特許 5878888 エンジンの排気浄化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5878888

(24)【登録日】2016年2月5日

(45)【発行日】2016年3月8日

(54)【発明の名称】エンジンの排気浄化装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/033 20060101AFI20160223BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20160223BHJP

   F01N 1/24 20060101ALI20160223BHJP

   F01N 13/08 20100101ALI20160223BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/033 B

   F01N3/24 J

   F01N3/24 Q

   F01N1/24 E

   F01N13/08 Z

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-62140(P2013-62140)

(22)【出願日】2013年3月25日

(65)【公開番号】特開2014-185608(P2014-185608A)

(43)【公開日】2014年10月2日

【審査請求日】2015年3月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(74)【代理人】

【識別番号】100087653

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴江 正二

(72)【発明者】

【氏名】高見 雅保

【審査官】 寺川 ゆりか

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２３２０６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−９９３９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／０３３

Ｆ０１Ｎ １／２４

Ｆ０１Ｎ ３／２４

Ｆ０１Ｎ １３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

排気浄化部(１)と排気出口ケース(２)とを備え、排気出口ケース(２)内に排気浄化部(１)の排気出口端面(１ａ)を対向させた排気出口室(２ａ)が設けられ、排気出口室(２ａ)にその径方向に沿って排気出口パイプ(３)が挿入され、排気出口パイプ(３)の下流側のパイプ終端部(３ａ)が排気出口ケース(２)の周壁(２ｂ)から外側に突出され、排気出口パイプ(３)の周壁(３ｂ)に複数の排気導入孔(３ｃ)が開口された、エンジンの排気浄化装置において、
排気出口パイプ(３)に対し、排気浄化部(１)がある側を前側、その反対側を後側、両脇を左右両側として、
排気出口室(２ａ)内の排気出口パイプ(３)が、前側の無孔周壁部分(４)と、左右両側の有孔周壁部分(５)(５)とを備え、左右両側の有孔周壁部分(５)(５)に排気導入孔(３ｃ)が開口され、
排気出口パイプ(３)の中心軸線(３ｄ)と直交し、排気浄化部(１)の中心軸線(１ｂ)に沿う平面で切断した断面図上、
排気浄化部(１)の排気出口端面(１ａ)の左右両側の端縁(１ｃ)(１ｃ)と排気出口パイプ(３)の中心軸線(３ｄ)とを結ぶ左右一対の仮想線(７)(７)を想定した場合、
左右一対の仮想線(７)(７)で区画された後側の領域に、前側の無孔周壁部分(４)と左右両側の有孔周壁部分(５)(５)の境界(６)(６)が配置されている、ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。

【請求項2】

請求項１に記載されたエンジンの排気浄化装置において、
排気出口室(２ａ)内の排気出口パイプ(３)が、後端の無孔周壁部分(８)を備えている、ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。

【請求項3】

請求項２に記載されたエンジンの排気浄化装置において、
排気出口室(２ａ)の後端壁(２ｃ)に沿って吸音材(９)が設けられている、ことを特徴とする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関し、詳しくは、排気騒音の放出量を低減させることができるエンジンの排気浄化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、エンジンの排気浄化装置として、次のようなものがある(例えば、特許文献１参照)。
図５(Ａ)に示すように、排気浄化部(１０１)と排気出口ケース(１０２)とを備え、排気出口ケース(１０２)内に排気浄化部(１０１)の排気出口端面(１０１ａ)を対向させた排気出口室(１０２ａ)が設けられ、排気出口室(１０２ａ)にその径方向に沿って排気出口パイプ(１０３)が挿入され、排気出口パイプ(１０３)の下流側のパイプ終端部(１０３ａ)が排気出口ケース(１０２)の周壁(１０２ｂ)から外側に突出され、排気出口パイプ(１０３)の周壁(１０３ｂ)に複数の排気導入孔(１０３ｃ)が開口された、エンジンの排気浄化装置。

【0003】

しかし、この従来技術では、図５(Ｂ)に示すように、排気導入孔(１０３ｃ)が排気出口室(１０２ａ)内の排気出口パイプ(１０３)の周壁(１０３ｂ)の全周に亘って形成されているため、問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−９９４１６号公報(図３参照)

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

《問題》 排気騒音の放出量が多い。
図５(Ｂ)に示すように、排気導入孔(１０３ｃ)が排気出口室(１０２ａ)内の排気出口パイプ(１０３)の周壁(１０３ｂ)の全周に亘って形成されているため、排気浄化部(１０１)の排気出口端面(１０１ａ)の中心部から排気出口パイプ(１０３)の中心軸線(１０３ｄ)に向かって直進する通過経路の短い排気(１１０)はもとより、排気浄化部(１０１)の排気出口端面(１０１ａ)の左右側の端縁(１０１ｃ)(１０１ｃ)寄り側から排気出口パイプ(１０３)の中心軸線(１０３ｄ)に向かって直進する通過経路の短い排気(１１０)も、排気出口室(１０２ａ)内でその圧力振動を十分に減衰されないまま、排気出口パイプ(１０３)の中心軸線(１０３ｄ)に到達し、排気出口パイプ(１０３)内を経て、パイプ終端部(１０３ａ)に流出し、パイプ終端部(１０３ａ)やその下流の排気経路を振動させる。このため、排気騒音の放出量が多い。

【0006】

本発明の課題は、排気騒音の放出量を低減させ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】

請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図１(Ｂ)、図２に例示するように、排気浄化部(１)と排気出口ケース(２)とを備え、排気出口ケース(２)内に排気浄化部(１)の排気出口端面(１ａ)を対向させた排気出口室(２ａ)が設けられ、排気出口室(２ａ)にその径方向に沿って排気出口パイプ(３)が挿入され、排気出口パイプ(３)の下流側のパイプ終端部(３ａ)が排気出口ケース(２)の周壁(２ｂ)から外側に突出され、排気出口パイプ(３)の周壁(３ｂ)に複数の排気導入孔(３ｃ)が開口された、エンジンの排気浄化装置において、
図２に例示するように、排気出口パイプ(３)に対し、排気浄化部(１)がある側を前側、その反対側を後側、両脇を左右両側として、
排気出口室(２ａ)内の排気出口パイプ(３)が、前側の無孔周壁部分(４)と、左右両側の有孔周壁部分(５)(５)とを備え、左右両側の有孔周壁部分(５)(５)に排気導入孔(３ｃ)が開口され、
図２に例示するように、排気出口パイプ(３)の中心軸線(３ｄ)と直交し、排気浄化部(１)の中心軸線(１ｂ)に沿う平面で切断した断面図上、
排気浄化部(１)の排気出口端面(１ａ)の左右両側の端縁(１ｃ)(１ｃ)と排気出口パイプ(３)の中心軸線(３ｄ)とを結ぶ左右一対の仮想線(７)(７)を想定した場合、
左右一対の仮想線(７)(７)で区画された後側の領域に、前側の無孔周壁部分(４)と左右両側の有孔周壁部分(５)(５)の境界(６)(６)が設けられている、ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。

【発明の効果】

【0008】

(請求項１に係る発明)
請求項１に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》 排気騒音の放出量を低減させることができる。
図２に例示するように、左右一対の仮想線(７)(７)で区画された後側の領域に、前側の無孔周壁部分(４)と左右両側の有孔周壁部分(５)(５)の境界(６)(６)が配置されているので、排気騒音の放出量を低減させることができる。

【0009】

その理由は、次のようなものと推定される。
排気浄化部(１)の排気出口端面(１ａ)の中心部から排気出口パイプ(３)の中心軸線(３ｄ)に向かって直進する通過経路の短い排気(１０)はもとより、排気浄化部(１)の排気出口端面(１ａ)の左右両側の端縁(１ｃ)(１ｃ)付近から排気出口パイプ(３)の中心軸線(３ｄ)に向かって直進する通過経路の短い排気(１０)も、必ず前側の無孔周壁部分(４)に衝突して排気出口室(２ａ)に跳ね返され、排気出口室(２ａ)の内壁への衝突や排気(１０)同士の相互干渉によって圧力振動が減衰された後、左右両側の有孔周壁部分(５)(５)の排気流入孔(３ｃ)から排気出口パイプ(３)内に流入し、排気出口パイプ(３)内を経て、パイプ終端部(３ａ)に流出する。
このため、パイプ終端部(３ａ)やその下流の排気経路の振動が抑制され、排気騒音の放出量を低減させることかできる。

【0010】

《効果》 背圧の上昇を抑制することができる。
図２に例示するように、左右両側の有孔周壁部分(５)(５)を備えているため、排気導入孔(３ｃ)の総開口面積を大きくすることができ、背圧の上昇を抑制することができる。

【0011】

《効果》 排気出口ケースの全長を短くすることができる。
図２に例示するように、左右両側の有孔周壁部分(５)(５)を備えているため、排気導入孔(３ｃ)の総開口面積を大きくすることができ、背圧の上昇を考慮することなく、排気出口パイプ(３)の後端周壁を排気出口室(２ａ)の後端壁(２ｃ)に接近させることができる。このため、排気出口ケース(２)の全長を短くすることができる。

【0012】

(請求項２に係る発明)
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気騒音の放出量を低減させることができる。
図２に例示するように、排気出口室(２ａ)内の排気出口パイプ(３)が、後端の無孔周壁部分(８)を備えているので、排気出口室(２ａ)の後端壁(２ｃ)に衝突して前側に跳ね返された排気(１０)の一部が排気出口パイプ(３)の後端の無孔周壁部分(８)に衝突し、後側に跳ね返され、排気出口室(２ａ)の内壁への衝突や排気(１０)同士の相互干渉によって圧力振動が減衰された後、左右両側の有孔周壁部分(５)(５)の排気流入孔(３ｃ)から排気出口パイプ(３)内に流入し、排気出口パイプ(３)内を経て、パイプ終端部(３ａ)に流出する。
このため、パイプ終端部(３ａ)やその下流の排気経路の振動が抑制され、排気騒音の放出量を低減させることかできる。

【0013】

(請求項３に係る発明)
請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気騒音の放出量を低減させることができる。
図２に例示するように、排気出口室(２ａ)の後端壁(２ｃ)に沿って吸音材(９)が設けられているので、吸音材(９)に進入した排気(１０)の圧力振動が吸音材(９)で減衰されるとともに、吸音材(９)から前側に放出された排気(１０)の一部が、排気出口パイプ(３)の後端の無孔周壁部分(８)に衝突し、後側に跳ね返され、再度、吸音材(９)に進入し、圧力振動が減衰された後、前側に放出され、左右両側の有孔周壁部分(５)(５)の排気流入孔(３ｃ)から排気出口パイプ(３)内に流入し、排気出口パイプ(３)内を経て、パイプ終端部(３ａ)に流出する。
このため、パイプ終端部(３ａ)やその下流の排気経路の振動が抑制され、排気騒音の放出量を低減させることかできる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態に係るエンジンの排気浄化装置を説明する図で、図１(Ａ)は排気出口ケースの斜視図、図１(Ｂ)は排気浄化装置と排気出口ケースの縦断側面図である。

【図2】図１(Ｂ)のII−II線断面図である。

【図3】図３(Ａ)は図１に示す排気浄化装置で用いる排気浄化部の排気出口端面の正面図であり、図３(Ｂ)〜(Ｈ)は変形例に係る排気浄化部の排気出口端面の正面図である。

【図4】図１の排気浄化装置の側面図である。

【図5】従来技術に係るエンジンの排気浄化装置を説明する図で、図５(Ａ)は横断平面図、図５(Ｂ)は図５のＢ−Ｂ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１〜図４は本発明の実施形態に係るエンジンの排気浄化装置を説明する図であり、この実施形態では、ディーゼルエンジンの排気浄化装置について説明する。

【0016】

この排気浄化装置の概要は、次の通りである。
図４に示すように、この排気浄化装置は、ＤＰＦ収容ケース(１８)と排気入口ケース(１９)と排気出口ケース(２)とを備え、ＤＰＦ収容ケース(１８)にはＤＰＦ(２０)が収容され、排気入口ケース(１９)にはＤＯＣ(２１)が収容されている。排気入口ケース(１９)には排気入口パイプ(２２)が挿入され、排気出口ケース(２)には排気出口パイプ(３)が挿入されている。
この排気浄化装置では、ＤＰＦ(２０)で排気(１０)中のＰＭを捕捉し、ＤＰＦ(２０)でのＰＭの堆積量が所定量に至ると、ポスト噴射により排気(１０)中に噴射させた未燃燃料をＤＯＣ(２１)で触媒燃焼させ、排気(１０)を昇温させ、ＤＰＦ(２０)に堆積したＰＭを焼却除去し、ＤＰＦ(２０)を再生させる。
ＤＰＦはディーゼル・パティキュレート・フィルタ、ＤＯＣはディーゼル酸化触媒、ＰＭは排気中に含まれる粒子状物質の各略称である。

【0017】

図４に示すように、排気入口ケース(１９)と排気出口ケース(２)とは、いずれも締結帯(２３)(２３)でＤＰＦ収容ケース(１８)の上流側と下流側に締結されている。
図２に示すように、ＤＰＦ(２０)は、円柱形のセラミックフィルタであり、内部はハニカム構造で、軸長方向に伸びる複数のセル(１ｄ)(１ｄ)を備え、隣合うセル(１ｄ)(１ｄ)の入口と出口が交互に目封じされ、セル(１ｄ)(１ｄ)間の多孔質壁(１ｅ)に排気を通過させ、多孔質壁(１ｅ)で排気中のＰＭを捕捉するウォールフロー型のものである。
図４に示すように、排気入口ケース(１９)と排気出口ケース(２)から一対の圧力導出パイプ(２４)(２４)が導出され、これらの導出端に差圧センサ(２５)が設けられ、ＤＰＦ(２０)の上流側と下流側の差圧が検出され、この差圧の検出値に基づいて、ＤＰＦ(２０)でのＰＭの堆積量がエンジンＥＣＵ(図示せず)で推定される。エンジンＥＣＵはエンジン電子制御ユニットの略称である。
ＤＯＣ(２１)は、円柱形のセラミック担体に酸化触媒成分を担持させたもので、担体の内部はハニカム構造で、軸長方向に貫通状に伸びる複数のセルを備え、セル内に酸化触媒成分が担持され、セル内に排気を通過させるスルーフロー型のものである。

【0018】

図１(Ａ)(Ｂ)、図２に示すように、排気浄化装置は、排気浄化部(１)と排気出口ケース(２)とを備え、排気出口ケース(２)内に排気浄化部(１)の排気出口端面(１ａ)を対向させた排気出口室(２ａ)が設けられ、排気出口室(２ａ)にその径方向に沿って排気出口パイプ(３)が挿入され、排気出口パイプ(３)の下流側のパイプ終端部(３ａ)が排気出口ケース(２)の周壁(２ｂ)から外側に突出され、排気出口パイプ(３)の周壁(３ｂ)に複数の排気導入孔(３ｃ)が開口されている。

【0019】

図１(Ｂ)、図２に示すように、排気浄化部(１)はＤＰＦ(２０)である。ＤＰＦ収容ケース(１８)は円筒形で、ＤＰＦ収容ケース(１８)とＤＰＦ(２０)の外周面との間にグラスウールの断熱性クッション材(２６)が設けられている、排気出口ケース(２)は円筒の一端を塞いだ椀形で、その径方向に沿う排気出口パイプ(３)は円筒形である。
図３(Ａ)に示すように、排気浄化部(１)の中心軸線(１ｂ)と平行な向きに見て、排気浄化部(１)の排気出口端面(１ａ)は、正円形であるが、図３(Ｂ)に示すような正方形、図３(Ｃ)(Ｄ)に示すような楕円形、図３(Ｅ)(Ｆ)に示すような長円形、図３(Ｇ)(Ｈ)に示すような長方形であってもよい。
これらの排気出口端面(１ａ)は、いずれも排気浄化部(１)の中心軸線(１ｂ)と直交する向きであり、排気浄化部(１)の中心軸線(１ｂ)と平行な向きに見て、排気出口パイプ(３)の中心軸線(３ｄ)と排気浄化部(１)の中心軸線(１ｂ)上で直交する直交仮想線(２７)を想定した場合、排気出口パイプ(３)の中心軸線(３ｄ)及び直交仮想線(２７)に対して線対称の形状となっている。
この実施形態では、排気浄化部(１)はＤＰＦ(２０)としたが、排気浄化部(１)は酸化触媒や還元触媒であってもよく、火花点火式エンジンの場合には、三元触媒であってもよい。

【0020】

図２に示すように、排気出口パイプ(３)に対し、排気浄化部(１)がある側を前側、その反対側を後側、両脇を左右両側とする。
排気出口室(２ａ)内の排気出口パイプ(３)が、前側の無孔周壁部分(４)と、左右両側の有孔周壁部分(５)(５)とを備え、左右両側の有孔周壁部分(５)(５)に排気導入孔(３ｃ)が開口されている。
図２に示すように、排気出口パイプ(３)の中心軸線(３ｄ)と直交し、排気浄化部(１)の中心軸線(１ｂ)に沿う平面で切断した断面図上、排気浄化部(１)の排気出口端面(１ａ)の左右両側の端縁(１ｃ)(１ｃ)と排気出口パイプ(３)の中心軸線(３ｄ)とを結ぶ左右一対の仮想線(７)(７)を想定した場合、左右一対の仮想線(７)(７)で区画された後側の領域に、前側の無孔周壁部分(４)と左右両側の有孔周壁部分(５)(５)の境界(６)(６)が配置されている。

【0021】

図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、有孔周壁部分(５)の周壁にはその軸長方向に沿って複数の排気導入孔(３ｃ)が並べて設けられ、この排気導入孔(３ｃ)の列が有孔周壁部分(５)の周壁に複数配置されている。
図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、前側の無孔周壁部分(４)と、左右両側の有孔周壁部分(５)(５)との境界(６)(６)が排気出口パイプ(３)の軸長方向に沿う向きに設けられている。
図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、前側の無孔周壁部分(４)と左右両側の有孔周壁部分(５)(５)の境界(６)(６)は、最も前側で複数の排気導入孔(３ｃ)に接する接線によって特定することができる。境界(６)(６)は排気出口パイプ(３)の軸長方向に沿う向きに形成されている。

【0022】

図２に示すように、排気出口室(２ａ)内の排気出口パイプ(３)が、後端の無孔周壁部分(８)を備えている。排気出口室(２ａ)の後端壁(２ｃ)に沿って吸音材(９)が設けられている。吸音材(９)は、グラスウールである。吸音材(９)は、パンチングメタルの押さえ板(２８)と排気出口室(２ａ)の後端壁(２ｃ)との間に挟まれて支持されている。

【符号の説明】

【0023】

(１) 排気浄化部
(１ａ) 排気出口端面
(１ｂ) 中心軸線
(１ｃ) 左右両側の端縁
(２) 排気出口ケース
(２ａ) 排気出口室
(２ｂ) 周壁
(２ｃ) 後端壁
(３) 排気出口パイプ
(３ａ) パイプ終端部
(３ｂ) 周壁
(３ｃ) 排気導入孔
(３ｄ) 中心軸線
(４) 前側の無孔周壁部分
(５) 左右両側の有孔周壁部分
(６) 境界
(７) 一対の左右仮想線
(８) 後端の無孔周壁部分
(９) 吸音材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】