JP2005076459A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】悪路走行時等に万一路面干渉が生じてしまったとしても、フィルタケースの継手箇所に対し直接的な衝撃が加わらないようにした排気浄化装置を提供する。
【解決手段】排気管４の途中に介装したフィルタケース７を前部１２と中間部１３と後部１４とに三分割して相互間をフランジ１２ａ，１３ａ，１４ａを介しボルト１５及びナット１６により着脱自在に締結し、フィルタケース７の中間部１３にパティキュレートフィルタ６を内嵌装着した排気浄化装置に関し、前記フランジ１２ａ，１３ａ，１４ａが成す継手箇所の外径Ｄ1がフィルタケース７の外径Ｄ2よりも相対的に小さくなるように形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気浄化装置に関するものである。

ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯＦ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）とを主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策として、図３に示す如く、ディーゼルエンジン１からの排気ガス３が流通する排気管４の途中にパティキュレートフィルタ６を装備することが考えられている。

ここに図示している例においては、自動車のディーゼルエンジン１（内燃機関）から排気マニホールド２を介して排出された排気ガス３が流通している排気管４のマフラ５内に、酸化触媒を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレートフィルタ６を収容させた場合を例示しており、該パティキュレートフィルタ６を抱持するフィルタケース７がマフラ５の外筒を成すようになっている。

即ち、図４に拡大して示す如く、マフラ５の入口パイプ８と出口パイプ９との間に、多数の連通孔を有する分散板１０，１１により画定された所要の大きさの収容空間が確保されており、この収容空間に前記パティキュレートフィルタ６が収容されるようになっている。

このパティキュレートフィルタ６は、セラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路６ａの入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路６ａについては、その出口が目封じされるようになっており、各流路６ａを区画する多孔質薄壁６ｂを透過した排気ガス３のみが下流側へ排出されるようにしてある。

そして、パティキュレートフィルタ６における多孔質薄壁６ｂの内側表面に捕集されたパティキュレートは、排気温度の高い運転領域にて自己燃焼して除去されるか、或いは、必要に応じて装備された何らかの加熱手段による助勢を受けて燃焼除去されることになるが、パティキュレートフィルタ６内には、潤滑油を起源として気筒内燃焼で発生するアッシュが徐々に溜まってくるため、パティキュレートフィルタ６に対し直接的にエア洗浄や水洗浄等による清掃を施したり、新たなパティキュレートフィルタ６に交換したりする必要がある。

このため、フィルタケース７を前部１２と中間部１３と後部１４とに三分割して相互間をフランジ１２ａ，１３ａ，１４ａを介しボルト１５及びナット１６により着脱自在に締結した構造を採用し、パティキュレートフィルタ６を適宜に中間部１３ごと取り外して清掃や交換を行い得るようにしてある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１７２１２０号公報

尚、フィルタケース７の中間部１３内において、パティキュレートフィルタ６は、その入側端面と出側端面の外縁をエンドプレート１７により掛止されて軸心方向への移動が拘束されるようになっていると共に、その外周面部分をステンレス等の金属線材を編み込んで成るネット材１８（クッション材）により保持されるようになっており、このネット材１８の軸心方向中間位置には、シール材１９が介装されて排気ガス３の迂回を阻止し得るようにしてある。

また、前述したように、フィルタケース７を前部１２と中間部１３と後部１４とに三分割して相互間をフランジ１２ａ，１３ａ，１４ａを介しボルト１５及びナット１６により着脱自在に締結する以外に、図５に拡大して示す如く、フランジ１２ａとフランジ１３ａ、或いは、フランジ１３ａとフランジ１４ａを互いに突き合わせた時に半径方向外側へ向け厚さが漸減してＶ字形状を成すように加工し、このＶ字形状に対応したＶ字溝を有するリテーナ２０をバンド２１により締め付け、その楔作用によりフランジ１２ａ，１３ａの相互間、或いは、フランジ１３ａ，１４ａの相互間をＯリング２２を挟んで圧接させることで締結するようにした従来周知のＶクランプ２７を採用することもできる。

尚、図６はリテーナ２０によるクランプ状態を補足的に説明するための全体図であり、ここに図示している例では、一対のリテーナ２０を内周側に固着したバンド２１の一端にクイッククラッチ２３を介し接続したボルト部２４に対し、前記バンド２１の他端に装備したトラニオン２５を遊嵌してナット２６で締め込むことにより前記バンド２１にテンションを付与せしめ、これによりフランジ１２ａ，１３ａ，１４ａの中心に向かって締め付ける力を働かせるようにしてある。

しかしながら、斯かる従来構造においては、フィルタケース７の外周面からフランジ１２ａ，１３ａ，１４ａが張り出してしまうため、凹凸の激しい悪路を走行したような場合等に、先ず最初にフランジ１２ａ，１３ａ，１４ａの張り出し箇所が路面干渉を起こし易いという不具合があり、万一、フランジ１２ａ，１３ａ，１４ａの張り出し箇所が路面干渉を起こしてしまうと、フランジ１２ａ，１３ａ，１４ａ自体が変形したり、Ｖクランプ２７が破損したりする虞れがあり、しかも、このようなフィルタケース７の継手箇所に衝撃が加わると、コージェライト等のセラミック材料から成る比較的脆弱で高価なパティキュレートフィルタ６にダメージが及ぶ虞れもあった。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、悪路走行時等に万一路面干渉が生じてしまったとしても、フィルタケースの継手箇所に対し直接的な衝撃が加わらないようにした排気浄化装置を提供することを目的としている。

本発明は、排気管の途中に介装したフィルタケースを分割して相互間をフランジを介し着脱自在に締結し、前記フィルタケースの内部にパティキュレートフィルタを収容させた排気浄化装置において、前記フィルタケースの継手箇所の近傍を縮径して絞り部を形成し、前記継手箇所の外径がフィルタケースの外径よりも相対的に小さくなるように形成したことを特徴とするものである。

而して、このようにすれば、継手箇所の外径がフィルタケースの外径よりも相対的に小さくなるように形成されていて、前記継手箇所がフィルタケースの外径より張り出さないようになっているので、悪路走行時等に万一路面干渉が生じてしまったとしても、継手箇所より先にフィルタケースの本体部分が路面側と干渉し、フィルタケースの継手箇所に対し直接的な衝撃が加わらないことになる。

即ち、万一の路面干渉時を想定すると、走行方向に先行するフィルタケースの前部における前端側下側部分が最初に路面側と干渉するものと一般的に考えられるが、このフィルタケースの前部には、パティキュレートフィルタに排気ガスを拡散させて導入するための空間が確保されているだけで実質的な空洞構造となっているので、路面干渉が生じても凹み等が形成されるだけで大きなダメージを負わなくて済む。

特にフィルタケースがマフラの外筒を成している場合には、その前部が消音のための膨張室を成しているだけなので、路面干渉が生じても大きなダメージを負わなくて済み、しかも、一般的にマフラはラバーマウントにより弾性支持されているので、路面干渉が生じてもフィルタケース全体が上方へ逃げて衝撃を緩和することが可能である。

尚、本発明をより具体的に実施するに際しては、例えば、フィルタケースを前部と中間部と後部とに三分割し、その中間部にパティキュレートフィルタを内嵌装着させるようにすれば良い。

上記した本発明の排気浄化装置によれば、悪路走行時等に万一路面干渉が生じてしまったとしても、フィルタケースの継手箇所に対し直接的な衝撃が加わらないので、継手箇所を構成するフランジ自体の変形やＶクランプの破損等を確実に防止することができて、継手箇所が外れるといった最悪の事態を未然に回避することができ、しかも、フィルタケースの中間部に収容されているパティキュレートフィルタへのダメージも大幅に緩和することができるという優れた効果を奏し得る。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、前述した図４の場合と略同様に、マフラ５の外筒を成すフィルタケース７を前部１２と中間部１３と後部１４とに三分割して相互間をフランジ１２ａ，１３ａ，１４ａを介しボルト１５及びナット１６により着脱自在に締結し、フィルタケース７の中間部１３にパティキュレートフィルタ６を内嵌装着した排気浄化装置に関し、本形態例においては、フィルタケース７の前部１２と中間部１３と後部１４との相互間における継手箇所の近傍を縮径して絞り部２８を形成し、前記フランジ１２ａ，１３ａ，１４ａが成す継手箇所の外径Ｄ1がフィルタケース７の外径Ｄ2よりも相対的に小さくなるように形成している。

尚、絞り部２８は、その前後のフィルタケース７の外径Ｄ2との関係で相対的に形成されるものであり、仮に絞り部２８の外径Ｄ3を従来のフィルタケースと同じ外径とした場合には、その前後のフィルタケース７の外径Ｄ2を従来のフィルタケースより大きくすることで前記絞り部２８を形成することもできる。

このようにすれば、フランジ１２ａ，１３ａ，１４ａが成す継手箇所の外径Ｄ1がフィルタケース７の外径Ｄ2よりも相対的に小さくなるように形成されていて、前記フランジ１２ａ，１３ａ，１４ａがフィルタケース７の外径Ｄ2より張り出さないようになっているので、悪路走行時等に万一路面干渉が生じてしまったとしても、フランジ１２ａ，１３ａ，１４ａより先にフィルタケース７の本体部分が路面側と干渉し、フランジ１２ａ，１３ａ，１４ａに対し直接的な衝撃が加わらないことになる。

そして、万一の路面干渉時をより具体的に想定した場合、走行方向に先行するフィルタケース７の前部１２における前端側下側部分が最初に路面側と干渉するものと一般的に考えられるが、このフィルタケース７の前部１２は、実質的な空洞構造となっているだけなので、路面干渉が生じても凹み等が形成されるだけで大きなダメージを負わなくて済む。

つまり、ここに図示しているフィルタケース７の前部１２は、マフラ５の入口パイプ８が挿入されて消音のための膨張室が形成されているだけであり、この膨張室がパティキュレートフィルタ６に排気ガス３を拡散させて導入するための空間として機能するようになっているだけなので、路面干渉の衝撃によるダメージは少ないのである。

また、一般的にマフラ５はラバーマウントにより車体に弾性支持されているので、路面干渉が生じてもフィルタケース７全体が上方へ逃げて衝撃が緩和されることになり、このような観点からしても、フィルタケース７の前部１２への路面干渉によるダメージは少ないものと考えられる。

従って、上記形態例によれば、悪路走行時等に万一路面干渉が生じてしまったとしても、フランジ１２ａ，１３ａ，１４ａに対し直接的な衝撃が加わらないので、これらフランジ１２ａ，１３ａ，１４ａの変形を確実に防止することができて、これらによる継手箇所が外れるといった最悪の事態を未然に回避することができ、しかも、フィルタケース７の中間部１３に収容されているパティキュレートフィルタ６へのダメージも大幅に緩和することができる。

図２は本発明の別の形態例を示すもので、フィルタケース７の前部１２と中間部１３と後部１４とをフランジ１２ａ，１３ａ，１４ａを介しボルト１５及びナット１６により着脱自在に締結する方式に替えて、先に図５及び図６で説明したＶクランプ２７による締結方式を採用したものであり、本形態例においても、フィルタケース７の前部１２と中間部１３と後部１４との相互間における継手箇所の近傍を縮径して絞り部２８を形成し、継手箇所を構成するＶクランプ２７の外径Ｄ1がフィルタケース７の外径Ｄ2よりも相対的に小さくなるように形成している。

尚、この種のＶクランプ２７を採用した場合においては、特に図２では図示していないクイッククラッチ２３，ボルト部２４，トラニオン２５，ナット２６（図６参照）といったバンド２１の締め込み手段を、路面干渉の虞れがない上側位置等にずらしておくことで、これらの締め込み手段の路面干渉を考慮しなくて済むので、Ｖクランプ２７により構成される継手箇所の実質的な外径Ｄ1は、前記の締め込み手段を除いたバンド２１の外径寸法に相当するものと看做して良い。

そして、本形態例においても、Ｖクランプ２７が成す継手箇所の外径Ｄ1がフィルタケース７の外径Ｄ2よりも相対的に小さくなるように形成されていて、Ｖクランプ２７のバンド２１がフィルタケース７の外径Ｄ2より張り出さないようになっているので、悪路走行時等に万一路面干渉が生じてしまったとしても、Ｖクランプ２７のバンド２１より先にフィルタケース７の本体部分が路面側と干渉し、Ｖクランプ２７に対し直接的な衝撃が加わらないことになる。

従って、Ｖクランプ２７の破損を確実に防止することができて、該Ｖクランプ２７による継手箇所が外れるといった最悪の事態を未然に回避することができ、しかも、フィルタケース７の中間部１３に収容されているパティキュレートフィルタ６へのダメージも大幅に緩和することができる。

尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、フィルタケースには円筒形以外にオーバル形状のものを採用しても良いこと、フィルタケースをマフラの外筒と別体に設けても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明を実施する形態の一例を示す側面図である。 本発明の別の形態例を示す側面図である。 従来のパティキュレートフィルタの配置状態を示す概略図である。 図３のフィルタケースの詳細な構造を示す部分断面図である。 Ｖクランプの詳細な構造を示す部分断面図である。 Ｖクランプによるクランプ状態についての全体図である。

符号の説明

３ 排気ガス
４ 排気管
５ マフラ
６ パティキュレートフィルタ
７ フィルタケース
１２ 前部
１２ａ フランジ（継手箇所）
１３ 中間部
１３ａ フランジ（継手箇所）
１４ 後部
１４ａ フランジ（継手箇所）
１５ ボルト
１６ ナット
２７ Ｖクランプ（継手箇所）
２８ 絞り部

Claims (3)

1. 排気管の途中に介装したフィルタケースを分割して相互間をフランジを介し着脱自在に締結し、前記フィルタケースの内部にパティキュレートフィルタを収容させた排気浄化装置において、前記フィルタケースの継手箇所の近傍を縮径して絞り部を形成し、前記継手箇所の外径がフィルタケースの外径よりも相対的に小さくなるように形成したことを特徴とする排気浄化装置。
2. フィルタケースを前部と中間部と後部とに三分割し、その中間部にパティキュレートフィルタを内嵌装着したことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
3. フィルタケースがマフラの外筒であることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気浄化装置。

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