(57)【要約】【課題】還元剤による腐食を抑制したミキサユニットを提供すること。【解決手段】本開示の一局面は、配管と、前記配管に挿入され耐食性を有するミキサであって、内燃機関で生じて案内されてきた排ガスに、噴射器により供給された還元剤を混合するミキサと、前記配管の内周面および前記ミキサの外周面の一方に形成された凹部と、前記配管の内周面および前記ミキサの外周面の他方に一体的に形成され、前記ミキサが前記配管内に挿入された時に前記凹部に嵌合する凸部と、を備えたミキサユニットに向けられる。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管と、
前記配管に挿入され耐食性を有するミキサであって、内燃機関で生じて案内されてきた排ガスに、噴射器により供給された還元剤を混合するミキサと、
前記配管の内周面および前記ミキサの外周面の一方に形成された凹部と、
前記配管の内周面および前記ミキサの外周面の他方に一体的に形成され、前記ミキサが前記配管内に挿入された時に前記凹部に嵌合する凸部と、を備えたミキサユニット。
【請求項２】
前記凸部は前記ミキサの外周面上に形成され、前記凹部は前記配管の内周面に形成される、請求項１に記載のミキサユニット。
【請求項３】
内燃機関で生じた排ガスを大気へと導く流路と、
前記流路内に還元剤を供給する噴射器と、
前記流路において前記噴射器よりも下流側に、配管に挿入された状態で接続され、耐食性を有するミキサであって、前記流路を案内されてきた排ガスに還元剤を混合するミキサと、
前記配管の内周面および前記ミキサの外周面の一方に形成された凹部と、
前記配管の内周面および前記ミキサの外周面の他方に一体的に形成され、前記ミキサが前記配管内に挿入された時に前記凹部に嵌合する凸部と、を備えた排気系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車載の排気流路に設けられて還元剤と排ガスとを混合するミキサユニット、およびこれを用いた排気系に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のミキサユニットは、例えば、下記の特許文献１に記載されている。特許文献１の排気浄化装置は、内燃機関の排気管に、上流側から下流側に向けて順に配置される、尿素水噴射装置、ミキサおよびＮＯｘ浄化触媒を備える。尿素水噴射装置は、ＮＯｘ浄化触媒の上流側の排気管内に、還元剤としての尿素水を噴射して供給する。排気管の尿素水噴射装置とＮＯｘ浄化触媒との間に配置されるミキサは、尿素水噴射装置により噴射された尿素水と排ガスとを攪拌混合する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１３０１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ミキサは、一般的に、排気管の内周部に溶接により固定される。しかし、還元剤の噴射量によっては、溶接部分が還元剤で腐食する可能性があるという問題点があった。
【０００５】
本開示は、還元剤による腐食を抑制可能なミキサユニットおよび排気系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一局面は、配管と、前記配管に挿入され耐食性を有するミキサであって、内燃機関で生じて案内されてきた排ガスに、噴射器により供給された還元剤を混合するミキサと、前記配管の内周面および前記ミキサの外周面の一方に形成された凹部と、前記配管の内周面および前記ミキサの外周面の他方に一体的に形成され、前記ミキサが前記配管内に挿入された時に前記凹部に嵌合する凸部と、を備えたミキサユニットに向けられる。
【０００７】
また、本開示の他の局面は、内燃機関で生じた排ガスを大気へと導く流路と、前記流路内に還元剤を供給する噴射器と、前記流路において前記噴射器よりも下流側に、配管に挿入された状態で接続され、耐食性を有するミキサであって、前記流路を案内されてきた排ガスに還元剤を混合するミキサと、前記配管の内周面および前記ミキサの外周面の一方に形成された凹部と、前記配管の内周面および前記ミキサの外周面の他方に一体的に形成され、前記ミキサが前記配管内に挿入された時に前記凹部に嵌合する凸部と、を備えた排気系に向けられる。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、還元剤による腐食を抑制可能なミキサユニットおよび排気系を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示のミキサユニットを用いた排気系の構成を示す図
【図２Ａ】図１のミキサユニットの展開図
【図２Ｂ】図１のミキサユニットを排気流路に取り付けた時の図
【図２Ｃ】図２Ｂに示すミキサおよび配管を、排気流路の上流側から平面視した時の図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、上記図面を参照して、本開示に係るミキサユニット３００および、これを用いた排気系２００を詳説する。
【００１１】
＜１．ミキサユニット３００を用いた排気系２００の概略構成＞
図１に示すように、車両Ｖには、内燃機関１００と、排気系２００と、が搭載されている。
【００１２】
内燃機関１００は、例えばディーゼルエンジンであって、燃焼室１０２と、インジェクタ１０４と、吸気バルブ１０６と、排気バルブ１０８と、を備えている。
【００１３】
燃焼室１０２は、ピストン１１２の頂部、シリンダ１１４およびシリンダヘッド１１６等で囲まれた空間である。
【００１４】
インジェクタ１０４は、本開示では、燃焼室１０２内に燃料を噴射する。しかし、これに限らず、インジェクタ１０４は、吸気ポートに燃料を噴射しても構わない。
【００１５】
吸気バルブ１０６および排気バルブ１０８のそれぞれは開閉可能に構成される。吸気バルブ１０６が開くことで、吸気流路１１８からの新気が燃焼室１０２に吸入される。また、排気バルブ１０８が開くことで、燃焼室１０２で燃料が燃焼して生じた排ガスが排気系２００（具体的には、排気流路２０２）に送り出される。
【００１６】
排気系２００は、内燃機関１００で生じた排ガスを大気中（車外）に導く排気流路２０２を有する。また、本開示では、排気流路２０２の中には、後処理装置２０４の例示として、酸化触媒２０６と、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）２０８と、ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒２１０とが、設けられる。また、ＳＣＲ触媒２１０の直前（即ち、すぐ上流側）に噴射器２１２が設けられている。
【００１７】
酸化触媒２０６は、自身に流入した排ガス中の窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）の一部を二酸化窒素にして、排ガス（ＮＯｘ）における二酸化窒素の比率を高める。
【００１８】
ＤＰＦ２０８は、排気流路２０２において酸化触媒２０６の下流側に設けられ、自身に流入した排ガス中に含まれる粒子状物質（以下、ＰＭという）を捕集する。また、ＤＰＦ２０８は、排ガスの温度が自己再生温度以上であれば、捕集したＰＭを燃焼させて除去する（所謂、自己再生）。ここで、ＤＰＦ２０８における自己再生（即ち、ＰＭの燃焼）には、排ガス中での二酸化窒素の重量比が重要である。よって、自己再生は、酸化触媒２０６とＤＰＦ２０８とが有機的に組み合わさって実施されることになる。
【００１９】
なお、ＤＰＦ２０８自体に、上記酸化触媒２０６と同様の酸化触媒が付加されていても構わない。この場合も、ＤＰＦ２０８は、上記と同様に自己再生が可能である。
【００２０】
ＳＣＲ触媒２１０は、排気流路２０２においてＤＰＦ２０８の下流側に配置される。また、排気流路２０２においてＤＰＦ２０８およびＳＣＲ触媒２１０の間（より好ましくは、ＳＣＲ触媒２１０の直ぐ上流）には、その位置に尿素水を添加する噴射器２１２が設けられる。
【００２１】
また、排気流路２０２において、噴射器２１２とＳＣＲ触媒２１０との間には、ミキサユニット３００が設けられる。このようなミキサユニット３００を、排気流路２０２の上流側からの尿素水と排ガスとが通過する際、これらは混じり合って、その結果、ＳＣＲ触媒２１０の直ぐ上流側で効率的にアンモニアが生成される。これにより、ＳＣＲ触媒２１０には、排ガスだけでなく、尿素水を排ガスに混合して生成されたアンモニアも供給される。
【００２２】
ＳＣＲ触媒２１０は、自身を通過する排ガスの温度が第一温度以上になると、供給されたアンモニアと、供給された排ガス中に含まれる窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）を反応させて、ＮＯｘを無害化する。従って、噴射器２１２は、ＳＣＲ触媒２１０の流入する排ガスの温度が所定温度以上の場合に、尿素水を排ガスに排気流路２０２内に供給することが好ましい。なお、所定温度は、本昇温制御装置１の設計開発段階での実験・シミュレーション等により、アンモニアとＮＯｘとの反応温度等を考慮しつつ適宜適切に定められる。
【００２３】
以上の各後処理装置２０４で排ガスを処理して生成される水、窒素、二酸化炭素は、マフラー（図示せず）等を介して、大気中に排出される。
【００２４】
＜２．ミキサユニット３００の構成＞
ミキサユニット３００は、図２Ａ〜図２Ｃに示すように、少なくとも、ミキサ３０２と、配管３０４と、を備えている。
【００２５】
ミキサ３０２は、公知技術と同様、少なくとも尿素およびアンモニアに対し耐食性を有する材料（例えばステンレス）からなるプレートを所定形状に打ち抜いた後、プレス加工や折り曲げ加工を施すことで作製される。これによって、ミキサ３０２には、筒状部３０６と、混合部３０８と、複数の凸部３１０と、が一体的に形成される。なお、図２Ａ，図２Ｂでは、便宜上、配管３０４、フランジ３１６およびガスケット３１８に関しては断面形状が示され、ミキサ３０２は外観形状が示されている。また、矢印αは、排ガスが流れる方向を示している。
【００２６】
筒状部３０６は、大略的には、外径が後述の配管３０４の内径と実質的に一致する円筒形を有する。
混合部３０８は、図２Ａ等に破線で示されており、筒状部３０６の内側に設けられた羽根状の部材等であって、排気流路２０２の上流側から案内されてくる排ガスと尿素水とを混ぜ合わせる。
【００２７】
複数の凸部３１０はそれぞれ、筒状部３０６の外周側に設けられて、筒状部３０６の中心軸から遠心方向に突出する。また、各凸部３１０は、筒状部３０６の一方端側（例えば上流側の端部側）から他方端側に向かって延在する。また、複数の凸部３１０の一つは、この中心軸を基準として、他の一つに対して対称な位置に形成されることが好ましい。
【００２８】
配管３０４は、ミキサ３０２と同様、尿素等に対し耐食性を有する材料からなる。この配管３０４は、一方端側（例えば上流側の端部側）にフランジ３１２を備えると共に、上記筒状部３０６の外径と実質的に一致する内径の管状形状を有する。このような配管３０４の内周面の一方端から他方端側に向けて、上記複数の凸部３１０に対応する位置に複数の凹部３１４が形成されている。複数の凹部３１４は、配管３０４の中心軸から遠心方向に窪んでおり、対応する凸部３１０が嵌合可能な形状を有する。
【００２９】
このような配管３０４の一方端側には、ミキサ３０２が挿入される。この時、ミキサ３０２の各凸部３１０は、配管３０４において対応する凹部３１４に嵌合する。その後、フランジ３１２のシール面と、別のフランジ３１６のシール面との間にガスケット３１８を挟み込んだ状態で、両フランジ３１２，３１６はボルトおよびナットで締結されることが好ましい。これによって、ミキサユニット３００が完成する。このようなミキサユニット３００は、上記のように、排気流路２０２において、噴射器２１２とＳＣＲ触媒２１０との間に、ミキサユニット３００は接続される。
【００３０】
＜３．ミキサユニット３００の作用効果＞
上記の通り、本開示では、ミキサユニット３００において、ミキサ３０２および配管３０４は、尿素等に対し耐食性を有する材料で作製される。また、配管３０４の内周面には複数の凹部３１４が形成されると共に、ミキサ３０２の外周面には、複数の凸部３１０が一体的に形成される。各凸部３１０は、ミキサ３０２が配管３０４内に挿入された時に凹部３１４に嵌合する。
【００３１】
本開示ではさらに、好ましい構成として、フランジ３１２のシール面と、別のフランジ３１６のシール面との間にガスケット３１８を挟み込んだ状態で、両フランジ３１２，３１６はボルトおよびナットで締結される。上記のようなミキサユニット３００は、排気流路２０２において、噴射器２１２とＳＣＲ触媒２１０との間に、ミキサユニット３００は接続される。
【００３２】
上記構成により、本ミキサユニット３００では、ミキサ３０２は、溶接により配管３０４に固定されるのでは無く、凸部３１０を凹部３１４に挿入することで配管３０４に固定される。これにより、車両Ｖの走行中、上流側の噴射器２１２から還元剤（即ち、尿素水）が排気流路２０２に供給されたとしても、ミキサユニット３００において還元剤による腐食の発生を抑制出来る。
【００３３】
また、本開示のミキサユニット３００では、ミキサ３０２が配管３０４に差し込まれているだけであるため、ミキサ３０２を低コストで容易に交換出来る。
【００３４】
＜４．付記＞
上記開示では、噴射器２１２は尿素水を排ガスに供給するとして説明した。しかし、ＳＣＲでは、周知の通り、尿素以外の還元剤を使用することも可能である。従って、本開示の範囲は、尿素水に限定されず、周知の還元剤を含む。
【００３５】
上記では、配管３０４の内周面には複数の凹部３１４が形成されると共に、ミキサ３０２の外周面には、複数の凸部３１０が一体的に形成されていた。しかし、これに限らず、配管３０４の内周面に複数の凸部３１０が一体的に形成され、ミキサ３０２の外周面に複数の凹部３１４が形成されても良い。
【００３６】
上記では、混合部３０８は羽根状の部材であるとして説明した。しかし、これに限らず、混合部３０８は、排ガスと尿素水とを混ぜ合わせることが出来るのであれば、他の形状を有していても構わない。
【００３７】
上記では、ミキサ３０２は配管３０４の上流側端部に配置されていた。しかし、これに限らず、ミキサ３０２は、配管３０４の上流側端部以外に配置されても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本開示のミキサユニットおよび排気系は、還元剤による腐食を抑制可能であり、ディーゼルエンジンを搭載した乗用車や商用車に好適である。
【符号の説明】
【００３９】
１００  内燃機関
２００  排気系
２０２  排気流路
２１２  噴射器
３００  ミキサユニット
３０２  ミキサ
３０４  配管
３１０  凸部
３１４  凹部
【図１】
2018021514.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2018021514.tif 000005
【図２Ｃ】
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