(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】
(24)【登録日】2022-07-11
(45)【発行日】2022-07-20
(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 3/00 20060101AFI20220712BHJP
B60K 13/04 20060101ALI20220712BHJP
F01N 3/023 20060101ALI20220712BHJP
F01N 3/24 20060101ALI20220712BHJP
F01N 13/00 20100101ALI20220712BHJP
【FI】
F01N3/00 F
B60K13/04 Z
F01N3/023 K
F01N3/24 E
F01N13/00 A
(21)【出願番号】P 2018010591
(22)【出願日】2018-01-25
【審査請求日】2020-12-15
(73)【特許権者】
【識別番号】000003137
【氏名又は名称】マツダ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100067828
【氏名又は名称】小谷 悦司
(74)【代理人】
【識別番号】100115381
【氏名又は名称】小谷 昌崇
(72)【発明者】
【氏名】中杉 龍郎
(72)【発明者】
【氏名】砂田 知宏
(72)【発明者】
【氏名】加登 貴裕
【審査官】楠永 吉孝
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第2013/0014495(US,A1)
【文献】特開平09-079034(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2014/0202136(US,A1)
【文献】特開2007-085292(JP,A)
【文献】特開2005-120839(JP,A)
【文献】特開2011-033394(JP,A)
【文献】特開2016-121629(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F01N 3/00~ 3/38
F01N 13/00~13/20
B60K 13/04
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の気筒が車両前後方向に列設された多気筒エンジンの排気通路に設けられる排気浄化装置であって、
車両前後方向に沿って配設されたパティキュレートフィルタ
、及び前記パティキュレートフィルタの前方に配置されるとともに断熱素材を含んで構成される熱害プロテクターを含
み、前記エンジンの排気系側面に配置された排気浄化コンバータと、
前記パティキュレートフィルタの前後圧力を検出する圧力センサとを備え、
前記圧力センサは、センサ本体と、一端部が前記パティキュレートフィルタの上流側及び下流側の前記排気通路にそれぞれ接続されるとともに他端部が前記センサ本体に接続される一対の排気圧力管とを備え、
前記センサ本体は、前記エンジンの車両前方側である前面に取り付けられ
、
前記一対の排気圧力管のうち、車両後方側に配置された後側排気圧力管は、前記排気浄化コンバータの車幅方向外側において車両前後方向に沿って配管されるとともに、前記排気浄化コンバータの前方において車幅方向に沿って配管され、
前記後側排気圧力管における前方配管部分は、前記パティキュレートフィルタに対して前記熱害プロテクターを介在させた状態で配管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】
前記排気浄化コンバータは、前記エンジンの排気系側面に配置される前記パティキュレートフィルタと、前記パティキュレートフィルタの上流側の前記排気通路に設けられ前記エンジンの排気系側面に配置される酸化触媒とを備え、
前記パティキュレートフィルタ及び前記酸化触媒は、前記排気系側面における車両前方側において車両上下方向に並列に配置されていることを特徴とする、請求項1記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項3】
前記パティキュレートフィルタは、前記酸化触媒の下方に配置されていることを特徴とする、請求項2記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項4】
複数の気筒が車両前後方向に列設された多気筒エンジンの排気通路に設けられる排気浄化装置であって、
前記エンジンの排気系側面に配置され、パティキュレートフィルタを含む排気浄化コンバータと、
前記パティキュレートフィルタの前後圧力を検出する圧力センサとを備え、
前記圧力センサは、センサ本体と、一端部が前記パティキュレートフィルタの上流側及び下流側の前記排気通路にそれぞれ接続されるとともに他端部が前記センサ本体に接続される一対の排気圧力管とを備え、
前記エンジンは、その上部を覆うアッパーカバー部材を含み、
前記アッパーカバー部材は、前記エンジンの上方に配置される天壁部と、前方に開口する開口部を含むとともに前記天壁部の前端部から下方に延びる前壁部とを有し、
前記センサ本体は、前記開口部の後方であって、前記エンジンの上部
における車両前方側である前面に取り付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、複数の気筒が車両前後方向に配列された、いわゆる縦置きエンジンの排気通路に設けられた排気浄化装置であって、特にエンジンの排気ガス中に含まれる微粒子を捕集するパティキュレートフィルタを備えるエンジンの排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【0002】
車両には、エンジンの排気ガスを浄化するために、エンジンの排気通路に排気浄化装置が設けられている。この排気浄化装置の中には、例えば特許文献1に示されるように、いわゆる排気過給機付き横置きエンジンの排気通路に設けられる排気浄化装置が知られている。この排気浄化装置は、酸化触媒及びDPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)を含むとともにエンジンの排気系側の側面(具体的には後面)に取り付けられた排気浄化コンバータと、DPFの上流側及び下流側の圧力を検出するための一対の排気圧力検出用パイプと、前記エンジンの上部後方に位置するカウルパネルに取り付けられ一対の排気圧力検出用パイプの差圧(DPFの前後差圧)を検出する差圧センサ本体とを備えている。
【0003】
この特許文献1記載の排気浄化装置において、排気浄化コンバータは、エンジンの排気系側面に取り付けられているため、エンジンの熱で暖められるとともに、温度の高い排気ガスをそのまま導入することができるため、排気ガスの浄化にとって有利である。
【0004】
しかも、排気圧力検出用パイプが排気過給機のタービンを避けつつ、車両後方に向かって上方に延び、カウルパネルに取り付けられた差圧センサ本体に接続されているため、排気圧力の検出にエンジンや排気過給機の熱的影響がでることを抑制してその検出精度を高めることができるという点においても有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、この特許文献1に記載の排気浄化装置は、複数の気筒が車幅方向に配列された、いわゆる横置きエンジンに適用されるものであり、複数の気筒が車両前後方向に配列された、いわゆる縦置きエンジンにそのまま適用すると差圧センサ本体の検出精度の低下が懸念される。
【0007】
すなわち、縦置きエンジンは、横置きエンジンに比べて、車両前後方向に長くなる。このため、この縦置きエンジンを限られたエンジンルーム内に搭載すると、差圧センサ本体が取り付けられたカウルパネルと当該エンジンとの距離も近くなって、エンジンからの輻射熱などの影響が横置きエンジンに比べて大きくなる。
【0008】
しかも、差圧センサ本体はエンジンの後方側に配設されているため、エンジンによって温度が上昇した気流(走行風)による熱的な影響も軽視することができない。
【0009】
このように、従来の排気浄化装置をそのまま縦置きエンジンに適用すると、エンジンによる差圧センサ本体に対する熱的影響を無視できず、エンジンの運転領域等によっては検出精度の低下が懸念されるものであった。
【0010】
本発明は、上記問題点に鑑み、いわゆる縦置きエンジンについても、エンジン等の熱的影響を抑制して適正に排気圧力の検出を行うことができるエンジンの排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記課題を解決するために、本発明に係るエンジンの排気浄化装置は、複数の気筒が車両前後方向に列設された多気筒エンジンの排気通路に設けられる排気浄化装置であって、前記エンジンの排気系側面に配置されパティキュレートフィルタを含む排気浄化コンバータと、前記パティキュレートフィルタの前後圧力を検出する圧力センサとを備え、前記圧力センサは、センサ本体と、一端部が前記パティキュレートフィルタの上流側及び下流側の前記排気通路にそれぞれ接続されるとともに他端部が前記センサ本体に接続される一対の排気圧力管とを備え、前記センサ本体は、前記エンジンの車両前方側である前面に取り付けられている。
【0012】
この発明によれば、パティキュレートフィルタを含む排気浄化コンバータが前記エンジンの排気系側面に配置されているので、この排気浄化コンバータがエンジンの熱で暖められるとともに高温の排気ガスをそのまま導入することができ、排気ガスの浄化を効率的に行うことができる。しかも、圧力センサのセンサ本体は、一対の排気圧力管を介してエンジンの前面に取り付けられているので、エンジンルーム内に進入する気流に晒されて冷却され、しかもエンジンに対して気流上流側に位置することになるため、その温度上昇を効果的に抑制することができる。このため、縦置きエンジンであっても、センサ本体や排気圧力管を含めた圧力センサにおいて、エンジンからの熱的影響を可及的に抑制することができ、その検出精度を維持することができる。
【0013】
この発明において、前記排気浄化コンバータの具体的構成や当該コンバータの排気系側面における配置位置を特に限定するものではなく、例えば酸化触媒とパティキュレートフィルタとのハウジングが一体的に構成され両者が排気ガス流通方向に沿って直列に配列された排気浄化コンバータ等であってもよいが、前記排気浄化コンバータは、前記エンジンの排気系側面に配置される前記パティキュレートフィルタと、前記パティキュレートフィルタの上流側の前記排気通路に設けられ前記エンジンの排気系側面に配置される酸化触媒とを備え、前記パティキュレートフィルタ及び前記酸化触媒は、前記排気系側面における車両前方側において車両上下方向に並列に取り付けられているのが好ましい。
【0014】
このように構成すれば、パティキュレートフィルタと酸化触媒によって排気ガスを適正に浄化させることができる。しかも、パティキュレートフィルタ及び酸化触媒は、排気系側面における車両前方側において車両上下方向に並列に取り付けられているので、前記パティキュレートフィルタの上流側及び下流側の前記排気通路にそれぞれ接続される一対の排気圧力管の経路も短く設定することができ、これらの排気圧力管を容易に取り回すことができる。
【0015】
この場合において、パティキュレートフィルタは酸化触媒の上方に配置されているものであっても良いが、パティキュレートフィルタは、酸化触媒の下方に配置されているのが好ましい。
【0016】
このように構成すれば、パティキュレートフィルタから酸化触媒に伝熱させることができ、これにより酸化触媒を効率的に活性化させることができ、浄化性能の改善を図ることができる。
【0017】
この発明において、一対の排気圧力管の配管経路については特に限定するものではなく、例えば、前記パティキュレートフィルタが車両前後方向に沿って配設される場合に、一方の排気圧力管について、配管経路を短くするために排気浄化コンバータとエンジンの排気系側面との間に配管するものであってもよいが、前記一対の排気圧力管のうち、車両後方側に配置された後側排気圧力管は、前記排気浄化コンバータの車幅方向外側において車両前後方向に沿って配管されるとともに、前記排気浄化コンバータの前方において車幅方向に沿って配管されるのが好ましい。
【0018】
このように構成すれば、車両後方側に配置された後側排気圧力管は、前記排気浄化コンバータの車幅方向外側、すなわちエンジンに対向する内側と反対側において車両前後方向に沿って配管されるので、エンジンからの熱的影響が低減される。しかも、後側排気圧力管を前記排気浄化コンバータの車幅方向外側に迂回させて配管させることにより、排気浄化コンバータの前方に配管される圧力管部分を比較的長く設定することができる。そして、この後側排気圧力管は、前記排気浄化コンバータの前方に車幅方向に沿って配管されるので、当該前方配管部分において、走行風に晒すことができ、これにより排気圧力管そのものの熱的影響を低減して検出精度の改善を図ることができる。
【0019】
この場合において、排気浄化コンバータの前方に配管される前記圧力管部分(後側排気圧力管の前方配管部分)の具体的配管経路についても特に限定するものではないが、前記排気浄化コンバータは、前記パティキュレートフィルタの前方に配置されるとともに断熱素材を含んで構成される熱害プロテクターを更に含み、前記後側排気圧力管における前方配管部分は、前記パティキュレートフィルタに対して前記熱害プロテクターを介在させた状態で配管されているのが好ましい。
【0020】
このように構成すれば、前記前方配管部分について、パティキュレートフィルタを含むコンバータ本体からの熱的影響についても可及的に抑制することができ、後側排気圧力管の熱的影響を効果的に低減して検出精度の更なる改善を図ることができる。
【0021】
この発明において、排気浄化装置が設けられるエンジンの具体的構成やこの具体的構成との相対位置関係を特に限定するものではないが、例えば前記エンジンは、その上部を覆うアッパーカバー部材を含み、前記アッパーカバー部材は、前記エンジンの上方に配置される天壁部と、前方に開口する開口部を含むとともに前記天壁部の前端部から下方に延びる前壁部とを有し、前記センサ本体は、前記開口部の後方であって、前記エンジンの上部に取り付けられているのが好ましい。
【0022】
すなわち、エンジンには意匠性を担保するために、アッパーカバー部材が設けられることがあり、このアッパーカバー部材は、エンジンの上部を少なくとも所定範囲で覆うことになる。このため、アッパーカバー部材で覆われたエンジンの前面上部にセンサ本体が取り付けられている場合、走行風による冷却効果の低減が懸念される。しかしながら、上記のようにアッパーカバー部材に開口部を設け、この開口部に前後対向するエンジンの前面上部にセンサ本体が取り付けられると、アッパーカバー部材による冷却効果の低減を回避して検出精度の確実な維持を図ることができる。
【発明の効果】
【0023】
本発明によれば、縦置きエンジンであっても、センサ本体や排気圧力管を含めた圧力センサにおいて、エンジンからの熱的影響を可及的に抑制することができ、その検出精度を適正な状態に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【
図1】本実施形態に係る車両におけるエンジンシステムの概略構成を示す模式図である。
【
図2】本実施形態に係る排気浄化装置が搭載されたエンジンを示す正面概略図である。
【
図3】同エンジンを、アッパーカバーを取り外した状態で示す側面概略図である。
【
図4】本実施形態に係る排気浄化装置をエンジンとともに示す概略斜視図である。
【
図5】同排気浄化装置をエンジンとともに示す概略部分拡大斜視図である。
【
図6】
図2のVI-VI線における概略断面図である。
【
図7】本実施形態に係るセンサ本体を示す概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、図面に基づいて、本発明の一実施形態につき詳細に説明する。なお、本実施形態の排気浄化装置は、6つの気筒が車両前後方向に一列に並べられた6気筒直列ディーゼルエンジンの排気通路に設けられる排気浄化装置に基づいて説明するが、本発明のエンジンの排気浄化装置は、4気筒直列ガソリンエンジンなどのその他のエンジンの排気通路についても適用することができる。
【0026】
なお、一部の図面において、説明の便宜上、方向を示す「F」「Re」「U」「D」「L」「Ri」が示されているが、これらの方向は、車両の前、後、上、下、左、右の各方向を示している。
【0027】
[エンジンシステムの全体構成]
多気筒エンジンシステムの概略構成について、
図1を用いて説明する。
【0028】
図1に示すように、本実施形態に係る車両1は、当該車両1に搭載されたエンジンシステム2と、当該エンジンシステム2の駆動制御を実行するECU(Engine Control Unit)(図示省略)とを有する。
【0029】
エンジンシステム2は、エンジン3と、吸気装置4と、排気装置5と、を備える。本実施形態では、上記のように、エンジン3として、6つの気筒3aを有する多気筒のディーゼルエンジンを一例として採用している。
【0030】
吸気装置4は、エンジン3の吸気ポート(図示省略)に接続された吸気通路4aを有する。吸気通路4aの上流端には、エアクリーナ42が設けられており、新気は、エアクリーナ42を通り吸気通路4aに取り込まれる。
【0031】
吸気通路4aには、ターボ過給機6のコンプレッサ61、スロットルバルブ43、インタークーラ44、及びサージタンク45が介挿されている。吸気通路4aを流れてきた空気は、ターボ過給機6のコンプレッサ61により過給され、スロットルバルブ43を通りインタークーラ44に送られる。インタークーラ44では、コンプレッサ61による過給により温度上昇した空気の冷却がなされる。
【0032】
サージタンク45は、エンジン3の吸気ポート(図示省略)との接続部分の直前に設けられており、各気筒3a~3fへの流入空気量の平準化を図るために設けられている。
【0033】
排気装置5は、エンジン3の排気ポート(図示省略)に接続された排気通路5aを有する。排気通路5aには、ターボ過給機6のタービン62、排気浄化装置50、排気シャッターバルブ54、及びサイレンサ55が介挿されている。
【0034】
排気浄化装置50は、DOC(ディーゼル酸化触媒)52及びDPF(ディーゼル微粒子除去フィルタ)53を含む排気浄化コンバータ51と、差圧センサ57とを備える。DOC52(酸化触媒に対応)は、エンジン3から排出された排気ガス中のCO及びHCを酸化することにより無害化するものであり、DPF53(パティキュレートフィルタに対応)は、排気ガス中に含まれる煤等の微粒子を捕集するものである。差圧センサ57は、DPF53の前後差圧を検出するものである。この排気浄化装置50の具体的構成については、後述する。
【0035】
排気シャッターバルブ54は、排気ガスの流れ方向における排気浄化コンバータ51のDPF53とサイレンサ55との間に設けられており、サイレンサ55を通り外部に排気される排気ガスの流量を制御するバルブである。
【0036】
ターボ過給機6は、前記コンプレッサ61と前記タービン62とを備え、タービン62が、排気通路5aを流れる排気ガスのエネルギーを受けて回転し、これに連動してコンプレッサ61が回転することにより、吸気通路4aを流通する空気を圧縮(過給)する。
【0037】
エンジンシステム2は、HP-EGR(High Pressure-Exhaust Gas Recirculation)装置7、LP-EGR(Low Pressure-Exhaust Gas Recirculation)装置8、及びブローバイガス装置9を更に備える。HP-EGR装置7は、HP-EGR通路(EGR通路)71を有している。HP-EGR通路71は、排気通路5aにおけるタービン62よりも上流側の部分と、吸気通路4aのうちインタークーラ44よりも下流側の部分との間を接続するように設けられ、排気通路5aに排出された比較的高圧の排気ガスを吸気側に還流させている。HP-EGR通路71には、EGRバルブ72が介挿されている。EGRバルブ72は、吸気通路4aに対して還流させる排気ガスの量を調節するためのバルブである。
【0038】
LP-EGR装置8は、LP-EGR通路81を有している。LP-EGR通路81は、DPF53が介挿された箇所と排気シャッターバルブ54が介挿された箇所との間の排気通路5aと、エアクリーナ42が介挿された箇所とターボ過給機6のコンプレッサ61が介挿された箇所との間の吸気通路4aとを接続するように設けられ、排気通路5aに排出された比較的低圧の排気ガスを吸気側に還流させている。
【0039】
LP-EGR通路81には、EGRクーラ82とEGRバルブ83とが介挿されている。EGRバルブ83は、HP-EGR装置7におけるEGRバルブ72と同様に、吸気通路4aに対して還流させる排気ガスの量を調節するためのバルブである。EGRクーラ82は、吸気通路4aに還流させる排気ガスを冷却するために設けられている。
【0040】
ブローバイガス装置9は、ブローバイガス通路91を有している。ブローバイガス通路91は、エンジン3のヘッドカバー内と吸気通路4aとを接続するように設けられている。ブローバイガス通路91は、エンジン3内で発生したブローバイガスを吸気通路4aへと戻すための通路である。
【0041】
[エンジン3の具体的構成]
エンジン3の具体的構成について、
図2及び
図3を用いて説明する。
図2は、エンジンシステム2を正面から見た模式正面図であり、
図3は、エンジンシステム2を右側面から見た模式側面図である。
【0042】
エンジンシステム2において、エンジン3は、気筒列方向が車両前後方向に沿うように配置されている(
図1参照)。このエンジン3の車幅方向の一側面(図例ではエンジン3の左側面)に吸気装置4の一部が配置され、車幅方向の他側面(図例ではエンジン3の右側面)に排気浄化装置50を含めた排気装置5の一部が配置されている。以下、このエンジン3の車幅方向の一側面を吸気系側面3b、他側面を排気系側面3cと言う場合がある。なお、本実施形態では、エンジン3の右側面が排気系側面3cとして設定されているが、エンジン3の左側面に排気装置5が配置されている場合には、この左側面が排気系側面として設定される。
【0043】
エンジン3は、上下方向に延びる気筒3a(
図1参照)が内部に形成されたシリンダブロック31と、気筒3aの上方開口部を覆うように設けられたシリンダヘッド32と、潤滑油を貯留するためにシリンダブロック31の下側に配設されたオイルパン33と、前記吸気装置4の一部及び排気装置5の一部を含めてシリンダヘッド32の上方を所定範囲で覆うアッパーカバー34(アッパーカバー部材に対応)とを有している。
【0044】
アッパーカバー34は、エンジン3等を含めた複雑な内部構造を隠蔽して意匠性を向上させるためのものである。このアッパーカバー34は、シリンダヘッド32の上方に配置される天壁部341と、天壁部の外周縁から下方に延びる周側壁342とを有し、全体視逆トレー状に構成されている。
【0045】
天壁部341は、本実施形態では、車両前方に向かって下方に傾斜するように配置され、平面視において車両前後方向の後部が後方に向かって漸次縮幅する略六角形状に構成されている。周側壁342は、天壁部341の前端縁から下方に延びる前壁部344と、天壁部341の左右両側縁から下方に延びる側壁部345と、天壁部341の後端縁から下方に延びる後壁部346とを備える。
【0046】
前壁部344は、前方に開口する開口部344aを有し、この開口部344aを通じて、エンジン3とアッパーカバー34との間の隙間に走行風を取り込めるように構成されている。開口部344aは、本実施形態では、前壁部344の下端から上方に向かう切欠き部として構成され、前壁部344の車幅方向中央部から右方に向かって所定長さで形成されている。この開口部344aは、前壁部344の中央部で上方に大きく切り欠かれ、右端部においては右方に向かって漸次切り込み深さが浅くなるように設定されている。後壁部346は、本実施形態では天壁部641の後端縁の形状にあわせて形成され、車両内側に向かって後方に傾斜する左右一対の傾斜後壁部346aと、左右一対の傾斜後壁部346aの間に配設され前壁部344と並行に延びる中央後壁部(図示省略)とを備えている。この中央後壁部の車幅方向中央部には、前壁部344と同様に車幅方向に沿って所定の長さで切り欠かれ(図示省略)、前壁部344の開口部344aから取り込まれた走行風を円滑に流通させるものとなされている。
【0047】
このエンジン3には、吸気系側面3bの上部に接続される吸気通路4a通じて新気が流入する(
図1参照)。
【0048】
一方、このエンジン3から排出された排気ガスは、エンジン3の排気系側面3cの上部に接続される排気通路5a(
図1参照)を通じて、排気系側面3cにおける上端部に取り付けられたターボ過給機6に流入した後、排気浄化装置50に流入する。
【0049】
[排気浄化装置50の具体的構成]
排気浄化装置50は、上述のように、排気浄化コンバータ51と、差圧センサ57とを備える。
図4は排気浄化装置をエンジンとともに示す概略斜視図であり、
図5は
図4と異なる角度から拡大して見た場合の概略部分斜視図である。なお、
図5では、後述のセンサ本体571を省略している。
【0050】
《排気浄化コンバータ51の具体的構成》
排気浄化コンバータ51は、前記DOC52と、このDOC52の排気ガス流通方向の下流端部に連結される前記DPF53と、両者の連結部51aの一部を覆う熱害プロテクター58とを備え、
図2及び
図3に示すように、エンジン3の排気系側面3cに隣接して配置されている。なお、本実施形態では、DOC52とDPF53とが直結されているが、両者52,53の間に接続管が介在するようにしても良い。
【0051】
DOC52は、上記のように、排気ガス中のHCやCOを酸化させるものであって、例えば内部に貴金属系触媒がコーティングされたハニカム状のコージェライト製担体を有している。このDOC52は、
図3に示すように、前記担体が収納された略円筒状の触媒本体521と、触媒本体521の上流側端部に接続された上流側管部522と、触媒本体521の下流側端部に接続された下流側管部523とを備え、ターボ過給機6のタービン62から排出された排気ガスが導入される。
【0052】
上流側管部522は、下流側に向かって漸次拡径する漏斗形に構成されている。上流側管部522の上流端部には、フランジ部522aを有し、このフランジ部522aにおいてターボ過給機6のタービン62に連結されている。下流側管部523は、下流側に向かって漸次縮径する漏斗形に構成されている。この下流側管部523は、途中部分において車両前後方向に略沿った方向(厳密には前下がりに傾斜した方向)から下方に屈曲し、排気ガスをDOC52の下方に導くものとなされている。下流側管部523の下流端部には、フランジ部523aを有し、このフランジ部523aがDPF53のフランジ部532bにボルト511で連結されている。
図6に明示するように、これらのフランジ部523a、532bによって排気浄化コンバータ51の前記連結部51aが構成されている。
【0053】
上記構成のDOC52は、エンジン3の排気系側面3cにおける車両前方側においてエンジン3等に取り付けられている。詳細には、DOC52は、ヘッドカバーを含むシリンダヘッド32の一側面(図例では右側面)に車幅方向に隣接している。このDOC52の上流側管部522は、
図3に示すように、シリンダヘッド32の車両前後方向の中央部前寄りに対応して配置されている。また、触媒本体521は、中心軸が車両前後方向に略沿うように配置され、本実施形態では車両前方に向かって下方に僅かに傾斜して配置されている。さらに、下流側管部523は、シリンダヘッド32の車両前後方向の前端部に対応して配置されている。より具体的には、この下流側管部523の前端部は、シリンダヘッド32の前端面から車両前方に突出する態様で配置されている。
【0054】
次に、DPF53について、
図2から
図5の各図を用いて説明する。
【0055】
DPF53は、上記のように、排気ガス中に含まれる煤等の微粒子を捕集するものであり、例えばハニカム状ウォールフロータイプのコージェライトフィルタを内部に有している。このDPF53は、前記フィルタが収納された略角筒状のフィルタ本体531と、フィルタ本体531の上流側端部に接続された上流側管部532と、フィルタ本体531の下流側端部に接続された下流側管部533とを備え、その長手方向に沿った全長はDOC52の全長よりも長尺に設定されている。
【0056】
上流側管部532は、下流側に向かって断面積が漸次拡大する漏斗形に構成されている。具体的には、上流側管部532は、途中部分で屈曲し、一端が上方に開口するとともに他端が車両後方に開口する上流側管本体532aと、上流側管本体532aの上方開口縁部(一端開口縁部)に設けられDOC52のフランジ部523aに連結されるフランジ部532bと、上流側管本体532aに突設され内部空間に連通する穴(図示省略)を有する上流側接続ボス部532cとを備え、この接続ボス部532cの前記穴を通じてフィルタ本体531の直前における排気ガスの圧力を取り出し可能に構成されている。
【0057】
具体的には、上流側接続ボス部532cは、
図2に明示するように、上流側管本体532aの車幅方向内側面であって、車両上下方向の中間部に設けられている。この接続ボス部532cの突出方向は、本実施形態では、車幅方向内側に対し車両前方に傾斜しており、後述する上流側圧力パイプ572(排気圧力管に対応)の接続作業をし易いようになされている。
【0058】
一方、下流側管部533は、下流側に向かって断面積が漸次縮小する漏斗形に構成されている。具体的には、下流側管部533は、下流側開口部の中心が上流側開口部の中心に対して下方にオフセットされた下流側管本体533aと、下流側管本体533aに突設され内部空間に連通する穴(図示省略)を有する下流側接続ボス部533bとを備え、この接続ボス部533bの前記穴を通じてフィルタ本体531の直後における排気ガスの圧力を取り出し可能に構成されている。この下流側管部533の下流側端部には、接続管5bが接続され、この接続管5bを介してエンジン3の後方側に配置されたフレキシブル管5cに接続されている。
【0059】
下流側接続ボス部533bは、
図3及び
図4に明示するように、下流側管本体533aの車幅方向外側面であって、車両上下方向の上端部に設けられている。この接続ボス部533bの突出方向は、本実施形態では、車両前後方向の後方、車幅方向の外方及び車両上下方向の上方の3成分を有する方向に傾斜した状態に設定され、後述する下流側圧力パイプ573の取り回しが容易になるように設定されている。
【0060】
上記構成のDPF53は、エンジン3の排気系側面3cにおける車両前方側において、ブラケット(図示省略)を介してエンジン3等に取り付けられている。
【0061】
詳細には、DPF53は、
図2に明示するように、エンジン3の排気系側面3cに隣接して、DOC52に対して車両上下方向に並列に配置されている。すなわち、DPF53は、車両上下方向について、DOC52の下方であって、シリンダブロック31の高さ方向中央部からシリンダヘッド32の下端部に対応して配置されている。このとき、DPF53のフィルタ本体531と、DOC52の触媒本体521とは、車両上下方向に略対向するものとなされ、フィルタ本体531からの発熱を効率良く触媒本体521に伝熱されるように工夫されている。
【0062】
また、DPF53は、
図3に明示するように、フィルタ本体531における排気ガス流通方向(フィルタ本体531の中心軸方向)が車両前後方向に沿うように配置され、この車両の前後方向について、上流側管部532の前端部がシリンダブロック31の前端面から車両前方に突出する態様で配置されているとともに、下流側管部533の下流端部がシリンダブロック31の後部に対応して配置されている。このとき、上流側接続ボス部532cは、
図5に示すように、シリンダブロック31の前端面よりも車両前方側に位置している。
【0063】
このDPF53とDOC52との連結部51aの一部(前部)は、熱害プロテクター58によって覆われている。すなわち、熱害プロテクター58は、DPF53及びDOC52の少なくとも前方にこれらに近接して配置されている。この熱害プロテクター58は、ヒートインシュレータからなることによって断熱効果を有し、この熱害プロテクター58上に配管される下流側圧力パイプ573に連結部51aからの熱が伝わり難いようになされている。
図6は、
図2におけるVI-VI線の概略断面図である。
【0064】
この熱害プロテクター58は、
図4を参照して、連結部51aにおける前部の上方に配置される上壁581と、上壁581の前端縁から下方に延びる前壁582と、上壁581の左右両側縁から下方に延びる左右一対の側壁583とを有し、連結部51aの前部を前方、上方及び左右側方から覆う。上壁581は、平面視略矩形状を呈し、後端縁がDOC52の下流側管部523の形状に対応して切り欠かれ、当該下流側管部523の形状に沿うように構成されている。前壁582は、
図6に示すように、連結部51aの前方を被覆できるように、連結部51aの厚みよりも高く設定されている。側壁583も、前壁582と同様に連結部51aの厚みよりも高く設定され、
図5に示すように、この側壁583においてボルト584によって連結部51aに取り付けられている。
【0065】
《差圧センサ57の具体的構成》
次に、差圧センサ57について説明する。差圧センサ57は、
図5に示すように、センサ本体571と、一端部がDPF53の上流側及び下流側の各接続ボス部532c、533bにそれぞれ接続されるとともに、他端部がセンサ本体571に接続される一対の圧力パイプ572,573とを備え、一対の圧力パイプ572、573を通じてDPF53のフィルタ本体531の前後圧力を検出し、その差圧を測定するように構成されている。なお、圧力パイプ572,573のうち、DPF53の上流側管部532に一端部が接続されたものを上流側圧力パイプ572と、DPF53の下流側管部533に一端部が接続されたものを下流側圧力パイプ573という場合がある。
【0066】
センサ本体571は、本実施形態では、DPF53におけるフィルタ本体531の前後差圧(上流側及び下流側の排気通路5aにおける差圧)を検出するものであり、具体的にはフィルタ本体531の上流側及び下流側の排気通路5aに一端が接続された一対の圧力パイプ572,573によって取り出された圧力の差を検出する(
図1参照)。例えば、センサ本体571は、ハウジング571aの内部空間がピエゾ抵抗式センサチップを介して2つの空間に仕切られ、各空間にそれぞれ圧力パイプ572,573のどちらか一方の端部が連通されることにより、これらのパイプ572,573によって取り出された圧力の差をセンサチップで検出してハウジング571aに内蔵された制御回路チップに出力されるものである。このセンサ本体571の制御回路チップは図示省略のECUに電気的に接続されている。
【0067】
図7は、このセンサ本体を示す概略側面図である。このセンサ本体571は、
図2及び
図7に明示するように、前記ハウジング571aと、このハウジング571aから下方に突出する一対の圧力入力管571b、571cとを含む。ハウジング571aは、エポキシ樹脂などの樹脂素材からなる車幅方向に細長い略直方体形状を呈する。圧力入力管571b、571cは、それぞれ所定の弾性を有する樹脂製の配管であり、ハウジング571aに取り付けられている。この圧力入力管571b、571cは、車両前方側に突出するクランク状に構成され、配管接続作業がし易いようになっている。これらの圧力入力管571b、571cは、一方の入力管571b(
図2では左右車幅方向方向右側)が上流側圧力パイプ572にクリップ571dによって接続され、他方の入力管571cが下流側圧力パイプ573にクリップ571dによって接続される。
【0068】
このセンサ本体571は、ブラケット575を介してエンジン3の前面に取り付けられている。具体的には、
図2に示すように、センサ本体571は、エンジン3の前面における上端部、より詳しくはシリンダヘッド32の前面であって、アッパーカバー34の開口部344aの後方に取り付けられ、開口部344aを通じて流入する走行風に直接的に晒されるように配置されている。なお、本実施形態では、センサ本体571は、アッパーカバー34の開口部344aにおける左右車幅方向中央部の後方に配置されている。
【0069】
このセンサ本体571をエンジン3に取り付けるためのブラケット575は、
図7に示すように、金属製の平板を屈曲させて形成されている。具体的には、ブラケット575は、
図5も参照して、シリンダヘッド32の前面から前方に突出する取付突出部(図示省略)を重ね合わされる下側取付片575aと、この取付片575aから上方に延びる中間連結片575bと、中間連結片575bの上端から上方に延びる本体取付片575cとを有し、
図5に示すように、下側取付片575aにおいて複数のボルト575dによってシリンダヘッド32に対して固定されている。中間連結片575bの下端部は、シリンダヘッド32の前記取付突出部に沿って前方に斜めに折り起こされている。また、中間連結片575bの上端部も、前方に斜めに僅かに折り起こされることにより、本体取付片575cとシリンダヘッド32の前面との間に隙間が設けられている。この隙間に、ナット575fが配置され、このナット575fと本体取付片575cの前面に配置されたセンサ本体571を貫通するボルト575e(
図5参照)が螺合することによりセンサ本体571が本体取付片575cに取り付けられている。なお、中間連結片575b及び本体取付片575cはいずれもシリンダヘッド32の前面から離間して配置されている。また、本体取付片575cには、センサ本体571のハウジング571aにおけるセンサチップに対応する部分に開口部(図示省略)が設けられている。
【0070】
次に、圧力パイプ572,573について説明する。
【0071】
圧力パイプ572,573は、
図1に示すように、DPF53とセンサ本体571とを接続し、DPF53(厳密にはフィルタ本体531)の排気ガス流通方向上流側又は下流側における排気通路5aの圧力をセンサ本体571に入力するためのものである。本実施形態では、DPF53は、
図3に示すように、車両前後方向に沿って配設され、排気ガス流通方向の上流側が下流側に対し車両前方側に配置されているので、下流側圧力パイプ573が車両後方側に配置された後側排気圧力管に対応する。
【0072】
圧力パイプ572,573は、本実施形態では金属製パイプなど所定の剛性を有するパイプから構成されることにより保形性を有し、DPF53とセンサ本体571との間において1箇所のみで排気浄化コンバータ51に支持され、排気浄化コンバータ51からの部材を通じた熱伝導を極力排除するものとなされている。
【0073】
上流側圧力パイプ572は、
図5に示すように、一端部(下端部)がDPF53の上流側接続ボス部532cに接続されるとともに、他端部(上端部)がセンサ本体571の圧力入力管571bに接続されている。これにより、上流側圧力パイプ572は、DPF53の上流側管本体532aの内部空間とセンサ本体571の内部空間とを連通させている。この上流側圧力パイプ572の配管経路は、
図2に明示するように、概略、エンジン3の前方であって、排気浄化コンバータ51の車幅方向内側面に沿って上下方向に延びている。より詳細には、
図4及び
図5も参照して、上流側圧力パイプ572は、上流側接続ボス部532cから車幅方向内側に突出し、屈曲部572aにおいて上方に屈曲されている。そして、この屈曲部572aの上方において、上流側圧力パイプ572は、DPF53、熱害プロテクター58の内側の側壁583、DOC52の各車幅方向内側面に沿って上方に延びてセンサ本体571の圧力入力管571bに接続されている。上流側圧力パイプ572は、両端部を除く途中部分では、熱害プロテクター58の側壁583に固定されたパイプブラケット577でのみ支持され、熱害プロテクター58の断熱効果と相俟って排気浄化コンバータ51からの熱伝導が可及的に抑制されている。
【0074】
一方、下流側圧力パイプ573は、
図5に示すように、一端部(後端部)がDPF53の下流側接続ボス部533bに接続されるとともに、他端部(前端部)がセンサ本体571の圧力入力管571cに接続されている。これにより、下流側圧力パイプ573は、DPF53の下流側管本体533aの内部空間とセンサ本体571の内部空間とを連通させ、センサ本体571においてDPF53の下流側圧力が検出可能に構成されている。この下流側圧力パイプ573の配管経路は、概略、排気浄化コンバータ51をその車幅方向外側に迂回して車両前後方向に延び、熱害プロテクター58を回り込んで排気浄化コンバータ51の前方を横断した後、上方に延びるように設定されている。
【0075】
より詳細には、下流側圧力パイプ573は、
図4に示すように、排気浄化コンバータ51の車幅方向外側において車両前後方向に沿って配管される側方配管部573aと、この側方配管部573aの前端部から車幅方向内側に延びて排気浄化コンバータ51の前方に配管される前方配管部573bとを有する。
【0076】
側方配管部573aは、
図5に示すように、DPF53から離間した位置に設けられた第1屈曲部573cと、第1屈曲部573cの前方に配置されクランク状に屈曲する第2屈曲部573dとを有する。側方配管部573aは、第1屈曲部573cにおいて、下流側接続ボス部533bの突出方向から車両前方に折り返されるとともに、第2屈曲部573dにおいて、車幅方向外側(車両左右方向右側)に緩やかな角度でクランク状に屈曲している。この側方配管部573aは、
図3に示すように、第1屈曲部573cから熱害プロテクター58まで、DOC52とDPF53との間の高さ位置で略車両前後方向に延びている。
【0077】
前方配管部573bは、側方配管部573aの前端部から熱害プロテクター58に沿って車幅方向内側に向かって配管され(
図6参照)、熱害プロテクター58を過ぎた位置に設けられた第3屈曲部573eにおいて上方に屈曲され、センサ本体571の圧力入力管571cに接続されている。従って、前方配管部573bは、DOC52及びDPF53に対して熱害プロテクター58を介在させた状態で配置されていることになる。この前方配管部573bは、熱害プロテクター58の上壁581における車幅方向の内縁部に固定されたパイプブラケット578で支持されている。すなわち、下流側圧力パイプ573は、両端部を除く途中部分では、熱害プロテクター58の上壁581に設けられたパイプブラケット578でのみ支持され、熱害プロテクター58の断熱効果と相俟って排気浄化コンバータ51からの熱伝導が可及的に抑制されている。
【0078】
[作用効果]
以上のように構成されたエンジンの排気浄化装置50では、差圧センサ57のセンサ本体571は、エンジン3のシリンダヘッド32の前面における上部に取り付けられているので、エンジン3に対して走行風による気流の上流側に位置し、エンジン3の前面に沿って流れる気流だけでなく、エンジン3によって暖められる前の気流にも直接的に晒すことができる。
【0079】
特に、本実施形態では、エンジン3の意匠性を向上させるため、アッパーカバー34が設けられているが、このアッパーカバー34に開口部344aが設けられており、センサ本体571は、この開口部344aに前後対向するエンジン3の前面上端部に取り付けられていることから、走行風を直接かつ効率的にセンサ本体571に導くことができる。
【0080】
このため、縦置きエンジン3、特に6つの気筒3aを有し比較的前後に長尺になるような縦置きエンジン3であっても、差圧センサ57のセンサ本体571は、走行風によって冷却することができ、エンジン3からの熱的影響を可及的に抑制してその温度上昇を効果的に抑制でき、これにより差圧センサ57の検出精度を良好なまま維持することができる。
【0081】
更に、本実施形態では、下流側圧力パイプ573は、側方配管部573aと、前方配管部573bとを有し、しかも下流側圧力パイプ573の途中部分は、前方配管部573bで熱害プロテクター58にパイプブラケット578を介してのみ支持されているので、下流側圧力パイプ573そのものについても、エンジン3や排気浄化コンバータ51からの熱的影響を低減することができる。
【0082】
すなわち、下流側圧力パイプ573の側方配管部573aは、排気浄化コンバータ51の車幅方向外側において車両前後方向に沿って配管されるので、排気浄化コンバータ51の車幅方向内側であってこのコンバータ51とエンジン3の排気系側面3cとの間に配管される場合に比べて、エンジン3からの熱的影響が低減される。加えて、前方配管部573bは、側方配管部573aの前端部から車幅方向内側に延びて排気浄化コンバータ51の前方に配管されるので、この前方配管部573bも走行風による気流に直接的に晒して冷却することができる。しかも、側方配管部573aが排気浄化コンバータ51の車幅方向外側に迂回させて配管させることにより、前方配管部573bを比較的長く設定することができ、この前方配管部573bにおける冷却効果を高めることができる。
【0083】
また、上流側圧力パイプ572も、エンジン3の前方であって、排気浄化コンバータ51の車幅方向内側面から離間した位置を当該内側面に沿って上下方向に延び、途中部分において、熱害プロテクター58にパイプブラケット577を介してのみ支持されているので、走行風による気流に直接的に晒して冷却することができ、上流側圧力パイプ572そのものについても、エンジン3や排気浄化コンバータ51からの熱的影響を低減することができる。
【0084】
すなわち、本実施形態に係るエンジンの排気浄化装置50においては、圧力パイプ572、573そのものについても、エンジン3や排気浄化コンバータ51からの熱的影響を低減することができる。
【0085】
このように、本実施形態に係るエンジンの排気浄化装置50においては、センサ本体57や圧力パイプ572,573を含めた差圧センサ57を走行風に晒して冷却することができ、エンジン3からの熱的影響を可及的に抑制することができて、その検出精度を適正な状態に維持することができる。
【0086】
更に、この排気浄化装置50では、DOC52及びDPF53を含む排気浄化コンバータ51がエンジン3の排気系側面3cに車幅方向に隣接して配置されているので、この排気浄化コンバータ51がエンジン3の輻射熱などによって暖められる。しかも、排気浄化コンバータ51がエンジン3の排気系側面3cに配置されているため、エンジン3から排気浄化コンバータ51までの排気経路を短く設定することができ、高温の排気ガスをそのまま導入することができる。このため、排気浄化コンバータ51に含まれる触媒を活性化させることができ、排気ガスの浄化を効率的に行うことができる。
【0087】
特に、DPF53は、DOC52の下方に配置されているので、DPF53からDOC52に伝熱させることができ、これによりDOC52を効率的に活性化させることができ、浄化性能の改善を図ることができる。
【0088】
また、DOC52及びDPF53は、排気系側面3cにおける車両前方側において車両上下方向に並列に取り付けられているので、一対の圧力パイプ572、573の経路も短く設定することができ、これらの圧力パイプ572,573を容易に取り回すことができる。
【0089】
[変形例]
なお、以上に説明したエンジンの排気浄化装置50は、本発明のエンジンの排気浄化装置の一実施形態であり、その具体的構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。以下、その変形例を説明する。
【0090】
(1)前記実施形態では、パティキュレートフィルタとして、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF53)を例示して説明しているが、パティキュレートフィルタであればガソリンパティキュレートフィルタについても適用することができる。
【0091】
(2)前記実施形態では、DOC52とDPF53とが別々のハウジングを有し、両者を連結するものとなされているが、単一の筒状ハウジング内に酸化触媒担体と微粒子捕集フィルタとが直列的に収納されているものであってもよい。
【0092】
ただし、DOC52とDPF53とが別々のハウジングによって別体として構成されている場合には、排気浄化コンバータのレイアウトを多様に変更させることができる。
【0093】
(3)前記実施形態では、排気浄化コンバータ51はDOC52とDPF53とを含み、このDOC52とDPF53とが、エンジン3の排気系側面3cにおける車両前方側に、DPF53が下方に配置される態様で、車両上下方向に並列に配置されているが、排気浄化コンバータの配置態様はエンジン3の排気系側面3cに隣接して配置されるものであればその具体的構成を特に限定するものではない。
【0094】
例えば、排気浄化コンバータにおけるDPFのフィルタ本体の中心軸が車両上下方向に沿った状態(又は上下方向の成分を有する斜め方向に沿った方向)で、エンジン3の排気系側面3cの車両前方側に配置されているものであってもよい。この場合には、フィルタ本体の上流側及び下流側の排気通路がいずれも排気系側面3cにおける車両前方側に位置するので、圧力パイプの取り回しが容易になる。
【0095】
また、前記実施形態では、DPF53の上流側管部532が下流側管部533に対して車両前後方向の前方側になるようにDPF53が配置されているが、上流側管部が下流側管部に対して車両前後方向の後方側になるようにDPFが配置されるものであってもよい。この場合には、前記実施形態と異なり、圧力パイプのうち上流側圧力パイプが「後側排気圧力管」に対応する。
【0096】
更に、DOC52とDPF53との相互の位置関係についても、これらが別体として構成されている場合には、前記実施形態のようにDPF53がDOC52の下方に配置されるものに限られず、その逆であってもよいし、または車両前後方向に並列に配置されるものであってもよい。
【0097】
ただし、前記実施形態のように、排気上記コンバータの少なくともパティキュレートフィルタについて、エンジン3の排気系側面3cにおける車両前後方向の前方側に配置されれば、排気圧力管の取り回しが容易になる点で好ましい。
【0098】
(4)前記実施形態では、圧力センサとして、DPF53の前後差圧を直接検出する差圧センサ57を採用しているが、圧力センサは差圧を検出できるものであれば、その具体的構成を特に限定するものではなく、DPF53の前後圧力を個別に検出してその圧力差を算出するものであっても良い。
【0099】
(5)前記実施形態では、圧力パイプ572,573は、DPF53の上流側及び下流側管部532,533にそれぞれ接続されているが、圧力パイプ572,573に例示される排気圧力管の一端部の接続箇所は、本実施形態に限定されるものではなく、DPF53(厳密にはフィルタ本体531)の上流側及び排気側の排気通路5aであれば、例えばDOC52の下流側管部523やDPF523の下流側に配置された接続管5bに接続されるものであっても良い。
【0100】
要するに、排気圧力管は、DPF53におけるフィルタ本体531の目詰まりを検出できるように、DPF53の上流側及び下流側の排気通路に一端部が接続されればよい。
【0101】
(6)また、排気圧力管の配管経路についても特に限定するものではなく、エンジン3の車両前後方向の前面に配置されたセンサ本体に接続できるものであれば、特に限定するものではない。例えば、後側排気圧力管について、配管経路を短くするという観点で排気浄化コンバータとエンジンの排気系側面3cとの間に車両前後方向に沿って配管するものであってもよい。
【符号の説明】
【0102】
3 エンジン
3c 排気系側面
34 アッパーカバー(アッパーカバー部材に対応)
344a 開口部
5 排気装置
5a 排気通路
50 排気浄化装置
51 排気浄化コンバータ
52 DOC(酸化触媒に対応)
53 DPF(パティキュレートフィルタに対応)
57 差圧センサ(圧力センサに対応)
571 センサ本体
572 上流側圧力パイプ(排気圧力管に対応)
573 下流側圧力パイプ(排気圧力管に対応)
573a 側方配管部
573b 前方配管部
58 熱害プロテクター