(57)【要約】【課題】  排気環流通路の通路抵抗を減らして排気環流の応答性を向上させ、排気フィルタを排気通路から取り外すときの作業性を向上させ、コストを低減する。【解決手段】  排気通路１２０に、排気に含まれる粒子状物質を捕集する排気フィルタ１３０を設け、排気フィルタ下流の排気通路の排気を内燃機関の吸気通路１１０に導入するようにした内燃機関の排気環流装置である。この内燃機関の排気環流装置は、排気通路を複数の分岐排気通路１２１に分岐し、これらの分岐排気通路に排気フィルタをそれぞれ設け、排気環流通路１５０が、全部の分岐排気通路ではなく一部の分岐排気通路の排気フィルタ下流に接続されている。【選択図】  図１
2006183476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に、排気に含まれる粒子状物質を捕集する排気フィルタを設け、排気フィルタ下流の排気通路の排気を内燃機関の吸気通路に導入するようにした内燃機関の排気環流装置であって、
排気通路を複数の分岐排気通路に分岐し、これらの分岐排気通路に排気フィルタをそれぞれ設け、
排気環流通路が、全部の分岐排気通路ではなく一部の分岐排気通路の排気フィルタ下流に接続されている内燃機関の排気環流装置。
【請求項２】
分岐排気通路の全部又は一部が、排気フィルタを収容するフィルタ容器の内部空間により構成されており、
フィルタ容器は、排気入口を有すると共にフィルタ容器の上流側部分を構成し且つ下流側端部が外部に開放された筒形の本体と、この本体の開放口を開け閉めし且つ排気出口が設けられた蓋とを備え、
排気フィルタはフィルタ容器に、入口側端面が排気入口に対向すると共に出口側端面が排気出口に対向するように収容され、入口側端面から入った排気を出口側端面から出し、この間に排気から粒子状物質を捕集するように構成されており、
排気環流通路を構成する排気環流管が、排気フィルタ下流の分岐排気通路に連通するように蓋に脱着可能に接続されている請求項１の内燃機関の排気環流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気通路に、排気に含まれる粒子状物質を捕集する排気フィルタを設け、排気フィルタ下流の排気通路の排気を内燃機関の吸気通路に導入するようにした内燃機関に設けられる排気環流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、排気通路に、排気に含まれる粒子状物質を捕集する排気フィルタを着脱可能に設けた排気浄化装置が開示されている。また、特許文献２には、排気通路の排気を内燃機関の吸気通路に戻し、排気中の不活性ガスのもつ熱容量により燃焼時の最高温度を下げ、窒素酸化物の生成を低減するようにした内燃機関の排気環流装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−８９２３５号公報
【特許文献２】特開２０００−３５６１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の排気浄化装置において排気フィルタが目詰まりしたときは、排気フィルタを排気浄化装置から取り外し、例えば外部に設置した燃焼装置等により高温下で燃やすなどの方法により粒子状物質を除去して排気フィルタを再生し、これを再び排気浄化装置に取り付けることが行われる。そのため、排気フィルタの可搬性を確保すること、再生時間を現実的なものにすることなどから、排気フィルタとして最適な寸法、重量が定まってくる。そうすると、排気量、運転条件等がさまざまである各種の内燃機関にこの種の排気浄化装置を設ける場合、排気フィルタを１個設ければ済むときもあれば、排気フィルタの数を２個以上に設定し、これらの排気フィルタを排気通路において並列に接続して対処することもある。このように排気フィルタを複数並列接続した排気浄化装置を備えた内燃機関においても、内燃機関の排気環流装置を設けたいという要請がある。しかし、そのときには排気フィルタが複数になるため、排気環流通路が複雑になり、コストの増加、通路抵抗の増大、排気フィルタ脱着勝手の悪化等、解決すべき種々の課題がある。なお、特許文献１の排気浄化装置とは異なるタイプの排気浄化装置として、排気フィルタの周辺にヒータ等の加熱手段を設け、排気フィルタ再生時に排気フィルタを排気浄化装置から取り外すことなく加熱手段によって排気フィルタを再生するようにしたものも知られているが、このような排気浄化装置においても排気フィルタを取り外すことがあり、やはり同様の課題がある。
【０００４】
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、排気環流通路を全ての排気フィルタ下流の排気通路からとるのではなく、一部の排気フィルタ下流の排気通路からとるようにして、これらの課題を一挙に解決することができる内燃機関の排気環流装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の内燃機関の排気環流装置は、排気通路に、排気に含まれる粒子状物質を捕集する排気フィルタを設け、排気フィルタ下流の排気通路の排気を内燃機関の吸気通路に導入するようにした内燃機関の排気環流装置である。この内燃機関の排気環流装置は、排気通路を複数の分岐排気通路に分岐し、これらの分岐排気通路に排気フィルタをそれぞれ設け、排気環流通路が、全部の分岐排気通路ではなく一部の分岐排気通路の排気フィルタ下流に接続されている。
【０００６】
排気は複数の分岐排気通路に分散して流れ、それぞれの分岐排気通路に設けた排気フィルタにより排気に含まれる粒子状物質が捕集される。そして、排気フィルタが目詰まりしたときは、排気フィルタを分岐排気通路から取り外し、粒子状物質を除去して排気フィルタを再生し、これを再び分岐排気通路に取り付ける。一方、加熱手段を備えたものでは加熱手段を作動させて粒子状物質を除去し、排気フィルタを再生する。そして、排気環流通路が接続された分岐排気通路の排気の一部は、排気環流通路を通って吸気通路に戻り、排気中の不活性ガスのもつ熱容量により燃焼時の最高温度が下がり、窒素酸化物の生成が低減される。
【０００７】
その場合、排気環流通路が一部の分岐排気通路の排気フィルタ下流に接続されているので、排気環流通路が全部の分岐排気通路に接続されているときよりも、排気環流通路の流路断面積を大きく設定することになり、そのために通路抵抗が減り、排気環流の応答性が向上する。しかも、排気環流通路の数が減り、その取り回しが簡単になるので、排気フィルタを分岐排気通路から取り外すときには作業の邪魔になりにくく、排気フィルタ脱着の作業性が向上する。
【０００８】
上記内燃機関の排気環流装置は、次のように構成してもよい。すなわち、分岐排気通路の全部又は一部が、排気フィルタを収容するフィルタ容器の内部空間により構成されており、フィルタ容器は、排気入口を有すると共にフィルタ容器の上流側部分を構成し且つ下流側端部が外部に開放された筒形の本体と、この本体の開放口を開け閉めし且つ排気出口が設けられた蓋とを備え、排気フィルタはフィルタ容器に、入口側端面が排気入口に対向すると共に出口側端面が排気出口に対向するように収容され、入口側端面から入った排気を出口側端面から出し、この間に排気から粒子状物質を捕集するように構成されており、排気環流通路を構成する排気環流管が、排気フィルタ下流の分岐排気通路に連通するように蓋に脱着可能に接続されている。
【０００９】
このようにすれば、排気フィルタの取り外し時には排気環流管をフィルタ容器の蓋から取り外す必要があるが、排気環流管が一部の分岐排気通路に接続されているので、排気環流通路が全部の分岐排気通路に接続されているときよりも、排気環流通路をフィルタ容器の蓋から取り外す手間が減る。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の内燃機関の排気環流装置は、排気通路を複数の分岐排気通路に分岐し、これらの分岐排気通路に排気フィルタをそれぞれ設け、排気環流通路を、全部の分岐排気通路ではなく一部の分岐排気通路の排気フィルタ下流に接続したので、排気フィルタを複数設けたにもかかわらず、排気環流通路の通路抵抗が減り、排気環流の応答性が向上するとともに、排気環流通路の数が減り、その取り回しが簡単になるので、排気フィルタを分岐排気通路から取り外すときには作業の邪魔になりにくく、排気フィルタ脱着の作業性が向上し、またコストを低減することができる。
【００１１】
また、分岐排気通路の全部又は一部を筒形の本体と蓋とを備えたフィルタ容器の内部空間により構成し、排気環流通路を構成する排気環流管を、排気フィルタ下流の分岐排気通路に連通するように蓋に脱着可能に接続したときには、排気環流通路をフィルタ容器の蓋から取り外す手間を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は実施形態に係る排気環流装置を備えた内燃機関１００を示す。この内燃機関１００はシリンダ内燃料噴射エンジンであり、ディーゼルエンジンである。内燃機関１００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、シリンダに連通してシリンダに吸気を供給する吸気通路１１０と、シリンダに連通してシリンダから排出される排気を通す排気通路１２０とを備えている。吸気通路１１０は、例えば吸気マニフォールド、吸気管などの部材の内部通路により一連に構成される。排気通路１２０は、例えば排気マニフォールド、排気管などの部材の内部通路により一連に構成される。この実施形態の内燃機関１００は、吸気管に設けられたコンプレッサと、排気管に設けられた排気タービンとを有する公知の排気ターボ過給器を備え、さらに吸気通路にはインタークーラを設けているが、本発明の対象とする内燃機関は排気ターボ過給器、インタークーラを備えていない自然吸気の内燃機関にも適用できるものであり、この実施形態により本発明が限定解釈されるものではない。この内燃機関は、自動車のような輸送用機器に搭載した内燃機関であってもよいし、例えば発電装置駆動用の内燃機関のように敷地に定着した内燃機関であってもよい。実施形態の対象となる内燃機関の燃焼方式、気筒数その他の形態により本発明が対象とする内燃機関の形態が限定されるものではない。
【００１３】
排気通路１２０には、排気に含まれる粒子状物質を捕集する排気フィルタ１３０が設けられ、排気フィルタ１３０の下流の排気通路１２０の排気を内燃機関１００の吸気通路１１０に導入するようにしている。すなわち、排気通路１２０は複数の分岐排気通路１２１に分岐しており、これらの分岐排気通路１２１に排気フィルタ１３０がそれぞれ設けられている。また、排気環流通路１５０は、一端が、全部の分岐排気通路１２１ではなく一部の分岐排気通路１２１の排気フィルタ１３０よりも下流に接続されており、他端が吸気通路１１０に接続されている。この実施形態の場合、排気通路１２０は３つの分岐排気通路１２１に分岐しており、排気環流通路１５０は、このうち一つの分岐排気通路１２１の排気フィルタ１３０よりも下流に接続されている。１５１は排気環流通路１５０に設けられ、環流排気の流量を調整する制御弁であるが、これは設けなくてもよい。
【００１４】
さらに詳しく説明すると、図２に示すように、それぞれの分岐排気通路１２１の一部が、排気フィルタ１３０を収容するフィルタ容器１４０の内部空間により構成されている。これに代えて、それぞれの分岐排気通路の全部を、フィルタ容器の内部空間により構成してもよい。図２及び図３に示すように、フィルタ容器１４０は、排気入口を有すると共にフィルタ容器１４０の上流側部分を構成し且つ下流側端部が外部に開放された筒形の本体１４１と、この本体１４１の開放口を開け閉めし且つ排気出口が設けられた蓋１４２とを備えている。排気フィルタ１３０はフィルタ容器１４０に、入口側端面が排気入口に対向すると共に出口側端面が排気出口に対向するように収容され、入口側端面から入った排気を出口側端面から出し、この間に排気から粒子状物質を捕集するように構成されている。蓋１４２は本体１４１の開放口を覆うように設けられ且つ下端において本体１４１に対して蝶番構造で連結されている。また、本体１４１には開放口側からみて外周上の数箇所にボルトが手前に立ち上がるように設けられ、これが蓋１４２の外周に形成されたほぼＵ字形の溝に嵌り、ボルトの先端にナットを締め込むことで蓋１４２が本体１４１に取り付けられる。ボルトは基端において本体１４１に連結され、先端が本体１４１の開放口側からみたときに外周側へ移動するように倒れることができるように設けられている。したがって、蓋１４２を開けるときはナットを弛め、ボルトを先端が外周側へ移動するように倒して蓋１４２の溝から外し、蓋１４２を下端を中心にして上端が下降するように回動すれば本体１４１の開放口が露出し、排気フィルタ１３０の取り出し又は挿入ができる。本体と蓋を結合又は分離するための構造はこれに限定されるものではなく、例えば本体から分離独立した蓋を公知のバックル等を用いて本体に留めるようにしてもよい。
【００１５】
排気フィルタ１３０としては、例えば目封じタイプ、多孔体タイプ、繊維タイプがある。目封じタイプは、例えばセラミック等の材料で構成され、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、排気が壁を通過するときに粒子状物質を捕集する。例えば、一方の端面で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、他方の端面では、上記一方の端面で塞がれたセルは開口し、上記一方の端面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。多孔体タイプ、繊維タイプは、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。しかし、本発明は排気フィルタの構造をこれらに限定するものではない。
【００１６】
図４及び図５に示すように、内部が排気環流通路１５０を構成する排気環流管１６０が、排気フィルタ１３０の下流の分岐排気通路１２１に連通するように蓋１４２に脱着可能に接続されている。この実施形態では、蓋１４２の構成部材であって蓋１４２の内側に連通し且つ外方へ突出する接続管１４２ａに、排気環流管１６０を接続するようにしており、公知のバックルを用いた継ぎ手でもって排気環流管１６０と蓋１４２との結合、分離を行っている。すなわち、１７０は排気環流管１６０に設けられた公知のバックルであり、先端を中心に回動できるアームに、回動中心からオフセットした支持中心があり、この支持中心のまわりに回動できるようにほぼＵ字形の係止輪が設けられ、係止輪を蓋１４２の接続管１４２ａに設けたフック１８０に引っ掛け、係止輪がフック１８０から離れるようにアームを回動するとバックル１７０とフック１８０との間に引っ張り力が作用し、排気環流管１６０と接続管１４２ａとの結合力が確保される。排気環流管１６０を接続管１４２ａから外すときは逆の順序で動作させ、バックル１７０の係止輪をフック１８０から取り外す。これとは逆にバックルを接続管に、フックを排気環流管に設けてもよい。また、排気環流管が、分岐排気通路の排気フィルタ下流に連通するように蓋に脱着可能に接続するための構造はこれに限定されるものではなく、例えばネジを利用した他の結合、分離構造などを用いてもよい。
【００１７】
従って、上記実施形態の内燃機関の排気環流装置の場合、排気は複数の分岐排気通路１２１に分散して流れ、それぞれの分岐排気通路１２１に設けた排気フィルタ１３０により排気に含まれる粒子状物質が捕集される。そして、排気フィルタ１３０が目詰まりしたときは、排気フィルタ１３０を分岐排気通路１２１から取り外し、粒子状物質を除去して排気フィルタ１３０を再生し、これを再び分岐排気通路１２１に取り付ける。そして、排気環流通路１５０が接続された分岐排気通路１２１の排気の一部は、排気環流通路１５０を通って吸気通路１１０に戻り、排気中の不活性ガスのもつ熱容量により燃焼時の最高温度が下がり、窒素酸化物の生成が低減される。
【００１８】
その場合、排気環流通路１５０が一部の分岐排気通路１２１の排気フィルタ下流に接続されているので、排気環流通路１５０が全部の分岐排気通路１２１に接続されているときよりも、排気環流通路１５０の流路断面積を大きく設定することになり、そのために通路抵抗が減り、排気環流の応答性が向上する。しかも、排気環流通路１５０の数が減り、その取り回しが簡単になるので、排気フィルタ１３０を分岐排気通路１２１から取り外すときには作業の邪魔になりにくく、排気フィルタ脱着の作業性が向上する。したがって、排気フィルタ１３０を複数設けたにもかかわらず、排気環流通路１５０の通路抵抗が減り、排気環流の応答性が向上するとともに、排気環流通路１５０の数が減り、その取り回しが簡単になるので、排気フィルタ１３０を分岐排気通路１２１から取り外すときには作業の邪魔になりにくく、排気フィルタ脱着の作業性が向上し、またコストを低減することができる。
【００１９】
本発明の内燃機関の排気環流装置は、排気通路を複数の分岐排気通路に分岐し、これらの分岐排気通路に排気フィルタをそれぞれ設け、排気環流通路が、全部の分岐排気通路ではなく一部の分岐排気通路に接続されておればよい。したがって、例えば排気環流通路を構成する排気環流管が分岐排気通路を構成する部材に対して分離不能に固定されている実施形態も含まれる。そのなかで、上記実施形態の内燃機関の排気環流装置は、分岐排気通路１２１の全部又は一部が、排気フィルタ１３０を収容するフィルタ容器１４０の内部空間により構成されており、フィルタ容器１４０は、排気入口を有すると共にフィルタ容器１４０の上流側部分を構成し且つ下流側端部が外部に開放された筒形の本体１４１と、この本体１４１の開放口を開け閉めし且つ排気出口が設けられた蓋１４２とを備え、排気フィルタ１３０はフィルタ容器１４０に、入口側端面が排気入口に対向すると共に出口側端面が排気出口に対向するように収容され、入口側端面から入った排気を出口側端面から出し、この間に排気から粒子状物質を捕集するように構成されており、排気環流通路１５０を構成する排気環流管１６０が、排気フィルタ下流の分岐排気通路１２１に連通するように蓋１４２に脱着可能に接続されている。このようにすれば、排気フィルタ１３０の取り外し時には排気環流管１６０をフィルタ容器１４０の蓋１４２から取り外す必要があるが、排気環流管１６０が一部の分岐排気通路１２１に接続されているので、排気環流通路１５０が全部の分岐排気通路１２１に接続されているときよりも、排気環流通路１５０をフィルタ容器１４０の蓋１４２から取り外す手間が減る。
【００２０】
上記実施形態では、本発明の排気環流装置を、分岐排気通路に排気フィルタを着脱可能に設けた内燃機関を前提に説明したが、本発明の排気環流装置は、例えば排気フィルタの周辺にヒータ等の加熱手段を設け、排気フィルタ再生時に排気フィルタを分岐排気通路から取り外すことなく加熱手段によって排気フィルタを再生するようにした他の内燃機関を前提に適用することもできる。このように加熱手段を備えたものでは加熱手段を作動させて粒子状物質を除去し、排気フィルタを再生する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態の内燃機関の排気環流装置を示す全体概略構成を示す平面図である。
【図２】実施形態の内燃機関の排気環流装置におけるフィルタ容器（排気環流管が付いていないもの）を半分だけ断面して示した一部断面平面図である。
【図３】実施形態の内燃機関の排気環流装置におけるフィルタ容器（排気環流管が付いていないもの）の側面図である。
【図４】実施形態の内燃機関の排気環流装置における排気環流管の接続部分を断面して拡大した側面図である。
【図５】図４の接続部分のバックルを示す平面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１００  内燃機関
１１０  吸気通路
１２０  排気通路
１２１  分岐排気通路
１３０  排気フィルタ
１４０  フィルタ容器
１４１  本体
１４２  蓋
１５０  排気環流通路
１６０  排気環流管
【図１】
2006183476.tif 000003
【図２】
2006183476.tif 000004
【図３】
2006183476.tif 000005
【図４】
2006183476.tif 000006
【図５】
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