JP7161390B2 - 目詰まりが防止されたｅｇｒフィルター - Google Patents

Description

本発明は、目詰まりが防止されたＥＧＲフィルターに係り、より詳細には、車両のＥＧＲシステムのＥＧＲクーラに装着され、フィルターの有効空間が拡大され、非対称的に熱膨張してカーボン、スート、及び異物によって目詰まりする現象を防止することによりＥＧＲガスの流動性が向上された、目詰まりが防止されたＥＧＲフィルターに関する。

車両のＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）システムにおいて、エンジンで燃焼された排気ガスは、その一部を排気ガスに含まれた有害物質を低減させて再循環するようにする。
排気ガスを再循環させると、エンジンの燃焼温度が低くなり、排気ガスに含まれた窒素酸化物（ＮＯｘ）が低減される。これは排気ガス規制に対する対応策の一つである。

ＥＧＲシステムは、取付位置によって、低圧ＥＧＲ（ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ－ＥＧＲ）と高圧ＥＧＲ（ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ－ＥＧＲ）とに区分することができる。

特に、ターボチャージャのように、過給された車両は、高圧の排気ガス特性によって、排気マニホールドの後端に装着された高圧ＥＧＲ５０に追加して、後処理装置４０の後端に低圧ＥＧＲ６０を装着して、油圧の確保により正常な作動環境が形成されるようにする。

図１に、高圧ＥＧＲ５０及び低圧ＥＧＲ６０が装着されたエンジンの排気システムを示す。
外部から流入した空気は、吸気ライン１１に設けられたターボチャージャ３０のコンプレッサ３２、インタークーラ１３、及び吸気マニホールド１２を経てエンジン１０の各シリンダに流入する。エンジン１０で燃焼後に発生した排気ガスは、排気マニホールド２２を経て排気ライン２１に設けられたターボチャージャ３０のタービン３１を通過した後、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）やＤＯＣ（Ｄｉｓｅｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ）のような後処理装置４０を通過した後、外部に放出される。

この時、排気マニホールド２２と吸気マニホールド１２とが連結されるように高圧ＥＧＲライン５１を設け、高圧ＥＧＲライン５１に高圧ＥＧＲバルブ５２及び高圧ＥＧＲクーラ５３を設ける。高圧ＥＧＲバルブ５２は、高圧ＥＧＲライン５１を介して再循環する排気ガスの量を制御し、高圧ＥＧＲクーラ５３は、再循環する排気ガスを冷却する。

又、後処理装置４０の後端とコンプレッサ３２の前端とを連結するように低圧ＥＧＲライン６１を設け、低圧ＥＧＲライン６１に低圧ＥＧＲバルブ６２及び低圧ＥＧＲクーラ６３を設ける。同様に、低圧ＥＧＲバルブ６２は、低圧ＥＧＲライン６１を介して再循環する排気ガスの量を制御し、低圧ＥＧＲクーラ６３は、再循環する排気ガスを冷却する。

一方、低圧ＥＧＲライン６１には、排気ガスがコンプレッサの前端に流入するので、コンプレッサ３２の部品、例えば、ブレード、コンプレッサホイールなどを保護するためのＥＧＲフィルタアセンブリ１７０が設けられる。

前記ＥＧＲフィルタアセンブリ１７０には、図２に示すように、ハウジング１７２の内部にワイヤを織り込んだＥＧＲフィルター１７１が装着される。従来技術に係るＥＧＲフィルタアセンブリ１７０において、ＥＧＲフィルター１７１は、ワイヤを緯糸及び経糸として織り込んで製造される。緯糸１７１ａと経糸１７１ｂとを平織、つまり、緯糸１７１ａと経糸１７１ｂとを互いに交互に交差するように織り込んで製造される。

ＥＧＲフィルター１７１が同じ材質のワイヤを緯糸１７１ａ及び経糸１７１ｂとして平織されるため、スート（煤）、カーボン、及び他の異物によってＥＧＲフィルター１７１のメッシュに目詰まりが発生するという問題がある。緯糸１７１ａと経糸１７１ｂとは平織されるため、織り目が丈夫である。また、緯糸１７１ａと経糸１７１ｂとが同じ材質のワイヤであるため、熱膨張係数が互いに同一で、熱膨張の際にも、緯糸１７１ａと経糸１７１ｂとは同じ比率で熱膨張する。これによって、ＥＧＲフィルターのメッシュの間に挟まれたスート、カーボン，及び他の異物は、ＥＧＲフィルター１７１に堆積され、これは容易にＥＧＲフィルター１７１から除去することができずに目詰まりを誘発する。

このようにＥＧＲフィルター１７１に目詰まりが発生すると、低圧ＥＧＲライン６１で差圧が増加して、低圧ＥＧＲクーラ６３の冷却性能が低下するという問題がある。

特開２０１２－２３７２３６号公報

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、内部の有効空間を拡大し、堆積物の自己清掃のために非対称熱膨張するようにしたＥＧＲフィルターを装着することにより、ＥＧＲフィルターがカーボン、スート、及び他の異物によって目詰まりする現象を防止するようにした、目詰まりが防止されたＥＧＲフィルターを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための、本発明に係る目詰まりが防止されたＥＧＲフィルターは、エンジンから排出された排気ガスの一部をエンジンに再循環させるＥＧＲラインに設けられ、排気ガスに含まれた異物をろ過するＥＧＲフィルタアセンブリに装着されるＥＧＲフィルターにおいて、ＥＧＲフィルターは、金属材質のワイヤからなる緯糸と経糸とが綾織で織り込まれ、前記緯糸と前記経糸とは、互いに異なる熱膨張率を有することを特徴とする。

前記緯糸は、定められた本数の経糸を通過し、その次の経糸と交差することを特徴とする。
互いに隣接した緯糸は、互いに異なる経糸と交差することを特徴とする。

前記経糸は、緯糸より熱膨張率が大きい材質で形成されていることを特徴とする。
前記緯糸は、ＳＵＳ４００系を材質とし、経糸は、ＳＵＳ３００系を材質とすることを特徴とする。
前記ＥＧＲフィルタアセンブリは、低圧ＥＧＲラインに設けられていることを特徴とする。

上記の構成を有する本発明の目詰まりが防止されたＥＧＲフィルターは、緯糸と経糸とを綾織構造にしてＥＧＲフィルターを織ることにより、有効空間率が増大してカーボン、スート、及び異物が堆積される現象を防止することができる。
また、ＥＧＲフィルターを構成する緯糸と経糸とが互いに異なる熱膨張率を有するため、堆積されたカーボン、スート、及び異物を容易に除去することができ、自己清掃が可能になる。

エンジンの概略図である。 従来技術に係るＥＧＲフィルターの断面図である。 従来技術に係るＥＧＲフィルターの織り込み状態を示す概略図である。 本発明に係るＥＧＲフィルターの織り込み状態を示す概略図である。 本発明に係るＥＧＲフィルターにおける有効空間率が増加した状態を示す概略図である。 本発明に係るＥＧＲフィルターにおける熱膨張状態を示す概略図である。

以下に、添付した図面を参照して、本発明に係るＥＧＲフィルターについて詳細に説明する。
本発明のＥＧＲフィルター７１が装着されたＥＧＲフィルタアセンブリは、エンジン１０から排出された排気ガスの一部をエンジン１０に再循環させるＥＧＲライン上に、特に低圧ＥＧＲライン６１上に設けられて、排気ガスに含まれる異物をろ過する。
ＥＧＲフィルタアセンブリには、ハウジングの内部に緯糸と経糸とが織り込まれたＥＧＲフィルター７１が装着される。

本発明において、ＥＧＲフィルター７１を、ワイヤを用いて織り込む時には、緯糸７１ａと経糸７１ｂとを綾織（ｔｗｉｌｌ ｗｅａｖｅ）で織り込むようにする。
金属のワイヤを用いてＥＧＲフィルター７１を織り込むが、緯糸と経糸とが毎回互いに交差する平織の代わりに、緯糸７１ａが経糸７１ｂを２本以上飛ばして交差する綾織で織り込むようにすることで、カーボン、スート、及び異物を容易に分離してＥＧＲフィルター７１が目詰まりしないようにする。綾織は、緯糸と経糸とで織り込む時、２本以上飛ばして互いに交差させることにより、緯糸と経糸とが交差する交差点が経糸方向に形成される。一方、平織では、毎回緯糸と経糸とが交差するため、緯糸と経糸とが交差する交差点も格子状に形成される。

綾織では、緯糸が２本以上飛ばしてから経糸と交差されるため、綾織で織り込まれた織物は、平織による織物に比べて伸縮性が良い。

緯糸７１ａと経糸７１ｂとを織り込むに際して、緯糸７１ａは、２以上の定められた本数の経糸７１ｂを通過し、その次の経糸７１ｂで交差するようにし、このようなパターンが繰り返され、緯糸７１ａと経糸７１ｂとが綾織で織り込まれる。
例えば、図４に示すように、緯糸７１ａは、３本の経糸７１ｂを通過した後、その次の経糸７１ｂで交差され、更に、３本の経糸７１ｂを通過したその次の経糸７１ｂで織り込まれる方式が繰り返される形式で織り込まれる。

特に、緯糸７１ａは、互いに隣接した他の緯糸７１ａとは異なる経糸７１ｂと交差する。すなわち、図４に示したように、１番目の緯糸７１ａは、３番目の経糸７１ｂと交差され、２番目の緯糸７１ａは、４番目の経糸７１ｂと交差され、３番目の緯糸７１ａは、２番目の経糸７１ｂと交差され、４番目の緯糸７１ａは、１番目の経糸７１ｂと交差されることができる。

緯糸７１ａと経糸７１ｂとが綾織で織り込まれているため、平織で織り込まれる場合より、有効空間が増加し、カーボン、スート、及び異物の排出が容易になってフィルターの目詰まりを防止することができる。

つまり、図５に示すように、緯糸１７１ａと経糸１７１ｂとが平織で織り込まれると、互いに隣接した緯糸間の間隔、及び互いに隣接した経糸間の間隔で形成される面積Ａが有効空間になる。したがって、図５において、２本の緯糸１７１ａと４本の経糸１７１ｂとで織り込まれると、面積がＡの空間が３つ形成される。ここで、有効空間とは、フィルターの面積で開放された空間の線と線との間の空間になる。

しかし、緯糸７１ａと経糸７１ｂとが綾織で織り込まれると、互いに隣接した緯糸、又は互いに隣接した経糸によって形成される面積ではなく、緯糸７１ａと経糸７１ｂが交差する地点を連結する四角形に形成される面積Ａ’が有効空間になる。これによって、２本の緯糸７１ａと４本の経糸７１ｂとで織り込まれると、図５において、経糸７１ｂ間の間隔の３倍を横とし、互いに隣接した緯糸７１ａ間の間隔を高さとする長方形の面積が有効空間になる。

平織時の有効空間の面積であるＡより、綾織時の有効空間の面積であるＡ’が当然大きいだけでなく、平織時の有効空間の面積の合計３Ａより、綾織時の有効空間の面積であるＡ’が大きいことから、ＥＧＲフィルター７１において、カーボン、スート、及び異物によるフィルターの目詰まりを防止することができる。

また、本発明では、緯糸７１ａと経糸７１ｂとが互いに異なる材質のワイヤからなる。特に、緯糸７１ａと経糸７１ｂとは、互いに異なる熱膨張率を有するワイヤからなることにより、熱間時、緯糸７１ａと経糸７１ｂとが非対称熱膨張する。
具体的には、緯糸７１ａは、ＳＵＳ４００系を材質とするワイヤからなり、経糸７１ｂは、ＳＵＳ３００系を材質とするワイヤからなるようにする。

ＳＵＳ３００系の金属とＳＵＳ４００系の金属とは、熱膨張率が互いに異なり、特に、ＳＵＳ３００系の金属は、ＳＵＳ４００系の金属より熱膨張率が約３倍程度大きい。したがって、排気ガスがＥＧＲフィルター７１に供給されてＥＧＲフィルター７１の温度が高くなると、緯糸７１ａと経糸７１ｂとが熱膨張し、エンジンが停止した後、ＥＧＲフィルター７１が冷却すると、緯糸７１ａと経糸７１ｂとは熱収縮する。

この時、経糸７１ｂの熱膨張率が緯糸７１ａの熱膨張率より大きいことから、経糸７１ｂがより大きく変形するので、ＥＧＲフィルター７１の内部にカーボン、スート、及び異物などが容易に分離可能である。
一方、緯糸７１ａの材質を経糸７１ｂより熱膨張率が大きい材質としてもよい。

以上説明したように、本発明に係るＥＧＲフィルター７１は、緯糸７１ａと経糸とを織り込むに際して、有効空間が拡大するように綾織で織り込むようにし、経糸７１ｂを緯糸７１ａより熱膨張率がより高い材質として、加熱時、非対称熱膨張させることにより、カーボン、スート、及び異物の自己清掃が可能になる。

１０ エンジン
１１ 吸気ライン
１２ 吸気マニホールド
１３ インタークーラ
２１ 排気ライン
２２ 排気マニホールド
３０ ターボチャージャ
３１ タービン
３２ コンプレッサ
４０ 後処理装置
５０ 高圧ＥＧＲ
５１ 高圧ＥＧＲライン
５２ 高圧ＥＧＲバルブ
５３ 高圧ＥＧＲクーラ
６０ 低圧ＥＧＲ
６１ 低圧ＥＧＲライン
６２ 低圧ＥＧＲバルブ
６３ 低圧ＥＧＲクーラ
７１ ＥＧＲフィルター
７１ａ 緯糸
７１ｂ 経糸
１７０ ＥＧＲフィルタアセンブリ
１７１ ＥＧＲフィルター
１７１ａ 緯糸
１７１ｂ 経糸

Claims (6)

1. エンジンから排出された排気ガスの一部を、前記エンジンに再循環させるＥＧＲラインに設けられ、前記排気ガスに含まれた異物をろ過するＥＧＲフィルタアセンブリに装着されるＥＧＲフィルターにおいて、
   前記ＥＧＲフィルターは、
   金属材質のワイヤからなる緯糸と経糸とが綾織で織り込まれ、
   前記緯糸と前記経糸とは、互いに異なる熱膨張率を有することを特徴とする目詰まりが防止されたＥＧＲフィルター。
2. 前記緯糸は、
   定められた本数の経糸を通過し、その次の経糸と交差することを特徴とする請求項１に記載の目詰まりが防止されたＥＧＲフィルター。
3. 互いに隣接した緯糸は、互いに異なる経糸と交差することを特徴とする請求項２に記載の目詰まりが防止されたＥＧＲフィルター。
4. 前記経糸は、前記緯糸より熱膨張率が大きい材質で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の目詰まりが防止されたＥＧＲフィルター。
5. 前記緯糸は、ＳＵＳ４００系を材質とし、
   前記経糸は、ＳＵＳ３００系を材質とすることを特徴とする請求項４に記載の目詰まりが防止されたＥＧＲフィルター。
6. 前記ＥＧＲフィルタアセンブリは、低圧ＥＧＲラインに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の目詰まりが防止されたＥＧＲフィルター。
   

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