JP6277489B2 - Filter device for internal combustion engine - Google Patents

Filter device for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP6277489B2
JP6277489B2 JP2014092144A JP2014092144A JP6277489B2 JP 6277489 B2 JP6277489 B2 JP 6277489B2 JP 2014092144 A JP2014092144 A JP 2014092144A JP 2014092144 A JP2014092144 A JP 2014092144A JP 6277489 B2 JP6277489 B2 JP 6277489B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust gas
filter
buffer tank
internal combustion
combustion engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2014092144A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015209821A (en
Inventor
沼尾 久孝
久孝 沼尾
博之 向川
博之 向川
Original Assignee
株式会社コモテック
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社コモテック filed Critical 株式会社コモテック
Priority to JP2014092144A priority Critical patent/JP6277489B2/en
Publication of JP2015209821A publication Critical patent/JP2015209821A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6277489B2 publication Critical patent/JP6277489B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)

Description

本発明は、内燃機関の排気ガスから粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタを備えた内燃機関のフィルタ装置に関する。   The present invention relates to a filter device for an internal combustion engine provided with a particulate filter that collects particulate matter from exhaust gas of the internal combustion engine.

内燃機関の排気ガスに含まれる粒子状物質(パティキュレートマターともいう)を捕集する排気浄化装置として、排気通路に、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するパティキュレート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、上記パティキュレートフィルタが目詰まりすると、例えばバーナや電気ヒータなどにより捕集された粒子状物質を酸化、燃焼させ、これによって上記パティキュレートフィルタを上記内燃機関から取り外すことなく再生するようにしている。   As an exhaust purification device that collects particulate matter (also referred to as particulate matter) contained in exhaust gas of an internal combustion engine, a particulate filter that collects particulate matter contained in exhaust gas is provided in the exhaust passage. Is known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). In such an exhaust purification device, when the particulate filter is clogged, particulate matter collected by, for example, a burner or an electric heater is oxidized and burned, and thereby the particulate filter is removed from the internal combustion engine. I try to play without.

これに対し、特許文献3ないし5は、内燃機関の排気ガスの熱を利用してパティキュレートフィルタを再生する装置を開示している。このうち、特許文献3には、レールインジェクションシステムを備えたディーゼルエンジンの排気通路に、微粒子フィルタを設け、フィルタの再生時期になると、燃料噴射弁によるメイン噴射直後の膨張行程でポスト噴射を実行するようにした排気浄化装置が開示されている。このような排気浄化装置では、上記ポスト噴射された燃料の燃焼により上記微粒子フィルタに捕集された粒子状物質の酸化が促進され、上記微粒子フィルタから粒子状物質が除去され、上記微粒子フィルタが再生される。   On the other hand, Patent Documents 3 to 5 disclose an apparatus for regenerating a particulate filter using heat of exhaust gas of an internal combustion engine. Among these, in Patent Document 3, a particulate filter is provided in an exhaust passage of a diesel engine equipped with a rail injection system, and post injection is executed in an expansion stroke immediately after main injection by a fuel injection valve when the filter regeneration time comes. An exhaust emission control device as described above is disclosed. In such an exhaust purification device, the combustion of the post-injected fuel accelerates the oxidation of the particulate matter collected in the particulate filter, removes the particulate matter from the particulate filter, and regenerates the particulate filter. Is done.

また、特許文献4には、ディーゼルエンジンの排気管にパティキュレートフィルタを備え、上記パティキュレートフィルタの上流で燃料を噴射して燃焼させることにより、上記パティキュレートフィルタの昇温を行うバーナ装置を備えた排気浄化装置が開示されている。このような排気浄化装置では、上記燃焼による上記昇温により上記パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質の酸化が促進され、上記パティキュレートフィルタから粒子状物質が除去され、上記パティキュレートフィルタが再生される。特許文献5も同様の技術を開示している。   Further, Patent Document 4 includes a burner device that includes a particulate filter in an exhaust pipe of a diesel engine, and injects and burns fuel upstream of the particulate filter so as to raise the temperature of the particulate filter. An exhaust purification device is disclosed. In such an exhaust purification device, oxidation of the particulate matter collected by the particulate filter is promoted by the temperature rise due to the combustion, particulate matter is removed from the particulate filter, and the particulate filter is Played. Patent Document 5 also discloses a similar technique.

さらに、特許文献6には、内燃機関の排気通路に、排気ガスに含まれる主として黒煙(スス)などの粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタを設け、上記排気通路の上記パティキュレートフィルタよりも排気上流側に、排気ガスに含まれる物質の酸化を触媒反応により促進する酸化触媒を設けた内燃機関の排気浄化装置が開示されている。このような排気浄化装置では、上記酸化触媒において排気ガスに含まれる粒子状物質が酸化され、また排気ガスに含まれるCO、HC、SOFなどの物質が酸化されてCO2や水などに変わり、この酸化反応によって排気ガスが加熱され、高温になった排気ガスが上記パティキュレートフィルタに流れ込むため、上記パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質の酸化が促進され、上記パティキュレートフィルタから粒子状物質が除去され、上記パティキュレートフィルタが再生される。 Further, in Patent Document 6, a particulate filter that mainly collects particulate matter such as black smoke (soot) contained in the exhaust gas is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine. From the particulate filter in the exhaust passage, Also disclosed is an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine provided with an oxidation catalyst for promoting oxidation of a substance contained in exhaust gas by a catalytic reaction on the exhaust upstream side. In such an exhaust purification device, particulate matter contained in the exhaust gas is oxidized in the oxidation catalyst, and substances such as CO, HC, and SOF contained in the exhaust gas are oxidized to change into CO 2 , water, etc. The exhaust gas is heated by this oxidation reaction, and the exhaust gas that has reached a high temperature flows into the particulate filter. Therefore, the oxidation of the particulate matter collected by the particulate filter is promoted, and the particulate filter removes the particulate matter from the particulate filter. The material is removed and the particulate filter is regenerated.

また、特許文献7は、火炎を形成する排気系の昇温装置又は排気系の拡張昇温装置によって排気通路を加熱し、例えば、燃料の気化、酸化触媒の活性などを促進し、パティキュレートフィルタを再生し、又はパティキュレートフィルタから排出された白煙を酸化して減らすようにした内燃機関の排気浄化装置等を開示している。   Further, Patent Document 7 heats an exhaust passage by an exhaust system temperature rising device or an exhaust system extended temperature increasing device that forms a flame, and promotes, for example, fuel vaporization, oxidation catalyst activity, and the like. Or an exhaust gas purification device for an internal combustion engine that oxidizes and reduces white smoke discharged from a particulate filter.

特開平2−185611号公報JP-A-2-185611 特開平10−131740号公報JP-A-10-131740 特開2005−248964号公報JP 2005-248964 A 特開2010−106728号公報JP 2010-106728 A 特開2009−167950号公報JP 2009-167950 A 特開2005−320880号公報JP 2005-320880 A 特開2012−241571号公報JP 2012-241571 A

ところで、排気通路の排気ガスを分岐させて複数のパティキュレートフィルタに導入し、上記パティキュレートフィルタで粒子状物質を捕集すると共に、上記排気ガスの熱を利用して、目詰まりした上記パティキュレートフィルタの上記粒子状物質を酸化し、上記パティキュレートフィルタの目詰まりを解消して上記パティキュレートフィルタを再生するようにした場合、例えば排気ガスの流れ具合などにより、上記パティキュレートフィルタごとの目詰まり進行度がまちまちになり、さらに上記パティキュレートフィルタの再生進行度が不揃いになって、粒子状物質の捕集能力が不安定になるという問題がある。そして、先行して目詰まりした上記パティキュレートフィルタへは排気ガスが入りにくくなって再生が進まず、先行して再生された上記パティキュレートフィルタへは排気ガスが入りやすくなって排気ガスが集中して流れ込み、排気ガスの熱によって上記パティキュレートフィルタが過大な熱負荷を受けて割れるなどの不具合が起こるおそれがある。   By the way, the exhaust gas in the exhaust passage is branched and introduced into a plurality of particulate filters, the particulate matter is collected by the particulate filter, and the particulate matter is clogged using the heat of the exhaust gas. When the particulate matter of the filter is oxidized to eliminate the clogging of the particulate filter and the particulate filter is regenerated, the particulate filter is clogged due to the flow of exhaust gas, for example. There is a problem in that the degree of progress varies, and further, the degree of regeneration of the particulate filter becomes uneven, and the ability to collect particulate matter becomes unstable. Further, the exhaust gas does not easily enter the particulate filter that has been clogged in advance, and regeneration does not proceed. The exhaust gas easily enters the particulate filter that has been previously regenerated, and the exhaust gas concentrates. There is a risk that the particulate filter may break due to excessive heat load due to the heat of the exhaust gas.

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、上記問題を解決することができる内燃機関のフィルタ装置を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to such points, and an object of the present invention is to provide a filter device for an internal combustion engine that can solve the above problems.

本発明の第1の内燃機関のフィルタ装置は、
内燃機関の排気管に接続される排気ガス導入口、および複数の排気ガス導出口が設けられた第1バッファータンクと、
一端に排気ガス導入口が設けられると共に他端に排気ガス導出口が設けられた複数のフィルタ容器と、
一端に排気ガス導入面が設けられると共に他端に排気ガス導出面が設けられ、上記各フィルタ容器に、上記排気ガス導入面が上記フィルタ容器の上記排気ガス導入口に連通し、上記排気ガス導出面が上記フィルタ容器の上記排気ガス導出口に連通するように収容され、上記排気ガス導入面から導入した排気ガスから粒子状物質を捕集し、浄化した上記排気ガスを上記排気ガス導出面から導出するパティキュレートフィルタとを備え、
上記第1バッファータンクの上記排気ガス導入口には、上記内燃機関の排気管からの排気ガスを絞る第1絞り部が設けられ、
上記第1バッファータンクの上記各排気ガス導出口が上記各フィルタ容器の上記排気ガス導入口にそれぞれ連通するように設けられると共に、上記第1バッファータンクの上記各排気ガス導出口には、上記第1バッファータンクからの排気ガスを絞る第2絞り部がそれぞれ設けられ、
上記各フィルタ容器における上記排気ガス導入口と上記パティキュレートフィルタの上記排気ガス導入面との間に導入側空間が形成されており、
上記各フィルタ容器の上記導入側空間が第2バッファータンクにそれぞれ接続されている内燃機関のフィルタ装置である。
A filter device for a first internal combustion engine of the present invention comprises:
An exhaust gas inlet connected to an exhaust pipe of the internal combustion engine, and a first buffer tank provided with a plurality of exhaust gas outlets;
A plurality of filter containers provided with an exhaust gas inlet at one end and an exhaust gas outlet at the other end;
An exhaust gas introduction surface is provided at one end and an exhaust gas lead-out surface is provided at the other end, and the exhaust gas introduction surface communicates with the exhaust gas introduction port of the filter container and communicates with the filter containers. A surface is accommodated so as to communicate with the exhaust gas outlet of the filter container, particulate matter is collected from the exhaust gas introduced from the exhaust gas introduction surface, and the purified exhaust gas is removed from the exhaust gas lead surface. A particulate filter to derive,
The exhaust gas inlet of the first buffer tank is provided with a first restrictor for restricting exhaust gas from the exhaust pipe of the internal combustion engine,
The exhaust gas outlets of the first buffer tank are provided so as to communicate with the exhaust gas inlets of the filter containers, respectively, and the exhaust gas outlets of the first buffer tank are connected to the exhaust gas outlets of the first buffer tank. A second restrictor for restricting exhaust gas from one buffer tank;
An introduction side space is formed between the exhaust gas introduction port in each filter container and the exhaust gas introduction surface of the particulate filter,
It is a filter device for an internal combustion engine in which the introduction side space of each filter container is connected to a second buffer tank.

内燃機関の排気ガスは、上記排気管から上記第1バッファータンクに入り、上記複数のフィルタ容器に入り、上記複数のパティキュレートフィルタにより粒子状物質が捕集され、浄化した上記排気ガスは上記複数のフィルタ容器から導出される。上記複数のパティキュレートフィルタは、そこに捕集された上記粒子状物質により目詰まりが進むが、上記粒子状物質は排気ガスの熱を受けて酸化され、それによって上記目詰まりが解消され、再生が進む。その場合、管ではなく、一時貯留タンクとして機能する上記第1バッファータンクを設けたので、上記複数の排気ガス導出口の間の圧力差が緩和される。また、上記第1絞り部で排気ガスの流れが絞られるので、上記排気ガスのミキシングが進み、上記排気ガスの温度分布が均一化されると共に、上記排気ガスに例えば燃料が混じっているときには上記排気ガスと上記燃料の混合比が均一化される。しかも、上記第1絞り部で上記排気ガスの流れが絞られることで、上記排気ガスの流れが増速されて上記排気ガスが上記第1バッファータンクの上記排気ガス導入口から遠い部位まで拡散しやすい。また、上記第2絞り部で排気ガスの流れが絞られるので、上記第1バッファータンクの上記複数の排気ガス導出口の間の圧力差が緩和されると共に、上記排気ガスのミキシングがさらに進み、上記排気ガスの温度分布がさらに均一化されると共に、上記排気ガスに例えば燃料が混じっているときには上記排気ガスと上記燃料の混合比がさらに均一化される。しかも、上記第2絞り部で上記排気ガスの流れが絞られることで、上記排気ガスの流れが増速されて上記排気ガスが上記フィルタ容器の上記導入側空間で拡散し、上記パティキュレートフィルタの上記排気ガス導入面の外縁まで到達しやすい。さらに、上記第2バッファータンクを介して上記各フィルタ容器の上記導入側空間の圧力が均一化される。しかも、管ではなく、一時貯留タンクとして機能する上記第2バッファータンクを設けたので、上記複数のフィルタ容器の上記導入側空間の圧力差が緩和されやすい。以上のことから、上記各フィルタ容器へ流れ込む上記排気ガスの温度、および流量が均一化され、さらに上記パティキュレートフィルタの上記排気ガス導入面の全面にわたって導入される上記排気ガスの偏りが緩和されるので、上記複数のパティキュレートフィルタにおいて目詰まりの進行が均一化されると共に、再生の進行度が均一化され、粒子状物質の捕集能力が良好に維持されると共に、一部の上記パティキュレートフィルタに排気ガスが集中して流れ込んで当該パティキュレートフィルタが過大な熱負荷を受けて割れるなどの不具合が起きるおそれが軽減される。   The exhaust gas of the internal combustion engine enters the first buffer tank from the exhaust pipe, enters the plurality of filter containers, the particulate matter is collected by the plurality of particulate filters, and the purified exhaust gas includes the plurality of exhaust gases. Derived from the filter container. The plurality of particulate filters are clogged by the particulate matter collected therein, but the particulate matter is oxidized by the heat of the exhaust gas, thereby eliminating the clogging and regenerating. Advances. In that case, since the first buffer tank functioning as a temporary storage tank is provided instead of the pipe, the pressure difference between the plurality of exhaust gas outlets is alleviated. Further, since the flow of the exhaust gas is throttled by the first throttle part, the mixing of the exhaust gas proceeds, the temperature distribution of the exhaust gas becomes uniform, and when the fuel is mixed in the exhaust gas, for example, The mixing ratio of the exhaust gas and the fuel is made uniform. In addition, since the flow of the exhaust gas is throttled by the first throttle portion, the flow of the exhaust gas is increased and the exhaust gas is diffused to a portion far from the exhaust gas inlet of the first buffer tank. Cheap. Further, since the flow of the exhaust gas is throttled by the second throttle part, the pressure difference between the plurality of exhaust gas outlets of the first buffer tank is alleviated, and the mixing of the exhaust gas further proceeds, The temperature distribution of the exhaust gas is made more uniform, and when the exhaust gas is mixed with, for example, fuel, the mixing ratio of the exhaust gas and the fuel is made more uniform. In addition, since the flow of the exhaust gas is throttled by the second throttle part, the flow of the exhaust gas is increased and the exhaust gas diffuses in the introduction side space of the filter container, and the particulate filter It is easy to reach the outer edge of the exhaust gas introduction surface. Furthermore, the pressure in the introduction side space of each filter container is made uniform through the second buffer tank. In addition, since the second buffer tank functioning as a temporary storage tank is provided instead of the pipe, the pressure difference in the introduction side space of the plurality of filter containers is easily relieved. From the above, the temperature and flow rate of the exhaust gas flowing into the filter containers are made uniform, and the deviation of the exhaust gas introduced over the entire exhaust gas introduction surface of the particulate filter is alleviated. Therefore, in the plurality of particulate filters, the progress of clogging is made uniform, the progress of regeneration is made uniform, the ability to collect particulate matter is maintained well, and some of the particulates The possibility that the exhaust gas concentrates on the filter and the particulate filter breaks due to excessive heat load is reduced.

本発明の第2の内燃機関のフィルタ装置は、上記第1の内燃機関のフィルタ装置において、
上記第1バッファータンクの外側に、上記第1バッファータンクを囲むように上記第2バッファータンクが設けられている内燃機関のフィルタ装置である。
According to a second internal combustion engine filter device of the present invention, in the first internal combustion engine filter device,
In the internal combustion engine filter device, the second buffer tank is provided outside the first buffer tank so as to surround the first buffer tank.

このようにすれば、上記第2バッファータンクの断熱作用又は保温作用により、上記第1バッファータンクの排気ガスの温度の低下が防止される。しかも、上記第1バッファータンクおよび上記第2バッファータンクを全体としてコンパクト化することが可能となる。   In this case, the temperature of the exhaust gas in the first buffer tank is prevented from being lowered by the heat insulating action or the heat retaining action of the second buffer tank. In addition, the first buffer tank and the second buffer tank can be made compact as a whole.

本発明の第3の内燃機関のフィルタ装置は、上記第1又は上記第2の内燃機関のフィルタ装置において、
上記各フィルタ容器の上記導入側空間が連通管を介して第2バッファータンクにそれぞれ接続されており、
上記第2絞り部が、上記連通管の央部を通り、上記パティキュレートフィルタの上記排気ガス導入面の央部に向けて開口している内燃機関のフィルタ装置である。
According to a third internal combustion engine filter device of the present invention, in the first or second internal combustion engine filter device,
The introduction-side space of each filter container is connected to the second buffer tank via a communication pipe,
The second throttle portion is a filter device for an internal combustion engine that passes through a central portion of the communication pipe and opens toward a central portion of the exhaust gas introduction surface of the particulate filter.

このようにすれば、上記第2絞り部を通過する排気ガスが上記パティキュレートフィルタの上記排気ガス導入面の上記央部に向けて導出されるので、上記パティキュレートフィルタで捕集された粒子状物質の酸化が上記パティキュレートフィルタの上記央部から進行して外縁に向けて広がっていくことから、目詰まりした部位が残る可能性が低くなり、上記パティキュレートフィルタの再生が速やかに且つ効率よく行われる。また、上記第2絞り部が、上記連通管の央部を通って上記導入側空間に連通するので、上記第2絞り部の上記導入側空間側の開口と上記連通管の上記導入側空間側の開口とが接近することから、上記第2バッファータンクを介した上記各フィルタ容器の上記導入側空間の圧力の均一化が効率よく行われる。   In this way, since the exhaust gas passing through the second throttle portion is led out toward the central portion of the exhaust gas introduction surface of the particulate filter, the particulates collected by the particulate filter Since the oxidation of the substance proceeds from the central part of the particulate filter and spreads toward the outer edge, the possibility of leaving a clogged portion is reduced, and the regeneration of the particulate filter is performed quickly and efficiently. Done. Further, since the second throttle portion communicates with the introduction-side space through the central portion of the communication pipe, the opening on the introduction-side space side of the second throttle portion and the introduction-side space side of the communication pipe Accordingly, the pressure in the introduction side space of each filter container is made uniform through the second buffer tank efficiently.

本発明の第4の内燃機関のフィルタ装置は、上記第1ないし上記第3の内燃機関のフィルタ装置のうちいずれか一つの内燃機関のフィルタ装置において、
上記第1バッファータンクが一方向に沿って長くなるように形成されており、
上記第1バッファータンクの上記複数の排気ガス導出口が上記一方向である長手方向に沿って間隔をあけて並んでいる内燃機関のフィルタ装置である。
According to a fourth internal combustion engine filter device of the present invention, in any one of the first to third internal combustion engine filter devices,
The first buffer tank is formed to be long along one direction,
The filter device for an internal combustion engine, wherein the plurality of exhaust gas outlets of the first buffer tank are arranged at intervals along a longitudinal direction that is the one direction.

上記内燃機関のフィルタ装置が、このような形態であっても、上記第1ないし上記第3の内燃機関のフィルタ装置で得られる作用が発揮される。   Even if the filter device of the internal combustion engine is in such a form, the action obtained by the filter devices of the first to third internal combustion engines is exhibited.

本発明の第5の内燃機関のフィルタ装置は、上記第1ないし上記第4の内燃機関のフィルタ装置のうちいずれか一つの内燃機関のフィルタ装置において、
上記排気管に、熱を発生する熱源が設けられている内燃機関のフィルタ装置である。
According to a fifth internal combustion engine filter device of the present invention, in any one of the first to fourth internal combustion engine filter devices,
A filter device for an internal combustion engine, wherein the exhaust pipe is provided with a heat source for generating heat.

このようにすれば、上記排気管で上記熱源により排気ガスが加熱されるので、上記各フィルタ容器の上記パティキュレートフィルタに、より高い温度の排気ガスが導入される。そのため、上記第1ないし上記第3の内燃機関のフィルタ装置で得られる作用が発揮されると共に、上記複数のパティキュレートフィルタにおいて再生の進行度がさらに向上し、粒子状物質の捕集能力が良好に維持されると共に、排気ガス温度が高くなる傾向があるにもかかわらず上記パティキュレートフィルタが過大な熱負荷を受けて割れるおそれが軽減される。   In this way, since the exhaust gas is heated by the heat source in the exhaust pipe, the exhaust gas having a higher temperature is introduced into the particulate filter of each filter container. Therefore, the effects obtained by the filter devices of the first to third internal combustion engines are exhibited, the progress of regeneration is further improved in the plurality of particulate filters, and the particulate matter collecting ability is good. In addition, the risk that the particulate filter breaks due to an excessive heat load even though the exhaust gas temperature tends to increase is reduced.

本発明の上記第1の内燃機関のフィルタ装置は、上記各フィルタ容器へ流れ込む上記排気ガスの温度、および流量が均一化され、さらに上記パティキュレートフィルタの上記排気ガス導入面の全面にわたって導入される上記排気ガスの偏りが緩和されるので、上記複数のパティキュレートフィルタにおいて目詰まりの進行を均一化することができると共に、再生の進行度を均一化し、粒子状物質の捕集能力を良好に維持することができると共に、上記パティキュレートフィルタが過大な熱負荷を受けて割れるなどの不具合が起きるおそれを軽減することができる。   In the filter device of the first internal combustion engine of the present invention, the temperature and flow rate of the exhaust gas flowing into the filter containers are made uniform, and further introduced over the entire exhaust gas introduction surface of the particulate filter. Since the deviation of the exhaust gas is alleviated, the progress of clogging in the plurality of particulate filters can be made uniform, the progress of regeneration is made uniform, and the particulate matter collecting ability is maintained well. In addition, it is possible to reduce the possibility that the particulate filter breaks due to excessive heat load.

本発明の上記第2の内燃機関のフィルタ装置は、上記第1の内燃機関のフィルタ装置により得られる効果が得られることに加え、さらに、上記第1バッファータンクの排気ガスの温度の低下を防止することができ、しかも上記第1バッファータンクおよび上記第2バッファータンクを全体としてコンパクト化することができる。   The filter device for the second internal combustion engine of the present invention prevents the temperature of the exhaust gas of the first buffer tank from lowering in addition to obtaining the effect obtained by the filter device for the first internal combustion engine. In addition, the first buffer tank and the second buffer tank can be made compact as a whole.

本発明の上記第3の内燃機関のフィルタ装置は、上記第1又は上記第2の内燃機関のフィルタ装置により得られる効果が得られることに加え、さらに、上記各パティキュレートフィルタで目詰まりした部位が残る可能性が低くなり、上記パティキュレートフィルタの再生を速やかに且つ効率よく行うことができる。また、上記第2バッファータンクを介した上記各フィルタ容器の上記導入側空間の圧力の均一化を効率よく行うことができる。   In the third internal combustion engine filter device of the present invention, the effect obtained by the filter device of the first or second internal combustion engine can be obtained, and further, the portion clogged by each of the particulate filters. Therefore, the particulate filter can be regenerated quickly and efficiently. Further, the pressure in the introduction-side space of each filter container can be made uniform efficiently through the second buffer tank.

本発明の上記第4の内燃機関のフィルタ装置は、上記第1バッファータンクが一方向に沿って長くなるように形成され、上記第1バッファータンクの上記複数の排気ガス導出口が上記一方向である長手方向に沿って間隔をあけて並んでいるが、その場合においても上記第1ないし上記第3のうちいずれか一つの内燃機関のフィルタ装置により得られる効果を得ることができる。 In the fourth internal combustion engine filter device of the present invention, the first buffer tank is formed to be elongated in one direction, and the plurality of exhaust gas outlets of the first buffer tank are in the one direction. Although arranged along the longitudinal direction at intervals, the effect obtained by the filter device of any one of the first to third engines can be obtained even in that case.

本発明の上記第5の内燃機関のフィルタ装置は、上記第1ないし上記第4のうちいずれか一つの内燃機関のフィルタ装置により得られる効果が得られることに加え、さらに、上記排気管で上記熱源により排気ガスが加熱されるので、上記各フィルタ容器の上記パティキュレートフィルタに、より高い温度の排気ガスが導入されて、上記複数のパティキュレートフィルタにおいて再生の進行度をさらに向上させることができると共に、粒子状物質の捕集能力を良好に維持することができると共に、排気ガス温度が高くなる傾向があるにもかかわらず上記パティキュレートフィルタが過大な熱負荷を受けて割れるおそれを軽減することができる。   According to the fifth internal combustion engine filter device of the present invention, in addition to the effects obtained by any one of the first to fourth internal combustion engine filter devices, the exhaust pipe further includes the above-described effect. Since the exhaust gas is heated by the heat source, the exhaust gas having a higher temperature is introduced into the particulate filter of each filter container, and the degree of regeneration can be further improved in the plurality of particulate filters. At the same time, the ability to collect particulate matter can be maintained well, and the particulate filter can be prevented from cracking due to excessive heat load even though the exhaust gas temperature tends to increase. Can do.

図1は、本発明の内燃機関のフィルタ装置の実施形態を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a filter device for an internal combustion engine of the present invention.

図1は、本発明の内燃機関のフィルタ装置の実施形態を示す。この実施形態の内燃機関(排気管以外は図示省略)は、往復ピストン機構を備えた公知のディーゼルエンジンである。この内燃機関は、シリンダと、このシリンダに摺動可能に嵌挿されたピストンとを備えており、上記シリンダにおけるピストンの頂面側には燃焼室が形成されている。上記内燃機関には、一端が上記燃焼室に接続され、他端が大気に開放されて、当該燃焼室に新気を供給する吸気管が設けられている。また、上記内燃機関には、一端が上記燃焼室に接続され、他端が大気に開放されて、当該燃焼室から排出される排気ガスを外部へ導出する排気管700が設けられている。燃焼方式は直接噴射式であり、コモンレール噴射システムを採用している。すなわち、サプライポンプで高圧にした燃料を蓄圧室としてのレールの内部に蓄え、ECU制御のもとにタイミングよくシリンダヘッドに設けたインジェクタから各気筒の上記燃焼室に適切な噴射量を噴射するようにしている。上記ECU制御は燃料噴射コントローラにより行われる。しかし、この実施形態の上記内燃機関によって本発明の対象とする内燃機関が限定解釈されることはない。本発明の対象とする内燃機関は、機械式の燃料噴射ポンプにより加圧された燃料をシリンダヘッドに設けたインジェクタから上記燃焼室へぞれぞれ噴射するようにした内燃機関であってもよく、また副室式(予燃焼室式・渦流室式)のディーゼルエンジンのような内燃機関であってもよく、また燃料噴射をユニットインジェクタ式などで行うディーゼルエンジンのような内燃機関であってもよい。本発明の対象とする内燃機関には、例えばロータリーエンジンが含まれ、また例えばシリンダ内に直接に燃料が噴射されるようにしたガソリンエンジン、又はその他のガソリンエンジンも含まれる。本発明の対象とする内燃機関には、自動車又はその他の輸送用機器に搭載される内燃機関も、発電装置駆動用の内燃機関で例示されるような敷地に定置した内燃機関も含まれる。また、上記シリンダへのポスト噴射、上記排気管への燃料噴射などにより上記排気管へ補充燃料を供給するようにした内燃機関、上記排気管に排気ガスに含まれる物質の酸化を触媒反応により促進する酸化触媒を備えた内燃機関も含まれる。説明の便宜上、排気ガスの流れを排気流といい、上記排気流に沿って上流側を排気上流側といい、下流側を排気下流側ということにする。   FIG. 1 shows an embodiment of a filter device for an internal combustion engine of the present invention. The internal combustion engine (not shown except for the exhaust pipe) of this embodiment is a known diesel engine provided with a reciprocating piston mechanism. This internal combustion engine includes a cylinder and a piston slidably inserted into the cylinder, and a combustion chamber is formed on the top surface side of the piston in the cylinder. The internal combustion engine is provided with an intake pipe having one end connected to the combustion chamber and the other end open to the atmosphere to supply fresh air to the combustion chamber. Further, the internal combustion engine is provided with an exhaust pipe 700 that has one end connected to the combustion chamber and the other end open to the atmosphere, and leads exhaust gas discharged from the combustion chamber to the outside. The combustion method is a direct injection type, and a common rail injection system is adopted. That is, fuel that has been made high pressure by the supply pump is stored inside a rail as an accumulator, and an appropriate injection amount is injected into the combustion chamber of each cylinder from an injector provided in the cylinder head in a timely manner under ECU control. I have to. The ECU control is performed by a fuel injection controller. However, the internal combustion engine which is the subject of the present invention is not limitedly interpreted by the internal combustion engine of this embodiment. The internal combustion engine which is the subject of the present invention may be an internal combustion engine in which fuel pressurized by a mechanical fuel injection pump is injected into the combustion chamber from an injector provided in a cylinder head. Further, it may be an internal combustion engine such as a sub-chamber type (pre-combustion chamber type / vortex chamber type) diesel engine, or an internal combustion engine such as a diesel engine that performs fuel injection by a unit injector type or the like. Good. The internal combustion engine that is the subject of the present invention includes, for example, a rotary engine, and also includes, for example, a gasoline engine in which fuel is directly injected into a cylinder, or other gasoline engines. The internal combustion engine that is the subject of the present invention includes an internal combustion engine that is mounted on an automobile or other transportation equipment, and an internal combustion engine that is stationary on a site as exemplified by an internal combustion engine for driving a power generator. Also, an internal combustion engine in which supplementary fuel is supplied to the exhaust pipe by post injection to the cylinder, fuel injection to the exhaust pipe, etc., and oxidation of substances contained in the exhaust gas to the exhaust pipe is promoted by catalytic reaction Also included is an internal combustion engine with an oxidizing catalyst. For convenience of explanation, the flow of exhaust gas is referred to as exhaust flow, the upstream side along the exhaust flow is referred to as exhaust upstream side, and the downstream side is referred to as exhaust downstream side.

上記排気管700の排気下流側には、第1バッファータンク100が配置されている。上記第1バッファータンク100は、上記排気管700から流れ込んだ排気ガスを一時貯留するタンクとして機能するので、その機能を発揮するために充分な容量を有している。また、上記第1バッファータンク100の内部には、後述する上記第1絞り部400の流路断面積、および後述する上記第2絞り部500の流路断面積と同じかそれよりも小さい流路断面積の部位がないように構成されている。上記第1バッファータンク100には、上記内燃機関の上記排気管700に接続される排気ガス導入口110と、複数の排気ガス導出口120とが設けられている。上記第1バッファータンク100の内部空間は、上記排気ガス導入口110からみて末端の部位がみえるように見通しよく形成されているが、例えば上記内部空間が湾曲していてもよいし、上記内部空間が枝分かれしていてもよい。   A first buffer tank 100 is disposed on the exhaust downstream side of the exhaust pipe 700. Since the first buffer tank 100 functions as a tank for temporarily storing the exhaust gas flowing from the exhaust pipe 700, the first buffer tank 100 has a sufficient capacity to exert its function. Further, inside the first buffer tank 100, a flow path that is the same as or smaller than a flow path cross-sectional area of the first throttle section 400 described later and a flow path cross-sectional area of the second throttle section 500 described later. It is comprised so that there may be no site | part of a cross-sectional area. The first buffer tank 100 is provided with an exhaust gas inlet 110 connected to the exhaust pipe 700 of the internal combustion engine and a plurality of exhaust gas outlets 120. The internal space of the first buffer tank 100 is formed with good visibility so that the end portion can be seen when viewed from the exhaust gas inlet 110. For example, the internal space may be curved or the internal space may be curved. May be branched.

第1バッファータンク100の排気下流側には、複数のフィルタ容器200が配置されている。上記各フィルタ容器200は、両端が塞がれた筒状に形成されており、上記各フィルタ容器200の一端には排気ガス導入口210が設けられると共に、上記各フィルタ容器200の他端には排気ガス導出口220が設けられている。この実施形態の場合、上記各フィルタ容器200は円筒状に形成されているが、例えば角筒状、又はその他の形状に形成されていてもよい。   A plurality of filter containers 200 are arranged on the exhaust downstream side of the first buffer tank 100. Each filter container 200 is formed in a cylindrical shape whose both ends are closed, and an exhaust gas inlet 210 is provided at one end of each filter container 200 and at the other end of each filter container 200. An exhaust gas outlet 220 is provided. In the case of this embodiment, each filter container 200 is formed in a cylindrical shape, but may be formed in, for example, a rectangular tube shape or other shapes.

上記各フィルタ容器200には、パティキュレートフィルタ300がそれぞれ収容されている。上記各パティキュレートフィルタ300は、両端面がそれぞれ円形の平面であり側面が母線により曲面に形成された円柱状に形成されているが、例えば両端面がそれぞれ多角形の平面であり側面が折れ面により形成された角柱状、又はその他の形状に形成されていてもよい。上記パティキュレートフィルタ300の一端には排気ガス導入面310が設けられており、上記パティキュレートフィルタ300の他端には排気ガス導出面320が設けられている。そして、上記排気ガス導入面310から導入した排気ガスから粒子状物質を捕集し、浄化した上記排気ガスを上記排気ガス導出面320から導出するようにしている。上記各パティキュレートフィルタ300は、上記フィルタ容器200に、上記排気ガス導入面310が上記フィルタ容器200の上記排気ガス導入口210に連通し、上記排気ガス導出面320が上記フィルタ容器200の上記排気ガス導出口220に連通するように収容されている。この実施形態の場合、上記パティキュレートフィルタ300は上記フィルタ容器200に、上記排気ガス導入面310の外周縁および上記排気ガス導出面320の外周縁が、それぞれ上記フィルタ容器200の内側面に気密的に接触するように設けられ、これによって上記フィルタ容器200の上記排気ガス導入口210から導入された排気ガスが上記パティキュレートフィルタ300の上記排気ガス導入面310に入り、上記パティキュレートフィルタ300の内部で粒子状物質が捕集された上記排気ガスが上記排気ガス導出面320から上記フィルタ容器200の上記排気ガス導出口220へ出るようになっている。しかし、これによって上記パティキュレートフィルタの上記フィルタ容器への取り付け構造が限定解釈されることはない。上記パティキュレートフィルタ300は、いわゆる目封じタイプである。上記パティキュレートフィルタ300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、排気ガスが壁を通過するときに粒子状物質を捕集する。上記パティキュレートフィルタ300の上記排気ガス導入面310では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、上記排気ガス導出面320では、上記排気ガス導入面310で塞がれたセルは開口し、上記排気ガス導入面310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。上記パティキュレートフィルタとしては、他にも例えば多孔体タイプ、繊維タイプなどがあり、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ように構成されている。しかし、本発明の対象となる上記パティキュレートフィルタの構造は、この実施形態によって限定解釈されるものではなく、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集する機能を発揮するものであればよい。   Each filter container 200 houses a particulate filter 300. Each of the particulate filters 300 is formed in a columnar shape in which both end surfaces are circular planes and side surfaces are formed into curved surfaces by generating lines. For example, both end surfaces are polygonal planes and side surfaces are folded surfaces. It may be formed in a prismatic shape formed by or other shapes. An exhaust gas introduction surface 310 is provided at one end of the particulate filter 300, and an exhaust gas outlet surface 320 is provided at the other end of the particulate filter 300. Then, particulate matter is collected from the exhaust gas introduced from the exhaust gas introduction surface 310, and the purified exhaust gas is led out from the exhaust gas lead-out surface 320. In each particulate filter 300, the exhaust gas introduction surface 310 communicates with the filter container 200, the exhaust gas introduction surface 210 communicates with the exhaust gas inlet 210 of the filter container 200, and the exhaust gas outlet surface 320 communicates with the exhaust gas of the filter container 200. It is accommodated so as to communicate with the gas outlet 220. In this embodiment, the particulate filter 300 is sealed in the filter container 200 such that the outer peripheral edge of the exhaust gas introduction surface 310 and the outer peripheral edge of the exhaust gas outlet surface 320 are airtight on the inner surface of the filter container 200, respectively. Thus, exhaust gas introduced from the exhaust gas inlet 210 of the filter container 200 enters the exhaust gas introduction surface 310 of the particulate filter 300 and enters the interior of the particulate filter 300. Thus, the exhaust gas in which the particulate matter is collected exits from the exhaust gas outlet surface 320 to the exhaust gas outlet 220 of the filter container 200. However, this does not limit the structure for attaching the particulate filter to the filter container. The particulate filter 300 is a so-called sealing type. The particulate filter 300 is a so-called honeycomb body made of ceramic and having a plurality of cells partitioned by partition walls, in which the honeycombs are alternately closed one by one, and the exhaust gas passes through the wall. Particulate matter is collected as it passes through. In the exhaust gas introduction surface 310 of the particulate filter 300, the end faces of the cells are alternately closed in a checkered pattern by a sealing material, and the exhaust gas lead-out surface 320 is blocked by the exhaust gas introduction surface 310. The opened cells are open, and the cells opened at the exhaust gas introduction surface 310 are closed with a sealing material. Other examples of the particulate filter include a porous material type and a fiber type, which are made of a material such as metal, for example, and the particulate matter is generated when the exhaust collides with the porous material or the fiber structure. Is configured to collect. However, the structure of the particulate filter that is the subject of the present invention is not limited to this embodiment, and any structure that exhibits a function of collecting particulate matter contained in the exhaust gas may be used.

上記第1バッファータンク100の上記排気ガス導入口110には、上記内燃機関の排気管からの排気ガスを絞る上記第1絞り部400が設けられている。上記第1絞り部400は、その流路面積が、上記第1絞り部400の直ぐ排気上流側の流路面積よりも小さいと共に、直ぐ排気下流側の流路面積よりも小さい。よって、上記第1絞り部400は、排気ガスの流れを絞ることによって、排気流の流速を増加させる。   The exhaust gas inlet 110 of the first buffer tank 100 is provided with the first restrictor 400 that restricts exhaust gas from the exhaust pipe of the internal combustion engine. The flow path area of the first throttle 400 is smaller than the flow area immediately upstream of the first throttle 400 and smaller than the flow area immediately downstream of the exhaust. Therefore, the first throttle unit 400 increases the flow velocity of the exhaust flow by restricting the flow of the exhaust gas.

上記第1バッファータンク100の上記各排気ガス導出口120は、上記各フィルタ容器200の上記排気ガス導入口210にそれぞれ連通するように設けられている。また、上記第1バッファータンク100の上記各排気ガス導出口120には、上記第1バッファータンク100からの排気ガスを絞る上記第2絞り部500がそれぞれ設けられている。上記第2絞り部500は、その流路面積が、上記第2絞り部500の直ぐ排気上流側の流路面積よりも小さいと共に、直ぐ排気下流側の流路面積よりも小さい。よって、上記第2絞り部500は、排気ガスの流れを絞ることによって、排気流の流速を増加させる。   Each exhaust gas outlet 120 of the first buffer tank 100 is provided so as to communicate with the exhaust gas inlet 210 of each filter container 200. Each exhaust gas outlet 120 of the first buffer tank 100 is provided with the second restrictor 500 that restricts the exhaust gas from the first buffer tank 100. The second throttle unit 500 has a channel area that is smaller than the channel area immediately upstream of the second throttle unit 500 and is smaller than the channel area immediately downstream of the exhaust. Therefore, the second restricting unit 500 increases the flow velocity of the exhaust flow by restricting the flow of the exhaust gas.

上記各フィルタ容器200における上記排気ガス導入口210と上記パティキュレートフィルタ300の上記排気ガス導入面310との間に、導入側空間230が形成されている。   An introduction-side space 230 is formed between the exhaust gas inlet 210 in each filter container 200 and the exhaust gas introduction surface 310 of the particulate filter 300.

上記各フィルタ容器200の上記導入側空間230が、第2バッファータンク600にそれぞれ接続されている。上記第2バッファータンク600は、いずれかの上記導入側空間230から流れ込んだ排気ガスを一時貯留するタンクとして機能するので、その機能を発揮するために充分な容量を有している。上記第2バッファータンク600の内部空間は、その内部空間において一端からみて他端がみえるように見通しよく形成されているが、例えば上記内部空間が湾曲していてもよいし、上記内部空間が枝分かれしていてもよい。   The introduction side space 230 of each filter container 200 is connected to the second buffer tank 600. The second buffer tank 600 functions as a tank for temporarily storing the exhaust gas flowing from any of the introduction-side spaces 230, and thus has a sufficient capacity to exhibit its function. The internal space of the second buffer tank 600 is formed with good visibility so that the other end can be seen when viewed from one end in the internal space. For example, the internal space may be curved or the internal space may be branched. You may do it.

上記第2バッファータンク600は、上記第1バッファータンク100の外側に、上記第1バッファータンク100を囲むように設けられている。すなわち、太さの異なる二つの筒状体を二重に配置した構造体において、上記内側の筒状体の内部空間が上記第1バッファータンク100の内部空間を形成し、上記内側の筒状体と上記外側の筒状体との間の内部空間が上記第2バッファータンク600の内部空間を形成している。そして、上記内側の筒状体の一端に上記第1バッファータンク100の上記排気ガス導入口110が設けられ、上記内側の筒状体の他端が閉塞されている。また、上記外側の筒状体の一端と上記内側の筒状体の上記一端との間が閉塞され、上記外側の筒状体の他端が閉塞されている。そして、上記内側の筒状体の側面に、上記第1バッファータンク100の上記複数の排気ガス導出口120が設けられている。さらに、上記外側の筒状体の側面に、上記第2バッファータンク600の上記複数のフィルタ容器200への連通部が設けられている。上記内側の筒状体の上記他端と、上記外側の筒状体の上記他端との間は離れていて、この間に上記第2バッファータンク600の内部空間の一部が形成されている。上記二つの筒状体はそれぞれ円筒状に形成されているが、例えば角筒状又はその他の形状に形成されていてもよい。   The second buffer tank 600 is provided outside the first buffer tank 100 so as to surround the first buffer tank 100. That is, in a structure in which two cylindrical bodies having different thicknesses are arranged in a double manner, the inner space of the inner cylindrical body forms the inner space of the first buffer tank 100, and the inner cylindrical body And the outer cylindrical body form an inner space of the second buffer tank 600. The exhaust gas inlet 110 of the first buffer tank 100 is provided at one end of the inner cylindrical body, and the other end of the inner cylindrical body is closed. Further, the gap between one end of the outer cylindrical body and the one end of the inner cylindrical body is closed, and the other end of the outer cylindrical body is closed. The plurality of exhaust gas outlets 120 of the first buffer tank 100 are provided on the side surface of the inner cylindrical body. Further, communication portions of the second buffer tank 600 to the plurality of filter containers 200 are provided on the side surfaces of the outer cylindrical body. The other end of the inner cylindrical body and the other end of the outer cylindrical body are separated from each other, and a part of the internal space of the second buffer tank 600 is formed therebetween. The two cylindrical bodies are each formed in a cylindrical shape, but may be formed in, for example, a rectangular tube shape or other shapes.

上記各フィルタ容器200の上記導入側空間230は、連通管610を介して第2バッファータンク600にそれぞれ接続されている。そして、上記第2絞り部500が、上記連通管610の央部を通り、上記パティキュレートフィルタ300の上記排気ガス導入面310の央部に向けて開口している。   The introduction-side space 230 of each filter container 200 is connected to the second buffer tank 600 via a communication pipe 610. The second throttle portion 500 passes through the central portion of the communication pipe 610 and opens toward the central portion of the exhaust gas introduction surface 310 of the particulate filter 300.

上記第1バッファータンク100は、一方向に沿って長くなるように形成されている。そして、上記第1バッファータンク100の上記複数の排気ガス導出口120が上記一方向である長手方向に沿って間隔をあけて並んでいる。 The first buffer tank 100 is formed to be long along one direction. The plurality of exhaust gas outlets 120 of the first buffer tank 100 are arranged at intervals along the longitudinal direction which is the one direction.

上記排気管700に、熱を発生する熱源800が設けられている。この実施形態の場合、上記熱源800は、燃料と空気とを混合して燃焼させ、その燃焼熱によって上記排気管700の内部を通過する排気ガスを加熱する加熱器である。900は、上記熱源によって加熱された排気ガスの排気流を当てることで上記排気流を上記排気管700の内部の流路全体に拡散させるための拡散板であるが、本発明の内燃機関のフィルタ装置は、上記拡散板を設けない実施形態を含んでいる。上記熱源は、例えば、燃料と空気との混合気又は可燃ガスを燃焼させ、その燃焼熱によって上記排気管の内部を通過する排気ガスを加熱する加熱器であってもよい。他の熱源としては、上記排気管に、上記シリンダへのポスト噴射、上記排気管への燃料噴射などにより補充燃料を供給して燃焼させ、その燃焼熱によって上記排気管の内部を通過する排気ガスを加熱する加熱手段、或いは排気ガスに含まれる物質の酸化を触媒反応により促進する酸化触媒、又はその他の手段がある。   The exhaust pipe 700 is provided with a heat source 800 that generates heat. In this embodiment, the heat source 800 is a heater that mixes and burns fuel and air, and heats the exhaust gas that passes through the exhaust pipe 700 by the combustion heat. 900 is a diffusion plate for diffusing the exhaust flow over the entire flow path inside the exhaust pipe 700 by applying an exhaust flow of the exhaust gas heated by the heat source. The apparatus includes an embodiment in which the diffusion plate is not provided. The heat source may be, for example, a heater that burns a mixture of fuel and air or a combustible gas and heats the exhaust gas that passes through the exhaust pipe by the combustion heat. As another heat source, exhaust gas passing through the inside of the exhaust pipe by combustion heat supplied to the exhaust pipe by supplying supplementary fuel by post injection to the cylinder, fuel injection to the exhaust pipe, etc. There are heating means for heating the catalyst, an oxidation catalyst for promoting oxidation of a substance contained in the exhaust gas by a catalytic reaction, or other means.

したがって、上記実施形態およびその変形例の内燃機関のフィルタ装置においては、内燃機関の排気ガスは、上記排気管700から上記第1バッファータンク100に入り、上記複数のフィルタ容器200に入り、上記複数のパティキュレートフィルタ300により粒子状物質が捕集され、浄化した上記排気ガスは上記複数のフィルタ容器200から導出される。上記複数のパティキュレートフィルタ300は、そこに捕集された上記粒子状物質により目詰まりが進むが、上記粒子状物質は排気ガスの熱を受けて酸化され、それによって上記目詰まりが解消され、再生が進む。その場合、管ではなく、一時貯留タンクとして機能する上記第1バッファータンク100を設けたので、上記複数の排気ガス導出口120の間の圧力差が緩和される。また、上記第1絞り部400で排気ガスの流れが絞られるので、上記排気ガスのミキシングが進み、上記排気ガスの温度分布が均一化されると共に、上記排気ガスに例えば燃料が混じっているときには上記排気ガスと上記燃料の混合比が均一化される。しかも、上記第1絞り部400で上記排気ガスの流れが絞られることで、上記排気ガスの流れが増速されて上記排気ガスが上記第1バッファータンク100の上記排気ガス導入口110から遠い部位まで拡散しやすい。また、上記第2絞り部500で排気ガスの流れが絞られるので、上記第1バッファータンク100の上記複数の排気ガス導出口120の間の圧力差が緩和されると共に、上記排気ガスのミキシングがさらに進み、上記排気ガスの温度分布がさらに均一化されると共に、上記排気ガスに例えば燃料が混じっているときには上記排気ガスと上記燃料の混合比がさらに均一化される。しかも、上記第2絞り部500で上記排気ガスの流れが絞られることで、上記排気ガスの流れが増速されて上記排気ガスが上記フィルタ容器200の上記導入側空間で拡散し、上記パティキュレートフィルタ300の上記排気ガス導入面310の外縁まで到達しやすい。さらに、上記第2バッファータンク600を介して上記各フィルタ容器200の上記導入側空間230の圧力が均一化される。しかも、管ではなく、一時貯留タンクとして機能する上記第2バッファータンク600を設けたので、上記複数のフィルタ容器200の上記導入側空間230の圧力差が緩和されやすい。以上のことから、上記各フィルタ容器200へ流れ込む上記排気ガスの温度、および流量が均一化され、さらに上記パティキュレートフィルタ300の上記排気ガス導入面310の全面にわたって導入される上記排気ガスの偏りが緩和されるので、上記複数のパティキュレートフィルタ300において目詰まりの進行が均一化されると共に、再生の進行度が均一化され、粒子状物質の捕集能力が良好に維持されると共に、一部の上記パティキュレートフィルタ300に排気ガスが集中して流れ込んで当該パティキュレートフィルタ300が過大な熱負荷を受けて割れるなどの不具合が起きるおそれが軽減される。   Therefore, in the filter device for an internal combustion engine according to the embodiment and the modification thereof, the exhaust gas of the internal combustion engine enters the first buffer tank 100 from the exhaust pipe 700, enters the plurality of filter containers 200, and the plurality of the plurality. Particulate matter is collected by the particulate filter 300 and the purified exhaust gas is led out from the plurality of filter containers 200. The plurality of particulate filters 300 are clogged by the particulate matter collected therein, but the particulate matter is oxidized by the heat of exhaust gas, thereby eliminating the clogging. Playback proceeds. In that case, since the first buffer tank 100 functioning as a temporary storage tank is provided instead of the pipe, the pressure difference between the plurality of exhaust gas outlets 120 is alleviated. Further, since the flow of the exhaust gas is throttled by the first throttle unit 400, when the exhaust gas is mixed, the temperature distribution of the exhaust gas is made uniform, and when the fuel is mixed with the exhaust gas, for example. The mixing ratio of the exhaust gas and the fuel is made uniform. In addition, since the flow of the exhaust gas is throttled by the first throttle unit 400, the flow of the exhaust gas is increased, and the exhaust gas is far from the exhaust gas introduction port 110 of the first buffer tank 100. Easy to diffuse. In addition, since the flow of exhaust gas is throttled by the second throttle unit 500, the pressure difference between the plurality of exhaust gas outlets 120 of the first buffer tank 100 is alleviated and the exhaust gas is mixed. Further, the temperature distribution of the exhaust gas is further uniformed, and when the exhaust gas is mixed with, for example, fuel, the mixing ratio of the exhaust gas and the fuel is further uniformized. In addition, the flow of the exhaust gas is throttled by the second throttle unit 500, whereby the flow of the exhaust gas is increased and the exhaust gas diffuses in the introduction side space of the filter container 200, and the particulates. It is easy to reach the outer edge of the exhaust gas introduction surface 310 of the filter 300. Further, the pressure in the introduction side space 230 of each filter container 200 is made uniform through the second buffer tank 600. In addition, since the second buffer tank 600 that functions as a temporary storage tank is provided instead of the pipe, the pressure difference in the introduction-side space 230 of the plurality of filter containers 200 is easily reduced. From the above, the temperature and flow rate of the exhaust gas flowing into the filter containers 200 are made uniform, and the deviation of the exhaust gas introduced over the entire exhaust gas introduction surface 310 of the particulate filter 300 is further reduced. Therefore, the progress of clogging in the plurality of particulate filters 300 is made uniform, the progress of regeneration is made uniform, the ability to collect particulate matter is maintained well, and partly The risk that exhaust gas concentrates on the particulate filter 300 and the particulate filter 300 breaks due to excessive heat load is reduced.

本発明の内燃機関のフィルタ装置では、上記第1バッファータンクおよび上記第2バッファータンクは、それぞれ独立して設けてもよいし、上記第1バッファータンクと上記第2バッファータンクとを連結して設けるときであっても、その構造を限定するものではない。そのような種々の実施形態のなかで、上記実施形態、および上記変形例の内燃機関のフィルタ装置の場合、上記第1バッファータンク100の外側に、上記第1バッファータンク100を囲むように上記第2バッファータンク600が設けられている。このようにすれば、上記第2バッファータンク600の断熱作用又は保温作用により、上記第1バッファータンク100の排気ガスの温度の低下が防止される。しかも、上記第1バッファータンク100および上記第2バッファータンク600を全体としてコンパクト化することが可能となる。   In the filter device for an internal combustion engine of the present invention, the first buffer tank and the second buffer tank may be provided independently, or the first buffer tank and the second buffer tank are connected and provided. Even at times, the structure is not limited. Among such various embodiments, in the case of the filter device for an internal combustion engine according to the above embodiment and the above modification, the first buffer tank 100 is enclosed outside the first buffer tank 100 so as to surround the first buffer tank 100. Two buffer tanks 600 are provided. In this case, the temperature of the exhaust gas in the first buffer tank 100 is prevented from being lowered by the heat insulating action or the heat retaining action of the second buffer tank 600. In addition, the first buffer tank 100 and the second buffer tank 600 can be made compact as a whole.

本発明の内燃機関のフィルタ装置では、上記第1バッファータンクの上記各排気ガス導出口が上記各フィルタ容器の上記排気ガス導入口にそれぞれ連通するように設けられると共に、上記各フィルタ容器の上記導入側空間が第2バッファータンクにそれぞれ接続されておればよく、これらの各接続構造を限定するものではない。したがって、例えば、上記第1バッファータンクの上記各排気ガス導出口が上記各フィルタ容器の上記排気ガス導入口に第1の管によってそれぞれ接続されると共に、上記各フィルタ容器の上記導入側空間が第2の管によって第2バッファータンクにそれぞれ接続されていてもよい。そのような種々の実施形態のなかで、上記実施形態、および上記変形例の内燃機関のフィルタ装置の場合、上記各フィルタ容器200の上記導入側空間230がそれぞれ上記連通管610を介して上記第2バッファータンク600に接続されており、上記第2絞り部500が、上記連通管610の央部を通り、上記パティキュレートフィルタ300の上記排気ガス導入面310の央部に向けて開口している。このようにすれば、上記第2絞り部500を通過する排気ガスが上記パティキュレートフィルタ300の上記排気ガス導入面310の上記央部に向けて導出されるので、上記パティキュレートフィルタ300で捕集された粒子状物質の酸化が上記パティキュレートフィルタ300の上記央部から進行して外縁に向けて広がっていくことから、目詰まりした部位が残る可能性が低くなり、上記パティキュレートフィルタ300の再生が速やかに且つ効率よく行われる。また、上記第2絞り部500が、上記連通管610の央部を通って上記導入側空間230に連通するので、上記第2絞り部500の上記導入側空間側の開口と上記連通管610の上記導入側空間側の開口とが接近することから、上記第2バッファータンク600を介した上記各フィルタ容器200の上記導入側空間230の圧力の均一化が効率よく行われる。   In the filter device for an internal combustion engine of the present invention, the exhaust gas outlets of the first buffer tank are provided so as to communicate with the exhaust gas inlets of the filter containers, respectively, and the introduction of the filter containers is performed. The side spaces only need to be connected to the second buffer tank, respectively, and these connection structures are not limited. Therefore, for example, the exhaust gas outlets of the first buffer tank are connected to the exhaust gas inlets of the filter containers by a first pipe, respectively, and the introduction space of the filter containers is Two pipes may be connected to the second buffer tank, respectively. Among such various embodiments, in the case of the filter device of the internal combustion engine of the above embodiment and the above modification, the introduction side space 230 of each of the filter containers 200 is respectively connected to the first through the communication pipe 610. 2, which is connected to the buffer tank 600, and the second throttle portion 500 passes through the central portion of the communication pipe 610 and opens toward the central portion of the exhaust gas introduction surface 310 of the particulate filter 300. . In this way, the exhaust gas passing through the second throttle unit 500 is led out toward the central portion of the exhaust gas introduction surface 310 of the particulate filter 300, and is thus collected by the particulate filter 300. Since the oxidation of the particulate matter progressed from the central portion of the particulate filter 300 and spread toward the outer edge, the possibility that a clogged portion remains is reduced, and the particulate filter 300 is regenerated. Is performed quickly and efficiently. Further, since the second throttle portion 500 communicates with the introduction side space 230 through the central portion of the communication pipe 610, the opening on the introduction side space side of the second throttle portion 500 and the communication pipe 610 are connected. Since the opening on the introduction side space side approaches, the pressure in the introduction side space 230 of each filter container 200 through the second buffer tank 600 is efficiently made uniform.

本発明の内燃機関のフィルタ装置では、上記第1バッファータンクの形状、又は構造を限定するものではない。そのような種々の実施形態のなかで、上記実施形態、および上記変形例の内燃機関のフィルタ装置の場合、上記第1バッファータンク100が一方向に沿って長くなるように形成されており、上記第1バッファータンク100の上記複数の排気ガス導出口120が上記一方向である長手方向に沿って間隔をあけて並んでいる。上記内燃機関のフィルタ装置が、このような形態であっても、以上で説明した作用が発揮され、以上で説明した効果が得られる。 In the internal combustion engine filter device of the present invention, the shape or structure of the first buffer tank is not limited. Among such various embodiments, in the case of the filter device of the internal combustion engine of the above embodiment and the above modified example, the first buffer tank 100 is formed to be elongated along one direction, and the above The plurality of exhaust gas outlets 120 of the first buffer tank 100 are arranged at intervals along the longitudinal direction which is the one direction. Even if the filter device of the internal combustion engine is in such a form, the above-described operation is exhibited, and the above-described effect can be obtained.

本発明の内燃機関のフィルタ装置では、上記排気管に熱源が設けられない実施形態を含んでいる。そのような種々の実施形態のなかで、上記実施形態、および上記変形例の内燃機関のフィルタ装置の場合、上記排気管700に、熱を発生する上記熱源800が設けられている。このようにすれば、上記排気管700で上記熱源800により排気ガスが加熱されるので、上記各フィルタ容器200の上記パティキュレートフィルタ300に、より高い温度の排気ガスが導入される。そのため、、以上で説明した作用が発揮され、以上で説明した効果が得られると共に、上記複数のパティキュレートフィルタ300において再生の進行度がさらに向上し、粒子状物質の捕集能力が良好に維持されると共に、排気ガス温度が高くなる傾向があるにもかかわらず上記パティキュレートフィルタ300が過大な熱負荷を受けて割れるおそれが軽減される。   The filter device for an internal combustion engine of the present invention includes an embodiment in which no heat source is provided in the exhaust pipe. Among such various embodiments, in the case of the filter device of the internal combustion engine of the above embodiment and the above modification, the exhaust pipe 700 is provided with the heat source 800 that generates heat. In this way, since the exhaust gas is heated by the heat source 800 in the exhaust pipe 700, the exhaust gas having a higher temperature is introduced into the particulate filter 300 of each filter container 200. Therefore, the operation described above is exhibited, the effect described above is obtained, the progress of regeneration is further improved in the plurality of particulate filters 300, and the particulate matter collecting ability is maintained well. In addition, although the exhaust gas temperature tends to be high, the risk that the particulate filter 300 will break under an excessive heat load is reduced.

本発明の内燃機関のフィルタ装置は、以上で説明した上記実施形態および上記変形例の特徴を組み合わせた実施形態を含んでいる。さらに、以上で説明した上記実施形態および上記変形例は本発明の内燃機関のフィルタ装置のいくつかの例を示したに過ぎない。したがって、これらの上記実施形態および上記変形例の記載によって本発明の内燃機関のフィルタ装置が限定解釈されることはない。   The filter device for an internal combustion engine of the present invention includes an embodiment in which the features of the above-described embodiment and the modification described above are combined. Furthermore, the above-described embodiment and the above-described modification described above are only some examples of the filter device for the internal combustion engine of the present invention. Therefore, the filter device for an internal combustion engine of the present invention is not limitedly interpreted by the description of the above embodiment and the above modification.

100 第1バッファータンク
110 排気ガス導入口
120 排気ガス導出口
200 フィルタ容器
210 排気ガス導入口
220 排気ガス導出口
230 導入側空間
300 パティキュレートフィルタ
310 排気ガス導入面
320 排気ガス導出面
400 第1絞り部
500 第2絞り部
600 第2バッファータンク
610 連通管
700 排気管
800 熱源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 1st buffer tank 110 Exhaust gas inlet 120 Exhaust gas outlet 200 Filter container 210 Exhaust gas inlet 220 Exhaust gas outlet 230 Inlet side space 300 Particulate filter 310 Exhaust gas inlet surface 320 Exhaust gas outlet surface 400 First throttle Part 500 Second throttle part 600 Second buffer tank 610 Communication pipe 700 Exhaust pipe 800 Heat source

Claims (5)

内燃機関の排気管に接続される排気ガス導入口、および複数の排気ガス導出口が設けられた第1バッファータンクと、
一端に排気ガス導入口が設けられると共に他端に排気ガス導出口が設けられた複数のフィルタ容器と、
一端に排気ガス導入面が設けられると共に他端に排気ガス導出面が設けられ、上記各フィルタ容器に、上記排気ガス導入面が上記フィルタ容器の上記排気ガス導入口に連通し、上記排気ガス導出面が上記フィルタ容器の上記排気ガス導出口に連通するように収容され、上記排気ガス導入面から導入した排気ガスから粒子状物質を捕集し、浄化した上記排気ガスを上記排気ガス導出面から導出するパティキュレートフィルタとを備え、
上記第1バッファータンクの上記排気ガス導入口には、上記内燃機関の排気管からの排気ガスを絞る第1絞り部が設けられ、
上記第1バッファータンクの上記各排気ガス導出口が上記各フィルタ容器の上記排気ガス導入口にそれぞれ連通するように設けられると共に、上記第1バッファータンクの上記各排気ガス導出口には、上記第1バッファータンクからの排気ガスを絞る第2絞り部がそれぞれ設けられ、
上記各フィルタ容器における上記排気ガス導入口と上記パティキュレートフィルタの上記排気ガス導入面との間に導入側空間が形成されており、
上記各フィルタ容器の上記導入側空間が第2バッファータンクにそれぞれ接続されている内燃機関のフィルタ装置。
An exhaust gas inlet connected to an exhaust pipe of the internal combustion engine, and a first buffer tank provided with a plurality of exhaust gas outlets;
A plurality of filter containers provided with an exhaust gas inlet at one end and an exhaust gas outlet at the other end;
An exhaust gas introduction surface is provided at one end and an exhaust gas lead-out surface is provided at the other end, and the exhaust gas introduction surface communicates with the exhaust gas introduction port of the filter container and communicates with the filter containers. A surface is accommodated so as to communicate with the exhaust gas outlet of the filter container, particulate matter is collected from the exhaust gas introduced from the exhaust gas introduction surface, and the purified exhaust gas is removed from the exhaust gas lead surface. A particulate filter to derive,
The exhaust gas inlet of the first buffer tank is provided with a first restrictor for restricting exhaust gas from the exhaust pipe of the internal combustion engine,
The exhaust gas outlets of the first buffer tank are provided so as to communicate with the exhaust gas inlets of the filter containers, respectively, and the exhaust gas outlets of the first buffer tank are connected to the exhaust gas outlets of the first buffer tank. A second restrictor for restricting exhaust gas from one buffer tank;
An introduction side space is formed between the exhaust gas introduction port in each filter container and the exhaust gas introduction surface of the particulate filter,
A filter device for an internal combustion engine, wherein the introduction side space of each filter container is connected to a second buffer tank.
上記第1バッファータンクの外側に、上記第1バッファータンクを囲むように上記第2バッファータンクが設けられている請求項1の内燃機関のフィルタ装置。   The internal combustion engine filter device according to claim 1, wherein the second buffer tank is provided outside the first buffer tank so as to surround the first buffer tank. 上記各フィルタ容器の上記導入側空間が連通管を介して第2バッファータンクにそれぞれ接続されており、
上記第2絞り部が、上記連通管の央部を通り、上記パティキュレートフィルタの上記排気ガス導入面の央部に向けて開口している請求項1又は請求項2の内燃機関のフィルタ装置。
The introduction-side space of each filter container is connected to the second buffer tank via a communication pipe,
The internal combustion engine filter device according to claim 1 or 2, wherein the second throttle portion passes through a central portion of the communication pipe and opens toward a central portion of the exhaust gas introduction surface of the particulate filter.
上記第1バッファータンクが一方向に沿って長くなるように形成されており、
上記第1バッファータンクの上記複数の排気ガス導出口が上記一方向である長手方向に沿って間隔をあけて並んでいる請求項1ないし請求項3のうちいずれか1項の内燃機関のフィルタ装置。
The first buffer tank is formed to be long along one direction,
The internal combustion engine filter device according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of exhaust gas outlets of the first buffer tank are arranged at intervals along a longitudinal direction that is the one direction. .
上記排気管に、熱を発生する熱源が設けられている請求項1ないし請求項4のうちいずれか1項の内燃機関のフィルタ装置。   The internal combustion engine filter device according to any one of claims 1 to 4, wherein the exhaust pipe is provided with a heat source for generating heat.
JP2014092144A 2014-04-25 2014-04-25 Filter device for internal combustion engine Expired - Fee Related JP6277489B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014092144A JP6277489B2 (en) 2014-04-25 2014-04-25 Filter device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014092144A JP6277489B2 (en) 2014-04-25 2014-04-25 Filter device for internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015209821A JP2015209821A (en) 2015-11-24
JP6277489B2 true JP6277489B2 (en) 2018-02-14

Family

ID=54612216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014092144A Expired - Fee Related JP6277489B2 (en) 2014-04-25 2014-04-25 Filter device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6277489B2 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02185611A (en) * 1989-01-10 1990-07-20 Asahi Glass Co Ltd Exhaust black smoke removing device
US5582002A (en) * 1994-06-29 1996-12-10 Pattas; Konstantin Method of and an apparatus for controlled regeneration of a diesel soot filter
JP2003166418A (en) * 2001-11-30 2003-06-13 Komatsu Ltd Heat insulating device of carrier of exhaust gas post- treatment device
JP2003254044A (en) * 2002-03-06 2003-09-10 Nissan Diesel Motor Co Ltd Regeneration control device for particulate filter
US9010096B2 (en) * 2012-08-24 2015-04-21 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Exhaust component mounting system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015209821A (en) 2015-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9689290B2 (en) Reductant mixing system for an exhaust gas after-treatment device
EP2290204B1 (en) Exhaust gas purifier and system for exhaust gas purification
KR101916049B1 (en) Catalyzed particulate filter
JP2010538200A (en) Exhaust gas device and method for regenerating NOx trap and particle filter
JP2007239752A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2007247652A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP3545712B2 (en) Exhaust gas purification device
JP5605578B2 (en) Exhaust purification device
JP5283201B2 (en) Exhaust system temperature raising device, exhaust system extended temperature raising device, internal combustion engine filter regeneration device using the same, and internal combustion engine exhaust gas purification device
ES2273201T3 (en) SYSTEM FOR THE REGENERATION OF A PARTICLE FILTER FOR EXHAUST LINE.
JP6277489B2 (en) Filter device for internal combustion engine
KR101786698B1 (en) Catalyzed particulate filter
KR20100009964A (en) Exhaust gas treatment system for vehicle
US10041391B2 (en) Apparatus for purifying exhaust gas
CN110185519B (en) Particulate filter for combustion engine and method for manufacturing such particulate filter
KR101776746B1 (en) Catalyzed particulate filter
KR101533243B1 (en) Burner and aftertreating device of exhaust gas
CN103912343B (en) I. C. engine catalytic converter and the waste gas purification apparatus with the converter
KR102335334B1 (en) Diesel particualte matter filter
KR100882665B1 (en) Diesel particulate filter
KR102224012B1 (en) Exhaust gas purification system having the same
KR101755510B1 (en) Device for purifying exhaust gas
KR102217908B1 (en) Exhaust Gas Reduction Apparatus for Diesel Engine using exhaust gas after DPF as air source for burner
KR101488509B1 (en) Burner and decreasing device of exhaust gas having it
JP2007120346A (en) Exhaust emission control device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170110

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170928

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171003

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171127

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171212

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171226

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6277489

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees