JP3355450B2 - 排気浄化装置 - Google Patents

排気浄化装置

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JP3355450B2 JP24027894A JP24027894A JP3355450B2 JP 3355450 B2 JP3355450 B2 JP 3355450B2 JP 24027894 A JP24027894 A JP 24027894A JP 24027894 A JP24027894 A JP 24027894A JP 3355450 B2 JP3355450 B2 JP 3355450B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主としてディーゼルエ
ンジンに適用される排気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジンの排気ガス中には排
気微粒子、即ち、パーティキュレートが多く含まれてい
るため、エンジンの排気系にパーティキュレートを捕集
して排気ガスを浄化する、排気浄化ユニットを設けてい
るが、或る程度使用すると、捕集されたパーティキュレ
ートにより排気浄化ユニットが目詰りして通気性が損わ
れ、機関性能が低下するため、捕集されたパーティキュ
レートを焼失させて排気浄化ユニットを再生する再生処
理を定期的に行う必要がある。
【0003】この再生処理中は排気浄化ユニットに排気
ガスを流すことはできず、そのため2個の排気浄化ユニ
ットを設けて、該両排気浄化ユニットに選択的に排気ガ
スを流し、一方の排気浄化ユニットでパーティキュレー
トを捕集している間に他方の排気浄化ユニットを再生す
るようにした、交互再生方式の排気浄化装置が既に知ら
れている(特開平5−214924号公報参照)。
【0004】そして、このものでは、排気通路をバタフ
ライバルブから成る切換弁によって選択的に開かれる二
股状の2本の分岐路に分岐し、該両分岐路に夫々排気浄
化ユニットを介設している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のものでは2個の
排気浄化ユニットが分岐路の分岐方向に離間して配置さ
れるためスペース効率が悪くなり、更に、排気浄化ユニ
ットへの分岐路の取回しスペースを確保する上で切換弁
を排気浄化ユニットからある程度離して設けざるを得
ず、装置全体が大型化する不具合がある。
【0006】本発明は、以上の点に鑑み、装置全体を可
及的にコンパクト化し得るようにした排気浄化装置を提
供することをその目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明は、複数の排気浄化ユニットと、これら排気浄化
ユニットに選択的に排気を流す切換弁とを備える排気浄
化装置において、これら排気浄化ユニットを周方向に
重に配置して排気浄化ユニットの集合体を構成する
方、該集合体の少なくとも一方の端部に各排気浄化ユニ
ットに対応する開口を形成したバルブシートを配設し、
該バルブシートの開口に対応する開口を形成した弁板を
前記集合体の軸線回りに回転可能に配設して、該弁板の
回転で該弁板の開口が前記内側の排気浄化ユニットに対
応するバルブシートの開口に合致した弁孔部のみを開か
せる第1の態様、該弁板の開口が前記外側の排気浄化ユ
ニットに対応するバルブシートの開口に合致した弁孔部
のみを開かせる第2の態様、該弁板の開口が前記内側の
排気浄化ユニットに対応するバルブシートの開口に合致
した弁孔部と前記外側の排気浄化ユニットに対応するバ
ルブシートの開口に合致した弁孔部とを開かせる第3の
態様を選択可能としたロータリバルブで前記切換弁を
成したことを特徴とする。
【0008】
【作用】複数の排気浄化ユニットを内外多重に配置して
集合化することによりスペース効率が向上する。また、
切換弁を上記の如きロータリバルブで構成することによ
り、集合体の内側や外側の排気浄化ユニットにロータリ
バルブの内側や外側の弁孔部を通して排気ガスを直進さ
せることができる。そのため、切換弁と排気浄化ユニッ
トとの間に従来例のような分岐路の取回しスペースを確
保する必要がなく、集合体の排気出入口に切換弁をコン
パクトに組込むことができる。
【0009】
【実施例】図示の実施例はディーゼルエンジン用の排気
浄化装置に本発明を適用したもので、図1に示す如く、
第1と第2の2個の排気浄化ユニット1,2を内外2重
に配置した集合体3を備えている。第1排気浄化ユニッ
ト1は、排気ガス中のパーティキュレートを捕集する円
柱状のフィルタ1aと、該フィルタ1aを収納する筒状
のケーシング1bとで構成されており、また、第2排気
浄化ユニット2は、第1排気浄化ユニット1のケーシン
グ1bの外周に装着される筒状のフィルタ2aと、該フ
ィルタ2aを収納する筒状のケーシング2bとで構成さ
れ、該ケーシング2bを断熱層3aを介して筒状の外側
ケーシング3bで囲繞することにより集合体3の本体部
が構成されている。
【0010】集合体3の軸線方向両側には夫々排気の入
口コーン4と出口コーン5とが設けられており、これら
各コーン4、5と集合体3の本体部との間に夫々ロータ
リバルブ6が介設されている。
【0011】ロータリバルブ6は、集合体3の本体部の
端面に接合した円板状のバルブシート60と、該バルブ
シート60に枢支ピン61を介して軸支した、集合体3
の軸線回りに回転可能な円板状の弁板62とで構成され
ており、バルブシート60の外周部分を取付基部として
これに各コーン4,5の端部外周のフランジ4a,5a
をボルト止めし、ロータリバルブ6を組込んだ集合体3
を構成している。
【0012】弁板62の外周には図2に示す如く歯62
aが形成されており、バルブシート60とフランジ4
a,5aとの接合面間に歯62aに噛合する、弁板62
の回転駆動手段たるウォームギア63を装着した。そし
て、ウォームギア63による弁板62の回転で第1排気
浄化ユニット1に臨む内側の第1弁孔部64と、第2排
気浄化ユニット2に臨む外側の第2弁孔部65とが選択
的に開閉されるようにした。即ち、バルブシート60
に、図3(a)に示す如く、第1弁孔部64用の内側の
固定開口64aを周方向に所定の間隔θを存して4個形
成すると共に、第2弁孔部65用の外側の固定開口65
aを周方向に上記と同様の間隔θを存して、且つ、内側
の固定開口64aに対し一部オーバラップするように位
相をずらして4個形成し、一方、弁板62に、図3
(b)に示す如く、第1弁孔部64用の内側の可動開口
64bと第2弁孔部65用の外側の可動開口65bとを
互に同位相で周方向に等間隔で各4個形成した。そし
て、各可動開口64b,65bの開口幅を前記間隔θに
等しくすると共に、各固定開口64a,65aの開口幅
を2θとし、図4(a)に示す如く外側の可動開口65
bが外側の固定開口65aの配置間隔に位置して第2弁
孔部65が閉じられるときは、内側の可動開口64bの
全体が内側の固定開口64aに臨んで第1弁孔部64が
全開となり、図4(b)に示す如く内側の可動開口64
bが内側の固定開口64aの配置間隔に位置して第1弁
孔部64が閉じられるときは、外側の可動開口65bの
全体が外側の固定開口65aに臨んで第2弁孔部65が
全開となり、また、図4(a)の状態から弁板62を時
計方向に回転させて図4(b)の状態に移行させるとき
は、その中間で図4(c)に示す如く第1と第2の両弁
孔部64,65が共に全開になるようにした。尚、上記
θは30°であり、図4(a)の状態から弁板62を時
計方向に30°回転すれば図4(c)の状態になり、更
に30°回転すれば図4(b)の状態になる。
【0013】ロータリバルブ6は常時は図4(a)又は
同図(b)の状態に保持され、第1と第2の両排気浄化
ユニット1,2の一方に排気ガスを流す。そして、該一
方の排気浄化ユニットが目詰り気味になったときロータ
リバルブ6を切換えて他方の排気浄化ユニットに排気ガ
スを流し、一方の排気浄化ユニットのフィルタに蓄積さ
れたパーティキュレートを該ユニットに内蔵するヒータ
に通電して焼失させ、該ユニットを再生する。この場
合、図4(a)の状態から弁板62を反時計方向に回転
させて図4(b)の状態に切換えたり、図4(b)の状
態から弁板62を時計方向に回転させて図4(a)の状
態に切換えると、切換途中では第1と第2の両弁孔部6
4,65が共に絞られて排気抵抗が増し、エンジン出力
が一時的に低下して切換ショックを生ずる。これに対
し、図4(a)の状態から弁板62を時計方向に回転さ
せて図4(b)の状態に切換えたり、図4(b)の状態
から弁板62を反時計方向に回転させて図4(a)の状
態に切換えれば、切換途中で図4(c)の状態になるた
め排気抵抗が増加することはなく、ウォームギア63の
回転速度制御によって弁板62を適切な速度で回転させ
ることにより、切換ショックを防止できる。
【0014】尚、常時はロータリバルブ6を図4(c)
の状態に保持して両排気浄化ユニット1,2に共に排気
ガスを流し、定期的にロータリバルブ6を図4(a)の
状態や図4(b)の状態に切換えて両排気浄化ユニット
1,2の再生を行うことも可能であり、また、常時は両
排気浄化ユニット1,2の一方に排気ガスを流し、パー
ティキュレートが多量に発生する高負荷時に両排気浄化
ユニット1,2に排気ガスを流してパーティキュレート
の捕集能力を高めるようにしても良い。
【0015】ところで、上記実施例の如く第1と第2の
両排気浄化ユニット1,2を内外2重に配置して排気浄
化ユニットの集合体3を構成すれば、スペース効率が向
上すると共に、再生中の一方の排気浄化ユニットを他方
の排気浄化ユニットに流れる排気ガスの熱によって保温
することができ、排気浄化ユニットを効率良く再生でき
る。
【0016】また、上記実施例では各弁孔部64,65
の全開時の開口面積が各可動開口64b,65bの開口
面積に等しく、ここで1個の弁板62によりロータリバ
ルブ6を上記した3つの状態に切換えるには上記θを3
0°にする必要があり、開口幅をθに設定した第1弁孔
部64用の可動開口64bの合計開口幅と、開口幅を同
じくθに設定した第2弁孔部65用の可動開口65bの
合計開口幅とは夫々120°となって、第1弁孔部64
の全開時の合計開口面積と第2弁孔部65の全開時の合
計開口面積とが夫々ロータリバルブ6の内側領域と外側
領域の各面積の1/3以下に制限されてしまう。
【0017】これに対し、図5(a)に示すバルブシー
ト60の表裏両側や片側に図5(b)に示す第1弁孔部
64用の第1弁板621と図5(c)に示す第2弁孔部
65用の第2弁板622とを重ね合わせ、各弁板621
622の外周の歯(図示せず)に噛合する各別のウォー
ムギアや各弁板621,622に連結される他の適切な駆
動手段により両弁板621,622を互に独立して回転し
得るようにすれば、第1弁孔部64の全開時の合計開口
面積と第2弁孔部65の全開時の合計開口面積とを夫々
ロータリバルブ6の内側領域と外側領域の各面積の1/
2近くまで増加させることができる。
【0018】これを詳述するに、バルブシート60の内
側領域と外側領域とに夫々45°の間隔を存して開口幅
が45°の第1弁孔部64用と第2弁孔部65用の固定
開口64a,65aを4個宛形成し、一方、第1弁板6
1の内側領域に45°の間隔を存して開口幅が45°
の第1弁孔部64用の可動開口64bを形成すると共
に、第1弁板621の外側領域を第1弁板621の外周縁
部と内側領域とを連結する複数のスポーク部を残して切
抜き、また、第2弁板622をその内側領域を切抜いた
リング状に形成して、その外側領域に45°の間隔を存
して開口幅が45°の第2弁孔部65用の可動開口65
bを形成した。そして、第1弁板621を可動開口64
bが固定開口64aに合致するような位置に回転させる
と共に、第2弁板622を可動開口65bが固定開口6
5aの配置間隔に合致するような位置に回転させれば、
第1弁孔部64のみが開かれて、その合計開口幅は45
°×4=180°となり、また、第1弁板621を可動
開口64bが固定開口64aの配置間隔に合致するよう
な位置に回転させると共に、第2弁板622を可動開口
65bが固定開口65aに合致するような位置に回転さ
せれば、第2弁孔部65のみが開かれて、その合計開口
幅も180°となる。また、第1弁板621と第2弁板
622とを共に可動開口64b,65bが固定開口64
a,65aに合致するような位置に回転させれば、第1
と第2の両弁孔部64,65を共に全開にすることがで
きる。そして、両弁孔部64,65の一方のみを開いて
いる状態から他方のみを開く状態に切換える際、一旦両
弁孔部64,65を共に開く状態にすることで切換ショ
ックを防止できる。尚、パーティキュレートが多量に発
生する運転条件でパーティキュレートの捕集能力を高め
るために両弁孔部64,65を共に開くようにしても良
い。
【0019】ところで、上記実施例のように、弁板62
を中心の枢支ピン61で軸支すると、ロータリバルブ6
の中心部分を第1弁孔部64として活用できなくなる。
そこで、図5に示すものでは、第1弁孔部64の開口面
積を広く確保するため、弁板621,622をその外周で
回転自在にガイドするようにして、枢支ピン61を省略
している。
【0020】尚、上記実施例では集合体3の入口側と出
口側の両方にロータリバルブ6を設けたが、一方のロー
タリバルブ6は省略しても良い。また、上記実施例では
排気浄化ユニット1,2をフィルタ1a,2aを内蔵す
るパーティキュレート除去用のユニットで構成したが、
触媒坦体を内蔵する通常の三元触媒式排気浄化ユニット
を複数設けて、エンジンの運転状態に応じて排気ガスを
流す排気浄化ユニットを切換える場合にも同様に本発明
を適用できる。
【0021】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、複数の排気浄化ユニットを集合化してスペー
ス効率良く配置できると共に、切換弁を集合体にコンパ
クトに組込むことができ、排気浄化装置の小型化を図れ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明装置の一例の截断側面図
【図2】 図1のII-II線截断面図
【図3】 (a)ロータリバルブのバルブシートの正面
図、(b)弁板の正面図
【図4】 (a)(b)(c)ロータリバルブの切換状
態を示す図
【図5】 (a)(b)(c)ロータリバルブの他の実
施例のバルブシートと各弁板の正面図
【符号の説明】
1,2 排気浄化ユニット 3 集
合体 4 入口コーン 5 出口コ
ーン 6 ロータリバルブ 62,621,622 弁板 64,65 弁孔部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/02 F01L 7/06 F01N 7/08 F02D 9/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の排気浄化ユニットと、これら排気
    浄化ユニットに選択的に排気を流す切換弁とを備える排
    気浄化装置において、これら排気浄化ユニットを周方向
    多重に配置して排気浄化ユニットの集合体を構成する
    一方、該集合体の少なくとも一方の端部に各排気浄化ユ
    ニットに対応する開口を形成したバルブシートを配設
    し、該バルブシートの開口に対応する開口を形成した弁
    板を前記集合体の軸線回りに回転可能に配設して、該弁
    板の回転で該弁板の開口が前記内側の排気浄化ユニット
    に対応するバルブシートの開口に合致した弁孔部のみを
    開かせる第1の態様、該弁板の開口が前記外側の排気浄
    化ユニットに対応するバルブシートの開口に合致した弁
    孔部のみを開かせる第2の態様、該弁板の開口が前記内
    側の排気浄化ユニットに対応するバルブシートの開口に
    合致した弁孔部と前記外側の排気浄化ユニットに対応す
    るバルブシートの開口に合致した弁孔部とを開かせる第
    3の態様を選択可能としたロータリバルブで前記切換弁
    構成したことを特徴とする排気浄化装置。
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