 있어서의 요소수 분사 장치(12a)의 하류측에서, 아래로부터 위를 향해서 선회하는 선회류를 확실하게 생기게 하기 위해서는, 도 6에서 나타낸 바와 같이, 제 2 개별 영역(81B)은 제 1 개별 영역(81A)보다 하측에 위치하는 것이 바람직하다. 즉, 복수의 개별 영역(81) 중, 개구율(AR)이 가장 큰 개별 영역(81)(제 2 개별 영역(81B))은 다른 개별 영역(81)(제 1 개별 영역(81A))보다 하측(일방향에 있어서의 다른 쪽측)에 위치하는 것이 바람직하다.
도 18은 배기 편향부(73)로서의 배기 편향판(80)의 또 다른 구성을 모식적으로 나타내는 정면도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 제 1 개별 영역(81A)이 갖는 개구부(81P)는 원형(진원(眞圓))이어도 좋다. 또한, 도시는 하지 않지만, 제 1 개별 영역(81A)이 갖는 개구부(81P)는 정방형이어도 좋다.
단, 제 1 개별 영역(81A)에 있어서, 주위 영역(81Q)의 면적을 감소시켜서 개구율(AR)을 증가시키는 것이 용이해지는 관점에서는, 제 1 개별 영역(81A)의 개구부(81P)는 도 6 및 도 17에서 나타낸 바와 같이, 좌우 방향으로 긴 구멍인 것이 바람직하다. 또한, 도시는 하지 않지만, 제 1 개별 영역(81A)의 개구부(81P)는 상하 방향으로 긴 구멍이어도 좋고, 상하 방향 및 좌우 방향과 교차하는 대각선 방향으로 긴 구멍이어도 좋다. 즉, 복수의 개별 영역(81) 중, 개구율(AR)이 가장 큰 제 2 개별 영역(81B)을 제외한 다른 개별 영역(81)(제 1 개별 영역(81A))이 갖는 개구부(81P)는 길이 방향을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 다른 개별 영역(81)(제 1 개별 영역(81A))의 개구율이 낮으면, 배기 편향판(80)의 상측에 있어서의 배기가스의 흐름이 규제되어서, 배기 편향판(80)의 하측을 많은 배기가스가 통과한다. 이것 때문에, 제 1 배기가스 배관(71)의 내부에서 생성되는 선회류의 선회 속도가 지나치게 빨라져서, 요소수가 제 1 배기가스 배관(71)의 내면에 국소적으로 부딪혀서 부착되어, 디포짓의 발생 리스크가 높아지는 것이 우려된다. 상기 선회류의 선회 속도를 적절한 범위 내로 억제하기 위해서는, 다른 개별 영역(81)(제 1 개별 영역(81A))을 통과하는 배기가스의 통과 규제를 완화하는 것이 바람직하다. 제 1 개별 영역(81A)의 개구부(81P)가 길이 방향을 갖는 상기의 구성은 (개구부(81P)가 진원 등인 구성에 비해서) 제 1 개별 영역(81A)의 개구율(AR1)을 증가시킬 수 있기 때문에, 배기가스의 통과 규제를 완화해서, 선회류의 선회 속도를 적절한 범위 내로 억제하는 것이 가능해지는 점에서도 바람직하다고 말할 수 있다.
특히, 복수의 개구부(81P)를 같은 형을 사용한 펀칭 가공에 의해 형성해서, 배기 편향부(73)로서의 배기 편향판(80)의 생산성을 향상시키는 관점에서는, 도 6 및 도 17에서 나타낸 바와 같이, 상기 다른 개별 영역(81)(제 1 개별 영역(81A))은 동일 형상의 개구부(81P)를 복수 갖는 것이 바람직하다.
한편, 길이 방향을 갖는 개구부(81P)의 형상은 도 6 및 도 17에서 나타낸 바와 같은 원호부를 갖는 장척 형상에는 한정되지 않는다. 도 19는 배기 편향부(73)로서의 배기 편향판(80)의 또 다른 구성을 모식적으로 나타내는 정면도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 길이 방향을 갖는 개구부(81P)는 좌우 방향으로 긴 장방형상이어도 좋다. 또한, 도시는 하지 않지만, 길이 방향을 갖는 개구부(81P)는 상하 방향 또는 대각선 방향으로 긴 장방형상이어도 좋다.
도 4에서 나타낸 요소수 분사 장치(12a)로부터 분사된 요소수와, 배기 편향판(80)을 통과한 배기가스를 균질하도록 혼합하기 위해서는, 요소수 분사 장치(12a)로부터 분사된 요소수 중, 요소수 분사 장치(12a)에 가까운 측(X 방향의 상류측)의 요소수와, 요소수 분사 장치(12a)로부터 먼 측(X 방향의 하류측)의 요소수에 대해서, 개구부(81P)를 통과한 배기가스를 균등하게 닿게 하는 것이 바람직하다. 그러기 위해서는, 도 6, 도 17, 도 18에서 나타낸 바와 같이, 배기 편향부(73)로서의 배기 편향판(80)은 좌우 방향에 있어서 대칭인 형상인 것이 바람직하다. 즉, 배기 편향부(73)는 중력 방향인 일방향과 수직인 타방향에 있어서 대칭인 형상인 것이 바람직하다.
도 20은 배기 편향부(73)로서의 배기 편향판(80)의 또 다른 구성을 모식적으로 나타내는 정면도이다. 도 4에서 나타낸 요소수 분사 장치(12a)로부터 분사된 직후의 요소수 궤도가 흐트러지는 것을 저감시키고, 흐트러짐 없는 선회류를 생성하는 점에서는, 요소수 분사 장치(12a)로부터 분사된 요소수 중, 요소수 분사 장치(12a)로부터 먼 측(X 방향의 하류측)의 요소수보다, 요소수 분사 장치(12a)에 가까운 측(X 방향의 상류측)의 요소수에, 배기 편향판(80)의 개구부(81P)를 통과한 배기가스를 적은 양으로 닿게 하는 것이 바람직하다. 그러기 위해서는, 배기 편향부(73)로서의 배기 편향판(80)은 도 20에 나타내는 바와 같이, 좌우 방향에 있어서 비대칭의 형상인 것이 바람직하다. 즉, 배기 편향부(73)는 중력 방향인 일방향과 수직인 타방향에 있어서 비대칭의 형상인 것이 바람직하다.
도 20에서 나타낸 구성예에서는, 제 2 개별 영역(81B)이 개구 면적이 최대인 개구부(81Pmax)와, 개구 면적이 작은 개구부(81P1)를 갖고서 구성되어 있다. 개구부(81P1)는 개구부(81Pmax)의 좌측 상부에 주위 영역(81Q)을 개재해서 위치한다. 이 구성에서는, 배기 편향판(80)의 개구율이 좌측에서 작아지고, 우측에서 커진다.
따라서, 도 4의 Y 방향 상류측으로부터 보아서, 배기 편향판(80)의 좌측(개구율이 작은 측)이 요소수 분사 장치(12a)에 가까운 측이 되고, 배기 편향판(80)의 우측(개구율이 큰 측)이 요소수 분사 장치(12a)로부터 먼 측이 되도록, 배기 편향판(80)을 제 1 배기가스 배관(71)과 제 2 배기가스 배관(72)의 사이에 배치하면 좋다. 이 배치에 의해, 요소수 분사 장치(12a)로부터 먼 측의 요소수보다, 요소수 분사 장치(12a)에 가까운 측의 요소수에, 배기 편향판(80)의 개구부(81P)를 통과한 배기가스를 적은 양으로 닿게 할 수 있다.
〔4. 변형예〕
도 21은 배기 편향판(80)의 또 다른 구성을 모식적으로 나타내는 정면도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 복수의 개별 영역(81)은 제 1 개별 영역(81A)과, 제 2 개별 영역(81B)에 더해서, 제 3 개별 영역(81C)을 추가로 포함하고 있어도 좋다. 제 1 개별 영역(81A), 제 2 개별 영역(81B), 및 제 3 개별 영역(81C)은 상방으로부터 하방을 향해서 이 순서로 늘어서서 위치한다. 이 경우, 제 3 개별 영역(81C)의 개구율을 AR3(%)이라고 하면,
AR1<AR2<AR3
이다. 또한, 개구율이 가장 큰 제 3 개별 영역(81C)은 상하 방향의 중앙부(CP)보다 하측에 위치하고 있다고 한다.
이러한 배기 편향판(80)의 구성이어도, 요소수 분사 장치(12a)(도 4 등 참조)의 하류측에서, 아래로부터 위를 향해서 선회하는 선회류를 용이하게 생기게 해서, 상술한 본 실시형태의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 배기 편향판(80)은 4개 이상의 개별 영역(81)을 포함하고, 각 개별 영역(81)의 개구율이 상측으로부터 하측을 향함에 따라서 증가하는 구성이어도 좋다.
도 22는 배기 편향판(80)의 또 다른 구성을 모식적으로 나타내는 정면도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 복수의 개별 영역(81)이 제 1 개별 영역(81A)과, 제 2 개별 영역(81B)과, 제 3 개별 영역(81C)을 포함하고, 이것들이 상방으로부터 하방을 향해서 이 순서로 늘어서서 위치하는 구성에 있어서,
AR3<AR1<AR2
여도 좋다. 즉, 복수의 개별 영역(81) 중, 개구율이 가장 큰 개별 영역(81)(도 22의 예에서는 제 2 개별 영역(81B))의 하방에, 개구율이 상대적으로 작은 다른 개별 영역(81)(도 22의 예에서는 제 3 개별 영역(81C))이 위치해도 좋다. 또한, 개구율이 가장 큰 제 2 개별 영역(81B)은 상하 방향의 중앙부(CP)보다 하측에 위치하고 있다고 한다.
이 구성에서는, 제 1 배기가스 배관(71)(제 2 유로관(712))의 하측을 흐르는 배기가스의 양이 도 6의 구성에 비해서 억제되지만, 요소수 분사 장치(12a)(도 4 등 참조)의 하류측에서, 아래로부터 위를 향해서 선회하는 선회류를 생기게 할 수 있는 것에는 변함이 없고, 그렇기 때문에, 상술한 본 실시형태의 효과를 얻을 수 있다.
배기 편향부(73)는 제 1 플랜지부(71F) 및 제 2 플랜지부(72F)에 끼워지는 판상의 배기 편향판(80)으로 구성되는 이외에, 요소수 분사 장치(12a)보다 상류측의 제 1 배기가스 배관(71) 또는 제 2 배기가스 배관(72)의 내부에 용접에 의해 직접 부착되는 용접 부품이어도 좋다.
〔5. 보충〕
본 실시형태에서는, 도 3에서 나타낸 바와 같이, 배기가스 정류 장치(70)가 DPF 시스템(11)보다 하류측에 위치하는 구성에 대해서 설명했지만, 이 구성에는 한정되지 않는다. 예를 들면, 배기정화 시스템(60)에 있어서, 배기가스가 흐르는 방향의 상류측으로부터, 배기가스 정류 장치(70), SCR시스템(12), DPF 시스템(11), SCR시스템(12)이 이 순서로 늘어서는 레이아웃이어도 좋다.
〔6. 부기〕
본 실시형태에서 설명한 배기가스 정류 장치 및 배기가스 정화 시스템은 이하의 부기(1)∼(15)와 같이 표현할 수 있다.
부기(1)의 배기가스 정류 장치는,
요소수 분사 장치에 대해서 배기가스가 흐르는 방향의 상류측에 위치하는 배기 편향부를 구비하고,
상기 배기 편향부는 상기 배기가스가 통과하는 개구부를 갖는 개별 영역을 복수 포함하고,
상기 복수의 개별 영역은 일방향으로 늘어서서 위치하고,
상기 복수의 개별 영역의 개구율은 상기 일방향에 있어서 다르다.
부기(2)의 배기가스 정류 장치는, 부기(1)에 기재된 배기가스 정류 장치에 있어서,
상기 복수의 개별 영역의 개구율은 상기 일방향의 한쪽측으로부터 다른 쪽측을 향함에 따라서 증가한다.
부기(3)의 배기가스 정류 장치는, 부기(2)에 기재된 배기가스 정류 장치에 있어서,
상기 복수의 개별 영역 중, 개구율이 가장 큰 개별 영역이 갖는 상기 개구부는 상기 배기 편향부의 상기 일방향에 있어서의 중앙부보다 상기 다른 쪽측에 위치한다.
부기(4)의 배기가스 정류 장치는, 부기(3)에 기재된 배기가스 정류 장치에 있어서,
상기 복수의 개별 영역 중, 상기 개구율이 가장 큰 개별 영역은 다른 개별 영역보다 상기 다른 쪽측에 위치한다.
부기(5)의 배기가스 정류 장치는, 부기(4)에 기재된 배기가스 정류 장치에 있어서,
상기 다른 개별 영역이 갖는 개구부는 길이 방향을 갖는다.
부기(6)의 배기가스 정류 장치는, 부기(5)에 기재된 배기가스 정류 장치에 있어서,
상기 다른 개별 영역은 동일 형상의 상기 개구부를 복수 갖는다.
부기(7)의 배기가스 정류 장치는, 부기(1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 배기가스 정류 장치에 있어서,
상기 배기 편향부는 상기 일방향과 수직인 타방향에 있어서 대칭인 형상이다.
부기(8)의 배기가스 정류 장치는, 부기(1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 배기가스 정류 장치에 있어서,
상기 배기 편향부는 상기 일방향과 수직인 타방향에 있어서 비대칭의 형상이다.
부기(9)의 배기가스 정류 장치는, 부기(1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 배기가스 정류 장치에 있어서,
상기 요소수 분사 장치가 부착된 제 1 배기가스 배관과,
상기 제 1 배기가스 배관의 상류측에 위치하는 제 2 배기가스 배관을 추가로 구비하고,
상기 배기 편향부는 배기 편향판을 포함하고,
상기 배기 편향판은 상기 제 1 배기가스 배관과 상기 제 2 배기가스 배관을 접속하는 접속부에 위치한다.
부기(10)의 배기가스 정류 장치는, 부기(9)에 기재된 배기가스 정류 장치에 있어서,
상기 접속부는,
상기 제 1 배기가스 배관이 갖는 제 1 플랜지부와,
상기 제 2 배기가스 배관이 갖는 제 2 플랜지부를 포함하고,
상기 배기 편향판은 상기 제 1 플랜지부와 상기 제 2 플랜지부의 사이에 부착된다.
부기(11)의 배기가스 정류 장치는, 부기(1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 배기가스 정류 장치에 있어서,
상기 요소수 분사 장치가 부착되는 제 1 배기가스 배관과,
상기 제 1 배기가스 배관의 상류측에 위치하는 제 2 배기가스 배관을 추가로 구비하고,
상기 제 1 배기가스 배관은 제 1 굽힘부를 갖고,
상기 제 2 배기가스 배관은 제 2 굽힘부를 갖고,
상기 배기 편향부는 상기 제 1 굽힘부와 상기 제 2 굽힘부의 사이에 배치된다.
부기(12)의 배기가스 정류 장치는, 부기(11)에 기재된 배기가스 정류 장치에 있어서,
상기 요소수 분사 장치는 상기 제 1 굽힘부에 부착되고,
상기 배기 편향부는 상기 제 1 굽힘부와 상기 제 2 굽힘부의 중앙보다, 상기 제 1 굽힘부 근처에 배치된다.
부기(13)의 배기가스 정류 장치는, 부기(1) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 배기가스 정류 장치에 있어서,
상기 일방향은 중력 방향이다.
부기(14)의 배기가스 정화 시스템은,
부기(1) 내지 (13) 중 어느 하나에 기재된 배기가스 정류 장치와,
DPF 시스템과,
상기 요소수 분사 장치를 포함하는 SCR 시스템을 구비한다.
부기(15)의 배기가스 정화 시스템은, 부기(14)에 기재된 배기가스 정화 시스템에 있어서,
상기 DPF 시스템은 상기 배기가스 정류 장치의 상류측에 위치한다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명의 범위는 이것에 한정되는 것은 아니고, 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 확장 또는 변경해서 실시할 수 있다.
본 발명은 예를 들면 트랙터 등의 작업 차량에 이용 가능하다.
12a 요소수 분사 장치
60 배기가스 정화 시스템
70 배기가스 정류 장치
71 제 1 배기가스 배관
71B 제 1 굽힘부
71F 제 1 플랜지부
72 제 2 배기가스 배관
72B 제 2 굽힘부
72F 제 2 플랜지부
73 배기 편향부
74 접속부
80 배기 편향판(배기 편향부)
81 개별 영역
81A 제 1 개별 영역(개별 영역)
81B 제 2 개별 영역(개별 영역)
81C 제 3 개별 영역(개별 영역)
81P 개구부
81Pmax 개구부
81Q 주위 영역

Claims (15)

  1. 요소수 분사 장치에 대해서 배기가스가 흐르는 방향의 상류측에 위치하는 배기 편향부를 구비하고,
    상기 배기 편향부는 상기 배기가스가 통과하는 개구부를 갖는 개별 영역을 복수 포함하고,
    상기 복수의 개별 영역은 일방향으로 늘어서서 위치하고,
    상기 복수의 개별 영역의 개구율은 상기 일방향에 있어서 다른 배기가스 정류 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 개별 영역의 개구율은 상기 일방향의 한쪽측으로부터 다른 쪽측을 향함에 따라서 증가하는 배기가스 정류 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 개별 영역 중, 개구율이 가장 큰 개별 영역이 갖는 상기 개구부는 상기 배기 편향부의 상기 일방향에 있어서의 중앙부보다 상기 다른 쪽측에 위치하는 배기가스 정류 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 개별 영역 중, 상기 개구율이 가장 큰 개별 영역은 다른 개별 영역보다 상기 다른 쪽측에 위치하는 배기가스 정류 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 다른 개별 영역이 갖는 개구부는 길이 방향을 갖는 배기가스 정류장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 다른 개별 영역은 동일 형상의 상기 개구부를 복수 갖는 배기가스 정류 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기 편향부는 상기 일방향과 수직인 타방향에 있어서 대칭인 형상인 배기가스 정류 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기 편향부는 상기 일방향과 수직인 타방향에 있어서 비대칭의 형상인 배기가스 정류 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 요소수 분사 장치가 부착되는 제 1 배기가스 배관과,
    상기 제 1 배기가스 배관의 상류측에 위치하는 제 2 배기가스 배관을 추가로 구비하고,
    상기 배기 편향부는 배기 편향판을 포함하고,
    상기 배기 편향판은 상기 제 1 배기가스 배관과 상기 제 2 배기가스 배관을 접속하는 접속부에 위치하는 배기가스 정류 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 접속부는,
    상기 제 1 배기가스 배관이 갖는 제 1 플랜지부와,
    상기 제 2 배기가스 배관이 갖는 제 2 플랜지부를 포함하고,
    상기 배기 편향판은 상기 제 1 플랜지부와 상기 제 2 플랜지부의 사이에 부착되는 배기가스 정류 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 요소수 분사 장치가 부착되는 제 1 배기가스 배관과,
    상기 제 1 배기가스 배관의 상류측에 위치하는 제 2 배기가스 배관을 추가로 구비하고,
    상기 제 1 배기가스 배관은 제 1 굽힘부를 갖고,
    상기 제 2 배기가스 배관은 제 2 굽힘부를 갖고,
    상기 배기 편향부는 상기 제 1 굽힘부와 상기 제 2 굽힘부의 사이에 배치되는 배기가스 정류 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 요소수 분사 장치는 상기 제 1 굽힘부에 부착되고,
    상기 배기 편향부는 상기 제 1 굽힘부와 상기 제 2 굽힘부의 중앙보다, 상기 제 1 굽힘부 근처에 배치되는 배기가스 정류 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 일방향은 중력 방향인 배기가스 정류 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 배기가스 정류 장치와,
    DPF 시스템과,
    상기 요소수 분사 장치를 포함하는 SCR 시스템을 구비하는 배기가스 정화 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 DPF 시스템은 상기 배기가스 정류 장치의 상류측에 위치하는 배기가스 정화 시스템.
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