(57)【要約】【課題】センサの計測精度を保ちつつ、センサの設置に係るスペースを節減し得る排気浄化装置を提供する。【解決手段】エンジンから排出される排気ガス４を浄化するための浄化材２と、排気ガス４が流通する排気流路の途中に設置されて浄化材２を抱持するケーシング７と、該ケーシング７に設置され、該ケーシング７内を流通する排気ガス４に関する測定を行うセンサ５とを備え、ケーシング７の出側には、下流側に向かって徐々に径が小さくなる縮径部７ａが形成され、該縮径部７ａは、急傾斜部７ｂと、該急傾斜部７ｂの下流側にて該急傾斜部７ｂと連続し且つ該急傾斜部７ｂよりも小さい縮径率を有する緩傾斜部７ｃとを備えて構成され、センサ５は、緩傾斜部７ｃにセンサボス６を介して設置する。【選択図】図１
2018159274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出される排気ガスを浄化するための浄化材と、排気ガスが流通する排気流路の途中に設置されて前記浄化材を抱持するケーシングと、該ケーシングに設置され、該ケーシング内を流通する排気ガスに関する測定を行うセンサとを備え、
前記ケーシングの出側には、下流側に向かって徐々に径が小さくなる縮径部が形成され、該縮径部は、急傾斜部と、該急傾斜部の下流側にて該急傾斜部と連続し且つ該急傾斜部よりも小さい縮径率を有する緩傾斜部とを備えて構成され、前記センサは、前記緩傾斜部にセンサボスを介して設置されることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
前記縮径部に対し、前記急傾斜部及び前記緩傾斜部が排気ガスの流通する方向に沿って複数段備えられていることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンから排出される排気ガスが流通する排気流路の途中に、ＮＯx（窒素酸化物）を還元剤と反応させる性質を備えた選択還元型触媒を装備し、該選択還元型触媒の上流側に必要量の還元剤を添加して該還元剤を選択還元型触媒上で排気ガス中のＮＯxと還元反応させ、これによりＮＯxの排出濃度を低減し得るようにしたものがある。
【０００３】
他方、排気ガスの浄化を図る場合、排気ガス中のパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質、ＰＭ）についてもパティキュレートフィルタを通して捕集する必要があるが、この種のパティキュレートフィルタを採用する場合には、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要がある。
【０００４】
このため、パティキュレートフィルタの前段に、フロースルー型の酸化触媒を付帯装備させ、パティキュレートの堆積量が増加してきた段階で前記酸化触媒より上流の排気ガス中に燃料を添加してパティキュレートフィルタを強制再生することが考えられている。
【０００５】
つまり、酸化触媒より上流の排気ガス中に燃料を添加すれば、その添加燃料（ＨＣ）が前段の酸化触媒を通過する間に酸化反応するので、その反応熱で昇温した排気ガスの流入により直後のパティキュレートフィルタの触媒床温度が上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタが再生されることになる。
【０００６】
この種の排気浄化装置においては、排気流路の各所に各種のセンサ類を搭載することが一般的に行われている。例えば、パティキュレートフィルタの強制再生は上述の如くパティキュレートの堆積量が増加してきた段階で実行されるが、この強制再生を適切なタイミングで実行するために、パティキュレートフィルタの前後に差圧センサを備え、該差圧センサの検出値としてパティキュレートの堆積量を把握し、検出値が所定の閾値を超えた場合に強制再生を実行するといったことが行われている。強制再生の実行にあたっては、排気温度を適切に管理するため、酸化触媒やパティキュレートフィルタの前後の適宜位置に温度センサを備え、温度を監視しつつ燃料の添加量を制御するといった操作も必要である。
【０００７】
さらに、近年の排ガス規制のもとでは、上記パティキュレートフィルタや選択還元型触媒等の各種浄化材が正しく機能しているかどうかを監視し、故障があれば検知することが求められている。このために、パティキュレートフィルタの下流側にＰＭセンサを備えてパティキュレートフィルタに捕集されずに流れてくるパティキュレートを検出したり、選択還元型触媒の下流側にＮＯｘセンサを備えてＮＯｘ濃度を検出し、選択還元型触媒に異常がないか判定する等の手段が講じられている。このように、排気浄化装置にはその目的に応じた多種多様のセンサ類が装備される。
【０００８】
こうしたセンサ類を排気流路に取り付けるにあたっては、例えば、排気流路を構成する排気管にセンサを挿し込み、排気管内を流通する排気ガスに該センサのプローブを露出させ、排気ガス内の物質濃度等を直接測定するようにしている。図８はそうしたセンサ類の配置の一例を示すもので、排気流路の途中にケーシング１を介装し、該ケーシング１内に浄化材２を抱持している。ケーシング１の出側は、浄化材２の後方から下流側へ向け徐々に縮径するコーン形状の縮径部１ａとなっており、その出側端に排気管３が接続されて該排気管３に排気ガス４が収束されるようになっている。この排気管３には、内部を流れる排気ガス４にセンサ５のプローブ５ａが挿し込まれ、浄化材２を通過した後の排気ガス４に関して各種の計測を行うようになっている。センサ５の基端部５ｂは、排気管３に備えたセンサボス６に固定されている。
【０００９】
尚、図８に示した浄化材２は、上記したパティキュレートフィルタや酸化触媒、選択還元型触媒のいずれかであっても良いし、また、ＮＯｘの還元に使われずに残ったアンモニアの排出を防止するためのアンモニア低減触媒や、あるいは排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを同時に低減する三元触媒であっても良い。その他、浄化材２としては、排気浄化装置に用いられる浄化材として考えられる各種の浄化材を想定し得る。また、センサ５についても、上記した温度センサや圧力センサ、ＰＭセンサ、ＮＯｘセンサのいずれかであっても良いし、その他、排気浄化装置に設置され、排気ガス４に関する測定を行う各種のセンサを想定し得る。
【００１０】
いずれにしても、排気ガス４に関して各種の計測を精度良く行うためには、センサ５のプローブ５ａに対し一定量以上の排気ガス４を誘導することが効果的であることが多く、このためには図８に示す如く、ケーシング１内ではなく排気管３の途中にセンサ５を配置するのが適している。浄化材２を収容したケーシング１内より、ケーシング１外の排気管３の方が流路断面積が小さく、流速の速い排気ガス４が安定して流通するからである。
【００１１】
すなわち、図９に別の配置例として示す如く、排気管３ではなくケーシング１にセンサ５を配置することも可能であるが、このようにすると、プローブ５ａの位置において排気ガス４の流れが必ずしも安定せず、常に精度の良い計測が行われるとは限らないという弱点がある。
【００１２】
尚、この種の排気浄化装置やセンサに関連する先行技術文献としては、本発明と同じ出
願人による下記の特許文献１や２等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１０−２６１３２９号公報
【特許文献２】特開２０１５−１０５６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、図８の如き配置では、ケーシング１の外にセンサ５が設置されるため、図９に示す配置と比較すると、排気ガス４の流路においてケーシング１とセンサ５の設置に要求される長さが長くなってしまう。つまり、センサ５を設置する分だけ、排気管３に余分の長さが必要となってしまうのである。特に、上述の如き排気浄化装置を比較的小さい車両に搭載しようとする場合には、センサ５の設置に割かれる排気管３の長さによるスペースの圧迫の影響は小さくない。一方で、図９に示す如くセンサ５をケーシング１に配置すれば、上に説明したように計測精度に不安が生じてしまう。
【００１５】
本発明は、斯かる実情に鑑み、センサの計測精度を保ちつつ、センサの設置に係るスペースを節減し得る排気浄化装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、エンジンから排出される排気ガスを浄化するための浄化材と、排気ガスが流通する排気流路の途中に設置されて前記浄化材を抱持するケーシングと、該ケーシングに設置され、該ケーシング内を流通する排気ガスに関する測定を行うセンサとを備え、前記ケーシングの出側には、下流側に向かって徐々に径が小さくなる縮径部が形成され、該縮径部は、急傾斜部と、該急傾斜部の下流側にて該急傾斜部と連続し且つ該急傾斜部よりも小さい縮径率を有する緩傾斜部とを備えて構成され、前記センサは、前記緩傾斜部にセンサボスを介して設置されることを特徴とする排気浄化装置にかかるものである。
【００１７】
而して、このようにすれば、大きな縮径率を有する急傾斜部において集約された排気ガスが、小さな径を有する緩傾斜部に速い流速で流れ込むことになり、ここにセンサを設置することで、精度の高い計測を行うことが可能となる。その際、急傾斜部の傾斜により、後段の緩傾斜部へとスムーズに排気ガスの流れを誘導することができる。しかも、センサはケーシングに設置されているので、排気浄化装置としての長さは短く抑えられる。
【００１８】
本発明の排気浄化装置においては、前記縮径部に対し、前記急傾斜部及び前記緩傾斜部を排気ガスの流通する方向に沿って複数段備えることができ、このようにすれば、複数のセンサをそれぞれ別の緩傾斜部に設置することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の排気浄化装置によれば、以下の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００２０】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、センサの計測精度を保ちつつ、センサの設置に係るスペースを節減することができる。
【００２１】
（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、複数のセンサをそれぞれ別の緩傾斜部に設置することで、プローブの長さが互いに異なる複数のセンサを、それぞれ排気ガスの流れに対して最適な位置に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第一実施例による排気浄化装置の形態を示す断面図である。
【図２】本発明の第一実施例による排気浄化装置の形態を示す斜視図である。
【図３】本発明の参考例による排気浄化装置の形態を示す断面図である。
【図４】本発明の第二実施例による排気浄化装置の形態を示す断面図である。
【図５】本発明の第二実施例による排気浄化装置の形態を示す斜視図である。
【図６】本発明の第三実施例による排気浄化装置の形態を示す断面図である。
【図７】本発明の第四実施例による排気浄化装置の形態を示す断面図である。
【図８】従来の排気浄化装置におけるセンサの配置の一例を示す断面図である。
【図９】従来の排気浄化装置におけるセンサの配置の別の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２４】
図１、図２は本発明の実施による排気浄化装置の形態の一例を示すものであって、図中、図８、図９と同一の符号を付した部分は同一物を表し、基本的な構成は図８、図９に示す従来のものと同様である。
【００２５】
エンジンから排出される排気ガス４が流通する排気流路の途中に配置されたケーシング７内には、排気ガス４を浄化するための浄化材２が抱持されており、ケーシング１の出側端は排気管３に接続されている。ケーシング７の出側には、浄化材２の後方から下流側へ向け徐々に径が小さくなるコーン形状の縮径部７ａが形成されているが、本実施例の場合、この縮径部７ａが、互いに縮径率の異なる急傾斜部７ｂ及び緩傾斜部７ｃを備えて構成されていることを特徴としている。
【００２６】
すなわち、本実施例におけるケーシング７では、出側の縮径部７ａが、上流側の急傾斜部７ｂと、該急傾斜部７ｂより下流側にて該急傾斜部７ｂと連続し且つ急傾斜部７ｂよりも小さい縮径率を有する緩傾斜部７ｃとにより構成されており、ケーシング７における排気ガス４の流路は、まず縮径部７ａにおける上流側の急傾斜部７ｂで急激に縮径した後、下流側の緩傾斜部７ｃで緩やかに縮径し、下流の排気管３へと繋がっている（尚、ここで「縮径率」とは、ケーシング７の縮径部７ａにおいて、排気ガス４の流路の単位長さに対してケーシング７の径が減少する割合を表すものとする）。そして、センサ５は、緩傾斜部７ｃに備えたセンサボス６に基端部５ｂを固定され、ケーシング７の内部に向かってプローブ５ａが延びるように配置されている。
【００２７】
このようにすると、縮径部７ａ全体の長さは例えば図８や図９に示した従来例におけるケーシング１の縮径部１ａと同じとし、且つケーシング７にセンサ５を設置しつつ、図９に示す従来例と比べてより排気ガス４の流速が速い位置にセンサ５を配することができる。すなわち、本第一実施例では、大きな縮径率を有する急傾斜部７ｂにて排気ガス４が集約された上で緩傾斜部７ｃに流れ込むようになっており、且つ、該緩傾斜部７ｃの径は、該緩傾斜部７ｃに上流で連結している急傾斜部７ｂにて急激に縮径されている分、小さくなっている。したがって、緩傾斜部７ｃを流れる排気ガス４は流速が速くなっており、ここにセンサ５を設置することで、図９に示した従来例と比較して精度の高い計測を行うことが可能なのである。
【００２８】
この際、センサ５は排気管３ではなく、ケーシング７に対して設置されているので、図８に示した従来例と比較すると、ケーシング７にセンサ５を備えてなる排気浄化装置としての長さは短く抑えられる。
【００２９】
ここで、センサ５をケーシング７に配置しつつ、センサ５のプローブ５ａをなるべく排気ガス４の流路断面積の小さい位置に配置するという観点からは、例えば図３に参考例として示す如く、ケーシング７の出側に排気ガス４の流れと直交する向きに沿った衝突面７ｄを形成し、該衝突面７ｄの径方向中心部から下流側へ突出するようにコーン形状の縮径部７ａを備えることも考えられる。すなわち、衝突面７ｄによってケーシング７を断続的に縮径することで、続く縮径部７ａの径を小さくするわけである。
【００３０】
しかしながら、このような衝突面７ｄにより縮径を施した場合、浄化材２の出側から流れる排気ガス４が衝突面７ｄに対し垂直に衝突した後、流れが上下左右に分かれて乱流が生じてしまい、下流の縮径部７ａへうまく誘導されない虞がある。この点、図１、図２に示す如き本第一実施例の構成によれば、縮径部７ａ前段の急傾斜部７ｂの傾斜により、後段の緩傾斜部７ｃへとスムーズに排気ガス４の流れを誘導することができるのである。
【００３１】
ここで、図１、図２に示す第一実施例では、ケーシング７に形成した縮径部７ａの全周にわたって急傾斜部７ｂ及び緩傾斜部７ｃを設定した場合を例に説明したが、例えば図４、図５に第二実施例として示す如く、縮径部７ａの周方向に関して一部にのみ急傾斜部７ｂ及び緩傾斜部７ｃを設定し、該緩傾斜部７ｃにセンサ５を設置するようにしても良い。
【００３２】
また、図１、図２に示す第一実施例では、縮径部７ａに関し、前段の急傾斜部７ｂと後段の緩傾斜部７ｃとを段階的に設定した場合を例に説明したが、例えば図６に第三実施例として示す如く、急傾斜部７ｂと緩傾斜部７ｃとが滑らかに連続するように形成することも可能である。
【００３３】
以上のように、上記第一〜第三実施例においては、エンジンから排出される排気ガス４を浄化するための浄化材２と、排気ガス４が流通する排気流路の途中に設置されて浄化材２を抱持するケーシング７と、該ケーシング７に設置され、該ケーシング７内を流通する排気ガス４に関する測定を行うセンサ５とを備え、ケーシング７の出側には、下流側に向かって徐々に径が小さくなる縮径部７ａが形成され、該縮径部７ａは、急傾斜部７ｂと、該急傾斜部７ｂの下流側にて該急傾斜部７ｂと連続し且つ該急傾斜部７ｂよりも小さい縮径率を有する緩傾斜部７ｃとを備えて構成され、センサ５は、緩傾斜部７ｃにセンサボス６を介して設置されているので、大きな縮径率を有する急傾斜部７ｂにおいて集約された排気ガス４が、小さな径を有する緩傾斜部７ｃに速い流速で流れ込むことになり、ここにセンサ５を設置することで、精度の高い計測を行うことが可能となる。その際、急傾斜部７ｂの傾斜により、後段の緩傾斜部７ｃへとスムーズに排気ガス４の流れを誘導することができる。
【００３４】
しかも、センサ５はケーシング７に対して設置されているので、排気浄化装置としての長さは短く抑えられる。
【００３５】
したがって、上記第一〜第三実施例によれば、センサの計測精度を保ちつつ、センサの設置に係るスペースを節減し得る。
【００３６】
図７は本発明の第四実施例による排気浄化装置を示している。基本的な構成は図１、図２に示した上記第一実施例と同様であるが、本第四実施例の場合、ケーシング８の出側に備えた縮径部８ａに対し、排気ガスの流通する方向に沿って複数段の急傾斜部及び緩傾斜部を備えた点を特徴としている。より具体的には、本第四実施例におけるケーシング８の縮径部８ａは、上流側から下流側に向かって、第一の急傾斜部８ｂと第一の緩傾斜部８ｃ、さらに第二の急傾斜部８ｄと第二の緩傾斜部８ｅの順に、二組の急傾斜部と緩傾斜部を備えている。
【００３７】
すなわち、本第四実施例によるケーシング８では、縮径部８ａにおける最上流側に位置し大きい縮径率を有する第一の急傾斜部８ｂで急激に縮径した後、その下流側で該第一の急傾斜部８ｂよりも小さい縮径率を有する第一の緩傾斜部８ｃに繋がり、さらに該第一の緩傾斜部８ｃの下流側で第一の緩傾斜部８ｃより大きい縮径率を有する第二の急傾斜部８ｄに繋がって再び急激に縮径する。第二の急傾斜部８ｄの下流側は、該第二の急傾斜部８ｄより小さい縮径率を有する第二の緩傾斜部８ｅに繋がっている。第二の緩傾斜部８ｅは縮径部８ａにおける最下流側にあたり、その出側は下流の排気管３に繋がっている。
【００３８】
このようにすると、ケーシング８における浄化材２の下流側に複数のセンサを備えるにあたって便利である。すなわち、本第四実施例では、第一の緩傾斜部８ｃにセンサボス６を介して第一のセンサ５の基端部５ｂを、第二の緩傾斜部８ｅにセンサボス６を介して第二のセンサ９の基端部９ｂを、それぞれ固定しているが、第一のセンサ５のプローブ５ａは、第二のセンサ９のプローブ９ａよりも長い。ここで、本第四実施例の場合、第一の緩傾斜部８ｃの径は、第二の緩傾斜部８ｅの径より大きいので、長いプローブ５ａを備えた第一のセンサ５を第一の緩傾斜部８ｃに、短いプローブ９ａを備えた第二のセンサ９を第二の緩傾斜部８ｅに、それぞれ設置すれば、プローブ５ａ，９ａの長さが互いに異なる複数のセンサ５，９を、それぞれ排気ガス４の流れに対して最適な位置に配置することができるのである。しかも、第一のセンサ５を縮径部８ａに設置する際、第一の緩傾斜部８ｃが浄化材２の出側の端面に対してなす角度は、例えば図８や図９に示す従来例の場合と比較して浅い。このため、長いプローブ５ａを備えたセンサ５を縮径部８ａにおける浄化材２に近い位置に設置する際でも、プローブ５ａの先端が浄化材２に干渉する心配がない。
【００３９】
勿論、この際、第一の緩傾斜部８ｃの上流側に位置する第一の急傾斜部８ｂにて排気ガス４の流路が大きい縮径率により縮径され、その分第一の緩傾斜部８ｃでは排気ガス４が集約されているので、図８や図９に示す従来例の如きケーシング１の縮径部１ａと比較すれば、本第四実施例の第一のセンサ５でもプローブ５ａにおける計測精度の向上が見込める。また言うまでもなく、これは第二のセンサ９に関しても同様である。
【００４０】
尚、ここでは縮径部８ａに対し、急傾斜部及び緩傾斜部を二段備えた場合を例示したが、急傾斜部及び緩傾斜部の段数はこれより多くすることもできる。
【００４１】
以上のように、上記本第四実施例においては、縮径部８ａに対し、急傾斜部（第一の急傾斜部８ｂ、第二の急傾斜部８ｄ）及び緩傾斜部（第一の緩傾斜部８ｃ、第二の緩傾斜部８ｅ）が排気ガス４の流通する方向に沿って複数段備えられているので、プローブ５ａ，９ａの長さが互いに異なる複数のセンサ５，９を、それぞれ排気ガス４の流れに対して最適な位置に配置することができる。
【００４２】
その他の構成や作用効果については上記第一実施例と同様であるため説明を省略するが、本第四実施例によっても、センサの計測精度を保ちつつ、センサの設置に係るスペースを節減し得る。
【００４３】
尚、本発明の排気浄化装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４４】
２    浄化材
４    排気ガス
５    センサ（第一のセンサ）
６    センサボス
７    ケーシング
７ａ  縮径部
７ｂ  急傾斜部
７ｃ  緩傾斜部
８    ケーシング
８ａ  縮径部
８ｂ  急傾斜部（第一の急傾斜部）
８ｃ  緩傾斜部（第一の緩傾斜部）
８ｄ  急傾斜部（第二の急傾斜部）
８ｅ  緩傾斜部（第二の緩傾斜部）
９    センサ（第二のセンサ）
【図１】
2018159274.tif 000003
【図２】
2018159274.tif 000004
【図３】
2018159274.tif 000005
【図４】
2018159274.tif 000006
【図５】
2018159274.tif 000007
【図６】
2018159274.tif 000008
【図７】
2018159274.tif 000009
【図８】
2018159274.tif 000010
【図９】
2018159274.tif 000011