JP3374654B2 - Diesel engine exhaust purification system - Google Patents

Diesel engine exhaust purification system

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JP3374654B2 JP12162696A JP12162696A JP3374654B2 JP 3374654 B2 JP3374654 B2 JP 3374654B2 JP 12162696 A JP12162696 A JP 12162696A JP 12162696 A JP12162696 A JP 12162696A JP 3374654 B2 JP3374654 B2 JP 3374654B2
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    • F01N3/0233Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles periodically cleaning filter by blowing a gas through the filter in a direction opposite to exhaust flow, e.g. exposing filter to engine air intake

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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼル機関の
排気浄化装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exhaust emission control device for a diesel engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼル機関の排気ガス中にはカーボ
ンを主成分とする排気微粒子(カーボンパティキュレー
ト)が比較的多く含まれており、これが環境汚染を引き
起こすために排気ガスを大気に放出する以前に除去され
ることが好ましく、そのために、ディーゼル機関の排気
通路内にはカーボンパティキュレートを捕集するための
フィルタが配置されている。
2. Description of the Related Art Exhaust gas from a diesel engine contains a relatively large amount of exhaust particulates (carbon particulates) containing carbon as a main component. This causes environmental pollution, and before the exhaust gas is released to the atmosphere. Therefore, a filter for collecting carbon particulates is arranged in the exhaust passage of the diesel engine.

【0003】ディーゼル機関の使用に伴いフィルタにお
けるカーボンパティキュレート捕集量が増加すると排気
抵抗が増大して機関性能を低下させるために、捕集され
たカーボンパティキュレートは定期的に燃焼させられ、
フィルタが再生されるようになっている。
When the amount of trapped carbon particulates in the filter increases with the use of a diesel engine, exhaust resistance increases and engine performance deteriorates. Therefore, the trapped carbon particulates are burned regularly.
The filter is now playing.

【0004】ディーゼル機関の燃焼に際して、燃料だけ
でなく気筒内へ侵入したエンジンオイルも燃焼するため
に、その成分であるカルシウム及びリン等の酸化物及び
硫化物が生成される。通常、カーボンパティキュレート
はこれらを成分として有している。カルシウム又はリン
の酸化物又は硫化物は非常に燃焼し難く、前述のフィル
タ再生において、アッシュとしてフィルタ内に残留し、
堆積して排気抵抗を増加させる。
When the diesel engine burns, not only the fuel but also the engine oil that has penetrated into the cylinder burns, so that its components, such as oxides and sulfides of calcium and phosphorus, are produced. Usually, carbon particulates have these as components. Oxides or sulfides of calcium or phosphorus are very difficult to burn, and remain in the filter as ash in the above filter regeneration,
Accumulates to increase exhaust resistance.

【0005】特開平2−75711号公報には、フィル
タからアッシュを除去するために、、排気通路内に配置
されたフィルタへ排気下流側から高圧ガスを供給するこ
とが開示されている。アッシュは、排気ガス流に対し
て、できるだけ排気抵抗を増加させないようにフィルタ
内に堆積するために、排気ガスとは逆方向のガス流に対
しては大きな抵抗となり、このガス流によって容易に剥
離して除去される。
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 2-75711 discloses that high pressure gas is supplied from the exhaust downstream side to a filter arranged in an exhaust passage in order to remove ash from the filter. Since the ash is deposited in the filter so as not to increase the exhaust resistance as much as possible with respect to the exhaust gas flow, it has a large resistance to the gas flow in the direction opposite to the exhaust gas and is easily separated by this gas flow. Then removed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このように、前述の従
来技術によってフィルタからアッシュを除去することが
できる。しかしながら、この従来技術は、フィルタへ排
気下流側から高圧ガスを供給するための装置が必要であ
る。また、フィルタへ高圧ガスを供給してアッシュを除
去する際には、排気ガスは別のフィルタを通過させなけ
ればならず、機関排気系を二系統にする必要がある。こ
のようにして、かなりのコストアップがもたらされるだ
けでなく、機関排気系が複雑化する。
Thus, the ash can be removed from the filter by the above-mentioned conventional technique. However, this conventional technique requires a device for supplying high-pressure gas to the filter from the exhaust downstream side. Further, when the high pressure gas is supplied to the filter to remove the ash, the exhaust gas must pass through another filter, and the engine exhaust system needs to have two systems. In this way, not only is the cost considerably increased, but the engine exhaust system is complicated.

【0007】従って、本発明の目的は、従来に比較して
簡単な構造を有し、パティキュレート捕集用フィルタか
ら確実にアッシュを除去可能なディーゼル機関の排気浄
化装置を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for a diesel engine, which has a simpler structure than the conventional one and can surely remove the ash from the particulate trapping filter.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による請求項1に
記載のディーゼル機関の排気浄化装置は、排気集合部と
各気筒とを連通する排気ポートのそれぞれが、上方向に
延在する部分を有し、各前記部分には、気筒毎のパティ
キュレート捕集用フィルタが配置され、前記排気集合部
より排気下流側に位置する排気通路の通路抵抗は、前記
パティキュレート捕集用フィルタが配置された各排気ポ
ートの通路抵抗より大きくなっており、前記排気ポート
における前記パティキュレート捕集用フィルタよりディ
ーゼル機関側部分には、重力方向に延在して排気ガスが
淀む空間が形成されていることを特徴とする。
In the exhaust emission control device for a diesel engine according to the first aspect of the present invention, each of the exhaust ports connecting the exhaust collecting portion and each cylinder is upwardly directed.
A filter for collecting particulates for each cylinder is provided in each of the extending portions, and the passage resistance of the exhaust passage located on the exhaust downstream side of the exhaust collecting portion is equal to the particulate collection. is larger than the passage resistance of the exhaust ports that use filter is disposed, the exhaust port
From the particulate collection filter in
Exhaust gas extends in the direction of gravity on the engine side.
It is characterized by forming a stagnant space .

【0009】[0009]

【0010】本発明による請求項に記載のディーゼル
機関の排気浄化装置は、請求項1に記載のディーゼル機
関の排気浄化装置において、前記排気集合部より排気下
流側には、通路抵抗を増加させる抵抗体が配置されてい
ることを特徴とする。
An exhaust emission control device for a diesel engine according to a second aspect of the present invention is the exhaust emission control device for a diesel engine according to the first aspect, wherein passage resistance is increased downstream of the exhaust gas collecting portion. It is characterized in that a resistor is arranged.

【0011】本発明による請求項に記載のディーゼル
機関の排気浄化装置は、請求項1に記載のディーゼル機
関の排気浄化装置において、前記パティキュレート捕集
用フィルタが、前記排気ポートの前記排気集合部近傍に
配置されていることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an exhaust emission control device for a diesel engine according to the first aspect, wherein the particulate collection filter has the exhaust gas collection at the exhaust port. It is characterized in that it is arranged near the part.

【0012】本発明による請求項4に記載のディーゼル
機関の排気浄化装置は、請求項1に記載のディーゼル機
関の排気浄化装置において、前記パティキュレート捕集
用フィルタには触媒が担持されていることを特徴とす
る。
Diesel according to claim 4 according to the invention
The exhaust emission control device for an engine is a diesel engine according to claim 1.
In the exhaust gas purification device of Seki, the particulate collection
The filter is characterized in that a catalyst is carried .

【0013】本発明による請求項5に記載のディーゼル
機関の排気浄化装置は、排気集合部と各気筒とを連通す
る排気ポートのそれぞれには、気筒毎のパティキュレー
ト捕集用フィルタが配置され、前記排気集合部より排気
下流側に位置する排気通路の通路抵抗は、前記パティキ
ュレート捕集用フィルタが配置された各排気ポートの通
路抵抗より大きくなっており、隣接する二つの前記パテ
ィキュレート捕集用フィルタが、排気集合部側端部にお
いてディーゼル機関側端部より互いに近接するように非
平行配置されていることを特徴とする。
Diesel according to claim 5 according to the invention
The exhaust gas purification device of the engine connects the exhaust gas collection unit and each cylinder.
Each exhaust port has a particulate
Exhaust filter from the exhaust collector
The passage resistance of the exhaust passage located on the downstream side is
Of each exhaust port where the filter for collecting dust is placed.
It is larger than the road resistance and the two adjacent putties
A filter for collecting iculate is provided at the end of the exhaust collection side.
The diesel engine side end so that they are
It is characterized in that they are arranged in parallel .

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1は、本発明によるディーゼル
機関の排気浄化装置を示す概略縦断面図である。同図に
おいて、10は例えば四気筒のディーゼル機関、20は
そのエキゾーストマニホルド、30はエキゾーストマニ
ホルド20の排気下流側に接続された排気通路の一部で
ある。図2は図1のA−A断面図、図3は図1のB−B
断面図である。
1 is a schematic vertical sectional view showing an exhaust emission control system for a diesel engine according to the present invention. In the figure, 10 is, for example, a four-cylinder diesel engine, 20 is its exhaust manifold, and 30 is a part of an exhaust passage connected to the exhaust downstream side of the exhaust manifold 20. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. 3 is taken along line BB of FIG.
FIG.

【0015】これらの図に示すように、エキゾーストマ
ニホルド20は、排気集合部21と、この排気集合部2
1と各気筒とを連通する四本の排気ポート22〜25と
から構成されている。各排気ポート22〜25は、ディ
ーゼル機関10のシリンダヘッド10aへの略水平な接
続部分から上方向に延在し、各排気ポート22〜25の
配列方向Fに延在する排気集合部21の下面に接続され
ている。排気通路の一部30は排気集合部21の側面開
口部に接続されている。
As shown in these drawings, the exhaust manifold 20 includes an exhaust collecting portion 21 and an exhaust collecting portion 2
1 and four exhaust ports 22 to 25 that communicate with each cylinder. The exhaust ports 22 to 25 extend upward from a substantially horizontal connection portion of the diesel engine 10 to the cylinder head 10a, and the lower surface of the exhaust collecting portion 21 extends in the arrangement direction F of the exhaust ports 22 to 25. It is connected to the. A part 30 of the exhaust passage is connected to the side opening of the exhaust collecting portion 21.

【0016】各排気ポート22〜25の上方向に延在す
る部分には、それぞれ排気ガス中のカーボンパティキュ
レートを捕集するためのパティキュレート捕集用フィル
タ42〜45が配置されている。これらのパティキュレ
ート捕集用フィルタ42〜45は、一般的なものであ
り、例えば、多孔性物質からなるハニカム状の隔壁を備
えたハニカム状フィルタで、隔壁で囲まれた通路の隣接
する二つにおいて、一方が排気上流側を、他方が排気下
流側をセラミック製の閉塞材によって閉塞されているも
のである。それにより、排気ガスは隔壁を通過し、その
際に多孔性物質からなる隔壁によってカーボンパティキ
ュレートが捕集されるようになっている。また、各パテ
ィキュレート捕集用フィルタ42〜45には、電気ヒー
タが配置されている。
Filters 42 to 45 for collecting particulates for collecting carbon particulates in the exhaust gas are arranged in the portions extending upward of the exhaust ports 22 to 25, respectively. These particulate collection filters 42 to 45 are general ones, and are, for example, honeycomb filters provided with honeycomb-shaped partition walls made of a porous material, and two adjacent passages surrounded by the partition walls are provided. In the above, one of the exhaust gas upstream side and the other exhaust gas downstream side are blocked by a ceramic blocking member. As a result, the exhaust gas passes through the partition walls, and at that time, the carbon particulates are collected by the partition walls made of a porous material. An electric heater is arranged in each of the particulate collection filters 42 to 45.

【0017】パティキュレート捕集用フィルタへのカー
ボンパティキュレートの捕集量がかなり増加すると排気
抵抗が大幅に増大するために、この時には電気ヒータを
通電発熱させ、カーボンパティキュレートを定期的に燃
焼させるようになっている。もちろん、電気ヒータに代
えて、又は電気ヒータに加えて、燃料及び二次空気をパ
ティキュレート捕集用フィルタへ供給するような他のパ
ティキュレート燃焼手段を設けることも可能である。
When the amount of trapped carbon particulates in the particulate trap filter increases considerably, the exhaust resistance increases significantly. At this time, therefore, the electric heater is energized to generate heat, and the carbon particulates are burned periodically. It is like this. Of course, instead of the electric heater or in addition to the electric heater, other particulate combustion means for supplying the fuel and the secondary air to the particulate collection filter can be provided.

【0018】このようなパティキュレート燃焼手段によ
って、カーボンパティキュレートの可燃成分はパティキ
ュレート捕集用フィルタから除去されるが、カーボンパ
ティキュレートの成分として含まれるカルシウム又はリ
ンの酸化物又は硫化物等は、燃焼せずにアッシュとして
パティキュレート捕集用フィルタに堆積する。
By such a particulate burning means, the combustible components of carbon particulates are removed from the particulate trapping filter, but the oxides or sulfides of calcium or phosphorus contained as components of carbon particulates are removed. , It is deposited on the particulate collection filter as ash without burning.

【0019】本実施形態の排気浄化装置は、前述したよ
うに、各排気ポート22〜25のそれぞれにパティキュ
レート捕集用フィルタ42〜45が配置されている。各
パティキュレート捕集用フィルタは、ある程度の通路抵
抗となるために、エキゾーストマニホルド20におい
て、各排気ポート22〜25における各パティキュレー
ト捕集用フィルタ42〜45よりディーゼル機関側に位
置する機関側部分22a〜25a内と、排気集合部21
内とは、異なる圧力となる。
In the exhaust gas purification apparatus of this embodiment, as described above, the particulate collecting filters 42 to 45 are arranged in the respective exhaust ports 22 to 25. Since each particulate collection filter has a certain degree of passage resistance, in the exhaust manifold 20, the engine side portion located on the diesel engine side of each particulate collection filter 42-45 in each exhaust port 22-25. 22a to 25a and the exhaust collecting portion 21
The inside pressure is different.

【0020】各排気ポートの機関側部分では、図4に実
線で示すように(クランク角度0°〜180°において
排気行程を行う気筒で例示されている)、対応する気筒
の排気行程初期において気筒内から瞬間的に多量の排気
ガスが供給されるために、この時において圧力は非常に
高くなり、その後、圧力は徐々に低下し、この排気行程
終了後にほぼ大気圧まで低下し、この気筒の次回の排気
行程までほぼ大気圧に維持される。一方、排気集合部2
1内は、図4に点線で示すように、全ての気筒の排気行
程初期において、対応する排気ポートの機関側部分から
多量の排気ガスが各パティキュレート捕集用フィルタ4
2〜45を介して排気集合部へ供給されるために、この
時において圧力は比較的高くなり、その後、圧力は徐々
に低下し、各気筒の排気行程末期にはほぼ大気圧まで低
下する。
At the engine side portion of each exhaust port, as shown by the solid line in FIG. 4 (exemplified by a cylinder that performs an exhaust stroke at a crank angle of 0 ° to 180 °), the cylinder at the beginning of the exhaust stroke of the corresponding cylinder Since a large amount of exhaust gas is instantaneously supplied from the inside, the pressure becomes very high at this time, then the pressure gradually decreases, and after this exhaust stroke ends, it decreases to almost atmospheric pressure. The atmospheric pressure is maintained until the next exhaust stroke. On the other hand, the exhaust collecting unit 2
As shown by the dotted line in FIG. 4, a large amount of exhaust gas from the engine-side portion of the corresponding exhaust port is contained in each of the particulate collection filters 4 in the inside of 1 as indicated by the dotted line in FIG.
Since the pressure is supplied to the exhaust gas collecting portion via 2-45, the pressure becomes relatively high at this time, and thereafter, the pressure gradually decreases, and decreases to almost atmospheric pressure at the end of the exhaust stroke of each cylinder.

【0021】排気集合部21より排気下流側に位置する
排気通路には、一般的に触媒及びマフラ等が配置されて
いる。従って、この排気通路全体としては、パティキュ
レート捕集用フィルタが配置された排気ポートに比較し
て、かなり大きな通路抵抗を有している。それにより、
任意の気筒の排気行程において、この気筒に対応する排
気ポートでは、機関側部分から排気集合部21へ排気ガ
スが流れる。しかしながら、この排気ポート以外の三つ
の排気ポートにおいては、前述したように、機関側部分
内の圧力は、ほぼ大気圧に維持されるのに対して、排気
集合部21内の圧力は、大気圧を上回っており、それに
より、排気ガスは排気集合部21からこれらの三つの部
分へ流れる。このように、任意の気筒の排気行程におい
て、この気筒に対応するパティキュレート捕集用フィル
タでは、通常通り排気ガスが通過するが、他のパティキ
ュレート捕集用フィルタでは、排気ガスが逆方向に通過
する。
A catalyst, a muffler and the like are generally arranged in the exhaust passage located on the exhaust downstream side of the exhaust collecting portion 21. Therefore, the exhaust passage as a whole has a considerably large passage resistance as compared with the exhaust port in which the particulate trapping filter is arranged. Thereby,
In the exhaust stroke of any cylinder, exhaust gas flows from the engine side portion to the exhaust collecting portion 21 at the exhaust port corresponding to this cylinder. However, in the three exhaust ports other than this exhaust port, as described above, the pressure in the engine side portion is maintained at approximately atmospheric pressure, whereas the pressure in the exhaust collecting portion 21 is atmospheric pressure. , Which causes exhaust gas to flow from the exhaust collecting section 21 to these three parts. Thus, in the exhaust stroke of any cylinder, the exhaust gas passes through the particulate collection filter corresponding to this cylinder as usual, but the exhaust gas flows in the opposite direction in the other particulate collection filters. pass.

【0022】カーボンパティキュレートは、パティキュ
レート捕集用フィルタに強固に付着するために、逆流す
る排気ガスによって剥離することはないが、カーボンパ
ティキュレートの燃焼によるフィルタ再生後にパティキ
ュレート捕集用フィルタに堆積するアッシュは、それほ
ど強固に付着しておらず、また、通常の排気ガス流に対
して、できるだけ排気抵抗を増加させないように堆積す
るために、逆流する排気ガスに対しては大きな抵抗とな
り、この排気ガス流によって容易に剥離し、この排気ガ
ス流によって主に排気ポートの機関側部分へ除去され
る。
Since the carbon particulates adhere strongly to the particulate trapping filter, they are not separated by the exhaust gas flowing back, but after the filter is regenerated by burning the carbon particulates, the carbon particulate traps in the particulate trapping filter. The accumulated ash is not so strongly attached, and since it accumulates so as not to increase the exhaust resistance as much as possible with respect to the normal exhaust gas flow, it becomes a large resistance to the backward exhaust gas, The exhaust gas flow easily separates and is mainly removed by the exhaust gas flow to the engine side portion of the exhaust port.

【0023】各排気ポート22〜25の機関側部分22
a〜25aには、下方向、すなわち、重力が作用する方
向に延在し、排気ガスが淀む空間22b〜25bが設け
られている。それにより、前述のように剥離したアッシ
ュは、重力によってこの空間内に容易に堆積し、通常の
排気ガス流れによって再びパティキュレート捕集用フィ
ルタへ移送され難くなっている。各空間22b〜25b
に、気密に密閉可能な外部への開口部を形成し、この開
口部からアッシュを外部へ取り出し可能とすることもで
きる。また、各空間22b〜25bからパティキュレー
ト捕集用フィルタ41〜45及び排気集合部21をバイ
パスするバイパス通路と、このバイパス通路を閉鎖する
閉鎖弁を設けることによって、各空間22b〜25b内
に所定量のアッシュが堆積する毎に、対応する気筒の排
気行程において閉鎖弁を開弁してバイパス通路を開放す
ることにより、排気ガスの一部を利用して各空間22b
〜25bからアッシュを大気中に放出させることもでき
る。
Engine-side portion 22 of each exhaust port 22-25
Spaces 22b to 25b that extend downward, that is, in the direction in which gravity acts, and in which exhaust gas stagnates are provided in a to 25a. As a result, the ash separated as described above is easily deposited in this space due to gravity, and it is difficult for the ash to be transferred to the particulate collection filter again by the normal exhaust gas flow. Each space 22b-25b
It is also possible to form an opening to the outside that can be hermetically sealed and to take out the ash to the outside from this opening. Further, by providing a bypass passage that bypasses the particulate collection filters 41 to 45 and the exhaust gas collecting portion 21 from each of the spaces 22b to 25b and a closing valve that closes the bypass passage, the space is provided in each of the spaces 22b to 25b. Each time a fixed amount of ash is deposited, the closing valve is opened and the bypass passage is opened in the exhaust stroke of the corresponding cylinder, so that a part of the exhaust gas is used and each space 22b is used.
Ash can also be released into the atmosphere from ~ 25b.

【0024】各パティキュレート捕集用フィルタ42〜
45は、ディーゼル機関10のシリンダヘッド10aか
ら上方向に延在する各排気ポート22〜25に略垂直に
配置されおり、それにより、パティキュレート捕集用フ
ィルタから剥離したアッシュには重力が作用して、排気
ポートの機関側部分へ移動しやすく、また、この部分か
らパティキュレート捕集用フィルタへは移動し難くな
り、前述の各空間22b〜25b内にさらに容易に堆積
させることが可能となる。
Each particulate collecting filter 42-
45 is arranged substantially perpendicular to the exhaust ports 22 to 25 extending upward from the cylinder head 10a of the diesel engine 10, whereby gravity acts on the ash separated from the particulate collection filter. It becomes easy to move to the engine side part of the exhaust port, and it becomes difficult to move from this part to the particulate collecting filter, and it becomes possible to deposit it more easily in the above-mentioned respective spaces 22b to 25b. .

【0025】本実施形態において、エキゾーストマニホ
ルド20の排気下流に接続された排気通路の一部30に
は、ターボチャージャのタービン30aが配置されてい
る。このようなタービン30aは、排気抵抗を増加させ
る抵抗体である。このような抵抗体が配置されること
で、排気集合部21より排気下流側に位置する排気通路
全体における排気集合部21近傍の通路抵抗が増大し、
排気集合部21から排気下流に排気ガスが流出し難くな
り、各排気行程初期における排気集合部21内の最大圧
力を高めることができ、排気行程を迎えていない気筒に
おける排気ポートの機関側部分との間の圧力差が大きく
なる。それにより、逆流する排気ガスの流速が速まり、
アッシュの剥離作用を増大させることができる。
In this embodiment, a turbine 30a of a turbocharger is arranged in a part 30 of the exhaust passage connected to the exhaust downstream of the exhaust manifold 20. Such a turbine 30a is a resistor that increases exhaust resistance. By disposing such a resistor, the passage resistance near the exhaust collecting portion 21 in the entire exhaust passage located on the exhaust downstream side of the exhaust collecting portion 21 increases,
Exhaust gas is less likely to flow out from the exhaust collecting portion 21 to the exhaust downstream side, the maximum pressure in the exhaust collecting portion 21 at the beginning of each exhaust stroke can be increased, and the exhaust port on the engine side portion of the cylinder not in the exhaust stroke can be increased. The pressure difference between the two becomes large. As a result, the flow velocity of the exhaust gas that flows backward increases.
The peeling action of the ash can be increased.

【0026】また、本実施形態において、各パティキュ
レート捕集用フィルタ42〜45は、各排気ポートの排
気集合部21近傍に配置されている。それにより、各気
筒の排気行程において排気集合部21内が最大圧力とな
る時間を短縮でき、その分、この時間において排気集合
部21から排気下流に流出する排気ガス量が低減する。
従って、排気集合部21内の最大圧力が高まり、排気行
程を迎えていない気筒における排気ポートの機関側部分
との間の圧力差が大きくなって、逆流する排気ガスの流
速が速まり、アッシュの剥離作用を増大させることがで
きる。さらに、この構成によって排気集合部21内の容
積は小さくなり、それによっても排気集合部21内の最
大圧力が高まる。
Further, in the present embodiment, each of the particulate trapping filters 42 to 45 is arranged in the vicinity of the exhaust collecting portion 21 of each exhaust port. As a result, it is possible to shorten the time during which the pressure in the exhaust collecting portion 21 reaches the maximum pressure in the exhaust stroke of each cylinder, and the amount of exhaust gas flowing out from the exhaust collecting portion 21 to the exhaust downstream during this time is reduced accordingly.
Therefore, the maximum pressure in the exhaust collecting portion 21 is increased, the pressure difference between the exhaust port and the engine side portion of the cylinder that has not reached the exhaust stroke is increased, and the flow velocity of the exhaust gas that flows back is accelerated, and The peeling action can be increased. Furthermore, this configuration reduces the volume in the exhaust collecting portion 21, which also increases the maximum pressure in the exhaust collecting portion 21.

【0027】また、本実施形態において、隣接する二つ
のパティキュレート捕集用フィルタは、排気集合部側端
部においてディーゼル機関側端部より互いに近接するよ
うに非平行配置されているために、排気集合部21の容
積を小さくすることが可能となり、前述同様、各気筒の
排気行程における排気集合部21内の最大圧力を高める
ことができ、さらに、エキゾーストマニホルド20の小
型化が実現される。
Further, in the present embodiment, two adjacent particulate trapping filters are arranged non-parallel to each other at the exhaust collecting side end so as to be closer to each other than the diesel engine side end. The volume of the collecting portion 21 can be reduced, the maximum pressure in the exhaust collecting portion 21 in the exhaust stroke of each cylinder can be increased, and the exhaust manifold 20 can be downsized, as described above.

【0028】一般的なディーゼル機関の排気系において
は、パティキュレート捕集用フィルタは排気集合部の排
気下流側に配置されている。これに比較して、本実施形
態では、パティキュレート捕集用フィルタがディーゼル
機関近傍に配置されるために、各気筒からパティキュレ
ート捕集用フィルタに流入する排気ガスは、あまり温度
低下することはない。それにより、機関運転状態によっ
ては、かなり高温度の排気ガスがパティキュレート捕集
用フィルタに流入するために、前述したパティキュレー
ト燃焼手段を特に設けなくても、捕集されたカーボンパ
ティキュレートの燃焼が可能となる。また、パティキュ
レート燃焼手段を設ける場合においても、この燃焼手段
において消費されるエネルギを低減することが可能とな
る。
In the exhaust system of a general diesel engine, the particulate collecting filter is arranged on the exhaust downstream side of the exhaust collecting portion. In comparison with this, in the present embodiment, since the particulate matter collection filter is arranged in the vicinity of the diesel engine, the exhaust gas flowing from each cylinder into the particulate matter collection filter does not drop in temperature too much. Absent. As a result, depending on the engine operating state, since the exhaust gas of a considerably high temperature flows into the particulate matter collection filter, even if the particulate matter combustion means described above is not particularly provided, the combustion of the collected carbon particulates is performed. Is possible. Further, even when the particulate combustion means is provided, the energy consumed in this combustion means can be reduced.

【0029】また、パティキュレート燃焼手段として、
各パティキュレート捕集用フィルタ42〜45に酸化触
媒を担持させた場合を以下に説明する。一般的には、パ
ティキュレート捕集用フィルタに酸化触媒を担持させる
と、ディーゼル機関の排気ガス中に含まれるSO2 ガス
が酸化されてSO3 粒子が生成され、更に、このSO 3
粒子が容易に水分と結合して非常に有毒な硫酸ミスト等
のサルフェート(硫酸化合物)が生成されることにな
る。
Further, as particulate combustion means,
Each of the particulate collection filters 42 to 45 is oxidized.
The case where the medium is supported will be described below. Generally,
Support the oxidation catalyst on the filter for collecting triculate
And SO contained in the exhaust gas of diesel engines2gas
Is oxidized to SO3Particles are generated, and further this SO 3
Particles easily combine with water and very toxic sulfuric acid mist etc.
Of sulphate (sulfate compound)
It

【0030】しかしながら、本実施形態のように各排気
ポート22〜25にパティキュレート捕集用フィルタ4
2〜45が配置される場合には、それらに酸化触媒を担
持させても、各気筒から排出される排気ガスは、非常に
高速度で各パティキュレート捕集用フィルタを通過する
ために、排気ガス中のSO2 ガスはあまり酸化されるこ
とはなく、それにより、サルフェートも殆ど生成される
ことはない。
However, as in the present embodiment, the particulate collection filter 4 is attached to each of the exhaust ports 22 to 25.
2 to 45 are arranged, even if an oxidation catalyst is carried on them, the exhaust gas discharged from each cylinder passes through each particulate trapping filter at a very high speed, so that the exhaust gas is exhausted. The SO 2 gas in the gas is not much oxidized, so that almost no sulfate is produced.

【0031】パティキュレート捕集用フィルタに捕集さ
れたパティキュレートの可溶有機成分(以下、SOFと
称する)は高い沸点を有するが、本実施形態におけるパ
ティキュレート捕集用フィルタは機関本体に近いために
比較的高温度に維持され、SOFを良好に気化させる。
もし、パティキュレート捕集用フィルタを常に高速度の
排気ガスが通過するならば、このように気化したSOF
は酸化触媒によってあまり酸化されることなく排気ガス
と共に大気中に放出されることになるが、本実施形態に
おける各パティキュレート捕集用フィルタ22〜25で
は、前述したように、任意の気筒の排気行程において、
他の気筒のパティキュレート捕集用フィルタでは、それ
ほど高速度でない排気ガスの逆流が起こっており、この
時に、気化させたSOFの酸化触媒による良好な酸化、
すなわち、パティキュレートの燃焼を実現することがで
きる。
Although the soluble organic component (hereinafter referred to as SOF) of the particulates collected by the particulate collection filter has a high boiling point, the particulate collection filter in this embodiment is close to the engine body. Therefore, it is maintained at a relatively high temperature and vaporizes SOF well.
If high-speed exhaust gas always passes through the particulate trapping filter, the SOF vaporized in this way is used.
Will be released into the atmosphere together with the exhaust gas without being much oxidized by the oxidation catalyst. However, in the particulate collection filters 22 to 25 in the present embodiment, as described above, the exhaust gas from any cylinder is exhausted. In the process,
In the filter for collecting particulates in the other cylinders, the backflow of exhaust gas at a not so high speed occurs, and at this time, good oxidation of the vaporized SOF by the oxidation catalyst,
That is, it is possible to realize the combustion of particulates.

【0032】[0032]

【発明の効果】このように、本発明による請求項1に記
載のディーゼル機関の排気浄化装置によれば、排気集合
部と各気筒とを連通する排気ポートのそれぞれが、上方
向に延在する部分を有し、この各部分には、気筒毎のパ
ティキュレート捕集用フィルタが配置され、排気集合部
より排気下流側に位置する排気通路の通路抵抗は、パテ
ィキュレート捕集用フィルタが配置された各排気ポート
の通路抵抗より大きくなっているために、一つの気筒の
排気行程において、他の気筒における排気ポートのパテ
ィキュレート捕集用フィルタよりディーゼル機関側部分
の圧力は、排気集合部の圧力より低くなり、他の気筒の
パティキュレート捕集用フィルタ内では、排気ガスの逆
流が発生する。この逆流する排気ガスは、排気ポートの
上方向に延在する部分に配置されたパティキュレート捕
集用フィルタ内のアッシュを剥離してパティキュレート
捕集用フィルタから下方向に除去するために、このよう
な簡単な構造でパティキュレート捕集用フィルタ内のア
ッシュの除去を実現することができる。また、排気ポー
トにおけるパティキュレート捕集用フィルタよりディー
ゼル機関側部分には、重力方向に延在して排気ガスが淀
む空間が形成されているために、逆流する排気ガスによ
って下方向に剥離除去されたアッシュが、重力の作用に
よって容易にこの空間内に堆積し、通常流れの排気ガス
によって再びパティキュレート捕集用フィルタへ移送さ
れ難くなっている。
As described above, according to the exhaust emission control device for a diesel engine according to the first aspect of the present invention, each of the exhaust ports that connect the exhaust gas collecting portion and each of the cylinders is located above.
Has a portion extending in the opposite direction, and a particulate trapping filter for each cylinder is arranged in each portion, and the passage resistance of the exhaust passage located on the exhaust downstream side of the exhaust collecting portion is Since the filter for each is larger than the passage resistance of each exhaust port, in the exhaust stroke of one cylinder, the pressure of the diesel engine side portion from the particulate collection filter of the exhaust port in the other cylinder, The pressure becomes lower than the pressure at the exhaust collecting portion, and a reverse flow of exhaust gas occurs in the particulate trapping filters of the other cylinders. Exhaust gas to this reverse flow, the exhaust port
The ash in the particulate collection filter placed in the upwardly extending part is peeled off and particulates are removed.
In order to remove the ash in the downward direction from the collecting filter, the ash in the particulate collecting filter can be removed with such a simple structure. Also, the exhaust port
Filter for collecting particulates in
At the engine side of the engine, exhaust gas extends in the direction of gravity
Due to the open space,
The ash that has been peeled off and removed by the action of gravity
Therefore, it is easily accumulated in this space and exhaust gas of normal flow
Again transferred to the particulate collection filter by
It's hard to get rid of.

【0033】[0033]

【0034】本発明による請求項に記載のディーゼル
機関の排気浄化装置によれば、請求項1に記載のディー
ゼル機関の排気浄化装置において、排気集合部より排気
下流側には、通路抵抗を増加させる抵抗体が配置されて
いるために、排気集合部から排気ガスが下流側に流出し
難くなり、その分、各気筒の排気行程における排気集合
部内の最大圧力が高まる。それにより、排気行程にない
気筒のパティキュレート捕集用フィルタ内を逆流する排
気ガスの流速が速まり、アッシュの剥離作用が高まる。
According to the second aspect of the present invention, there is provided an exhaust emission control device for a diesel engine. In the exhaust emission control device for a diesel engine according to the first aspect, the passage resistance is increased downstream of the exhaust collecting portion. Since the resistor for causing the exhaust gas is arranged, it becomes difficult for the exhaust gas to flow out from the exhaust gas collecting portion to the downstream side, and the maximum pressure in the exhaust gas collecting portion in the exhaust stroke of each cylinder increases accordingly. As a result, the flow velocity of the exhaust gas that flows backward in the particulate collection filter of the cylinder that is not in the exhaust stroke is increased, and the ash separation action is enhanced.

【0035】本発明による請求項に記載のディーゼル
機関の排気浄化装置によれば、請求項1に記載のディー
ゼル機関の排気浄化装置において、パティキュレート捕
集用フィルタが、排気ポートの排気集合部近傍に配置さ
れているために、各気筒の排気行程において、この気筒
から排気集合部へ排気ガスが流入しやすく、それによ
り、排気集合部内の最大圧力が高まり、前述同様、逆流
する排気ガスによるアッシュの剥離作用を高めることが
できる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an exhaust emission control device for a diesel engine. In the exhaust emission control device for a diesel engine according to the first aspect, the particulate trapping filter has an exhaust collecting portion of an exhaust port. Since they are arranged in the vicinity, in the exhaust stroke of each cylinder, the exhaust gas easily flows from this cylinder to the exhaust collecting portion, which increases the maximum pressure in the exhaust collecting portion, and as described above, due to the exhaust gas flowing backward. The peeling action of ash can be enhanced.

【0036】本発明による請求項4に記載のディーゼル
機関の排気浄化装置によれば、請求項1に記載のディー
ゼル機関の排気浄化装置において、パティキュレート捕
集用フィルタには触媒が担持されているために、有害な
サルフェートを殆ど生成させることなく、簡単でエネル
ギを必要としない触媒によって捕集したパティキュレー
トを良好に燃焼させることができる。
Diesel according to claim 4 according to the invention
According to the exhaust emission control device for an engine, the diesel engine according to claim 1
In the exhaust purification system of a diesel engine, particulate traps
Since the collecting filter carries a catalyst,
Easy and energy-efficient with almost no sulphate formation
Particulates collected by a catalyst that does not require gui
Can be burned well.

【0037】本発明による請求項5に記載のディーゼル
機関の排気浄化装置によれば、排気集合部と各気筒とを
連通する排気ポートのそれぞれには、気筒毎のパティキ
ュレート捕集用フィルタが配置され、排気集合部より排
気下流側に位置する排気通路の通路抵抗は、パティキュ
レート捕集用フィルタが配置された各排気ポートの通路
抵抗より大きくなっているために、一つの気筒の排気行
程において、他の気筒における排気ポートのパティキュ
レート捕集用フィルタよりディーゼル機関側部分の圧力
は、排気集合部の圧力より低くなり、他の気筒のパティ
キュレート捕集用フィルタ内では、排気ガスの逆流が発
生する。この逆流する排気ガスは、パティキュレート捕
集用フィルタ内のアッシュを剥離して除去するために、
このような簡単な構造でパティキュレート捕集用フィル
タ内のアッシュの除去を実現することができる。また、
隣接する二つのパティキュレート捕集用フィルタが、排
気集合部側端部においてディーゼル機関側端部より互い
に近接するように非平行配置されているために、排気集
合部の容積を小さくすることができ、それにより、排気
集合部内の最大圧力が高まり、逆流する排気ガスによる
アッシュの剥離作用を高めることができ、また、エキゾ
ーストマニホルドを小型化することもできる。
Diesel according to claim 5 according to the invention
According to the exhaust gas purification device of the engine, the exhaust gas collecting portion and each cylinder are
Each communicating exhaust port has a cylinder
A filter for collecting dust is placed and exhausted from the exhaust collecting section.
The passage resistance of the exhaust passage located on the air downstream side is
Passage of each exhaust port where the rate collection filter is arranged
Exhaust of one cylinder due to greater than resistance
The exhaust port particulates in the other cylinders.
Pressure on the diesel engine side from the rate collection filter
Is lower than the pressure in the exhaust collection area, and the
A backflow of exhaust gas is generated in the filter for collecting the curate.
To live. This backflowing exhaust gas is trapped in particulate matter.
To remove and remove the ash in the collecting filter,
A filter for collecting particulates with such a simple structure
It is possible to realize the removal of ash in the filter. Also,
Two adjacent particulate collection filters
At the end of the air collecting part,
The non-parallel arrangement close to the
The volume of the joint can be reduced, which allows the exhaust
Due to the exhaust gas flowing backward, the maximum pressure in the collecting part increases
The exfoliating action of ash can be enhanced, and
It is also possible to downsize the last manifold.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるディーゼル機関の排気浄化装置を
示す概略縦断面図である。
FIG. 1 is a schematic vertical sectional view showing an exhaust emission control device for a diesel engine according to the present invention.

【図2】図1のA−A断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図3】図1のB−B断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of FIG.

【図4】排気集合部内の圧力と、排気ポートのパティキ
ュレート捕集用フィルタより機関側部分内の圧力との変
化を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing changes in the pressure in the exhaust collecting portion and the pressure in the portion on the engine side with respect to the particulate collection filter of the exhaust port.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…ディーゼル機関 20…エキゾーストマニホルド 21…排気集合部 22〜25…排気ポート 22a〜25a…機関側端部 22b〜25b…空間 42〜45…パティキュレート捕集用フィルタ 10 ... Diesel engine 20 ... Exhaust manifold 21 ... Exhaust collecting section 22-25 ... Exhaust port 22a to 25a ... Engine side end 22b-25b ... Space 42 to 45 ... Filter for collecting particulates

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小端 喜代志 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−96610(JP,A) 特開 平3−271515(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/02 B01D 45/00 B01D 46/04 F01N 7/10 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kiyoshi Kobata, Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture, Toyota Motor Corporation (56) References JP 62-96610 (JP, A) JP HEI 3- 271515 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F01N 3/02 B01D 45/00 B01D 46/04 F01N 7/10

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 排気集合部と各気筒とを連通する排気ポ
ートのそれぞれが、上方向に延在する部分を有し、各前
記部分には、気筒毎のパティキュレート捕集用フィルタ
が配置され、前記排気集合部より排気下流側に位置する
排気通路の通路抵抗は、前記パティキュレート捕集用フ
ィルタが配置された各排気ポートの通路抵抗より大きく
なっており、前記排気ポートにおける前記パティキュレ
ート捕集用フィルタよりディーゼル機関側部分には、重
力方向に延在して排気ガスが淀む空間が形成されている
ことを特徴とするディーゼル機関の排気浄化装置。
1. An exhaust port that connects the exhaust collecting portion and each cylinder has a portion extending upward,
In the above portion, a particulate collecting filter for each cylinder is arranged, and the passage resistance of the exhaust passage located on the exhaust downstream side of the exhaust collecting portion is determined by the exhaust port in which the particulate collecting filter is arranged. Is greater than the passage resistance of the exhaust port, and the particulates in the exhaust port are
The part on the diesel engine side of the filter
An exhaust emission control device for a diesel engine, characterized in that a space extending in the force direction and in which exhaust gas stagnates is formed .
【請求項2】 前記排気集合部より排気下流側には、通
路抵抗を増加させる抵抗体が配置されていることを特徴
とする請求項1に記載のディーゼル機関の排気浄化装
置。
2. The exhaust gas downstream of the exhaust gas collecting portion is connected to
The exhaust emission control device for a diesel engine according to claim 1, further comprising a resistor arranged to increase a road resistance .
【請求項3】 前記パティキュレート捕集用フィルタ
が、前記排気ポートの前記排気集合部近傍に配置されて
いることを特徴とする請求項1に記載のディーゼル機関
の排気浄化装置。
3. The filter for collecting particulates
Is disposed near the exhaust collecting portion of the exhaust port.
Exhaust purification device for a diesel engine according to claim 1, characterized in that there.
【請求項4】 前記パティキュレート捕集用フィルタに
は触媒が担持されていることを特徴とする請求項1に記
載のディーゼル機関の排気浄化装置。
4. The filter for collecting particulates
The exhaust gas purification apparatus for a diesel engine according to claim 1, wherein the catalyst is carried on the exhaust gas.
【請求項5】 排気集合部と各気筒とを連通する排気ポ
ートのそれぞれには、各気筒毎のパティキュレート捕集
用フィルタが配置され、前記排気集合部より排気下流側
に位置する排気通路の通路抵抗は、前記パティキュレー
ト捕集用フィルタが配置された各排気ポートの通路抵抗
より大きくなっており、隣接する二つの前記パティキュ
レート捕集用フィルタが、排気集合部側端部においてデ
ィーゼル機関側端部より互いに近接するように非平行配
置されていることを特徴とするディーゼル機関の排気浄
化装置。
5. An exhaust port that connects the exhaust collecting portion and each cylinder.
Collected particulates for each cylinder in each
Filter is placed, and the exhaust downstream side from the exhaust collecting portion
The passage resistance of the exhaust passage located at
Resistance of each exhaust port where a filter for collecting air is placed
Has become larger, the diesel engine two of said particulate trapping filter adjacent, characterized in that it is non-parallel arranged adjacent to each other from the diesel engine side end portion in the exhaust merging portion end Exhaust purification device.
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