(57)【要約】【課題】排気通路に配置される排気ガス浄化用のコンバーターのより多くの領域を有効に使う。【解決手段】本発明に係る排気浄化装置１０は、排気通路に配置される排気ガス浄化用のコンバーター１２と、該コンバーター１２を回転させるように、該コンバーター１２内に延びる回転軸１８、および、該回転軸１８に固定されると共にコンバーター１２の上流側に配置される羽根２２を有する羽根車１４と、該羽根車１４の回転速度に応じて、回転軸１８とコンバーター１２との間の回転速度差が変化するように、回転軸１８とコンバーター１２との間に設けられる連結手段１６とを備えている。【選択図】図１
2010242643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に配置される排気ガス浄化用のコンバーターと、
該コンバーターを回転させるように、該コンバーター内に延びる回転軸、および、該回転軸に固定されると共に前記コンバーターの上流側に配置される羽根を有する羽根車と、
該羽根車の回転速度に応じて、前記回転軸と前記コンバーターとの間の回転速度差が変化するように、前記回転軸と前記コンバーターとの間に設けられる連結手段と
を備えていることを特徴とする排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気通路には、１つまたは複数の排気ガス浄化用のコンバーターが配置されている。排気ガス浄化用のコンバーターとしては、排気ガス中の未燃成分（特にＨＣ）を酸化して浄化するための酸化触媒コンバーター、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集する機能を有するＤＰＦ、排気ガス中のＮＯｘを還元して浄化するためのＳＣＲ触媒コンバーターなどがある。
【０００３】
他方、特許文献１は、車両の排気ガスフィルタを開示する。この排気ガスフィルタは、ケースの軸心と、この軸心に固定されたタービン羽根と、タービン羽根よりも下流側に位置するように軸心に固定されたタールフィルタとを備えている。排気ガスフィルタのこのような構成では、軸心からずれた位置に設けられた入口からケース内に入る排気ガスによりタービン羽根を回転させて、タールフィルタを回転させることで、タールをタールフィルタから取り除くことが意図されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平６−５３７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
排気ガス浄化用のコンバーターは、配置される排気通路領域以外の排気通路の断面積よりも大きな断面積を有することが多い。そして、車への搭載性を高めるために、しばしば、排気ガス浄化用のコンバーターが配置された部材への排気ガスの流入口は、その部材の軸から偏った位置に設けられる。それ故、この場合、排気ガスは、均一に広がって排気ガス浄化用のコンバーターを通過するのではなく、コンバーターの特定領域のみを主に通過する。したがって、コンバーターの特定領域以外の領域は、有効に機能を発揮することができない。
【０００６】
他方、上記特許文献１の構成では、排気ガスの流量が多いとき、タービン羽根が高速で回転する。タービン羽根の回転速度が速すぎると、コンバーターも同じ速度で速く回転するので、コンバーターへの排気ガスの流入が阻害される虞がある。
【０００７】
そこで、本発明はかかる点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、排気ガス浄化用のコンバーターのより多くの領域を有効に使うことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る排気浄化装置は、排気通路に配置される排気ガス浄化用のコンバーターと、該コンバーターを回転させるように、該コンバーター内に延びる回転軸、および、該回転軸に固定されると共にコンバーターの上流側に配置される羽根を有する羽根車と、該羽根車の回転速度に応じて、回転軸とコンバーターとの間の回転速度差が変化するように、回転軸とコンバーターとの間に設けられる連結手段とを備えていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の排気浄化装置の概念的な断面図である。
【図２】図１の実施形態における回転手段とは異なる構成を有する回転手段の一例を備えたＤＰＦの概念的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について具体的に説明
する。
【００１１】
本発明に係る実施形態の排気浄化装置１０が、図１に概念的に表されている。図１は、排気浄化装置１０を側方からみた場合の概念的な断面図である。なお、排気浄化装置１０は、内燃機関の排気通路に設けられるが、内燃機関と、排気浄化装置１０上流側および下流側につながる排気通路画成部材との図示は省略される。
【００１２】
排気浄化装置１０は、ディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter；ＤＰＦ）１２と、羽根車１４とを備えている。ＤＰＦ１２と羽根車１４とは、連結手段としての内側連結装置１６により連結されている。
【００１３】
ＤＰＦ１２は、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集する機能を有する。ＤＰＦ１２は、排気ガス浄化用のコンバーターとして設けられていて、フィルタ構造体として構成されている。ＤＰＦ１２は、略円筒形状を有していて、その長手方向軸に沿って羽根車１４の回転軸１８を挿入可能な貫通孔２０を有する。貫通孔２０の直径は、羽根車１４の回転軸１８の外径よりも、例えば数ｍｍ以上、大きい。それ故、羽根車１４の回転軸１８が貫通孔２０に位置しているとき、回転軸１８と貫通孔２０を定めるＤＰＦ１２との間には隙間がある。この隙間は、羽根車１４の回転軸１８が貫通孔２０に位置しているとき、回転軸１８の周りに環状に存在する。
【００１４】
羽根車１４は、上記回転軸１８と、回転軸１８に固定された羽根２２とを有している。回転軸１８は、上記したように、ＤＰＦ１２の貫通孔２０に延びるように設計されていて、ここでは、ＤＰＦ１２の長手方向長さよりも長い長さを有する。羽根２２は、４枚設けられていて、回転軸１８の一端部に、回転軸１８周りに等間隔に配置されている。図１では、４枚の羽根２２のうち、２枚のみが表されている。ただし、羽根２２の枚数は、１枚あるいは２枚、３枚、５枚以上の複数枚であってもよい。なお、羽根車１４の羽根２２は、ＤＰＦ１２よりも上流側に位置するように、排気通路に位置付けられる。
【００１５】
内側連結装置１６は、ＤＰＦ１２の貫通孔２０に延びるように配置された回転軸１８上に、ＤＰＦ１２を回転可能に支持するように、ＤＰＦ１２と回転軸１８との間に備えられ、それらを連結する。ここでは、内側連結装置１６は、ボールベアリングとして構成されている。そして、内側連結装置１６は、２つの軸受、第１軸受１６Ａと、第２軸受１６Ｂとから構成されている。内側連結装置１６は、回転軸１８が所定回転速度未満の速度で回転するときに、ＤＰＦ１２と羽根車１４とが一体的に回転し、回転軸１８が所定回転速度以上の速度で回転するときに、ＤＰＦ１２が羽根車１４よりも遅い速度で回転するように、選択あるいは設計されている。なお、内側連結装置１６は、１つあるいは３つ以上の軸受を備えてもよい。
【００１６】
内側連結装置１６によって連結されるＤＰＦ１２および羽根車１４は、排気浄化装置１０の外殻を定めるケース部材２４内に配置される。ケース部材２４は、排気ガスの流入口２６と、排出口２８とを備えている。ここでは、流入口２６は、ＤＰＦ１２の長手方向軸からずれた位置に設けられている。この流入口２６の位置および形状は、排気ガスが、羽根車１４を要望どおりにあるいは効果的に回転させることができるように、設計されるとよい。なお、流入口２６は、長手方向軸上に位置付けられてもよい。また、排出口２８は、ＤＰＦ１２の長手方向軸上に位置付けられているが、その長手方向軸からずれた位置に位置付けられてもよい。
【００１７】
そして、ケース部材２４内でＤＰＦ１２および羽根車１４が回転可能なように、ケース部材２４とＤＰＦ１２との間に位置するように外側連結装置３０が備えられている。外側連結装置３０は、ボールベアリングとして構成されている。そして、外側連結装置３０は、２つの軸受、外側第１軸受３０Ａと、外側第２軸受３０Ｂとから構成されている。なお、外側連結装置３０は、１つあるいは３つ以上の軸受を備えてもよい。
【００１８】
さらに、外側連結装置３０に排気ガスがデポジットを形成しないように、シール部材３２が備えられている。シール部材３２は、ここでは、ケース部材２４とＤＰＦ１２との間に位置するように、設けられている。ただし、シール部材３２がＤＰＦ１２の回転を阻害しないように、シール部材３２は、ケース部材２４に設けられた第１部材３２Ａと、第１部材３２Ａに対して離して位置付けられると共にＤＰＦ１２側に設けられた第２部材３２Ｂとから構成されている。第１部材３２Ａと、第２部材３２Ｂとは隙間を有して配置され、相互に入り組んだ構造を提供する。それ故、第１部材３２Ａと第２部材３２Ｂとの間にデポジットが形成されないように、あるいは、デポジットが形成されても第１部材３２Ａに対して第２部材３２Ｂが回転できるように、シール部材３２には、切断手段として、熱線ワイヤ（不図示）が設けられている。熱線ワイヤは、ここでは、環状に、ＤＰＦ１２の周りに備えられている。なお、熱線ワイヤは、第１部材３２Ａに備えられている。熱線ワイヤは、電力を利用して、定期的にあるいは継続的に、所定温度にまで高められ、デポジットによる第１部材３２Ａと第２部材３２Ｂとの固着を焼き切ることを可能にする。
【００１９】
このような構成を備えた排気浄化装置１０を排気ガスが流れるときに関して、以下説明する。
【００２０】
まず、排気浄化装置１０への排気ガスの流入量が少ない場合に関して説明する。流入口２６から流入した排気ガスは、羽根２２に当たり、羽根２２を回転させる。排気ガスの流入量が少ないので、羽根２２すなわち回転軸１８は所定回転速度未満の速度で回転することができる。したがって、ＤＰＦ１２と羽根車１４とが一体的に回転する。これにより、ケース部材２４内でのＤＰＦ１２の各部分の位置が変化することになる。したがって、ＤＰＦ１２のより広範囲の領域、好ましくは全領域をＰＭを除去するために有効に使うことが可能になる。なお、羽根２２の回転速度が所定速度未満なので、羽根２２の速度と同じ速度でＤＰＦ１２が回転しても、排気ガスのＤＰＦ１２への流入が阻害されることはない。
【００２１】
次に、排気浄化装置１０への排気ガスの流入量が多い場合に関して説明する。流入口２６から流入した排気ガスは、羽根２２に当たり、羽根２２を回転させる。排気ガスの流入量が多いので、羽根２２すなわち回転軸１８は所定回転速度以上の速度で回転する。したがって、内側連結装置１６で滑りが生じ、ＤＰＦ１２は、羽根車１４の回転速度よりも遅い速度で回転する。これにより、ケース部材２４内でのＤＰＦ１２の各部分の位置が適度な速度で変化することになる。したがって、ＤＰＦ１２のより広範囲の領域、好ましくは全領域を、ＰＭを除去するために有効に使うことが可能になる。このように、排気ガスの流入量が多い場合、ＤＰＦ１２が羽根車１４の回転速度よりも遅い速度で回転するので、排気ガスのＤＰＦ１２への流入が阻害されることはない。
【００２２】
以上説明したように、排気浄化装置１０は、上記構成を備えるので、羽根車１４の回転速度に応じて、回転軸１８とＤＰＦ１２との間の回転速度差を変化させて、より有効にＤＰＦ１２を使うことを可能にする。
【００２３】
なお、ＤＰＦ１２は、上記の如く実質的にフィルタ構造体としてのみ構成され、内燃機関の連続作動時間が所定時間を越えた時期あるいはＤＰＦ１２前後の差圧が所定値以上になった時期に、ＤＰＦ１２で捕集したＰＭの酸化燃焼が図られて、再生される。ＤＰＦ１２での、ＰＭの酸化燃焼は、例えば内燃機関の燃料噴射時期を遅らせて後燃えを生じさせることで、促される。なお、ＤＰＦは、他の方法および手段を用いて、再生されてもよい。
【００２４】
なお、ＤＰＦ１２の代わりに、酸化触媒コンバーター、ＳＣＲ触媒コンバーターなどの種々の排気ガス浄化用のコンバーターが備えられてもよい。また、ＤＰＦ１２は、ＤＰＦの一種である、（フィルタ構造体とその表面に担持された貴金属とを備える）ＤＰＲ触媒コンバーターであってもよい。
【００２５】
なお、上記実施形態では、ＤＰＦである排気ガス浄化用のコンバーターを、排気ガス流を用いて回転させる回転手段として羽根車が用いられた。しかし、回転手段は、種々の構成を有することができる。上記実施形態の回転手段とは異なる構成を有する回転手段の一例を備えたＤＰＦ１１２を、図２に示す。ただし、ＤＰＦ１１２は、図２では縦に立てられていて、図２中上側が図２中下側に対して排気通路上流側に位置するように、排気通路に設置される。ＤＰＦ１１２では、その上流側端部１１４に回転手段が一体化されている。上流側端部１１４は、４つのブロック１１６の集合体として構成されている。各ブロック１１６の、径方向に延びると共に露出する壁部１１８によって、図２中に矢印で示すように排気ガス流が受けられて、ＤＰＦ１１２に回転力を生み出すことができるように、ＤＰＦ１１２およびブロック１１６は設計されている。また、壁部１１８に排気ガスが効果的に当たるように、ケース部材２４の流入口２６の位置および形状が設計されるとよい。
【００２６】
また、上記実施形態では、回転軸１８と貫通孔２０を定めるＤＰＦ１２との間に隙間を設け、回転軸１８とＤＰＦ１２との間に内側連結装置１６を備えた。しかし、そのような隙間が実質的に形成されず、かつ、連結装置が備えられなくてもよい。この場合、貫通孔２０に延びる回転軸１８とＤＰＦ１２とは接し、それらの間には摩擦が生じる。そして、例えば、貫通孔２０に存在する回転軸１８の少なくとも部分は、粗い表面を有して形成される。また、貫通孔２０の径と、回転軸１８の外径とは概ね同じ大きさにされる。こうすることで、羽根車１４が所定回転速度未満の速度で回転するときに、摩擦力によりＤＰＦ１２と羽根車１４とを一体的に回転させることができ、また、羽根車１４が所定回転速度以上の速度で回転するときには、ＤＰＦ１２と回転軸１８との間に動摩擦力を生じさせ、ＤＰＦ１２を羽根車１４よりも遅い速度で回転させることができる。このように摩擦力が変化するようにＤＰＦ１２や回転軸１８を設計して構成することで、羽根車１４の回転速度に応じて、回転軸１８とＤＰＦ１２との間の回転速度差を変化させるようにしてもよい。
【００２７】
なお、上記実施形態およびその変形例等では本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明はこれらに限定されず、本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲および趣旨に含まれる修正および変更を包含するものである。
【符号の説明】
【００２８】
１０  排気浄化装置
１２  ＤＰＦ
１４  羽根車
１６  内側連結装置
１８  回転軸
２２  羽根
２４  ケース部材
２６  流入口
２８  排出口
３０  外側連結装置
３２  シール部材
【図１】
2010242643.tif 000003
【図２】
2010242643.tif 000004