JP2004263593A - ディーゼルパティキュレートフィルタ装置 - Google Patents

ディーゼルパティキュレートフィルタ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】触媒とフィルタの間の排気の温度低下を少なくし、周辺への熱害を少なくして安全性を向上でき、車両搭載性を向上できるディーゼルパティキュレートフィルタ装置を提供すること。
【解決手段】容器本体内の上流側に酸化触媒２５を設け、下流側にパティキュレートフィルタ３３を設け、酸化触媒２５とフィルタの間に温度センサ６を設けたＤＰＦ装置１において、容器本体を触媒側シェル２とフィルタ側シェル３と後方シェル４に分割し、後方に延長した拡径部２３を触媒側シェル２に設け、環状の触媒側フランジ２２を拡径部２３の後端部の外周に設け、センサ取付けボス２４を拡径部２３の外周に設け、フィルタ側前方フランジ３１をフィルタ側シェル３の外周に設け、フィルタ側シェル３の前端部を触媒側シェル２の拡径部２３の内部に挿入するよう嵌合して両フランジを締結する構造にした。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジン等の排気中に含まれる微粒子物質（ＰＭ：パティキュレート）を捕集・処理するディーゼルパティキュレートフィルタ装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のディーゼルパティキュレートフィルタ装置は、装置内部の上流側に触媒を設け、下流側にフィルタを設け、触媒とフィルタの間に温度センサを設け、この位置での排気温度の状態を把握して排ガス中のパティキュレート低減のための制御に用いている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−７３７４８号公報（第７−８頁、第５図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のディーゼルパティキュレートフィルタ装置では、次のような構造を取ることが多かった。
筒状のシェルを少なくとも２分割し、一方の内部に触媒を設け、一方の内部にフィルタを設け、分割部分のシェル端面部分の外周に環状のフランジをそれぞれ設け、フランジ面を合わせて複数箇所で締結する構造にし、一方のシェルにセンサ取付けボスを設け、このセンサ取付けボスに温度センサを取り付けるようにして、温度センサのセンサ部分がシェル内部の触媒とフィルタの間に挿入できるようにしていた。
このような構造を取る必要性としては、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置を車両に装着して使用していくと、フィルタにエンジンオイル等のアッシュが堆積するため、フィルタ端部から清掃できることが必要とされるからである。
【０００５】
しかしながら、このような構造では、酸化触媒と分割用のフランジの間に制御用センサ（温度センサ）の取付けボスを溶接するため、取付けボスを溶接するスペースと分割用のフランジの分、触媒とフィルタが離れてしまっていた。
触媒とフィルタが離れると触媒とフィルタの間の容器表面積が大きくなり、容器から外部へ放熱される事でフィルタへ向かう排気の温度低下が生じてしまっていた。
また、外部への放熱量が増えると外周部等で熱害が問題となっていた。
また、このような構造では、容器の全長が長くなり、車両搭載性が悪くなってしまっていた。
【０００６】
これに対し、シェル端面からフィルタ又は触媒を突出させる構造にすると、強度的な問題があり、取り付けの難度が高くなり、また、突出部分の外周を保持材でカバーできないため損傷の危険性が高くなってしまうものであった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、触媒とフィルタの間の排気の温度低下を少なくし、周辺への熱害を少なくして安全性を向上でき、車両搭載性を向上できるディーゼルパティキュレートフィルタ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、エンジンの排気系の途中に接続する筒状の容器本体内の上流側に排気中の微粒子物質を再燃焼しやすい状態にする酸化触媒を設け、下流側に排気中の微粒子物質を捕集して排気で再燃焼させるフィルタを設け、酸化触媒とフィルタの間に排気の状態を検知する排気用センサを設けたディーゼルパティキュレートフィルタ装置において、容器本体を触媒側シェルとフィルタ側シェルに少なくとも２分割にし、触媒側シェルの後端を触媒後端より後方に延長するとともに拡径した拡径後端部を設け、環状のフランジを拡径後端部の後端部の外周に設け、制御用センサの取付部をフランジより前方の拡径後端部の外周に設け、拡径後端部のフランジと面接するフランジをフィルタ側シェルの前端より後方の外周に設け、フィルタ側シェルの前端部を触媒側シェルの拡径後端部の内部に挿入するよう嵌合して両フランジを締結する構造にしたことを特徴とする手段とした。
【０００９】
【発明の作用と効果】
請求項１記載の発明では、触媒側シェルの拡径後端部の内部にフィルタ側シェルを挿入するように嵌合する。これにより、酸化触媒とフィルタの距離を近づけることができる。よって、酸化触媒とフィルタの間に位置する触媒側シェルの表面積部分を少なくする。よって、放熱面積が小さくなり、酸化触媒とフィルタの間の排気の温度低下を少なくすることができる。
また、放熱を少なくすることは、周辺への熱害を小さくするとともに周辺の機器との距離を近づけることができ車両搭載性を向上させる。
また、酸化触媒とフィルタを近づけることで装置全長を短くでき、車両搭載性がさらに向上できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のディーゼルパティキュレートフィルタ装置を実現する実施の形態を、請求項１に係る発明に対応する実施例に基づいて説明する。
【００１１】
（実施例）
【００１２】
まず、構成を説明する。
図１は実施例のディーゼルパティキュレートフィルタ装置を示す断面図である。図１における主要符号を説明すると、１はＤＰＦ装置（ディーゼルパティキュレートフィルタ装置）、２は触媒側シェル（３，４と容器本体を構成する）、２１は拡散チャンバ、２２は触媒側フランジ、２３は拡径部（拡径後端部）、２４はセンサ取付けボス（制御用センサの取付部）、２５は酸化触媒、２６は触媒保持マット、２７は前方接続フランジ、３はフィルタ側シェル、３１はフィルタ側前方フランジ、３２はフィルタ側後方フランジ、３３はパティキュレートフィルタ（フィルタ）、３４はフィルタ保持マット、４は後方シェル、４１は縮流チャンバ、４２は後方接続フランジ、４３は後方シェル側フランジ、４４は後方拡径部、６は温度センサ（制御用センサ）、７はボルトナットである。
【００１３】
本実施例のＤＰＦ装置１は、図１に示すように大きく分けて、全体を３分割し、触媒側シェル２、フィルタ側シェル３、後方シェル４の３つで構成する。
まず、触媒側シェル２は、前端部を縮径した形状にし、排気系に接続するための前方接続フランジ２７を設ける。触媒側シェル２の前方内部には、内部に取り込んだ排気をパイプや板状物に設けた小孔を通すことで流れの方向を変えたり、通路を拡縮して、酸化触媒２５に向かう流れが中央と外周側などで均一な流れとなるようにするとともに、エンジンからの排ガス吐出音を消音する拡散チャンバ２１を設ける。
【００１４】
触媒側シェル２内部の拡散チャンバ２１の後方には、排気ガスを通過させながら排ガスを浄化するとともに、フィルタでススが再燃焼しやすいようにスス酸化イオンを生成する酸化触媒２５を、外周に触媒保持マット２６を巻回させて触媒側シェル２内部に設ける。
触媒側シェル２の後端には、酸化触媒２５の後端より後方で拡径する形状になる拡径部２３を設ける。この拡径部２３の後端外周には、環状に張り出した触媒側フランジ２２を設ける。さらに、この触媒側フランジ２２より前方の拡径部２３の外周には、触媒側シェル２の内部に連通する穴を有し、温度センサ６を取り付けるセンサ取付けボス２４を設ける。
【００１５】
次に、フィルタ側シェル３の外周の前端より所定距離後方位置に環状に張り出したフィルタ側前方フランジ３１を設ける。また、外周後端より所定距離前方位置には、フィルタ側後方フランジ３２を設ける。
このフィルタ側シェル３の前端と前端が略同じになるように、排気中に含まれるススを捕集し、捕集したススの再燃焼を行ってフィルタを再生するパティキュレートフィルタ３３を外周にフィルタ保持マット３４を巻回するようにしてフィルタ側シェル３の内部に設ける。
【００１６】
次に、フィルタ出口の流れをスムーズに後方接続フランジ４２から後方の排気管に流すとともに消音を行う縮流チャンバ４１を内部に備える後方シェル４を設ける。後方シェル４の前端には、拡径した後方拡径部４４を設け、後方拡径部４４の前端外周には環状に張り出した後方シェル側フランジ４３を設ける。
【００１７】
この触媒側シェル２、フィルタ側シェル３、後方シェル４を組み付ける際には、まず、触媒側シェル２の後端の拡径部２３の内部にフィルタ側シェル３の前端を挿入するように嵌合させる。この嵌合は拡径部２３の触媒側フランジ２２とフィルタ側前方フランジ３１が面接する位置まで行うようにする。次に触媒側フランジ２２とフィルタ側前方フランジ３１を面接した状態でボルトナット７により複数箇所を締結する。
【００１８】
このようにして触媒側シェル２とフィルタ側シェル３を取り付けたならば、フィルタ側シェル３の後端を後方シェル４の後方拡径部４４の内部に挿入して嵌合する。この嵌合は後方拡径部４４の後方シェル側フランジ４３とフィルタ側後方フランジ３２が面接するまで行い、後方シェル側フランジ４３とフィルタ側後方フランジ３２をボルトナット７で締結して取り付ける。
【００１９】
さらに、触媒側シェル２の拡径部２３のセンサ取付けボス２４に、ススが堆積した際ススを再生させる為、エンジン側のコンピュータユニットに排気の状態をフィードバックする温度センサ６を、センサ部分がセンサ取付けボス２４を貫通して触媒とフィルタの間に位置させるよう取り付ける。
【００２０】
次に作用を説明する。
［排気温度の低下防止作用］
本実施例では、図１に示すようにフィルタ側シェル３を触媒側シェル２の拡径部２３に挿入するように嵌合することによって、酸化触媒２５とパティキュレートフィルタ３３の位置を従来に比べて近づけることができる。すると、酸化触媒２５とパティキュレートフィルタ３３の間となる触媒側シェル２の表面積は小さくなり、放熱量が減少するので排気の温度低下を少なくする。
【００２１】
［周辺への熱害低減作用］
酸化触媒２５とパティキュレートフィルタ３３を近づけて触媒側シェル２の放熱量を少なくすることは、周辺の機器が熱で変形・故障等を起こすような熱害を低減する。
【００２２】
［車両搭載性の向上作用］
フィルタ側シェル３は前端を触媒側シェル２の拡径部２３の内部に挿入する構造にし、後端を後方シェル４の後方拡径部４４の内部に挿入する構造にしているので、装置全体の全長を短くすることができ、車両への搭載性が向上する。
また、触媒側シェル２からの放熱量を少なくして周辺機器への熱害を少なくするため、その分、周辺機器との距離を近づけることができ、車両への搭載性がさらに向上する。
【００２３】
次に、効果を説明する。
【００２４】
実施例のディーゼルパティキュレートフィルタ装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００２５】
（１）エンジンの排気系の途中に接続する筒状の容器本体内の上流側に排気中の微粒子物質を再燃焼しやすい状態にする酸化触媒２５を設け、下流側に排気中の微粒子物質を捕集して排気で再燃焼させるパティキュレートフィルタ３３を設け、酸化触媒２５とフィルタの間に排気の状態を検知する温度センサ６を設けたＤＰＦ装置１において、容器本体を触媒側シェル２とフィルタ側シェル３と後方シェル４に分割し、触媒側シェル２の後端を酸化触媒２５後端より後方に延長するとともに拡径した拡径部２３を設け、環状の触媒側フランジ２２を拡径部２３の後端部の外周に設け、センサ取付けボス２４を触媒側フランジ２２より前方の拡径部２３の外周に設け、拡径部２３の触媒側フランジ２２と面接するフィルタ側前方フランジ３１をフィルタ側シェル３の前端より後方の外周に設け、フィルタ側シェル３の前端部を触媒側シェル２の拡径部２３の内部に挿入するよう嵌合して両フランジを締結する構造にしたため、酸化触媒２５とパティキュレートフィルタ３３の間の排気の温度低下を少なくし、周辺への熱害を少なくして安全性を向上でき、車両搭載性を向上できる。
【００２６】
以上、本発明のディーゼルパティキュレートフィルタ装置を実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
例えば、実施例では、容器本体を触媒側シェル、フィルタ側シェル、後方シェルで構成したが、触媒側シェルと後方シェルで構成する構成にしてもよいし、他の構成にしてもよい。
また、実施例では、制御用センサとして温度センサを使用したが、Ｏ２センサ等の他のセンサを用いてもよく、制御方法によって決めればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のディーゼルパティキュレートフィルタ装置を示す断面図である。
【図２】従来例のディーゼルパティキュレートフィルタ装置を示す一部拡大断面図である。
【符号の説明】
１ ＤＰＦ装置
２ 触媒側シェル
２１ 拡散チャンバ
２２ 触媒側フランジ
２３ 拡径部
２４ センサ取付けボス
２５ 酸化触媒
２６ 触媒保持マット
２７ 前方接続フランジ
３ フィルタ側シェル
３１ フィルタ側前方フランジ
３２ フィルタ側後方フランジ
３３ パティキュレートフィルタ
３４ フィルタ保持マット
４ 後方シェル
４１ 縮流チャンバ
４２ 後方接続フランジ
４３ 後方シェル側フランジ
４４ 後方拡径部
６ 温度センサ
７ ボルトナット

Claims (1)

  1. エンジンの排気系の途中に接続する筒状の容器本体内の上流側に排気中の微粒子物質を再燃焼しやすい状態にする酸化触媒を設け、下流側に排気中の微粒子物質を捕集して排気で再燃焼させるフィルタを設け、前記酸化触媒とフィルタの間に排気の状態を検知する排気用センサを設けたディーゼルパティキュレートフィルタ装置において、
    前記容器本体を触媒側シェルとフィルタ側シェルに少なくとも２分割にし、前記触媒側シェルの後端を触媒後端より後方に延長するとともに拡径した拡径後端部を設け、環状のフランジを前記拡径後端部の後端部の外周に設け、前記制御用センサの取付部を前記フランジより前方の前記拡径後端部の外周に設け、前記拡径後端部のフランジと面接するフランジを前記フィルタ側シェルの前端より後方の外周に設け、フィルタ側シェルの前端部を触媒側シェルの拡径後端部の内部に挿入するよう嵌合して両フランジを締結する構造にしたことを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタ装置。
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