(57)【要約】   本発明は、微粒子フィルタ（１８）を洗浄するためのガス流調整装置（５０）において、前記フィルタ（１８）の洗浄に使用されるガスの通過流内で前記フィルタ（１８）に側面で接続して配置されるように構成されたガス流調整装置（５０）に関する。前記装置（５０）は、洗浄プロセスと関連して脱着可能に取り付けられるように構成された独立型ユニットであり、前記装置（５０）が、ガス流路を画定する枠（５２）と、前記枠（５２）内に配置されたガス流調整要素（５１）とを有し、前記ガス流調整要素（５１）が、ガス流通のための少なくとも１個の開口（５５，５５ａ）と、前記少なくとも１個の開口（５５，５５ａ）に前記ガスを強制的に通すために前記フィルタ（１８）のガス流通領域の一部を塞ぐことができる閉鎖部分とを有し、前記ガス流調整要素（５１）が、少なくとも２つの異なる位置の間で移動できるように配置され、前記少なくとも1個の開口（５５，５５ａ）が、前記ガス流通領域の異なる部分を前記異なる位置で占める。本発明はさらに、装置で構成される微粒子フィルタを洗浄する機構、及び装置を使用して微粒子フィルタを洗浄する方法に関する。【選択図】図５
2015522758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子フィルタ（１８）を洗浄するためのガス流調整装置（５０）において、前記フィルタ（１８）の洗浄に使用されるガスの通過流内で前記フィルタ（１８）に側面で接続して配置されるように構成されたガス流調整装置（５０）であって、
前記装置（５０）が、洗浄プロセスと関連して脱着可能に取り付けられるように構成された独立型ユニットであり、
前記装置（５０）が、ガス流路を画定する枠（５２）と、前記枠（５２）内に配置されたガス流調整要素（５１）とを有し、前記ガス流調整要素（５１）が、ガス流通のための少なくとも１個の開口（５５，５５ａ）と、前記少なくとも１個の開口（５５，５５ａ）に前記ガスを強制的に通すために前記フィルタ（１８）のガス流通領域の一部を塞ぐことができる閉鎖部分とを有する開口構造を有し、
前記ガス流調整要素（５１）が、少なくとも２つの異なる位置の間で移動できるように配置され、
前記開口構造が、前記フィルタの前記ガス流通領域の異なる部分を前記異なる位置で占めるガス流調整装置（５０）。
【請求項２】
前記ガス流調整要素（５１）が、前記ガス流通領域の大部分を前記異なる位置で等しく占めるように構成された、請求項１に記載のガス流調整装置。
【請求項３】
前記ガス流調整装置（５０）が、前記ガス流調整要素（５１）を少なくとも２つの異なる角度位置の間で回転させるように構成された、請求項１又は２に記載のガス流調整装置。
【請求項４】
前記ガス流調整要素（５１）が、少なくとも部分的に円形の外周を有し、前記開口構造が、偏心的に位置決めされた、請求項３に記載のガス流調整装置。
【請求項５】
前記開口構造が、前記ガス流調整要素（５１）の中心点から周囲に延在する、請求項４に記載のガス流調整装置。
【請求項６】
前記開口構造が、扇形の形状を有する、請求項４又は５に記載のガス流調整装置。
【請求項７】
前記扇形が、９０度未満の角度、好ましくは４５度未満の角度を有する、請求項６に記載のガス流調整装置。
【請求項８】
前記ガス流調整装置（５０）は、前記ガス流調整要素が、３６０度回転されたときに、前記開口構造が、前記フィルタの前記ガス流通領域全体を占めるように、前記ガス流調整要素（５１）を段階的又は連続的に回転するように構成された、請求項３乃至７のいずれかに記載のガス流調整装置。
【請求項９】
前記ガス流調整装置（５０）が、前記ガス流調整要素（５１）を、前記外枠によって画定された前記ガス流路内で意図されたガス流方向と実質的に平行な軸のまわりに回転させるように構成された、請求項８に記載のガス流調整装置。
【請求項１０】
前記開口構造が、前記ガス流調整要素の半径上に分散された複数の開口を有する、請求項１乃至９のいずれかに記載のガス流調整装置。
【請求項１１】
前記開口のうちの少なくとも１個の開口の断面は、前記開口の意図されたガス流入口端の方が、前記入口端の下流よりも大きい、請求項１０に記載のガス流調整装置。
【請求項１２】
前記枠が、前記洗浄プロセス中に前記微粒子フィルタに接続するための第１のフランジ（５３）を有する、請求項１乃至１１のいずれかに記載のガス流調整装置。
【請求項１３】
前記第１のフランジ（５３）が、前記第１のフランジによって前記ガス流調整装置を前記微粒子フィルタフランジに取り付けるために前記微粒子フィルタのフランジに取り付けるように構成された形状を有し、前記微粒子フィルタのフランジが、前記フィルタの動作位置で前記微粒子フィルタをガス供給ユニット（８）に取り付けるように構成された、請求項１２に記載のガス流調整装置。
【請求項１４】
前記第１のフランジ（５３）が、意図されたガス流方向で前記ガス流調整装置（５０）の第１端面の近くに位置決めされた、請求項１２又は１３に記載のガス流調整装置。
【請求項１５】
前記枠（５２）が、前記ガスの流通を提供できるガス供給ユニット（８）に接続するための第２のフランジ（５４）を有する、請求項１乃至１４のいずれかに記載のガス流調整装置。
【請求項１６】
前記第２のフランジ（５２）が、前記第２のフランジ（５２）を介して前記流れ調整装置（５０）を前記ガス供給ユニットフランジに取り付けるために前記微粒子フィルタのフランジと少なくとも実質的に類似の形状を有し、前記微粒子フィルタのフランジが、前記フィルタの動作位置で前記微粒子フィルタを前記ガス供給ユニット（８）に取り付けるように構成された、請求項１５に記載のガス流調整装置。
【請求項１７】
前記第２のフランジ（５３）が、意図されたガス流方向で前記ガス流調整装置の第２の端面の近くに位置決めされた、請求項１６に記載のガス流調整装置。
【請求項１８】
前記ガス流調整装置（５０）が、前記ガス流調整要素（５１）を支持するように構成された軸受部材（５８）を有し、前記軸受部材（５８）が、前記ガス流調整要素（５１）のまわりの円周方向に延在し、前記ガス流調整要素が回転式に動くことを可能にする、請求１乃至１７のいずれかに記載のガス流調整装置。
【請求項１９】
前記装置が、前記ガス流調整要素（５１）を回転させることができるアクチュエータ（６０）を有する、請求項１乃至１８のいずれかに記載のガス流調整装置。
【請求項２０】
前記アクチュエータ（６０）が、前記ガス流調整要素（５１）にしっかりと接続されたギアホイール（６１）を作動するように配置された電気モータを有する、請求項１９に記載のガス流調整装置。
【請求項２１】
前記ガス流調整要素（５１）が、円盤の形状を有する、請求項１乃至２０のいずれかに記載のガス流調整装置。
【請求項２２】
微粒子フィルタ（１８）を洗浄するための機構であって、
請求項１乃至２１のいずれかに記載のガス流調整装置（５０）と、
微粒子フィルタ（１８）とを有し、
前記ガス流調整装置（５０）が、前記フィルタ（１８）の洗浄に使用されるガス流の入口側を構成するように意図された側で前記フィルタ（１８）に接続可能である機構。
【請求項２３】
前記ガス流調整装置に洗浄ガスの流れを供給できるガス供給ユニット（８）を更に有する、請求項２２に記載の機構。
【請求項２４】
前記ガス供給ユニット（８）が、内燃機関の下流の排気システム内に配置された構成要素であり、前記洗浄ガスが、前記内燃機関からの排気ガスの流れである、請求項２３に記載の機構。
【請求項２５】
微粒子フィルタ（１８）を洗浄する方法であって、
前記微粒子フィルタ（１８）の洗浄に使用されるガスを流通させるために、請求項１乃至２１のいずれかに記載のガス流調整装置（５０）を微粒子フィルタ（１８）に側面で接続する段階と、
前記ガス流調整装置（５０）と前記微粒子フィルタ（１８）に洗浄ガスの流れを供給する段階とを含む方法。
【請求項２６】
洗浄ガスの流れを供給する段階が、内燃機関の排気ガスシステムを前記ガス流調整装置（５０）に接続し、前記エンジンから前記フィルタを洗浄するための排気ガスを供給する段階とを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記微粒子フィルタが、前記エンジンの通常動作中にガス供給ユニットに取り付けられる動作位置で取り付けられ、
前記ガス供給ユニットから前記微粒子フィルタを取り外す段階と、
前記ガス流調整装置を前記ガス供給ユニットに取り付ける段階と、
前記微粒子フィルタを逆位置で前記ガス流調整装置に再組立てした後で、前記洗浄ガスの流れを供給する段階とを更に含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記微粒子フィルタが、前記エンジンの通常動作中に排気マフラ内に動作位置で取り付けられ、
前記微粒子フィルタを前記マフラの第１端から取り外す段階と、
前記ガス流調整装置を前記ガス供給ユニットに取り付ける段階と、
前記微粒子フィルタを逆位置で前記ガス流調整装置に再組立てした後で、前記洗浄ガスの流れを供給する段階とを更に含む、請求項２６又は２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記エンジンを始動し、所定の条件が満たされるまで所定のサイクルにしたがって前記エンジン速度を制御することによって前記エンジンを操作する段階と、
前記エンジンを停止し、前記微粒子フィルタをその動作位置に戻す段階とを含む、請求項２６乃至２８のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子フィルタを洗浄するためのガス流調整装置に関する。本発明は、また、係る装置を含む微粒子フィルタを洗浄するための機構、及び係る装置を使用して微粒子フィルタを洗浄する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼル排気微粒子フィルタ（ＤＰＦ）は、エンジンの排気ガス流から有機及び無機微粒子物質（ＰＭ）を除去する。有機微粒子は、炭素、水素及び酸素の複雑な混合物であり、シリンダ内のディーゼル燃料の不完全燃焼により生じる。ＰＭの無機部分の発生源は、潤滑油又は燃料中の添加物と、エンジン表面から磨滅された材料にある。そのような無機物質の大部分は、金属硫黄酸化物（例えば、硫酸カルシウム）から成る。したがって、無機物質は、長期使用で微粒子フィルタを永久的に詰まらせる。最適な状況下では、有機ＰＭは、フィルタ再生中に完全に燃え尽きて、フィルタからガスＣＯ２及びＨ２Ｏとして出る。他方、無機成分をフィルタ内で酸化させてガス状成分に変換することはできない。その代わりに、無機成分は、一般に「灰」と呼ばれる種々の酸化物としてフィルタ内に閉じ込められる。満足できる性能を維持するには、灰が詰まらないように定期的にフィルタから灰を除去しなければならない。
【０００３】
ディーゼル排気微粒子フィルタ（ＤＰＦ）は、例えば有機ＰＭの酸化によってフィルタを適切に再生するには動作温度が低すぎるエンジンに取り付けられることがある。そのような場合、フィルタは、ＰＭで詰まることがあり、エンジンの性能を低下させる可能性がある。更に、すす負荷が高いフィルタは、すす負荷が低いフィルタより、非制御の再生によって永久的に破損する可能性が高い。動作温度が十分に高くない場合は、すすを定期的に除去しなければならないことがある。
【０００４】
後述するようなフィルタ洗浄の先行技術の手法は、複雑か又は可動部品を含むことが多いが、他の手法は、しっかりと接着した粒子状物質を除去する効果がない。他の方法は、洗浄処理中にＰＭ排出を高めることがある。
【０００５】
以下の例は、幾つかの従来の手法（例えば、装置と方法）とその欠点を示す。
【０００６】
Ｉ．エンジンから取り外されたときにＤＰＦを洗浄する
フィルタを洗浄する単純な方法は、圧縮空気ホースによるものである。ホースをフィルタの出口面に向け、これにより最初にすすが付着した向きと逆の向きに、すすを壁面から吹き飛ばす（即ち、逆洗又はバックフラッシュ）。この方法は、大雑把で潜在的に危険であり（圧縮空気の危険）、オペレータの細心の注意を必要とし、不適切に行なわれるとフィルタ端からＰＭが排出され、またフィルタの洗浄が不十分になることがある。
【０００７】
汚れたフィルタを炉内で高温に加熱して、炭素系粒子を有効に除去することができる。これは、大量のエネルギー入力を必要とし、無機灰を除去しない。加熱サイクル後の冷却期間が重要であり、フィルタを吸引又は洗浄することによって灰を除去しなければならない。
【０００８】
産業用装置を洗浄する多くのシステムが、液体流と超音波の組み合わせを利用し、これは、有効な場合があるが、比較的高価になり得る。更に、洗浄液が、触媒被覆又は金属ハウジング内に触媒を固定するマット材料を破損させる可能性がある。
【０００９】
他の方法は、フィルタがきれいになるまで適切な「洗浄液」で逆洗することを伴う洗浄システムについて述べている。しかしながら、多くの触媒及びそのマット材料は、大量の水又は溶剤の影響を受けやすい。溶剤は、破棄しなければならないという付加的な欠点を有する。更に、洗浄液の流れが、局所的に制御されない可能性があり（即ち、ユニットの上に単一流体流が流れる）、それにより、フィルタの幾つかの部分が、他の部分と同じように洗浄されない可能性がある。
【００１０】
そのような解決策の問題は、全てのガレージ又はサービス設備が、フィルタ洗浄に適した機器を備えているとは限らないことである。この場合、車両が、フィルタの洗浄中に動作したままになる交換用フィルタを装備していなければならない。このため、交換用フィルタをいつでも入手できるようにするために、ガレージ又は輸送会社が比較的高価なフィルタの在庫を維持しなければならない。
【００１１】
ＩＩ．エンジンに取り付けられている間のＤＰＦの洗浄
幾つかの微粒子フィルタを流路を制御する弁と共に使用して微粒子を収集する方法が、多くの特許文献に記載されている。
【００１２】
例えば、特許文献１は、弁機構の組み合わせが、フィルタのうちの１つのバックフラッシュ（即ち、ガス流の向きが反転され、フィルタからすすを押し出すように流れる）を開始できることを示す。反転されたガス流を加熱して、空気がＤＰＦを通過するときにすすを燃焼させることができる。
【００１３】
特許文献２は、ＤＰＦを「逆洗」してフィルタ内に集まった微粒子と灰を除去する方法を開示する。逆洗は、装置が車両にある間に行われ、圧縮波を提供して粒子状物質を除去するために衝撃空気弁が使用される。ＤＰＦ全体を洗浄できるようにするため、フィルタユニットが回転されて、フィルタユニットの所定の部分が、衝撃空気弁によって供給される空気ストリームに晒される。
【００１４】
前述の「バックフラッシュ」法は、ある要素からバックフラッシュされた灰が別の要素に流れ込むので、潤滑油からの灰がフィルタシステムから出ず、更に手洗浄が必要になるという欠点を有する。また、除去された物質は、前記物質を収容する排出管から何らかの方法で除去されなければならない。
【００１５】
特許文献３と特許文献４は、フィルタを通る排気ガス流を反転させる弁及びガスチャネル機構を開示し、この流れを洗浄に使用することを提案している。しかしながら、これらの機構は、追加のガスチャネルが、追加のスペースを必要とし、効率的洗浄には低すぎるほどガス流速度を低下させることがあるので、実際に適用するのはかなり難しい。
【００１６】
ＩＩＩ．回転アーム
ＤＰＦを洗浄する更に他の方法は、回転電気加熱要素を使用する装置を含む。排気ガスの一部分が、回転アームから滲み出て、加熱要素の上を流れる。低流量と高温の組み合わせによって、再生の可能性が改善される。
【００１７】
特許文献５は、プログラム式洗浄制御機構が実装された集塵機を開示する。複数のノズルが取り付けられた回転アームが、バックフラッシュの流れを提供し、それにより、微粒子がバッグ表面から除去され、収集チャンバに収められる。制御システムが、アームとノズルを操作して種々のバッグユニット上に洗浄液の噴射を生成する。アームは、また、各フィルタ要素の汚れを判定するセンサを有する（ピトー管が提案されている）。この特許に記載されたシステムは、ディーゼル排気微粒子フィルタ用途での使用に適さない幾つかの設計要素を有する。第１に、ＤＰＦが、集塵機よりかなり小さく、前述の集塵機のノズル設計は、大きいフィルタ用に特化されている。典型的なＤＰＦは、直径１５ｃｍ〜３２ｃｍである。特許に示された集塵機は、比較的大きい直径を有すると思われる。第２に、ＤＰＦは、何千個ものセルを有することがあり、したがって、個々のセルに空気を集中させることは実際的でない。集塵機の他の類似設計は、同じ欠点を有する。
【００１８】
本発明の目的は、車両用粒子フィルタの十分な洗浄をコスト効率よく達成する解決策を提供することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】米国特許第５，９３０，９９４号明細書
【特許文献２】米国特許第５，７２５，６１８号明細書
【特許文献３】日本特許第３２５３７１２号公報
【特許文献４】国際公開第２０１２／０４１４５５号明細書
【特許文献５】米国特許第５，１１６，３９５号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００２０】
第１の態様によれば、目的は、微粒子フィルタを洗浄するためのガス流調整装置によって達成され、前記装置は、フィルタを洗浄するために使用されるガスの流通内でフィルタに側面で接続して配置されるように構成される。本発明の装置は、洗浄プロセスと関連して脱着可能に取り付けられるように構成された独立型ユニットであることを特徴とする。装置は、ガス流路を画定する枠と、枠内に配置されたガス流調整要素とを有し、ガス流調整要素には、ガス流通のための少なくとも１個の開口と、少なくとも１個の開口内にガスを強制的に通すためにフィルタのガス流通領域の一部を塞ぐことができる閉鎖部分とを有する開口構造が提供され、ガス流調整要素は、少なくとも２つの異なる位置の間で移動できるように配置され、開口構造は、ガス流通領域の異なる部分を前記異なる位置で占める。
【００２１】
したがって、本発明の装置は、洗浄中にフィルタに接続されかつ洗浄が完了したときに切り離されるように意図されたアダプタの形態である。典型的には、装置は、洗浄プロセスが行なわれるサービス設備に維持される。装置は、フィルタに接続されたとき、ガス流を、ガス流の速度を高めるより小さい領域（即ち、少なくとも１個の開口）に強制的に通す。この加速されたガス流は、微粒子フィルタに通常配置されている平行ガスチャネルの一部だけを通る。洗浄ガス流の速度の増大により、洗浄プロセスが効率的になる。ガス流調整要素を少なくとも２つの位置の間で段階的又は連続的に移動させ、したがって幾つかの洗浄ガスチャネルを塞ぎ、他の幾つかの非洗浄チャネルを洗浄ガス流に晒すことによって、フィルタ全体の各部分を効率的に洗浄することができる。
【００２２】
そのようなアダプタは、洗浄のためにオペレータ／車両の所有者及び／又はサービスステーションによって使用されてもよい。このアダプタは、製造のコスト効率が高く、微粒子フィルタ又は排気システムに特別な設計解決策を必要とせず、これにより、コスト効率の高い解決策の条件が作り出される。
【００２３】
洗浄に使用されるガス流の入口側を構成するように意図されたフィルタの側は、その通常動作中、フィルタの出口側を構成する。このようにして、洗浄中に「バックフラッシュ」効果が達成される。ガス流調整装置は、フィルタの洗浄中に入口側を構成する側に配置されることが好ましい。
【００２４】
本発明の装置は、主として、排気ガス流を洗浄に使用する用途に意図されるが、空気流などの他の洗浄ガス流にも使用することができる。
【００２５】
典型的には、本発明の装置は、装置が、洗浄前に通常動作位置から取り外された微粒子フィルタに接続される用途に意図される。しかしながら、本発明の装置は、通常動作位置に留まったまま洗浄されるフィルタに接続されてもよい。
【００２６】
本発明の一実施形態では、ガス流調整要素は、外枠によって規定されたガス流路内の意図されたガス流方向と実質的に平行な軸のまわりに回転可能に配置される。したがって、ガス流調整要素は、ガス流の方向に垂直な平面内に延在する板を構成することができる。好ましくは、ガス流調整要素は、段階的又は連続的に回転するように構成され、その結果、ガス流調整要素が３６０度回転されたときに、少なくとも１個の開口がフィルタのガス流通領域全体を占める。
【００２７】
更に他の実施形態によれば、枠は、洗浄プロセス中に微粒子フィルタに接続するための第１のフランジを有する。フランジは、枠に実現するにはコスト効率がよく、例えば、枠が、管状シートによって構成された場合、フランジは、シートの自由端を半径方向外方に曲げることにより実現されてもよい。あるいは、フランジは、溶接又ははんだ付けによって別の要素を枠の外側面にしっかりと取り付けることによって実現されてもよい。第１のフランジは、特に単一シートなどの比較的薄い設計の枠から半径方向に突出する部分の形状を有することが好ましい。更に、好ましくは、第１のフランジは、微粒子フィルタフランジの接触面の形状に対応して傾けられ、それにより、締め付けなどによって微粒子フィルタフランジにしっかりと接続することができる。
【００２８】
更に他の実施形態によれば、第１のフランジは、前記第１のフランジを介してガス流調整装置を微粒子フィルタフランジに取り付けるために微粒子フィルタのフランジに取り付けるように構成された形状を有し、微粒子フィルタのフランジは、フィルタの動作位置で微粒子フィルタをガス供給ユニットに取り付けるように構成される。第１のフランジは、単一シートなどの、特に比較的薄い設計の枠から半径方向に突出する部分の形状を有することが好ましい。更に、好ましくは、第１のフランジは、微粒子フィルタフランジの接触面の形状に対応して傾けられ、それにより、Ｖ字形締め付けバンド／リングなどによる締め付けによって、微粒子フィルタフランジにしっかりと接続することができる。
【００２９】
第１のフランジは、意図されたガス流方向でガス流調整装置の第１端面の近くに位置決めされることが好ましい。
【００３０】
更に他の実施形態によれば、枠は、前記ガスの流通を提供することができるガス供給ユニットに接続するための第２のフランジを有する。したがって、ガス流調整装置は、前記第２のフランジによって、内燃機関の排気システムの構成要素でよいガス供給ユニットにしっかりと接続されてもよい。
【００３１】
更に他の実施形態によれば、第２のフランジは、第２のフランジを介して流れ調整装置をガス供給ユニットフランジに取り付けるために、微粒子フィルタのフランジと少なくとも実質的に類似の形状を有し、微粒子フィルタのフランジは、フィルタの動作位置で微粒子フィルタをガス供給ユニットに取り付けるように構成される。この実施形態は、通常動作中にフィルタを取り付けるためのガス供給ユニットの接続手段を、洗浄中のガス流調整装置の接続手段と同じものを使用するための状況を作り出す。したがって、ガス供給ユニットの特別な設計は不要である。
【００３２】
更に、第２のフランジは、溶接又ははんだ付けによってしっかりと枠に取り付けられた湾曲シートによって構成されてもよい。湾曲シートは、軸方向に互いに離れた２つの円筒接触面と、断面がＵ字形やＶ字形などの形のループを構成する中間部分とを有してもよい。
【００３３】
第２のフランジは、意図されたガス流方向でガス流調整装置の第２の端面の近くに位置決めされることが好ましい。第２のフランジは、枠の第２のフランジより軸方向に突出した部分をガス供給ユニットの内側面に支持するために、ガス流調整装置の最も近い端面から十分な距離に位置決めされることが好ましい。特に、第１のフランジは、第２のフランジから軸方向に離れて位置決めされる。
【００３４】
第１と第２のフランジを有するガス流調整装置の設計は、洗浄操作のためにガス供給ユニットと微粒子フィルタとの間の位置にガス流調整装置を配置するための状況を作り出す。より具体的には、微粒子フィルタは、最初に、ガス供給ユニットから取り外され、ガス流調整装置は、第２のフランジによってガス供給ユニットのフランジに、第１のフランジによって微粒子フィルタに取り付けられ、ガス流調整装置は、洗浄操作中にガス供給ユニットと微粒子フィルタとの間の距離を作り出す中間部材を構成する。
【００３５】
第１及び／又は第２のフランジが、枠全体の周囲に連続的に延在することが好ましい。あるいは、第１及び／又は第２のフランジは、枠の周囲に不連続に延在する。
【００３６】
第２の態様によれば、目的は、上記タイプの装置を含む微粒子フィルタを洗浄するための機構によって達成され、ガス流調整装置は、フィルタを洗浄するために使用されるガス流の入口側を構成するように意図された側でフィルタに接続可能である。
【００３７】
第３の態様によれば、目的は、微粒子フィルタを洗浄する方法によって達成され、この方法は、フィルタを洗浄するために使用されるガスを流通させるために上記タイプのガス流調整装置を微粒子フィルタに側面で接続する段階と、ガス流調整装置と微粒子フィルタに洗浄ガスの流れを供給する段階とを含む。
【００３８】
一実施形態によれば、微粒子フィルタは、前記エンジンの通常動作中にガス供給ユニットに取り付けられた動作位置に取り付けられ、方法は、更に、
−ガス供給ユニットから微粒子フィルタを取り外す段階と、
−ガス流調整装置をガス供給ユニットに取り付ける段階と、
−微粒子フィルタを逆位置でガス流調整装置に再組立した後で洗浄ガスの流れを供給する段階とを含む。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
本発明は、添付図面を参照して詳細に説明される。図面が、例示のためにのみ描かれ、本発明の範囲を限定するものでなく、添付の特許請求の範囲が参照されるべきであることを理解されたい。更に、図面が、必ずしも一定倍率で描かれておらず、特に示さない限り、本明細書に示された構造と手順を概略的に示すものに過ぎないことを理解されたい。
【００４０】
【図１】微粒子フィルタを有する洗浄マフラを備えた車両を示す図である。
【図２】微粒子フィルタをその動作位置で有するマフラを示す図である。
【図３】微粒子フィルタを備えたマフラの分解図である。
【図４】図２のマフラの概略断面図である。
【図５】ガス流調整装置と微粒子フィルタが灰を抽出するための吸収手段に接続された状態のマフラの組立図である。
【図６】組み立てられたときの図５の一部分を示す図である。
【図７】図６の機構の概略断面図である。
【図８】一実施形態によるガス流調整装置を示す図である。
【図９】枠の一部分が除去された状態の図８の装置を示す図である。
【図１０】図８の装置の軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１は、牽引車ユニットの形の商用車１を示す。商用車１は、シャーシ２と、シャーシ上に取り付けられた運転室３とを有する。運転室３の真下に、ディーゼルエンジンの形態の内燃機関４があり、内燃機関４は、クラッチと手動変速機又は自動変速機とを含むドライブトレイン５によって、商用車１の駆動輪６を作動する。内燃機関４は、排気ガスを大気に排出する後部排気管（図示せず）に接続された微粒子フィルタ１８を含む排気後処理システム（ＥＡＴＳ）を備えたマフラ８を含む排気ガスシステム７を含む。
【００４２】
マフラ８は、図１による商用車１内の内燃機関４の隣りに取り付けられ、シャーシ２の枠に取り付けられ、図２〜図４に示されたように構成されてもよい。このマフラ８は、ドラムの形で設計され、前端壁１１及び後端壁１２と、両方の端壁１１及び１２を接続する中空で少なくとも部分的に円筒状の外周側壁１０とを有する。吸気管１３と排気管１４が、通常動作のために、前端壁１１に提供される。マフラ８は、また、マフラの内部空間全体に延在し、マフラ８を２つの別個の内容積１５及び１６に分割する内部分割壁を有する。これは図４で分かり、図４は、微粒子フィルタ１８がその動作位置にあるマフラ８の断面を示す。図４を参照すると、第１の容積１５は、吸気管１３の下流でかつ微粒子フィルタ１８（この場合、実質的に円筒状のディーゼル排気微粒子フィルタ（ＤＰＦ））の上流に配置された酸化触媒１７の形態の第１の排気浄化手段を含む。第２の容積１６は、排気管１４の上流に配置された選択的触媒反応器２０（即ち、ＳＣＲ触媒）の形態の排気浄化手段を含む。第１と第２の容積１５と１６は、実質的にＵ字型導管１９によって接続され、導管１９は、後端壁１２の第１の開口２１から第２の開口２２まで延在する。Ｕ字型導管１９は、入って来るガス流を、第１のガス流方向から、第１のガス流方向と実質的に反対の第２のガス流方向に曲げるように構成される。
【００４３】
図３は、微粒子フィルタ１８とＵ字型導管１９が取り外された状態のマフラ８の一部分の分解図を示す。図３に示されたように、後端壁１２の第１の開口は、第１のフランジ２３を備えた管状出口を有する。第１のフランジ２３は、微粒子フィルタ１８の後ろ側の第１端２５の近くに配置された周辺フランジ２４と協力し封止するように構成される。フランジ２３と２４の間には、通常動作中に接続が気密になるようにするため、第１のリング形シール又はＯリング２６が配置される。同じ目的で、周辺フランジ２４と、Ｕ字型導管１９の入口端にある第１のフランジ２８との間には、第２のリング形シール又はＯリング２７が配置される。同様に、Ｕ字型導管１９の出口端にある第２のフランジ３０と、後端壁１２の第２の開口にある第２のフランジ３１との間には、第３のリング形シール又はＯリング２９が配置される。第１と第２の環状クランプ３２と３３は、微粒子フィルタ１８を適所に保持し、同時にＵ字型導管１９の第１と第２のフランジ２８及び３０をそれぞれ、後端壁１２上の第１と第２のフランジ２３、３１に留めるように配置される。第１と第２の環状クランプ３２と３３は、実質的にＵ字形の断面を有し、それにより、第１と第２の環状クランプ３２と３３を、それぞれのフランジ上に配置し締め付けて、マフラ８の内部の第１と第２の容積間の接続を封止することができる。また、第１のクランプ３２は、フィルタがその反対位置にあるときに、微粒子フィルタ１８をガス流調整装置５０を介して後端壁１２の第１のフランジ２３に留めるために使用される。このタイプのクランプは、当該技術分野で既知であり、更に詳細に説明しない。前述のシールは、封止面の一体部分を構成してもよくかつ／又はＯリングなどの別個の取り外し可能なシールを含んでもよい。
【００４４】
周辺フランジ２４は、その外側接触面が、Ｕ字型導管１９の第１のフランジ２８とガス流調整装置５０の第１のフランジ５３の両方に対して封止するように形成される。これにより、微粒子フィルタ１８を、図３に示されたように、マフラ８内のその動作位置から取り外して反転させ、次にガス流調整装置５０に取り付けることができ、これにより、図５〜図７に示されたように、後端壁１２上の第１のフランジ２３にフィルタ洗浄位置で取り付けることができる。
【００４５】
図５〜図６は、フィルタ１８の洗浄操作を行なう位置（図５ではその位置になろうとしている）にあるマフラ８、ガス流調整装置５０及び微粒子フィルタ１８を示し、通常は前端壁１１上の吸気管１３に向いている微粒子フィルタ１８の端側面が、大気に対して開いている。Ｕ字型導管１９が取り外され、微粒子フィルタ１８が、ガス流調整装置５０を介して後端壁１２に取り付けられた状態では、第２の容積１６が迂回されるので全ての排気ガスが第１の容積１５を通る。これは、洗浄位置の微粒子フィルタ１８がガス流調整装置５０に接続された状態のマフラ８の断面を示す図７で分かる。図７を参照すると、排気ガスが、吸気管１３から供給され、第１の容積１５、ガス流調整装置５０（ガス流調整要素５１を含む）、及び微粒子フィルタ１８内を流れ、収集管３７を通って出ることが分かる。
【００４６】
Ｆｉｇ．８ａ、Ｆｉｇ．８ｂ及びＦｉｇ．９は、ガス流調整装置５０を示す。前述したように、装置５０は、フィルタを洗浄するために使用されるガスの通過流内でフィルタ１８にその側面で接続して配置されるように構成され、洗浄プロセスに関連して、フィルタ１８と必要に応じてマフラに取り外し可能に接続されるように構成された独立ユニットを構成する。ガス流調整装置５０は、ガス流の通過を規定する実質的に円筒状の枠５２と、枠５２内に配置されたガス流調整要素５１とを有する。より具体的には、枠５２は、微粒子フィルタと実質的に同じ断面形状とサイズを有する管状部材を構成する。示された実施形態では、枠は、円形断面形状を有する。ガス流調整要素５１は、ガス流通のための少なくとも１個の開口５５（この例では、ガス流調整要素５１の半径上に分散された複数の小さい貫通孔５５ａ）と、少なくとも１個の開口５５にガスを強制的に通すために枠５２とフィルタ１８のガス流通領域の一部分を塞ぐことができる閉鎖部分とを有する開口構造を備える。したがって、閉鎖部分は、ガス流調整要素５１のガスの流通を可能にする開口／貫通孔が何も提供されていない部分である。
【００４７】
ガス流調整要素５１は、円盤形状を有し、枠５２によって規定されたガス通路を横切って、即ちガス流の方向と垂直に配置される。ガス流調整要素５１は、枠５２によって規定されたガス流路内の意図されたガス流方向に実質的に平行な軸のまわりに転回／回転できる様々な角度位置の間で可動式に配置される。少なくとも１個の開口５５が、ガス流通領域内の様々な部分を様々な位置で占め、より小さい開口５５ａは、要素５１の半径上に分散され、それにより、要素５１が、３６０度（この事例では９０度、下を参照）回転されたときに、少なくとも１個の開口５５が、フィルタ１８（及び、枠５２によって規定されたガス通路）の実質的にガス流通領域全体を占める。
【００４８】
この例では、より小さい開口５５ａが、要素５１の中心からその周囲にそれぞれ延在する４つの扇形を構成するパターンで分散される。扇形は、ガス流調整要素の開口のない部分によって互いに斜めに離される。したがって、前記部分は、ガス流調整要素の連続壁によって形成される。即ち、開口５５がガス流通領域全体を占めることができるようにするには、要素５１を９０度回転させるだけでよい。
【００４９】
少なくとも１個の開口５５は、様々な形状を有することができ、また１個から多数のどの開口も含むことができる。複数のより小さい開口が、少なくとも１個の開口５５を構成するとき、複数のより小さい開口を幾つかの方法で配置することができる。開口は、１つ又は幾つかの扇形で配置される他に、要素５１の半径上に、例えば螺旋状パターンで分散されてもよい。
【００５０】
この事例では、個々の開口５５ａは、少なくとも１個の開口５５の総面積に対して小さい。要素５１は、より小さい開口、中間の開口、及びより大きい開口の混合を備えてもよい。ガス流調整要素５１の目的は、ガス流をより小さい領域、即ち少なくとも１個の開口５５に強制的に通して、その速度を高め、それによりフィルタ１８の洗浄を改善することである。ほとんどの場合、少なくとも１個の開口５５の総面積は、要素５１の面積の５０％未満でなければならない。原則的に、ガス速度は、少なくとも１個の開口５５の面積が小さいほど大きくなる。しかしながら、ある時点で、開口５５の総面積は、有効な洗浄にとって小さくなりすぎる可能性がある（圧力低下など）。
【００５１】
少なくとも１個の開口５５を形成するために１個又は数個の大きい開口ではなく小さい開口を使用する利点は、貫通孔の形状を使用してガス流に大きな影響を与えることができることである。Ｆｉｇ．９に拡大図で示されたように、より小さい開口５５ａの断面は、より小さい開口５５ａの意図されたガス流入口端の方が、入口端の下流よりも大きい。このように、ガス流が要素５１内の開口５５ａを通過している間、ガス流を加速することができ、少なくとも遅延を少なくすることができる。丸いベンチュリ管形状が適切であるが、丸い縁のない類似の形状も有利な効果を有し、作成が容易である。貫通孔の長さと、したがって要素５１の厚さが、これに影響を及ぼす。貫通孔の形状がガス流速度に与える効果を大きくするには、要素５１の厚さは、少なくとも５ｍｍ、好ましくは１０ｍｍでなければならない。きわめて厚い要素５１は、重く高価になる。
【００５２】
枠５２は、洗浄プロセス中に微粒子フィルタ１８に接続するための第１のフランジ５３と、前記ガスの流通を提供することができるガス供給ユニット（マフラ８など）に装置５０を接続するための第２のフランジ５４とを有する。
【００５３】
第２のフランジ５４は、第２のフランジ５４を介して流れ調整装置５０をガス供給ユニット８に取り付けるために、微粒子フィルタ１８のフランジ２４と少なくとも実質的に類似の形状を有し、フランジ２４は、微粒子フィルタ１８をガス供給ユニット８に着脱可能に取り付けるように構成される。第２のフランジ５４は、意図されたガス流方向で、ガス流調整装置５０の第２の（ガス入口）端面の近くに位置決めされる。第１のフランジ５３は、ガス流調整装置５０を前記第１のフランジ５３を介して微粒子フィルタに取り付けるために、微粒子フィルタ１８のフランジ２４に取り付けられるように構成された形状を有し、フランジ２４は、微粒子フィルタ１８をガス供給ユニット８に脱着可能に取り付けるように構成される。第１のフランジ５３は、意図されたガス流方向に、ガス流調整装置５０の第１の（ガス出口）端面の近くに位置決めされる。フランジと接続については、図１〜図４とも関連して前述した。
【００５４】
軸受部材５８は、枠５２内に配置されたガス流調整要素５１を支持するように構成され、この軸受部材は、ガス流調整要素５１の周囲に延在し、ガス流調整要素５１が回転式に動くことを可能にする。軸受部材５８は、要素５２も封止する。
【００５５】
ガス流調整要素５１は、軸受部材５８に対して枠５２の意図されたガス流出口端の方に軸方向に移動され、これは、ガス流調整要素５１と軸受部材５８とを接続するパイプ形拡張部５９によって達成される（Ｆｉｇ．９を参照）。このようにして、軸受部材５８を要素５１の端部分から離れて配置してフィルタ１８への接続を妨げないようにすることができ、同時に、ガス流をフィルタ１８のチャネル内により適切に導くために、接続されたときにフィルタ１８の近くになるように要素５１を装置５０の端部の近くに配置することができる。
【００５６】
装置５０は、ガス流調整要素を回転させることができるアクチュエータを有する。この例では、アクチュエータは、ガス流調整要素５１に接続されギアホイール６１に作用するように配置された電気モータ６０を有する。
【００５７】
微粒子フィルタを洗浄する機構は、前述のガス流調整装置５０と、微粒子フィルタ１８とを有し、ガス流調整装置５０は、フィルタ１８を洗浄するために使用されるガス流の入口側を構成するように意図された側でフィルタ１８に接続される。これは、図６〜図７に示されている。この例では、ガス流調整装置５０は、更に、ガス流調整装置５０に洗浄ガスの流れを供給することができるマフラ８の形態のガス供給ユニットに接続される。マフラ８は、内燃機関の下流の排気システム内に配置された構成要素の例を構成し、内燃機関からの排気ガスの流れを洗浄ガスとして使用する。
【００５８】
微粒子フィルタは、洗浄操作中にマフラから遠くに突出し、またガス流調整装置と微粒子フィルタの総重量が大きいことがあるので、洗浄機構は、洗浄操作中にガス流調整装置及び／又は微粒子フィルタを支持する支持構造物を有することが好ましい。支持構造物は、ガス流調整装置及び／又は微粒子フィルタを地面より上の洗浄位置に支持するように構成されてもよい。したがって、支持構造物は、第１端に接地部分と、第１端と反対の第２端に係合部分とを有する支持脚を有することができ、係合部分は、微粒子フィルタ及び／又はガス流調整装置と係合するように構成される。代替案によれば、係合部分は、微粒子フィルタ及び／又はガス流調整装置の外側面と係合するように構成される。更に他の代替案によれば、微粒子フィルタ及び／又はガス流調整装置は、支持脚の係合部分と係合するように構成された特定の係合手段を備える。支持脚の長さは、調整可能であり、異なる位置に設定されることが好ましく、例えば脚が２つの部品からなる構造の場合、部品は、レール状構造又は類似構造であり、支持脚の各部品に縦方向に提供された２つの孔（一列の孔のそれぞれの孔）と係合するピンによって異なる相対位置でロック可能なように構成される。
【００５９】
フィルタ１８などの微粒子フィルタを洗浄する方法が、
−ガス流調整装置５０を微粒子フィルタ１８にその側面で接続して、フィルタ１８を洗浄するために使用されるガスを流通させるようにする段階と、
−ガス流調整装置５０と微粒子フィルタ１８に洗浄ガスの流れを供給する段階とを含む。
【００６０】
本明細書に例示されたように、洗浄ガスの流れを供給する段階が、内燃機関の排気ガスシステムをガス流調整装置５０に接続する段階と、前記エンジンからフィルタを洗浄するための排気ガスを供給する段階とを含む。
【００６１】
また本明細書に例示されたように、微粒子フィルタは、前記エンジンの通常動作中にガス供給ユニット（マフラ８）に取り付けられた動作位置で取り付けられたタイプのものでよく、方法は、更に、
−ガス供給ユニット８から微粒子フィルタ１８を取り外す段階と、
−ガス流調整装置５０をガス供給ユニット（図５を参照）に取り付ける段階と、
−洗浄位置の微粒子フィルタ１８を反転させてガス流調整装置に取り付ける段階（図５を参照）を含む。
【００６２】
微粒子フィルタが、前記エンジンの通常動作中に排気マフラ内の動作位置に取り付けられた場合、方法は、更に、
−マフラ８の第１端から微粒子フィルタ１８を取り外す段階と、
−洗浄位置の微粒子フィルタ１８を反転させ、マフラ８の前記第１端を介して、ガス流調整装置５０がマフラ８の第１端と微粒子フィルタ１８との間に配置された状態で微粒子フィルタ１８を再組立てする段階とを含む方法。
【００６３】
方法は、また、
−所定の条件が満たされるまで、所定のサイクルにしたがってエンジン速度を制御することによって、エンジンを始動し動作させる段階と、
−エンジンを停止し、微粒子フィルタ１８を排気マフラ８内でその動作位置に戻す段階とを含む。
【００６４】
本発明は、以上の例に限定されず、添付の特許請求の範囲で自由に変更されてもよい。
【００６５】
ガス流調整装置５０は、排気ガスでない洗浄ガス流（例えば、空気流）に接続するように使用されてもよい。
【００６６】
ガス流調整要素５１は、必ずしも回転運動可能でなくてもよく、ガス流調整装置５０の軸方向に垂直な方向に移動可能でもよい。しかしながら、回転運動の方が、信頼性の高い機能を提供する可能性が高い。
【００６７】
ガス流調整要素５１は、少なくとも部分的に円形の外周を有してもよく、少なくとも１個の開口５５が、偏心的に位置決めされてもよく、例えば、少なくとも１個の開口５５が、ガス流調整要素５１の中心点から周囲に延在する１個の開口だけを有してもよい。そのような開口は、扇形の形状を有することができ、扇形は、９０度未満の角度、好ましくは４５度未満の角度を有することが好ましい。
【符号の説明】
【００６８】
１８  微粒子フィルタ
５０  ガス流調整装置
５１  ガス流調整要素
５２  枠
５５，５５ａ  開口
【図１】
2015522758.tif 000003
【図２】
2015522758.tif 000004
【図３】
2015522758.tif 000005
【図４】
2015522758.tif 000006
【図５】
2015522758.tif 000007
【図６】
2015522758.tif 000008
【図７】
2015522758.tif 000009
【図８】
2015522758.tif 000010
【図９】
2015522758.tif 000011
【図１０】
2015522758.tif 000012
【国際調査報告】
2015522758.tif 000013
2015522758.tif 000014
2015522758.tif 000015