JP2006097652A - ディーゼルエンジン用黒煙浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＯＣ及びＤＰＦの脱着作業を簡単に行うことができ、かつ、マフラボディ内にＤＯＣ及びＤＰＦを確実に固定できるようにした。
【解決手段】本発明によるＤＰＦマフラ２０は、上流側に排気ガスの給気管２５が突設され、下流側は開口した円筒形を有する外筒２１と、この外筒２１の内周部にガスケット２９を介して挿抜可能に装填される内筒３０と、外筒２１の開口部に着脱可能に固定され、下流側に排気ガスの排気管２６が突設される下流側カバー２２とを備え、外筒２１の開口部周縁と下流側カバー２２の開口周縁とはそれぞれフランジ２３、２４が形成され、接合状態で両者はフランジ２３、２４同士を突合わせた状態で連結される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ディーゼルエンジン用黒煙浄化装置に関し、特に酸化触媒及びパティキュレートフィルタの脱着構造に関する。

ディーゼルエンジン用黒煙浄化装置（以下、ＤＰＦマフラとする）は、ディーゼルエンジンの排気ガスを浄化するために、排気系の上流側に酸化触媒コンバータ（以下、ＤＯＣとする）と下流側にディーゼルパテキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦとする）とが直列に配置され、このＤＰＦにて排気ガス中の黒煙などの粒子状物質（以下、ＰＭとする）を捕集し、排気ガスの温度が高い状態の際に酸化触媒の作用により排気ガス中のＮＯからＮＯ_２を生成し、このＮＯ_２を酸化剤として利用してＤＰＦに捕集されたＰＭを焼却除去している。

ＤＯＣ及びＤＰＦは、使用期間に応じて触媒の変換能力が低下したり、汚染が進行するために定期的に洗浄または交換する必要がある。

そこで、従来のＤＰＦマフラは、図４に示すように、マフラボディ２の上流側に給気管３が突設された前部カバー４がフランジ５を介して脱着可能に接合され、また、マフラボディ２の下流側に排気管６が突設された後部カバー７がフランジ８を介して脱着可能に接合されており、前部カバー４、後部カバー７をそれぞれマフラボディ２から取り外すことによってＤＯＣ９、ＤＰＦ１０が個別に脱着可能な構造となっている。

また、図５に示すように、マフラボディ２の下流側の後部カバー７がフランジ８を介して脱着可能に接合されており、後部カバー７をマフラボディ２から取り外し、そして、ＤＰＦ１０を内部に有するカートリッジケース１１をＤＰＦ１０を装着した状態で取り外した後に、温度計、ＤＯＣ９の順番で取り外し可能な構造となっているＤＰＦマフラもある。

上述したＤＰＦマフラのＤＯＣ９及びＤＰＦ１０のマフラボディ２への固定方法は、ＤＯＣ９、ＤＰＦ１０又はＤＰＦを装着したカートリッジケース１１のそれぞれの外周にスチールネット１３、インターラムマット１４等の耐熱、かつ断熱性のマット材を固縛し、これらマット材を介してマフラボディ２内に嵌合することで、マフラボディ２内部でのがたつきや、ずれなどを防止していたが、いずれの構造とも次に述べる課題が生じていた。

すなわち、図４に示す構造の場合においては、ＤＯＣ９及びＤＰＦ１０を交換する際は、上流側カバー４、下流側カバー７をそれぞれ取り外す必要があり、マフラー構造が複雑となる。
図５に示す構造の場合においては、下流側カバー７のみを取り外すため、マフラー構造は簡単であるが、ＤＯＣ９及びＤＰＦ１０の脱着作業が面倒となる。
そして、いずれの構造においても、マット材１３、１４を外周に巻付けてマフラボディ２内に装填するため、装填の際にマット材の捲れや巻込みが生じやすく、装填作業が面倒で熟練を要し、また引抜き時における手がかりが容易につかめないため、引抜きも面倒であった。

本発明は以上の課題を解決するものであり、その目的は、ＤＯＣ及びＤＰＦの脱着作業を簡単に行うことができ、かつ、マフラボディ内にＤＯＣ及びＤＰＦを確実に固定できるようにしたディーゼルエンジン用黒煙浄化装置を提供するものである。

前記目的を達成するため、本発明のディーゼルエンジン用黒煙浄化装置は、酸化触媒及びディーゼルパティキュレートフィルタ触媒を内部に有する内筒と、該内筒が脱着可能に挿設される外筒と、前記内筒を前記外筒内に挿設する際に、前記内筒と前記外筒との嵌め合い関係を決定する位置決め手段とを備えたことを特徴とする（第１の発明）。

第２の発明は、第１の発明において、前記外筒と前記内筒とを連通する挿通孔と、該挿通孔に脱着可能に装着され、前記内筒内の前記酸化触媒と前記ディーゼルパティキュレートフィルタ触媒との間の温度を測定する温度センサとを備えることを特徴とする。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記位置決め装置は、前記内筒の外周面に周設されるリング状の突起部と、前記外筒の内周面に周設され、前記リング状の突起部が嵌合される溝部と備え、前記内筒を前記外筒内に挿設する際に、前記リング状の突起部と前記溝部とを嵌合することにより前記外筒に対して前記内筒が軸方向の所定の位置に固定されることを特徴とする。

第４の発明は、第１〜３のいずれかの発明において、前記位置決め装置は、前記外筒の内周面の軸方向に配設される棒状の突起部と、前記内筒の外周面に周設され、前記棒状の突起部が嵌合される切欠きを有するリング状の突起部とを備え、前記内筒を前記外筒内に挿設する際に、前記棒状の突起部と前記切欠きを有するリング状の突起部とを嵌合することにより前記外筒に対して前記内筒が周方向の所定の位置に固定されることを特徴とする。

以上により本発明にあっては、下流側カバーを取り外し、温度センサを取り外した後、内筒の挿抜作業によりＤＯＣ及びＤＰＦの同時脱着作業が完了するため、個別の脱着作業に比べて作業が簡単である。

また、本発明によるディーゼルエンジン用黒煙浄化装置には、内筒の外周面に周設されるリング状の突起部と、外筒の内周面に周設され、リング状の突起部が嵌合される溝部とが備えられており、外筒に内筒を挿設した際は、固定リングを介して内筒が外筒に嵌合されるためにマット材を用いた場合に比べて、捲れ、巻込みなどを伴うことなく、簡単に装填作業を行うことができ、かつ、外筒に内筒を挿設する際の軸方向の位置決めが簡単となる。

そして、本発明によるディーゼルエンジン用黒煙浄化装置には、外筒の内周面の軸方向に配設される棒状の突起部と、内筒の外周面に周設され、棒状の突起部が嵌合される切欠きを有するリング状の突起部とが備えられており、外筒に内筒を挿設する際の内筒の周方向の位置決めが簡単となる。

さらに、本発明によるディーゼルエンジン用黒煙浄化装置には、外筒に内筒を挿設する際の内筒の軸方向の位置決め及び周方向の位置決めが確実に行われ、温度センサを挿入するために外筒に穿孔される挿通孔の中心と内筒に穿孔される挿通孔の中心とが必ず一致し、温度センサを挿入するための外筒と内筒の嵌め合いの手間を省くことができる。

本発明は、ＤＯＣ及びＤＰＦを内部に有する内筒の脱着作業を簡単に行うことができ、かつ内筒を外筒に挿設する際の内筒の軸方向の位置決め及び周方向の位置決めと確実に行うことが可能なディーゼルエンジン用黒煙浄化装置に関するものである。以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明に係るディーゼルエンジン用黒煙浄化装置の一部拡大部分を含む側断面図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ線における半断面図である。そして、図３は、本発明に係るディーゼルエンジン用黒煙浄化装置の分解斜視図である。

図１及び図２に示すとおり、ＤＰＦマフラ２０は、上流側に排気ガスの給気管２５が突設され、下流側は開口した円筒形を有する外筒２１と、この外筒２１の内周部にガスケット２９を介して脱着可能に挿設される内筒３０と、外筒２１の開口部に脱着可能に配設され、下流側に排気ガスの排気管２６が突設される下流側カバー２２とを備え、外筒２１の開口部周縁と下流側カバー２２の開口周縁とはそれぞれフランジ２３、２４が形成され、接合状態で両者はフランジ２３、２４同士を突合わせた状態で連結される。連結手段としては、バックル、クランプ具 、ボルトナットなどの締結手段が採用される。

外筒２１、内筒３０及び下流側カバー２２の材質は、例えば、ステンレス等の耐熱性素材である。
外筒２１の軸方向中心の外周面には温度センサ取付用ボス２７が突設され、この温度センサ取付用ボス２７には温度センサ２８が挿通可能な挿通孔２７ａが開口している。
そして、内筒３０は外筒２１の内径よりやや小さい外径の筒部３１と、筒部３１の下流側周縁に一体化され、かつ外筒装着状態で前記フランジ２３、２４間に狭持されるフランジ３２を備えている。

また、内筒３０内部の上流側にＤＯＣ３３が、これに所定の隙間を設けて下流側にＤＰＦ３４がそれぞれ固定されている。さらに、ＤＯＣ３３とＤＰＦ３４との隙間部には温度センサ２８が挿通可能な筒部３１の内外を貫通する挿通孔３５が開口している。

外筒２１内部の上流側端部に配設されるガスケット２９は、内筒を挿設する際に、内筒３０の先端部と嵌合して内筒の軸方向の位置決めをするためのものであり、ガスケット２９の内側には筒部３１の先端を受入れる溝２９ａが形成されている。したがって、内筒３０を外筒２１に挿設する際は、内筒３０の先端が溝２９ａに当接するまで挿入することにより軸方向の位置が決定される。

筒部３１の外周部には断面半円状をなした前後一対の固定リング３６が嵌合固定されている。この固定リング３６は、外径が外筒２１の内径とほぼ同径であり、例えば、ステンレス等の耐熱性及び弾性に富む素材であって、内筒３０を外筒２１に装填した状態では、その弾性に応じて筒部３１を外筒２１との間に所定の隙間を保って嵌合保持する。また、固定リングを介して内筒が外筒に嵌合されるために、外筒に内筒を挿設する際の軸方向の位置決めを容易にする。

そして、温度センサ取付用ボス２７の突設位置における外筒２１の内周面には、外筒２１の軸方向に内筒脱着ガイド用の断面半円状の突起３７が一体に固定される。固定リング３６の外周部の一部は、突起３７に係合するように凹溝３６ａが形成される。また、ガスケット２９の外周の一部にもこの突起３７に係合するように凹溝２９ｂが形成される。したがって、内筒３０を外筒２１に挿設する際は、内筒３０の外周部に嵌合固定されている固定リング３６の凹溝３６ａと突起３７とが係合することにより周方向の位置が決定される。

すなわち、内筒３０を外筒２１に挿設する際は、まず、凹溝３６ａを突起３７に係合しつつ挿入することにより内筒３０と外筒２１の周方向の嵌め合い関係が決定され、そして、内筒３０の先端がガスケット２９の溝２９ａに当接するまで挿入することにより、内筒と外筒の軸方向の嵌め合い関係が一意的に決定されることから、温度センサを挿入するために外筒２１に穿孔された挿通孔２７ａの中心と内筒３０に穿孔された挿通孔３５の中心とが必ず一致する。

なお、図３に示すとおり、本実施形態においては、突起３７の温度センサ通過位置を穿孔して除去しているが、特に突起３７を挿通孔２７ａの交差位置に固定しなくても、凹溝３６ａとの係合関係において、内筒３０の装填完了状態で挿通孔３５が挿通孔２７ａに一致する位置に必然的に位置決めされる位置関係であればよい。

また、本実施形態においては、突起３７を一箇所としたが、２箇所以上であってもよく、この場合にはその位置に応じて凹溝２９ａ、３６ａを２箇所以上形成すればよい。
したがって、図３に示すとおり、各部分解状態からガスケット２９、内筒３０を外筒２１の内側に位置決めして装填すれば、そのフランジ３２が外筒２１のフランジ２３上に重なり合い、かつ挿通孔３５が挿通孔２７ａと一致するため、温度センサ２８の内筒３０内部への挿通が可能となり、その後、下流側カバー２２を開口部に蓋することで、図１に示すように、内筒３０の両端は位置決めされるとともに、固定リング３６によって外筒２１の内部に所定の隙間を保って嵌合固定されることになる。

また、この組立状態から、内筒３０を抜出す場合においては、温度センサ２８を抜取った後、下流側カバー２２を取り外すことにより内筒３０のフランジ３２が引抜き時の手がかりとなり、この部分に設けられる抜きタップ等にて容易に取り外し可能となる。

本発明に係るディーゼルエンジン用黒煙浄化装置の一部拡大部分を含む側断面図である。 図１のＡ−Ａ線における半断面図である。 本発明に係るディーゼルエンジン用黒煙浄化装置の分解斜視図である。 従来のディーゼルエンジン用黒煙浄化装置の一例を示す側断面図である。 従来のディーゼルエンジン用黒煙浄化装置の他の例を示す側断面図である。

符号の説明

２０ ＤＰＦマフラ
２１ 外筒
２２ 下流側カバー
２３、２４ フランジ
２５ 給気管
２６ 排気管
２７ 温度センサ取付用ボス
２７ａ 挿通孔
２８ 温度センサ
２９ ガスケット
２９ａ 凹溝
３０ 内筒
３１ 筒部
３１ａ 溝
３２ フランジ
３３ ＤＯＣ（酸化触媒コンバータ）
３４ ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）
３５ 挿通孔
３６ 固定リング
３６ａ 凹溝
３７ 突起

Claims (4)

1. 酸化触媒及びディーゼルパティキュレートフィルタ触媒を内部に有する内筒と、
   該内筒が脱着可能に挿設される外筒と、
   前記内筒を前記外筒内に挿設する際に、前記内筒と前記外筒との嵌め合い関係を決定する位置決め手段とを備えたことを特徴とするディーゼルエンジン用黒煙浄化装置。
2. 前記外筒と前記内筒とを連通する挿通孔と、
   該挿通孔に脱着可能に装着され、前記内筒内の前記酸化触媒と前記ディーゼルパティキュレートフィルタ触媒との間の温度を測定する温度センサとを備えることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン用黒煙浄化装置。
3. 前記位置決め装置は、
   前記内筒の外周面に周設されるリング状の突起部と、
   前記外筒の内周面に周設され、前記リング状の突起部が嵌合される溝部と備え、前記内筒を前記外筒内に挿設する際に、前記リング状の突起部と前記溝部とを嵌合することにより前記外筒に対して前記内筒が軸方向の所定の位置に固定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のディーゼルエンジン用黒煙浄化装置。
4. 前記位置決め装置は、
   前記外筒の内周面の軸方向に配設される棒状の突起部と、
   前記内筒の外周面に周設され、前記棒状の突起部が嵌合される切欠きを有するリング状の突起部とを備え、前記内筒を前記外筒内に挿設する際に、前記棒状の突起部と前記切欠きを有するリング状の突起部とを嵌合することにより前記外筒に対して前記内筒が周方向の所定の位置に固定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のディーゼルエンジン用黒煙浄化装置。
   

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