JP2006348856A - Heat insulation combined gas flow path structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パティキュレートフィルタを経た排気ガスの一部を吸気側へ再循環するための断熱兼用ガス流路構造に関するものである。 The present invention relates to a heat insulating and gas passage structure for recirculating a part of exhaust gas that has passed through a particulate filter to the intake side.
従来より、自動車のエンジン等では、排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側へと戻し、その吸気側に戻された排気ガスでエンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりNOx(窒素酸化物)の発生を低減するようにした、いわゆる排気ガス再循環(EGR:Exhaust Gas Recirculation)が行われている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an automobile engine or the like, a part of exhaust gas is extracted from the exhaust side and returned to the intake side, and combustion of fuel in the engine is suppressed by the exhaust gas returned to the intake side so that the combustion temperature is increased. So-called exhaust gas recirculation (EGR) is performed in which the generation of NOx (nitrogen oxide) is reduced by lowering.
一般的に、この種の排気ガス再循環を行う場合には、排気マニホールドから排気管に亘る排気通路の適宜位置と、吸気管から吸気マニホールドに亘る吸気通路の適宜位置との間をEGRパイプにより接続し、該EGRパイプを通して排気ガスを再循環するようにしており、ターボチャージャを備えたエンジンにあっては、排気マニホールドから高温高圧の排気ガスを抜き出して吸気マニホールドの入口に再循環するものを高圧ループのEGR装置(特許文献1参照)と称し、ターボチャージャのタービンより下流の排気管から低温低圧の排気ガスを抜き出して前記ターボチャージャのコンプレッサより上流の吸気管へ再循環するものを低圧ループのEGR装置(特許文献2参照)と称している。
そして、排気マニホールドから高温高圧の排気ガスを抜き出して吸気マニホールドの入口に再循環する高圧ループのEGR装置にあっては、EGRパイプの途中に水冷式のEGRクーラを装備して排気ガスを水冷することが必須であり、このように排気ガスを水冷して再循環すると、排気ガスの温度が下がり且つその容積が小さくなることでエンジンの出力を余り低下させずに燃焼温度を下げて効果的にNOxの発生を低減させることができるが、水冷系に余分な熱負荷を与えてしまうことで、水冷系統の複雑化やラジエータ及びファンの大型化が避けられなくなるという課題があった。 In a high-pressure loop EGR device that extracts high-temperature and high-pressure exhaust gas from the exhaust manifold and recirculates it to the inlet of the intake manifold, a water-cooled EGR cooler is installed in the middle of the EGR pipe to cool the exhaust gas with water. Therefore, if the exhaust gas is cooled with water and recirculated in this way, the temperature of the exhaust gas is reduced and the volume of the exhaust gas is reduced, so that the combustion temperature can be effectively reduced without significantly reducing the output of the engine. Although the generation of NOx can be reduced, there has been a problem that an excessive heat load is applied to the water cooling system, which complicates the water cooling system and increases the size of the radiator and the fan.
他方、ターボチャージャのタービンより下流の排気管から低温低圧の排気ガスを抜き出して前記ターボチャージャのコンプレッサより上流の吸気管へ再循環する低圧ループのEGR装置にあっては、コンプレッサより下流のインタークーラ内が煤等で汚れないよう排気管の出口付近にあるパティキュレートフィルタを通してから排気ガスの一部を再循環するようにしているため、長尺なEGRパイプが必要となって該EGRパイプのレイアウトが難しくなるという課題があった。 On the other hand, in the low-pressure loop EGR device that extracts low-temperature and low-pressure exhaust gas from the exhaust pipe downstream from the turbocharger turbine and recirculates it to the intake pipe upstream from the turbocharger compressor, the intercooler downstream from the compressor Since a part of the exhaust gas is recirculated after passing through the particulate filter near the outlet of the exhaust pipe so that the inside is not contaminated with soot or the like, a long EGR pipe is required, and the layout of the EGR pipe There was a problem that became difficult.
そこで、本発明者は、排気管の途中に介装されてパティキュレートフィルタを収容するフィルタケースを二重殻構造とし且つ該フィルタケースからターボチャージャのタービンに到る排気管を二重管構造として、これらフィルタケース及び排気管の外層部分に、パティキュレートフィルタを経た排気ガスの一部を上流側へ戻すリターン流路を形成し、該リターン流路のタービンに近い最上流部と前記ターボチャージャのコンプレッサの入口との間をEGRパイプにより接続し、これらリターン流路とEGRパイプとにより低圧ループを構成することを創案し、これを特願2005−109847号として既に出願している。 Therefore, the present inventor has a double shell structure for the filter case that is interposed in the exhaust pipe and accommodates the particulate filter, and the double pipe structure for the exhaust pipe from the filter case to the turbine of the turbocharger. A return flow path for returning a part of the exhaust gas that has passed through the particulate filter to the upstream side is formed in the outer layer portion of the filter case and the exhaust pipe, and the most upstream portion near the turbine of the return flow path and the turbocharger The invention has been filed as Japanese Patent Application No. 2005-109847, in which an EGR pipe is connected between the compressor inlet and a low pressure loop is formed by the return flow path and the EGR pipe.
即ち、この既出願の発明のようにすれば、パティキュレートフィルタを経た排気ガスの一部がリターン流路に折り返され、フィルタケース及び排気管の外層部分を流れてリターン流路の最上流部からEGRパイプを介しコンプレッサの入口に再循環されることになるが、ここに再循環される排気ガスは、もともと排気管途中のパティキュレートフィルタを経た時点で低温低圧化しており、しかも、大きな表面積で外気に晒されたフィルタケース及び排気管の外層部分を流れる間に放熱により冷却されているので、ここから更にインタークーラに送られて空冷されることで排気ガスの温度が十分に下がり、EGRクーラ等を用いて排気ガスを水冷する必要がなくなって、水冷系統の複雑化やラジエータ及びファンの大型化が未然に回避されることになる。 That is, according to the invention of this already-filed application, a part of the exhaust gas that has passed through the particulate filter is folded back to the return flow path, flows through the filter case and the outer layer part of the exhaust pipe, and flows from the most upstream part of the return flow path. The exhaust gas is recirculated to the compressor inlet via the EGR pipe, but the exhaust gas recirculated here is originally low-temperature and low-pressure when passing through the particulate filter in the middle of the exhaust pipe, and has a large surface area. Since it is cooled by heat dissipation while flowing through the filter case exposed to the outside air and the outer layer portion of the exhaust pipe, it is further sent from here to the intercooler and cooled by air to sufficiently reduce the temperature of the exhaust gas, and the EGR cooler It is no longer necessary to cool the exhaust gas with water, etc., and the complexity of the water cooling system and the enlargement of the radiator and fan can be avoided. To become.
更に、コンプレッサの入口に再循環される排気ガスは、パティキュレートフィルタを経て除塵された大気よりクリーンなものとなっているので、排気ガス中の煤等によりコンプレッサ下流のインタークーラ内が汚れてしまう心配がなく、しかも、吸気系の中で最も低圧となるコンプレッサの入口に排気ガスを再循環するようにしているので、排気側と吸気側との差圧が十分に確保されて良好に排気ガスが再循環されることになる。 Furthermore, since the exhaust gas recirculated to the compressor inlet is cleaner than the atmosphere that has been dust-removed through the particulate filter, the interior of the intercooler downstream of the compressor is contaminated by soot or the like in the exhaust gas. There is no worry, and exhaust gas is recirculated to the inlet of the compressor, which is the lowest pressure in the intake system, so that a sufficient differential pressure between the exhaust side and the intake side is ensured and exhaust gas is satisfactorily Will be recycled.
この際、パティキュレートフィルタの後方からコンプレッサの入口まで戻される排気ガスは、その大半の行程をフィルタケース及び排気管の外層部分を成すリターン流路により戻されるので、該リターン流路のタービンに近い最上流部とターボチャージャのコンプレッサの入口との間を短いEGRパイプで接続するだけで済み、全体構造がコンパクトなものとなってEGRパイプのレイアウトにも苦慮しなくて済む。 At this time, most of the exhaust gas returned from the rear of the particulate filter to the compressor inlet is returned by the return flow path that forms the outer layer portion of the filter case and the exhaust pipe, so that it is close to the turbine of the return flow path. It is only necessary to connect a short EGR pipe between the most upstream part and the inlet of the compressor of the turbocharger, and the overall structure is compact, so that the layout of the EGR pipe is not troublesome.
他方、パティキュレートフィルタ側からすれば、リターン流路を流れる排気ガスにより外周部が断熱保温されて外気に熱を奪われ難くなり、寧ろ排気ガス側から熱を受けて温度の上がり難い外周部が昇温されることになるので、パティキュレートフィルタ全体が効率良く高温化して捕集済みパティキュレートの燃焼が促進され、パティキュレートの燃え残りが少ない確実な再生が行われることになる。 On the other hand, from the particulate filter side, the outer periphery is insulated and insulated by the exhaust gas flowing through the return flow path, making it difficult for heat to be taken away by the outside air. Since the temperature is raised, the temperature of the entire particulate filter is efficiently increased, the combustion of the collected particulates is promoted, and the reliable regeneration with little remaining particulates is performed.
しかしながら、パティキュレートフィルタ内には、潤滑油を起源として気筒内燃焼で発生するアッシュが徐々に溜まってくるため、パティキュレートフィルタに対し直接的にエア洗浄や水洗浄等による清掃を施したり、新たなパティキュレートフィルタに交換したりすることができるようフィルタケースに着脱自在な分割構造を採用する必要があり、この分割構造を前述の如き二重殻構造としたフィルタケースに適用するのが難しいという問題があった。 However, since the ash generated by in-cylinder combustion due to the lubricating oil gradually accumulates in the particulate filter, the particulate filter may be cleaned directly by air washing, water washing, etc. It is necessary to adopt a split structure that can be attached to and detached from the filter case so that it can be replaced with a new particulate filter, and it is difficult to apply this split structure to a filter case having a double shell structure as described above. There was a problem.
即ち、二重殻構造としたフィルタケースを分割して着脱するにあたっては、そのアウタシェル(外殻)の分割部分を外側から締結することで同時にインナシェル(内殻)の分割部分も接続されるようにする必要があるが、このような直接的な締結を行えないインナシェルに関して気密性の高い接続を実現することが困難であった。 That is, when the filter case having a double shell structure is divided and attached or detached, the outer shell (outer shell) divided portion is fastened from the outside so that the inner shell (inner shell) divided portion is also connected. However, it has been difficult to realize a highly airtight connection with respect to the inner shell that cannot perform such direct fastening.
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、二重殻構造としたフィルタケースにおけるアウタシェルの分割部分を外側から締結するだけでインナシェルの分割部分における気密性の高い接続を実現し得るようにすることを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and it is possible to realize a highly airtight connection in the inner shell divided portion only by fastening the outer shell divided portion in the double shell structure filter case from the outside. The purpose is to be.
本発明は、排気管途中でパティキュレートフィルタを抱持しているフィルタケースをインナシェルとアウタシェルから成る二重殻構造とし、これらインナシェル及びアウタシェルの相互間の隙間をパティキュレートフィルタを経た排気ガスの一部を吸気側へ再循環するための第一のリターン流路とした断熱兼用ガス流路構造であって、フィルタケースを前後に分割して相互間をアウタシェルの端部に設けたフランジを介し着脱自在に締結し得るように構成すると共に、互いに向かい合うインナシェル同士の何れか一方の端部に相手側へ向け徐々に縮径するテーパ部を構成し、前記フランジ同士の締結時に一方のインナシェルのテーパ部が他方のインナシェルの端部に対しテーパインロウを成して気密に内嵌圧接するように構成したことを特徴とするものである。 In the present invention, a filter case holding a particulate filter in the middle of an exhaust pipe has a double shell structure composed of an inner shell and an outer shell, and an exhaust gas passing through the particulate filter is formed between the inner shell and the outer shell. Is a heat insulating combined gas flow path structure that serves as a first return flow path for recirculating a part of the filter case to the intake side, and includes a flange that divides the filter case into front and rear portions and is provided at the end of the outer shell. And a tapered portion that gradually decreases in diameter toward the other side at one end of the inner shells facing each other, and the inner shell is fastened when the flanges are fastened together. The taper part of the shell forms a taper inlay to the end part of the other inner shell, and is configured to be hermetically fitted and press-fitted. It is intended to.
而して、このようにすれば、前後に分割されたフィルタケースを接続するに際し、その接続を行うべきアウタシェル同士のフランジを重ね合わせて締結すると、互いに向かい合うインナシェル同士の一方の端部におけるテーパ部が他方のインナシェルの端部に対しテーパインロウを成して気密に内嵌圧接されることになり、直接的な締結を行えないインナシェルに関して気密性の高い接続が実現されることになる。 Thus, in this case, when connecting the filter cases divided in the front and rear directions, if the flanges of the outer shells to be connected are overlapped and fastened, the taper at one end portion of the inner shells facing each other is fastened. The portion is formed into a taper inrow with respect to the end of the other inner shell and is hermetically fitted and press-contacted, and a highly airtight connection is realized with respect to the inner shell that cannot be directly fastened.
また、本発明においては、フィルタケースより上流の排気管を内管と外管から成る二重管構造として、これら内管及び外管の相互間の隙間をパティキュレートフィルタ側の第一のリターン流路と連通する第二のリターン流路とし、排気管を前後に分割して相互間を外管の端部に設けたフランジを介し着脱自在に締結し得るように構成すると共に、互いに向かい合う内管同士の何れか一方の端部に相手側へ向け徐々に縮径するテーパ部を形成し、前記フランジ同士の締結時に一方の内管のテーパ部が他方の内管の端部に対しテーパインロウを成して気密に内嵌圧接するように構成することも可能である。 In the present invention, the exhaust pipe upstream of the filter case has a double pipe structure consisting of an inner pipe and an outer pipe, and the gap between the inner pipe and the outer pipe is defined as the first return flow on the particulate filter side. The second return flow path communicates with the road, and the exhaust pipe is divided into front and rear parts so that they can be detachably fastened via a flange provided at the end of the outer pipe, and the inner pipes facing each other A tapered portion that gradually decreases in diameter toward the other side is formed at one end of the other, and when the flanges are fastened, the tapered portion of one inner tube forms a tapered inrow with respect to the end of the other inner tube. Thus, it is also possible to configure such that the inner fitting pressure contact is airtight.
このようにすれば、フィルタケースより上流側で分割された排気管を接続するに際し、その接続を行うべき外管同士のフランジを重ね合わせて締結すると、互いに向かい合う内管同士の一方の端部におけるテーパ部が他方の内管の端部に対しテーパインロウを成して気密に内嵌圧接されることになり、直接的な締結を行えない内管に関して気密性の高い接続が実現されることになる。 In this way, when connecting the exhaust pipes divided on the upstream side of the filter case, when the flanges of the outer pipes to be connected are overlapped and fastened, at one end of the inner pipes facing each other, The tapered portion forms a taper in-row with the end of the other inner tube in an airtight manner, so that a highly airtight connection is realized for the inner tube that cannot be directly fastened. .
更に、本発明においては、フィルタケースのアウタシェルをパティキュレートフィルタより前側の何も収容されていない位置で前後に分割すると共に、その分割された前側のアウタシェルを後側のアウタシェルよりも外径が小さくなるように構成し、前側のアウタシェルの後側端部に半径方向外向きにフランジを設け且つ後側のアウタシェルの前側端部に半径方向内向きにフランジを設け、これら両アウタシェルのフランジ同士を円周方向複数箇所で着脱自在に締結し且つその各締結位置で第一のリターン流路を半径方向に狭めて前記各締結位置が半径方向内側に引き込まれた配置となるように構成することが好ましい。 Further, in the present invention, the outer shell of the filter case is divided into front and rear at a position where nothing is accommodated in front of the particulate filter, and the outer diameter of the divided front shell is smaller than that of the rear outer shell. And a flange is provided radially outward at the rear end of the front outer shell, and a flange is provided radially inward at the front end of the rear outer shell. It is preferable to detachably fasten at a plurality of locations in the circumferential direction, and to be arranged so that each fastening position is drawn inward in the radial direction by narrowing the first return flow path in the radial direction at each fastening position. .
即ち、単純に二重殻構造のフィルタケースを前後に分割して着脱するとした場合、フィルタケースの内部のパティキュレートフィルタよりも大きな径で一様にアウタシェルを構成し且つその分割部分を半径方向外向きのフランジ同士の締結により接続する締結構造が一般的に考えられるが、このようにした場合にフランジがアウタシェルの外周面より大きく張り出してフィルタケースの最外径が大きくなってしまうのに対し、このような構成によれば、パティキュレートフィルタを抱持している後側のアウタシェルの外周面より外側へフランジが張り出さなくて済む。 That is, when a filter case having a double-shell structure is simply divided into front and rear parts and attached or detached, the outer shell is uniformly formed with a larger diameter than the particulate filter inside the filter case, and the divided part is outside the radial direction. Although a fastening structure that connects by fastening flanges facing each other is generally considered, in this case, the outermost diameter of the filter case becomes larger because the flange protrudes larger than the outer peripheral surface of the outer shell, According to such a configuration, the flange does not have to protrude outward from the outer peripheral surface of the rear outer shell holding the particulate filter.
上記した本発明の断熱兼用ガス流路構造によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。 According to the above-described heat-insulating gas flow path structure of the present invention, various excellent effects as described below can be obtained.
(I)本発明の請求項1に記載の発明によれば、排気ガスの一部を吸気側へ再循環するための第一のリターン流路を形成するべく二重殻構造としたフィルタケースを分割して着脱するにあたり、アウタシェルの分割部分を外側から締結するだけでインナシェルの分割部分における気密性の高い接続を実現することができる。
(I) According to the invention described in
(II)本発明の請求項2に記載の発明によれば、排気ガスの一部を吸気側へ再循環するための第二のリターン流路を形成するべく二重管構造とした排気管を分割して着脱するにあたり、外管の分割部分を外側から締結するだけで内管の分割部分における気密性の高い接続を実現することができる。
(II) According to the invention described in
(III)本発明の請求項3に記載の発明によれば、パティキュレートフィルタを抱持している後側のアウタシェルの外周面を最外径として、これより外側へのフランジの張り出しを回避することができるので、フィルタケースの最外径を極力小さく収めて車両への搭載性を良好に維持することができる。 (III) According to the invention described in claim 3 of the present invention, the outer peripheral surface of the rear outer shell holding the particulate filter is set as the outermost diameter, and the overhang of the flange to the outside is avoided. Therefore, the outermost diameter of the filter case can be kept as small as possible, and the mountability to the vehicle can be maintained well.
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1〜図7は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図1中における1はターボチャージャ2を装備したディーゼルエンジンを示しており、エアクリーナ3から導かれた吸気4が吸気管5を通し前記ターボチャージャ2のコンプレッサ2aへと送られ、該コンプレッサ2aで加圧された吸気4がインタークーラ6へと送られて冷却され、該インタークーラ6から更に吸気マニホールド7へと吸気4が導かれてディーゼルエンジン1の各気筒8(図1では直列6気筒の場合を例示している)に分配されるようになっている。
1 to 7 show an example of an embodiment for carrying out the present invention. In FIG. 1,
更に、このディーゼルエンジン1の各気筒8から排出された排気ガス9は、排気マニホールド10を介しターボチャージャ2のタービン2bへと送られ、該タービン2bを駆動した排気ガス9が排気管11を介し車外へ排出されるようにしてある。
Further, the
また、この排気管11の途中には、酸化触媒を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレートフィルタ12がフィルタケース13に抱持されて装備されており、該フィルタケース13内におけるパティキュレートフィルタ12の前段には、排気空燃比がリーンの時に排気ガス9中のNOxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し、排気ガス9中のO2濃度が低下した時に未燃HCやCO等の介在によりNOxを分解放出して還元浄化する性質を備えたNOx吸蔵還元触媒14が配置されている。
Further, in the middle of the
そして、フィルタケース13より上流の排気管11には、前記NOx吸蔵還元触媒14を再生するための還元剤として燃料(HC)を添加する燃料添加装置15(燃料添加手段)が装備されており、該燃料添加装置15による燃料添加で排気ガス9中のO2濃度が低下した時に残りの添加燃料の介在によりNOxが分解放出されて還元浄化されるようになっている。
The
更に、前記フィルタケース13がインナシェル13aとアウタシェル13bとから成る二重殻構造とされ、該フィルタケース13からターボチャージャ2のタービン2bに到る排気管11が内管11aと外管11bとから成る二重管構造とされており、これらフィルタケース13及び排気管11の外層部分(インナシェル13aとアウタシェル13bとの間、及び内管11aと外管11bとの間)に、パティキュレートフィルタ12を経た排気ガス9を上流側へ戻すリターン流路16,17が形成されている。
Further, the
図2に示す如く、前記フィルタケース13は、パティキュレートフィルタ12より前側の何も収容されていない位置で前後に分割され、その分割された前側のアウタシェル13bが後側のアウタシェル13bよりも外径が小さくなるように構成されており、前側のアウタシェル13bの後側端部に半径方向外向きに設けたフランジ13cと、後側のアウタシェル13bの前側端部に半径方向内向きに設けたフランジ13cとが円周方向複数箇所で着脱自在にボルト締結されている。
As shown in FIG. 2, the
ここで、図3〜図5に示す如く、前側のアウタシェル13bのフランジ13cは、各締結位置でリターン流路16を半径方向内側に狭めるように半径方向寸法が長く形成され、これに合わせて前側のアウタシェル13bの後側端部における各締結位置に対応した部位が半径方向内側に窪んだ形状となっており(特に図4を参照)、また、後側のアウタシェル13bのフランジ13cも、各締結位置でリターン流路16を半径方向内側に狭めるように半径方向寸法が長く形成されていて、各締結位置が半径方向内側に引き込まれた配置となるようにしてある。
Here, as shown in FIGS. 3 to 5, the
そして、前記前後のアウタシェル13bのフランジ13c同士の締結では、後側のインナシェル13aの半径方向外側に折り返された前側端部と、ガスケット13dと、セパレータ20の外周部とが一緒に挟まれて共締めされるようになっているが、このうちのセパレータ20の外周部近傍には、前側側へ向け徐々に縮径するテーパ部21が形成されており、このテーパ部21が各フランジ13c同士の締結時に前側のインナシェル13aの後側端部に対しテーパインロウを成して気密に内嵌圧接するようになっている。
When the
尚、ここに図示している例では、外周部近傍にテーパ部21を備えたセパレータ20を後側のインナシェル13aの前側端部と一緒に共締めすることで一体化し、この後側のインナシェル13aの前側端部に、前側のインナシェル13aの後側端部と対峙するテーパ部21を別体で構成するようにしているが、後側のアウタシェル13bで後側のインナシェル13aの前側端部付近をフランジ13c(一部を切り欠いてリターン流路16を確保したもの)等を介して支持し得るように構造変更を施せば、後側のインナシェル13aの前側端部自体を前記テーパ部21と同様のテーパ部として一体成形することも可能である。
In the example shown here, the
また、二重管構造とした排気管11の内管11aが、前記セパレータ20の前面に突き当たる位置まで延在して先端部分の散気孔11e及び前記セパレータ20の散気孔20aを通してNOx吸蔵還元触媒14の前面に拡散導入されるようになっている一方、前記排気管11の外管11bがインナシェル13aの前端部を貫通したところで内管11aの外周面に対し溶接されて袋小路を成すようになっており、この外管11bの先端部分の連通孔11fを介してフィルタケース13側のリターン流路16と排気管11側のリターン流路17とが連通するようにしてある。
Further, the
更に、本形態例においては、前記排気管11もフィルタケース13の入側で分割できるようになっており、図6に拡大して示す如く、外管11bの分割部分が、夫々の端部に設けたフランジ11cによりガスケット11dを挟んで着脱自在にボルト締結されるようになっている一方、前側の内管11aの後側端部に後側へ向け徐々に縮径するテーパ部22を形成し、前記フランジ11c同士の締結時に前側の内管11aのテーパ部22が後側の内管11aの前側端部に対しテーパインロウを成して気密に内嵌圧接されるようになっている。
Further, in the present embodiment, the
また、図1に示す如く、前記リターン流路17のタービン2bに近い最上流部と前記ターボチャージャ2のコンプレッサ2aの入口との間は、比較的短いEGRパイプ18により接続されており、該EGRパイプ18には、排気ガス9の再循環量を調整するためのEGRバルブ19が装備されている。
Further, as shown in FIG. 1, the most upstream portion of the
ここで、リターン流路17の最上流部とEGRパイプ18との接続は、図7に拡大して示す如く、該EGRパイプ18の端部に設けたフランジ18aを、外管11bに設けた開口部11g周囲の座11hに対しガスケット11iを介してボルト締結することで行われるようになっており、内管11aの終端部は、外管11bの終端部に対し溶接されて袋小路を成すようになっている。
Here, the connection between the most upstream portion of the
また、図1及び図2に示している例では、フィルタケース13内におけるパティキュレートフィルタ12の後段に消音室23が構成されており、図5に拡大して示す如く、インナシェル13aの後方部分における前記消音室23とパティキュレートフィルタ12との間の連通孔13eから排気ガス9の一部がリターン流路16に取り込まれるようになっている。
Further, in the example shown in FIGS. 1 and 2, a
ここで、前記消音室23は、セパレータ23aに貫通設置した連絡管23bを介し排気ガス9を一旦絞って取り込んだ後、その室内で膨張させてテールパイプ23cに導くことで排気ガス9が持つ音響エネルギーを減衰させるようになっており、この消音室23で圧力損失が高まることにより、リターン流路16への円滑な排気ガス9の折り返しが促されるようにしてある。
Here, the
尚、図中における24は排気ブレーキ、24aはガスケット、25はNOx吸蔵還元触媒14やパティキュレートフィルタ12の外周部を保護するクッション材、26はNOx吸蔵還元触媒14やパティキュレートフィルタ12の軸心方向の移動を拘束するエンドプレートを示す。
In the figure, 24 is an exhaust brake, 24a is a gasket, 25 is a cushioning material for protecting the outer periphery of the NOx
而して、以上のように低圧ループを構成した場合において、排気温度が低下してNOx吸蔵還元触媒14の活性が下がる低中負荷運転時に、燃料添加装置15による燃料添加を中止してEGRバルブ19を開状態に保持することで該EGRパイプ18を開通せしめると、パティキュレートフィルタ12を経た排気ガス9の一部がインナシェル13a後方の連通孔13eからリターン流路16に折り返され、フィルタケース13及び排気管11の外層部分を流れてリターン流路17の最上流部からEGRパイプ18を介しコンプレッサ2aの入口に再循環されることになる。
Thus, in the case where the low-pressure loop is configured as described above, the fuel addition by the
この際、コンプレッサ2aの入口に再循環される排気ガス9は、もともと排気管11途中のパティキュレートフィルタ12を経た時点で低温低圧化しており、しかも、大きな表面積で外気に晒されたフィルタケース13及び排気管11の外層部分を流れる間に放熱により冷却されているので、ここから更にインタークーラ6に送られて空冷されることで排気ガス9の温度が十分に下がり、EGRクーラ等を用いて排気ガス9を水冷する必要がなくなって、水冷系統の複雑化やラジエータ及びファンの大型化が未然に回避されることになる。
At this time, the
また、コンプレッサ2aの入口に再循環される排気ガス9は、パティキュレートフィルタ12を経て除塵された大気よりクリーンなものとなっているので、排気ガス9中の煤等によりコンプレッサ2a下流のインタークーラ6内が汚れてしまう心配がなく、しかも、吸気系の中で最も低圧となるコンプレッサ2aの入口に排気ガス9を再循環するようにしているので、排気側と吸気側との差圧が十分に確保されて多量の排気ガス9が再循環されることになる。
Further, since the
更に、パティキュレートフィルタ12の後方からコンプレッサ2aの入口まで戻される排気ガス9は、その大半の行程をフィルタケース13及び排気管11の外層部分を成すリターン流路16,17により戻されるので、該リターン流路16,17のタービン2bに近い最上流部とターボチャージャ2のコンプレッサ2aの入口との間を短いEGRパイプ18で接続するだけで済み、全体構造がコンパクトなものとなってEGRパイプ18のレイアウトにも苦慮しなくて済むことになる。
Further, since the
他方、パティキュレートフィルタ12側からすれば、リターン流路16を流れる排気ガス9により外周部が断熱保温されて外気に熱を奪われ難くなり、寧ろ排気ガス9側から熱を受けて温度の上がり難い外周部が昇温されることになるので、パティキュレートフィルタ12全体が効率良く高温化して捕集済みパティキュレートの燃焼が促進され、パティキュレートの燃え残りが少ない確実な再生が行われることになる。
On the other hand, when viewed from the
尚、吸気側が過給されているために排気側との圧力差が確保し難くなる高負荷運転時には、EGRバルブ19を閉じて排気ガス9の再循環を中止する一方、燃料添加装置15による燃料添加を実行し、高負荷運転時の高い排気温度で活性の上がったNOx吸蔵還元触媒14によりNOx低減が効果的に図られるようにすれば良い。
During high load operation where the pressure difference from the exhaust side is difficult to secure because the intake side is supercharged, the
そして、本形態例においては、インナシェル13aとアウタシェル13bとから成る二重殻構造としたフィルタケース13を分割して着脱するにあたり、その接続を行うべきアウタシェル13b同士のフランジ13cを重ね合わせてボルト締結すると、後側のインナシェル13aの前側端部に別体で構成したテーパ部21が前側のインナシェル13aの後側端部に対しテーパインロウを成して気密に内嵌圧接されることになり、直接的な締結を行えないインナシェル13aに関して気密性の高い接続が実現されることになる。
In this embodiment, when the
また、フィルタケース13より上流側で分割された排気管11を接続するに際しても、その接続を行うべき外管11b同士のフランジ11cを重ね合わせて締結すると、前側の内管11aの後側端部におけるテーパ部22が後側の内管11aの端部に対しテーパインロウを成して気密に内嵌圧接されることになり、直接的な締結を行えない内管11aに関して気密性の高い接続が実現されることになる。
Further, when connecting the
従って、上記形態例によれば、排気ガス9の一部を吸気側へ再循環するためのリターン流路16を形成するべく二重殻構造としたフィルタケース13を分割して着脱するにあたり、アウタシェル13bの分割部分を外側から締結するだけでインナシェル13aの分割部分における気密性の高い接続を実現することができ、また、排気ガス9の一部を吸気側へ再循環するためのリターン流路17を形成するべく二重管構造とした排気管11を分割して着脱するにあたっても、外管11bの分割部分を外側から締結するだけで内管11aの分割部分における気密性の高い接続を実現することができる。
Therefore, according to the above-described embodiment, when the
また、単純に二重殻構造のフィルタケース13を前後に分割して着脱するとした場合、フィルタケース13の内部のパティキュレートフィルタ12よりも大きな径で一様にアウタシェル13bを構成し且つその分割部分を半径方向外向きのフランジ13c同士の締結により接続する締結構造が一般的に考えられるが、このようにした場合にフランジ13cがアウタシェル13bの外周面より大きく張り出してフィルタケース13の最外径が大きくなってしまうのに対し、本形態例で説明した如きアウタシェル13b同士の締結構造を採用すれば、パティキュレートフィルタ12を抱持している後側のアウタシェル13bの外周面を最外径として、これより外側へのフランジ13cの張り出しを回避することができるので、フィルタケースの最外径を極力小さく収めて車両への搭載性を良好に維持することができる。
Further, when the
尚、本発明の断熱兼用ガス流路構造は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 It should be noted that the heat insulating and gas passage structure of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
9 排気ガス
11 排気管
11a 内管
11b 外管
11c フランジ
12 パティキュレートフィルタ
13 フィルタケース
13a インナシェル
13b アウタシェル
13c フランジ
14 NOx吸蔵還元触媒
16 第一のリターン流路
17 第二のリターン流路
18 EGRパイプ
21 テーパ部
22 テーパ部
9
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