(57)【要約】【課題】エンジンの吸排気系部品をコンパクトに配置する。【解決手段】粒子状物質処理装置４は、排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタ１９およびフィルタ１９の下流側の端面を覆う下流側カバー１８ｃを備えている。下流側カバー１８ｃのフィルタ１９の軸心から前方に偏倚した位置に排気ガス取出口２２が開口している。ＥＧＲクーラ５は、排気ガス取出口２２に接続されて、下流側カバー１８ｃに沿って後方に延びている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタを有する粒子状物質処理装置と、ＥＧＲ用の排気ガスを冷却するＥＧＲクーラとを備えたエンジンの排気装置において、
上記粒子状物質処理装置は、上記フィルタの下流側の端面を覆う下流側カバーを備え、
上記下流側カバーに、排気ガスをテールパイプに導く排気ガス排出口と排気ガスを上記ＥＧＲクーラに導くＥＧＲ用の排気ガス取出口が開口しており、
上記ＥＧＲ用の排気ガス取出口が上記下流側カバーの上記フィルタの軸心からオフセットした位置に配置され、
上記ＥＧＲクーラが、上記排気ガス取出口に接続されて、上記粒子状物質処理装置の下流側カバーに沿うように、上記フィルタの軸心を挟んで上記排気ガス取出口の反対側へ延びていることを特徴とするエンジンの排気装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記粒子状物質処理装置は上記フィルタの軸心が略水平にされ、
上記ＥＧＲクーラにＥＧＲ量を制御するＥＧＲバルブが接続され、
上記粒子状物質処理装置、ＥＧＲクーラおよびＥＧＲバルブがエンジン本体の側面に沿って該エンジン本体の長手方向に配列されていることを特徴とするエンジンの排気装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
上記下流側カバーの排気ガス排出口は、上記テールパイプに向かう排気ガスが上記フィルタの軸心を挟んで上記ＥＧＲ用排気ガス取出口の反対側に流れるように設けられていることを特徴とするエンジンの排気装置。
【請求項４】
請求項３において、
上記粒子状物質処理装置の上方に触媒コンバータが配置され、
上記粒子状物質処理装置と上記触媒コンバータとが、該触媒コンバータから排気ガスを上記粒子状物質処理装置に導く湾曲した連結管によって接続され、
上記連結管の湾曲した管路の中心よりも該管路の外周側を流れる排気ガスが上記フィルタの上流端の中心に向かうように、上記管路の中心線を上記フィルタの上流端に向かって延ばした延長線が上記フィルタの軸心に対して上方にオフセットしていることを特徴とするエンジンの排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排気通路に排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタを有する粒子状物質処理装置を配置し、この粒子状物質処理装置の下流側から排気ガスをエンジンの吸気系に還流させるようにしたＥＧＲ装置は一般に知られている。例えば、特許文献１には、上記粒子状物質処理装置としてのＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）の上方にＥＧＲクーラを配置し、ＤＰＦの下流側からＥＧＲクーラを通して排気ガスを吸気系に還流させること、並びにＥＧＲクーラの下流側にＥＧＲバルブを設けることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１４９５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自動車のエンジンルームには、ラジエータ、バッテリ、オルタネータ、過給機を含む各種の吸排気系部品など多くの補機類の他、ブレーキブースターやエンジン制御ユニット等を収容しなければならず、クラッシャブルゾーンの確保も求められる。そのため、エンジン本体周辺のスペースが狭くなる傾向があり、補機類等をコンパクトにまとめて配置する高度な設計思想が求められる。特に、吸排気系部品としては、触媒コンバータや上述の粒子状物質処理装置（ＤＰＦ）以外にも、ＥＧＲクーラなどＥＧＲ用の各部品が必要となる場合があり、これらの部品も含めて吸排気系部品をエンジン本体まわりにどのように配置するかが問題になる。
【０００５】
本発明は、かかる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、吸排気系部品をエンジン本体まわりに効率的且つコンパクトに配置できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、粒子状物質処理装置におけるフィルタの下流側の端面を覆うカバーにＥＧＲ用排気ガスの取出口をフィルタ軸心に対して偏心させて設けることにより、ＥＧＲクーラを粒子状物質処理装置の端面に沿って配置するようにした。以下、具体的に説明する。
【０００７】
ここに提示するエンジンの排気装置は、エンジンの排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタを有する粒子状物質処理装置と、ＥＧＲ用の排気ガスを冷却するＥＧＲクーラとを備え、
上記粒子状物質処理装置は、上記フィルタの下流側の端面を覆う下流側カバーを備え、
上記下流側カバーに、排気ガスをテールパイプに導く排気ガス排出口と排気ガスを上記ＥＧＲクーラに導くＥＧＲ用の排気ガス取出口が開口しており、
上記ＥＧＲ用の排気ガス取出口が上記下流側カバーの上記フィルタの軸心からオフセットした位置に配置され、
上記ＥＧＲクーラが、上記排気ガス取出口に接続されて、上記粒子状物質処理装置の下流側カバーに沿うように、上記フィルタの軸心を挟んで上記排気ガス取出口の反対側へ延びていることを特徴とする。
【０００８】
この排気装置によれば、ＥＧＲ用の排気ガス取出口をフィルタの軸心に対してオフセット（偏倚）させてＥＧＲクーラを粒子状物質処理装置の下流側の端面に沿わせるようにしたから、ＥＧＲクーラを粒子状物質処理装置からその軸心方向および径方向に大きく突出させずとも、必要なクーラ容量を確保することができる。このようにＥＧＲクーラと粒子状物質処理装置を該粒子状物質処理装置の軸心方向において互いに接近させて言わば一体的にまとめることができるため、これらをエンジン本体まわりの限られたスペースに配置することが容易になる。
【０００９】
本発明の好ましい態様では、上記粒子状物質処理装置は上記フィルタの軸心が略水平にされ、上記ＥＧＲクーラにＥＧＲ量を制御するＥＧＲバルブが接続され、上記粒子状物質処理装置、ＥＧＲクーラおよびＥＧＲバルブがエンジン本体の側面に沿って該エンジン本体の長手方向に配列されている。
【００１０】
これにより、粒子状物質処理装置、ＥＧＲクーラおよびＥＧＲバルブをエンジン本体の側面にコンパクトにまとめることができ、これら吸排気系部品をエンジン本体まわりの限られたスペースに配置することが容易になる。
【００１１】
本発明の好ましい態様では、上記下流側カバーの排気ガス排出口は、上記テールパイプに向かう排気ガスが上記フィルタの軸心を挟んで上記ＥＧＲ用排気ガス取出口の反対側に流れるように設けられている。
【００１２】
この態様によれば、ＥＧＲ中は、粒子状物質処理装置に流入した排気ガスがテールパイプに向かう流れとＥＧＲクーラに向かう流れとに分かれることにより、排気ガスがフィルタを通過し易くなり、エンジンの背圧低減に有利になる。また、排気ガスが二手に分かれることにより、排気ガス中の粒子状物質がフィルタの下流側で分散されやすくなり、粒子状物質をフィルタ全体に均一に堆積させていく上で、つまり、局部的な目詰まり防止に有利になる。
【００１３】
また、排気ガスがテールパイプに向かう流れとＥＧＲクーラに向かう流れに分かれる態様において、好ましいのは、上記粒子状物質処理装置の上方に触媒コンバータが配置され、上記粒子状物質処理装置と上記触媒コンバータとが、該触媒コンバータから排気ガスを上記粒子状物質処理装置に導く湾曲した連結管によって接続され、上記連結管の湾曲した管路の中心よりも該管路の外周側を流れる排気ガスが上記フィルタの上流端の中心に向かうように、上記管路の中心線を上記フィルタの上流端に向かって延ばした延長線が上記フィルタの軸心に対して上方にオフセットしていることである。
【００１４】
排気ガスが連結管の湾曲した管路を通るとき、質量が大きな粒子状物質は遠心力によって該管路の外周側に寄せられる。従って、上記態様によれば、排気ガス中の粒子状物質は、フィルタの上流端の中心に向かうことになり、この中心付近からテールパイプに向かう排気ガス流れとＥＧＲクーラに向かう排気ガス流れに乗ってフィルタ全体に分散していくことになる。よって、粒子状物質をフィルタの主として中央部に堆積させ、そして、この中央部からそのまわりに分散させて堆積させていくことができ、局部的な目詰まり防止に有利になる。
【００１５】
また、フィルタの中央部は、フィルタを再生（粒子状物質を燃焼除去）すべく、排気ガス温度を上昇させたときに、周囲から熱を奪われる周辺部に比べて温度が上昇し易い。従って、上述の如く粒子状物質がフィルタの中央部に堆積し易いということは、フィルタの再生時に粒子状物質を燃焼除去し易いということであり、粒子状物質の燃え残りを抑えることができ、そのため、再生頻度を少なくすることができ、また、再生時の熱暴走防止にも有利になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ＥＧＲ用の排気ガス取出口をフィルタの軸心に対してオフセットさせてＥＧＲクーラを粒子状物質処理装置の下流側の端面に沿わせるようにしたから、ＥＧＲクーラの容量を確保しつつ、ＥＧＲクーラと粒子状物質処理装置を該粒子状物質処理装置の軸心方向において互いに接近させて言わば一体的にまとめることができ、これらをエンジン本体まわりの限られたスペースに配置することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】エンジンの排気装置を示す斜視図である。
【図２】同排気装置を一部縦断面で示す側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】粒子状物質処理装置、ＥＧＲクーラ及びＥＧＲバルブを示す分解斜視図である。
【図５】粒子状物質処理装置およびＥＧＲクーラを示す水平断面図である。
【図６】粒子状物質処理装置の正面図である。
【図７】粒子状物質処理装置、ＥＧＲクーラ及びＥＧＲバルブを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００１９】
図１において、１は自動車のエンジンルームに設けられるディーゼルエンジンのエンジン本体である。本実施形態ではエンジン本体１はクランクシャフトが車幅方向に延びる横置きにされ、エンジン本体１の側面（この場合は背面）に排気ターボ過給機２、触媒コンバータ３、粒子状物質処理装置４、ＥＧＲクーラー５およびＥＧＲバルブ６が配置されている。
【００２０】
本例の触媒コンバータ３は排気ガス中のＨＣおよびＣＯを酸化浄化する酸化触媒である。粒子状物質処理装置４は、排気ガス中の粒子状物質を捕集して燃焼除去する所謂ＤＰＦである。ＥＧＲクーラー５は吸気系に還流させる排気ガスを冷却する。ＥＧＲバルブ６は吸気系へのＥＧＲ量（排気ガス還流量）を調節する。
【００２１】
ターボ過給機２および触媒コンバータ３は、各々の軸心が略水平にされ、すなわち軸心が横にされ、エンジン本体１の上部の側面に沿ってエンジン本体１の長手方向（車幅方向）に連ねて配置されている。粒子状物質処理装置４は、触媒コンバータ３の下側において該触媒コンバータ３の下面およびエンジン本体１の側面に沿うように軸心が略水平にされて配置されている。触媒コンバータ３は粒子状物質処理装置４に湾曲した連結管７によって連結されている。
【００２２】
このような触媒コンバータ３および粒子状物質処理装置４のレイアウトによれば、触媒コンバータ３および粒子状物質処理装置４をエンジン本体１の側面にコンパクトにまとめて配置することができる。しかも、エンジン本体１、触媒コンバータ３および粒子状物質処理装置４の三者が互いの放熱を妨げる関係になり、熱損失の低減に有利になる。
【００２３】
粒子状物質処理装置４には車室床下に配置されるフレキシブルチューブ８を介して自動車後方に延びる排気管９が接続されている。図示は省略しているが、排気管９は排気サイレンサを介してテールパイプに続いている。図１において、２６は粒子状物質処理装置４の入口ガス温度を検出する温度センサ、２７は粒子状物質処理装置４の入口側のガス圧を検出する圧力センサ（図示せず）の圧力取出し部である。
【００２４】
図２に示すように、触媒コンバータ３は、ケース１１にモノリス触媒１２を略水平にした状態で収容してなる。ケース１１は、モノリス触媒１２を収容するケース本体１１ａと、モノリス触媒１２の上流側の端面を覆うコーン状の上流側カバー１１ｂと、モノリス触媒１２の下流側の端面を覆うコーン状の下流側カバー１１ｃとを備えてなる。上流側カバー１１ｂには、モノリス触媒１２の上流側の端面に相対し、排気ガスをモノリス触媒１２に向かって略水平に（横方向に）流入させる流入口部１３が設けられている。また、下流側カバー１１ｃには、モノリス触媒１２を挟んで流入口部１３に相対し（モノリス触媒１２の下流側の端面に相対し）、モノリス触媒１２の下流側から排気ガスを略水平に（横方向に）流出させる流出口部１４が設けられている。
【００２５】
ケース１１の流入口部１３には、排気ターボ過給機２のタービンハウジング１５の排気ガス出口部１６が直結されている。ケース１１の流出口部１４には、連結管７の上流端が結合している。また、上流側カバー１１ｂの流入口部１３からケース本体１１ａに至るコーン壁部の上半周側に触媒コンバータ３の入口ガス温度を検出する温度センサ１７が取付けられている。
【００２６】
粒子状物質処理装置４は、ケース１８に排気ガス中の粒子状物質を捕集するモノリスフィルタ１９を収容してなる。フィルタ１９には、該フィルタ１９に堆積した粒子状物質を燃焼除去するための触媒がコーティングされている。ケース１８は、フィルタ１９を収容するケース本体１８ａと、フィルタ１９の上流側の端面を覆う上流側カバー１８ｂと、フィルタ１９の下流側の端面を覆う下流側カバー１８ｃとを備えてなる。上流側カバー１８ｂに連結管７の下流端が結合している。
【００２７】
連結管７は、その湾曲した管路の中心線ＣＬをフィルタ１９の上流端に向かって延ばした延長線ＥＬがフィルタ１９の軸心Ｃｆに対して上方にオフセット（偏倚）している。これにより、管路の下流部において該管路の中心線ＣＬよりも該管路の外周側を流れる排気ガスがフィルタ１９の上流端の中心に向かうようにしている。図３に示すように、連結管７の湾曲した管路には、その最外周部を管路長手方向に延びる粒子状物質の誘導溝２０が形成されている。本例の場合、誘導溝２０がフィルタ１９の上流端の中心付近に向かって延びている。
【００２８】
ここに、触媒コンバータ３から流出する排気ガス中の粒子状物質（煤）には、連結管７の湾曲した管路を通過するときに、ガスと比較して、質量が大きいことから大きな遠心力が働く。そのため、粒子状物質は、図２に矢符で示すように、湾曲した管路の外周側の壁面に沿って流れ、誘導溝２０の方へ寄せられた状態でフィルタ１９の軸心Ｃｆ付近に流入する。その結果、粒子状物質は、図２に破線で示すように、フィルタ１９の主として中央部に堆積していくことになる。そうして、この中央部は、フィルタ１９を再生（触媒を利用する粒子状物質の燃焼除去）すべく、排気ガス温度を上昇させたときに、周囲から熱を奪われる周辺部に比べて温度が上昇し易い。
【００２９】
従って、フィルタ１９の中央部に粒子状物質が堆積し易い上述の構造によれば、フィルタ１９の再生において、粒子状物質の燃え残りを抑えることができ、そのため、再生頻度を少なくすることができ、また、再生時の熱暴走防止にも有利になる。
【００３０】
図４に示すように、粒子状物質処理装置４の下流側カバー１８ｃは、扁平になっていて、粒子状物質処理装置４の後方に向かって突出しており、その先端に排気ガスをテールパイプに導く図２に示す排気ガス排出口２１が開口している。そして、下流側カバー１８ｃにおけるフィルタ１９の軸心Ｃｆから前方（該軸心Ｃｆを挟んで排気ガス排出口２１の反対側）にオフセットした位置に、排気ガスをＥＧＲクーラ５に導くＥＧＲ用の排気ガス取出口２２が開口している。
【００３１】
図５に示すように、フィルタ１９の軸心Ｃｆに対する排気ガス取出口２２の中心Ｃｅのオフセット量Ｄはフィルタ１９の半径の１／３以上であることが好ましい。また、排気ガス取出口２２は、フィルタ１９の軸心Ｃｆを通る垂直線Ｖよりも前方において開口するようにオフセットしていることが好ましい。図６において、３１は粒子状物質処理装置４の排気ガス入口、３２は温度センサ取付孔、３３は圧力センサの圧力取出し孔である。
【００３２】
ＥＧＲクーラ５は、一連に接続したＥＧＲ用のガス導入部５ａ、クーラ本体部５ｂおよびＥＧＲ用のガス流出部５ｃを備えてなる。ＥＧＲクーラ５は水冷であり、クーラ本体部５ｂに冷却水供給管２３と冷却水排出管２４が接続されている。そうして、図６（平面図）および図７（断面図）に示すように、ガス導入部５ａが下流側カバー１８ｃの排気ガス取出口２２に接続されて、ＥＧＲクーラ５は、扁平な下流側カバー１８ｃに沿うように、フィルタ１９の軸心Ｃｆを挟んで排気ガス取出口２２の反対側、つまり、後方へ延びている。
【００３３】
ここに、ＥＧＲクーラ５を粒子状物質処理装置４の下流側カバー１８ｃに沿うように配置することができたのは、ＥＧＲ用の排気ガス取出口２２の中心を前方にオフセットさせた結果である。また、排気ガスをテールパイプに導く排気ガス排出口２１を後方に向かって開口させて、粒子状物質処理装置４の下流側カバー１８ｃを扁平形状にしたことにより、ＥＧＲクーラ５を粒子状物質処理装置４の下流側の端面に接近させてフィルタ１９の軸心Ｃｆを横切る形に設けることができている。
【００３４】
このように、ＥＧＲクーラ５と粒子状物質処理装置４を該粒子状物質処理装置の軸心方向において互いに接近させて言わば一体的にまとめることができるため、これらをエンジン本体まわりの限られたスペースに配置することが容易になる。しかも、粒子状物質処理装置４はその直径が比較的大きな部品であるため、ＥＧＲクーラを粒子状物質処理装置４からその軸心方向および径方向に大きく突出させずとも、必要なクーラ容量を確保することができる。
【００３５】
さらに、上述の排気ガス排出口２１とＥＧＲ用の排気ガス取出口２２のレイアウトによれば、エンジンの背圧の低減、並びにフィルタ１９における粒子状物質の分散担持にも有利に働く。
【００３６】
すなわち、下流側カバー１８ｃが粒子状物質処理装置４の後方に向かって突出し、その先端に排気ガス排出口２１が開口しているということは、テールパイプに向かう排気ガスがフィルタ１９の軸心Ｃｆを挟んでＥＧＲ用排気ガス取出口２２の反対側に流れるということである。
【００３７】
つまり、図７に矢符で示すように、ＥＧＲ中は、フィルタ１９の中央部に流入した排気ガスがテールパイプに向かう流れとＥＧＲクーラ５に向かう流れとに分かれることになる。そのため、排気ガスがフィルタ１９を通過し易くなり、エンジンの背圧低減に有利になる。また、排気ガス流れが中央部から二手に分かれることにより、排気ガス流がフィルタ１９の下流側で中央部から周囲に分散されやすくなるため、粒子状物質をフィルタ１９の中央部から周囲に分散させて堆積させていくことができ、局部的な目詰まり防止に有利になる。
【００３８】
また、上記ＥＧＲクーラ５においては、その後端のガス流出部５ｃにＥＧＲ用ガスの流出口２５が側方（粒子状物質処理装置４の反対側）に向かって開口している。そして、この流出口２５にＥＧＲバルブ６が接続されている。これにより、粒子状物質処理装置４、ＥＧＲクーラ５およびＥＧＲバルブ６は、エンジン本体１の側面（背面）に沿って該エンジン本体１の長手方向に配列されている。
【００３９】
よって、粒子状物質処理装置４、ＥＧＲクーラ５およびＥＧＲバルブ６をエンジン本体１の側面にコンパクトにまとめることができ、これら吸排気系部品をエンジン本体まわりの限られたスペースに配置することが容易になる。
【符号の説明】
【００４０】
１    エンジン本体
３    触媒コンバータ
４    粒子状物質処理装置
５    ＥＧＲクーラー
６    ＥＧＲバルブ
７    連結管
１８ｃ    下流側カバー
１９    フィルタ
２１    排気ガス排出口
２２    ＥＧＲ用の排気ガス取出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015059559.tif 000008
【図７】
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