(57)【要約】【課題】エンジンの後処理装置において、排気管とインジェクタとの間で気密性を確保しながら断熱性を高める。【解決手段】エンジンの後処理装置１０は、排気管１とインジェクタ２とインシュレータ３とを備えている。インジェクタ２は、排気管１にボルト４で締結固定される取付部２１と、取付部２１の端面２１ａと略同一平面上に形成されて排気管１に気密に接して設けられるシール面２２とを有する。排気管１は、シール面２２が当接する取付面１３と、取付面１３よりもインシュレータ３の厚み分だけ窪んだ凹部１４とを有する。インシュレータ３は、排気管１の凹部１４とインジェクタ２の取付部２１との間に挟持された状態で、ボルト４によりインジェクタ２と共締めされて排気管１に固定されている。【選択図】図２
2018200040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気が流通する排気管と、
排気浄化用の添加剤を前記排気管内に噴射するインジェクタと、
前記排気管と前記インジェクタとの間に介装されるインシュレータと、を備え、
前記インジェクタは、前記排気管にボルトで締結固定される取付部と、前記取付部の端面と略同一平面上に形成され、前記排気管に気密に接して設けられるシール面と、を有し、
前記排気管は、前記シール面が当接する取付面と、前記取付面よりも前記インシュレータの厚み分だけ窪んだ凹部とを有し、
前記インシュレータが、前記排気管の前記凹部と前記インジェクタの前記取付部との間に挟持された状態で、前記ボルトにより前記インジェクタと共締めされて前記排気管に固定されている
ことを特徴とする、エンジンの後処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気管とこの排気管に装着されるインジェクタとの間にインシュレータを介装する後処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの排気を浄化する後処理装置として、尿素水やアンモニア水といった排気浄化用の添加剤をインジェクタで排気管内に噴射し、この添加剤と排気管内に配置された触媒とを用いて排気中の成分を酸化、還元させるものが知られている。このような後処理装置では、触媒を活性化させるために、排気の温度低下を抑えることが課題とされている。
【０００３】
この課題に対し、排気管の断熱性を高めることで、排気管の放熱を抑えるようにした種々の構造が提案されている。例えば、特許文献１に記載された排気浄化装置では、排気通路を形成するケーシング（排気管）に、外殻と内殻との間に断熱材を介装した断熱構造が採用されている。
【０００４】
また、特許文献１の排気浄化装置では、上記のケーシングを横断するように延設された整流体に噴射ノズル（インジェクタ）が装着されるとともに、この噴射ノズルのノズル本体の一部とフランジ部とが断熱部材（インシュレータ）によって外側から覆われている。これにより、噴射ノズルからの放熱が抑制されるとともに、噴射ノズルと整流体との間の断熱性が高められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2009-115051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、特許文献１に記載されているようなインジェクタの断熱構造は、排気管を横断するように延設された整流体に装着されるインジェクタを対象としたものであるため、排気管に装着されるインジェクタにそのまま適用することができない。また、一般に、インジェクタが排気管に装着される後処理装置では、インジェクタと排気管との取付部分が気密になるように複雑な形状とされるため、この取付部分の気密性を確保しつつ、インジェクタと排気管との間にインシュレータを配置することが難しい。
【０００７】
本件は、上述したような課題に鑑み創案されたものであり、エンジンの後処理装置において、排気管とインジェクタとの間で気密性を確保しながら断熱性を高めることを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）ここで開示するエンジンの後処理装置は、排気が流通する排気管と、排気浄化用の添加剤を前記排気管内に噴射するインジェクタと、前記排気管と前記インジェクタとの間に介装されるインシュレータと、を備え、前記インジェクタは、前記排気管にボルトで締結固定される取付部と、前記取付部の端面と略同一平面上に形成され、前記排気管に気密に接して設けられるシール面と、を有し、前記排気管は、前記シール面が当接する取付面と、前記取付面よりも前記インシュレータの厚み分だけ窪んだ凹部とを有し、前記インシュレータが、前記排気管の前記凹部と前記インジェクタの前記取付部との間に挟持された状態で、前記ボルトにより前記インジェクタと共締めされて前記排気管に固定されていることを特徴としている。
これにより、排気管とインジェクタとの間にインシュレータが挟持された状態で、インジェクタと排気管との間の気密性が確保される。
【発明の効果】
【０００９】
開示のエンジンの後処理装置によれば、排気管とインジェクタとの間で気密性を確保しながら断熱性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係るエンジンの後処理装置の部分断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】図１の後処理装置の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を参照して、実施形態としてのエンジンの後処理装置について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
以下の説明では、本後処理装置が適用されるエンジンの排気の流れ方向を基準にして、上流及び下流を定める。
【００１２】
［１．構成］
本実施形態に係るエンジンの後処理装置１０は、図示しない車両に搭載されたエンジンの排気を浄化するものである。図１に示すように、後処理装置１０は、排気が流通する排気管１と、排気管１に装着されたインジェクタ２と、排気管１とインジェクタ２との間に介装された遮熱板（インシュレータ）３とを備えている。
【００１３】
排気管１は、エンジンの気筒から車両の外部へと排気を導くためのものである。本実施形態の排気管１は、複数のパイプ状の部材が接続されて構成されている。排気管１は、インジェクタ２が取り付けられる座部１１と、座部１１に貫設された孔部１２とを有する。座部１１には、インジェクタ２を排気管１に固定するためのボルト４が螺合する複数の螺子孔１１ｈが形成されている。
【００１４】
また、孔部１２は、インジェクタ２の先端部２ａが配置される部位であって、排気管１内の排気通路に連通している。排気管１の座部１１よりも下流側の部分には、排気浄化用の図示しない触媒が設けられる。なお、図１及び図１の一部を拡大した図２は、後処理装置１０の部分断面図であって、二つのボルト４の中心軸を含む平面でインジェクタ２及びボルト４以外の各部材を切断した状態を示している。
【００１５】
排気管１の外周には、遮熱管５が設けられている。遮熱管５は、排気の熱が排気管１の外部へ放出されることを抑制するためのものである。すなわち、遮熱管５は、排気管１を断熱する機能を持つ。本実施形態の遮熱管５は、二つの半円筒形状の部材が組み合わされることでパイプ状に形成されている。遮熱管５は、排気管１の座部１１を遮熱管５の外部に露出させるための孔部５ａを有する。言い換えると、遮熱管５は、排気管１のうち、座部１１を除く部分を覆うように設けられている。
【００１６】
排気管１の外周壁と遮熱管５の内周壁との間には、断熱用の空気層Ｓが設けられる。空気層Ｓの一部には、断熱材６が配置される。断熱材６は、例えばガラスマットであって、排気管１の外周壁と遮熱管５の内周壁との双方に固定されている。断熱材６は、空気層Ｓにおける断熱性を高める機能と、排気管１及び遮熱管５の固定を強化する機能とを併せ持つ。
【００１７】
インジェクタ２は、その先端部２ａに形成された噴射孔から排気管１内に排気浄化用の添加剤を噴射するものである。インジェクタ２は、排気管１の座部１１にボルト４で締結固定される複数の取付部２１と、排気管１の座部１１に気密に接して設けられるシール面２２とを有する。以下、インジェクタ２が添加剤を噴射する噴射孔の中心軸Ｏを「噴射軸Ｏ」という。
【００１８】
図３に示すように、取付部２１は何れも、ボルト４が挿通されるボルト孔２１ｈを有し、噴射軸Ｏと重ならない位置に形成される。本実施形態の取付部２１は何れも、略円筒形状である。なお、各ボルト孔２１ｈの中心軸は、噴射軸Ｏと平行である。また、取付部２１において、排気管１の座部１１に対向して配置される端面２１ａは、平面とされる。
【００１９】
図２に示すように、シール面２２は、取付部２１の端面２１ａと略同一平面状に形成される。本実施形態のシール面２２は、噴射軸Ｏを中心とした円環状の平面である。本実施形態では、インジェクタ２の先端部２ａに設けられたガスケット７にシール面２２が形成されている場合を例示する。
【００２０】
ガスケット７は、インジェクタ２と排気管１との間の気密性を高めるための部材である。ガスケット７は、排気管１の孔部１２を囲む壁部に沿って配置される円筒部７ａと、円筒部７ａの端部から外側に延出された鍔部７ｂとを有する。シール面２２は、ガスケット７の鍔部７ｂの表面に形成されている。
【００２１】
図１及び図３に示すように、インジェクタ２は、添加剤が供給される添加剤供給部２３と、冷却水が給排される二つの冷却水給排部２４、２４と、電力が供給される電力供給部２５とを有する。添加剤供給部２３及び冷却水給排部２４の夫々には図示しないホースが接続される。また、電力供給部２５には、図示しないハーネスが接続される。以下、これらの部位２３〜２５をまとめてコネクタ部２３〜２５ともいう。本実施形態のコネクタ部２３〜２５は何れも、排気管１に近接して設けられている。
【００２２】
遮熱板３は、排気の熱が排気管１の外部へ放出されることを抑制するとともに、インジェクタ２が排気の熱を吸収することを抑制するためのものである。言い換えると、遮熱板３は、排気管１に対しては断熱の機能を持ち、インジェクタ２に対しては遮熱の機能を持つ。遮熱板３は、例えば、略一様な厚みの板状のステンレス鋼をプレス加工することにより形成される。遮熱板３の厚み（板厚）は、遮熱板３に要求される断熱性及び遮熱性に応じて決定される。
【００２３】
本実施形態の遮熱板３は、遮熱管５の孔部５ａを塞ぐような形状とされている。具体的には、遮熱板３は、平板状に形成された本体部３１と、本体部３１の外縁から延出された二つのフランジ部３２、３３とを有する。
【００２４】
本体部３１は、排気管１の座部１１とインジェクタ２の取付部２１とに挟持される部位であって、排気管１の座部１１からインジェクタ２への熱移動を抑える機能を持つ。図２及び図３に示すように、本体部３１は、排気管１の孔部１２と重なるように形成された貫通孔３１ａと、ボルト４が挿通される複数のボルト孔３１ｈとを有する。なお、本体部３１の貫通孔３１ａの直径は、排気管１の座部１１に設けられる取付面１３の分だけ、排気管１の孔部１２の直径よりも大きくされている。なお、取付面１３の詳細については後述する。
【００２５】
二つのフランジ部３２、３３は、本体部３１の外縁の一部からインジェクタ２が添加剤を噴射する方向に延び出た第一フランジ部３２と、本体部３１の外縁の残部から第一フランジ部３２と逆側に延び出た第二フランジ部３３とで構成される。第一フランジ部３２は、排気管１の座部１１からの放熱を抑える機能を持ち、座部１１の外周を囲むように設けられる。なお、第一フランジ部３２と排気管１との間には隙間が設けられる。
【００２６】
一方、第二フランジ部３３は、排気管１からインジェクタ２のコネクタ部２３〜２５へ伝わる輻射熱を低減する機能を持ち、遮熱管５とインジェクタ２との間に介在するように設けられる。第二フランジ部３３と遮熱管５との間には隙間が設けられる。図２に示すように、第二フランジ部３３と遮熱管５との間の隙間には、断熱材８が配置される。断熱材８は、第二フランジ部３３に固定されている。断熱材８は、例えばガラスメッシュやステンレスメッシュであって、第二フランジ部３３と遮熱管５との間の隙間における断熱性を高める機能を持つ。
【００２７】
ここで、排気管１の座部１１について詳述する。排気管１の座部１１には、インジェクタ２のシール面２２が当接する取付面１３と、取付面１３よりも遮熱板３の厚み分だけ窪んだ凹部１４とが設けられている。取付面１３は、シール面２２と略同一の形状である。すなわち、本実施形態の取付面１３は、円環状の平面とされている。取付面１３は、排気管１の孔部１２を囲む位置に設けられる。
【００２８】
凹部１４は、座部１１において取付面１３から掘り下げられた部位である。凹部１４の底面は、取付面１３と略平行な平面とされる。凹部１４には、遮熱板３の本体部３１が配置される。なお、本実施形態では、凹部１４に遮熱板３の本体部３１が配置された場合に、凹部１４と遮熱板３の貫通孔３１ａを囲む縁部との間にクリアランス（微小な隙間）が設けられるように、凹部１４と遮熱板３の貫通孔３１ａとの各形状が設定されている。
【００２９】
以下、排気管１に対するインジェクタ２及び遮熱板３の組み付け手順について説明する。図３に示すように、まず、排気管１の座部１１に遮熱板３が重ねられる。具体的には、排気管１の座部１１に形成された螺子孔１１ｈと、遮熱板３の本体部３１に貫設されたボルト孔３１ｈとが連通するように、遮熱板３の本体部３１が排気管１の凹部１４に配置される。
【００３０】
次に、ガスケット７が装着されたインジェクタ２が、遮熱板３に重ねられる。具体的には、遮熱板３のボルト孔３１ｈと、インジェクタ２の取付部２１に貫設されたボルト孔２１ｈとが連通するように、遮熱板３の本体部３１にインジェクタ２の各取付部２１の端面２１ａが当接される。このようにインジェクタ２が遮熱板３に当接して配置された状態では、排気管１の螺子孔１１ｈと、遮熱板３のボルト孔３１ｈと、インジェクタ２のボルト孔２１ｈとが連通して設けられる。
【００３１】
次に、ボルト４がインジェクタ２のボルト孔２１ｈと遮熱板３のボルト孔３１ｈとに順に挿通され、排気管１の螺子孔１１ｈに螺合される。これにより、インジェクタ２及び遮熱板３が排気管１に固定される。すなわち、遮熱板３は、排気管１の凹部１４とインジェクタ２の取付部２１との間に挟持された状態で、ボルト４によりインジェクタ２と共締めされて排気管１に固定される。このように、後処理装置１０では、インジェクタ２の固定に用いられるボルト４が、遮熱板３の固定に共用される。
【００３２】
［２．作用、効果］
（１）上述したインジェクタ２では、取付部２１の端面２１ａと、ガスケット７に設けられたシール面２２とが、略同一平面上に形成されている。このため、インジェクタ２は、取付先が平面である場合に、この平面に取付部２１の端面２１ａとシール面２２との双方が密着することで、気密性が確保される。
【００３３】
一方、上述した排気管１には、シール面２２が当接する取付面１３と、取付面１３よりも遮熱板３の厚み分だけ窪んだ凹部１４とが設けられている。そして、上述した後処理装置１０では、排気管１の凹部１４とインジェクタ２の取付部２１との間に遮熱板３が挟持された状態で、インジェクタ２及び遮熱板３が排気管１に固定される。このように、遮熱板３の厚み分だけ窪んだ凹部１４に遮熱板３を配置することで、インジェクタ２のシール面２２と排気管１の取付面１３とを密着させつつ、排気管１とインジェクタ２との間に遮熱板３を挟み込ませることができる。すなわち、排気管１の凹部１４に遮熱板３を配置した場合に、排気管１の取付面１３と遮熱板３の表面とを略同一平面上に位置させることができる。このため、排気管１とインジェクタ２との間に遮熱板３を配置した状態で、排気管１とインジェクタ２との間の気密性を確保することができる。
【００３４】
また、遮熱板３を設けることで、排気管１の放熱が抑えられるため、排気の温度低下を抑えることができる。これにより、排気管１内に配置された触媒の活性化を促進することができる。これと同時に、排気管１からインジェクタ２に伝わる熱が低減されるため、インジェクタ２の温度上昇を抑えることができる。これにより、インジェクタ２を保護することができる。したがって、上述した後処理装置１０によれば、排気管１とインジェクタ２との間で気密性を確保しながら断熱性を高めることができる。
【００３５】
また、上述した遮熱板３は、ボルト４によりインジェクタ２と共締めされて排気管１に固定されるため、遮熱板３を排気管１に固定する手間を省くことができるとともに、部品点数の削減に寄与することができる。すなわち、インジェクタ２の固定に用いるボルト４を遮熱板３の固定に共用することで、インジェクタ２を固定するのと同時に遮熱板３を固定することができるとともに、インジェクタ２及び遮熱板３の夫々に専用のボルトを用いる場合と比べてボルトの本数を削減することができる。したがって、上述した後処理装置１０によれば、重量の増加を抑えることができるとともに、コストの増加を抑えることができる。
【００３６】
また、上述した後処理装置１０では、排気管１に凹部１４が設けられることで遮熱板３を配置するためのスペースが確保されることから、インジェクタ２の形状を変更しなくて済む。このため、インジェクタ２には既存の製品を用いることができる。したがって、インジェクタ２にかかるコストを抑えることができる。
【００３７】
また、排気管１は、インジェクタ２よりも加工が容易であるため、排気管１に凹部１４を設けることで、インジェクタ２の形状を変更することにより遮熱板３のスペースを確保する場合と比べて、製造を容易にすることができる。さらに、遮熱板３の厚みを変更する場合に、容易に対応することができる。
【００３８】
（２）上述した遮熱板３は、排気管１の座部１１の外周を囲むように設けられた第一フランジ部３２を有するため、排気管１の放熱をより抑えることができる。これにより、排気の温度低下をより抑えることができる。また、上述した遮熱板３は、遮熱管５とインジェクタ２との間に介在するように設けられた第二フランジ部３３を有するため、排気管１からインジェクタ２に伝わる熱をより低減することができる。これにより、インジェクタ２の温度上昇をより抑えることができる。
【００３９】
特に、第二フランジ部３３は、遮熱板３の本体部３１からインジェクタ２が添加剤を噴射する方向と逆側に延出されているため、インジェクタ２のコネクタ部２３〜２５へ伝わる熱の低減に寄与することができる。このため、コネクタ部２３〜２５の保護に寄与することができるとともに、コネクタ部２３〜２５の劣化を抑えることができる。
【００４０】
また、第二フランジ部３３と遮熱管５との間に断熱材８を配置することで、排気管１とインジェクタ２との間の断熱性を更に高めることができる。このため、排気の温度低下をより抑えることができるとともに、インジェクタ２をより確実に保護することができる。
【００４１】
［３．変形例］
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
【００４２】
上述した遮熱板３の第一フランジ部３２及び第二フランジ部３３は省略されてもよい。すなわち、遮熱板３は、少なくとも本体部３１を有していれば、上述したように排気管１とインジェクタ２との間で気密性を確保しながら断熱性を高めることができる。また、遮熱板３を排気管１に固定する手間を省くことができるとともに、部品点数の削減に寄与することができる。
【００４３】
上述した実施形態では、インジェクタ２のシール面２２がガスケット７の表面として設けられている場合を例示したが、シール面２２は少なくとも排気管１に気密に接して設けられる平面であればよく、上述したガスケット７の表面に限定されない。例えば、ガスケット７が設けられない場合には、インジェクタ２の対応する部分にシール面２２が設けられていてもよい。また、ガスケット７の構成は上述したものに限定されず、例えば、円筒部７ａが省略されてもよい。
【００４４】
なお、排気管１内に設けられる触媒と、インジェクタ２で噴射される添加剤との各種類は、後処理装置１０で浄化する排気中の成分に応じて適宜決定されればよく、特に限定されない。例えば、上述した触媒として還元触媒を採用するとともに、添加剤として尿素水やアンモニア水を採用して、排気中のNOxを浄化するようにしてもよい。あるいは、上述した触媒として酸化触媒を採用するとともに、添加剤として未燃燃料を採用して、酸化触媒により未燃燃料を酸化させることで排気温度を上昇させ、フィルタに捕集された排気中のPM（Particulate Matter；粒子状物質）を燃焼させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１  排気管
２  インジェクタ
３  遮熱板（インシュレータ）
４  ボルト
１０  後処理装置
１３  取付面
１４  凹部
２１  取付部
２１ａ  端面
２２  シール面
【図１】
2018200040.tif 000003
【図２】
2018200040.tif 000004
【図３】
2018200040.tif 000005