排气净化装置的制作方法

1.本公开涉及搭载于车辆上的排气净化装置。


背景技术：

2.在具备发动机的车辆中设置有用于净化排气的排气净化装置。作为排气净化装置，已知由dpf装置和scr装置构成的装置，dpf装置具备捕捉排气所含的粒状物质(pm)的过滤器(dpf)，scr装置具备将排气所含的氮氧化物(nox)还原并净化的选择还原型催化剂(scr)。例如，专利文献1公开了一种排气净化装置的设置结构，其具备收纳有前段氧化催化剂和dpf的上游侧壳体以及收纳有scr催化剂和后段氧化催化剂的下游侧壳体。该结构中，排气净化装置经由支架与侧架连结。
3.现有技术文献
4.专利文献1：日本特开2009-78591号公报


技术实现要素：

5.流入壳体内的排气沿壳体的纵向流动，考虑到对车辆的搭载性和布局的关系，优选壳体的纵向短。但是，如果缩短壳体，则收纳在其内部的催化剂(净化构件)变小，难以提高排气净化性能。
6.本公开的排气净化装置是鉴于这样的课题而提出的，其目的之一是通过精心设计与壳体连接的管来缩短壳体。
7.本案是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，可以作为以下的方案或应用例来实现。
8.(1)本应用例的排气净化装置，具备壳体、入口开口部、出口开口部、第1管和第2管，所述壳体收纳对搭载于车辆上的发动机的排气进行净化的净化构件，并且所述排气的流通方向成为所述壳体的纵向，所述入口开口部设在所述壳体的纵向的一端部，用于使所述排气流入所述壳体内，所述出口开口部设在所述壳体的纵向的另一端部，用于使所述排气从所述壳体流出，所述第1管与所述入口开口部连接，所述第2管与所述出口开口部连接。所述第1管的对于所述壳体的连接端部和所述第2管的对于所述壳体的连接端部中的至少一者的截面形状，是所述壳体纵向的尺寸比所述壳体横向的尺寸小的扁平形状。
9.这样，通过将第1管和第2管中至少一者的连接端部的截面形状设为壳体纵向的尺寸比壳体横向的尺寸小的形状，能够在管与壳体纵向端部连接时减小管在壳体内所占的纵向尺寸。因此，在确保净化构件大小的同时缩短壳体的纵向尺寸，由此，排气净化装置的车载性和布局自由度提高。或者，在将壳体的纵向尺寸设定为例如设计上可行的最大长度的情况下，能够在壳体中收纳更大容量的净化构件。
10.(2)在本应用例的排气净化装置中，所述第1管和所述第2管中的至少一者可以具备外侧管部，所述外侧管部在所述壳体的外侧与成为所述扁平形状的所述连接端部相连，成为所述扁平形状的所述连接端部的截面积与所述外侧管部的截面积大小相同(包括相同
程度的大小)。
11.通过这样使截面积的大小彼此相同，能够使排气的流量大致相同，能够降低因流量变化造成的阻力。
12.(3)在本应用例的排气净化装置中，成为所述扁平形状的所述第1管和所述第2管中的至少一者的所述连接端部可以在所述壳体的内部延伸设置并与所述壳体的内表面接触配置。
13.这样，通过将成为扁平形状的管的连接端部在壳体内部延伸设置并使其与内表面接触配置，壳体从内侧被加强，壳体的强度提高。
14.(4)在本应用例的排气净化装置中，所述第1管的所述连接端部和所述第2管的所述连接端部可以均为所述扁平形状，所述扁平形状可以是椭圆形、具有圆角的矩形或跑道形状。
15.这样，两根管的连接端部若都是扁平形状，则两根管在壳体内所占据的纵向尺寸变得更小，在确保净化构件大小的同时使壳体变得更短。或者，在将壳体长度设计为预定长度的情况下，壳体中能够收纳更大容量的净化构件。
16.(5)在本应用例的排气净化装置中，在所述壳体中可以收纳有作为所述净化构件的选择还原型催化剂。
17.这样，作为净化构件的选择还原型催化剂(scr)被收纳在壳体中，因此能够确保scr的长度而不用增大壳体的纵向尺寸。由此，能够延长排气通过scr的距离，因此排气净化性能提高。
18.(6)在本应用例的排气净化装置中，所述壳体可以以所述纵向与所述车辆的车宽方向一致的方向搭载于所述车辆上。
19.通过上述的第1管和第2管中的至少一者的连接端部的截面成为扁平形状，即使以这样的方向配置壳体也能够在满足车宽规定的同时确保净化构件的长度(容量)，排气净化性能提高。
20.根据本公开的排气净化装置，通过对与容纳了净化构件的壳体相连接的管的截面形状进行局部设计，能够缩短壳体的纵向尺寸。
附图说明
21.图1是用于说明作为实施方式的排气净化装置的示意立体图。
22.图2是表示作为实施方式的排气净化装置所含的scr装置和与其相连的管的侧视图。
23.图3是图2的x-x向视截面图。
24.图4是图2和图3的y-y向视截面图。
25.图5是图2的z-z向视截面图。
具体实施方式
26.参照附图对作为实施方式的排气净化装置进行说明。以下所示实施方式仅是示例，并不排除以下实施方式中没有明确示出的各种变形和技术的应用。本实施方式的各结构可以在不脱离其主旨的范围进行各种变形而实施。另外，可以根据需要进行取舍选择，也
可以适当组合。
27.[1.整体结构]
[0028]
本实施方式的排气净化装置1是对从搭载于车辆上的发动机(例如柴油发动机、省略图示)排出的排气进行净化的装置。本实施方式中，如图1所示，例示具备dpf装置2和scr装置3的排气净化装置1。另外，本实施方式中，例示排气净化装置1被安装在车辆右侧的侧架10(图1中用两点划线表示其一部分)的结构。侧架10是沿车辆前后方向延伸设置的左右一对骨架构件，例如形成为截面u字状。
[0029]
图1中的白色空心箭头表示流入dpf装置2的排气的流向。dpf装置2是配置在排气净化装置1中的上游侧的净化装置，在筒状的第1壳体2c内收纳未图示的前段氧化催化剂和微粒过滤器(diesel particulate filter、以下称为“dpf”)而构成。前段氧化催化剂是对排气中的一氧化氮(no)、未燃烧燃料中的烃(hc)等进行氧化的氧化催化剂，在蜂窝状载体上担载催化剂物质而构成。dpf是捕捉排气所含的粒状物质(particulate matter、以下称为“pm”)的多孔质过滤器，配置在前段氧化催化剂的下游。前段氧化催化剂和dpf是排气净化用的净化构件。
[0030]
scr装置3是配置在排气净化装置1中的下游侧的净化装置，在筒状的第2壳体3c内收纳选择还原型催化剂3a(参照图3、selective catalytic reduction、以下称为“scr3a”)和后段氧化催化剂3b(参照图3)而构成。scr3a是将排气中的氮氧化物(nox)还原除去的催化剂，在蜂窝状载体上担载催化剂而构成。scr3a将从设在scr装置3的上游侧的还原剂喷射装置6供给的添加物(尿素水)水解为氨(nh3)并吸附氨，将吸附了的氨作为还原剂将排气中的no
x
还原成氮(n2)。后段氧化催化剂3b配置在scr3a的下游，是用于除去scr3a中的还原反应中的剩余量氨的氧化催化剂，例如与前段氧化催化剂同样地构成。scr3a和后段氧化催化剂3b也是排气净化用的净化构件。
[0031]
壳体2c、3c都是排气的流通方向与纵向一致。本实施方式的排气净化装置1以第2壳体3c的纵向相对于第1壳体2c的纵向大致正交的方向搭载于车辆上。更具体而言，第1壳体2c以其纵向与车辆前后方向大致一致的方向搭载，第2壳体3c以其纵向与车宽方向大致一致的方向搭载。
[0032]
作为第1壳体2c，在纵向的一端部(车辆前侧的端部)设置用于使排气流入第1壳体2c内的入口开口部(省略图示)，在纵向的另一端部(车辆后侧的端部)设置用于使排气从第1壳体2c流出的出口开口部(省略图示)。再者，在第1壳体2c的入口开口部连接将发动机和dpf装置2相连的未图示的配管。该配管和第1壳体2c的上游端中的至少一者通过未图示的支架等固定到侧架10上。
[0033]
另外，作为第2壳体3c，在纵向的一端部(车辆右侧的端部)设置用于使排气流入第2壳体3c内的入口开口部3d(参照图3)，在纵向的另一端部(车辆左侧的端部)设置用于使排气从第2壳体3c流出的出口开口部3e(参照图3)。再者，图3和图5中，用白色空心箭头表示排气的流通方向。
[0034]
在排气净化装置1设置两种管4、5。第1管4是连通两个壳体2c、3c的配管，构成将流经第1壳体2c的排气向第2壳体3c引导的流路。即，第1管4的上游端与第1壳体2c的出口开口部连接，其下游端与第2壳体3c的入口开口部3d连接。再者，本实施方式的第1管4在沿车宽方向延伸设置的部分，经由凸缘4f连结两根管材而构成一根配管。不过，第1管4也可以由一
根配管而不是由分体式构成。
[0035]
如图2和图5所示，第2管5是其上游端与第2壳体3c的出口开口部3e连接的配管，构成使被排气净化装置1净化后的排气向车辆外部排出的流路。再者，本实施方式的第2管5也与第1管4同样，在沿车宽方向延伸设置的部分，经由凸缘5f连结两根管材而构成一根配管。不过，第2管5也可以由一根配管而不是由分体式构成。
[0036]
本实施方式的排气净化装置1中，第1管4沿车宽方向延伸设置，在该第1管4设置上述还原剂喷射装置6。再者，还原剂喷射装置6的位置不限于此，例如也可以是第1壳体2c与第1管4的连接部位，当第1管4的上游端进入到第1壳体2c内的情况下，也可以在第1壳体2c内。
[0037]
本实施方式的排气净化装置1具有安装构件20，安装构件20用于在将第1壳体2c和第2壳体3c连结了的状态下将两个壳体2c、3c安装于车身(本实施方式中是侧架10)上。安装构件20具有夹持第1壳体2c的外周面的dpf带21、夹持第2壳体3c的外周面的两个scr带22、从车辆前后方向夹着第2壳体3c的两个侧面部23、以及连结dpf带21和侧面部23的连结面部24。
[0038]
dpf带21将第1壳体2c的车辆后方侧夹持并与连结面部24连结(缔结)。各scr带22在纵向上隔离开的位置夹持第2壳体3c并与侧面部23连结，侧面部23与连结面部24连结。这样，本实施方式的排气净化装置1中，dpf装置2和scr装置3以紧凑的状态搭载于车辆上。
[0039]
排气净化装置1具有多个传感器7和多个控制器8，多个传感器7至少分别配置在第1壳体2c和第2壳体3c上，对在内部流通的排气的状态进行检测，多个控制器8分别对多个传感器7进行控制。作为传感器7，例如可举出温度传感器、压力传感器、nox传感器、pm传感器和nh3传感器。再者，图1中附带标记7a的传感器是温度传感器，附带标记7b的传感器是nox传感器或nh3传感器。除了壳体2c、3c之外，各种传感器7也可以配置在第1壳体2c的上游侧的配管、第1管4和第2管5上。
[0040]
控制器8针对每个传感器7而设置，经由线束9与对应的传感器7连接。作为控制器8，例如可举出压力传感器用控制器、温度传感器用控制器、nox传感器用控制器、pm传感器用控制器和nh3传感器用控制器。线束9在第1壳体2c和第2壳体3c的周围布线，通过未图示的夹子等防止错位。本实施方式的排气净化装置1中，多个控制器8安装在支架11上，由此汇集在一处，但也可以通过将各控制器8分别配置在对应的传感器7的位置而省略支架11。
[0041]
[2.要部结构]
[0042]
接着，对与排气净化装置1的第2壳体3c(以下简称为“壳体3c”)连接的2根管4、5的结构、以及各管4、5对于壳体3c的连接结构进行说明。图2是表示各管4、5与壳体3c连接了的状态的侧视图，图3～图5分别是图2的x-x、y-y、z-z向视截面图。再者，这些图中，以各管4、5被凸缘4f、5f分开的状态来表示。
[0043]
如图1和图3所示，第1管4从车辆后方观察(从后面观察)形成为大致l字状。本实施方式的第1管4具有：沿车宽方向延伸存在的主体部4a、从主体部4a的车辆外侧的端部向上方弯曲形成的角部4c、以及与壳体3c连接的连接端部4b。该主体部4a、角部4c和连接端部4b彼此连续，主体部4a的延伸方向与连接端部4b的延伸方向正交。本实施方式中，主体部4a的延伸方向与壳体3c的纵向(车宽方向)一致，连接端部4b的延伸方向与壳体3c的横向(壳体3c若为圆筒则为径向)一致。
[0044]
如图2所示，本实施方式的主体部4a的截面形状为大致圆形，截面在主体部4a的纵向(即车宽方向)上是一样的。以下，将主体部4a的截面的外径尺寸设为l1。另外，如图3所示，第1管4的截面形状随着从主体部4a经由角部4c向连接端部4b而变化。具体而言，主体部4a的截面为大致圆形，而连接端部4b的截面如图4所示是主体部4a的截面被压扁(变窄)的扁平形状。
[0045]
如图3和图4所示，连接端部4b的截面形状是：与壳体3c的纵向一致的尺寸(纵向尺寸l1')比与横向一致的尺寸(横向尺寸)小的扁平形状。再者，图4例示了连接端部4b的截面的横向尺寸与主体部4a的截面的外径l1相等的第1管4，但连接端部4b的截面的横向尺寸不限于此。另外，图4中，示出连接端部4b的截面为大致椭圆形的第1管4，但也可以是椭圆以外的扁平形状(例如具有圆角的矩形、多边形、跑道形状)。再者，在此所说的“跑道形状”是指田径场馆内的竞走用的赛道形状。
[0046]
如图3所示，本实施方式的第1管4中，连接端部4b在壳体3c的内部延伸设置，并与壳体3c的内表面(在此为车辆外侧的端面)接触配置。这样，连接端部4b从入口开口部3d延伸设置到壳体3c的深处并与壳体3c的内表面接触配置，由此，连接端部4b具有从壳体3c的内表面侧加强壳体3c的功能。在连接端部4b贯穿设置有许多孔部4d。流经第1管4后的排气通过这些孔部4d流入壳体3c内。
[0047]
与第1管4同样地，第2管5也从车辆后方观察(从后面观察)形成为大致l字状。如图5所示，本实施方式的第2管5具有：沿车宽方向延伸存在的主体部5a、从主体部5a的车辆内侧的端部向上方弯曲形成的角部5c、以及与壳体3c连接的连接端部5b。该主体部5a、角部5c和连接端部5b彼此连续，主体部5a的延伸方向与连接端部5b的延伸方向正交。本实施方式中，主体部5a的延伸方向与壳体3c的纵向(车宽方向)一致，连接端部5b的延伸方向与壳体3c的横向(壳体3c若为圆筒则为径向)一致。
[0048]
如图2所示，本实施方式中，第2管5的主体部5a的截面形状也大致为圆形，截面在主体部5a的纵向(即车宽方向)上是一样的。以下，将主体部5a的截面的外径尺寸设为l2。另外，与第1管4同样地，第2管5的截面形状也随着从主体部5a经由角部5c向连接端部5b而变化。具体而言，主体部5a的截面为大致圆形，而连接端部5b的截面如图5所示为主体部5a的截面被压扁(变窄)的扁平形状。
[0049]
如图5所示，对于连接端部5b的截面形状，与壳体3c的纵向一致的尺寸(纵向尺寸l2')比与横向一致的尺寸(横向尺寸)小。再者，图5中例示了连接端部5b的截面的横向尺寸与主体部5a的截面的外径l2相等的第2管5，但连接端部5b的截面的横向尺寸不限于此。图5中例示了连接端部5b的截面为具有圆角的大致矩形的第2管5。再者，连接端部5b的截面形状也可以是其他扁平形状(例如椭圆形、跑道形状或矩形以外的扁平的多边形)。
[0050]
如图5所示，本实施方式的第2管5中，连接端部5b在壳体3c的内部延伸设置并与壳体3c的内表面(在此为车辆内侧的端面)接触配置。这样，连接端部5b从出口开口部3e延伸设置到壳体3c的深处，并与壳体3c的内表面接触配置，由此，连接端部5b也具有从壳体3c的内表面侧加强壳体3c的功能。再者，第2管5的连接端部5b在壳体3c内开口，穿过了壳体3c内的scr3a和后段氧化催化剂3b的排气通过开口流入第2管5内并向外部排出。
[0051]
另外，本实施方式的排气净化装置1中，如图2所示，第1管4与壳体3c的下方且斜后方连接，第2管5与壳体3c的下方且斜前方连接。由此，避免了两根管4、5的干涉。
[0052]
[3.作用、效果]
[0053]
上述排气净化装置1中，在收纳有作为净化构件的scr3a和后段氧化催化剂3b的壳体3c的纵向一端设置入口开口部3d，在另一端设置出口开口部3e。此外，与这些开口部3d、3e连接的管4、5的连接端部4b、5b中的至少一者的截面形状，是壳体3c纵向尺寸l1'、l2'比横向尺寸l1、l2小的扁平形状。
[0054]
这样，通过将管4、5的连接端部4b、5b的截面形状设为壳体3c横向尺寸l1、l2比纵向尺寸l1'、l2'小，在壳体3c的纵向端部连接了管4、5时，能够减小管4、5在壳体3c内所占据的纵向尺寸。例如，在将壳体3c的纵向尺寸设为100的情况下，管4、5的连接端部4b、5b的纵向尺寸l1'、l2'越短，配置在壳体3c内的净化构件的纵向尺寸就成为越接近100的值。
[0055]
因此，通过精心设计与壳体3c连接的管4、5，能够在确保净化构件大小的同时缩短壳体3c。由此，能够提高scr装置3、进而提高排气净化装置1的车载性和布局自由度。或者，在将壳体的纵向尺寸设定为例如设计上可行的最大长度的情况下，能够在壳体3c中收纳更大容量的净化构件。
[0056]
根据上述排气净化装置1，管4、5的连接端部4b、5b在壳体3c的内部延伸设置，并与壳体3c的内表面接触配置，所以能够提高壳体3c的强度。
[0057]
根据上述排气净化装置1，第1管4的连接端部4b和第2管5的连接端部5b均为扁平形状，因此能够更加减小两根管4、5在壳体3c内所占据的纵向尺寸。由此，能够在确保净化构件大小的同时使壳体3c更短。或者，在将壳体3c的长度设计为预定长度的情况下，能够在壳体3c中收纳更大容量的净化构件。
[0058]
上述排气净化装置1中，在壳体3c中收纳有作为净化构件的scr3a，因此能够确保scr3a的长度而不用增大壳体3c的纵向尺寸。由此，能够延长排气通过scr3a的距离，因此能够提高排气净化性能。
[0059]
上述排气净化装置1中，壳体3c以壳体3c的纵向与车宽方向一致的方向搭载于车辆上。换句话说，根据采用了上述管4、5的连接结构的排气净化装置1，即使以这样的方向配置壳体3c也能够在满足车宽规定的同时确保净化构件的长度(容量)，实现排气净化性能的提高。
[0060]
[4.变形例]
[0061]
上述排气净化装置1的结构是一例。上述排气净化装置1中，例示了两根管4、5的连接端部4b、5b均为扁平形状的情况，但只要连接端部4b、5b中的至少一者为扁平形状，在使管4、5与壳体3c的纵向端部连接时就能够减小管4、5在壳体3c内所占据的纵向尺寸。另外，管4、5的主体部4a、5a的截面形状不限于圆形。
[0062]
上述管4、5的连接端部4b、5b均在壳体3c的内部延伸设置，并与壳体3c的内表面接触配置，但连接端部4b、5b也可以与壳体3c的内表面非接触地配置。另外，连接端部4b、5b也可以不在壳体3c的内部延伸设置。例如，也可以在第1管的连接端部的端面设置开口，以该端面的开口与入口开口部3d连通的方式使连接端部与壳体3c连接。再者，第2管的连接端部也可以与其同样地构成。
[0063]
应用了上述连接部分的结构的壳体中所收纳的净化构件不限于scr3a和后段氧化催化剂3b。换句话说，可以代替scr3a和后段氧化催化剂3b或在此以外，将与收纳有其他净化构件的壳体连接的管的连接端部的截面形状设为上述扁平形状。
[0064]
上述dpf装置2和scr装置3的配置不限于上述记载。例如，这些装置2、3可以相反地配置，可以平行地配置，也可以配置成沿车辆前后方向延伸(呈大致直线状)。另外，将dpf装置2和scr装置3对于车身的固定方法可以不是使用上述安装构件20的方法。另外，可以设置代替dpf装置2和scr装置3或在此以外，收纳其他净化构件、例如在过滤器上涂布有选择还原型催化剂的scrf(selective catalytic reduction on filter)的排气净化装置。在设置代替dpf装置2而收纳scrf的排气净化装置的情况下，也可以在收纳scrf的壳体中设置上述还原剂喷射装置6。
[0065]
另外，可以使第1管4的主体部4a的截面积和/或角部4c的截面积与连接端部4b的截面积成为相同大小。通过这样使面积相同(相同程度的面积即可)，能够使排气的流量在主体部4a和/或角部4c与连接端部4b大致相同，能够降低因流量变化造成的阻力。同样地，能够使第2管5的主体部5a的截面积和/或角部5c的截面积与连接端部5b的截面积为相同大小(相同程度的面积即可)。该情况下，也能够与上述同样地降低因流量变化造成的阻力。
[0066]
再者，本变形例中，第1管的主体部4a和角部4c、以及第2管的主体部5a和角部5c分别对应于外侧管部，但外侧管部不限于此，只要是与连接端部4b或连接端部5b相连的壳体外侧的管部即可。
[0067]
另外，前述实施方式中，将第2壳体3c内的排气通过净化构件的方向设为纵向，并将与该纵向正交的方向设为横向，但本发明在例如排气通过净化构件的方向的壳体长度比排气通过净化构件的方向所正交的方向的壳体长度小的壳体中也可以应用。本说明书中，为了方便起见，记载为纵向和横向，将壳体内的排气通过净化构件的方向表示为纵向，并将壳体内的排气通过净化构件的方向所正交的方向表示为横向。
[0068]
附图标记说明
[0069]1ꢀꢀꢀ
排气净化装置
[0070]
3a
ꢀꢀ
scr催化剂(净化构件)
[0071]
3c
ꢀꢀ
第2壳体(壳体)
[0072]
3d
ꢀꢀ
入口开口部
[0073]
3e
ꢀꢀ
出口开口部
[0074]4ꢀꢀꢀ
第1管
[0075]
4b
ꢀꢀ
连接端部
[0076]5ꢀꢀꢀ
第2管
[0077]
5b
ꢀꢀ
连接端部