(57)【要約】      （修正有）【課題】コスト低減に寄与することができる車両用テールパイプ構造を提供すること。【解決手段】車両用テールパイプ構造は、車両１のエンジンから排出される排ガスの後処理を行うＳＣＲマフラ７０と、ＳＣＲマフラ７０に溶接により接続され、排ガスが流入する第１テールパイプ７３と、第１テールパイプ７３に着脱可能に接続され、第１テールパイプ７３に流入する排ガスを車外に排出する第２テールパイプ７４と、を含み、第２テールパイプ７４は、車両１の仕様条件に応じた形状を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の内燃機関から排出される排ガスの後処理を行う排ガス後処理装置と、
前記排ガス後処理装置に溶接により接続され、前記排ガスが流入する第１テールパイプと、
前記第１テールパイプに着脱可能に接続され、前記第１テールパイプに流入する前記排ガスを車外に排出する第２テールパイプと、を含み、
前記第２テールパイプは、前記車両の仕様条件に応じた形状を備えることを特徴とする車両用テールパイプ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用テールパイプ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンを備えるトラックにおいては、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter：ディーゼル微粒子捕集フィルタ）や、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction：選択触媒還元）を含む排ガス後処理ユニットが設けられる。ＤＰＦは、排ガス中に含まれる炭素等からなる微粒子を除去するためのフィルタである。また、ＳＣＲは、排ガス中に含まれる有害な窒素酸化物を無害化するための触媒である。
【０００３】
上記のような排ガス後処理ユニットは、一般的には、ディーゼルトラックの下部においてシャシフレームに固定される。例えば、特許文献１に開示されたＤＰＦ装着車両では、ＤＰＦを含む排気ガス処理ユニットが車体の下部に搭載されている。
【０００４】
ところで、近年ではＳＣＲが大型化する傾向にあり、配置スペースの制約によりＳＣＲをシャシフレームの側部に設ける場合がある。この場合には、排ガスは、ＳＣＲに直接溶接された一体式のショートテールパイプから車幅方向外側に向けて大気中に解放される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２２５１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のようなテールパイプ構造は、車両の車幅等の条件や周辺機器のレイアウト条件を考慮して各々設計する必要があることから、ショートテールパイプが一体形成されるＳＣＲの設計バリエーションが増加し、コストの上昇を招く虞が生じる。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コスト低減に寄与することができる車両用テールパイプ構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するために、本発明に係る車両用テールパイプ構造は、車両の内燃機関から排出される排ガスの後処理を行う排ガス後処理装置と、前記排ガス後処理装置に溶接により接続され、前記排ガスが流入する第１テールパイプと、前記第１テールパイプに着脱可能に接続され、前記第１テールパイプに流入する前記排ガスを車外に排出する第２テールパイプと、を含み、前記第２テールパイプは、前記車両の仕様条件に応じた形状を備える。
【０００９】
排ガス後処理装置を通過した排ガスは、第１テールパイプ及び第２テールパイプを通って車外に排出される。第１テールパイプは、排ガス後処理装置に溶接接続により一体形成されている。一方、第２テールパイプは、第１テールパイプに対して着脱可能に接続され、排ガス後処理装置とは別体の部品として構成されている。そして、第２テールパイプは、車両の車幅、車高、及び架装仕様等の仕様条件に応じた形状に形成されている。これにより、車両の当該仕様条件に違いに対しては、第２テールパイプの形状の違いとして対応することができるため、仕様条件ごとに排ガス後処理装置を設計する必要がない。そのため、排ガス後処理装置のバリエーションが増加することなく、設計コストを低減することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、コスト低減に寄与することができる車両用テールパイプ構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る車両用テールパイプ構造が適用された車両の上面構成図である。
【図２】本発明に係るエンジン及びその吸気経路並びに排気経路を示すシステム構成図である。
【図３】本発明に係る車両用テールパイプ構造を表す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。
【００１３】
図１は、本発明に係る車両用テールパイプ構造が適用された車両の上面構成図であって、キャブ、及び荷箱以外の構成を可視化した概略構成を表す。
【００１４】
車両１は、本実施形態では所謂キャブオーバ型のエンジントラックである。そして、車両１は、全体構成として、シャシフレーム１０、キャブ２０、荷箱３０、及び複数の車輪４０を備える。また、車両１は、駆動系の構成として、「内燃機関」としてのエンジン５０、トランスミッション５１、プロペラシャフト５２、及びディファレンシャル５３を備える。
【００１５】
シャシフレーム１０は、左サイドレール１１Ｌ、右サイドレール１１Ｒ、及び複数のクロスメンバ１２を含む。左サイドレール１１Ｌ、及び右サイドレール１１Ｒは車両１の前後方向に延在し、互いに車幅方向に対して平行に配置される。複数のクロスメンバ１２は、左サイドレール１１Ｌと右サイドレール１１Ｒとを連結し、ラダー型のシャシフレーム１０を一体に構成する。そして、シャシフレーム１０は、キャブ２０、荷箱３０、エンジン５０、及び車両１に搭載されるその他の重量物を支持する。
【００１６】
キャブ２０は、図示しない運転席を含む構造体であり、シャシフレーム１０の前部上方に設けられている。
【００１７】
荷箱３０は、荷物等が積載される構造体であり、シャシフレーム１０の後部上方に設けられている。
【００１８】
車輪４０は、本実施形態では前輪及び後輪として各２つ備えられ、これらの複数の車輪４０のうち一部又は全てが駆動輪として車両１を走行させる。また、車輪４０は、アクスル４１（車軸）を介してシャシフレーム１０に懸架され、車両１の重量を支持する。
【００１９】
エンジン５０は、車両１の走行用動力源としての４気筒のディーゼルエンジンであり、キャブ２０の下部で、且つ、シャシフレーム１０の上部に配置されている。エンジン５０で発生した動力は、トランスミッション５１、プロペラシャフト５２、及びディファレンシャル５３等を介し、アクスル４１の内部、又は外部の図示しないアクスルシャフト（回転軸）に伝えられ、車輪４０を駆動させる。
【００２０】
上記した構成要素に加え、本発明に係る車両１は、エンジン５０から排出される排ガスを浄化するためのＤＰＦマフラ６０、及び「排ガス後処理装置」としてのＳＣＲマフラ７０を備える。これらの構造については詳細を後述する。
【００２１】
次に、エンジン５０の詳細構造及び排気ガスの浄化工程について説明する。図２は、本発明に係るエンジン５０及びその吸気経路並びに排気経路を示すシステム構成図である。
【００２２】
エンジン５０は、コモンレール５４、インジェクタ５５、吸気マニホールド５６、排気マニホールド５７、ＥＧＲ通路５８、及びＥＧＲ弁５９を備える。
【００２３】
コモンレール５４は、各気筒共通の高圧蓄圧室であり、図示しない燃料噴射ポンプから供給される高圧燃料としての軽油を一時的に貯蔵する。
【００２４】
インジェクタ５５は、コモンレール５４に貯蔵された高圧燃料をそれぞれの気筒内に噴射する。
【００２５】
吸気マニホールド５６は、エンジン５０の内部へ空気を送り込む配管であり、４つの気筒内に空気を分配する。
【００２６】
排気マニホールド５７は、エンジン５０の外部へ空気を送り出す配管であり、４つの気筒内の空気を集約する。
【００２７】
ＥＧＲ通路５８は、吸気マニホールド５６と排気マニホールド５７とを連通する空気の通路である。ＥＧＲ通路５８は、排気マニホールド５７から送り出される空気の一部を吸気マニホールド５６に送り出すことにより排気再循環（Exhaust Gas Recirculation）を行い、排気ガスに含まれる窒素酸化物の低減や燃費向上のために設けられる。
【００２８】
ＥＧＲ弁５９は、排気マニホールド５７から吸気マニホールド５６へ送り出す空気量を調整すると共に、空気の逆流を防止する弁機構である。
【００２９】
エンジン５０は、エアクリーナ８１、吸気管８２、コンプレッサ８３、インタークーラ８４、及び吸気制御弁８５を介して大気から空気を取り込む。
【００３０】
エアクリーナ８１は、エンジン５０の内部へ送り込む空気から塵や埃などの不純物を取り除くためのフィルタである。
【００３１】
吸気管８２は、エアクリーナ８１を介して導入された空気を、ターボチャージャ８６に含まれるコンプレッサ８３へ導入する。
【００３２】
コンプレッサ８３は、エンジン５０へ送り込まれる空気量を増大させるため、内部の風車を高速で回転させることにより吸気管８２から導入された空気を圧縮する。ここで、コンプレッサ８３により急激に圧縮された空気は高温になる。
【００３３】
インタークーラ８４は、コンプレッサ８３で圧縮された空気を冷却することにより、エンジン５０へ送り込まれる空気の密度の低下を抑制する。
【００３４】
吸気制御弁８５は、インタークーラ８４から導入された空気を吸気マニホールド５６を介してエンジン５０の内部へ送り込む際に、吸気量を制御する。
【００３５】
エンジン５０から排出された排ガスは、タービン８７、排気管８８、排気絞り弁８９、ＤＰＦマフラ６０、及びＳＣＲマフラ７０を介して大気へ解放される。
【００３６】
タービン８７は、排気マニホールド５７から送り出される排ガスの流動によって高速で回転する羽根車であり、コンプレッサ８３と共通の回転軸を有することによりターボチャージャ８６として一体に構成されている。すなわち、コンプレッサ８３は、排ガスが生み出すタービン８７の動力により回転して、エンジン５０に送り込む吸気ガスを過給する。
【００３７】
排気管８８は、エンジン５０からタービン８７に排出された排ガスを排気経路の下流側に送出する配管である。
【００３８】
排気絞り弁８９は、排気管８８からＤＰＦマフラ６０へ送り出す排ガスの排気流量を制御するための弁機構である。
【００３９】
ＤＰＦマフラ６０は、前段酸化触媒６１が収容されると共に、この前段酸化触媒６１の排気下流側にＤＰＦ６２（Diesel Particulate Filter：ディーゼル微粒子捕集フィルタ）が収容されて構成されている。
【００４０】
ＤＰＦ６２は、排気中の炭素等からなるパティキュレートマター（以下、ＰＭという）を捕集することによりエンジン５０から排出される排ガスを浄化するために設けられる。
【００４１】
ＤＰＦ６２は、ハニカム型のセラミック担体からなり、上流側と下流側とを連通する通路が多数並設されると共に、当該通路の上流側開口と下流側開口とが交互に閉鎖されており、エンジン５０の排ガスが内部を流通することによって排ガスに含まれるＰＭを捕集する。
【００４２】
前段酸化触媒６１は排ガス中のＮＯを酸化させてＮＯ２を生成するので、このように前段酸化触媒６１とＤＰＦ６２とを配置することにより、ＤＰＦ６２に捕集され堆積しているＰＭは、前段酸化触媒６１から供給されたＮＯ２と反応して酸化する。また、堆積したＰＭは、ＤＰＦ６２を加熱処理することにより燃焼除去され、これによりＤＰＦ６２の連続再生が行われて、フィルタの目詰まりが解消される。
【００４３】
ＤＰＦマフラ６０を通過した排ガスは、連結パイプ６３に送出される。連結パイプ６３の内部を通る排ガスは、連結パイプ６３に設けられた噴射ノズル１００から尿素水溶液が噴射される。このとき、尿素水溶液は、排ガスによる排気熱、及び排ガス中の水蒸気により加水分解され、ＮＨ３（アンモニア）を生成する。そして、排ガス及びＮＨ３からなる混合ガスは、連結パイプ６３からＳＣＲマフラ７０へ供給される。
【００４４】
ＳＣＲマフラ７０は、ＳＣＲ触媒７１（Selective Catalytic Reduction：選択触媒還元）が収容されると共に、このＳＣＲ触媒７１の排気下流側に後段酸化触媒７２が収容されて構成されている。
【００４５】
ＳＣＲ触媒７１は、連結パイプ６３を通って供給される混合ガスに対し、ＮＨ３を利用して排ガスに含まれるＮＯＸを無害なＮ２に還元する。
【００４６】
後段酸化触媒７２は、ＳＣＲ触媒７１の還元に使用されなかった余剰のＮＨ３を処理することにより、排出する排ガスからＮＨ３を除去する。そして、ＳＣＲマフラ７０によりＮＯＸやＮＨ３が除去された排ガスは大気へ解放される。
【００４７】
ＥＣＵ（Electronic Control Unit）９０は、ＣＰＵ、メモリ、及びタイマカウンタなどから構成され、エンジン５０の駆動制御をはじめとして車両の総合的な制御を行うための制御装置である。例えば、ＥＣＵ９０は、各気筒のインジェクタ５５、吸気制御弁８５、ＥＧＲ弁５９、排気絞り弁８９、及び噴射ノズル１００に接続され、これらの各デバイスを制御する。
【００４８】
また、ＥＣＵ９０は、上記のように車両１の様々な制御を行うと共に、車両１に搭載された各種センサ情報を取得する。例えば、ＥＣＵ９０は、排気温度センサ９１、流量センサ９２、上流側圧力センサ９３、及び下流側圧力センサ９４に接続され、これらの各センサからの測定値を取得する。
【００４９】
排気温度センサ９１は、排気マニホールド５７からターボチャージャ８６のタービン８７へ送り出される排ガスの温度を測定する。流量センサ９２は、排気管８８の下流側に設けられ、排気流量を検出する。上流側圧力センサ９３は、前段酸化触媒６１の排気上流側に設けられ、ＤＰＦマフラ６０の排気上流側における排気圧力を検出する。下流側圧力センサ９４は、ＤＰＦ６２の排気下流側に設けられ、ＤＰＦマフラ６０の排気下流側の排気圧力を検出する。
【００５０】
続いて、ＳＣＲマフラ７０から大気へ排ガスを解放するためのテールパイプの構造について説明する。図３は、本発明に係る車両用テールパイプ構造を表す構成図である。より詳しくは、図３（ａ）及び図３（ｂ）は、互いに車幅が異なる仕様のそれぞれに対する車両用テールパイプ構造を示し、車両１の車幅方向の外端を破線で示している。
【００５１】
図３（ａ）において、ＳＣＲマフラ７０は、右サイドレール１１Ｒに対して車幅方向右側であって、右後輪（車輪４０）よりも車両前方に配置されている。また、ＳＣＲマフラ７０は、排ガスの排出口として、第１テールパイプ７３及び第２テールパイプ７４が接続されている。
【００５２】
第１テールパイプ７３は、比較的短い仕様であって、例えば長さがＳＣＲマフラ７０の半径程度である。そして、第１テールパイプ７３は、一端がＳＣＲマフラ７０に溶接接続により一体形成されている。
【００５３】
第２テールパイプ７４は、一端が第１テールパイプ７３の他端と着脱可能に接続され、例えばフランジによりボルト締結されている。また、第２テールパイプ７４は、他端から排ガスを車外に排出する（図３の矢印）。
【００５４】
第２テールパイプ７４は、車両１の種々の仕様条件に応じた形状に形成されている。例えば、図３（ａ）においては車両１の車幅が比較的狭い場合を例示しており、この場合の第２テールパイプ７４Ａは、車両１の車幅方向の外端から車幅方向外側に突出しないよう短く形成されることになる。
【００５５】
一方、図３（ｂ）のように車両１の車幅が比較的広い場合には、第２テールパイプ７４Ｂは、当該車幅に対応して長く形成されることになる。
【００５６】
その他、第２テールパイプ７４は、例えば法規により排ガスの排出角度等が制限されているほか、車両１の車高による制限、路面の埃巻き上げの防止、及び車両1に搭載される周辺機器による架装仕様等の条件に応じた形状に形成される。特に、架装仕様等の条件については、各周辺機器を車両１の下部スペースに収めるために、第２テールパイプ７４を省スペース化することに加え、排ガスによる熱害から各周辺機器を保護できるよう第２テールパイプ７４の形状が設計される。
【００５７】
以上のように、本発明に係る車両用テールパイプ構造は、第２テールパイプ７４が第１テールパイプ７３に対して着脱可能に接続され、第２テールパイプ７４とＳＣＲマフラ７０とが別体の部品として構成されている。そして、第２テールパイプ７４は、車両の車幅、車高、及び架装仕様等の様々な仕様条件に応じた形状に形成されている。従って、車両１の仕様条件に違いに対しては、第２テールパイプ７４の形状の違いとして対応することができるため、仕様条件ごとにＳＣＲマフラ７０を設計する必要がなく、ＳＣＲマフラ７０のバリエーションの増加を抑制することができる。それによって、本発明に係る車両用テールパイプ構造は、設計コストを低減することができる。さらに、第１テールパイプ７３と一体に形成されたＳＣＲマフラ７０は、車両１の仕様条件に応じた種々の形状の第２テールパイプ７４を着脱可能に接続することができる。従って、車両１の構成ユニットとしてのＳＣＲマフラ７０の汎用性を高めることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１    車両
５０  エンジン
６０  ＤＰＦマフラ
７０  ＳＣＲマフラ
７３  第１テールパイプ
７４、７４Ａ、７４Ｂ  第２テールパイプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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