(57)【要約】【課題】走行用装備の配置に影響を及ぼすことなくＮＯx触媒の容量を増大でき、もってＮＯx浄化性能を向上できるエンジンの排気浄化装置を提供する。【解決手段】下流側ケーシング５の下流端に接続されるテールパイプ７を左右方向に長い扁平断面形状として、後段酸化触媒８を下流側ケーシング５内からテールパイプ７内に移設すると共に、下流側ケーシング５内に収容されたＮＯx触媒６の容量を増大する。【選択図】図２
2009121309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に配設されてＮＯx触媒を収容するケーシングと、
上記ケーシングの排気下流端に接続されて扁平断面形状をなす排気管と、
上記排気管内に収容された酸化触媒と
を備えたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
上記排気管は、幅寸法に対して高さ寸法を拡大した扁平断面形状をなすことを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
上記排気管は、幅寸法に対して高さ寸法を拡大した扁平断面形状をなして略水平方向に湾曲すると共に、該湾曲領域の終端から直線状に延びる直線領域内に上記酸化触媒を収容したことを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの排気浄化装置に係り、詳しくはエンジンの排気通路に配設されてＮＯx触媒及び酸化触媒を備えた排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の排ガス規制に対応すべく、エンジンの排気系には排気浄化装置が設けられている。通常、この種の排気浄化装置は複数種の触媒やフィルタから構成されており、例えばディーゼルエンジンに装備される排気浄化装置として、特許文献１に記載されたものを挙げることができる。当該特許文献１の排気浄化装置は、エンジンの排気空燃比がリーンのときに排ガス中のＮＯxを吸蔵する吸蔵型ＮＯx触媒、排ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）、及び後段酸化触媒から構成され、ＮＯx触媒及びＤＰＦを上流側ケーシング内に収容し、後段酸化触媒を下流側ケーシング内に収容している。
【０００３】
ＮＯｘ触媒上に捕集されたＮＯｘは排気空燃比をリッチ側に制御するＮＯxパージを実行することで放出還元され、ＤＰＦに捕集されたパティキュレートはＤＰＦ上に未燃燃料を供給する強制再生を実行することで焼却除去され、これらのＮＯxパージや強制再生の際に発生した余剰ＣＯ，ＨＣは後段酸化触媒により酸化処理されて大気中への排出が防止される。
【特許文献１】特開２００６−２７４９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、排気浄化装置を含むエンジンの排気系は車両の搭載物やサスペンション機構等の要因から設置スペースが制限され、例えばトラックでは、車体フレーム上に架装された燃料タンクやスペアタイヤ等の走行用装備との干渉を避けながらエンジンの排気系を取り回す必要あるため、必然的に車体フレーム上でエンジンの排気系の設置に割り当て可能なスペースは制限を受ける。
【０００５】
一方で、近年の排ガス規制の強化に対応するために、排気浄化装置を構成するＮＯx触媒の容量を増大する要望が高まっており、その必要性は、アンモニアの供給を受けて排ガス中のＮＯxを選択還元する選択還元型ＮＯx触媒等、上記特許文献１の吸蔵型ＮＯx触媒とは異なる原理のＮＯx触媒でも同様に発生する。
図７は選択還元型のＮＯx触媒を備えた従来のエンジンの排気浄化装置を示す平面図である。この排気浄化装置では、前段酸化触媒３を上流側ケーシング２内に収容し、選択還元型ＮＯx触媒６及び後段酸化触媒８を下流側ケーシング５内に収容しているが、ＮＯx触媒６の容量を増大すると、必然的に下流側ケーシング５の前後長や外径を拡大する必要が生じ、無理なケーシング５の大型化は逆に走行用装備の配置を制限することに繋がってしまう。従って、特許文献１や図７に示す排気浄化装置では、走行用装備の配置に影響を及ぼすことなくＮＯx触媒６の容量を増大することは不可能であり、従来からこの要望を実現可能な効果的な対策が要望されていた。
【０００６】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、走行用装備等の配置に影響を及ぼすことなくＮＯx触媒の容量を増大でき、もってＮＯx浄化性能を向上することができるエンジンの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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、エンジンの排気通路に配設されてＮＯx触媒を収容するケーシングと、ケーシングの排気下流端に接続されて扁平断面形状をなす排気管と、排気管内に収容された酸化触媒とを備えたものである。
従って、エンジンからの排ガスはケーシング内で選択還元型や吸蔵型のＮＯx触媒等を流通する際にＮＯxを浄化され、例えば選択還元型ＮＯx触媒の場合には、ＮＯxの選択還元に消費されなかった余剰アンモニアが下流側の酸化触媒により処理され、吸蔵型ＮＯx触媒の場合には、ＮＯxの放出還元に消費されなかった余剰ＣＯ，ＨＣが酸化触媒により処理される。
【０００８】
そして、扁平断面形状の排気管は、例えば断面円形状の通常の排気管に比較して通路断面積が格段に大きいため、酸化触媒を収容可能となる。排気管の通路断面積はケーシングよりは狭く、ケーシング内に酸化触媒を収容した場合よりは酸化触媒の断面積や長さが制限されるが、上記のようなアンモニアやＣＯ，ＨＣの余剰分を処理するための酸化触媒はＮＯx触媒ほどの容量を要求されないため、排気管内に収容可能な容量の酸化触媒により要求される酸化機能が十分に確保される。
【０００９】
このように酸化触媒を排気管内に移設することによりケーシング内の全てのスペースをＮＯx触媒のために活用でき、結果としてＮＯx触媒の容量を増大可能となり、一方、下流側ケーシング自体の前後長や外径を拡大する必要はないため、周辺の走行用装備の配置に影響を及ぼす虞はない。
請求項２の発明は、請求項１において、排気管が、幅寸法に対して高さ寸法を拡大した扁平断面形状をなすものである。
【００１０】
従って、平面視における排気管の取回しスペースが縮小するため、排気管の近接位置に走行用装備を設置可能となり、排気管周辺への走行用装備の配置が容易化される。
請求項３の発明は、請求項１において、排気管が、幅寸法に対して高さ寸法を拡大した扁平断面形状をなして略水平方向に湾曲すると共に、湾曲領域の終端から直線状に延びる直線領域内に酸化触媒を収容したものである。
【００１１】
従って、平面視における排気管の取回しスペースが縮小するため、排気管の近接位置に走行用装備を設置可能となり、排気管周辺への走行用装備の配置が容易化される。また、平面視における排気管の幅寸法が縮小されるため、排気管を任意の方向及び角度で接続し易くなり、排気管の水平方向の取り回しが容易になる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように請求項１の発明のエンジンの排気浄化装置によれば、走行用装備等の配置に影響を及ぼすことなくＮＯx触媒の容量を増大でき、もってＮＯx浄化性能を向上することができる。
請求項２の発明のエンジンの排気浄化装置によれば、請求項１に加えて、平面視における排気管の取回しスペースを縮小して走行用装備の架装性を向上することができる。
【００１３】
請求項３の発明のエンジンの排気浄化装置によれば、請求項１に加えて、平面視での排気管の取回しスペースを縮小して走行用装備の架装性を向上できると共に、同じく平面視での排気管の幅寸法を縮小して排気管の架装性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
［第１実施形態］
以下、本発明をトラックに搭載されたエンジンの排気浄化装置に具体化した第１実施形態を説明する。
図１は本実施形態のエンジンの排気浄化装置を示す平面図、図２は同じく排気浄化装置を示す側面図、図３は同じく排気浄化装置を示す図２のIII−III線断面図である。図１において左方が車両前部に相当し、以下の説明では、車両を基準として前後方向及び左右方向を表現する。
【００１５】
車両前部に搭載された図示しないエンジンからは後方に向けて排気管１が延設され、排気管１の後端は上流側ケーシング２の上流端に接続されている。上流側ケーシング２は前後方向に延びる円筒状をなし、上流側ケーシング２内には前段酸化触媒３が収容されている。上流側ケーシング２の下流端には排気管４が接続され、図示はしないが、排気管４には尿素水溶液を噴射する噴射ノズルが配設されている。排気管４の後端は前後方向に延びる円筒状をなす下流側ケーシング５の上流端に接続され、下流側ケーシング５内には選択還元型のＮＯx触媒６が収容されている。
【００１６】
下流側ケーシング５の下流端にはテールパイプ７（排気管）の前端が接続されており、テールパイプ７は後方やや下方に向けて直線状に延設され、後端を車体フレームＦの後部から後方に向けて開口させている。テールパイプ７は、高さ寸法Ｈに対して幅寸法Ｂを拡大した左右方向に長い扁平断面形状をなし、より詳細には、横長の長方形の左右を半円状とした断面形状をなしている。テールパイプ７内には後段酸化触媒８が収容され、この後段酸化触媒８はテールパイプ７内と対応する断面形状をなしている。一般的なケーシング内に収容される酸化触媒と同じく、後段酸化触媒８は周囲に断熱材を巻いた状態でテールパイプ７内に配設されている。なお、テールパイプ７の断面形状はこれに限ることはなく、例えば左右を半円状としない横長の長方形の断面形状としてもよい。
【００１７】
以上のように構成されたエンジンの排気浄化装置では、運転中のエンジンから排出される排ガスが排気管１を経て上流側ケーシング２内の前段酸化触媒３を流通し、その後に排気管４を経て下流側ケーシング５内のＮＯx触媒６を流通し、さらにテールパイプ７内において後段酸化触媒８を流通した後に車両後部から外部に排出される。このときの前段酸化触媒３、ＮＯx触媒６、及び後段酸化触媒８は排気浄化装置として機能し、例えばＮＯx触媒６は、上記噴射ノズルから噴射された尿素水溶液から生成されるアンモニアを利用して、排ガス中のＮＯxを無害なＮ２に選択還元するＮＯx浄化作用を奏し、この際の選択還元に消費されなかった余剰アンモニアが後段酸化触媒８により酸化処理され大気中への排出が防止される。
【００１８】
左右方向に長い扁平断面形状のテールパイプ７は、断面円形状の通常のテールパイプに比較して通路断面積が格段に大きいため、後段酸化触媒８を収容できる。ここで、テールパイプ７の通路断面積は下流側ケーシング５よりは狭く、下流側ケーシング５内に後段酸化触媒８を収容した場合よりは後段酸化触媒８の容量が制限されることになる。しかしながら、ＮＯx触媒６と後段酸化触媒８とを比較した場合、周知のように後段酸化触媒８はＮＯx触媒６ほどの容量を要求されないため、テールパイプ７内に収容可能な容量の後段酸化触媒８により要求される酸化機能を十分に確保できる。
【００１９】
そして、以上のように比較的容量を要求されない後段酸化触媒８をテールパイプ７内に移設することにより、下流側ケーシング５内の全てのスペースをＮＯx触媒６のために活用でき、結果としてＮＯx触媒６の容量を増大させて十分なＮＯx浄化作用を実現することができる。
一方、下流側ケーシング５自体の前後長や外径は拡大することなく従来通りであるため、車体フレームＦ上での燃料タンクやスペアタイヤ等の走行用装備の配置に影響を及ぼす虞は全くない。また、テールパイプ７に関しては断面円形状の通常のテールパイプに比較して左右方向に拡大しているものの、一般に車体フレームＦの最後部まで走行用装備を配置することはないため、同様に走行用装備の配置に影響を及ぼす虞はない。従って、走行用装備の配置を変更することなく、上記ＮＯx触媒６の容量に関する作用効果を得ることができる。
【００２０】
なお、拡大した下流側ケーシング５内のスペースは必ずしもＮＯx触媒６の容量増大に利用する必要はなく、例えばＮＯx触媒６の容量を変更することなく下流側ケーシング５の前後長を短縮化してもよい。この場合には、下流側ケーシング５の短縮化により得られた車体フレームＦ上のスペースを走行用装備の配置に活用することができる。
［第２実施形態］
次に、本発明を別のエンジンの排気浄化装置に具体化した第２実施形態を説明する。
【００２１】
本実施形態の排気浄化装置は、第１実施形態のテールパイプ７を排気管１１に置換したものであり、その他の構成は第１実施形態のものと同様である。従って、同一構成の箇所は同一部材番号を付して説明を省略し、相違点を重点的に述べる。
図４は本実施形態のエンジンの排気浄化装置を示す平面図、図５は同じく排気浄化装置を示す側面図、図６は同じく排気浄化装置を示す図４のVI−VI線断面図である。
【００２２】
本実施形態の排気浄化装置では、下流側ケーシング５の下流端に第１実施形態のテールパイプ７に代えて排気管１１が接続されており、この排気管１１は、上流側の溶接構成部１２と下流側の曲げ構成部１３とから構成されている。
溶接構成部１２は、下流側ケーシング５の下流端に接続されたごく短い排出ポート部１２ａ、排出ポート部１２ａの後端に接続されて右側方に開口する平面視三角状をなすコーナー部１２ｂ、コーナー部１２ｂの右側部に接続されて直線状に右側方に延設された収容部１２ｃとから構成され、これらの部材１２ａ〜１２ｃを相互に溶接して製作されている。結果として溶接構成部１２は、下流側ケーシング５の下流端から右側方に向けて略水平方向に湾曲すると共に、湾曲領域の終端から直線状に延びる全体形状をなしている。そして、これらの排出ポート部１２ａ、コーナー部１２ｂ及び収容部１２ｃは、幅寸法Ｂに対して高さ寸法Ｈを拡大した上下方向に長い扁平断面形状をなし、より詳細には、縦長の長方形の断面形状をなしている。なお、溶接構成部１２の断面形状はこれに限ることはなく、例えば縦長の長方形の上下を半円状とした断面形状としてもよい。
【００２３】
曲げ構成部１３は、断面円形状のストレートパイプを素材として曲げ加工により製作されており、曲げ構成部１３の前端は上記溶接構成部１２の収容部１２ｃに溶接されている。曲げ構成部１３は収容部１２ｃに対する溶接箇所から後方に向けて湾曲形成され、図示はしないが、そのまま後方に延設されてテールパイプとして車両後部に開口している。
なお、本実施形態の排気管１１は以上のように構成されているが、これに限ることはなく、例えば溶接構成部１２と同様の断面形状をなすストレートパイプを素材として、排気管１１全体を曲げ加工により湾曲形成してもよい。
【００２４】
上記溶接構成部１２の収容部１２ｃ内には後段酸化触媒１４が収容されている。後段酸化触媒１４は収容部１２ｃと対応するように上下方向に長い扁平断面形状をなし、周囲に断熱材を巻いた状態で収容部１２ｃ内に配置されている。
以上のように構成されたエンジンの排気浄化装置では、エンジンの運転中においてＮＯx触媒６や後段酸化触媒１４が第１実施形態と同様の機能を奏して排ガスを浄化する。そして、後段酸化触媒１４を下流側ケーシング５から排気管１１内に移設することにより、下流側ケーシング５内に収容したＮＯx触媒６の容量を増大でき、もって十分なＮＯx浄化作用を実現することができる。
【００２５】
また、下流側ケーシング５自体の前後長や外径を拡大していないため、走行用装備に配置に影響を及ぼす虞がない。しかも、本実施形態では排気管１１の溶接構成部１２を上下方向に長い扁平断面形状とすることにより、排気管１１の取回しが容易になると共に、周囲の走行用装備の配置に対する制限を一層軽減することができる。
即ち、車体フレーム上において、排気管１１は下流側ケーシング５の下流端から車両後部まで水平方向に湾曲しながら取り回されるが、平面視における排気管１１の幅寸法Ｂが小さいほど任意の方向及び角度で接続し易くなるため、排気管１１の水平方向の取り回しが容易になる。一般的な断面円形状の排気管に比較して、本実施形態の排気管１１の溶接構成部１２は上下方向に長い扁平断面形状をなすため、同一の通路断面積を確保したときの平面視での幅寸法Ｂが小さくて接続箇所の自由度が高い。よって、排気管１１を容易に水平方向に取り回しでき、車体フレームへの排気管１１の架装性を向上することができる。
【００２６】
また、平面視における排気管１１の幅寸法Ｂが小さいことは、平面視での排気管１１の取回しスペースの縮小化に繋がる。上記したようにエンジンの排気系は車体フレーム上で走行用装備との干渉を避けて設置する必要があり、この点は排気系の一部を構成する排気管１１も同様である。ここで、車体フレーム上には荷台等が架装される一方、車体フレームの下方は走行に必要な最低地上高を確保する必要があることから、これらの制限により車体フレームには上下方向に大きな設置スペースを確保できず、必然的にエンジンの排気系や走行用装備は上下に重ねて配置するよりも、前後に隣接して配置、或いは左右に隣接して配置されるケースが多い。このため、車体フレーム上においてエンジンの排気系や走行用装備の設置位置を決定する際には、平面視における排気系の取回しスペースや走行用装備の占有スペース等を考慮しながら決定することになる。
【００２７】
従って、排気管１１に関しても、その上側或いは下側に他の走行用装備を設置する必要性よりも、図４に二点鎖線で示すように排気管１１の左側方や後方等に走行用装備を設置する必要性の方が格段に高い。本実施形態では排気管１１の溶接構成部１２を上下方向に長い扁平断面形状とすることにより、平面視での排気管１１の取回しスペースを大幅に縮小しているため、例えば同一通路断面積の断面円形状をなす排気管では不可能な、排気管１１の左側方や後方の近接位置に走行用装備を設置可能となる。従って、排気管１１周辺への他の走行用装備の配置を容易化でき、ひいては車体フレームへの走行用装備の架装性を向上することができる。
【００２８】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態では、トラックに排気浄化装置として前段酸化触媒３、ＮＯx触媒６、及び後段酸化触媒８，１４を搭載したが、適用対象となる車両の種別や排気浄化装置の構成はこれに限ることはなく、例えば乗用車に適用してもよいし、排気浄化装置としてＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）や加水分解触媒を追加してもよい。
【００２９】
また、上記各実施形態では、下流側ケーシング５内に選択還元型のＮＯx触媒６を収容したが、ＮＯx触媒６の種類はこれに限ることはない。例えば、エンジンの排気空燃比がリーンのときに排ガス中のＮＯxを吸蔵し、排気空燃比がリッチのときに吸蔵したＮＯxを放出還元する吸蔵型ＮＯx触媒を下流側ケーシング５内に収容してもよい。排気空燃比をリッチ側に制御するＮＯxパージの際には、ＮＯxの放出還元に消費されなかった余剰ＣＯ，ＨＣが発生するため、この余剰ＣＯ，ＨＣを酸化処理する機能を後段酸化触媒８，１４が奏することになる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態のエンジンの排気浄化装置を示す平面図である。
【図２】同じく排気浄化装置を示す側面図である。
【図３】同じく排気浄化装置を示す図２のIII−III線断面図である。
【図４】第２実施形態のエンジンの排気浄化装置を示す平面図である。
【図５】同じく排気浄化装置を示す側面図である。
【図６】同じく排気浄化装置を示す図４のVI−VI線断面図である。
【図７】従来のエンジンの排気浄化装置を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１，４    排気管（排気通路）
５        下流側ケーシング
６        ＮＯx触媒
７        テールパイプ（排気管）
８，１４  後段酸化触媒
１１      排気管
Ｈ        高さ寸法
Ｂ        幅寸法
【図１】
2009121309.tif 000003
【図２】
2009121309.tif 000004
【図３】
2009121309.tif 000005
【図４】
2009121309.tif 000006
【図５】
2009121309.tif 000007
【図６】
2009121309.tif 000008
【図７】
2009121309.tif 000009