(57)【要約】【課題】排気流量が少ない場合におけるディーゼル酸化触媒の目詰まりを抑制することができるディーゼル機関の排気浄化装置及びディーゼル機関システムを提供する。【解決手段】ディーゼル機関の排気浄化装置１０は、バッフルプレート３０と、該バッフルプレートよりも下流側に配置されたディーゼル酸化触媒４０と、を備えるディーゼル機関の排気浄化装置において、バッフルプレートは、排気が通過する開口部３４を有するとともに、開口部の面積を変更可能な構造を有し、排気浄化装置は、バッフルプレート３０に流入する排気流量が相対的に少ない場合の方が排気流量が相対的に多い場合よりもバッフルプレートの開口部の面積が減少するように、バッフルプレートを駆動する駆動機構をさらに備えることを特徴とする。【選択図】図２
2017089483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッフルプレートと、該バッフルプレートよりも下流側に配置されたディーゼル酸化触媒と、を備えるディーゼル機関の排気浄化装置において、
前記バッフルプレートは、排気が通過する開口部を有するとともに、前記開口部の面積を変更可能な構造を有し、
前記排気浄化装置は、前記バッフルプレートに流入する排気流量が相対的に少ない場合の方が前記排気流量が相対的に多い場合よりも前記バッフルプレートの前記開口部の面積が減少するように、前記バッフルプレートを駆動する駆動機構をさらに備えることを特徴とするディーゼル機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記バッフルプレートは、
面方向が前記ディーゼル酸化触媒のフィルターの軸線に対して垂直な方向となるように配置された第１板部材と、
前記第１板部材の外周縁部に接続された一端と、前記第１板部材よりも下流側に位置するとともに排気が通過する前記開口部を構成する他端と、を有する複数の第２板部材と、を備え、
複数の前記第２板部材は、隣接する前記第２板部材の一部が重なり合うように、前記第１板部材の外周縁部の周方向に配列され、
前記駆動機構は、各々の前記第２板部材の前記他端を前記一端を中心として前記軸線に近づく方向に変位させる方向の付勢力を各々の前記第２板部材に付与する付勢部材を備える請求項１記載のディーゼル機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記バッフルプレートよりも下流側且つ前記ディーゼル酸化触媒よりも上流側に、前記バッフルプレートを通過した排気を整流して前記ディーゼル酸化触媒に流入させる整流部材をさらに備える請求項１または２に記載のディーゼル機関の排気浄化装置。
【請求項４】
ディーゼル機関と、
前記ディーゼル機関の排気通路に配置された、請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気浄化装置と、を備えることを特徴とするディーゼル機関システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼル機関の排気浄化装置、及びこれを備えるディーゼル機関システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼル機関の排気通路に配置されて、ディーゼル機関から排出される排気中のＰＭ（パティキュレートマター）を浄化する排気浄化装置が知られている。このような排気浄化装置として、特許文献１には、排気中のＨＣ（炭化水素）を二酸化炭素及び水に変化させる酸化反応を促進するための触媒として、ディーゼル酸化触媒（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｃａｔａｌｙｓｔ（以下、ＤＯＣと略称する））を有する排気浄化装置が開示されている。
【０００３】
また、特許文献１には、排気浄化装置の内部において、ＤＯＣよりも上流側の部分に、複数の細孔を有するバッフルプレートを配置する技術も開示されている。この技術によれば、排気をバッフルプレートの複数の細孔を通過させることで、排気を拡散及び流動させて、ＤＯＣに均一に流入させることができる。これにより、ＤＯＣによって排気中のＨＣの酸化反応の促進を効率的に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のような従来のバッフルプレートでは、バッフルプレートに流入する排気流量に応じてバッフルプレートを通過する排気の流速を変更できる構成になっていない。そのため、このような従来のバッフルプレートを有する排気浄化装置では、ディーゼル機関から排出された排気流量が少なく、バッフルプレートに流入する排気流量が少ない状態が続く場合には、バッフルプレートを通過してＤＯＣに流入する排気流速が遅くなるため、排気中のＨＣ及びＳＯＯＴによってＤＯＣに目詰まりが生じる可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、排気流量が少ない場合におけるディーゼル酸化触媒の目詰まりを抑制することができるディーゼル機関の排気浄化装置及びディーゼル機関システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための本発明に係るディーゼル機関の排気浄化装置は、バッフルプレートと、該バッフルプレートよりも下流側に配置されたディーゼル酸化触媒と、を備えるディーゼル機関の排気浄化装置において、前記バッフルプレートは、排気が通過する開口部を有するとともに、前記開口部の面積を変更可能な構造を有し、前記排気浄化装置は、前記バッフルプレートに流入する排気流量が相対的に少ない場合の方が前記排気流量が相対的に多い場合よりも前記バッフルプレートの前記開口部の面積が減少するように、前記バッフルプレートを駆動する駆動機構をさらに備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、排気流量が相対的に少ない場合の方が多い場合よりもバッフルプレートの開口部の面積を減少させることができる、すなわち、排気流量の減少に伴ってバッフ
ルプレートの開口部の面積を減少させることができるので、バッフルプレートの開口部による排気の絞り効果によって、排気流量が少ない場合にディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）に流入する排気の圧力を増大させて、排気の流速を増大させることができる。これにより、排気流量が少ない場合における、排気中のＨＣ及びＳＯＯＴによるディーゼル酸化触媒の目詰まりを抑制することができる。
【０００９】
上記構成において、前記バッフルプレートは、面方向が前記ディーゼル酸化触媒のフィルターの軸線に対して垂直な方向となるように配置された第１板部材と、前記第１板部材の外周縁部に接続された一端と、前記第１板部材よりも下流側に位置するとともに排気が通過する前記開口部を構成する他端と、を有する複数の第２板部材と、を備え、複数の前記第２板部材は、隣接する前記第２板部材の一部が重なり合うように、前記第１板部材の外周縁部の周方向に配列され、前記駆動機構は、各々の前記第２板部材の前記他端を前記一端を中心として前記軸線に近づく方向に変位させる方向の付勢力を各々の前記第２板部材に付与する付勢部材を備える構成とすることができる。
【００１０】
この構成によれば、バッフルプレートの第２板部材を、第２板部材が排気から受ける圧力（これは第２板部材の他端を軸線から遠ざける方向の力である）と第２板部材が付勢部材から受ける付勢力（これは第２板部材の他端を軸線に近づける方向の力である）とのバランスによって、駆動させることができる。これにより、排気流量が相対的に少ない場合の方が多い場合よりも、第２板部材が排気から受ける圧力が小さくなるので、付勢部材からの付勢力によって第２板部材の他端を軸線に近づけて、バッフルプレートの開口部の面積を減少させることができる。
【００１１】
上記構成は、前記バッフルプレートよりも下流側且つ前記ディーゼル酸化触媒よりも上流側に、前記バッフルプレートを通過した排気を整流して前記ディーゼル酸化触媒に流入させる整流部材をさらに備える構成とすることができる。
【００１２】
この構成によれば、バッフルプレートを通過した排気が渦になることを抑制して、排気を効果的にディーゼル酸化触媒に流入させることができる。これにより、ディーゼル酸化触媒に流入する排気の流速を効果的に増加させて、ディーゼル酸化触媒の目詰まりをより効果的に抑制することができる。
【００１３】
上記の目的を発生するための本発明に係るディーゼル機関システムは、ディーゼル機関と、前記ディーゼル機関の排気通路に配置された、上記のいずれかに記載の排気浄化装置と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、上記のいずれかに記載の排気浄化装置を備えているので、排気流量が少ない場合におけるディーゼル酸化触媒の目詰まりを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、排気流量が少ない場合におけるディーゼル酸化触媒の目詰まりを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係るディーゼル機関システムの構成を模式的に示す概略図である。
【図２】図２（ａ）は実施形態に係る排気浄化装置を拡大して模式的に示す概略断面図である。図２（ｂ）は上流バッフルプレート及びその周辺の構成を模式的に示す概略断面図である。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は上流バッフルプレートを排気流動方向で上流側から視認した状態を模式的に示す斜視図である。
【図４】図４（ａ）は少排気流量状態の場合の上流バッフルプレートを模式的に示す断面図である。図４（ｂ）は中排気流量状態の場合の上流バッフルプレートを模式的に示す断面図である。図４（ｃ）は大排気流量状態の場合の上流バッフルプレートを模式的に示す断面図である。
【図５】実施形態の変形例に係るディーゼル機関システムの排気浄化装置を拡大して模式的に示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る実施の形態のディーゼル機関の排気浄化装置１０（以下、排気浄化装置１０と略称する）、及びディーゼル機関システム１について図面を参照しつつ説明する。なお、図面に関しては、構成が分かり易いように実際の製品から寸法を変化させており、各部材、各部品の板厚や幅や長さなどの比率も必ずしも実際の製品の比率と一致しているとは限らない。
【００１８】
図１は、本実施形態に係るディーゼル機関システム１の構成を模式的に示す概略図である。このディーゼル機関システム１は、車両に搭載されている。車両の具体的な種類は特に限定されるものではないが、本実施形態においてはバスやトラック等の大型車両を用いる。ディーゼル機関システム１は、ディーゼル機関２、吸気が通過する吸気通路３、排気が通過する排気通路４、及び排気浄化装置１０を備えている。
【００１９】
ディーゼル機関２は、シリンダブロック、シリンダブロックの上部に配置されたシリンダヘッド、シリンダブロックに形成された気筒（シリンダ）に配置されたピストン、気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁等を備えている。吸気通路３はディーゼル機関２の吸気ポートに接続され、排気通路４はディーゼル機関２の排気ポートに接続されている。
【００２０】
排気浄化装置１０は、排気通路４の通路途中に配置されており、排気通路４を通過する排気を浄化する装置である。
【００２１】
図２（ａ）は排気浄化装置１０を拡大して模式的に示す概略断面図である。排気浄化装置１０は、筐体としての機能を有するハウジング２０を有するとともに、ハウジング２０の内部に、上流バッフルプレート３０、ＤＯＣ４０（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ
Ｃａｔａｌｙｓｔ：ディーゼル酸化触媒）、ＣＳＦ５０（Ｃａｔａｌｙｚｅｄ  Ｓｏｏｔ  Ｆｉｌｔｅｒ：キャタライズドスートフィルタ）、及び下流バッフルプレート６０を備えている。なお、図２に図示されている軸線１００は、ＤＯＣ４０のフィルターの中心軸を示す軸線であるとともに、ハウジング２０、上流バッフルプレート３０、ＣＳＦ５０及び下流バッフルプレート６０の軸線でもある。
【００２２】
上流バッフルプレート３０はＤＯＣ４０よりも排気（Ｇ）の流動方向で上流側に配置されている。この上流バッフルプレート３０の詳細な説明は後述する。
【００２３】
ディーゼル酸化触媒としてのＤＯＣ４０は、上流バッフルプレート３０よりも下流側に、上流バッフルプレート３０との間に所定間隔を空けて配置されている。ＤＯＣ４０は、排気が通過可能なフィルターに、白金、パラジウム等の貴金属触媒が担持された構成を有している。この貴金属触媒は、排気中のＨＣ（炭化水素）を二酸化炭素及び水に変化させる酸化反応を促進する機能を有している。
【００２４】
ＣＳＦ５０は、ＤＯＣ４０よりも下流側に、ＤＯＣ４０との間に所定間隔を空けて配置されている。ＣＳＦ５０は、排気中のＰＭを捕集可能なＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｆｉｌｔｅｒ：ディーゼルパティキュレートフィルタ）に酸化触媒成分
を担持させたものである。
【００２５】
下流バッフルプレート６０は、ＣＳＦ５０よりも下流側に、ＣＳＦ５０との間に所定間隔を空けて配置されている。下流バッフルプレート６０は、排気が通過可能な細孔を複数個有する板部材によって構成されている。ＣＳＦ５０を通過した排気が下流バッフルプレート６０を通過することにより、排気は整流されて、排気浄化装置１０から排出される。
【００２６】
続いて上流バッフルプレート３０の詳細について説明する。図２（ｂ）は、上流バッフルプレート３０、及びその周辺の構成を模式的に示す概略断面図である。なお図２（ｂ）においては、後述する複数の第２板部材３２は、このうち２個だけが抜き出されて図示されている。
【００２７】
上流バッフルプレート３０は、上流側開口部３３と、下流側開口部３４とを有するとともに、下流側開口部３４の面積を変更可能な構造（以下、開口部面積変更構造と称する）を有している。また、排気浄化装置１０は、ディーゼル機関２から排出される排気流量が相対的に少なく、その結果、上流バッフルプレート３０に流入する排気流量が相対的に少ない場合の方が、この排気流量が相対的に多い場合よりも下流側開口部３４の面積が減少するように、上流バッフルプレート３０を駆動する駆動機構を備えている。すなわち、この駆動機構は、排気流量の減少に伴って下流側開口部３４の面積を減少させる機構（言い換えると、排気流量の増加に伴って下流側開口部３４の面積を増大させる機構）である。この駆動機構の一例として、本実施形態では付勢部材７０を用いている。さらに排気浄化装置１０は、上流バッフルプレート３０の下流側開口部３４が開き過ぎないようにするためのストッパー部材８０も備えている。これらの構成について順に説明すると次のようになる。
【００２８】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は上流バッフルプレート３０を排気流動方向で上流側から視認した状態を模式的に示す斜視図である。具体的には図３（ａ）は、上流バッフルプレート３０に流入する排気流量が中程度である中排気流量状態の場合を示し、図３（ｂ）は排気流量が中排気流量状態よりも少ない少排気流量状態の場合を示している。なお図３（ａ）及び図３（ｂ）において、付勢部材７０及びストッパー部材８０の図示は省略されている。
【００２９】
図２（ｂ）、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、上流バッフルプレート３０は、複数の細孔３５ａを有する第１板部材３１を備えるとともに、複数の細孔３５ｂを有する第２板部材３２を複数個備えている。また、第１板部材３１は、図２（ｂ）に示すように、第１板部材３１の面方向（面に平行な方向）がＤＯＣ４０のフィルターの軸線１００に対して垂直な方向となるように、ハウジング２０の内部に配置されている。そして、第１板部材３１は、排気が通過する上流側開口部３３を中央に有している。なお、この上流側開口部３３は、第１板部材３１の細孔３５ａよりも大きな径を有している。
【００３０】
図２（ｂ）に示すように、第２板部材３２は、第１板部材３１の外周縁部に接続された一端３６と、第１板部材３１よりも排気の流動方向で下流側に位置するとともに、排気が通過する下流側開口部３４を形成する他端３７とを有している。
【００３１】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、複数の第２板部材３２は、隣接する第２板部材３２の一部（一端３６及び他端３７以外の部分）が重なり合うように、第１板部材３１の外周縁部に周方向に配列されている。
【００３２】
上流バッフルプレート３０が上記の構造を有することで、複数の第２板部材３２が各々の第２板部材３２の一端３６を中心として他端３７が軸線１００に近づく方向（中心に向
かう方向）と軸線１００から遠ざかる方向に変位することで、他端３７によって構成された下流側開口部３４の面積を変更することができる。別の表現でこれを説明すると、各々の第２板部材３２は、花びらが開いたり（図３（ａ））、萎んだり（図３（ｂ））するように、一端３６を中心として他端３７が変位できるので、下流側開口部３４の面積を変更することができる。
【００３３】
上流バッフルプレート３０よりも上流側の排気は、上流バッフルプレート３０の上流側開口部３３を通過して下流側開口部３４から排出されるのみならず、第１板部材３１の細孔３５ａ及び第２板部材３２の細孔３５ｂをも通過する。このように排気が上流バッフルプレート３０を通過することで、排気は拡散して流動して、ＤＯＣ４０に均一に流入することができる。
【００３４】
続いて駆動機構としての付勢部材７０、及びストッパー部材８０の詳細について説明する。図４（ａ）は排気流量が相対的に少ない少排気流量状態の場合の上流バッフルプレート３０を模式的に示す断面図であり、図４（ｂ）は排気流量が相対的に中程度である中排気流量状態の場合の上流バッフルプレート３０を模式的に示す断面図であり、図４（ｃ）は排気流量が相対的に多い大排気流量状態の場合の上流バッフルプレート３０を模式的に示す断面図である。なお、図４（ａ）〜図４（ｃ）において、第２板部材３２は２個だけ抜き出されて図示されている。
【００３５】
本実施形態において付勢部材７０は、一例として、コイルバネによって構成されている。この付勢部材７０は、各々の第２板部材３２の他端３７を一端３６を中心として軸線１００に近づく方向に変位させる方向の付勢力を、各々の第２板部材３２に付与している。
【００３６】
具体的には、排気浄化装置１０は、各々の第２板部材３２に対応するように付勢部材７０を複数個備えている。そして、各々の付勢部材７０は、その一端が第１板部材３１の下流側を向いている面に接続し、その他端が第２板部材３２の内側を向いている面（軸線１００の側の面）に接続している。これにより、付勢部材７０は、第２板部材３２の他端３７を軸線１００に近づける方向の付勢力を、第２板部材３２に付与している。
【００３７】
この構成により、上流バッフルプレート３０の第２板部材３２を、第２板部材３２が排気から受ける圧力（これは他端３７を軸線１００から遠ざける方向の力である）と第２板部材３２が付勢部材７０から受ける付勢力（これは他端３７を軸線１００に近づける方向の力である）とのバランスによって、駆動させることができる。具体的には、図４（ａ）〜図４（ｃ）を比較すると分かるように、上流バッフルプレート３０は、上流バッフルプレート３０に流入する排気流量が相対的に少ない場合の方が多い場合よりも、第２板部材３２が排気から受ける圧力が小さくなるので、付勢部材７０からの付勢力によって第２板部材３２の他端３７を軸線１００に近づけて、上流バッフルプレート３０の下流側開口部３４の面積を減少させることができる。
【００３８】
そして、上流バッフルプレート３０の下流側開口部３４の面積が変化すると、第２板部材３２が排気から受ける圧力が変化するので、この圧力による力と付勢部材７０の付勢力とがバランスしたところで、第２板部材３２の位置が決まり、上流バッフルプレート３０の下流側開口部３４の面積が定まる。つまり、排気流量に応じて、上流バッフルプレート３０の下流側開口部３４の面積が自動的に定まる。
【００３９】
また、ストッパー部材８０は、図４（ｃ）に示すように、第２板部材３２がこのストッパー部材８０に当接することで、第２板部材３２が開き過ぎないようにしている。具体的には本実施形態に係るストッパー部材８０は、第１板部材３１の外周縁部に接続したリング状の部材によって構成されているとともに、排気の流動方向で下流側の方向（ＤＯＣ４
０の側の方向）に突出した突起部を有している。そして、図４（ｃ）に示すように、この突起部が、第２板部材３２の外側の面に当接することで、第２板部材３２が開き過ぎることを抑制している。排気浄化装置１０がストッパー部材８０を備えることで、第２板部材３２の開き量を所定範囲内に抑えて、下流側開口部３４の面積を所定範囲内に抑えている。
【００４０】
以上説明した本実施形態によれば、排気流量が相対的に少ない場合の方が多い場合よりも上流バッフルプレート３０の下流側開口部３４の面積が減少する、すなわち、排気流量の減少に伴って上流バッフルプレート３０の下流側開口部３４の面積を減少させることができるので、この上流バッフルプレート３０の下流側開口部３４による排気の絞り効果によって、排気流量が少ない場合にＤＯＣ４０に流入する排気の圧力を増大させて、排気の流速を増大させることができる。これにより、排気流量が少ない場合における排気中のＨＣ及びＳＯＯＴによるＤＯＣ４０の目詰まりを抑制することができる。
【００４１】
なお、本実施形態において、上流バッフルプレート３０を駆動する駆動機構の一例として、付勢部材７０を用いているが、駆動機構の具体的な構成はこれに限定されるものではない。例えば駆動機構の他の例として、第２板部材３２を駆動する電気的アクチュエーターを用いることもできる。この電気的アクチュエーターは、ＥＣＵ等の制御装置によって制御されることで、排気流量に応じて第２板部材３２を駆動する。但し、本実施形態のように駆動機構として付勢部材７０を用いた場合、この駆動機構は電力を消費せずに動作できるので、駆動機構として付勢部材７０を用いた場合の方が電気的アクチュエーターを用いる場合よりも車両の燃費を向上することができる。
【００４２】
（上記実施形態の変形例）
図５は、本実施形態の変形例に係るディーゼル機関システム１ａの排気浄化装置１０ａを拡大して模式的に示す概略断面図である。本変形例に係る排気浄化装置１０ａは、ハウジング２０の内部において、上流バッフルプレート３０よりも下流側、且つＤＯＣ４０よりも上流側に、整流部材９０をさらに備えている点において、図２（ａ）に示す排気浄化装置１０と異なっている。排気浄化装置１０ａの他の構成は排気浄化装置１０と同様であるので、この他の構成の説明は省略する。
【００４３】
整流部材９０は、上流バッフルプレート３０を通過した排気を整流してＤＯＣ４０に流入させる機能を有している。このような機能を有するものであれば、整流部材９０の具体的な構成は特に限定されるものではないが、本変形例に係る整流部材９０は、上流バッフルプレート３０との間に所定間隔を空けて配置されているとともに、ＤＯＣ４０との間にも所定間隔を空けて配置されている。そして、整流部材９０は、排気が通過可能な孔を複数個有する板部材によって構成されている。なお、整流部材９０の孔径（孔の大きさ）や、孔の個数は、上流バッフルプレート３０を通過した排気を整流部材９０によって好適に整流できるように、予めチューニング（調整）されている。
【００４４】
この整流部材９０によれば、上流バップルプレート３０を通過する排気の流量が変化した場合であっても、上流バッフルプレート３０を通過した排気を整流部材９０の孔を通過させることで効果的に整流して、ＤＯＣ４０に流入させることができる。
【００４５】
以上説明した本変形例によれば、前述した実施形態の効果の他に以下の効果をさらに奏することができる。具体的には本変形例によれば、整流部材９０を備えているので、上流バッフルプレート３０を通過した排気が渦になることを抑制して、排気を効果的にＤＯＣ４０に流入させることができる。これにより、ＤＯＣ４０に流入する排気の流速を効果的に増加させて、ＤＯＣ４０の目詰まりをより効果的に抑制することができる。
【００４６】
以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１，１ａ  ディーゼル機関システム
２    ディーゼル機関
１０，１０ａ  排気浄化装置
３０  上流バッフルプレート（バッフルプレート）
３１  第１板部材
３２  第２板部材
３４  下流側開口部（開口部）
４０  ＤＯＣ（ディーゼル酸化触媒）
５０  ＣＳＦ
６０  下流バッフルプレート
７０  付勢部材
８０  ストッパー部材
９０  整流部材
【図１】
2017089483.tif 000003
【図２】
2017089483.tif 000004
【図３】
2017089483.tif 000005
【図４】
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【図５】
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