JP3858493B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガスに含まれる微粒子(パティキュレート)を捕集して排気ガスを浄化する、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中には、カーボンを主成分とするパティキュレート(排気微粒子)が含まれている。
このため、ディーゼルエンジンを搭載した自動車では、排気管(排気通路)にセラミック製の円柱状のディーゼルパティキュレートフィルタ〔以下、単にフィルタ、又はDPF(=Diesel Particurate Filter )という〕を設けて、このフィルタで排気ガス中のパティキュレートを捕集して、パティキュレートの大気への排出を抑制している。
【0003】
ところで、フィルタ内にパティキュレートが堆積していくと、このパティキュレートによりフィルタ内が目詰まりして通気性が損なわれてしまう。このため、定期的にフィルタ内のパティキュレートを除去してフィルタの再生を図る必要がある。
フィルタを再生するには、フィルタ内のパティキュレートを燃焼させる手法が一般に良く知られているが、このようなフィルタの再生時には、パティキュレートを捕集することができなくなる。そこで、従来より、一対(2つ)のフィルタを並行に設け、いずれか一方のフィルタの再生時には他方のフィルタでパティキュレートを捕集することでパティキュレートの捕集を継続して行なえるようにした排気浄化装置が提案されている。
【0004】
以下、このような排気ガス浄化装置の構成の一例について図5を用いて説明すると、排気通路上には、排気ガスの流れ方向の下流側に向かって2方向に分岐したフロントパイプ101が設けられており、このフロントパイプ101から分岐した2つの通路101a,101bにそれぞれケース102a,102bが介装されている。また、このケース102a,102b内にはそれぞれ図示しないフィルタが収納されており、これらのフィルタによりパティキュレートが捕集される。
【0005】
また、各ケース102a,102bの後方(下流側)には、2つの通路103a,103bを有するテールパイプ103が接続されており、このテールパイプ103を介して排気ガスは大気に排出される。
また、これらのケース102a,102bは、いずれも2分割可能に構成されている。すなわち、図示するように、ケース102a,102bは、上流側ケース部104と下流側ケース部105とをそなえており、これらのケース部104,105の開口部(接続部)の外周縁部に形成されたフランジ部106,107をボルト108で締結することにより、各ケース部104,105が一体に接続されている。
【0006】
ところで、フロントパイプ101の各通路101a,101b上には、図示するように、それぞれ開閉弁109a,109bが設けられている。これらの開閉弁109a,109bは、いずれも図示しない制御手段(コントロール)からの制御信号に基づいて作動するオンオフバルブであって、全閉又は全開の何れかの状態に切り換えられる。つまり、開閉弁109a,109bの作動状態を制御することにより、通路101a,101bが連通状態又は遮断状態に選択的に切り換え可能に構成されている。
【0007】
また、上記の通路101aと通路101bとの間には、通路110が設けられている。ここで、この通路110の一端は、開閉弁109aとケース102aとの間に接続され、また、その他端は、開閉弁109bとケース102bとの間に接続されている。
また、この通路110には、制御弁111が介装されている。この制御弁111は、ここではコントローラからの制御信号に基づいてその開度が調整可能な制御弁として構成されている。
【0008】
そして、各ケース102a,102b内のフィルタのうち、一方のフィルタ(例えばケース102a内のフィルタ)にパティキュレートが堆積した場合には、以下のようにして、フィルタの再生が行なわれる。
まず、開閉弁109aを全閉状態にするとともに開閉弁109bを全開状態にして、ケース102a内への排気ガスの流入を遮断する。この場合、フロントパイプ101内の排気ガスは、全量通路101b側に流入し、排気ガス内に含まれるパティキュレートは他方のフィルタ(例えばケース102b内のフィルタ)で捕集される。
【0009】
そして、この状態でケース102a内のフィルタを電気ヒータ等により加熱して、パティキュレートの主成分であるカーボンを燃焼させるのである。また、この場合には、カーボンが燃焼し始めると電気ヒータの作動を停止する。そして、これ以降は、カーボンの自己着火により燃焼が広がってカーボンが除去されるのである。なお、電気ヒータについては図示はしないが、通常は、ケース102a,102b内においてフィルタの上流側に配設されている。
【0010】
また、このときには、制御弁111が所定開度となるように制御されて、パティキュレートの燃焼に必要な酸素が通路110側から供給される。
また、ケース102b内のフィルタを再生する場合には、上述とは逆に、開閉弁109aを全開状態にするとともに開閉弁109bを全閉状態にして、ケース102b内のフィルタに堆積したパティキュレートを燃焼させるのである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図5に示すような排気浄化装置では、システム全体が大型化してしまい、比較的小型の車両への搭載が困難であるという課題がある。すなわち、この装置では、2つのケース102a,102bが並列に配設され、さらに、フロントパイプ101及びテールパイプ103が接続されているため、幅寸法W及び長さ寸法Lが大きくなり、このため車両への搭載性を損なうという課題がある。
【0012】
ところで、例えば特公平3−80962号公報には、共通のケース内に2つのフィルタを並列に配設した技術が開示されている。そして、この技術では、上流側ケース部と下流側ケース部とに分割可能なケースを用い、一方のケース部の分割開口部に、ケース内部を入り口側と出口側とを区画する仕切壁(仕切板)を介装し、この仕切壁に形成されたフィルタ装着用の一対の開口にそれぞれフィルタを取り付けて、各フィルタを共通のケースに収容している。
【0013】
また、フィルタの取り付け構造としては、各フィルタの外周部にフィルタフランジを装着し、ケース接合用ボルトとは別のボルト等で、各フィルタ装着用の開口縁部にフィルタフランジの各部を締結して、各フィルタを仕切壁に固定する構造が用いられている。
しかしながら、この公報の技術では、ケース接合用ボルトとフィルタ取り付け用ボルトとがそれぞれ別々のボルトであるため、ケースの周壁とフィルタとの間にフィルタ固定用ボルトを配置するためのスペースが必要であり、十分な小型化を図れないという課題がある。また、締結箇所が多く、多数のボルトが必要になるという課題もある。
【0014】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、システム全体のさらなる小型化を図り、小型の車両にも容易に搭載できるようにした、内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明の内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の排気経路に互いに並列に設けられた複数のパティキュレートフィルタが、排気ガスの流れ方向に沿って上流側ケース部と下流側ケース部とに分割可能なケースに収納されている。また、上流側ケース部は各パティキュレートフィルタをそれぞれ収納するように個別に形成され、下流側ケース部は各パティキュレートフィルタをともに収納するような共通なケース部として形成されている。そして、パティキュレートフィルタに設けられたフィルタフランジが、上記各上流側ケース部と上記下流側ケース部との接続部に設けられたケースフランジに挟持されるように上記各フランジを締結することにより、パティキュレートフィルタがケースに固定される。
【0016】
そして、このように下流側ケース部を共通化、即ち、1ユニット化することにより、排気浄化装置のさらなる小型化を図ることができる。つまり、下流側ケース部のみを共通化し、上流側ケース部及び下流側ケース部の両ケースフランジによりフィルタフランジを挟持することにより、両ケースフランジを接合するボルト等を用いてフィルタフランジを取り付け固定することができ、従来必要であったフィルタフランジ締結専用のボルト等を廃止することができるのである。また、フィルタフランジ締結のためにのみに必要であったスペースをなくすことができる。さらに、上流側ケース部のケースフランジ側部分を上流側ケース部の本体部よりも小径に形成すること、即ち、上流側ケース部のケースフランジ側部分を絞って形成することにより、各上流側ケース部の近接配置が可能となり、やはりさらなる小型化を図ることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の一実施形態としての内燃機関の排気浄化装置について説明すると、図1はその全体構成を示す模式図、図2はその要部構成を示す模式的な断面図であって、(a)は上流側ケース部のフランジを一体に形成した場合のフランジ形状を示す図、(b)は上流側ケース部のフランジを個別に形成した場合のフランジ形状を示す図、図3はその要部構成を示す模式的な断面図であって、(a)は上流側ケース部の下流端を絞って形成した場合の断面図、(b)は絞らずに形成した場合の断面図、図4はその全体構成を示す図であって従来の装置と大きさを比較して示す図である。
【0018】
本実施形態の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関(エンジン)、特にディーゼルエンジンをそなえた車両の排気経路(排気通路)上に設けられ、図1に示すように、上流側からフロントパイプ1,ケース2及びテールパイプ3をそなえて構成されている。このうちフロントパイプ1は、排気ガス流れ方向下流側に向かって2つの通路1a,1bに分岐しており、各通路1a,1bの下流端はケース2にそれぞれ接続されている。
【0019】
また、ケース2内には、2つのパティキュレートフィルタ(フィルタ)10,10が並列に配設されており、これらのフィルタ10,10により排気ガス中のパティキュレートが捕集されるようなっている。また、フィルタ10,10を通過した排気ガスはテールパイプ3を介して排出されるようになっている。
また、ケース2は、上流側ケース部(以下、フロントケースという)4と下流側ケース部(以下、リアケースという)5との2つのケース部に分割可能に構成されている。
【0020】
このような2つのケース4,5のうち、フロントケース4に着目すると、このフロントケース4は、2つのフィルタ10,10をそれぞれ収納するべく個別のケース4a,4bとして形成されている。そして、図1に示すように、各フィルタ10,10の上流側半部がそれぞれフロントケース4a,4bに収納されるようになっている。なお、以下では、フロントケース4a,4bを特に区別しない場合や2つのフロントケース4a,4bを1つの機能部として指す場合には、端に符号4を付して説明する。
【0021】
また、図1,図3(a)に示すように、各フロントケース4a,4bはいずれも円筒状に形成され、下流側部分(ケースフランジ側部分)42の径が上流側部分(本体部)41よりも絞られて形成されている。つまり、フロントケース4a,4bは、本体部41よりも下流側部分42の方が小径に形成されているのである。なお、上述した下流側部分42の内径は、フィルタ10が収納可能な範囲で極力小さな径に設定するのが好ましい。
【0022】
また、リアケース5は、各フィルタ10,10をともに収納しうる共通のケースとして形成されている。そして、このリアケース5には、図1に示すように、各フィルタ10,10の下流側半部が収納されるようになっている。なお、リアケース5の下流端には、図1に示すように、リアパイプ3が接続されており、リアケース5内で合流した排気ガスはこのリアパイプ3を通って排出されるようになっている。
ところで、上述したフロントケース4a,4b及びリアケース5の接合部(即ち、フロントケース4a,4bの下流端部及びリアケース5の上流端部)には、ケースフランジ6,7がそれぞれ形成されており、これらのケースフランジ6,7をボルト8等により締結することでフロントケース4とリアケース5とが接合されるとともに、各フィルタ10,10が固定されるようになっている。
【0023】
ここで、フロントケース4側に設けられたケースフランジ6は、図2(a)に示すような1枚の板状のフランジであって、図示するように長円形状に形成されている。そして、このケースフランジ6に、フロントケース4a,4bの外周縁部が挿通しうる穴部6a,6bが形成され、この穴部6a,6bにフロントケース4a,4bを溶接等により固着することで、フロントケース4が構成されているのである。
【0024】
一方、ケースフランジ7は、上記ケースフランジ6と同様の形状〔図2(a)参照〕に形成されており、リアケース5の開口縁部においてリアケース5に溶接等により固着されている。
また、図3(a)に示すように、各フィルタ10には、鍔状のフィルタフランジ11が形成されている。このフィルタフランジ11は、フィルタ10の外周側に設けられ、フィルタ10に固着されている。
【0025】
そして、このフィルタフランジ11を挟持するように、ケースフランジ6,7がボルト8等で締結されており、これにより、フィルタ10がケース2に取り付けられるとともに、フロントケース4とリアケース5とが接合されるようになっているのである。
【0026】
また、各通路1a,1bには、制御弁9a,9bが設けられている。これらの制御弁9a,9bは、その開度を全開から全閉までの間で複数段階に調整可能な多段バルブとして構成されており、図示しないECU(制御手段)からの制御信号に基づいてそれぞれ独立してその作動が制御されるようになっている。
そして、このような制御弁(多段バルブ)9a,9bを設けることにより、従来必要であった酸素供給用通路や酸素供給用の制御弁(ともに、図5の符号110,111参照)が不要となるのである。
【0027】
本発明の一実施形態としての内燃機関の排気浄化装置は、上述のように構成されているので、例えば通路1a側のフィルタ10を再生する場合には、制御弁9bが全開に制御されるとともに、制御弁9aが所定開度となるように制御される。これにより、排気ガスのほとんどは、通路1bからフロントケース4b内のフィルタ10に流入して、このフィルタ10でパティキュレートが捕集される。
【0028】
一方、フロントケース4a内のフィルタ10は、図示しない電気ヒータにより加熱され、フィルタ10内に堆積したパティキュレートの主成分であるカーボンが燃焼する。なお、この場合、フィルタ10内のカーボンが燃焼を開始すると電気ヒータの作動を停止して、これ以降は、カーボンの自己着火により、フィルタ10内全体に燃焼が広がるのである。また、このとき燃焼に必要な酸素は、制御弁9aを介して通路1a及びフロントケース4a内に供給される。
【0029】
また、フロントケース4b内のフィルタ10の再生時には、上述と逆に、制御弁9aが全開に制御されるとともに制御弁9bが所定開度となるように制御される。そして、これ以外は上述と同様にしてフィルタ10の再生が行なわれる。
そして、本実施形態の内燃機関の排気浄化装置によれば、各フロントケース4のケースフランジ6を一体に形成することにより、ケースフランジ6を各ケース4a,4b毎に形成するよりも幅方向の寸法を小さくすることができる。つまり、図2(b)に示すように、ケースフランジ6を各ケース4a,4b毎に形成した場合には、フロントケース4a,4bの間に互いのフランジ6が存在するため、フランジ6の幅の分だけ必要以上に中心間寸法Aが大きくなってしまうが、本装置のようにフロントケース4のケースフランジ6を一体に形成することにより、各フロントケース4a,4bを近接して配置することができ、中心間寸法aを上記の寸法Aよりも小さくすることができるのである。
【0030】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置では、フロントケース4を、各フィルタ10をそれぞれ収納するように個別に形成するとともに、リアケース5を共通化(即ち、1ユニット化)することにより、装置全体のさらなる小型化を図ることができる。
すなわち、フロントケース4を個別に形成することで、各フロントケース4a,4bの全周(又は、各フィルタ10,10の全周)に亘って、ケースフランジ6にフロントケース4とリアケース5とを接合するためのボルト8等を配設でき、これにより、各ケース4,5を接合する際に、この接合用ボルト8等を利用して、各フィルタ10,10をケース2に固定することができるのである。これにより、フィルタ10,10の取り付け専用のボルト等を廃止することができ、重量を低減することができるのである。また、フィルタフランジ11,11とケース2との締結のためにのみに必要であったスペースをなくすことができ、小型化を図ることができるのである。
【0031】
なお、従来技術(例えば、特公平3−80962号公報参照)のように、フロントケース4を共通に形成した場合には、フロントケース4の全周に亘ってフランジ固定用のボルト8を配設することはできるものの、各フィルタ10,10の全周に亘ってボルト8を配設することはできず、このため共通のボルト8でフィルタ10をケース2に取り付けることができなくなり、各フィルタ10,10をケース2に固定するためのボルト等が新たに必要なるほか、このフィルタ10を固定するためのスペースも必要となる。これに対して、本装置では、フロントケース4を個別に形成することで、このような課題を解決しているのである。
【0032】
さらに、フロントケース4a,4bの下流側部分(ケースフランジ側部分)42を上流側部分(本体部分)よりも絞る(即ち、小径に形成する)ことにより、2つのフロントケース4a,4bをさらに近接して配置することが可能となり、装置の幅寸法を小さくすることができる。
以下、その理由を簡単に説明する。フロントケース4a,4b内には、フィルタ再生用の電気ヒータ(図示省略)が設けられるが、一般に電気ヒータはその要求性能等を満たすべくフィルタ10よりも大径に形成されているため、フロントケース4a,4bの内径Dはフィルタ10の外径よりも十分大きな寸法となる〔図3(b)参照〕。したがって、フロントケース4a,4bを一定の内径Dの円筒形状で形成すると、フロントケース4a,4bの下流側部分については、フィルタ10とフロントケース4a,4bとの間に、図3(b)に示すような空間(デッドスペース)が生じてしまう。
【0033】
一方、2つのフロントケース4a,4bの間のケースフランジ6側部分には、図3(b)に示すように、ボルト8等を配設したり、締結作業を行なうため所定の寸法Bが必要となるが、この所定寸法Bを小さくすることができれば、その分だけ、装置全体の幅寸法をさらに小さくすることができる。
そこで、本実施形態では、図3(a)に示すように、フロントケース4a,4bの下流側部分をフィルタ10の外径よりも僅かに大きい程度にまで絞ることにより、ボルト8の配設位置近傍では上記所定寸法Bを確保しながら、2つのフロントケース4a,4bの間隔(寸法b)を上記の寸法Bよりも小さく設定しているのである。
【0034】
また、上述と同様の理由により、図3(b)に示すように、ケースフランジ6,7の外周端部とフロントケース4a,4bとの間にも所定の寸法Cが必要となるが、やはりフロントケース4a,4bの下流側部分を絞ることにより、ボルト8の配設位置近傍では上記所定寸法Cを確保しながら、ケースフランジ6,7の外周端部からフロントケース4a,4bの外周面までの間の寸法cを上記の寸法Cよりも小さくすることができるのである。
【0035】
したがって、フロントケース4a,4bの下流側部分を絞ることにより、フロントケース4a,4bを一定の内径Dの円筒形状に形成した場合〔図3(b)〕に比べて、装置全体の幅寸法を小さくすることができるのである。
また、本実施形態の内燃機関の排気浄化装置では、2つのフィルタ10,10を通った排気ガスがリアケース5内で合流するように構成されているため、テールパイプ3を従来のもの(図5の符号103参照)よりも大幅に短くすることができる利点も有している。
【0036】
また、上述したように、開度調整可能な制御弁(多段バルブ)9a,9bを設けることにより、従来必要であった酸素供給用通路や酸素供給用の制御弁(ともに、図5の符号110,111参照)が不要となり、これにより長さ寸法を短くすることができ、且つ重量を大幅に低減することができるのである。
ところで、図4は本実施形態の排気浄化装置と従来の装置(図5のシステムと形状は異なるが構成は同じもの)とを比較して示す図であって、実線は本装置の形状を示し、2点鎖線は従来の装置の形状を示している。なお、本装置と従来の装置とでは排気浄化性能は等しくなるように構成されている。
【0037】
本装置では、上述したような様々な工夫、即ち、フロントケース4a,4bの個別形成、フロントケース4a,4bのフランジの一体形成、フロントケース4a,4b下流側の小径化、リアケース5の共通化等の種々の効果の累積により、図4に示すように、従来のものに較べて、長さ寸法及び幅寸法とも大幅に小さくすることができるのである。また、このような小型化に加えて、共通のボルト8(図1〜図3参照)でフィルタ10を固定することにより、重量も大幅に低減することができるのである。また、これにより製造にともなうコストも低減することができる利点がある。
【0038】
なお、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、上述の実施形態のものに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、フロントケース4とケースフランジ6とは必ずしも溶接により固着していなくてもよく、鋳造等の他の手法により初めから一体に形成してもよい。これはリアケース5とケースフランジ7とについても同様である。
【0039】
また、制御弁9a,9bを通常の開閉弁として構成して、通路1aと1bとの間に開度調整可能な制御弁を設けてもよい。
【0040】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、複数のパティキュレートフィルタを、排気ガスの流れ方向に沿って上流側ケース部と下流側ケース部とに分割可能なケースに収納し、上流側ケース部を各パティキュレートフィルタをそれぞれ収納するように個別に形成するとともに、下流側ケース部を各パティキュレートフィルタをともに収納するような共通なケース部として形成し、パティキュレートフィルタに形成されたフィルタフランジを上流側ケース部及び下流側ケース部にそれぞれ設けられたケースフランジに挟持されるように各フランジを締結することでパティキュレートフィルタをケースに固定し、且つ、上流側ケース部のケースフランジ側部分を、上流側のケースの本体部よりも小径に形成するという簡素な構成により、排気浄化装置の大幅な小型化や重量低減を図ることができるという利点があるほか、コスト低減を図ることができるという利点も有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態としての内燃機関の排気浄化装置における全体構成を示す模式図である。
【図2】本発明の一実施形態としての内燃機関の排気浄化装置における要部構成を示す模式的な断面図であって、(a)は上流側ケース部のフランジを一体に形成した場合のフランジ形状を示す図、(b)は上流側ケース部のフランジを個別に形成した場合のフランジ形状を示す図である。
【図3】本発明の一実施形態としての内燃機関の排気浄化装置における要部構成を示す模式的な断面図であって、(a)は上流側ケース部の下流端を絞って形成した場合の断面図、(b)は絞らずに形成した場合の断面図である。
【図4】本発明の一実施形態としての内燃機関の排気浄化装置における全体構成を示す図であって従来の装置と大きさを比較して示す図である。
【図5】従来の排気浄化装置の全体構成示す模式図である。
【符号の説明】
4,4a,4b 上流側ケース部(フロントケース)
5 下流側ケース部(リアケース)
6,7 ケースフランジ
10 パティキュレートフィルタ(フィルタ)
11 フィルタフランジ
41 上流側ケース部の本体部
42 上流側ケース部のケースフランジ側部分[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that collects particulates (particulates) contained in the exhaust gas of the internal combustion engine and purifies the exhaust gas.
[0002]
[Prior art]
In general, exhaust gas discharged from a diesel engine contains particulates (exhaust particulates) mainly composed of carbon.
For this reason, an automobile equipped with a diesel engine is provided with a ceramic cylindrical diesel particulate filter (hereinafter simply referred to as a filter or DPF (= Diesel Particurate Filter)) in an exhaust pipe (exhaust passage). In this way, the particulates in the exhaust gas are collected and the emission of particulates to the atmosphere is suppressed.
[0003]
By the way, when particulates accumulate in the filter, the inside of the filter is clogged by the particulates and air permeability is impaired. For this reason, it is necessary to periodically regenerate the filter by removing the particulates in the filter.
In order to regenerate the filter, a method of burning the particulates in the filter is generally well known. However, when such a filter is regenerated, the particulates cannot be collected. Therefore, conventionally, a pair of (two) filters are provided in parallel, and when one of the filters is regenerated, the particulates can be continuously collected by collecting the particulates with the other filter. An exhaust emission control device has been proposed.
[0004]
Hereinafter, an example of the configuration of such an exhaust gas purifying apparatus will be described with reference to FIG. 5. A front pipe 101 branched in two directions toward the downstream side in the exhaust gas flow direction is provided on the exhaust passage. Cases 102a and 102b are interposed in two
[0005]
Further, a
Further, these cases 102a and 102b are both configured to be divided into two. That is, as shown in the figure, the cases 102a and 102b have an
[0006]
On the other hand, on the
[0007]
A
Further, a
[0008]
When particulates accumulate on one of the filters in the cases 102a and 102b (for example, the filter in the case 102a), the filter is regenerated as follows.
First, the on-off
[0009]
In this state, the filter in the case 102a is heated by an electric heater or the like to burn carbon that is the main component of the particulates. In this case, the operation of the electric heater is stopped when the carbon starts to burn. From then on, combustion spreads due to self-ignition of carbon and carbon is removed. Although not shown, the electric heater is usually disposed upstream of the filter in the cases 102a and 102b.
[0010]
At this time, the
When regenerating the filter in the case 102b, contrary to the above, the on-off
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, the exhaust emission control device as shown in FIG. 5 has a problem that the entire system becomes large and is difficult to mount on a relatively small vehicle. That is, in this apparatus, since the two cases 102a and 102b are arranged in parallel, and the front pipe 101 and the
[0012]
Incidentally, for example, Japanese Patent Publication No. 3-80962 discloses a technique in which two filters are arranged in parallel in a common case. In this technique, a case that can be divided into an upstream case portion and a downstream case portion is used, and a partition wall (partition) that divides the inside of the case into an entrance side and an exit side is formed in a split opening of one case portion. The filter is attached to a pair of openings for mounting the filter formed in the partition wall, and the filters are accommodated in a common case.
[0013]
In addition, the filter mounting structure is such that a filter flange is attached to the outer periphery of each filter, and each part of the filter flange is fastened to the opening edge of each filter with a bolt other than the case joining bolt. A structure in which each filter is fixed to the partition wall is used.
However, in the technique of this publication, the case joining bolt and the filter mounting bolt are separate bolts, so that a space for arranging the filter fixing bolt between the peripheral wall of the case and the filter is necessary. There is a problem that sufficient miniaturization cannot be achieved. There is also a problem that there are many fastening points and a large number of bolts are required.
[0014]
The present invention was devised in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that can further reduce the size of the entire system and can be easily mounted on a small vehicle. And
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, a plurality of particulate filters provided in parallel with each other in the exhaust path of the internal combustion engine are divided into an upstream case portion and a downstream case portion along the flow direction of the exhaust gas. Housed in a possible case. The upstream case portion is individually formed so as to accommodate each particulate filter, and the downstream case portion is formed as a common case portion that accommodates each particulate filter together. And, by fastening the flanges so that the filter flange provided in the particulate filter is sandwiched between the case flanges provided at the connection portions between the upstream case portions and the downstream case portions, The particulate filter is fixed to the case.
[0016]
Further, the exhaust case purification device can be further miniaturized by using the downstream case portion in common, that is, using one unit. That is, only the downstream case portion is made common, and the filter flange is clamped by both the case flanges of the upstream case portion and the downstream case portion, so that the filter flange is attached and fixed using a bolt or the like that joins both case flanges. Therefore, the bolts for exclusive use of fastening the filter flange, which have been conventionally required, can be eliminated. Moreover, the space required only for fastening the filter flange can be eliminated. Furthermore, each upstream case is formed by forming the case flange side portion of the upstream case portion to be smaller in diameter than the main body portion of the upstream case portion, that is, by narrowing the case flange side portion of the upstream case portion. The parts can be arranged close to each other, and further downsizing can be achieved.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine as an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the main configuration thereof. (A) is a diagram showing the flange shape when the flange of the upstream case portion is integrally formed, (b) is a diagram showing the flange shape when the flange of the upstream case portion is individually formed, FIG. FIG. 2A is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the main part, where FIG. 2A is a cross-sectional view when the downstream case portion is formed by narrowing the downstream end, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing the overall configuration, and is a diagram comparing the size with a conventional device.
[0018]
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment is provided on an exhaust path (exhaust passage) of an internal combustion engine (engine), particularly a vehicle equipped with a diesel engine, and as shown in FIG. A
[0019]
Further, in the
The
[0020]
When attention is paid to the
[0021]
As shown in FIGS. 1 and 3A, each of the
[0022]
The
By the way,
[0023]
Here, the
[0024]
On the other hand, the
Further, as shown in FIG. 3A, each
[0025]
The case flanges 6 and 7 are fastened with
[0026]
In addition,
By providing such control valves (multi-stage valves) 9a and 9b, the oxygen supply passage and the oxygen supply control valve (both refer to reference
[0027]
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is configured as described above. For example, when the
[0028]
On the other hand, the
[0029]
Further, at the time of regeneration of the
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present embodiment, the
[0030]
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the
That is, by forming the
[0031]
When the
[0032]
Further, by narrowing the downstream portion (case flange side portion) 42 of the
The reason will be briefly described below. An electric heater (not shown) for regenerating the filter is provided in the
[0033]
On the other hand, in the
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 3A, the downstream side portions of the
[0034]
For the same reason as described above, as shown in FIG. 3B, a predetermined dimension C is required between the outer peripheral ends of the
[0035]
Therefore, the width of the entire apparatus can be reduced as compared with the case where the
Further, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present embodiment, the exhaust pipe that has passed through the two
[0036]
Further, as described above, by providing control valves (multistage valves) 9a and 9b whose opening degree can be adjusted, the oxygen supply passage and the oxygen supply control valve (both denoted by
FIG. 4 is a diagram showing a comparison between the exhaust purification apparatus of the present embodiment and a conventional apparatus (having the same configuration as the system of FIG. 5 but having the same configuration), and the solid line shows the shape of the apparatus. A two-dot chain line indicates the shape of a conventional device. The present apparatus and the conventional apparatus are configured to have the same exhaust purification performance.
[0037]
In this apparatus, various devices as described above, that is, the individual formation of the
[0038]
The exhaust emission control device for an internal combustion engine of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the
[0039]
In addition, the
[0040]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, a plurality of particulate filters can be divided into an upstream case portion and a downstream case portion along the flow direction of the exhaust gas. And the upstream case part is individually formed so as to accommodate each particulate filter, and the downstream case part is formed as a common case part that accommodates each particulate filter. The particulate filter is fixed to the case by fastening each flange so that the filter flange formed on the filter is sandwiched between the case flanges provided in the upstream case portion and the downstream case portion, respectively, and the upstream side The case flange side part of the case part is formed with a smaller diameter than the main body part of the upstream case With the configuration, in addition to the advantage that it is possible to achieve a significant reduction in size and weight reduction of the exhaust purification apparatus also has the advantage that the cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine as an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a main part configuration of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine as an embodiment of the present invention, in which (a) shows a case where a flange of an upstream case part is integrally formed; The figure which shows a flange shape, (b) is a figure which shows the flange shape at the time of forming the flange of an upstream case part separately.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a main configuration of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine as an embodiment of the present invention, where (a) is formed by narrowing the downstream end of the upstream case portion. (B) is sectional drawing at the time of forming without restrict | squeezing.
FIG. 4 is a diagram showing an overall configuration of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine as an embodiment of the present invention, and is a diagram comparing the size with a conventional apparatus.
FIG. 5 is a schematic diagram showing an overall configuration of a conventional exhaust purification device.
[Explanation of symbols]
4, 4a, 4b Upstream case (front case)
5 Downstream case (rear case)
6, 7
11
Claims (1)
上記の各パティキュレートフィルタが、排気ガスの流れ方向に沿って上流側ケース部と下流側ケース部とに分割可能なケースに収納され、
該上流側ケース部が、上記の各パティキュレートフィルタをそれぞれ収納するように個別に形成され、
該下流側ケース部が、上記の各パティキュレートフィルタをともに収納するような共通のケース部として形成され、
上記の各上流側ケース部と上記下流側ケース部との接続部にはそれぞれケースフランジが形成されるとともに、該パティキュレートフィルタの外周にはフィルタフランジが形成され、
該フィルタフランジが該両ケースフランジに挟持されるように上記各フランジを締結することにより、該パティキュレートフィルタが該ケースに固定され、且つ、該上流側ケース部の該ケースフランジ側部分が、該上流側ケース部の本体部よりも小径に形成されている
ことを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置。In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in which a plurality of particulate filters are provided in parallel to each other in an exhaust path of the internal combustion engine,
Each of the above particulate filters is housed in a case that can be divided into an upstream case portion and a downstream case portion along the exhaust gas flow direction,
The upstream case portion is individually formed so as to accommodate each of the above particulate filters,
The downstream case portion is formed as a common case portion that houses both the particulate filters.
A case flange is formed at each connection portion between each upstream case portion and the downstream case portion, and a filter flange is formed on the outer periphery of the particulate filter.
By fastening the flanges so that the filter flange is sandwiched between the case flanges, the particulate filter is fixed to the case, and the case flange side portion of the upstream case portion is An exhaust emission control device for an internal combustion engine, characterized in that it is formed with a smaller diameter than the main body portion of the upstream case portion.
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