(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子フィルタおよび選択的触媒還元装置を有するエンジン後処理システム用のフローフード組立品であって、
キャビティを画定し、前記キャビティ中に形成される入口および出口を有する外側ケースであって、前記入口および前記出口が前記外側ケースの長手方向軸に沿って離間し、首部が前記入口と前記出口との間に形成される、外側ケースと、
前記粒子フィルタに取付けるために構成され、それによって、前記粒子フィルタからの排気ガスは、前記入口で前記キャビティに入り、一般に前記長手方向軸に沿って前記出口に向かって流れる、入口と、
前記出口と対向する関係で前記外側ケース内に設けられ、還元剤を排気ガス流に導入するインジェクタを受けるような形状を有するソケットであって、前記インジェクタがソケット内の開口部を通って前記キャビティ内に突出するノズルを有する、ソケットと、
前記選択的触媒還元装置に取付けるように構成され、それによって、前記排気ガスおよび還元剤が前記出口において前記キャビティを出て、前記選択的触媒還元装置に入る、前記出口と、
前記外側ケースの前記首部に設けられた前記排気ガス流のＮＯｘを検出し、前記キャビティ内に突出する検出端を有するセンサと、
前記キャビティ内に設けられ、前記首部で前記キャビティの断面積を減少させるバッフルと、
前記バッフルと前記ソケットの間の前記キャビティ内に設けられ、前記排気ガスの一部を前記ソケットに向かって、かつ前記ノズルを横切って方向付けるように前記ソケットに向かって傾斜している、偏向器部材とを含む、フローフード組立品。
【請求項２】
前記センサの前記検出端が、前記外側ケースの一方の側に隣接した前記キャビティ内に突出し、前記バッフルが前記外側ケースの他方の側から前記検出端に向かって延在する、請求項１に記載のフローフード組立品。
【請求項３】
前記入口に向かって面する前記バッフルの前面が横軸に傾斜し、前記排気ガスを前記センサの前記検出端に向かって横断方向に方向付ける、請求項２に記載のフローフード組立品。
【請求項４】
前記センサの前記検出端における前記排気ガスの速度が、使用時に１５〜１８ｍ／ｓの範囲内である、請求項１〜３のいずれかに記載のフローフード組立品。
【請求項５】
前記ソケットが、前記外側ケースの一方の面に設けられ、前記バッフルが前記外側ケースの対向する面に隣接した前記キャビティ内に設けられている、請求項１〜４のいずれかに記載のフローフード組立品。
【請求項６】
前記バッフルが、その縁に沿った切り取り部分を含み、前記切り取り部分が前記偏向器部材と同等の高さを有する、請求項５に記載のフローフード組立品。
【請求項７】
前記偏向器部材が、前記長手方向軸から前記ソケットに向かって２０〜７０度の角度で傾斜している、請求項５または６に記載のフローフード組立品。
【請求項８】
前記インジェクタの前記ノズルにおける前記排気ガスの速度が、使用時に３〜１０ｍ／ｓの範囲内である、請求項７に記載のフローフード組立品。
【請求項９】
前記ソケットおよび前記出口が、離間して横軸に沿って整列している、請求項１〜８のいずれかに記載のフローフード組立品。
【請求項１０】
前記ソケットが、前記キャビティ内に面する凹面を有する、請求項９に記載のフローフード組立品。
【請求項１１】
前記凹面が、その中に前記インジェクタの前記ノズルが受けられる開口部を有する、請求項１０に記載のフローフード組立品。
【請求項１２】
前記ソケットが、前記インジェクタが取付けられた取付けセクションをさらに備え、前記取付けセクションが、前記インジェクタが前記ソケットに取付けられた時に、前記ノズルが前記横軸に対し４〜６度の角度で傾斜するように構成される、請求項９〜１１のいずれかに記載のフローフード組立品。
【請求項１３】
前記ソケットが、クランプによって前記外側ケースに固定され、前記ソケットが、前記クランプが緩められた時に前記外側ケースに対して回転可能である、請求項９〜１２のいずれかに記載のフローフード組立品。
【請求項１４】
前記ソケットが、前記ノズルが使用時、水平軸から下方に４〜６度の角度で傾斜している位置に回転される、請求項１３に記載のフローフード組立品。
【請求項１５】
粒子フィルタからエンジン後処理システム内の選択的触媒還元装置に排気ガス流の流れを方向付けるための方法であって、
キャビティを画定し、前記キャビティ中に形成される入口および出口を有する外側ケースであって、前記入口および前記出口が前記外側ケースの長手方向軸に沿って離間し、首部が前記入口と前記出口との間に形成される、外側ケースを提供することと、
前記粒子フィルタに取付けるための入口であって、それによって、前記粒子フィルタからの排気ガスは、前記入口で前記キャビティに入り、一般に前記長手方向軸に沿って前記出口に向かって流れる、入口を構成することと、
前記出口と対向する関係で前記外側ケース内にソケットを設けること、および前記ソケットを、還元剤を排気ガス流に導入するインジェクタを受けるような形状とすることであって、前記インジェクタがソケット内の開口部を通って前記キャビティ内に突出するノズルを有する、設けることおよび形状とすることと、
前記選択的触媒還元装置に取付けるための前記出口を構成することであって、それによって、前記排気ガスおよび還元剤が前記出口において前記キャビティを出て、前記選択的触媒還元装置に入る、構成することと、
前記外側ケースの前記首部における前記排気ガス流のＮＯｘを検出し、前記キャビティ内に突出する検出端を有するセンサを設けることと、
前記キャビティ内にバッフルを設け、前記首部で前記キャビティの断面積を減少させることと、
前記キャビティ内に偏向器部材を前記バッフルと前記ソケットとの間に設けることであって、前記偏向器部材が、前記排気ガスの一部を前記ソケットに向かって、かつ前記ノズルを横切って方向付けるように前記ソケットに向かって傾斜する、設けることと、を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、フローフード組立品に関連し、特に粒子フィルタおよび選択的触媒還元装置を有するエンジン後処理システム用のフローフード組立品に関連する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン後処理システムは、内燃機関の排気流の排出を減少させるために使用される。エンジン後処理システムで使用される一つの後処理装置は、排気流からのすすなどの粒子状物質を除去するために使用される粒子フィルタである。エンジン後処理システムで使用される別の後処理装置は、排気流のＮＯｘ排出を減少させるために使用される選択的触媒還元（ＳＣＲ）装置である。ＳＣＲ装置は通常、還元剤を排気流に注入し、その後、ＮＯｘ排出を低減するために触媒コンバータで反応する。ディーゼルエンジンの場合、還元剤は、ディーゼル排気流体（ＤＥＦ）として知られる尿素および脱イオン水で作製された水性尿素溶液であってもよい。ＳＣＲ装置は通常、粒子フィルタから下流に位置し、排気流内の粒子が触媒コンバータを詰まらせるのを避ける。
【０００３】
ＳＣＲ装置を有する後処理システムには、ＳＣＲ装置の性能を測定するためのＮＯｘセンサが含まれうる。通常、ＳＣＲ装置の前に一つのＮＯｘセンサおよびＳＣＲ装置の後に別のＮＯｘセンサを使用して、ＳＣＲ装置によって削除されたＮＯｘ排出量の測定を許可する。排気ガス中に存在するＮＯｘの濃度が低いため、多くのこうしたセンサは、センサを通過するガス流の最低速度に要目を有する。
【０００４】
ＳＣＲ装置を使用する後処理システムでは、ＳＣＲ装置の性能は、インジェクタノズル上での堆積を形成する還元剤により減少し、ＳＣＲ装置の性能を妨げることがある。インジェクタノズル上に堆積された還元剤の量を減少させるための一つのアプローチは、使用時にインジェクタをインジェクタノズルの垂直方向に取付けることである。しかしながら、すべてのエンジン構成がではなく、後処理システムがこの方向にインジェクタをインストールするのを許容するわけではない。
【０００５】
エンジン後処理システムにおける後処理装置の様々な構成が可能である。一部の事例では、後処理装置は、一般的に直線状の形態で設けられる。その他の場合、後処理装置は平行な構成に配置される。平行な構成を用いた後処理システムは、一般的にフローフードを使用して、一つの後処理装置の出口から次の後処理装置の入口への排気ガスを向ける。
【発明の概要】
【０００６】
本開示の一態様では、粒子フィルタおよび選択的触媒還元装置を有するエンジン後処理システムのためのフローフード組立品が設けられている。フローフード組立品は、キャビティを画定する外側ケースを備える。外側ケースは、その中に形成された入口および出口を有し、入口および出口は、外側ケースの長手方向軸に沿って離間し、首部が入口と出口の間に形成される。入口は、粒子フィルタに取付けるために構成され、それによって、粒子フィルタからの排気ガスは、入口でキャビティに入り、一般に長手方向軸に沿って出口に向かって流れる。ソケットは、出口と対向する関係で外側ケース内に設けられ、排気ガス流の流れに還元剤を導入するインジェクタを受けるような形状を有し、インジェクタはソケット内の開口部を通ってキャビティ内に突出するノズルを有する。出口は、選択的触媒還元装置への取付けのために構成され、それにより、排気ガスおよび還元剤が出口でキャビティを出て、選択的触媒還元装置に入る。排気ガス流のＮＯｘを検出するセンサは、外側ケースの首部に設けられ、センサはキャビティ内に突出した検出端を有する。バッフルがキャビティ内に設けられ、バッフルは首部でキャビティの断面積を減少させる。偏向器部材は、バッフルとソケットとの間にキャビティ内に設けられ、偏向器部材は、排気ガスの一部をソケットに向かって、かつノズルを横切って方向付けるようにソケットに向かって傾斜している。
【０００７】
本開示の別の態様では、粒子フィルタからエンジン後処理システム内の選択的触媒還元装置に排気ガス流の流れを方向付けるための方法が提供される。方法は、キャビティを画定する外側ケースを設けることを含み、外側ケースは、その中に形成された入口および出口を有し、入口および出口は、外側ケースの長手方向軸に沿って離間し、首部が入口と出口の間に形成される。入口は、粒子フィルタに取付けるために構成され、それによって、粒子フィルタからの排気ガスは、入口でキャビティに入り、一般に長手方向軸に沿って出口に向かって流れる。ソケットは、出口と対向する関係で外側ケース内に設けられ、排気ガス流の流れに還元剤を導入するインジェクタを受けるようにソケットを形作り、インジェクタはソケット内の開口部を通ってキャビティ内に突出するノズルを有する。出口は、選択的触媒還元装置への取付けのために構成され、それにより、排気ガスおよび還元剤が出口でキャビティを出て、選択的触媒還元装置に入る。方法は、外側ケースの首部での排気ガス流のＮＯｘを検出し、キャビティ内に突出する検出端を有するセンサを設けることと、キャビティ内にバッフルを設け、首部でキャビティの断面積を減少させることと、キャビティ内の偏向器部材をバッフルおよびソケットの間に設けることであって、偏向器部材は、排気ガスの一部をソケットに向かって、かつノズルを横切って方向付けるようにソケットに向かって傾斜している、設けることとによって継続される。
【０００８】
本開示のその他の特徴および態様は、以下の説明および添付図面から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本開示の一実施形態による、後処理システムに接続されたフローフード組立品の側面図を示す。
【図２】図２は、図１のフローフード組立品の断面図である。
【図３】図３は、図１のフローフード組立品のセクションＡＡの図である。
【図４】図４は、図１のフローフード組立品のセクションＢＢの図である。
【図５】図５は、本開示の一実施形態による排気ガスの流れを方向付ける方法を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示は、粒子フィルタおよび選択的触媒還元装置を有するエンジン後処理システム用のフローフード組立品に関する。エンジン後処理システムは、任意選択で、後処理システムが使用されるエンジンのタイプに従って、当業者に公知の他のその他の後処理装置を含んでもよい。本開示の実施形態は、ディーゼルエンジンを参照しながら説明するが、後処理システムはディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）およびＳＣＲを備える。本開示は、圧縮点火ガスエンジンなどの当業者に公知の任意の適切なエンジンと共に使用されてもよい。
【００１１】
ここで、例が添付図面に図示される特定の実施形態または特徴を詳細に参照する。可能であれば、対応するまたは類似の参照番号を図面全体にわたって使用して、同じまたは対応する部品を参照する。さらに、本明細書に記載される様々な要素への参照は、同じタイプの複数の要素がある場合には、集合的または個別に行われる。しかしながら、こうした参考資料は単に本来的に例示的である。単数形の要素への任意の言及は、添付した請求項に明示的に記載されていない限り、本開示の範囲を正確な数または種類に制限することなく、複数のものに関連してもよく、またその逆であると解釈されうることに留意されたい。
【００１２】
図１は、本開示の実施形態による後処理システム１２のフローフード組立品１０の側面図である。実施形態では、後処理システム１２はディーゼルエンジン（図示せず）用であり、ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）１４および選択的触媒還元（ＳＣＲ）装置１６を含む。ＤＰＦ１４は、入口１８および出口２０を有する。フローフード組立品１０は、下記により詳細に説明する通り、排気ガスをＤＰＦ１４の出口２０からＳＣＲ装置１６に導く。ＤＰＦ１４の入口１８は、例えば、エンジンの排気マニホールドまたはディーゼル酸化触媒装置などの後処理システム１２の別の後処理装置などの排気ガス（図示せず）のソースに接続される。ＤＰＦ１４およびＳＣＲ装置１６は、当業者に公知の任意の適切な設計であってもよい。
【００１３】
フローフード組立品１０は、キャビティ２４を画定する外側ケース２２を備える。外側ケース２２は、基部２６およびカバー２８を備える。フローフード組立品１０の入口３０および出口３２は、基部２６に形成され、入口３０および出口３２が外側ケース２２の長手方向軸Ａに沿って離間している。外側ケース２２は、入口３０と出口３２との間に形成された首部３４を有する。
【００１４】
入口３０は、ＤＰＦ１４の出口２０への取付けを許容するサイズおよび形状のものである。ＤＰＦ１４からの排気ガスは、図２の矢印で表されるように、入口３０を介して、フローフード組立品１０のキャビティ２４に入り、一般的に長手方向軸Ａに沿って出口３２に向かって流れる。
【００１５】
ソケット３５は、出口３２と対向する関係で外側ケース２２内に設けられる。ソケット３５は、キャビティ２４内の排気ガス流に還元剤を導入するインジェクタ３６を受けるように形成される。インジェクタ３６は、ソケット３５の開口部４０を通ってキャビティ２４内に突出するノズル３８を有する。インジェクタ３６は、キャビティ２４内の排気ガス内に還元剤を注入する。還元剤は、ＤＥＦまたは水性アンモニアなどの任意の他の適切な薬剤であってもよい。
【００１６】
ソケット３５は、図２に図示した実施形態に示す通り、カバー２８内に形成された開口部４２内に受けられうる。カラー４４は開口部４２を囲みうる。図２に示す実施形態では、カラー４４は、溶接などの適切な任意の手段によってカバー２８に取付けられる。その他の実施形態では、カラー４４はカバー２８と一体的に形成されうる。ソケット３５はカラー４４の上に置かれてもよく、クランプ４６またはその他の適切な固定手段によって外側ケース２２に固定されてもよい。ガスケット４８は、ソケット３５とカラー４４との間に設けられて、その間にシールを形成しうる。
【００１７】
ソケット３５および出口３２は、離間して設けられてもよく、外側ケース２２の横軸Ｂに沿って一般的に整列されてもよい。ソケット３５および出口３２のその他の配置も、ＳＣＲ装置１６に対するＤＰＦ１４の配向に従って使用されてもよい。
【００１８】
ソケット３５は、インジェクタ３６が取付けられる取付けセクション５０をさらに備えうる。取付けセクション５０は、インジェクタ３６が取付けセクション５０に取付けられた時に、ノズル３８が同じ角度によって横軸Ｂに傾斜されるように、長手方向軸に対し４〜６度の角度で傾斜しうる。
【００１９】
ソケット３５は、キャビティ２４内に面する凹面５２を有しうる。開口部４０は凹面５２に設けられている。凹面５２は、ノズル３８を横切ってガス流を提供することを支援して、その上に還元剤の蓄積を減少させうる。
【００２０】
出口３２は、ＳＣＲ装置１６への取付けを許可するサイズおよび形状であり、それによって排気ガスおよび還元剤が出口３２でキャビティ２４を出て、ＳＣＲ装置１６に入る。ＳＣＲ装置１６は、その入り口にミキサ５４を含んでもよい。ＳＣＲ装置１６の残りの部分は、明確化のために図面に記載されていないが、ＮＯｘ排出を減少させるための当業者に公知の任意の適切なＳＣＲ装置を使用しうる。
【００２１】
フローフード組立品１０は、キャビティ２４内に存在する排気ガス中のＮＯｘを検出するためのセンサ５６をさらに備える。センサ５６は、外側ケース２２の首部３４に設けられている。センサ５６は、外側ケース２２の一方の側６０に隣接したキャビティ２４内に突出する検出端５８を有する。
【００２２】
バッフル６２がキャビティ２４内に設けられる。バッフル６２は、外側ケース２２の他方の側６４からセンサ５６の検出端５８に向かって延在しうる。他方の側６４は、図３に示すように、一方の側６０の反対側である。バッフル６２は、センサ５６の検出端５８の領域内の排気ガスの速度を増やすために、首部３４でキャビティ２４の断面積を減少させる。
【００２３】
バッフル６２は、入口３０に向かって面する前面６６を有する。前面６６は、外側ケース２２の横軸Ｃに傾斜して、バッフル６２の周りにおよびセンサ５６の検出端５８に向かって横断方向に排気ガスを向けることができ、センサ５６の検出端５８で排気ガスの速度をさらに増加させうる。好ましい実施形態では、センサ５６の検出端５８における排気ガスの速度は、使用時に１５〜１８ｍ／ｓの範囲内である。
【００２４】
ここで図４を参照すると、バッフル６２は、基部２６に隣接したキャビティ２４内に設けられている。キャビティ２４内に流れる排気ガスの一部は、バッフル６２を通過し、基部２６から離れて、ソケット３５に向かって流れる。
【００２５】
偏向器部材６８もキャビティ２４内に設けられる。偏向器部材６８は、長手方向軸Ａに沿ってバッフル６２とソケット３５との間に位置し、外側ケース２２の横軸Ｂに沿って基部２６から離間して配置される。図２に示すように、偏向器部材６８は、排気ガスの一部をソケット３５に向かって、かつノズル３８を横切って方向付けるようにソケット３５に向かって傾斜する。排気ガスの一部をノズル３８を横切るように方向付けることにより、ノズル３８上の還元剤の蓄積を減少させることができる。一実施形態では、インジェクタのノズルにおける排気ガスの速度は、使用中３〜１０ｍ／ｓの範囲内である。
【００２６】
偏向器部材は、横軸Ｂからソケット３５の方への任意の適切な角度で傾斜してもよく、例えば２０〜７０度の角度、より好ましくは３０〜５０度の角度、最も好ましくは３５〜４５度の角度であってもよい。偏向器部材６８は平坦な表面を有するとして図示されているが、ソケット３５に向かって湾曲した表面など、その他の表面も使用されうる。
【００２７】
いくつかの実施形態ではでは、バッフル６２は、基部２６から離れた縁７２に沿った切り取り部分７０を含みうる。切り取り部分７０は、バッフル６２が偏向器部材６８の動作と干渉しないように、基部２６からの偏向器部材６８のスペースと同等の高さを有しうる。
【００２８】
上述のように、取付けセクション５０は、インジェクタ３６が取付けセクション５０に取付けられた時に、ノズル３８が同じ角度によって横軸Ｂに傾斜されるように、長手方向軸に傾斜していてもよい。いくつかの実施形態では、ノズル３８上の還元剤の蓄積を減少させることをさらに支援することができるように、水平軸から地面に向かって下向きに角度をつけられるように、使用時にノズル３８が配列されることが好ましい。本開示の実施形態のフローフード組立品１０では、クランプ４６を緩めることによってこれを達成できる。次にソケット３５は、インジェクタ３６と共に、水平軸に対するノズル３８の望ましい向きが見つかるまで回転されうる。この配置は、水平軸に対して望ましい位置にノズル３８を配向する便利な方法を提供する。さらに、いくつかの実例では、後処理システム１２は、図面に図示されるものと他方向にエンジンに取付けられてもよい。例えば、図面では、ＳＣＲ装置１６はＤＰＦ１４の上方に示されているが、その他の向きでＳＣＲ装置１６はＤＰＦ１４の隣に、ＤＰＦ１４の下または多数の他の配向のいずれかであってもよい。ソケット３５が外側ケース２２に対して回転可能であることを許容することにより、ノズル３８は、横軸の周りの後処理システム１２の取付け方向に従って、水平軸に対し望ましい方向に配置することができる。
【００２９】
図５は、本開示によるエンジン後処理システム内のＤＰＳ１４からＳＣＲ装置１６への排気ガス流の流れを方向付ける方法１００を示す。ステップ１０２において、方法１００は、キャビティ２４を画定する外側ケース２２を提供することを含み、外側ケース２２には入口３０と出口３２が形成され、入口３０および出口３２は、外側ケース２２の長手方向軸Ａに沿って離間し、首部３４は入口３０と出口３２との間に形成される。ステップ１０４で、入口３０は、ＤＰＦ１４への取付けのために構成され、これにより、ＤＰＦ１４からの排気ガスは、入口３０でキャビティ２４に入り、一般に長手方向軸Ａに沿って出口３２に向かって流れる。
【００３０】
ステップ１０６で、ソケット３５は、出口３２と対向する関係で外側ケース２２内に設けられる。ソケット３５は、排気ガス流に還元剤を導入するインジェクタ３６を受ける形状であり、インジェクタ３６はソケット３５内の開口部４０を通ってキャビティ２４内に突出するノズル３８を有する。
【００３１】
ステップ１０８で、出口３２はＳＣＲ装置１６への取付けのために構成され、それによって排気ガスおよび還元剤が出口３２でキャビティ２４を出て、ＳＣＲ装置１６に入る。排気ガス流のＮＯｘを検出するためのセンサ５６は、ステップ１１０で外側ケース２２の首部３４に設けられ、センサ５６はキャビティ２４内に突出した検出端５８を有する。
【００３２】
方法１００は工程１１２で続き、キャビティ２４内にバッフル６２を提供して、首部３４でキャビティ２４の断面積を減少させる。ステップ１１４で、偏向器部材６８は、バッフル６２とソケット３５の間にキャビティ２４内に設けられ、偏向器部材６８は、排気ガスの一部をソケット３５に向かって、かつノズル３８を横切って方向付けるようにソケット３５に向かって傾斜している。
【００３３】
本明細書に開示される様々な実施形態は、例示的および説明的な意味で取られるべきであり、本開示を限定するものと解釈されるべきでない。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本開示は、粒子フィルタおよび選択的触媒還元装置を有する後処理システム１２のためのフローフード組立品１０および方法１００を提供する。本明細書に開示されるフローフード組立品１０および方法は、上記のような後処理システム１２を用いるエンジンに適用可能であり、インジェクタ３６のノズル３８上の還元剤の蓄積を減少させることを助けうる。
【００３５】
本開示の態様は、上記の実施形態を参照して特に示され、記述されてきたが、開示された内容の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な追加の実施形態が、開示された機械、システムおよび方法の改変によって意図されていることが理解されるであろう。かかる実施形態は、特許請求の範囲およびその任意の均等物に基づき決定される本開示の範囲内に収まることが理解されるべきである。
【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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