JP2007056708A - Housing for exhaust emission control device and exhaust emission control device having the same - Google Patents
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Description
本発明は、シリンダ内噴射エンジンの排気より粒子状物質を捕集するフィルタを備えた排気浄化装置の技術分野に属する。 The present invention belongs to the technical field of an exhaust emission control device provided with a filter that collects particulate matter from exhaust gas from an in-cylinder injection engine.
従来、シリンダ内噴射エンジンの排気に含まれる黒煙その他の粒子状物質を捕集する排気浄化装置として、排気通路に、排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタを設けたものが知られている(例えば、特許文献1、特許文献2を参照)。このような排気浄化装置では、フィルタが目詰まりすると、バーナや電気ヒータにより捕集された粒子状物質を燃焼させてフィルタを再生することが行われる。その場合、フィルタを二個並列に設け、片方のフィルタを粒子状物質の捕集に使用し、そのフィルタが目詰まりしたら排気を他方のフィルタに切り換え、その間に目詰まりしたフィルタを再生させる切り換え再生方式の排気浄化装置がある。これとは別に、フィルタが目詰まりしたらエンジンを停止してフィルタを再生させる停止再生方式の排気浄化装置がある。停止再生方式の排気浄化装置には、フィルタを排気通路に脱着可能に設け、目詰まりしたフィルタを新品又は再生済みのフィルタに交換する脱着方式の排気浄化装置がある(例えば、特許文献3を参照)。また、フィルタの近傍に設けたヒータに外部電源から電流を流して再生する方法もある。
このようなフィルタは、シリンダ内噴射エンジンの排気量、運転パターンなどに応じて容量を最適に決めることになる。しかし、フィルタの生産効率、管理工数などを考慮すると、フィルタの種類を出来るだけ少なくし、好ましくは一種類のフィルタのみを設定しておき、一つのフィルタでは容量が不足するときには複数のフィルタを排気通路に並列接続することが望まれる。このようにすれば、容量に応じて排気通路に接続するフィルタの数を変えればよいので、設計工数も軽減される。したがって、多種多様なシリンダ内噴射エンジンに対して排気浄化装置を設定するときや、既設のシリンダ内噴射エンジンに後付けで設ける排気浄化装置を設計するときには、迅速に対応できるというメリットがある。 Such a filter optimally determines the capacity according to the displacement of the in-cylinder injection engine, the operation pattern, and the like. However, considering the filter production efficiency, management man-hours, etc., the number of filter types should be reduced as much as possible, preferably only one type of filter should be set. It is desirable to connect the passages in parallel. In this way, since the number of filters connected to the exhaust passage may be changed according to the capacity, the design man-hour is reduced. Therefore, there is an advantage that when an exhaust purification device is set for various types of in-cylinder injection engines, or when an exhaust purification device that is retrofitted to an existing in-cylinder injection engine is designed, it is possible to respond quickly.
ところが、必要とする容量が大きくなり、並列接続すべきフィルタ数が多数になったときには、排気通路に対してフィルタを鈴なりに接続することになり、シリンダ内噴射エンジンの周囲で大きな設置スペースを占有することになる。また排気通路にフィルタを接続する作業となるので、排気浄化装置の製造時における配管作業が煩雑であり、また排気浄化装置の構成部材の保管にも大きなスペースが必要となる。 However, when the required capacity increases and the number of filters to be connected in parallel becomes large, the filters are connected to the exhaust passage in a twisted manner, occupying a large installation space around the in-cylinder injection engine. Will do. Further, since the work is to connect the filter to the exhaust passage, the piping work at the time of manufacture of the exhaust purification apparatus is complicated, and a large space is also required for storing the components of the exhaust purification apparatus.
ところで、始動直後に黒煙その他の粒子状物質を多く排出し、その後は比較的粒子状物質の排出量が少なくなることが多いシリンダ内噴射エンジン(以下、始動排出エンジンということにする)では、始動直後にのみフィルタで排気から粒子状物質を捕集し、その後は排気をフィルタに通さないようにし、これによって実質的な粒子状物質の低減を行いながら、排気抵抗低減によるエンジン仕事率の向上、フィルタ再生頻度の減少によるコスト低減及びエンジン運転の自由度の向上、フィルタの占有空間の減少による排気浄化装置のコンパクト化などを実現することが考えられる。 By the way, in a cylinder injection engine (hereinafter referred to as a start-up exhaust engine), which emits a lot of black smoke and other particulate matter immediately after starting, and thereafter the amount of particulate matter discharged is relatively small. Immediately after start-up, the filter collects particulate matter from the exhaust, and then prevents the exhaust from passing through the filter, thereby substantially reducing particulate matter and improving the engine work rate by reducing the exhaust resistance. It is conceivable to realize cost reduction by reducing the filter regeneration frequency, improving the degree of freedom of engine operation, and reducing the size of the exhaust purification device by reducing the filter occupation space.
本発明はこのような点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、排気浄化装置におけるフィルタの配置を工夫することで、少ない種類のフィルタでもって多種多様なシリンダ内噴射エンジンに簡単に対応することができ、フィルタの占有空間を小さくして排気浄化装置のコンパクト化を実現でき、さらに始動排出エンジンに対応が容易な排気浄化装置のハウジング及びこれを備えた排気浄化装置を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to such points, and the object of the present invention is to devise the arrangement of the filters in the exhaust emission control device, thereby to provide a wide variety of in-cylinder injection engines with a small number of types of filters. An exhaust purification device housing and an exhaust purification device equipped with the housing of the exhaust purification device that can reduce the space occupied by the filter, reduce the size of the exhaust purification device, and can be easily adapted to a start-up exhaust engine. It is to provide.
上記目的を達成するため、本発明の排気浄化装置用ハウジングは、シリンダ内噴射エンジンの排気を導入口から導入して粒子状物質を捕集したのち導出口から導出するフィルタが設けられる排気浄化装置用ハウジングであって、一つの面と、これとほぼ反対側になる面には縦接続口がそれぞれ開口し、これら二つの面の間にある周面には横接続口が複数開口し、内部には、両端が二つの縦接続口にそれぞれ連通する縦通路と、この縦通路から分岐して複数の横接続口にそれぞれ連通する複数の横通路とが設けられ、縦接続口は、他の同一構成のハウジングの縦接続口、縦接続口を閉塞する閉塞部材又はシリンダ内噴射エンジンの排気通路を構成する排気通路部材が接続可能に設けられ、横接続口は、フィルタの導入口、横接続口を閉塞する閉塞部材又は弁が接続可能に設けられている。 In order to achieve the above object, an exhaust purification apparatus housing according to the present invention is provided with a filter that introduces exhaust from an in-cylinder injection engine from an introduction port, collects particulate matter, and then extracts the particulate matter from the extraction port. The housing has a vertical connection port on one side and the surface that is almost opposite to it, and a plurality of horizontal connection ports on the circumferential surface between these two surfaces. Are provided with a vertical passage whose both ends communicate with two vertical connection ports, and a plurality of horizontal passages branched from the vertical passage and communicated with a plurality of horizontal connection ports, respectively. A vertical connection port of a housing having the same configuration, a blocking member that closes the vertical connection port, or an exhaust passage member that constitutes an exhaust passage of an in-cylinder injection engine can be connected. Closed mouth Member or valve is provided to be connectable.
このハウジングを用いた排気浄化装置の一例を示す。このハウジングの一方の縦接続口にシリンダ内噴射エンジンの排気通路部材を接続し、他方の縦接続口に閉塞部材を接続し、全ての横接続口にフィルタを導入口において接続し、又は少なくとも一つの横接続口にフィルタを導入口において接続し且つ残りの横接続口に閉塞部材若しくは弁を接続すれば、一段タイプの排気浄化装置ができる。シリンダ内噴射エンジンの排気通路部材から一方の縦接続口に入った排気は、縦通路を通ってから横通路へ入り、横接続口からフィルタにそれぞれ入る。フィルタは導入口から入った排気より粒子状物質を捕集し、浄化した排気を導出口から外部へ導出する。したがって、フィルタの種類は少なくてよい。また、接続するフィルタの数によって排気浄化装置の容量が変わるので、多種多様なシリンダ内噴射エンジンに簡単に対応することができる。また、例えば排気通路部材に接続した管状部材から排気流の下流に向かって次々に接続口を開口し、この接続口にフィルタを接続する場合に較べると、縦通路に沿った方向の長さが圧倒的に短くなる。そのため、フィルタの占有空間を小さくして排気浄化装置がコンパクトになる。さらに、排気浄化装置を始動排出エンジンに用い、横接続口に弁を接続したときには、始動直後の黒煙その他の粒子状物質を多く排出するときには弁を閉めてフィルタで排気を浄化し、実質的な粒子状物質の低減が行われることになり、その後、比較的粒子状物質の排出量が少なくなったときには弁を開けて排気を弁から外部へ排出し、これによって排気抵抗低減によるエンジン仕事率の向上が実現する。しかも、フィルタの目詰まりの進行が遅れるので、フィルタ再生頻度の減少によるコスト低減及びエンジン運転の自由度向上が実現される。 An example of an exhaust emission control device using this housing is shown. The exhaust passage member of the in-cylinder injection engine is connected to one vertical connection port of the housing, the closing member is connected to the other vertical connection port, and the filters are connected to all the horizontal connection ports at the introduction port, or at least one If a filter is connected to one lateral connection port at the introduction port and a closing member or valve is connected to the remaining lateral connection port, a one-stage type exhaust purification device can be obtained. Exhaust gas that has entered one longitudinal connection port from the exhaust passage member of the in-cylinder injection engine passes through the vertical passage and then enters the horizontal passage, and enters the filter from the horizontal connection port. The filter collects particulate matter from the exhaust gas that has entered from the inlet, and discharges the purified exhaust gas from the outlet to the outside. Therefore, the number of filter types may be small. Further, since the capacity of the exhaust emission control device varies depending on the number of filters to be connected, it is possible to easily cope with a wide variety of in-cylinder injection engines. Further, for example, compared to a case where connection ports are successively opened from the tubular member connected to the exhaust passage member toward the downstream of the exhaust flow, and a filter is connected to the connection port, the length in the direction along the vertical passage is longer. Overwhelmingly shorter. Therefore, the exhaust purification device becomes compact by reducing the space occupied by the filter. In addition, when an exhaust purification device is used for a starting exhaust engine and a valve is connected to the lateral connection port, when exhausting a large amount of black smoke or other particulate matter immediately after starting, the valve is closed and the exhaust is purified by a filter. After that, when the amount of particulate matter discharged becomes relatively small, the valve is opened and the exhaust is discharged from the valve to the outside. Improvement is realized. In addition, since the progress of filter clogging is delayed, a reduction in cost and an increase in the degree of freedom of engine operation are realized by reducing the frequency of filter regeneration.
このハウジングを複数用いた排気浄化装置の一例を示す。複数のハウジングを、縦接続口同士を接続することで直列接続し、一方の端の排気浄化装置用ハウジングの縦接続口にシリンダ内噴射エンジンの排気通路部材を接続し、他方の端の排気浄化装置用ハウジングの縦接続口に閉塞部材を接続し、全ての横接続口にフィルタを導入口において接続し、又は少なくとも一つの横接続口にフィルタを導入口において接続し且つ残りの横接続口に閉塞部材若しくは弁を接続すれば、多段タイプの排気浄化装置ができる。シリンダ内噴射エンジンの排気通路部材から一方の端の縦接続口に入った排気は、縦通路を通ってから横通路へ入り、横接続口からフィルタにそれぞれ入る。フィルタは導入口から入った排気より粒子状物質を捕集し、浄化した排気を導出口から外部へ導出する。したがって、フィルタの種類は少なくてよい。また、接続するフィルタの数によって排気浄化装置の容量が変わるので、多種多様なシリンダ内噴射エンジンに簡単に対応することができる。また、例えば排気通路部材に接続した管状部材から排気流の下流に向かって次々に接続口を開口し、この接続口にフィルタを接続する場合に較べると、縦通路に沿った方向の長さが圧倒的に短くなる。そのため、フィルタの占有空間を小さくして排気浄化装置がコンパクトになる。さらに、排気浄化装置を始動排出エンジンに用い、横接続口に弁を接続したときには、始動直後の黒煙その他の粒子状物質を多く排出するときには弁を閉めてフィルタで排気を浄化し、実質的な粒子状物質の低減が行われることになり、その後、比較的粒子状物質の排出量が少なくなったときには弁を開けて排気を弁から外部へ排出し、これによって排気抵抗低減によるエンジン仕事率の向上が実現する。しかも、フィルタの目詰まりの進行が遅れるので、フィルタ再生頻度の減少によるコスト低減及びエンジン運転の自由度向上が実現される。 An example of an exhaust emission control device using a plurality of housings is shown. A plurality of housings are connected in series by connecting the vertical connection ports, the exhaust passage member of the in-cylinder injection engine is connected to the vertical connection port of the exhaust purification device housing at one end, and the exhaust purification at the other end Connect the closing member to the vertical connection port of the housing for the device, connect the filter to all the horizontal connection ports at the introduction port, or connect the filter to at least one horizontal connection port at the introduction port, and connect to the remaining horizontal connection ports If a closing member or a valve is connected, a multistage exhaust purification device can be obtained. Exhaust gas that has entered the longitudinal connection port at one end from the exhaust passage member of the in-cylinder injection engine passes through the vertical passage and then enters the horizontal passage and enters the filter from the lateral connection port. The filter collects particulate matter from the exhaust gas that has entered from the inlet, and discharges the purified exhaust gas from the outlet to the outside. Therefore, the number of filter types may be small. Further, since the capacity of the exhaust emission control device varies depending on the number of filters to be connected, it is possible to easily cope with a wide variety of in-cylinder injection engines. Further, for example, compared to a case where connection ports are successively opened from the tubular member connected to the exhaust passage member toward the downstream of the exhaust flow, and a filter is connected to the connection port, the length in the direction along the vertical passage is longer. Overwhelmingly shorter. Therefore, the exhaust purification device becomes compact by reducing the space occupied by the filter. In addition, when an exhaust purification device is used for a starting exhaust engine and a valve is connected to the lateral connection port, when exhausting a large amount of black smoke or other particulate matter immediately after starting, the valve is closed and the exhaust is purified by a filter. After that, when the amount of particulate matter discharged becomes relatively small, the valve is opened and the exhaust is discharged from the valve to the outside. Improvement is realized. In addition, since the progress of filter clogging is delayed, a reduction in cost and an increase in the degree of freedom of engine operation are realized by reducing the frequency of filter regeneration.
この排気浄化装置を移動可能に設け、ハウジングの縦接続口とシリンダ内噴射エンジンの排気通路部材との接続を脱着可能に設ければ、この排気浄化装置を、排気浄化を要する状態のときにだけシリンダ内噴射エンジンに接続して排気の浄化が行える。したがって、例えば、複数の始動排出エンジンがあるときには、始動直後の黒煙その他の粒子状物質を多く排出する状態にある始動排出エンジンにだけ排気浄化装置を移動して接続し、排気を浄化することができ、始動排出エンジンの数よりも少ない排気浄化装置で足りることになる。 If this exhaust purification device is movably provided and the vertical connection port of the housing and the exhaust passage member of the in-cylinder injection engine are detachably provided, this exhaust purification device can be used only when exhaust purification is required. It can be connected to an in-cylinder injection engine to purify exhaust. Therefore, for example, when there are a plurality of start-up exhaust engines, the exhaust purification device is moved and connected only to the start-up exhaust engine that is in a state of discharging a large amount of black smoke and other particulate matter immediately after start-up, and the exhaust is purified. Therefore, fewer exhaust purification devices than the number of starting exhaust engines are sufficient.
また、ハウジング自体も、例えば排気通路部材に接続した管状部材から排気流の下流に向かって次々に接続口を開口し、この接続口にフィルタを接続する場合に較べると、縦通路に沿った方向の長さが圧倒的に短くなる。そのため、ハウジングを保管するときにハウジングの占有空間が小さくなる。 Further, the housing itself also has, for example, a direction along the longitudinal passage as compared with a case where a connection port is opened one after another from a tubular member connected to the exhaust passage member toward the downstream of the exhaust flow and a filter is connected to the connection port. Is overwhelmingly shorter. Therefore, when the housing is stored, the occupied space of the housing is reduced.
本発明の排気浄化装置用ハウジングは、横通路が縦通路の延びる方向にみて縦通路から放射状に分岐し、他の同一構成のハウジングを接続したときに縦通路の延びる方向にみて、隣接するハウジングの横通路同士が周方向にずれるように構成してもよい。 The housing for an exhaust emission control device of the present invention is such that the lateral passage branches radially from the longitudinal passage as viewed in the direction in which the longitudinal passage extends, and the adjacent housing is seen in the direction in which the longitudinal passage extends when other identically configured housings are connected. You may comprise so that these horizontal channel | paths may shift | deviate in the circumferential direction.
このようにすれば、横通路に接続したフィルタ又は弁が縦通路の延びる方向にみて周方向にずれて重なりにくいので、フィルタの交換その他のメンテナンス、弁のメンテナンスなどが容易に行える。 In this way, the filter or valve connected to the horizontal passage is not easily overlapped by being displaced in the circumferential direction as viewed in the direction in which the vertical passage extends, and therefore, filter replacement and other maintenance, valve maintenance, and the like can be easily performed.
本発明の排気浄化装置は、上記排気浄化装置用ハウジングを備えた排気浄化装置であって、一方の縦接続口にはシリンダ内噴射エンジンの排気通路部材が接続されており、他方の縦接続口には閉塞部材が接続されており、全ての横接続口にフィルタが導入口において接続され、又は少なくとも一つの横接続口にフィルタが導入口において接続され且つ残りの横接続口に閉塞部材若しくは弁が接続されている。 An exhaust emission control device according to the present invention is an exhaust emission control device provided with the exhaust purification device housing, wherein an exhaust passage member of an in-cylinder injection engine is connected to one vertical connection port, and the other vertical connection port Is connected to all lateral connection ports at the introduction port, or at least one lateral connection port is connected to the filter at the introduction port, and the remaining lateral connection ports are connected to the closure member or valve. Is connected.
この一段タイプの排気浄化装置においては、シリンダ内噴射エンジンの排気通路部材から一方の縦接続口に入った排気は、縦通路を通ってから横通路へ入り、横接続口からフィルタに入る。フィルタは導入口から入った排気より粒子状物質を捕集し、浄化した排気を導出口から外部へ導出する。したがって、フィルタの種類は少なくてよい。また、接続するフィルタの数によって排気浄化装置の容量が変わるので、多種多様なシリンダ内噴射エンジンに簡単に対応することができる。また、例えば排気通路部材に接続した管状部材から排気流の下流に向かって次々に接続口を開口し、この接続口にフィルタを接続する場合に較べると、縦通路に沿った方向の長さが圧倒的に短くなる。そのため、フィルタの占有空間を小さくして排気浄化装置がコンパクトになる。さらに、排気浄化装置を始動排出エンジンに用い、横接続口に弁を接続したときには、始動直後の黒煙その他の粒子状物質を多く排出するときには弁を閉めてフィルタで排気を浄化し、実質的な粒子状物質の低減が行われることになり、その後、比較的粒子状物質の排出量が少なくなったときには弁を開けて排気を弁から外部へ排出し、これによって排気抵抗低減によるエンジン仕事率の向上が実現する。しかも、フィルタの目詰まりの進行が遅れるので、フィルタ再生頻度の減少によるコスト低減及びエンジン運転の自由度向上が実現される。 In this one-stage type exhaust emission control device, the exhaust gas that has entered one vertical connection port from the exhaust passage member of the in-cylinder injection engine passes through the vertical channel and then enters the horizontal channel and enters the filter from the horizontal connection port. The filter collects particulate matter from the exhaust gas that has entered from the inlet, and discharges the purified exhaust gas from the outlet to the outside. Therefore, the number of filter types may be small. Further, since the capacity of the exhaust emission control device varies depending on the number of filters to be connected, it is possible to easily cope with a wide variety of in-cylinder injection engines. Further, for example, compared to a case where connection ports are successively opened from the tubular member connected to the exhaust passage member toward the downstream of the exhaust flow, and a filter is connected to the connection port, the length in the direction along the vertical passage is longer. Overwhelmingly shorter. Therefore, the exhaust purification device becomes compact by reducing the space occupied by the filter. In addition, when an exhaust purification device is used for a starting exhaust engine and a valve is connected to the lateral connection port, when exhausting a large amount of black smoke or other particulate matter immediately after starting, the valve is closed and the exhaust is purified by a filter. After that, when the amount of particulate matter discharged becomes relatively small, the valve is opened and the exhaust is discharged from the valve to the outside. Improvement is realized. In addition, since the progress of filter clogging is delayed, a reduction in cost and an increase in the degree of freedom of engine operation are realized by reducing the frequency of filter regeneration.
本発明の他の排気浄化装置は、上記排気浄化装置用ハウジングを複数備えた排気浄化装置であって、これらの排気浄化装置用ハウジングが縦接続口同士を接続することで直列接続されており、一方の端の排気浄化装置用ハウジングの縦接続口にはシリンダ内噴射エンジンの排気通路部材が接続されており、他方の端の排気浄化装置用ハウジングの縦接続口には閉塞部材が接続されており、全ての横接続口にフィルタが導入口において接続され、又は少なくとも一つの横接続口にフィルタが導入口において接続され且つ残りの横接続口に閉塞部材若しくは弁が接続されている。 Another exhaust purification device of the present invention is an exhaust purification device including a plurality of the exhaust purification device housings, wherein the exhaust purification device housings are connected in series by connecting the vertical connection ports, The exhaust passage member of the in-cylinder injection engine is connected to the vertical connection port of the exhaust purification device housing at one end, and the closing member is connected to the vertical connection port of the exhaust purification device housing at the other end. The filter is connected to all the horizontal connection ports at the introduction port, or the filter is connected to at least one horizontal connection port at the introduction port, and the closing member or valve is connected to the remaining horizontal connection ports.
この多段タイプの排気浄化装置においては、シリンダ内噴射エンジンの排気通路部材から一方の端の縦接続口に入った排気は、縦通路を通ってから横通路へ入り、横接続口からフィルタに入る。フィルタは導入口から入った排気より粒子状物質を捕集し、浄化した排気を導出口から外部へ導出する。したがって、フィルタの種類は少なくてよい。また、接続するフィルタの数によって排気浄化装置の容量が変わるので、多種多様なシリンダ内噴射エンジンに簡単に対応することができる。また、例えば排気通路部材に接続した管状部材から排気流の下流に向かって次々に接続口を開口し、この接続口にフィルタを接続する場合に較べると、縦通路に沿った方向の長さが圧倒的に短くなる。そのため、フィルタの占有空間を小さくして排気浄化装置がコンパクトになる。さらに、排気浄化装置を始動排出エンジンに用い、横接続口に弁を接続したときには、始動直後の黒煙その他の粒子状物質を多く排出するときには弁を閉めてフィルタで排気を浄化し、実質的な粒子状物質の低減が行われることになり、その後、比較的粒子状物質の排出量が少なくなったときには弁を開けて排気を弁から外部へ排出し、これによって排気抵抗低減によるエンジン仕事率の向上が実現する。しかも、フィルタの目詰まりの進行が遅れるので、フィルタ再生頻度の減少によるコスト低減及びエンジン運転の自由度向上が実現される。 In this multistage type exhaust emission control device, the exhaust gas that has entered the vertical connection port at one end from the exhaust passage member of the in-cylinder injection engine passes through the vertical channel and then enters the horizontal channel and enters the filter from the horizontal connection port. . The filter collects particulate matter from the exhaust gas that has entered from the inlet, and discharges the purified exhaust gas from the outlet to the outside. Therefore, the number of filter types may be small. Further, since the capacity of the exhaust emission control device varies depending on the number of filters to be connected, it is possible to easily cope with a wide variety of in-cylinder injection engines. Further, for example, compared to a case where connection ports are successively opened from the tubular member connected to the exhaust passage member toward the downstream of the exhaust flow, and a filter is connected to the connection port, the length in the direction along the vertical passage is longer. Overwhelmingly shorter. Therefore, the exhaust purification device becomes compact by reducing the space occupied by the filter. In addition, when an exhaust purification device is used for a starting exhaust engine and a valve is connected to the lateral connection port, when exhausting a large amount of black smoke or other particulate matter immediately after starting, the valve is closed and the exhaust is purified by a filter. After that, when the amount of particulate matter discharged becomes relatively small, the valve is opened and the exhaust is discharged from the valve to the outside. Improvement is realized. In addition, since the progress of filter clogging is delayed, a reduction in cost and an increase in the degree of freedom of engine operation are realized by reducing the frequency of filter regeneration.
本発明の排気浄化装置は、排気浄化装置が移動可能に設けられ、排気浄化装置用ハウジングの縦接続口とシリンダ内噴射エンジンの排気通路部材との接続が脱着可能に設けられてもよい。 The exhaust purification device of the present invention may be provided such that the exhaust purification device is movable, and the connection between the vertical connection port of the exhaust purification device housing and the exhaust passage member of the in-cylinder injection engine is detachable.
このようにすれば、この排気浄化装置を、排気浄化を要する状態のときにだけシリンダ内噴射エンジンに接続して排気の浄化が行える。したがって、例えば、複数の始動排出エンジンがあるときには、始動直後の黒煙その他の粒子状物質を多く排出する状態にある始動排出エンジンにだけ排気浄化装置を移動して接続し、排気を浄化することができ、始動排出エンジンの数よりも少ない排気浄化装置で足りることになる。 In this way, the exhaust purification device can be connected to the in-cylinder injection engine only when exhaust purification is required, and exhaust purification can be performed. Therefore, for example, when there are a plurality of start-up exhaust engines, the exhaust purification device is moved and connected only to the start-up exhaust engine that is in a state of discharging a large amount of black smoke and other particulate matter immediately after start-up, and the exhaust is purified. Therefore, fewer exhaust purification devices than the number of starting exhaust engines are sufficient.
本発明の排気浄化装置用ハウジングは、一段タイプや多段タイプの排気浄化装置に用いることができ、これらの排気浄化装置は、少ない種類のフィルタでもって多種多様なシリンダ内噴射エンジンに簡単に対応することができ、フィルタの生産効率、管理工数の向上、排気浄化装置の設計工数の軽減、迅速な設計を実現することができ、フィルタの占有空間を小さくして排気浄化装置の設置スペースのコンパクト化を実現でき、排気浄化装置の製造時における配管作業が容易となり、またハウジングの保管スペースも小さくなり、さらに始動排出エンジンへの対応が容易である。 The housing for an exhaust gas purification device of the present invention can be used for a single-stage type or a multi-stage type exhaust gas purification device, and these exhaust gas purification devices can easily cope with a wide variety of in-cylinder injection engines with a small number of types of filters. It is possible to improve the production efficiency of the filter, improve the man-hours for management, reduce the man-hours for designing the exhaust purification device, and realize quick design, and reduce the space occupied by the filter and make the installation space of the exhaust purification device compact. Therefore, the piping work at the time of manufacturing the exhaust gas purification device is facilitated, the storage space for the housing is reduced, and it is easy to cope with the start-up exhaust engine.
横通路を放射状に分岐し、他の同一構成のハウジングを接続したときに、隣接するハウジングの横通路同士が周方向にずれるように構成したときには、横通路に接続したフィルタ又は弁が周方向にずれて重なりにくいので、フィルタの交換その他のメンテナンス、弁のメンテナンスなどが容易に行える。 When the lateral passage is branched radially and another identical housing is connected, when the lateral passages of adjacent housings are displaced in the circumferential direction, the filter or valve connected to the lateral passage is circumferentially Because it is difficult to slip and overlap, filter replacement and other maintenance, valve maintenance, etc. can be performed easily.
排気浄化装置を移動可能に設け、排気浄化装置用ハウジングの縦接続口とシリンダ内噴射エンジンの排気通路部材との接続を脱着可能に設けたときには、この排気浄化装置を、排気浄化を要する状態のときにだけシリンダ内噴射エンジンに接続して排気の浄化が行え、例えば、複数の始動排出エンジンがあるときには、始動直後の黒煙その他の粒子状物質を多く排出する状態にある始動排出エンジンにだけ排気浄化装置を移動して接続し、排気を浄化することができ、始動排出エンジンの数よりも少ない排気浄化装置で足りるようにすることができる。 When the exhaust purification device is movably provided, and the connection between the vertical connection port of the exhaust purification device housing and the exhaust passage member of the in-cylinder injection engine is detachable, the exhaust purification device is in a state that requires exhaust purification. It can only be connected to an in-cylinder injection engine to purify the exhaust gas.For example, when there are multiple start-up exhaust engines, only the start-up exhaust engine that emits a lot of black smoke and other particulate matter immediately after starting The exhaust gas purification device can be moved and connected to purify the exhaust gas, so that the number of exhaust gas purification devices smaller than the number of start exhaust engines can be sufficient.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図3及び図4は実施形態に係る排気浄化装置用ハウジング100を示し、図1及び図2はこの排気浄化装置用ハウジング100を備えた一段タイプの排気浄化装置200を示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 3 and 4 show an exhaust
図3及び図4に示す排気浄化装置用ハウジング(以下、単にハウジングという)100にはフィルタ300が設けられる。このフィルタ300は、シリンダ内噴射エンジン(図示省略)の排気を導入口310から導入し、この排気から黒煙その他の粒子状物質を捕集したのち、排気を導出口320から導出する機能を発揮する。
A
シリンダ内噴射エンジンは、シリンダ内に直接に燃料を噴射するエンジンに限定されるものではなく、シリンダに連通する副室、渦流室等に燃料を噴射するエンジンも含んでいる。また、シリンダ内噴射エンジンは、燃料として軽油、灯油もしくは重油、バイオ燃料などを用いるディーゼルエンジンも含むし、燃料としてガソリンなどを用いるガソリンエンジンも含む。この実施形態のシリンダ内噴射エンジンは公知のディーゼルエンジンである。この実施形態では発電装置駆動用のエンジンのように敷地に定着したシリンダ内噴射エンジンで例示しているが、本発明は、自動車、車両、船舶、その他の輸送用機器などに搭載されたシリンダ内噴射エンジンも対象となる。図5に示すように、シリンダ内噴射エンジンには、排気通路を構成し、燃焼室からの排気が導入される排気通路部材400が設けられている。この排気通路部材400は、排気ポート、排気マニフォールド、排気パイプ、マフラーなどにより構成され、その内部空間を排気が流通する。しかし、これによって排気通路部材400の構成が限定されるものではない。この排気通路部材400には酸化触媒その他の各種触媒が設けられていてもよい。図5では、排気通路部材400は途中から分岐しており、第1の分岐排気通路部材410が排気浄化装置200に接続され、第2の分岐排気通路部材420が外部に開放されている。そして、これらの分岐排気通路部材410、420にはそれぞれ弁411、421が設けられており、これらの弁411、421の開閉を制御することで排気を排気浄化装置200に導入し、又は外部に開放するようにしている。しかし、本発明が対象とするハウジング及び排気浄化装置が対象とする排気通路部材は、これに限定されるものではなく、例えば、単純な1本の排気通路部材であってもよい。
The in-cylinder injection engine is not limited to an engine that directly injects fuel into the cylinder, but includes an engine that injects fuel into a sub chamber, a vortex chamber, or the like that communicates with the cylinder. In-cylinder injection engines include diesel engines that use light oil, kerosene or heavy oil, biofuel, or the like as fuel, and gasoline engines that use gasoline or the like as fuel. The cylinder injection engine of this embodiment is a known diesel engine. In this embodiment, an in-cylinder injection engine fixed on the site such as an engine for driving a power generator is illustrated, but the present invention is applied to an inside of a cylinder mounted on an automobile, a vehicle, a ship, other transportation equipment, and the like. This also applies to injection engines. As shown in FIG. 5, the cylinder injection engine is provided with an
このシリンダ内噴射エンジンは、始動時から燃料噴射量を最大値付近とし、目標回転速度に向けてエンジン回転速度を上げるように制御される。このような制御は、例えば燃料噴射装置に設けられた調速機により自動的に行ってもよいし、人の操作により行ってもよい。しかし、この実施形態の制御形態によって本発明の対象とするエンジンの制御形態が限定されるものではない。本発明は、調速機、人の操作などによりエンジン回転速度その他が制御されるシリンダ内噴射エンジンを対象とし、その制御形態を何等限定するものではない。 The in-cylinder injection engine is controlled so that the fuel injection amount is set to around the maximum value from the start and the engine rotation speed is increased toward the target rotation speed. Such control may be performed automatically by, for example, a speed governor provided in the fuel injection device, or may be performed by a human operation. However, the control mode of the engine which is the subject of the present invention is not limited by the control mode of this embodiment. The present invention is directed to an in-cylinder injection engine in which the engine speed and the like are controlled by a governor, human operation, etc., and the control mode is not limited in any way.
実施形態の制御形態について詳述する。シリンダ内噴射エンジンには、エンジン回転速度を所定範囲に制御する定回転速度調速機又は全回転速度調速機が設けられ、目標回転速度に向けてエンジン回転速度を上げる制御がこの調速機によって実行される。定回転速度調速機は、回転速度を一定の範囲内に制御する調速機であり、調速性能は比較的優れており、発電機用補機関など高度な調速性能が要求される用途に用いられる。全回転速度調速機は、使用回転範囲全体に亘って制御する調速機であり、低速域から高速域までの広い範囲で制御するが、調速性能としては定回転速度調速機に比較して若干劣っている。定回転速度調速機を備えたシリンダ内噴射エンジンとしては、発電電圧の周波数に影響する目標回転速度を一定に保持する必要がある発電装置用のシリンダ内噴射エンジンが例示される。全回転速度調速機を備えたシリンダ内噴射エンジンとしては、目標回転速度を所望の速度に保持する必要がある高圧水洗浄機、ポンプ、クレーンなどを駆動するためのシリンダ内噴射エンジンが例示される。実施形態の場合、シリンダ内噴射エンジンには、排気により駆動され、吸気を過給する排気ターボ過給器が設けられている。しかし、本発明の排気浄化装置及びハウジングは、排気ターボ過給器を備えていない自然吸気のシリンダ内噴射エンジンにも適用できる。さらに、シリンダ内噴射エンジンにはインタークーラが設けられているが、本発明の排気浄化装置及びハウジングは、インタークーラを備えていないシリンダ内噴射エンジンにも適用できる。 The control mode of the embodiment will be described in detail. The in-cylinder injection engine is provided with a constant rotational speed governor or a full rotational speed governor that controls the engine rotational speed within a predetermined range, and this speed governor controls the engine rotational speed toward the target rotational speed. Executed by. The constant speed governor is a speed governor that controls the rotational speed within a certain range. The speed control performance is relatively excellent, and applications that require high speed control performance such as generator auxiliary engines. Used for. The full-speed speed governor is a speed governor that controls the entire rotational range of use, and is controlled in a wide range from the low speed range to the high speed range. And it is slightly inferior. An example of an in-cylinder injection engine provided with a constant rotational speed governor is an in-cylinder injection engine for a power generator that needs to maintain a constant target rotational speed that affects the frequency of the generated voltage. Examples of the in-cylinder injection engine provided with the full-speed speed governor include an in-cylinder injection engine for driving a high-pressure water washing machine, a pump, a crane, and the like that need to maintain a target rotation speed at a desired speed. The In the case of the embodiment, the in-cylinder injection engine is provided with an exhaust turbocharger that is driven by exhaust and supercharges intake air. However, the exhaust emission control device and the housing of the present invention can also be applied to a naturally aspirated in-cylinder injection engine that does not include an exhaust turbocharger. Furthermore, although the intercooler is provided in the in-cylinder injection engine, the exhaust emission control device and the housing of the present invention can also be applied to an in-cylinder injection engine that does not include an intercooler.
フィルタ300の捕集機能部分である本体330は、いわゆる目封じタイプである。この本体330は、セラミックで構成され、隔壁で区画された複数のセルを有する、いわゆるハニカム体であって、ハニカムを1セルずつ交互にその端を塞いだものであり、排気が壁を通過するときに粒子状物質を捕集する。一方の端面で各セルの端面がシール材によって交互に市松模様状に塞がれており、他方の端面では、上記一方の端面で塞がれたセルは開口し、上記一方の端面で開口していたセルはシール材によって塞がれた構造をしている。そして、一方の端面がフィルタ300の導入口310に連通し、他方の端面がフィルタ300の導出口320に連通している。フィルタ本体としては、他にも多孔体タイプ、繊維タイプがあり、これらは、例えば金属等の材料で構成され、排気が多孔体又は繊維の構成体に衝突することで粒子状物質を捕集する。しかし、本発明におけるフィルタ本体の構造は、これらによって限定されるものではない。このフィルタ300の本体330は排気浄化装置200に対して脱着可能に設けられ、目詰まりした本体330を新品又は再生済みの本体330に交換できるようにしており、排気浄化装置200が背景技術の欄で説明した停止再生方式のうち脱着方式の形態となるように構成している。そのため、本体330は筒形のケーシング350に格納されており、ケーシング350の排気下流側の端部が蓋360として開閉できるようになっており、この蓋360を開け閉めすることで本体330を取り外し、装填できるようになっている。しかし、フィルタの再生方式は従来より存在するいずれの再生方式であってもよく、排気浄化装置が背景技術の欄で説明した切り換え再生方式、停止再生方式のいずれであってもよく、停止再生方式の場合、フィルタの近傍に設けたヒータに電流を流して再生する方式としてもよい。
The
図3及び図4に示すハウジング100には、一つの面110と、これとほぼ反対側になる面120とがあり、これらを第一面110及び第二面120ということにする。この第一面110及び第二面120には、縦接続口150がそれぞれ開口している。すなわち、第一面110に一つの縦接続口150が開口し、第二面120には別の縦接続口150が開口している。また、この第一面110と第二面120との間にある周面130には、横接続口160が複数開口している。ハウジング100の内部には、両端が二つの縦接続口150にそれぞれ連通する縦通路170が設けられている。すなわち、縦通路170の一方の端部は第一面110の縦接続口150に連通し、縦通路170の他方の端部は第二面120の縦接続口150に連通している。さらに、ハウジング100の内部には、この縦通路170から分岐して複数の横接続口160にそれぞれ連通する複数の横通路180が設けられている。すなわち、横通路180の一方の端部は縦通路170に連通し、他方の端部は横接続口160に連通している。この実施形態では、縦通路170が一方向に沿ってハウジング100を貫通しており、この縦通路170が延びる方向にみてほぼ90度の角度間隔で4本の横通路180が縦通路170から分岐しており、それぞれの横通路180は縦通路170にほぼ直交して延びている。この縦通路の形状、横通路の形状、本数、配置、角度などは、この実施形態により限定されるものではない。
The
縦接続口150は、他の同一構成のハウジング100の縦接続口150と、縦接続口150を閉塞する閉塞部材510と、シリンダ内噴射エンジンの排気通路部材400のいずれもが接続可能に設けられており、これらを選択的に接続できるようにしている。実施形態では、この接続はフランジ同士を接合してボルト締結することにより行われるが、一方に雄ねじを切り他方に雌ねじを切ってのネジ止め、その他の公知の締結手段により行うようにしてもよい。閉塞部材510は蓋状の部材であるが、縦接続口150を閉塞する機能を発揮すれば形状、構造は問わない。この実施形態では、排気通路部材400における縦接続口150との接続部に公知の蛇腹状のフレキシブルホースを用いているが、フレキシブルホースを用いずに接続してもよいのは勿論である。
The
横接続口160は、フィルタ300の導入口310と、横接続口160を閉塞する閉塞部材520(図7を参照)と、弁600(図7を参照)のいずれもが接続可能に設けられており、これらを選択的に接続できるようにしている。実施形態では、この接続はフランジ同士を接合してボルト締結することにより行われるが、一方に雄ねじを切り他方に雌ねじを切ってのネジ止め、その他の公知の締結手段により行うようにしてもよい。閉塞部材520は蓋状の部材であるが、横接続口160を閉塞する機能を発揮すれば形状、構造は問わない。また、弁600は、横接続口160に接続された筒型の通路部材610と、この通路部材610の内部に形成された通路を開閉する弁体620とを備えたバタフライ弁であるが、横接続口160を開閉する機能を発揮すれば形状、構造は問わない。
The
図2に示すように、横通路180は、縦通路170の延びる方向にみて縦通路170から放射状に分岐している。また、他の同一構成のハウジング100を接続したときに、縦通路170の延びる方向にみて、隣接するハウジング100の横通路同士180が周方向にずれるように構成している。この実施形態では、隣り合うハウジング100の接続をフランジ同士を接合してボルト締結することにより行っており、ボルト孔の等間隔にしてピッチを適切に設定することで、これを実現している。具体的には、図9に示すように、二つのハウジング100で合わせるボルト孔を、対応するボルト孔からずらすことで、二つのハウジング100が、縦通路170の延びる方向からみて周方向にほぼ45度だけずらし、これによって横通路180が周方向にずれて重なりにくいようにしている。
As shown in FIG. 2, the
図1及び図2は、実施形態のハウジング100を備えた一段タイプの排気浄化装置200を示す。ハウジング100の一方の縦接続口150にはシリンダ内噴射エンジンの排気通路部材400が接続されており、他方の縦接続口150には閉塞部材510が接続されている。そして、全ての横接続口160にフィルタ300が導入口310においてそれぞれ接続されている。この場合、図7に示すように、少なくとも一つの横接続口160にフィルタ300を導入口310において接続し、残りの横接続口160に閉塞部材520又は弁600を接続してもよい。このようにハウジング100に接続するフィルタ300の数を変えることによって排気浄化装置200の容量が変わる。また、横接続口160に弁600を接続したときには、始動直後の黒煙その他の粒子状物質を多く排出するときには弁600を閉めてフィルタ300で排気を浄化し、その後、比較的粒子状物質の排出量が少なくなったときには弁600を開けて排気を弁600から外部へ排出することができる。なお、弁600を縦接続口150に接続するようにしてもよい。
FIG.1 and FIG.2 shows the 1 step | paragraph type exhaust
図1及び図2に示す排気浄化装置200は、下部にキャスターが付いた台車700の上に設けられ、これによって地面の上を移動可能に設けられている。また、図5に示すように、ハウジング100の一方の縦接続口150とシリンダ内噴射エンジンの排気通路部材400との接続は脱着可能に設けられている。実施形態では、フランジ同士を接合してボルト締結することで、脱着可能に接続しているが、一方に雄ねじを切り他方に雌ねじを切ってのネジ止めすること、その他の公知の締結手段により行うようにしてもよい。この実施形態では、排気通路部材400における縦接続口150との接続部に公知の蛇腹状のフレキシブルホースを用いたが、このようにすれば、排気浄化の対象とするシリンダ内噴射エンジンの排気通路部材400のところへ排気浄化装置200を移動していって接続するときに、排気通路部材400と縦接続口150との相対位置のずれを、伸縮自在で且つ湾曲自在なフレキシブルホースで縦方向、横方向に調整できるから好都合である。
The exhaust
次に、実施形態のハウジング100及び排気浄化装置200の作用及び効果を説明する。この一段タイプの排気浄化装置200においては、シリンダ内噴射エンジンの排気通路部材400から一方の縦接続口150に入った排気は、縦通路170を通ってから横通路180へ入り、横接続口160からフィルタ300に入る。フィルタ300は導入口310から入った排気より粒子状物質を捕集し、浄化した排気を導出口320から外部へ導出する。したがって、フィルタ300の種類は少なくてよい。また、接続するフィルタ300の数によって排気浄化装置200の容量が変わるので、多種多様なシリンダ内噴射エンジンに簡単に対応することができる。また、例えば排気通路部材に接続した管状部材から排気流の下流に向かって次々に接続口を開口し、この接続口にフィルタを接続する場合に較べると、縦通路170に沿った方向の長さが圧倒的に短くなる。そのため、フィルタ300の占有空間を小さくして排気浄化装置200がコンパクトになる。さらに、図7に例示したように、排気浄化装置200を始動排出エンジンに用い、横接続口160に弁600を接続したときには、始動直後の黒煙その他の粒子状物質を多く排出するときには弁600を閉めてフィルタ300で排気を浄化し、実質的な粒子状物質の低減が行われることになり、その後、比較的粒子状物質の排出量が少なくなったときには弁600を開けて排気を弁600から外部へ排出し、これによって排気抵抗低減によるエンジン仕事率の向上が実現する。しかも、フィルタ300の目詰まりの進行が遅れるので、フィルタ再生頻度の減少によるコスト低減及びエンジン運転の自由度向上が実現される。
Next, operations and effects of the
本発明の排気浄化装置は、接地面に対して固定した排気浄化装置の実施形態、縦接続口とシリンダ内噴射エンジンの排気通路部材とを固定的に接続した排気浄化装置の実施形態を含む。しかし、実施形態の排気浄化装置200は移動可能に設けられ、ハウジング100の縦接続口150とシリンダ内噴射エンジンの排気通路部材400との接続を脱着可能に設けたので、この排気浄化装置200を、排気浄化を要する状態のときにだけシリンダ内噴射エンジンに接続して排気の浄化が行える。したがって、例えば、図6に示すように、複数の始動排出エンジンがあるときには、始動直後の黒煙その他の粒子状物質を多く排出する状態にある始動排出エンジンにだけ排気浄化装置200を移動して接続し、排気を浄化することができ、始動排出エンジンの数よりも少ない排気浄化装置200で足りることになる。
The exhaust emission control device of the present invention includes an embodiment of an exhaust emission control device fixed to a ground plane, and an embodiment of an exhaust emission control device in which a vertical connection port and an exhaust passage member of an in-cylinder injection engine are fixedly connected. However, since the
また、ハウジング自体も、例えば排気通路部材に接続した管状部材から排気流の下流に向かって次々に接続口を開口し、この接続口にフィルタを接続する場合に較べると、縦通路170に沿った方向の長さが圧倒的に短くなる。そのため、ハウジング100を保管するときにハウジング100の占有空間が小さくなる。
In addition, the housing itself is formed along the
図8及び図9は、上記実施形態に係るハウジング100をを複数備えた多段タイプの排気浄化装置200を示す。図では、ハウジング100を二つ備えた二段タイプとしているが、段数、つまり重ねるハウジング100の数は任意であり、三段以上にしてもよい。これらのハウジング100は縦接続口同士を接続することで直列接続されている。一方の端のハウジング100の縦接続口150にはシリンダ内噴射エンジンの排気通路部材400が接続されている。他方の端のハウジング100の縦接続口150には閉塞部材510が接続されている。そして、全ての横接続口160にフィルタ300が導入口310においてそれぞれ接続されている。この場合、図10に示すように、少なくとも一つの横接続口160にフィルタ300を導入口310において接続し、残りの横接続口160に閉塞部材520又は弁600を接続してもよい。このようにハウジング100に接続するフィルタ300の数を変えることによって排気浄化装置200の容量が変わる。また、横接続口160に弁600を接続したときには、始動直後の黒煙その他の粒子状物質を多く排出するときには弁600を閉めてフィルタ300で排気を浄化し、その後、比較的粒子状物質の排出量が少なくなったときには弁600を開けて排気を弁600から外部へ排出することができる。なお、弁600を縦接続口150に接続するようにしてもよい。また、ハウジング100を三つ以上備えるタイプとしたときには、両端のハウジング100を除き、中間のハウジング100では両方の縦接続口150に隣りのハウジング100の縦接続口150が接続されることになり、閉塞部材510は接続されない。
8 and 9 show a multistage
先に説明した一段タイプの排気浄化装置200と同様に、この多段タイプの排気浄化装置200も、台車700の上に設けられ、これによって地面の上を移動可能に設けられている。また、一段タイプの排気浄化装置200と同様に、この多段タイプの排気浄化装置200のハウジング100の一方の縦接続口150とシリンダ内噴射エンジンの排気通路部材400との接続は脱着可能に設けられている。これらの構成は一段タイプの排気浄化装置200の場合の構成と同様である。縦接続口150と排気通路部材400との接続には、公知の蛇腹状のフレキシブルホースを用いてもよい。
Similar to the one-stage type
この多段タイプの排気浄化装置200では、縦通路170の延びる方向にみて、隣接するハウジング100の横通路同士180が周方向にずれている。
In this multistage type
この多段タイプの排気浄化装置200においては、シリンダ内噴射エンジンの排気通路部材400から一方の端の縦接続口150に入った排気は、縦通路170を通ってから横通路180へ入り、横接続口160からフィルタ300に入る。フィルタ300は導入口310から入った排気より粒子状物質を捕集し、浄化した排気を導出口320から外部へ導出する。したがって、フィルタ300の種類は少なくてよい。また、接続するフィルタ300の数によって排気浄化装置200の容量が変わるので、多種多様なシリンダ内噴射エンジンに簡単に対応することができる。また、例えば排気通路部材に接続した管状部材から排気流の下流に向かって次々に接続口を開口し、この接続口にフィルタを接続する場合に較べると、縦通路170に沿った方向の長さが圧倒的に短くなる。そのため、フィルタ300の占有空間を小さくして排気浄化装置200がコンパクトになる。さらに、排気浄化装置200を始動排出エンジンに用い、横接続口160に弁600を接続したときには、始動直後の黒煙その他の粒子状物質を多く排出するときには弁600を閉めてフィルタ300で排気を浄化し、実質的な粒子状物質の低減が行われることになり、その後、比較的粒子状物質の排出量が少なくなったときには弁600を開けて排気を弁600から外部へ排出し、これによって排気抵抗低減によるエンジン仕事率の向上が実現する。しかも、フィルタ300の目詰まりの進行が遅れるので、フィルタ再生頻度の減少によるコスト低減及びエンジン運転の自由度向上が実現される。
In this multistage type
本発明の排気浄化装置は、多段タイプの排気浄化装置においても、接地面に対して固定した排気浄化装置の実施形態、縦接続口とシリンダ内噴射エンジンの排気通路部材とを固定的に接続した排気浄化装置の実施形態を含む。しかし、実施形態の排気浄化装置200は移動可能に設けられ、ハウジング100の縦接続口150とシリンダ内噴射エンジンの排気通路部材400との接続を脱着可能に設けたので、この排気浄化装置200を、排気浄化を要する状態のときにだけシリンダ内噴射エンジンに接続して排気の浄化が行える。したがって、例えば、図6に示した場合と同様に、複数の始動排出エンジンがあるときには、始動直後の黒煙その他の粒子状物質を多く排出する状態にある始動排出エンジンにだけ排気浄化装置200を移動して接続し、排気を浄化することができ、始動排出エンジンの数よりも少ない排気浄化装置200で足りることになる。
The exhaust purification device of the present invention is also an embodiment of the exhaust purification device fixed to the ground plane, and the vertical connection port and the exhaust passage member of the in-cylinder injection engine are fixedly connected even in a multistage type exhaust purification device An embodiment of an exhaust emission control device is included. However, since the
また、一段タイプの排気浄化装置200で説明したように、ハウジング自体、縦通路170に沿った方向の長さが圧倒的に短くなるので、ハウジング100を保管するときにハウジング100の占有空間が小さくなる。
Further, as described in the one-stage type
本発明のハウジングでは、縦通路の形状、横通路の形状、本数、配置、角度などを限定していない。しかし、この実施形態のハウジング100では、横通路180が縦通路170の延びる方向にみて縦通路170から放射状に分岐しており、他の同一構成のハウジング100を接続したときに縦通路170の延びる方向にみて、隣接するハウジング100の横通路同士180が周方向にずれるように構成した。このようにすれば、横通路180に接続したフィルタ300又は弁600が縦通路170の延びる方向にみて周方向にずれて重なりにくいので、フィルタ300の交換その他のメンテナンス、弁600のメンテナンスなどが容易に行える。この実施形態のフィルタ300は停止再生方式のうち脱着方式を採用しており、フィルタ300の本体330を取り外し、装填するときにはケーシング350の蓋360を開閉することになるが、この蓋360が蝶番を介してケーシング350の下部に連結されているときは、開いた蓋360がケーシング350の下部から垂れ下がり、直下にあるフィルタ300、弁600などに干渉するおそれが生じるが、この実施形態のように構成すれば、そのような干渉が生じないので、フィルタ300の交換その他のメンテナンス、弁600のメンテナンスなどが容易である。また、他の再生方式のフィルタを採用したときであっても、フィルタの接続、交換その他のメンテナンス、弁の接続、交換その他のメンテナンスなどを行うためのスペースが充分に確保されて作業性が向上し、有利である。
In the housing of the present invention, the shape of the vertical passage, the shape of the horizontal passage, the number, the arrangement, the angle and the like are not limited. However, in the
次に、上記実施形態で説明した始動排出エンジンについて補足説明する。始動排出エンジンを始動すると、燃料噴射量が最大値付近になり、目標回転速度に向けてエンジン回転速度が上がる。始動排出エンジンは燃料噴射量が最大となる運転領域では局部的に空気不足となり、高濃度の黒煙その他の粒子状物質を発生する特性がある。この始動直後においては、燃焼室からの排気を外部へ出さずに排気浄化装置200に導入する。これは、弁411、421の付いた分岐排気通路部材410、420を設けたときには、これらの弁411、421の開閉を制御することで行う。また、ハウジング100に弁600を設けたときには、弁600を閉めておき、燃焼室からの排気を外部へ出さずに排気浄化装置200に導入する。そうすると、フィルタ300により排気から粒子状物質を捕集してから大気に放出するので、粒子状物質は外部へ殆ど排出されない。
Next, a supplementary explanation of the start-up exhaust engine described in the above embodiment will be given. When the start-up exhaust engine is started, the fuel injection amount is close to the maximum value, and the engine rotation speed increases toward the target rotation speed. The start-up exhaust engine has the characteristic of locally generating air shortage in the operating region where the fuel injection amount is maximum, and generating high-concentration black smoke and other particulate matter. Immediately after the start-up, the exhaust gas from the combustion chamber is introduced into the exhaust
そして、この始動直後を過ぎると、全負荷の場合を除いて黒煙レベルは低くなる。このときには、燃焼室からの排気を外部へ出し排気浄化装置200へは導入しない。これは、弁411、421の付いた分岐排気通路部材410、420を設けたときには、これらの弁411、421の開閉を制御することで行う。また、ハウジング100に弁600を設けたときには、弁600を開け、燃焼室からの排気を弁600から外部へ出す。このように始動直後を過ぎると黒煙レベルが低くなる主な原因はエンジン回転速度が目標回転速度に達することで負荷に応じた燃料噴射量になるためである。しかし、排気が排気通路を流れる時間、制御系の応答遅れなどにより、始動直後の終期は必ずしもエンジン回転速度が目標回転速度に達したときに一致するとは限らないので、始動直後の特定は、これらの補正事項を勘案して行うことになる。
After the start, the black smoke level becomes low except in the case of full load. At this time, the exhaust from the combustion chamber is taken out and not introduced into the
その場合、排気に黒煙その他の粒子状物質が多く含まれる始動直後ではフィルタ300で排気を浄化するので、実質的な粒子状物質の低減が行われることになる。その後は排気をフィルタ300に通さないので、これによって排気抵抗低減によるエンジン仕事率の向上が実現する。しかも、フィルタ300の目詰まりの進行が遅れるので、フィルタ再生頻度の減少によるコスト低減及びエンジン運転の自由度向上が実現される。また、始動直後は燃焼状態が不完全燃焼になりやすく、また排気通路を構成する部材が冷えているので、燃焼室、排気通路を構成する部材が暖機後の状態に較べると排気流量が少ないことから、これに応じた容量のフィルタ300を設ければ充分となり、フィルタ300の占有空間の減少による排気浄化装置のコンパクト化、さらにコスト低減が実現する。特に、始動時から燃料噴射量を最大値付近とし、目標回転速度に向けてエンジン回転速度を上げるように制御されるシリンダ内噴射エンジンの設計では、エンジンの負担を軽減するため、燃焼室よりも排気下流側の通路抵抗などを比較的小さくし、許容排気圧力を比較的小さくすることが行われることがあり、仮にそのような設計をしたときにはフィルタ300の大型化、フィルタ数の増大を招きやすい傾向があるが、この実施形態では上述したように排気流量が少ない状態を基準にフィルタ300を設けることになるので、フィルタ300の大型化、フィルタ数の増大を抑えることができ、これが排気浄化装置のコンパクト化、コスト低減に大きく寄与する。したがって、この排気浄化装置は、実質的な粒子状物質の低減を行いながら、排気抵抗低減によるエンジン仕事率の向上、フィルタ再生頻度の減少によるコスト低減及びエンジン運転の自由度向上、フィルタの占有空間の減少による排気浄化装置のコンパクト化などを実現することができる。
In that case, the exhaust gas is purified by the
また、シリンダ内噴射エンジンに、排気により駆動され、吸気を過給する排気ターボ過給器を設けたときには、始動直後では排気ターボ過給器が充分に機能しておらず、吸気も排気も排気ターボ過給器によって流れが邪魔されるので、充分な空気を吸い込むことができず、燃焼状態が不完全燃焼になりやすく、排気には黒煙その他の粒子状物質が多く含まれる。この実施形態では、このような期間にフィルタで排気を浄化するので、排気浄化が有効に行われることになる。 In addition, when an in-cylinder injection engine is provided with an exhaust turbocharger that is driven by exhaust and supercharges intake air, the exhaust turbocharger does not function sufficiently immediately after starting, and both intake and exhaust are exhausted. Since the flow is obstructed by the turbocharger, sufficient air cannot be sucked in, the combustion state tends to be incomplete combustion, and the exhaust gas contains a lot of black smoke and other particulate matter. In this embodiment, since the exhaust gas is purified by the filter during such a period, the exhaust gas purification is effectively performed.
この実施形態によって本発明の排気浄化装置の横通路に接続するフィルタ、閉塞部材、弁の数が限定解釈されるものではない。実施形態で説明したように閉塞部材も弁も設けることなく全ての横通路にフィルタを接続してもよいし、変形例で説明したようにフィルタ、閉塞部材及び弁を接続してもよい。また、フィルタと閉塞部材だけを接続してもよいし、フィルタと弁だけを接続してもよい。本発明は、以上の特徴を組み合わせてなるハウジング、排気浄化装置の実施形態を含むものである。 The number of filters, blocking members, and valves connected to the lateral passage of the exhaust emission control device of the present invention is not limited to this embodiment. As described in the embodiment, the filter may be connected to all the lateral passages without providing the closing member and the valve, or the filter, the closing member, and the valve may be connected as described in the modification. Further, only the filter and the closing member may be connected, or only the filter and the valve may be connected. The present invention includes an embodiment of a housing and an exhaust purification device that combine the above features.
100 ハウジング
110 第一面
120 第二面
130 周面
150 縦接続口
160 横接続口
170 縦通路
180 横通路
200 排気浄化装置
300 フィルタ
310 導入口
320 導出口
400 排気通路部材
510 閉塞部材
520 閉塞部材
600 弁
700 台車
DESCRIPTION OF
Claims (5)
一つの面と、これとほぼ反対側になる面には縦接続口がそれぞれ開口し、これら二つの面の間にある周面には横接続口が複数開口し、
内部には、両端が二つの縦接続口にそれぞれ連通する縦通路と、この縦通路から分岐して複数の横接続口にそれぞれ連通する複数の横通路とが設けられ、
縦接続口は、他の同一構成のハウジングの縦接続口、縦接続口を閉塞する閉塞部材又はシリンダ内噴射エンジンの排気通路を構成する排気通路部材が接続可能に設けられ、
横接続口は、フィルタの導入口、横接続口を閉塞する閉塞部材又は弁が接続可能に設けられている排気浄化装置用ハウジング。 An exhaust purification device housing provided with a filter that introduces exhaust from an in-cylinder injection engine from an inlet and collects particulate matter and then leads out from the outlet,
A vertical connection port opens on one surface and a surface almost opposite to this, and a plurality of horizontal connection ports open on the peripheral surface between these two surfaces.
Inside, there are provided a vertical passage whose both ends communicate with two vertical connection ports, and a plurality of horizontal passages branched from this vertical passage and communicated with a plurality of horizontal connection ports, respectively.
The vertical connection port is provided so that a vertical connection port of another identically configured housing, a closing member that closes the vertical connection port, or an exhaust passage member that constitutes an exhaust passage of an in-cylinder injection engine,
The horizontal connection port is an exhaust purification device housing in which a filter introduction port, a closing member for closing the horizontal connection port, or a valve can be connected.
一方の縦接続口にはシリンダ内噴射エンジンの排気通路部材が接続されており、
他方の縦接続口には閉塞部材が接続されており、
全ての横接続口にフィルタが導入口において接続され、又は少なくとも一つの横接続口にフィルタが導入口において接続され且つ残りの横接続口に閉塞部材若しくは弁が接続されている排気浄化装置。 An exhaust emission control device comprising the exhaust emission control device housing according to claim 1 or 2,
The exhaust passage member of the in-cylinder injection engine is connected to one vertical connection port,
A closing member is connected to the other vertical connection port,
An exhaust emission control device in which filters are connected to all of the lateral connection ports at the introduction port, or a filter is connected to at least one of the lateral connection ports at the introduction port, and a blocking member or a valve is connected to the remaining lateral connection ports.
これらの排気浄化装置用ハウジングが縦接続口同士を接続することで直列接続されており、
一方の端の排気浄化装置用ハウジングの縦接続口にはシリンダ内噴射エンジンの排気通路部材が接続されており、
他方の端の排気浄化装置用ハウジングの縦接続口には閉塞部材が接続されており、
全ての横接続口にフィルタが導入口において接続され、又は少なくとも一つの横接続口にフィルタが導入口において接続され且つ残りの横接続口に閉塞部材若しくは弁が接続されている排気浄化装置。 An exhaust emission control device comprising a plurality of exhaust purification device housings according to claim 1 or 2,
These exhaust purification device housings are connected in series by connecting the vertical connection ports,
The exhaust passage member of the in-cylinder injection engine is connected to the vertical connection port of the exhaust purification device housing at one end,
A closing member is connected to the vertical connection port of the exhaust purification device housing at the other end,
An exhaust emission control device in which filters are connected to all of the lateral connection ports at the introduction port, or a filter is connected to at least one of the lateral connection ports at the introduction port, and a blocking member or a valve is connected to the remaining lateral connection ports.
排気浄化装置用ハウジングの縦接続口とシリンダ内噴射エンジンの排気通路部材との接続が脱着可能に設けられている排気浄化装置。 The exhaust gas purification device according to claim 3 or claim 4, wherein the exhaust gas purification device is movably provided,
An exhaust purification device in which a connection between a longitudinal connection port of a housing for an exhaust purification device and an exhaust passage member of an in-cylinder injection engine is detachable.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005240505A JP2007056708A (en) | 2005-08-22 | 2005-08-22 | Housing for exhaust emission control device and exhaust emission control device having the same |
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Publications (1)
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2005
- 2005-08-22 JP JP2005240505A patent/JP2007056708A/en active Pending
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