(57)【要約】【課題】取り付けのために広い空間を必要とせず排気ガス後処理装置のコンパクト化を図ることができる排気ガス切換弁を提供すること。【解決手段】切換再生方式の排気ガス後処理装置１に用いる排気ガス切換弁１０において、筒状の弁ハウジング１１の周壁部に排気ガス導入孔１２と排気ガス吐出孔１３、１４とを設け弁ハウジング１１内にバタフライ弁機構２０を設ける。さらに、弁ハウジング１１内であってバタフライ弁２１の切換動作のための回動運動領域外にバーナ装置８を設け、バーナ装置８からの燃焼ガスＢがバタフライ弁機構２０の動作に応じて２つの排気ガス吐出孔１３、１４のうちのいずれか一方のみに供給されるようにした。【選択図】        図２
2005009427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス切換弁において、
筒状の弁ハウジングと、
該弁ハウジングの壁部に設けられた１つの排気ガス導入孔と２つの排気ガス吐出孔と、
バタフライ弁を含んで成り前記排気ガス導入孔を前記２つの排気ガス吐出孔のいずれか一方に連通させるため前記弁ハウジング内に設けられたバタフライ弁機構と、
前記弁ハウジング内であって前記バタフライ弁の切り換え動作のための回動運動領域外に配設されたバーナ装置と
を備えて成り、
前記バーナ装置からの燃焼ガスを前記バタフライ弁機構の動作に応じて前記２つの排気ガス吐出孔のうちのいずれか一方のみに供給できるようになっていることを特徴とする排気ガス切換弁。
【請求項２】
ディーゼル微粒子捕集用の２つのフィルタを具えて成る切換再生方式の排気ガス後処理装置において、請求項１記載の排気ガス切換弁を具え、該排気ガス切換弁によって排気ガスが前記２つのフィルタのいずれか一方に選択的に送られるように構成されたことを特徴とする切換再生方式の排気ガス後処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【特許文献１】
特公平８−６５７９号公報
【特許文献２】
特許第２８９４０７４号公報
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バーナ組込型の排気ガス切換弁及びこれを用いた排気ガス後処理装置に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
ディーゼル機関の排気ガス中に含まれるディーゼル微粒子（ＰＭ）をフィルタによって捕集し、捕集されたＰＭを適宜の手段により無害化するようにした各種の排気ガス後処理装置が実用化されつつある。このような排気ガス後処理装置として、２つのフィルタを備え、一方のフィルタのＰＭ捕集量が規定のレベルに達するまでは排気ガスが当該フィルタに流入するようにし、一方のフィルタのＰＭ捕集量が規定のレベルに達したならば排気ガスを他方のフィルタに流入させ、この間に一方のフィルタを再生するようにした切換再生方式の排気ガス後処理装置が公知である。
【０００４】
上述した切り換え再生方式の排気ガス後処理装置においては、排気ガスを２つのフィルタのうちのいずれか一方に導入するように切り換えるために排気ガス切換弁が用いられている。特許文献１には、このような目的の排気ガス切換弁として、シリンダ内に楕円形のベーンを収納しておき、外部のモータにより該ベーンを回動して排気ガス流路の切換を行うようにした構成のものが開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、再生用空気の導入に、エンジン排気導入口及び２つのフィルタへの導出口とを備え、バタフライ弁を用いて再生用空気とエンジン排気とを一方のフィルタへ導出させるようにした排気ガス切換弁が開示されている。
【０００６】
さらに、排気切り換え用に２つの弁を用いると共に、フィルタ再生用のバーナからの高温空気を切り換えるための別の２つの弁を用いた排気ガス切換弁が公知である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、排気切り換え用に２つの弁を用いると共に、フィルタ再生用のバーナからの高温空気を切り換えるための別の２つの弁を用いた排気ガス切換弁では、切換弁を４つ必要とするので装置が大型となり、取付のために大きなスペースを排気系の部分に確保しなければならず、車両の小型化を阻害する要因となるという問題点を有している。
【０００８】
一方、特許文献１に開示されている排気ガス切換弁では、シリンダの一端にエンジンからの排気ガスが排気ガス供給管を介して供給されており、この排気ガスをベーンの回動により切り換えて、シリンダの周壁に相対向するように取り付けられた２つの排気ガス吐出管のいずれか一方に導入する構成となっている。このため、ＰＭ燃焼用のバーナ管が排気ガス供給管及び排気ガス吐出管とそれぞれ直交するような配置とならざるを得ないので、排気ガス切換弁及び必要な各種配管が立体的な配置状態となり、排気ガス切換弁の取り付けのために広い空間が必要となり、排気ガス後処理装置のコンパクト化を阻害するという問題点を有している。
【０００９】
特許文献２に開示されている排気ガス切換弁でも、同様に、再生用空気の導入口とその他の導入口とが直交する構成であるので、排気ガス切換弁及び必要な各種配管が立体的な配置状態となり、排気ガス後処理装置のコンパクト化を阻害するという問題点を有している。
【００１０】
本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができる排気ガス切換弁及び排気ガス後処理装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、排気ガス切換弁において、筒状の弁ハウジングと、該弁ハウジングの壁部に設けられた１つの排気ガス導入孔と２つの排気ガス吐出孔と、バタフライ弁を含んで成り前記排気ガス導入孔を前記２つの排気ガス吐出孔のいずれか一方に連通させるため前記弁ハウジング内に設けられたバタフライ弁機構と、前記弁ハウジング内であって前記バタフライ弁の切り換え動作のための回動運動領域外に配設されたバーナ装置とを備えて成り、前記バーナ装置からの燃焼ガスを前記バタフライ弁機構の動作に応じて前記２つの排気ガス吐出孔のうちのいずれか一方のみに供給できるようになっていることを特徴とする排気ガス切換弁が提案される。
【００１２】
本発明によれば、また、ＰＭ捕集用の２つのフィルタを具えて成る切換再生方式の排気ガス後処理装置において、上述した排気ガス切換弁を具え、該排気ガス切換弁によって排気ガスが前記２つのフィルタのいずれか一方に選択的に送られるように構成された切換再生方式の排気ガス後処理装置が提案される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明による排気ガス切換弁を備えた排気ガス後処理装置の実施の形態の一例を示す概略構成図である。排気ガス後処理装置１は、ディーゼル機関の排気マニホールド（図示せず）に連結されている排気管１００に取り付けられており、排気管１００からの排気ガス中に含まれているＰＭを捕集、処理するようにした切換再生方式の装置である。
【００１５】
排気ガス後処理装置１において、２は第１通路部、３は第２通路部、１０は排気管１００からの排気ガスを第１通路部２又は第２通路部３のいずれか一方へ選択的に送り込むことができるようにするための排気ガス切換弁である。
【００１６】
排気ガス切換弁１０から第１通路部２に送られた排気ガスはＰＭ捕集用の第１フィルタ４に送られ、ここでＰＭの捕集が行われた後、排気ガスは排気通路５を通って大気中に放出される。一方、排気ガス切換弁１０から第２通路部３に送られた排気ガスはＰＭ捕集用の第２フィルタ６に送られ、ここでＰＭの捕集が行われた後、排気ガスは排気通路５を通って大気中に放出される。
【００１７】
符号７で示されるのはマイクロコンピュータを含んで成る制御ユニットで、排気ガス切換弁１０の切換動作及びフィルタ再生のために用いられるバーナ装置８の燃焼動作が制御ユニット７によって制御される構成となっている。ここでは、バーナ装置８は排気ガス切換弁１０内に収納される構成となっているが、これについては後で詳しく説明する。
【００１８】
排気ガス切換弁１０にはアクチュエータ９が取り付けられており、このアクチュエータ９を制御ユニット７によって排気ガス切換弁１０のバタフライ弁機構２０を駆動制御することにより、排気管１００からの排気ガスを、第１通路部２又は第２通路部３のいずれか一方に導入するよう排気ガス切換弁１０が切換制御される構成となっている。アクチュエータ９として例えばモータ、ステッピングモータ、エアーシリンダ等を用いることができる。一方のフィルタによってＰＭの捕集を行いそのＰＭ捕集量が所定レベルに達したことが検出された場合に、排気ガスが他方のフィルタに導入されるよう排気ガス切換弁１０が切換制御される。そして、ＰＭが所定のレベルにまで堆積している一方のフィルタの再生動作がバーナ装置８を用いて行われる。
【００１９】
図２は図１の排気ガス切換弁１０の断面図である。１１は筒状の弁ハウジングで、その周壁には排気管１００が連結される排気ガス導入孔１２と、第１通路部２が連結される排気ガス吐出孔１３と、第２通路部３が連結される排気ガス吐出孔１４とが形成されている。本実施の形態では、排気ガス導入孔１２及び排気ガス吐出孔１３、１４には、それぞれ接続ポート部１２Ａ、１３Ａ、１４Ａが設けられており、これらの接続ポート部１２Ａ、１３Ａ、１４Ａを用いて排気ガス切換弁１０に対する所要の配管接続を行うことができる構成となっている（図１参照）。
【００２０】
接続ポート部１２Ａを介して弁ハウジング１１内に導入される排気ガスを、排気ガス吐出孔１３又は１４の一方に吐出させるよう排気ガス切換を行うため、弁ハウジング１１内にはバタフライ弁機構２０が設けられている。
【００２１】
バタフライ弁機構２０は、バタフライ弁２１を含んで構成されており、バタフライ弁２１は弁ハウジング１１の軸線に対して同軸配置された回転軸２２に短冊状の弁体２３を固定して成っている。回転軸２２は弁ハウジング１１内に配設された一対の軸受（図示せず）に回動自在に支持されている。
【００２２】
弁体２３は、その一端縁２３Ａが排気ガス導入孔１２と排気ガス吐出孔１４との境界線１５に僅かなギャップを持って対向したときにその他端縁２３Ｂが排気ガス吐出孔１３の境界線１６と僅かなギャップを持って対向し（実線で示されている状態）、その他端縁２３Ｂが排気ガス導入孔１２と排気ガス吐出孔１３との境界線１７に僅かなギャップを持って対向したときにその一端縁２３Ａが排気ガス吐出孔１４の境界線１８と僅かなギャップを持って対向する（２点鎖線で示す状態）ように構成されている。
【００２３】
境界線１５〜１８はいずれも弁ハウジング１１の軸線方向に延びる線であり、これらの境界線１５〜１８の長さはいずれも弁体２３の対応する端縁の長さよりも短く、且つ対応する端縁によって完全に覆われるようになっている。ここで、一端縁２３Ａは図２中符号Ｘで示される円弧状線に沿って回動運動し、他端縁２３Ｂは図２中符号Ｙで示される円弧状線に沿って回動運動する構成となっている。
【００２４】
したがって、図２において弁体２３が実線で示される位置にあると、排気ガス導入孔１２からの排気ガスは殆ど排気ガス吐出孔１３から吐出し、一端縁２３Ａと境界線１５との間に形成される僅かなギャップを介して極く少量の排気ガスが排気ガス吐出孔１４から吐出する。一方、弁体２３が２点鎖線で示される位置にあると、排気ガス導入孔１２からの排気ガスは殆ど排気ガス吐出孔１４から吐出し、一端縁２３Ｂと境界線１７との間に形成される僅かなギャップを介して極く少量の排気ガスが排気ガス吐出孔１３から吐出する。
【００２５】
弁ハウジング１１内には、さらに、バーナ装置８が配設されている。バーナ装置８は、弁体２３の上述の排気ガス切換のための回動運動に支障を与えることがないようにするため、弁体２３の回動運動領域外であって、且つ、バーナ装置８からの燃焼ガスＢがバタフライ弁機構２０の切換動作に応じて排気ガス吐出孔１３、１４のうちのいずれか一方のみに供給できるような領域に配設されている。
【００２６】
次に、排気ガス切換弁１０の動作について説明する。先ず、図２に実線で示す切換状態にあると、排気ガスＧ１は殆ど第１通路部２に吐出され、第１フィルタ４において排気ガス中のＰＭの捕集が行われる。このとき、バタフライ弁機構２０はバーナ装置８に対して排気ガス吐出孔１４を開放する状態となっている。したがって、バーナ装置８からの燃焼ガスＢを排気ガス吐出孔１４から第２通路部３を通って第２フィルタ６に送ることにより、第２フィルタ６に堆積したＰＭを燃焼させ、第２フィルタ６を再生することができる。このとき、僅かながら排気ガスＧ１の一部Ｇ１Ａ、Ｇ１Ｂが図２に示されるように各ギャップを通って第２フィルタ６に流れるので、第２フィルタ６に堆積したＰＭの燃焼を促進させ、第２フィルタ６の再生を効果的に行うことができる。
【００２７】
そして、第１フィルタ４におけるＰＭの堆積量が所定のレベルに達したことが制御ユニット７において検知されると、制御ユニット７によってアクチュエータ９が駆動され、バタフライ弁機構２０が図３に示される切換状態とされる。これにより、排気ガスＧ１は第２フィルタ６に供給されて、ここでＰＭの捕集が実行される。このとき、バタフライ弁機構２０はバーナ装置８に対して排気ガス吐出孔１３を開放する状態となっている。したがって、バーナ装置８からの燃焼ガスＢを排気ガス吐出孔１３から第１通路部２を通って第１フィルタ４に送ることにより、第１フィルタ４に堆積したＰＭを燃焼させ、第１フィルタ４を再生することができる。このとき、僅かながら排気ガスＧ１の一部Ｇ１Ｃ、Ｇ１Ｄが図３に示されるように各ギャップを通って第１フィルタ４に流れるので、第１フィルタ４に堆積したＰＭの燃焼を促進させ、第１フィルタ４の再生を効果的に行うことができる。
【００２８】
排気ガス切換弁１０は以上のように構成されているので、弁ハウジング１１、排気管１０３、第１通路２、第２通路３及びバーナ装置８を同一の平面上に配置させることができる。したがって、弁ハウジング１１の近傍が立体構造となるのを避けることができ、排気ガス後処理装置１のコンパクト化は勿論、排気ガス後処理装置１と排気管１０３との接続部の構成もコンパクトにすることができる。この結果、排気ガス後処理装置１の配管等を小型化することができる。さらに、バーナ装置８を弁ハウジング１１内に収納する構成であるから、これらの一体化を図り、全体的により一層の小型化を図ることができる。
【００２９】
図４は、図２に示した実施の形態の変形例である。ここでは、バタフライ弁２１の回転軸２２がく字形になっており短冊状の防熱板３１がバタフライ弁２１に取り付けられた構成となっている。これにより、バーナ装置８からの燃焼ガスＢがバタフライ弁２１、特にその回転軸２２に直接あたるのを防ぎ、バタフライ弁２１が過熱するのを有効に防止することができるようになっている。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、上述の如く、排気ガス切換弁及び必要な各種配管が立体的な配置状態となるのを回避することができる上に、バーナ装置を弁ハウジング内に収納する構成であるから、これらの一体化を図り、全体的により一層の小型化を図ることができるので、排気ガス切換弁の取り付けのために広い空間を必要とせず、排気ガス後処理装置のコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による排気ガス切換弁を備えた排気ガス後処理装置の実施の形態の一例を示す概略構成図。
【図２】図１の排気ガス切換弁の断面図。
【図３】図２に示した排気ガス切換弁の他の切換状態を示す断面図。
【図４】図２に示した実施の形態の変形例を示す断面図。
【符号の説明】
１  排気ガス後処理装置
２  第１通路
３  第２通路
４  第１フィルタ
６  第２フィルタ
７  制御ユニット
８  バーナ装置
９  アクチュエータ
１０  排気ガス切換弁
１１  弁ハウジング
１２  排気ガス導入孔
１３、１４  排気ガス吐出孔
１５、１６、１７、１８  境界線
２０  バタフライ弁機構
２１  バタフライ弁
２２  回転軸
２３  弁体
Ｂ  燃焼ガス
Ｇ１  排気ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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