(57)【要約】【課題】噴射弁に到達する液体還元剤の温度の上昇を抑制し、かつ、還元剤配管の破損を低減可能な、車両の還元剤供給装置のレイアウト構造を提供する。【解決手段】乗用車に搭載され、タンク内に貯蔵された排気ガス浄化用の液体還元剤を噴射弁に圧送し、噴射弁により液体還元剤を噴射する還元剤供給装置のレイアウト構造であって、タンクは、乗用車のリア側に備えられ、噴射弁は、乗用車のフロント側に備えられ、タンクと噴射弁とを接続する還元剤配管のうち、車体前後方向における車室が位置する領域を通過する還元剤配管の少なくとも一部を、車体内部に配置する。【選択図】図１
2018002039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗用車に搭載され、タンク内に貯蔵された排気ガス浄化用の液体還元剤を噴射弁に圧送し、前記噴射弁により前記液体還元剤を噴射する還元剤供給装置のレイアウト構造であって、
前記タンクは、前記乗用車のリア側に備えられ、
前記噴射弁は、前記乗用車のフロント側に備えられ、
前記タンクと前記噴射弁とを接続する還元剤配管のうち、車体前後方向における車室が位置する領域を通過する前記還元剤配管の少なくとも一部を、車体内部に配置した、車両の還元剤供給装置のレイアウト構造。
【請求項２】
前記タンクが、前記車体内部であって、前記乗用車のリア側の荷室の下部に備えられ、
前記タンクから前記車室が位置する領域に至る前記還元剤配管が、前記車体内部に配置される、請求項１に記載の車両の還元剤供給装置のレイアウト構造。
【請求項３】
前記噴射弁と前記還元剤配管との接続部分が前記車体内部に配置され、
前記車室が位置する領域から前記噴射弁に至る前記還元剤配管が、前記車体内部に配置される、請求項１又は２に記載の車両の還元剤供給装置のレイアウト構造。
【請求項４】
前記還元剤配管が、前記乗用車のフロアパネル又はアンダーカバーよりも上部に配置される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の還元剤供給装置のレイアウト構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗用車に搭載される還元剤供給装置のレイアウト構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガス中にはＮＯX（窒素酸化物）が含まれている。かかるＮＯXを還元して窒素や水等に分解することにより排気ガスを浄化するための装置として、尿素ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｓｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）システムが実用化されている。尿素ＳＣＲシステムは、液体還元剤として尿素水溶液を使用し、尿素水溶液が分解することにより生成されるアンモニアを排気ガス中のＮＯXと反応させることにより、ＮＯXを分解するシステムである。
【０００３】
かかる尿素ＳＣＲシステムは、排気通路に配設された選択還元触媒と、選択還元触媒よりも上流側の排気通路に尿素水溶液を供給するための還元剤供給装置とを備える。選択還元触媒は、尿素水溶液が分解することにより生成されるアンモニアを吸着し、流入する排気ガス中のＮＯXとアンモニアとの還元反応を促進する機能を有する。還元剤供給装置は、尿素水溶液を貯蔵するタンクと、タンク内に貯蔵された尿素水溶液を吸い上げて圧送するポンプと、ポンプにより圧送される尿素水溶液を噴射する噴射弁とを備える。
【０００４】
尿素水溶液を貯蔵するタンクは、多くの尿素水溶液を貯蔵可能な適宜の容積のタンクとされる。乗用車に還元剤供給装置が備えられる場合、このタンクの配置スペースとして、車両のリアの荷室の下部のスペースが利用されることがある。このスペースは、従来、スペアタイヤや工具等を収容するスペースとしても利用されており、所定の大きさのタンクを配置することができる（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２４２０９２号公報  （図５等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、選択還元触媒も、所定の大きさの外形を有し、排気管の途中に配設されるものであり、乗用車に還元剤供給装置が備えられる場合、選択還元触媒は、車室の下方のフロアパネルの下側に配置されることが多い。この場合、還元剤供給装置の噴射弁は、選択還元触媒よりも上流側で排気管内に液体還元剤を供給するものであるため、車両のフロント側の排気管に取り付けられる。したがって、図５に示すように、タンク２１から噴射弁２７へと尿素水溶液を導く還元剤配管１０５は、乗用車１００のリア側からフロント側へと配設される。
【０００７】
このとき、還元剤配管１０５が、フロアパネルの下側において、路面側にむき出しに配置されると、例えば夏季等の外気温が高い場合に、内燃機関５の熱や排気熱、車体の熱、路面からの反射熱等の影響を受けて、還元剤配管１０５内を流れて噴射弁２７に至る尿素水溶液の温度が高温になる場合がある。噴射弁２７の構成部品には、耐熱温度が例えば８０〜９０℃程度のシールリング等の樹脂部品も含まれており、高温の尿素水溶液が噴射弁２７に到達すると噴射弁２７が故障するおそれがある。また、還元剤配管１０５がフロアパネルの下側で路面側にむき出しになっている場合には、還元剤配管１０５が路面上の物体に接触したり、タイヤによってはねられた小石等が還元剤配管１０５に当たったりして、還元剤配管１０５が破損し、尿素水溶液が漏れるおそれがある。
【０００８】
本発明は、問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、噴射弁に到達する液体還元剤の温度の上昇を抑制し、かつ、還元剤配管の破損を低減可能な、新規かつ改良された車両の還元剤供給装置のレイアウト構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、乗用車に搭載され、タンク内に貯蔵された排気ガス浄化用の液体還元剤を噴射弁に圧送し、噴射弁により液体還元剤を噴射する還元剤供給装置のレイアウト構造であって、タンクは、乗用車のリア側に備えられ、噴射弁は、乗用車のフロント側に備えられ、タンクと噴射弁とを接続する還元剤配管のうち、車体前後方向における車室が位置する領域を通過する還元剤配管の少なくとも一部を、車体内部に配置した、車両の還元剤供給装置のレイアウト構造が提供される。
【００１０】
本発明の車両の還元剤供給装置のレイアウト構造によれば、タンクと噴射弁とを接続する還元剤配管のうち、車室が位置する領域を通過する還元剤配管の少なくとも一部が、車体内部に配置される。このため、還元剤配管が、内燃機関の熱や排気熱、車体の熱、路面からの反射熱等の影響を受けにくくなり、噴射弁に到達する液体還元剤の温度の上昇を抑制することができる。また、還元剤配管のうち、車体外部の路面側にむき出しにされる範囲が少なくなって、外部からの衝撃による還元剤配管の破損を低減することができる。
【００１１】
タンクが、車体内部であって、乗用車のリア側の荷室の下部に備えられ、タンクから車室が位置する領域に至る還元剤配管が、車体内部に配置されてもよい。
【００１２】
噴射弁と還元剤配管との接続部分が車体内部に配置され、車室が位置する領域から噴射弁に至る還元剤配管が、車体内部に配置されてもよい。
【００１３】
還元剤配管が、乗用車のフロアパネル又はアンダーカバーよりも上部に配置されてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明によれば、還元剤供給装置において、噴射弁に到達する液体還元剤の温度の上昇を抑制し、かつ、還元剤配管の破損を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る還元剤供給装置のレイアウト構造を適用した乗用車を示す模式図である。
【図２】車体のフロア部分の構造の例を示す模式図である。
【図３】同実施形態の第１の変形例に係る還元剤供給装置のレイアウト構造を示す説明図である。
【図４】同実施形態の第２の変形例に係る還元剤供給装置のレイアウト構造を示す説明図である。
【図５】参考例に係る還元剤供給装置のレイアウト構造を適用した乗用車を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る還元剤供給装置２０のレイアウト構造を適用した乗用車１を示す模式図である。まず、還元剤供給装置２０を含む尿素ＳＣＲシステムの概要について説明する。尿素ＳＣＲシステムは、ディーゼルエンジン等に代表される内燃機関５の排気系に接続された排気管１１の途中に配設された選択還元触媒２９と、選択還元触媒２９よりも上流側で排気管１１内に液体還元剤を噴射する還元剤供給装置２０とを備える。尿素ＳＣＲシステムは、液体還元剤としての尿素水溶液を用いて、内燃機関５から排出される排気ガス中のＮＯXを還元して分解することにより、排気ガスを浄化するシステムである。
【００１８】
選択還元触媒２９は、内燃機関５の排気ガス中に含まれるＮＯXを選択的に還元する。例えば、選択還元触媒２９は、還元剤供給装置２０により供給される尿素水溶液が分解して生成されるアンモニアを吸着する。そして、選択還元触媒２９に流入する排気ガス中のＮＯXは、アンモニアと還元反応することによって分解される。かかる選択還元触媒２９は、温度が高いほどアンモニアの吸着可能量が減少する特性を有する。また、選択還元触媒２９は、吸着可能量に対する実際のアンモニアの吸着率が高いほど、ＮＯXの還元効率が高くなる特性を有する。
【００１９】
還元剤供給装置２０は、選択還元触媒２９よりも上流側の排気管１１内に、液体還元剤としての尿素水溶液を供給する。尿素水溶液の供給量は、排気ガス中に含まれるＮＯXの濃度、選択還元触媒２９におけるアンモニアの吸着可能量、及び、選択還元触媒２９の温度等に基づいて、選択還元触媒２９の下流側に、ＮＯXあるいはアンモニアが流出しないように制御される。
【００２０】
還元剤供給装置２０は、尿素水溶液を貯蔵するタンク２１と、タンク２１内の尿素水溶液を吸い上げて圧送するポンプ２３と、選択還元触媒２９よりも上流側の排気管１１に固定された噴射弁２７とを備える。ポンプ２３及び噴射弁２７は、マイクロコンピュータ等を備えて構成される図示しない制御装置（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）によって駆動制御される。
【００２１】
図示した還元剤供給装置２０において、ポンプ２３は、タンク２１と一体化されて設けられている。ポンプ２３の吐出部は還元剤配管２５に接続され、ポンプ２３は、還元剤配管２５に向けて尿素水溶液を吐出する。還元剤配管２５は、例えば、金属や樹脂等により構成される。外部から、還元剤配管２５内を通過する尿素水溶液に伝達される熱量をより小さくするには、還元剤配管２５が樹脂製であるとよい。
【００２２】
ポンプ２３としては、例えば電動式ダイヤフラムポンプや電動式ギヤポンプが用いられる。還元剤配管２５の他端は、噴射弁２７に接続されている。還元剤配管２５には、図示しない圧力センサが設けられており、制御装置は、例えば還元剤配管２５内の尿素水溶液の圧力があらかじめ設定された圧力となるようにポンプ２３の出力を制御する。例えば、制御装置は、圧力センサにより検出される圧力と目標値との差に基づいて、ポンプ２３の出力をフィードバック制御する。
【００２３】
噴射弁２７としては、例えば、通電制御により開弁又は閉弁が切り替えられる電磁式噴射弁が用いられる。かかる噴射弁２７は、例えば、通電可能なコイルを備え、当該コイルへの通電により発生する磁力によって弁体を移動させて噴射孔を開弁する構造を有している。本実施形態に係る還元剤供給装置２０において、還元剤配管２５内の圧力は、所定の目標値となるように制御されており、制御装置は、尿素水溶液の目標噴射量に応じて噴射弁２７の開弁時間を調節する。
【００２４】
この他、排気管１１には、図示しない温度センサ、ＮＯXセンサ及びアンモニアセンサ等の各種センサが設けられていてもよい。これらのセンサは、それぞれ、排気ガスの温度、ＮＯX濃度、アンモニア濃度等の検出に用いられる。また、温度センサによって検出される排気温度は、選択還元触媒２９の温度推定に用いられてもよい。
【００２５】
ここで、内燃機関５から排出されて排気管１１内を通過する排気ガスの温度は、例えば５００℃を超える高温にもなり得るために、排気管１１や、排気管１１の途中に配設された選択還元触媒２９は、車両のフロアパネルより下側に、路面側にむき出しにされて設けられる。車両の下側は、路面からの反射熱の影響も受けやすく、環境温度が高温になりやすい。
【００２６】
このため、図５に示したように、還元剤配管１０５を路面側にむき出しにして配置した場合には、タンク２１に設けられたポンプ２３により吐出された尿素水溶液が、噴射弁２７に至るまでの間に加熱されて昇温する。噴射弁２７に至るまでに尿素水溶液の温度が、例えば８０℃を超えるような場合、噴射弁２７に備えられたシールリングや、コイルの周囲に形成された樹脂部分等が、熱の影響を受けて劣化する。このような噴射弁２７の故障を生じると、尿素水溶液の噴射量の制御ができなくなって排気浄化効率が低下したり、尿素水溶液が漏れ出したりするおそれがある。また、還元剤配管１０５を路面側にむき出しにして配置した場合には、路面上の物体や、タイヤによって跳ね上げられた小石等が還元剤配管１０５に接触して、還元剤配管１０５が破損するおそれがある。このような場合にも、還元剤配管１０５から尿素水溶液が漏れ出すおそれがある。
【００２７】
これに対して、図１に示したように、本実施形態に係る還元剤供給装置２０のレイアウト構造では、タンク２１と噴射弁２７とを接続する還元剤配管２５のうち、車体前後方向における少なくとも車室４１が位置する領域を通過する還元剤配管２５が車体の内部に配置され、路面側にむき出しにならないようになっている。
【００２８】
ここで、本明細書において、「車体内部」とは、乗用車の車体（ボディ）及び車台（シャシー）を含む車両の内部の領域であって、車両の周囲に露出していない領域を意味する。かかる「車体内部」は、車両の周囲に露出していない領域であればよく、部分的に車両の周囲に対して空間的に繋がっている場合も含みうる。
【００２９】
図１においては、乗用車１を側方から見た状態が模式的に示されており、還元剤配管２５は、車幅方向の両端のタイヤハウスの領域を避けて、車幅方向の中央部を通過するように配設されている。かかる還元剤配管２５は、タンク２１から噴射弁２７の手前に至る部分が車体内部に位置する。このため、還元剤配管２５は、排気管１１からの放熱や路面からの反射熱等の影響を受けにくくなって、内部を通過する尿素水溶液の昇温が抑制される。また、路面側に露出する還元剤配管２５の範囲が短くなるため、路面上の物体や、タイヤに跳ね上げられた小石等が接触することがなくなり、還元剤配管２５の破損が低減される。
【００３０】
また、本実施形態に係る還元剤供給装置２０のレイアウト構造では、タンク２１が、乗用車１のリア側の荷室４３の下部のスペースに配置されている。かかるタンク２１は、車体の内部に配置され、路面側にむき出しにならないようになっている。したがって、タンク２１内に貯蔵された尿素水溶液に伝達され得る熱量も低減され、噴射弁２７に到達する尿素水溶液の温度が抑制される。
【００３１】
図２は、本実施形態に係る還元剤供給装置２０のレイアウト構造を適用し得る乗用車の車体のフロア部分の構造の例を示している。図２は、車体のフロア部分を車幅方向に切断した断面を含む斜視図を示している。図２に示した例において、車幅方向の両端には車長方向に延びるサイドシル５１Ｌ，５１Ｒを備え、車幅方向の中央には車長方向に延びるフロアトンネル５３を備える。サイドシル５１Ｌ，５１Ｒとフロアトンネル５３との間にはフロアパネル５７Ｌ，５７Ｒが接合されている。また、フロアパネル５７Ｌ，５７Ｒ上には、両端がサイドシル５１Ｌ，５１Ｒ及びフロアトンネル５３に接合されたクロスメンバ５５Ｌ，５５Ｒが設けられている。
【００３２】
フロアパネル５７Ｌ，５７Ｒは、サイドシル５１Ｌ，５１Ｒ及びフロアトンネル５３の最下部よりも上方に位置し、サイドシル５１Ｌ，５１Ｒ及びフロアトンネル５３の最下部の下面にはアンダーカバー５９Ｌ，５９Ｒが取り付けられている。フロアパネル５７Ｌ，５７Ｒとアンダーカバー５９Ｌ，５９Ｒとの間には空間部６３Ｌ，６３Ｒが形成されている。フロアトンネル５３の内側に形成されたトンネル部６１には、プロペラシャフトが配置される。トンネル部６１は、車体の外部の領域であって、路面側にむき出しになっている。
【００３３】
かかる車体のフロア部分の構造の例において、還元剤配管２５は、アンダーカバー５９Ｌ，５９Ｒよりも上部に形成された空間部６３Ｌ，６３Ｒに配設され得る。あるいは、還元剤配管２５は、フロアパネル５７Ｌ，５７Ｒよりも上部に配設され得る。還元剤配管２５がフロアパネル５７Ｌ，５７Ｒよりも上部に配設される場合、クロスメンバ５５Ｌ，５５Ｒ等の形状に沿って、還元剤配管２５を蛇行させてもよい。
【００３４】
アンダーカバー５９Ｌ，５９Ｒあるいはフロアパネル５７Ｌ，５７Ｒよりも上部に還元剤配管２５を配設するにあたり、固定具等を用いて、還元剤配管２５を、アンダーカバー５９Ｌ，５９Ｒあるいはフロアパネル５７Ｌ，５７Ｒから浮かせて（離して）配設してもよい。さらに、還元剤配管２５の周囲が断熱材で被覆されてもよい。還元剤配管２５を浮かせたり、還元剤配管２５の周囲に断熱材を配置したりすることにより、還元剤配管２５を通過する液体還元剤に伝達される熱量を低減させることができる。
【００３５】
また、車体内部に配設される還元剤配管２５の一部を、車両の空調装置のエアダクト内に配設してもよい。車両の空調装置の稼働時において、温風又は冷風のいずれの送風が行われる場合であっても、エアダクト内は高くても３０℃程度であるため、還元剤配管２５内を通過する尿素水溶液の温度が著しく上昇することを抑制することができる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態に係る還元剤供給装置２０のレイアウト構造では、尿素水溶液を貯蔵するタンク２１が車体内部に配設され、かつ、タンク２１と噴射弁２７とを接続する還元剤配管２５のうち、車体前後方向における車室４１が位置する領域を含むタンク２１から噴射弁２７の直前までの範囲が車体内部に配設されている。したがって、内燃機関５の熱や排気熱、路面からの反射熱等が還元剤配管２５内を流れる尿素水溶液に伝達されにくくなっている。このため、尿素水溶液が噴射弁２７に到達する段階で高温になることが避けられ、噴射弁２７の故障を低減することができる。
【００３７】
また、本実施形態に係る還元剤供給装置２０のレイアウト構造では、還元剤配管２５の少なくとも一部が車体内部に配設されているために、路面上の物体や、タイヤに跳ね上げられた小石等が還元剤配管２５に接触することによる還元剤配管２５の破損を低減することができる。
【００３８】
このようにして、本実施形態に係る還元剤供給装置２０のレイアウト構造によれば、噴射弁２７の故障による尿素水溶液の噴射量のずれや、噴射弁２７の故障又は還元剤配管２５の破損による尿素水溶液の漏れを抑制することができる。
【００３９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４０】
例えば、上記実施形態では、タンク２１及び還元剤配管２５が車体内部に配設されていたが、本発明はかかる例に限定されない。図３に示すように、タンク２１の一部又は全部が車体の外部に位置してもよい。かかるレイアウト構造によっても、還元剤配管２５内を通過する尿素水溶液に伝達される熱量を低減することができ、高温の尿素水溶液が噴射弁２７に到達することを抑制することができる。また、かかるレイアウト構造によっても、外部からの衝撃による還元剤配管２５の破損を防ぐことができる。
【００４１】
また、上記実施形態では、噴射弁２７と還元剤配管２５との接続部分が車体外部に位置していたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、図４に示すように、少なくとも噴射弁２７と還元剤配管２５との接続部分を車体内部に配置してもよい。乗用車１のフロント側の噴射弁２７が設置された領域は、内燃機関５を冷却した後の熱風が流れる領域であり、かかる領域においても還元剤配管２５内を流れる尿素水溶液が加熱されやすい。このため、少なくとも噴射弁２７と還元剤配管２５との接続部分を車体内部に配置することにより、さらに尿素水溶液の温度の上昇を抑制することができる。
【００４２】
また、上記実施形態では、尿素水溶液を圧送するポンプ２３がタンク２１に一体的に設けられていたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、ポンプ２３が、タンク２１と分離して設けられてもよい。この場合においても、少なくとも車室４１が位置する領域に配置される還元剤配管２５の少なくとも一部を車体内部に配設することにより、還元剤配管２５内を流れる尿素水溶液に伝達される熱量を低減することができる。また、この場合においても、外部からの衝撃による還元剤配管２５の破損を低減することができる。
【００４３】
また、上記実施形態では、タンク２１が、乗用車１のリア側の荷室４３の下部のスペースに配置されていたが、本発明は係る例に限定されない。タンク２１は、車室４１のリアシートの下部に配置されていてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
５        内燃機関
１１      排気管
２０      還元剤供給装置
２１      タンク
２３      ポンプ
２５      還元剤配管
２７      噴射弁
２９      選択還元触媒
【図１】
2018002039.tif 000003
【図２】
2018002039.tif 000004
【図３】
2018002039.tif 000005
【図４】
2018002039.tif 000006
【図５】
2018002039.tif 000007