(57)【要約】【課題】差圧パイプに走行風が直接当たるのを回避でき、差圧パイプ内における水分の凍結を防止できる排気浄化装置を提供すること。【解決手段】ＤＰＦ１２を格納する略円柱状のケース部材１３と、ＤＰＦ１２の前後差圧を検出する差圧センサ１４と、ＤＰＦ１２近傍の排気通路と差圧センサ１４を接続する下流側差圧パイプ１６を備え、ケース部材１３は周方向に２つに分割されたケース半体１３１，１３２が延出部１３０ａ，１３０ｂで溶接されて一体化構成され、下流側差圧パイプ１６はケース部材１３の外周面に沿って配置されるとともに露出する湾曲部１６１及び外周部１６２を有し、露出する湾曲部１６１及び外周部１６２は、ケース部材１３の車両後方側の外周面に沿って配置されるとともに、周方向に隣接する延出部のうちより近傍に位置する延出部１３０ａよりも車両後方側に配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の前方側に設けられたエンジンルーム内で、内燃機関よりも車両前方側に配置された内燃機関の排気浄化装置であって、
前記内燃機関の排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタを内部に格納する略円柱状のケース部材と、
前記フィルタの前後差圧を検出する差圧センサと、
前記フィルタの近傍の排気通路と前記差圧センサとを接続する差圧パイプと、を備え、
前記ケース部材は、周方向に少なくとも２つに分割され且つ周方向の両端部に外周面から外方に延出する延出部が形成された複数の分割ケース部材が、隣接する延出部同士が互いに結合されることで一体化されて構成され、
前記差圧パイプは、前記ケース部材の外周面に沿って配置されるとともに前記エンジンルーム内において露出する露出部を有し、
前記露出部は、前記ケース部材の車両後方側の外周面に沿って配置されるとともに、周方向に隣接する前記延出部のうちより近傍に位置する延出部よりも車両後方側に配置される内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記露出部は、前記排気通路との接続部の近傍で湾曲する湾曲部を有する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記ケース部材の車両前方側を覆うフロントカバーをさらに備え、
前記フロントカバーは、車幅方向において前記延出部よりも外側まで延出するカバー延出部を有する請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。詳しくは、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを備える内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタが広く使用されている。捕集された粒子状物質はフィルタに堆積するため、フィルタが捕集し得る粒子状物質量には限界がある。そのため、フィルタに堆積した粒子状物質量を推定し、推定した粒子状物質堆積量が所定の閾値に達すると、堆積した粒子状物質を燃焼させる再生処理が実行される。
【０００３】
ところで、フィルタに堆積した粒子状物質量の推定やフィルタの故障を検知する方法として、フィルタの上流側圧力と下流側圧力との差圧を利用する方法が知られている。そのため、フィルタの上流側圧力と下流側圧力との差圧を検出する差圧センサと、フィルタの上流側と差圧センサとを接続する上流側差圧パイプと、フィルタの下流側と差圧センサとを接続する下流側差圧パイプと、を備える排気浄化装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、特許文献１の排気浄化装置のように差圧パイプが車両前方側で露出していると、車両の前方側に配置されたエンジンルーム内において内燃機関よりも車両前方側に排気浄化装置が配置された場合には、極低温時に走行風が差圧パイプに直接当たることにより、排気中に含まれる水分が差圧パイプ内で凍結する。すると、差圧センサにより正常に差圧を検出できなくなるという課題があった。
【０００５】
そこで、差圧パイプが凍結状態であるか否かを判定し、凍結状態であると判定された場合には、フィルタの異常判定を禁止する制御技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この制御技術によれば、フィルタの異常判定の精度を向上できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／００１４４９５号明細書
【特許文献２】特開２０１１−６９２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２の制御技術では、フィルタの異常判定が可能な領域が制限されるという課題があった。従って、差圧パイプに走行風が直接当たるのを回避でき、差圧パイプ内における水分の凍結を防止できる排気構造の開発が望まれる。
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、差圧パイプに走行風が直接当たるのを回避でき、差圧パイプ内における水分の凍結を防止できる排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明は、車両の前方側に設けられたエンジンルーム（例えば、後述のエンジンルーム３）内で、内燃機関（例えば、後述のエンジン２）よりも車両前方側に配置された内燃機関の排気浄化装置（例えば、後述の排気浄化装置１）であって、前記内燃機関の排気中の粒子状物質を捕集するフィルタ（例えば、後述のＤＰＦ１２）と、前記フィルタを内部に格納する略円柱状のケース部材（例えば、後述のケース部材１３）と、前記フィルタの前後差圧を検出する差圧センサ（例えば、後述の差圧センサ１４）と、前記フィルタの近傍の排気通路と前記差圧センサとを接続する差圧パイプ（例えば、後述の上流側差圧パイプ１５，下流側差圧パイプ１６）と、を備え、前記ケース部材は、周方向に少なくとも２つに分割され且つ周方向の両端部に外周面から外方に延出する延出部（例えば、後述の延出部１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂ）が形成された複数の分割ケース部材（例えば、後述のケース半体１３１，１３２）が、隣接する延出部同士が互いに結合されることで一体化されて構成され、前記差圧パイプは、前記ケース部材の外周面に沿って配置されるとともに前記エンジンルーム内において露出する露出部（例えば、後述の湾曲部１６１、外周部１６２）を有し、前記露出部は、前記ケース部材の車両後方側の外周面に沿って配置されるとともに、周方向に隣接する前記延出部のうちより近傍に位置する延出部（例えば、後述の延出部１３０ａ）よりも車両後方側に配置される内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【００１０】
本発明では、周方向に少なくとも２つに分割された複数の分割ケース部材を、周方向の両端部に外周面から外方に延出する延出部で結合して一体化することで、フィルタを格納するケース部材を構成する。また、ケース部材の外周面に沿うように差圧パイプを配置する。さらには、エンジンルーム内において露出する差圧パイプの露出部を、ケース部材の車両後方側の外周面に沿って配置するとともに、周方向に隣接する延出部のうちより近傍に位置する延出部よりも車両後方側に配置する。
これにより、車両前方側からエンジンルーム内に流入する走行風（外気）が、ケース部材の外周面上を回り込んで差圧パイプの露出部に直接当たるのを回避できる。そのため、極低温時であっても、差圧パイプ内の水分が凍結するのを確実に防止でき、差圧センサにより精度良く差圧を検出できる。
【００１１】
前記露出部は、前記排気通路との接続部の近傍で湾曲する湾曲部（例えば、後述の湾曲部１６１）を有することが好ましい。
【００１２】
ここで、ケース部材の外周面に沿って配置される差圧パイプは、排気通路との接続部近傍で湾曲し、該湾曲部において結露した水が溜まり易いため凍結の課題が顕著に生じる。これに対してこの発明では、露出する該湾曲部を、ケース部材の車両後方側の外周面に沿って配置するとともに、周方向に隣接する延出部のうちより近傍に位置する延出部よりも車両後方側に配置する。
これにより、車両前方側からエンジンルーム内に流入する走行風（外気）が、水が溜まり易い湾曲部に直接当たるのを回避できるため、上述の発明の効果がより顕著に発揮される。
【００１３】
前記ケース部材の車両前方側を覆うフロントカバー（例えば、後述のフロントカバー１７）をさらに備え、前記フロントカバーは、車幅方向において前記延出部よりも外側まで延出するカバー延出部（例えば、後述のカバー延出部１７０ａ，１７０ｂ）を有することが好ましい。
【００１４】
この発明では、ケース部材の車両前方側を覆うフロントカバーを設ける。また、該フロントカバーに、車幅方向においてケース部材の延出部よりも外側まで延出するカバー延出部を設ける。
これにより、車両前方側からエンジンルーム内に流入する走行風（外気）が差圧パイプの露出部に直接当たるのを、フロントカバー及びカバー延出部によってより確実に回避できるため、極低温時に差圧パイプ内の水分が凍結するのをより確実に防止できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、差圧パイプに走行風が直接当たるのを回避でき、差圧パイプ内における水分の凍結を防止できる排気浄化装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】エンジンルーム内に配置された本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の側面図である。
【図２】上記実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の平面図である。
【図３】上記実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を車両前方側から見た図である。
【図４】上記実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を車両後方側から見た図である。
【図５】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７Ａ】通常運転時に下流側差圧パイプが凍結した直後における差圧センサ内の気体の挙動を示す図である。
【図７Ｂ】下流側差圧パイプが凍結した後のアイドル運転開始直後における差圧センサ内の気体の挙動を示す図である。
【図７Ｃ】下流側差圧パイプが凍結した後のアイドル運転中における差圧センサ内の気体の挙動を示す図である。
【図７Ｄ】下流側差圧パイプが凍結した後にアイドル運転を実施し、その後通常運転したときにおける差圧センサ内の気体の挙動を示す図である。
【図８】上記実施形態に係る下流側差圧パイプの温度を示す図である。
【図９】エンジンルーム内に配置された従来の内燃機関の排気浄化装置の側面図である。
【図１０】従来の内燃機関の排気浄化装置の平面図である。
【図１１】従来の内燃機関の排気浄化装置を車両前方側から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
図１は、エンジンルーム３内に配置された本発明の一実施形態に係る内燃機関２の排気浄化装置１の側面図である。具体的には、図１は、エンジンルーム３を車両前後方向に沿う切断面で切断したときの断面図である。また、図２は本実施形態に係る内燃機関２の排気浄化装置１の平面図であり、図３は該排気浄化装置１を車両前方側から見た図であり、図４は該排気浄化装置１を車両後方側から見た図である。また、図５は図３のＡ−Ａ線断面図であり、図６は図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【００１９】
エンジンルーム３は、図示しない車両の前方側に設けられている。
内燃機関（以下、「エンジン」という。）２は、図示しない各気筒の燃焼室内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンである。
排気浄化装置１は、エンジン２よりも車両前方側に配置され、エンジン２の車両前方側の側面に沿って下方に延びる排気管１０に設けられている。即ち、排気浄化装置１は、エンジン２の直下の排気管１０に、排気の流れ方向を下方に向けた状態で設けられている。この排気浄化装置１は、排気中のＮＯｘ、ＣＯ及びＨＣを浄化するとともに、排気中の粒子状物質（以下、「ＰＭ」という。）を浄化する。
【００２０】
図１に示すように、エンジン２及び排気浄化装置１の車両前方側には、エンジン２を冷却するための冷却水を、図示しないウォータージャケットに供給するラジエータ４が設けられている。このラジエータ４には、図１中に黒矢印で示すように、エンジンルーム３内に流入した走行風（外気）Ｗが直接当たる。また、ラジエータ４に向かって流入した走行風（外気）Ｗは、ラジエータ４を通って、ラジエータ４の車両後方側に配置された排気浄化装置１に向かって流れ込むようになっている。
【００２１】
排気浄化装置１は、上流側に配置された排気浄化触媒部１１と、下流側に配置されたＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）１２と、を備える。また、排気浄化装置１は、これら排気浄化触媒部１１とＤＰＦ１２とを格納する単一のケース部材１３を備える。即ち、排気浄化触媒部１１とＤＰＦ１２は、単一のケース部材１３内において、互いに近接して配置されている。
【００２２】
排気浄化触媒部１１は、排気浄化触媒が担持されたハニカム基材により構成され、図示しない保持マットを介してケース部材１３内に格納されている。
ハニカム基材は、断面が略真円の円柱状に形成されている。ハニカム基材は、排気の流入側端面から流出側端面まで貫通して延びて排気の流路となる複数のセルと、これらセルを区画形成する多孔質の隔壁と、を有するフロースルー型のハニカム基材である。
ハニカム基材の材質としては、コーディエライト、アルミナチタネート又はムライトが挙げられる。
【００２３】
排気浄化触媒としては、酸化触媒やＮＯｘ吸蔵触媒（ＬＮＣ）等のＮＯｘ触媒が用いられる。例えば、Ｐｔ、Ｐｄ及びＲｈのうち少なくとも一つの貴金属と、ゼオライトと、Ｂａと、Ｃｅと、を含む。この排気浄化触媒により、排気中のＮＯｘ、ＣＯ及びＨＣが浄化される。
【００２４】
ＤＰＦ１２は、ＰＭ燃焼触媒が担持されたフィルタにより構成され、図示しない保持マットを介してケース部材１３内に格納されている。
フィルタは、断面が略真円の円柱状に形成されている。フィルタは、排気の流入側端面から流出側端面まで貫通して延びて排気の流路となる複数のセルと、これらセルを区画形成する多孔質の隔壁と、を有する。また、フィルタを構成する複数のセルは、それぞれ、流入側端面及び流出側端面における開口のうちの少なくとも一方の開口が目封じ剤で目封じされた目封じ部を有する。目封じ部は、排気の流入側端面及び流出側端面のそれぞれにおいて、隣接するセルごとに交互に市松状に設けられている。即ち、フィルタは、目封じされたウォールフロー型のフィルタであり、流入した排気中のＰＭはこのフィルタにより捕集される。
フィルタの材質としては、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、コーディエライト、アルミナチタネート又はムライトが挙げられる。
【００２５】
ＰＭ燃焼触媒は、フィルタの全体に略均一に担持されている。これにより、フィルタで捕集されたＰＭを燃焼除去することが可能となっている。
フィルタに担持されるＰＭ燃焼触媒としては、例えば、Ａｇと、Ｐｔ及びＰｄのうち少なくとも一つの貴金属と、を含むものが用いられる。このＡｇ系のＰＭ燃焼触媒は、最も優れたＰＭ酸化能を有するとともに、他のＰＭ燃焼触媒と比べてより低温からＰＭを酸化浄化できる。
【００２６】
ケース部材１３は、断面が略円環状の略円筒状であり、上述したように排気浄化触媒部１１とＤＰＦ１２とを格納する。ここで、略円環状には、真円環、楕円環、複数の円弧を有する環状が含まれる。また、ケース部材１３は、排気浄化触媒部１１とＤＰＦ１２との境界部が小径となっている（図４参照）。
このケース部材１３は、中心軸線に沿って周方向に２分割されたケース半体１３１，１３２から構成されるクラムシェル方式のケース部材である。ケース部材１３は、２分割されたケース半体１３１，１３２を、後述する延出部１３０にて突き合わせて溶接することで形成される。
【００２７】
ケース半体１３１は、ケース部材１３の車両前方側を主として構成し、ケース半体１３２は、ケース部材１３の車両後方側を主として構成する。
ケース半体１３１の周方向の両端部には、外周面から外方に延出する延出部１３１ａ，１３１ｂ（以下、「延出部１３０」ともいう。）が形成されている（図６参照）。同様に、ケース半体１３２の周方向の両端部には、外周面から外方に延出する延出部１３２ａ，１３２ｂ（以下、「延出部１３０」ともいう。）が形成されている。これら延出部は、各ケース半体の周方向の端縁を外方に屈曲させてフランジ状とすることにより形成される。
【００２８】
ケース半体１３１の延出部１３１ａとケース半体１３２の延出部１３２ａとを突き合わせることで、延出部１３０ａ（１３０）が形成される。また、ケース半体１３１の延出部１３１ｂとケース半体１３２の延出部１３２ｂを突き合わせることで、延出部１３０ｂ（１３０）が形成される。そして、互いに隣接する延出部１３１ａと延出部１３２ａとを溶接するとともに、同様に互いに隣接する延出部１３１ｂと延出部１３２ｂとを溶接することにより、各ケース半体が一体化されてケース部材１３が形成される。
【００２９】
また、図１〜図６に示すように、排気浄化装置１は、差圧センサ１４と、上流側差圧パイプ１５と、下流側差圧パイプ１６と、フロントカバー１７と、を備える。
【００３０】
差圧センサ１４は、ＤＰＦ１２の前後差圧、即ち、ＤＰＦ１２の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧を検出する。差圧センサ１４は、熱による影響を回避するべく、排気浄化装置１から所定距離離間した位置に配置されている（図１参照）。この差圧センサ１４には、後述する上流側差圧パイプ１５と下流側差圧パイプ１６が接続されている。
【００３１】
上流側差圧パイプ１５は、その一端側が、排気浄化触媒部１１とＤＰＦ１２との間の位置で、ケース部材１３の車両前方側から接続されることで、ＤＰＦ１２の上流側の排気通路に接続されている。また、上流側差圧パイプ１５は、該接続部の近傍において湾曲する湾曲部１５１を有するとともに、ケース部材１３の車両前方側の外周面に沿って配置された外周部１５２を有し、その他端側が上方の差圧センサ１４まで延びて差圧センサ１４に接続されている。
【００３２】
この上流側差圧パイプ１５は、上記湾曲部１５１と外周部１５２が後述するフロントカバー１７により覆われている。これにより、これら湾曲部１５１及び外周部１５２に走行風が直接当たるのが回避され、上流側差圧パイプ１５の凍結が防止されている。
【００３３】
下流側差圧パイプ１６は、その一端側が、ＤＰＦ１２の下流側の位置で、ケース部材１３の車両後方側から接続されることで、ＤＰＦ１２の下流側の排気通路に接続されている。また、下流側差圧パイプ１６は、該接続部の近傍において湾曲する湾曲部１６１を有するとともに、ケース部材１３の車両後方側の外周面に沿って配置された外周部１６２を有し、その他端側が上方の差圧センサ１４まで延びて差圧センサ１４に接続されている。
【００３４】
この下流側差圧パイプ１６は、上記湾曲部１６１と外周部１６２が露出しているものの、ケース部材１３の車両後方側の特定の位置に配置されているため、これら湾曲部１６１及び外周部１６２に走行風が直接当たるのが回避され、下流側差圧パイプ１６の凍結が防止されている。この下流側差圧パイプ１６の配置については、後段で詳述する。
【００３５】
フロントカバー１７は、湾曲した板状部材で形成され、ケース部材１３の車両前方側を覆うように設けられている。より詳しくは、フロントカバー１７は、排気浄化触媒部１１の遮熱を目的として、排気浄化触媒部１１が配置されたケース部材１３の上流側における車両前方側を覆うように設けられている。
また、フロントカバー１７は、上述したように、上流側差圧パイプ１５の湾曲部１５１及び外周部１５２を覆うように設けられている。
【００３６】
フロントカバー１７は、車両前後方向に直交する車幅方向において、ケース部材１３の延出部１３０よりも外側まで延出したカバー延出部１７０を有する。より詳しくは、フロントカバー１７は、車幅方向においてケース部材１３の延出部１３０ａよりも外側まで延出したカバー延出部１７０ａと、同様に車幅方向においてケース部材１３の延出部１３０ｂよりも外側まで延出したカバー延出部１７０ｂと、を有する。
【００３７】
次に、下流側差圧パイプ１６の配置について、図９〜図１１を参照しながら、従来の排気浄化装置１Ａに設けられた下流側差圧パイプ１６Ａと対比して詳しく説明する。
ここで、図９は、エンジンルーム３内に配置された従来のエンジン２の排気浄化装置１Ａの側面図である。また、図１０は従来の排気浄化装置１Ａの平面図であり、図１１は従来の排気浄化装置１Ａを車両前方側から見た図である。
なお、図９〜図１１において、本実施形態の排気浄化装置１と共通する構成については同一符号を付し、対応する構成については同一の規則性をもって（Ａを付加した）符号を付している。
【００３８】
図９〜図１１に示すように、従来の排気浄化装置１Ａが備える上流側差圧パイプ１５Ａ及び下流側差圧パイプ１６Ａは、いずれも、ケース部材１３Ａの車両前方側を覆うフロントカバー１７Ａの車両前方側に沿って設けられている。即ち、これら上流側差圧パイプ１５Ａ及び下流側差圧パイプ１６Ａは、いずれも、各湾曲部１５１Ａ，１６１Ａ及び各外周部１５２Ａ，１６２Ａを含め、その全体が露出している。そのため、図９に示すように、エンジンルーム３内に流入した走行風（外気）Ｗが、ラジエータ４を通って、これら上流側差圧パイプ１５Ａ及び下流側差圧パイプ１６Ａに直接当たるようになっている。
【００３９】
従って、特に極低温下での走行中においては、これら差圧パイプはＤＰＦ近傍以外では全域マイナス温度となり、水分が侵入すると凍結に至る。下流側差圧パイプ１６Ａに至っては、アイドル運転中もマイナス温度となることが多く、凍結した場合にはアイドル運転中でも凍結を解除し難い。
【００４０】
このように、差圧パイプの凍結は、より低温の排気が流通する下流側差圧パイプ１６Ａにおいて発生し易い。下流側差圧パイプ１６Ａが凍結して閉塞した場合には、エンジン２の運転状態に応じて差圧の挙動が変化する。その理由について、図７Ａ〜図７Ｄを参照して以下詳しく説明する。
【００４１】
先ず、図７Ａは、通常運転時に下流側差圧パイプ１６Ａが凍結した直後における差圧センサ１４Ａ内の気体の挙動を示す図である。具体的には、図７Ａは、差圧センサ１４Ａ内の断面を模式的に示す図である（図７Ｂ〜７Ｄも同様）。図７Ａに示すように、通常運転時に下流側差圧パイプ１６Ａが凍結して閉塞した直後は、上流側と下流側との差圧が小さな正値となり、差圧センサ１４Ａ内のダイアフラム１４０Ａが下流側に押圧される。
【００４２】
次いで、図７Ｂは、下流側差圧パイプ１６Ａが凍結した後のアイドル運転開始直後における差圧センサ１４Ａ内の気体の挙動を示す図である。アイドル運転時において下流側差圧パイプ１６Ａが凍結していないときには、上流側と下流側との差圧が比較的小さな略一定の正値になる。これに対して、図７Ｂに示すように下流側差圧パイプ１６Ａが凍結している場合には、差圧が負値になり、差圧センサ１４Ａ内のダイアフラム１４０Ａが上流側に押圧される。これは、アイドル運転時の車速が０であるため走行風Ｗによる差圧パイプの冷却度合いが低く、差圧パイプが排気によって暖められ易いことにより、ダイアフラム１４０Ａとその下流側の氷によって形成された空間に閉じ込められた気体が膨張し、下流側の圧力が上昇するためである。
【００４３】
次いで、図７Ｃは、下流側差圧パイプ１６Ａが凍結した後のアイドル運転中における差圧センサ１４Ａ内の気体の挙動を示す図である。気体の温度と下流側の圧力は比例関係にあるため、アイドル運転時間が長いほど、気体の温度がより高くなり、下流側の圧力がより大きくなる。すると、図７Ｃに示すように、気体の温度が上昇して氷が溶け始め、氷は下流側差圧パイプ１６Ａ内の下流側に移動し、差圧がほぼ０になる位置で停止する。この状態で差圧パイプが暖められると、ダイアフラム１４０Ａと氷との間の空間に閉じ込められた気体が再び膨張し、差圧が負値になる。さらに排気によって差圧パイプが暖められると、氷は差圧がほぼ０になる位置まで再び移動する。このような挙動が繰り返されることにより、アイドル運転時には差圧が０以下の範囲で周期的に変動する。
【００４４】
次いで、図７Ｄは、下流側差圧パイプ１６Ａが凍結した後にアイドル運転を実施し、その後通常運転したときにおける差圧センサ１４Ａ内の気体の挙動を示す図である。通常運転時に下流側差圧パイプ１６Ａが凍結している場合には、差圧が過大な正値になる。これは、通常運転中には、走行風による差圧パイプの冷却度合いが高いため、ダイアフラム１４０Ａと氷との間の空間に閉じ込められた気体が収縮することにより、ダイアフラム１４０Ａよりも下流側の圧力が負圧になるためである。
【００４５】
以上のように、エンジン２がアイドル運転のような特定の運転状態にあるとき等においては、フィルタ（ＤＰＦ）の前後差圧が下流側差圧パイプ１６Ａの凍結状態に応じて異なる挙動を示す。従って、差圧を精度良く検出するためには、差圧パイプの凍結を確実に防止することが極めて重要であることが分かる。
【００４６】
そこで、本実施形態の排気浄化装置１では、図５中の破線円Ｐ１等に示すように、上流側差圧パイプ１５の湾曲部１５１及び外周部１５２をフロントカバー１７で覆うことにより、上流側差圧パイプ１５に直接走行風が当たるのが回避され、上流側差圧パイプ１５の凍結が防止されている。
【００４７】
また、下流側差圧パイプ１６の露出部である湾曲部１６１及び外周部１６２を、ケース部材１３の車両後方側の特定の位置に配置することにより、該露出部に直接走行風が当たるのが回避され、下流側差圧パイプ１６の凍結が防止されている。
【００４８】
より詳しくは、図４等に示すように、下流側差圧パイプ１６の露出部である湾曲部１６１及び外周部１６２を、ケース部材１３の車両後方側の外周面に沿って配置している。即ち、下流側差圧パイプ１６の露出部である湾曲部１６１及び外周部１６２の車両前方側は、ケース部材１３で遮られた状態となっている。
また同時に、図６中の破線円Ｐ３に示すように、下流側差圧パイプ１６の露出部である湾曲部１６１及び外周部１６２を、周方向に隣接する延出部のうち、より近傍に位置する延出部１３０ａよりも車両後方側の不凍エリア（走行風が回り込まないエリア）に配置している。
これにより、下流側差圧パイプ１６の露出部である湾曲部１６１及び外周部１６２に走行風が直接当たるのが回避され、凍結が防止されている。
【００４９】
また、図３等に示すように、車幅方向においてケース部材１３の延出部１３０ａよりも外側まで延出するカバー延出部１７０ａがフロントカバー１７に設けられているため、このカバー延出部１７０ａによって不凍エリアが拡大され、下流側差圧パイプ１６の露出部である湾曲部１６１及び外周部１６２に走行風が直接当たるのが回避されている（図５中の破線円Ｐ２等参照）。
【００５０】
次に、本実施形態に係る下流側差圧パイプ１６の配置による凍結防止効果の検証結果について説明する。
具体的には、本実施形態に係る排気浄化装置１を搭載した車両を、外気温−２５℃の環境下においてある程度の負荷で一定走行させ、このときの下流側差圧パイプ１６の温度を実際に測定した。同時に、下流側差圧パイプをケース部材の車両前方側に配置し、フロントカバーで覆ったものと覆っていないものの両者について、同様の測定を実施した。このとき、差圧パイプの温度は、パイプ壁面の温度を直接測定した。その結果を図８に示す。
【００５１】
図８は、本実施形態に係る下流側差圧パイプ１６と、下流側差圧パイプをケース部材の車両前方側に配置し、フロントカバーで覆ったものと覆っていないものの温度を示す図である。図８において、横軸は、排気通路との接続部からの距離を表しており、縦軸は、下流側差圧パイプ壁面の温度を示している。
図８に示すように、下流側差圧パイプをケース部材の車両前方側に配置し、フロントカバーで覆っていないものは、排気通路との接続部からの距離が近い位置から０℃未満となっており、凍結により閉塞していることが分かる。
【００５２】
これに対して、本実施形態に係る排気浄化装置１の下流側差圧パイプ１６は、下流側差圧パイプをケース部材の車両前方側に配置し、フロントカバーで覆ったものと同様の温度勾配を示していることが分かる。即ち、本実施形態のように下流側差圧パイプ１６を車両後方側の特定の位置に配置することで、走行風が直接当たるのを回避でき、フロントカバーがある場合と同様の保温効果が得られることが分かる。
【００５３】
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態は、周方向に２つに分割されたケース半体１３１，１３２を、周方向の両端部に外周面から外方に延出する延出部１３０ａ（１３１ａ，１３２ａ），１３０ｂ（１３１ｂ，１３２ｂ）で溶接して一体化することで、ＤＰＦ１２を格納するケース部材１３を構成した。また、ケース部材１３の外周面に沿うように下流側差圧パイプ１６を配置した。さらには、エンジンルーム３内において露出する下流側差圧パイプ１６の露出部である湾曲部１６１及び外周部１６２を、ケース部材１３の車両後方側の外周面に沿って配置するとともに、周方向に隣接する延出部１３０のうちより近傍に位置する延出部１３０ａ（１３１ａ，１３２ａ）よりも車両後方側に配置した。
これにより、車両前方側からエンジンルーム３内に流入する走行風（外気）が、ケース部材１３の外周面上を回り込んで下流側差圧パイプ１６の湾曲部１６１及び外周部１６２に直接当たるのを回避できる。そのため、極低温時であっても、下流側差圧パイプ１６内の水分が凍結するのを確実に防止でき、差圧センサ１４により精度良く差圧を検出できる。
【００５４】
ここで、ケース部材１３の外周面に沿って配置される差圧パイプは、排気通路との接続部近傍で湾曲し、該湾曲部において結露した水が溜まり易いため凍結の課題が顕著に生じる。これに対して本実施形態では、露出する該湾曲部１６１を、ケース部材１３の車両後方側の外周面に沿って配置するとともに、周方向に隣接する延出部のうちより近傍に位置する延出部よりも車両後方側に配置したので、走行風（外気）が、水が溜まり易い湾曲部１６１に直接当たるのを確実に回避でき、下流側差圧パイプ１６内の水分が凍結するのを確実に防止できる。
【００５５】
また本実施形態では、ケース部材１３の車両前方側を覆うフロントカバー１７を設けた。また、該フロントカバー１７に、車幅方向においてケース部材１３の延出部１３０ａ，１３０ｂよりも外側まで延出するカバー延出部１７０ａ，１７０ｂを設けた。
これにより、車両前方側からエンジンルーム３内に流入する走行風（外気）が下流側差圧パイプ１６の露出部である湾曲部１６１及び外周部１６２に直接当たるのを、フロントカバー１７及びカバー延出部１７０ａによってより確実に回避できるため、極低温時に下流側差圧パイプ１６内の水分が凍結するのをより確実に防止できる。
【００５６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれる。
【００５７】
上記実施形態では、内燃機関としてディーゼルエンジンを用い、フィルタとしてＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）を用いたが、これに限定されない。例えば、内燃機関としてガソリンエンジンを用い、フィルタとしてＧＰＦ（ガソリンパティキュレートフィルタ）を用いてもよい。
【００５８】
また上記実施形態では、フィルタ（ＤＰＦ）の上流側と差圧センサとを接続する上流側差圧パイプと、フィルタの下流側と差圧センサとを接続する下流側差圧パイプとを設け、フィルタの上流側圧力と下流側圧力との差圧を検出したが、これに限定されない。例えば上流側差圧パイプのみを設け、下流側圧力を大気圧で代替して差圧を検出してもよい。この場合には、上流側差圧パイプに対して、上記実施形態の下流側差圧パイプと同様の配置を適用することが好ましい。
【００５９】
また上記実施形態では、ケース部材の車両前方側を覆うフロントカバーを設けたが、フロントカバーを設けなくてもよい。フロントカバーを設けないことにより露出する上流側差圧パイプは、下流側差圧パイプと同様の配置を採用すればよい。具体的には、上流側差圧パイプの露出部を、ケース部材の車両後方側の外周面に沿って配置するとともに、周方向に隣接する延出部のうちより近傍に位置する延出部よりも車両後方側に配置することにより、上流側差圧パイプの凍結を防止できる。
【符号の説明】
【００６０】
１…排気浄化装置
２…内燃機関
３…エンジンルーム
４…ラジエータ
１１…排気浄化触媒部
１２…ＤＰＦ（フィルタ）
１３…ケース部材
１４…差圧センサ
１５…上流側差圧パイプ（差圧パイプ）
１６…下流側差圧パイプ（差圧パイプ）
１７…フロントカバー
１３１，１３２…ケース半体（分割ケース部材）
１３１ａ，１３１ｂ、１３２ａ，１３２ｂ，１３０ａ，１３０ｂ、１３０…延出部
１６１…湾曲部（露出部）
１６２…外周部（露出部）
１７０ａ，１７０ｂ…カバー延出部
【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】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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