JP3951598B2 - Exhaust gas purification device - Google Patents

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JP3951598B2
JP3951598B2 JP2000374630A JP2000374630A JP3951598B2 JP 3951598 B2 JP3951598 B2 JP 3951598B2 JP 2000374630 A JP2000374630 A JP 2000374630A JP 2000374630 A JP2000374630 A JP 2000374630A JP 3951598 B2 JP3951598 B2 JP 3951598B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラックやバス等に搭載されたディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート(PM:粒子状物質)を捕集するための排気ガス浄化装置に関するものである。
【0002】
より詳細には、排気ガス浄化装置に使用されているフィルタ下流側の配管の合流部分に関する。
【0003】
【従来の技術】
自動車等のディーゼルエンジンから排出される排気ガス中には、数μm〜数十μmの大きさのパティキュレート(PM:粒子状物質)が含まれており、このPMの除去が公害防止の面から重要となっている。
【0004】
このPMの除去のために、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter )が用いられ、これを備えた排気ガス浄化装置がエンジンの排気通路に配設されている。
【0005】
このDPFは、コーディエライトや金属多孔体(セルメット)や無機繊維材等から構成されるが、無機繊維材を使用する場合には、炭化ケイ素系、アルミナ系、ジルコニア系等の、繊維径が1μm〜20μm程度で、繊維長さが10mm〜50mm程度のセラミックス繊維で不織布を形成し、この不織布でフィルタを構成している。
【0006】
このフィルタは、PMを捕集しつづけると、この捕集したPMにより目詰まりを起こすので、このフィルタの目詰まりをフィルタ前後の排気圧等の変化により検知して、PM捕集を続けたフィルタを電気ヒータ等で加熱して捕集したPMを燃焼させて、フィルタを再生している。
【0007】
そして、一方のフィルタでPMを捕集している間に、他方のフィルタで捕集したPMを燃焼する再生処理を行い、両方のフィルタで交替しながら継続してPM捕集を行っている。
【0008】
この排気ガス浄化装置を、トラックやバス等の車両に搭載する場合には、排気通路を切替通路に接続し、この切替通路の下流側に2個のフィルタを車体の幅方向に並べて並列配置すると、この排気ガス浄化装置に必要なスペースが幅方向に大きくなり、搭載が困難になるという問題がある。
【0009】
そのため、図2に示すように、エンジン10側から、第1フィルタ20Aと切替通路13と第2フィルタ20Bとを一列に配置し、この中央の切替通路20Bにエンジン10からの排気通路12を接続し、第1フィルタ20Aで浄化された排ガスGcを排出する出口通路22Aを、第1フィルタ20Aと切替通路13と第2フィルタ20Bの三者と並行させて配管し、排気ガス浄化装置1の後側で第2フィルタ20Bで浄化された排ガスGcを排出する出口通路22Bと合流させている。
【0010】
そして、この切換通路13に設けた切換弁14により、排気ガスGを第1フィルタ20A経由で、あるいは、第2フィルタ20B、出口通路22B経由で、下流側の排気通路23へ流すように構成され、また、各フィルタ20A,20Bに再生用の加熱ヒータ21A,21Bを配設し、再生時にエンジン10で駆動されるオルタネータ41又は、バッテリ43から電流を流して、フィルタ20A,20Bを加熱するように構成されている。
【0011】
そして、再生時のPM燃焼用の酸素供給のために、エアAをエアポンプ24よりエア配管25経由で、それぞれ電磁弁26A、26Bを介してフィルタ20A,20Bのどちらか一方に供給するように構成される。
【0012】
また、上流側圧力センサ31の上流側排圧値P1とPM捕集中のフィルタ20A(又は20B)の後流側の下流側圧力センサ32A(又は32B)の下流側排圧値P2の差圧(P1−P2)や圧力比(P1/P2)が所定の判定値を超えた時に、再生が必要であると判断し、再生作業を開始している。
【0013】
この再生作業では、最初に、加熱ヒータ21A(又は21B)に通電して所定時間の間予備加熱を行い、フィルタ20A(又は20B)をPM燃焼温度以上に予備加熱した後に、エア供給(酸素供給)すると、捕集したPMが燃焼する。この燃焼後、エア供給と加熱ヒータ21A(又は21B)への通電を止めて、所定の時間フィルタ冷却を行っている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、再生時のフィルタに供給されるエアや排気ガスの一部等の酸素含有ガスは、その供給量が多いと、PMの燃焼速度が早くなって、燃焼によって発生する熱量が多くなり、高温になり過ぎてフィルタが溶損するので、エア供給量は排気ガス量に比べて、非常に少ない量に抑えられている。
【0015】
そのため、図3に示すように、排気ガス浄化装置1の第1フィルタ20Aの第1下流側通路22Aを、第2フィルタ20Bの第2下流側通路22Bに合流させる際に、第1下流側通路22Aの第1下流配管Axを第2下流側通路22Bの第2下流配管Bxに、単純に直交又は斜交させた場合には、第2フィルタ20Bで浄化された排気ガスGcが、第1フィルタ20Aを再生した後のPM燃焼ガスGaを押し戻して、PM燃焼ガスの円滑な排出を妨げたり、排ガスGcが出口通路22Aを逆流したりするという問題がある。
【0016】
第1フィルタ20Aの再生時に、この排気ガスの逆流が生じると、十分なエアAが第1フィルタ20Aに行き渡らなくなるため、PM燃焼が不完全となり、再生が不十分となるため、PM捕集を継続できる部分が減少し、PM捕集効率が悪化すると共に、排気圧力が上昇することになる。
【0017】
その結果、適切な再生時期の判断ができなくなり、排気ガスの浄化性能が悪化し、更には、排気圧力の全般的な上昇に伴うエンジンの出力低下や燃費の悪化という問題が生じる。
【0018】
本発明は、上述の従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、第1フィルタと切替通路と第2フィルタを直線配置した排気ガス浄化装置において、エンジン側に配置される第1フィルタの再生時に発生するPM燃焼ガスを、PM捕集中の第2フィルタで排出している浄化された排気ガスにスムーズに合流させて排出できて、第1フィルタを効率よく再生できる排気ガス浄化装置を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成するための排気ガス浄化装置は、以下のように構成される。
【0020】
1)第1及び第2フィルタへの排気ガス通路を交互に切り換えて、車両に搭載した内燃機関の排気ガス中のパティキュレートの捕集と前記フィルタの再生を行う排気ガス浄化装置において、前記第1フィルタで浄化された排ガスを排出する第1下流配管が、前記第2フィルタの下流側で該第2フィルタで浄化された排ガスを排出する第2下流配管と合流して形成されると共に、前記第1下流配管と前記第2下流配管の合流部分が、前記第1下流配管の先端部分を前記第2下流配管の通路内部に貫入し、前記第2下流配管に関して上流側となる前記先端部分により合流部分の前記第2下流配管の通路が狭くなるように形成され、更に、前記第1下流配管が合流する前記第2下流配管の部分を拡径して通路断面積を増大して形成される。
【0021】
この構造によれば、第1下流配管の先端部分により、第2下流配管の合流部分の流通断面積が狭くなるので、第2下流配管を流れるガスの流速が増加し、第1下流配管を流れるガスが第2下流配管に吸引されるようになる。そのため、第2下流配管を流れるガスが、第1下流配管内に流入することが回避される。
【0022】
従って、第1フィルタの再生時に発生するPM燃焼ガスは、第1下流配管から吸引されて、PM捕集中の第2フィルタで排出している第2下流配管内の浄化された排気ガスにスムーズに合流して排出されるようになる。
【0023】
2)上記の排気ガス浄化装置において、前記第1フィルタと前記第2フィルタとが切替通路を挟んで、エンジン側から一列に配置され、中央の前記切替通路に前記エンジンの排気通路が接続されると共に、前記第1下流配管が、前記第1フィルタと前記切替通路と前記第2フィルタの三者と並行して配管され、前記第2フィルタの下流側で前記第2下流配管と合流して形成される。
【0024】
この構成の排気ガス浄化装置では、前記第1下流配管が第2下流配管に比較して著しく長い配管となり、第1下流配管を流れるガスの流れが悪くなるので、合流部分の構成が、特に、効果的となる。
【0025】
以上の構成により、第1下流配管からのPM燃焼後のガスが、第2下流配管内を流れる浄化された排気ガスに邪魔されることなく、第2下流配管の内部に流入し、この浄化された排気ガスと混合される。
【0026】
従って、フィルタ再生時に供給する酸素を含むエアや排気ガスの一部が、効率よく、フィルタ全体を通過するので、フィルタの全体が効率よく再生され、良好な浄化性能を維持しながら、排気ガスを浄化できるようになる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化装置について説明する。
【0028】
〔全体構成〕
図2に示すように、この排気ガス浄化装置1は、第1フィルタ20Aと切換通路13と第2フィルタ20Bを直線状に一列に並べて形成され、エンジン10の排気通路12が、第1フィルタ20Aと平行して設けられて中央の切換通路13に接続される。
【0029】
また、第1フィルタ20Aで浄化された排ガスGcを排出する第1下流側通路22Aは、第1フィルタ20Aと切替通路13と第2フィルタ20Bの三者と並行して配置され、第2フィルタ20Bで浄化された排ガスGcを排出する第2下流側通路22Bと合流するように構成されている。
【0030】
また、この切換通路13に設けた切換弁14により、排気ガスGを第1フィルタ20A、第1下流側通路22A経由で、あるいは、第2フィルタ20B、第2下流側通路22B経由で、下流側排気通路23へ流すように構成される。
【0031】
そして、再生時にPM燃焼用の酸素を供給するために、エアポンプ24を設けてエンジン10の吸気用のエアクリーナー11の下流側からエア配管25経由で、再生用の酸素を含むエアAを、それぞれ電磁弁26Aを介して第1フィルタ20Aへ、又、電磁弁26Bを介して第2フィルタ20Bに供給するように構成される。
【0032】
また、各フィルタ20A,20Bに再生用の加熱ヒータ21A,21Bを配設し、再生時にエンジン10で駆動されるオルタネータ41又は、バッテリ43から電流を流して、フィルタ20A,20Bを加熱するように構成されている。
【0033】
このオルタネータ41はレギュレター42を介して、バッテリ43や加熱ヒータ21A,21Bと接続するが、このバッテリ43と加熱ヒータ21A,21Bの三者は並列配線され、一方はオルタネータ41と接続し、他方は接地される。
【0034】
また、コントロールユニット30を、エンジン全体を制御している電子制御ボックス内のコントローラの一部として設け、切換通路13に配置した上流側圧力センサ31や温度センサ34と、第1側フィルタ20Aの下流側に配置した下流側圧力センサ32Aと、第2フィルタ20Bの下流側に配置した下流側圧力センサ32Bの出力値を入力する。
【0035】
そして、このコントロールユニット30により、エンジン10の運転条件や経過時間等を判断条件に入れながら、切換弁14の切換操作を行うパワーシリンダ15、酸素供給用のエアポンプ24、加熱ヒータ用リレー33A,33B等を制御して、PMの捕集及び再生のための切換弁14の切換操作や再生のための加熱ヒーター21A,21Bへの通電操作、エア供給操作等を行うように構成する。
【0036】
つまり、フィルタ20A(又は20B)は、PMを捕集しつづけると、この捕集したPMにより目詰まりを起こすので、上流側圧力センサ31の上流側排圧値P1とPM捕集中のフィルタの後流側の下流側圧力センサ32A(又は32B)の下流側排圧値P2を検出し、この差圧(P1−P2)や圧力比(P1/P2)が所定の判定値を超えた時に、再生が必要であると判断して、再生作業を開始する。
【0037】
この再生作業は、最初に、加熱ヒータ21A(又は21B)に通電して所定時間の間予備加熱を行い、フィルタ20A(又は20B)をPM燃焼温度以上に予備加熱した後に、エアAを供給つまり、酸素供給して、捕集したPMを燃焼させる。そして、このPM燃焼後、エア供給と加熱ヒータ21A(又は21B)への通電を止めて、所定の時間フィルタ冷却を行う。
【0038】
〔合流部の構造〕
そして、本発明では、上記の構造の排気ガス浄化装置1において、第1フィルタ20Aの第1下流側通路22Aと、第2フィルタ20Bの第2下流側通路22Bとの合流部分(図2のXの部分)を、特に工夫して、第1フィルタの再生時に発生するPM燃焼ガスが、PM捕集中の第2フィルタで排出している浄化された排気ガスにスムーズに合流して排出できる構造に形成する。
【0039】
この合流部分(図2のXの部分)の第1の実施の形態は、図1に示すように、第2フィルタ20Bの第2下流側通路22Bの第2下流配管B1に、斜交して第1フィルタ20Aの第1下流側通路22Aの第1下流配管A1を接続すると共に、第1下流配管A1の先端部分A1aを第2下流配管B1の通路内部まで貫入させて形成する。
【0040】
この第1下流配管A1の先端部分A1aは、図1(d)に示すように、第1カットラインC1aと、第2カットラインC1bでパイプA1を切断し、第2カットラインC1bの部分に、小片板D1を溶接などで接合して形成される。この簡単な加工により第1下流配管A1の先端部分A1aを形成できる。
【0041】
また、第1下流配管A1が合流する第2下流配管B1の部分を拡径して、通路断面積を増大し、第1下流配管A1の先端部分A1aの貫入部分によって、浄化された排気ガスGcの通路断面積が過度に狭くなることを防止する。これにより、浄化された排気ガスGcの流速の増加を調整して、排気圧力が高くなり過ぎないようにしながら、PM燃焼後のガスGaを吸引しつつ、浄化された排気ガスGcも円滑に流すことができる。
【0042】
この構成により、第1下流配管A1からのPM燃焼後のガスGaが、第2下流配管B1内を流れる浄化された排気ガスGcに邪魔されることなく、第2下流配管B1の内部に流入し、浄化された排気ガスGcと混合できる。
【0043】
また、第1下流配管A1の上流側部分Aaが第2下流配管B1に貫入しているため第2下流配管B1の通路が狭くなり、浄化された排気ガスGcの流速が増加し、第1下流配管A1からのPM燃焼後のガスを吸引する効果が生じる。
【0044】
また、第1下流配管A1が合流する第2下流配管B1の部分を拡径して、通路断面積を増大することにより、浄化された排気ガスGcの流速の増加をこの通路断面積により調整でき、適当な速度でPM燃焼後のガスGaを吸引しながら、浄化された排気ガスGcも円滑に流すことができる。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る排気ガス浄化装置によれば、第1フィルタと切替通路と第2フィルタを直線配置した排気ガス浄化装置において、エンジン側に配置される第1フィルタの再生時に発生するPM燃焼ガスを、PM捕集中の第2フィルタで排出している浄化された排気ガスにスムーズに合流させて排出できる。
【0046】
つまり、第1フィルタの第1下流側配管から排出されるPM燃焼後のガスが、第2フィルタの第2下流側配管を流れる浄化された排気ガスに邪魔されることなく、第2下流側配管の内部に流入し、浄化された排気ガスと混合させることができ、また、第1下流側配管の先端部分が第2下流配管内に貫入していることにより、あるいは、第2下流配管に絞り部を設けることにより、下流配管の通路断面積を狭して浄化された排気ガスの流速を増加させることができ、PM燃焼後のガスを吸引することができる。
【0047】
また、第1下流側配管が合流する第2下流側配管の部分を拡径して、通路断面積を増大し、第1下流側配管の貫入部分により、浄化された排気ガスの通路断面積が過度に狭くなることを防止でき、浄化された排気ガスの流速を適度に増加さてPM燃焼後のガスを吸引しながら、浄化された排気ガスも円滑に流すことができる。
【0048】
従って、フィルタ再生時に、PM燃焼後のガスを円滑に排出することにより、供給する酸素を含むエアや排気ガスの一部を、効率よくフィルタを通過させることができるので、フィルタの全体を効率よく再生でき、良好な浄化性能を維持しながら、排気ガスを浄化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1の実施の形態の第1下流配管と第2下流配管の合流部を示す図であり、(a)は一部断面を含む側面図で、(b)は一部断面を含む平面図で、(c)は第2下流配管の断面図で、(d)は第1下流配管の先端部分の加工方法を示す一部断面を含む側面図である。
【図2】本発明に係る排気ガス浄化装置の構成図である。
【図3】従来技術の第1下流配管と第2下流配管の合流部を示す図であり、(a)は側面図で、(b)は一部断面を含む側面図である。
【符号の説明】
1 排気ガス浄化装置
10 エンジン(内燃機関)
12 排気通路
13 切替通路
20 フィルタ
20A 第1フィルタ
20B 第2フィルタ
A1,22A 第1下流配管
A1a,A2a 先端部分
B1,22B 第2下流配管
C1a 第1カットライン
C1b 第2カットライン
D1 小片板
A 酸素含有ガス
G 排気ガス
Ga PM燃焼後のガス
Gc 浄化された排気ガス
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas purifying device for collecting particulates (PM: particulate matter) discharged from a diesel engine mounted on a truck, a bus or the like.
[0002]
More specifically, the present invention relates to a joining portion of piping on the downstream side of the filter used in the exhaust gas purification device.
[0003]
[Prior art]
Exhaust gas emitted from diesel engines such as automobiles contains particulates (PM: particulate matter) with a size of several μm to several tens of μm. It is important.
[0004]
In order to remove the PM, a diesel particulate filter (DPF: Diesel Particulate Filter) is used, and an exhaust gas purification device including the diesel particulate filter is disposed in the exhaust passage of the engine.
[0005]
This DPF is composed of cordierite, a metal porous body (Celmet), an inorganic fiber material, or the like. When an inorganic fiber material is used, the fiber diameter of silicon carbide, alumina, zirconia, etc. A nonwoven fabric is formed of ceramic fibers having a length of about 1 to 20 μm and a fiber length of about 10 mm to 50 mm, and the nonwoven fabric forms a filter.
[0006]
If this filter continues to collect PM, it will cause clogging due to the collected PM. Therefore, this filter will detect clogging by a change in the exhaust pressure before and after the filter and continue to collect PM. The PM is regenerated by burning PM collected by heating with an electric heater or the like.
[0007]
And while collecting PM with one filter, the regeneration process which burns PM collected with the other filter is performed, and PM collection is performed continuously, changing with both filters.
[0008]
When this exhaust gas purification device is mounted on a vehicle such as a truck or a bus, the exhaust passage is connected to the switching passage, and two filters are arranged in parallel in the width direction of the vehicle body on the downstream side of the switching passage. There is a problem that the space required for the exhaust gas purifying device increases in the width direction, making it difficult to mount.
[0009]
Therefore, as shown in FIG. 2, the first filter 20A, the switching passage 13 and the second filter 20B are arranged in a row from the engine 10 side, and the exhaust passage 12 from the engine 10 is connected to the central switching passage 20B. Then, the outlet passage 22A for discharging the exhaust gas Gc purified by the first filter 20A is piped in parallel with the first filter 20A, the switching passage 13 and the second filter 20B. The exhaust gas Gc purified by the second filter 20B is joined to the outlet passage 22B on the side.
[0010]
The switching valve 14 provided in the switching passage 13 is configured to allow the exhaust gas G to flow to the exhaust passage 23 on the downstream side via the first filter 20A, or via the second filter 20B and the outlet passage 22B. In addition, heaters 21A and 21B for regeneration are arranged in the filters 20A and 20B, and current is supplied from the alternator 41 or the battery 43 driven by the engine 10 during regeneration to heat the filters 20A and 20B. It is configured.
[0011]
In order to supply oxygen for PM combustion during regeneration, the air A is supplied from the air pump 24 via the air pipe 25 to one of the filters 20A and 20B via the electromagnetic valves 26A and 26B, respectively. Is done.
[0012]
Further, a differential pressure between the upstream side exhaust pressure value P1 of the upstream side pressure sensor 31 and the downstream side exhaust pressure value P2 of the downstream side downstream pressure sensor 32A (or 32B) of the PM trapping filter 20A (or 20B) ( When P1-P2) or the pressure ratio (P1 / P2) exceeds a predetermined determination value, it is determined that regeneration is necessary, and regeneration work is started.
[0013]
In this regeneration operation, first, the heater 21A (or 21B) is energized and preheated for a predetermined time, and the filter 20A (or 20B) is preheated to the PM combustion temperature or higher before air supply (oxygen supply). Then, the collected PM burns. After this combustion, the air supply and the heater 21A (or 21B) are turned off, and the filter is cooled for a predetermined time.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, the oxygen-containing gas such as air or a part of the exhaust gas supplied to the filter at the time of regeneration increases the combustion rate of PM when the supply amount is large, and the amount of heat generated by combustion increases. Since the filter melts too much, the air supply amount is suppressed to a very small amount compared to the exhaust gas amount.
[0015]
Therefore, as shown in FIG. 3, when the first downstream passage 22A of the first filter 20A of the exhaust gas purification device 1 is joined to the second downstream passage 22B of the second filter 20B, the first downstream passage When the first downstream pipe Ax of 22A is simply orthogonal or obliquely crossed with the second downstream pipe Bx of the second downstream passage 22B, the exhaust gas Gc purified by the second filter 20B is converted into the first filter. There is a problem that the PM combustion gas Ga after the regeneration of 20A is pushed back to prevent smooth discharge of the PM combustion gas, or the exhaust gas Gc flows backward through the outlet passage 22A.
[0016]
If this exhaust gas backflow occurs during regeneration of the first filter 20A, sufficient air A will not reach the first filter 20A, resulting in incomplete PM combustion and insufficient regeneration. The portion that can be continued decreases, the PM collection efficiency deteriorates, and the exhaust pressure increases.
[0017]
As a result, an appropriate regeneration timing cannot be determined, exhaust gas purification performance is deteriorated, and further problems such as a decrease in engine output and a deterioration in fuel consumption caused by a general increase in exhaust pressure occur.
[0018]
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus in which a first filter, a switching passage, and a second filter are arranged in a straight line, and is disposed on the engine side. The PM combustion gas generated during regeneration of the first filter can be exhausted by smoothly joining the purified exhaust gas exhausted by the PM trapping second filter and exhausting the first filter efficiently. The object is to provide a gas purification device.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
An exhaust gas purification apparatus for achieving the above object is configured as follows.
[0020]
1) In the exhaust gas purifying apparatus for alternately collecting the exhaust gas passages to the first and second filters to collect particulates in the exhaust gas of the internal combustion engine mounted on the vehicle and regenerate the filter. A first downstream pipe that discharges the exhaust gas purified by one filter joins with a second downstream pipe that discharges the exhaust gas purified by the second filter on the downstream side of the second filter; The joining portion of the first downstream pipe and the second downstream pipe penetrates the tip portion of the first downstream pipe into the passage of the second downstream pipe, and the tip portion that is upstream with respect to the second downstream pipe A passage of the second downstream pipe in the joining portion is formed to be narrow , and further, a portion of the second downstream pipe where the first downstream piping joins is enlarged to increase the passage cross-sectional area. .
[0021]
According to this structure, the flow cross-sectional area of the confluence portion of the second downstream pipe is narrowed by the tip portion of the first downstream pipe, so that the flow velocity of the gas flowing through the second downstream pipe increases and flows through the first downstream pipe. The gas is sucked into the second downstream pipe. Therefore, the gas flowing through the second downstream pipe is prevented from flowing into the first downstream pipe.
[0022]
Therefore, the PM combustion gas generated at the time of regeneration of the first filter is sucked from the first downstream pipe, and smoothly flows into the purified exhaust gas in the second downstream pipe discharged by the PM trapping second filter. It will join and be discharged.
[0023]
2) In the exhaust gas purifying apparatus described above, the first filter and the second filter are arranged in a row from the engine side across the switching passage, and the exhaust passage of the engine is connected to the switching passage in the center. In addition, the first downstream pipe is piped in parallel with the first filter, the switching passage, and the second filter, and is formed by joining the second downstream pipe on the downstream side of the second filter. Is done.
[0024]
In the exhaust gas purification apparatus of this configuration, the first downstream pipe is a pipe that is significantly longer than the second downstream pipe, and the flow of gas flowing through the first downstream pipe is deteriorated. Become effective.
[0025]
With the above configuration, the PM-combusted gas from the first downstream pipe flows into the second downstream pipe without being obstructed by the purified exhaust gas flowing in the second downstream pipe, and is purified. Mixed with exhaust gas.
[0026]
Therefore, part of the air or exhaust gas containing oxygen supplied during filter regeneration efficiently passes through the entire filter, so that the entire filter is efficiently regenerated and exhaust gas is maintained while maintaining good purification performance. It becomes possible to purify.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0028]
〔overall structure〕
As shown in FIG. 2, the exhaust gas purification apparatus 1 is formed by arranging a first filter 20A, a switching passage 13 and a second filter 20B in a straight line, and the exhaust passage 12 of the engine 10 is formed by the first filter 20A. And connected to the central switching passage 13.
[0029]
Further, the first downstream passage 22A for discharging the exhaust gas Gc purified by the first filter 20A is arranged in parallel with the three of the first filter 20A, the switching passage 13, and the second filter 20B, and the second filter 20B. The second downstream side passage 22B that discharges the exhaust gas Gc purified in step 1 is joined.
[0030]
In addition, the switching valve 14 provided in the switching passage 13 causes the exhaust gas G to flow downstream via the first filter 20A and the first downstream passage 22A, or via the second filter 20B and the second downstream passage 22B. It is configured to flow into the exhaust passage 23.
[0031]
In order to supply oxygen for PM combustion at the time of regeneration, an air pump 24 is provided to supply air A containing oxygen for regeneration from the downstream side of the air cleaner 11 for intake of the engine 10 via the air pipe 25, respectively. It is configured to supply to the first filter 20A via the electromagnetic valve 26A and to the second filter 20B via the electromagnetic valve 26B.
[0032]
In addition, heaters 21A and 21B for regeneration are arranged in the filters 20A and 20B, and current is supplied from the alternator 41 or the battery 43 driven by the engine 10 during regeneration to heat the filters 20A and 20B. It is configured.
[0033]
The alternator 41 is connected to the battery 43 and the heaters 21A and 21B via the regulator 42. The battery 43 and the heaters 21A and 21B are connected in parallel, one connected to the alternator 41 and the other connected to the other. Grounded.
[0034]
Further, the control unit 30 is provided as a part of the controller in the electronic control box that controls the entire engine, and the upstream pressure sensor 31 and the temperature sensor 34 disposed in the switching passage 13 and the downstream side of the first filter 20A. The output values of the downstream pressure sensor 32A arranged on the downstream side and the downstream pressure sensor 32B arranged on the downstream side of the second filter 20B are input.
[0035]
The control unit 30 allows the switching operation of the switching valve 14 while the operating conditions and elapsed time of the engine 10 are included in the determination conditions, the oxygen pump air pump 24, and the heater heater relays 33A and 33B. Are controlled to perform switching operation of the switching valve 14 for PM collection and regeneration, energization operation to the heaters 21A and 21B for regeneration, air supply operation, and the like.
[0036]
That is, if the filter 20A (or 20B) continues to collect PM, the collected PM causes clogging. Therefore, after the upstream side exhaust pressure value P1 of the upstream side pressure sensor 31 and the PM trapping filter, When the downstream pressure value P2 of the downstream pressure sensor 32A (or 32B) on the flow side is detected and this differential pressure (P1-P2) or pressure ratio (P1 / P2) exceeds a predetermined judgment value, regeneration is performed. Is determined to be necessary, and reproduction work is started.
[0037]
In this regeneration operation, first, the heater 21A (or 21B) is energized and preheated for a predetermined time, and the filter 20A (or 20B) is preheated to the PM combustion temperature or higher, and then the air A is supplied. Then, oxygen is supplied to burn the collected PM. Then, after this PM combustion, the air supply and the heater 21A (or 21B) are turned off, and the filter is cooled for a predetermined time.
[0038]
[Structure of the merge section]
In the present invention, in the exhaust gas purification apparatus 1 having the above-described structure, the merged portion between the first downstream passage 22A of the first filter 20A and the second downstream passage 22B of the second filter 20B (X in FIG. 2). In particular, the PM combustion gas generated during regeneration of the first filter can be smoothly joined to the purified exhaust gas discharged by the PM trapping second filter and discharged. Form.
[0039]
As shown in FIG. 1, the first embodiment of this merging portion (portion X in FIG. 2) is obliquely crossed with the second downstream pipe B1 of the second downstream passage 22B of the second filter 20B. The first downstream pipe A1 of the first downstream passage 22A of the first filter 20A is connected, and the tip portion A1a of the first downstream pipe A1 is penetrated to the inside of the second downstream pipe B1.
[0040]
As shown in FIG. 1 (d), the tip portion A1a of the first downstream pipe A1 cuts the pipe A1 at the first cut line C1a and the second cut line C1b, and the second cut line C1b The small piece plate D1 is formed by welding or the like. The tip portion A1a of the first downstream pipe A1 can be formed by this simple processing.
[0041]
Further, the diameter of the portion of the second downstream pipe B1 where the first downstream pipe A1 joins is increased to increase the passage cross-sectional area, and the exhaust gas Gc purified by the penetration portion of the tip end portion A1a of the first downstream pipe A1. This prevents the cross-sectional area of the passage from becoming excessively narrow. As a result, an increase in the flow rate of the purified exhaust gas Gc is adjusted so that the exhaust pressure does not become too high, and the purified exhaust gas Gc flows smoothly while suctioning the gas Ga after PM combustion. be able to.
[0042]
With this configuration, the gas Ga after PM combustion from the first downstream pipe A1 flows into the second downstream pipe B1 without being obstructed by the purified exhaust gas Gc flowing in the second downstream pipe B1. Can be mixed with the purified exhaust gas Gc.
[0043]
Further, since the upstream portion Aa of the first downstream pipe A1 penetrates into the second downstream pipe B1, the passage of the second downstream pipe B1 becomes narrow, the flow rate of the purified exhaust gas Gc increases, and the first downstream pipe The effect of sucking the gas after PM combustion from the pipe A1 is produced.
[0044]
Further, by increasing the diameter of the second downstream pipe B1 where the first downstream pipe A1 joins and increasing the passage sectional area, the increase in the flow velocity of the purified exhaust gas Gc can be adjusted by this passage sectional area. The purified exhaust gas Gc can also flow smoothly while sucking the gas Ga after PM combustion at an appropriate speed.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the exhaust gas purification apparatus of the present invention, in the exhaust gas purification apparatus in which the first filter, the switching passage, and the second filter are arranged in a straight line, when the first filter arranged on the engine side is regenerated. The generated PM combustion gas can be smoothly joined to the purified exhaust gas discharged by the second PM trapping filter and discharged.
[0046]
That is, the gas after PM combustion discharged from the first downstream pipe of the first filter is not obstructed by the purified exhaust gas flowing through the second downstream pipe of the second filter, and the second downstream pipe. Can be mixed with the purified exhaust gas, and the tip portion of the first downstream pipe penetrates into the second downstream pipe, or the second downstream pipe is throttled. By providing the portion, the flow rate of the exhaust gas purified by narrowing the passage cross-sectional area of the downstream pipe can be increased, and the gas after PM combustion can be sucked.
[0047]
In addition, the diameter of the portion of the second downstream pipe where the first downstream pipe joins is increased to increase the passage cross-sectional area, and the passage cross-sectional area of the purified exhaust gas is increased by the penetration portion of the first downstream pipe. The exhaust gas can be prevented from becoming excessively narrow, and the purified exhaust gas can be flowed smoothly while the flow rate of the purified exhaust gas is increased moderately to suck the gas after PM combustion.
[0048]
Therefore, by smoothly discharging the gas after PM combustion during filter regeneration, part of the air and exhaust gas containing oxygen to be supplied can be efficiently passed through the filter, so that the entire filter can be efficiently The exhaust gas can be purified while maintaining good purification performance.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a joining portion of a first downstream pipe and a second downstream pipe according to a first embodiment of the present invention, (a) is a side view including a partial cross section, and (b) is a side view. It is a top view containing a partial cross section, (c) is sectional drawing of 2nd downstream piping, (d) is a side view including partial cross section which shows the processing method of the front-end | tip part of 1st downstream piping.
FIG. 2 is a configuration diagram of an exhaust gas purification apparatus according to the present invention.
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing a joining portion of a first downstream pipe and a second downstream pipe according to the prior art, in which FIG. 3A is a side view and FIG. 3B is a side view including a partial cross section;
[Explanation of symbols]
1 Exhaust gas purification device 10 Engine (internal combustion engine)
12 Exhaust passage 13 Switching passage 20 Filter 20A First filter 20B Second filter A1, 22A First downstream piping A1a, A2a Tip portions B1, 22B Second downstream piping C1a First cut line C1b Second cut line D1 Small plate A Oxygen Contained gas G Exhaust gas Ga PM after combustion Gc Purified exhaust gas

Claims (2)

第1及び第2フィルタへの排気ガス通路を交互に切り換えて、車両に搭載した内燃機関の排気ガス中のパティキュレートの捕集と前記フィルタの再生を行う排気ガス浄化装置において、
前記第1フィルタで浄化された排ガスを排出する第1下流配管が、前記第2フィルタの下流側で該第2フィルタで浄化された排ガスを排出する第2下流配管と合流して形成されると共に、
前記第1下流配管と前記第2下流配管の合流部分が、前記第1下流配管の先端部分を前記第2下流配管の通路内部に貫入し、前記第2下流配管に関して上流側となる前記先端部分により合流部分の前記第2下流配管の通路が狭くなるように形成され、
更に、前記第1下流配管が合流する前記第2下流配管の部分を拡径して通路断面積を増大して形成されたことを特徴とする排気ガス浄化装置。
In an exhaust gas purification apparatus that alternately switches exhaust gas passages to the first and second filters, collects particulates in exhaust gas of an internal combustion engine mounted on a vehicle, and regenerates the filter.
A first downstream pipe for discharging the exhaust gas purified by the first filter is formed on the downstream side of the second filter and joined with a second downstream pipe for discharging the exhaust gas purified by the second filter. ,
The joint portion of the first downstream pipe and the second downstream pipe penetrates the tip portion of the first downstream pipe into the passage of the second downstream pipe, and becomes the upstream portion with respect to the second downstream pipe. Is formed so as to narrow the passage of the second downstream pipe of the merging portion ,
Further, the exhaust gas purifying apparatus is characterized in that the diameter of the portion of the second downstream pipe where the first downstream pipe merges is increased to increase the cross-sectional area of the passage .
前記第1フィルタと前記第2フィルタとが切替通路を挟んで、エンジン側から一列に配置され、中央の前記切替通路に前記エンジンの排気通路が接続されると共に、前記第1下流配管が、前記第1フィルタと前記切替通路と前記第2フィルタの三者と並行して配管され、前記第2フィルタの下流側で前記第2下流配管と合流して形成されたことを特徴とする請求項1記載の排気ガス浄化装置。  The first filter and the second filter are arranged in a row from the engine side across the switching passage, the exhaust passage of the engine is connected to the central switching passage, and the first downstream pipe is The first filter, the switching passage, and the second filter are piped in parallel, and are formed by joining the second downstream pipe on the downstream side of the second filter. The exhaust gas purification apparatus as described.
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