(57)【要約】【課題】排ガス浄化触媒の加熱等に利用可能な加熱ガスを効率的に生成する。【解決手段】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、排気ガスの一部を利用して加熱ガスを生成する加熱ガス生成装置１０を備え、加熱ガス生成装置１０は、直列且つ多段に設けられた複数の触媒１１，１２と、前段触媒１１に燃料を供給する燃料供給ノズル１３と、前段触媒１１から排出されたガスを分散させる分散部材２０とを備える。供給燃料が前段触媒１１において排気ガスの一部と反応して酸化、燃焼し、高温のガスを生成する。このガスは後段触媒１２に導入され、最終的に加熱ガスとなって排出される。分散部材２０は、前段触媒１１から排出されたガスを分散させ、他の排気ガスの一部と混合して後段触媒１２に導入させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路内を流れる排気ガスの一部を利用して加熱ガスを生成する加熱ガス生成装置を備えた内燃機関の排気浄化装置であって、前記加熱ガス生成装置が、
直列且つ多段に設けられ、酸化機能を有する複数の触媒と、
少なくとも最前段の触媒に燃料を供給する燃料供給ノズルと、
互いに隣り合う前後の触媒の間に設けられ、前段側の触媒から排出されたガスを分散させるための分散部材と
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記分散部材が、前記前段側の触媒の少なくとも後端面中心側の部分に対向して設けられたじゃま板を含む
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記分散部材が、前記前段側の触媒から後方に突出して設けられた筒状の部材からなり、当該部材の後端が閉止板により閉止されると共に、当該部材の少なくとも周側面部に複数の孔が設けられる
ことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記分散部材が、前記前段側の触媒と後段側の触媒との間に設けられた孔付きの仕切り板からなる
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記複数の触媒が、前記排気通路内に設けられると共に前記排気通路の断面積より小さい断面積を有する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記加熱ガス生成装置が、前記前段側の触媒に導入されなかった排気ガスの一部を後段側の触媒に導入するための導入路を備える
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記導入路が、前記後段側の触媒から延びて前記前段側の触媒の外周部を覆う管状部材により画成される
ことを特徴とする請求項６記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記加熱ガス生成装置の下流側の前記排気通路に、排気ガスを浄化するための排ガス浄化触媒が設けられる
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に係り、特に、ＮＯｘ触媒等の排ガス浄化触媒を加熱
するのに好適な加熱ガス生成装置を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の酸素過多（リーン）な状態で燃焼が行われる内燃機関においては、その排気温度が、ストイキ状態で燃焼が行われるガソリンエンジンに比べて低いことが知られている。そして、この排気温度が低いことに起因して、排気通路に設置されたＮＯｘ触媒等の排ガス浄化触媒が活性化しづらいという問題がある。
【０００３】
この対策として、従来、排ガス浄化触媒の上流側に酸化触媒を設置し、酸化触媒の反応熱で排気ガスを加熱し、排ガス浄化触媒に送るようにしている。しかし、元々、酸素過多状態で燃焼が行われる内燃機関では、酸化触媒での反応の源となるＨＣ、ＣＯ等が排気ガスに多く含まれておらず、その加熱効果にも限界があった。
【０００４】
一方、特許文献１には、排気通路においてＮＯｘ触媒よりも上流側に、供給される燃料を改質する改質触媒を設け、改質触媒を排気通路の中央部に配置し、該改質触媒の外周に排気が流れる迂回路を形成させる技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１２７２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、この特許文献１に記載の技術は、改質触媒に供給された燃料を部分酸化させてＨ2，ＣＯ等を生成し、これを迂回路を経由した排気ガスと混合させて還元剤を成し、この還元剤を下流側のＮＯｘ触媒に供給しようというものである。従って、特許文献１に記載の技術はＮＯｘ触媒に還元剤を供給することを目的としており、改質触媒から高温のガスを得ることを目的としておらず、よってＮＯｘ触媒を前端より加熱する効果をあまり期待できない。
【０００７】
本発明は、以上の事情に鑑みて創案されたものであり、その目的は、排ガス浄化触媒の加熱等に利用可能な加熱ガスを効率的に生成することができる加熱ガス生成装置を備えた内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一形態によれば、
内燃機関の排気通路内を流れる排気ガスの一部を利用して加熱ガスを生成する加熱ガス生成装置を備えた内燃機関の排気浄化装置であって、前記加熱ガス生成装置が、
直列且つ多段に設けられ、酸化機能を有する複数の触媒と、
少なくとも最前段の触媒に燃料を供給する燃料供給ノズルと、
互いに隣り合う前後の触媒の間に設けられ、前段側の触媒から排出されたガスを分散させるための分散部材と
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【０００９】
これによれば、少なくとも最前段の触媒に燃料が供給され、各触媒にそれぞれ排気通路内の排気ガスの一部が導入される。最前段の触媒では、導入された排気ガスの一部と供給燃料とが反応し、供給燃料の酸化或いは燃焼が生じる。これにより導入ガスは加熱されて高温となり、最前段の触媒から排出され、その後の触媒に順次導入され、最終的に加熱ガスとなって最後段の触媒から排出される。こうして、排気通路内を流れる排気ガスよりも高温の加熱ガスが得られ、例えばこれを下流側の排ガス浄化触媒に供給して排ガス浄化触媒を好適に加熱することができる。
【００１０】
また、本発明に係る加熱ガス生成装置には、前段側の触媒から排出されたガスを分散させるための分散部材が設けられているので、その前段側の触媒から排出されたガスを分散させ、他の排気ガスの一部と混合し、後段側の触媒に導入させることができる。これにより加熱ガスを効率的に生成することが可能となる。
【００１１】
好ましくは、前記分散部材が、前記前段側の触媒の少なくとも後端面中心側の部分に対向して設けられたじゃま板を含む。
【００１２】
前段側の触媒から排出されたガスは、そのまま直線的に後方に移動する傾向にあるが、かかるじゃま板を設けると、排出されたガスをじゃま板に衝突させ、その流れの向きを変えることができる。よって、他の排気ガスの一部との混合をより効率的に行えるようになり、加熱ガス生成効率を向上することが可能となる。
【００１３】
好ましくは、前記分散部材が、前記前段側の触媒から後方に突出して設けられた筒状の部材からなり、当該部材の後端が閉止板により閉止されると共に、当該部材の少なくとも周側面部に複数の孔が設けられる。
【００１４】
好ましくは、前記分散部材が、前記前段側の触媒と後段側の触媒との間に設けられた孔付きの仕切り板からなる。
【００１５】
好ましくは、前記複数の触媒が、前記排気通路内に設けられると共に前記排気通路の断面積より小さい断面積を有する。
【００１６】
好ましくは、前記加熱ガス生成装置が、前記前段側の触媒に導入されなかった排気ガスの一部を後段側の触媒に導入するための導入路を備える。
【００１７】
好ましくは、前記導入路が、前記後段側の触媒から延びて前記前段側の触媒の外周部を覆う管状部材により画成される。
【００１８】
好ましくは、前記加熱ガス生成装置の下流側の前記排気通路に、排気ガスを浄化するための排ガス浄化触媒が設けられる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、加熱ガスを効率的に生成可能な加熱ガス生成装置を備えた内燃機関の排気浄化装置を提供することができるという、優れた効果が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２１】
以下においては、本発明が車両用ディーゼルエンジンに適用された例を説明する。図１には第１実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を示し、排気ガスは図中左側から右側へと流れるようになっている（図２の矢印参照）。
【００２２】
排気通路１は、排気管２によって画成されると共にその上流端が図示しないエンジン本体の排気ポートに接続されている。排気通路１には、排気通路１内を流れる全ての排気ガスのＮＯｘを浄化するためのＮＯｘ触媒３が設けられており、当該ＮＯｘ触媒３が本発明にいう排ガス浄化触媒に相当する。但し、排ガス浄化触媒にはＮＯｘ触媒以外の種々の触媒が含まれ、例えば、パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレート（煤等）を酸化、燃焼するために当該フィルタに担持された触媒が含まれる。
【００２３】
ＮＯｘ触媒３は選択還元型ＮＯｘ触媒（SCR: Selective Catalytic Reduction）からなり、尿素（具体的には尿素水）からなる還元剤の供給を受けて排気ガス中のＮＯｘを連続的に還元除去する。ＮＯｘ触媒３は、ゼオライト又はアルミナなどの基材表面にＰｔなどの貴金属を担持したものや、その基材表面にＣｕ等の遷移金属をイオン交換して担持させたもの、その基材表面にチタニヤ／バナジウム触媒（Ｖ2Ｏ5／ＷＯ3／ＴｉＯ2）を担持させたもの等が例示できる。ＮＯｘ触媒３は、その触媒温度が活性温度域にあり、且つ、添加された尿素によってＮＯｘを還元可能である。触媒に対して尿素が添加されると、尿素が加水分解してアンモニアが生成され、このアンモニアがＮＯｘ触媒内でＮＯｘと反応してＮＯｘが還元される。この反応を化学式で表すと次のようになる。  
ＮＯ＋ＮＯ2＋２ＮＨ3→２Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ
【００２４】
ＮＯｘ触媒３の上流側には、尿素を添加ないし噴射するための尿素添加弁４が設けられている。この尿素添加弁４は図示しない電子制御ユニット（以下ＥＣＵと称す）に接続され、制御される。なお添加尿素が仮想線で示されている。
【００２５】
前述したように、本実施形態に係るディーゼルエンジンでは排気温度が比較的低く、ＮＯｘ触媒３が活性化しづらい。特に機関の低温始動直後ではその傾向が強い。このため、ＮＯｘ触媒３を機関始動後に早期に活性化させ、また活性化後にその活性状態を維持すべく、ＮＯｘ触媒３の上流側には、排気通路１内を流れる排気ガスの一部を利用して加熱ガスを生成する加熱ガス生成装置１０が設けられている。特に加熱ガス生成装置１０は尿素添加弁４の上流側に設けられている。この加熱ガス生成装置１０によって生成された加熱ガスは、下流側のＮＯｘ触媒３に供給され、これによりＮＯｘ触媒３を加熱し、ＮＯｘ触媒３の早期活性化や活性状態維持を促進できる。
【００２６】
加熱ガス生成装置１０は、直列且つ多段に設けられ、酸化機能を有する複数の触媒１１，１２と、少なくとも最前段の触媒に燃料を供給する燃料供給ノズル、即ち燃料噴射弁１３とを備える。本実施形態では二つの触媒即ち前段触媒１１と後段触媒１２とが二段に設けられているが、触媒の数及び段数をより増加してもよい。これら前段触媒１１と後段触媒１２の間には所定間隔Ｌの隙間が形成されている。触媒１１，１２は、排気ガス中のＨＣ，ＣＯといった未燃成分ないしリッチ成分を酸素Ｏ2と反応させて浄化する酸化触媒からなり、例えば、コージェライト等からなる担体の表面にコート材を形成し、このコート材に活性点をなすＰｔ等の貴金属微粒子を多数分散配置させて構成されている。但し、加熱ガス生成装置１０に用いられる触媒は酸化機能を有するものであれば任意であり、例えば三元触媒を用いることも可能である。
【００２７】
これら触媒１１，１２は一定径の円筒状とされ、その外周部に金属製のケーシング１１Ａ，１２Ａを有する。これら触媒１１，１２は排気通路１内に配置されている。またこれら触媒１１，１２は互いに同軸となるよう配置され、排気通路１とも同軸となるよう配置されている。触媒１１，１２は図示しない支持部材により、排気通路１内に浮いた状態で配置されている。触媒１１，１２は、その軸方向に延びてガスを流通させるための多数のセルを有する。触媒１１，１２は、ガスが各セルを独立に通過する所謂フロースルー型、あるいは、各セルの前端部（上流端部）と後端部（下流端部）とが千鳥状に交互に閉止され、一つのセルに導入したガスをセル間の隔壁（例えば多孔質セラミックからなる）を通じて隣接セルから排出する所謂ウォールフロー型とされる。
【００２８】
本実施形態では、後段触媒１２の外径Ｄ２が前段触媒１１の外径Ｄ１より大きくされ、またこれら外径Ｄ１，Ｄ２は排気通路１の内径ｄより小さくされる。よって、後段触媒１２の断面積は前段触媒１１の断面積より大きくされ、またこれら断面積は排気通路１の断面積より小さくされ、触媒１１，１２は排気通路１の断面積のうちの一部を占めるようになる。これにより、前段触媒１１には、排気通路１内を流れる排気ガスの一部が導入されるようになり、後段触媒１２には、排気通路１内を流れる排気ガスのうち、前段触媒１１に導入されなかった排気ガスの一部が導入されるようになる。
【００２９】
以下、排気通路１内を流れる排気ガスのうち、前段触媒１１に導入される一部を第１の部分と称し、後段触媒１２に導入される一部を第２の部分と称する。また、前段触媒１１から排出される加熱ガスを第１の加熱ガスと称し、後段触媒１２から排出される加熱ガスを第２の加熱ガスと称する。他方、前段触媒１１及び後段触媒１２の半径方向外側には、これら触媒１１，１２に導入されない排気ガス（残部と称す）が流通される断面環状の主通路１４が形成される。
【００３０】
前段触媒１１に導入されなかった排気ガスの一部を後段触媒１２に導入するための導入路１５が設けられる。本実施形態において、導入路１５は、後段触媒１２から前方に延びて前段触媒１１の外周部を覆う管状部材１６により画成される。つまり、管状部材１６と前段触媒１１との間に形成された環状空間が導入路１５をなす。管状部材１６は、その後端がケーシング１２Ａに接続されると共に、前方に至るほど縮径するテーパ形状とされている。従って導入路１５の断面積は後方即ち下流側に向かうほど大きくなる。この構成により、主通路１４及び導入路１５における通路抵抗を減少することができる。管状部材１６の前端は前段触媒１１の前端より若干後方に位置され、管状部材１６は前段触媒１１の少なくとも後半部を部分的に覆うようになっている。
【００３１】
なお、この多段触媒に関する構成については種々の変形が可能である。例えば、前段触媒１１及び後段触媒１２の軸心と排気通路１の軸心とは必ずしも同軸でなくてもよく、また平行でなくてもよい。前段触媒１１及び後段触媒１２を互いに同軸とせず、多少オフセットさせたり傾けたりしてもよい。管状部材１６の内径を一定としたり、導入路１５の断面積を一定とすることも可能である。また管状部材１６を、前端の方が後端より大径である逆テーパ状とすることも可能である。前段触媒１１及び後段触媒１２の断面形状は円に限られず、楕円、半円、多角形などの他の形状とすることができる。
【００３２】
燃料噴射弁１３は、排気管２に固定支持されると共に、前段触媒１１の上流側から前段触媒１１の前端面１１Ｆに向けて燃料を噴射する。なお噴射燃料が仮想線で示される。燃料については、エンジンの燃料である軽油が使用されるが、エンジンの燃料以外の燃料が使用されてもよい。燃料噴射弁１３は、前段触媒１１の内部に直接燃料を供給するように構成されていてもよい。燃料噴射弁１３は前述のＥＣＵにより制御される。
【００３３】
本実施形態では、尿素添加弁４が、後段触媒１２の直後の位置に尿素を添加するように配置されており、後段触媒１２から排出された加熱ガス（第２の加熱ガス）の熱を利用して尿素から即座にアンモニアを生成するようにしている。
【００３４】
また本実施形態では、特にエンジン始動直後における前段触媒１１の活性化を補助するためのヒータ１７が設けられている。ヒータ１７は、電気式であり、前段触媒１１の直前の位置に配置され、特にその先端の加熱部１７Ａが前段触媒１１の前端面１１Ｆの中心付近に位置されている。なお、ヒータ１７の加熱部１７Ａを前段触媒１１の内部に配置して前段触媒１１を直接加熱してもよい。このヒータ１７もＥＣＵにより制御される。
【００３５】
特に本実施形態では、互いに隣り合う前段触媒１１及び後段触媒１２の間に、前段触媒１１から排出された第１加熱ガスを分散させるための分散部材２０が設けられている。分散部材２０は筒状の部材、特に円筒部材２１からなり、円筒部材２１は前段触媒１１のケーシング１１Ａと同一の外径及び内径を有し、前段触媒１１と同軸に配置されている。円筒部材２１の前端は開放され、前段触媒１１のケーシング１１Ａの後端に接続される。これにより円筒部材２１は前段触媒１１から後方に突出して設けられることとなる。円筒部材２１の後端の開口部は円筒部材２１と一体の閉止板２２により閉止される。こうして閉止板２２の全面が、前段触媒１１の後端面１１Ｒの全面に対向されるようになる。
【００３６】
円筒部材２１の前端と後端の間を軸方向に延びる周側面部２３には、複数の孔２４が設けられる。これら孔２４を通じて、円筒部材２１内の第１加熱ガスが各半径方向に排出される。この孔２４の形状、数、配置方法等は任意に定め得る。他方、円筒部材２１の閉止板２２には孔が設けられていない。これにより当該閉止板２２は、前段触媒１１から排出された第１加熱ガスを衝突させてその向きを変えるためのじゃま板を形成することになる。
【００３７】
次に、本実施形態の作用効果を説明する。図２に本実施形態のガスの流れを矢印で示す。図示するように、加熱ガス生成装置１０を作動させるときには、エンジンが運転状態にあり排気通路１に排気ガスが流通されているときに、燃料噴射弁１３から燃料が噴射される。一方、前段触媒１１には排気ガスの第１の部分が導入され、後段触媒１２には、導入路１５に入ってきた排気ガスの第２の部分が導入される。
【００３８】
前段触媒１１内においては、排気ガスの第１の部分と噴射燃料とが反応し、噴射燃料の酸化或いは燃焼が生じる。特に、前段触媒１１には排気ガスの一部しか導入されないので、前段触媒１１内におけるガスの流速は低く、十分な反応時間が得られる。これにより排気ガスの第１の部分は加熱されて高温の第１の加熱ガスとなり、前段触媒１１から排出される。
【００３９】
ところでこの第１の加熱ガスは、燃料の未酸化部分（ＨＣを含む）を含む比較的リッチな状態にある。かかる第１の加熱ガスをそのまま下流側のＮＯｘ触媒３に供給してしまうと、ＨＣ被毒を発生させ十分なＮＯｘ触媒能を得られず、不具合が生じる。このため、第１の加熱ガスを後段触媒１２に供給し、後段触媒１２内において排気ガスの第２の部分と反応させ、リッチな第１の加熱ガスを再び酸化或いは燃焼して、ＨＣを排出する状態を取り除くようにしている。特に、前段触媒１１と同様、後段触媒１２には排気ガスの一部と、第１の加熱ガスしか導入されないので、後段触媒１２内におけるガスの流速は低く、十分な反応時間が得られる。
【００４０】
こうして後段触媒１２から排出される第２の加熱ガスは、ＮＯｘ触媒３の触媒能に悪影響を及ぼすほどＨＣを含まず、しかしながらＮＯｘ触媒３を加熱するのに十分な高温となる。後段触媒１２内での酸化反応によっても、第１の加熱ガスを保温し、好ましくは再加熱することができ、これにより後段触媒１２からは、主通路１４を通過してきた排気ガスの残部に比べて著しく高温の第２の加熱ガスが得られる。
【００４１】
こうして後段触媒１２から排出された第２の加熱ガス、即ち加熱ガス生成装置１０によって生成された加熱ガスは、ＮＯｘ触媒３に供給され、ＮＯｘ触媒３を加熱する。
【００４２】
このように本実施形態によれば、排ガス浄化触媒であるＮＯｘ触媒３の加熱に利用可能な加熱ガスを効率的に生成することができる。そしてエンジン始動後のＮＯｘ触媒３の早期活性化、およびＮＯｘ触媒活性化後の活性状態維持を確実に達成することができる。
【００４３】
また、例えばエンジン始動直後において、前段触媒１１及び後段触媒１２が活性化していないときには、ヒータ１７が作動させられ、排気ガスの第１の部分及び前段触媒１１が加熱される。これにより前段触媒１１及び後段触媒１２を早期に活性化させることができ、ひいてはＮＯｘ触媒３の早期活性化を図ることができる。また、前段触媒１１及び後段触媒１２が活性化後に排気温度低下等の理由で未活性となった場合でも、ヒータ１７を作動させて再度迅速に活性化させることができる。
【００４４】
ところで、前述の分散部材２０を設けると次のような作用効果を得ることができる。即ち、仮に分散部材２０がないと仮定した場合、前段触媒１１から排出された第１の加熱ガス（比較的リッチ且つ高温の状態にある）はそのまま軸方向後方に直線的に移動して後段触媒１２に流入する傾向にある。後段触媒１２が前段触媒１１より大径であるため、後段触媒１２の中心側の部分、換言すれば前段触媒１１に対向してその真後ろに位置する部分のみに、第１の加熱ガスが流入する傾向にある。一方、導入路１５を通過してきた排気ガスの第２の部分（リーン且つ低温な状態にある）は、後段触媒１２の外周側の部分、換言すれば導入路１５に対向してその真後ろに位置する部分のみに導入される傾向にある。従って、第１の加熱ガスと排気ガスの第２の部分とは後段触媒１２のそれぞれ異なった部位に導入され、後段触媒１２の中心側の部分では酸素不足、後段触媒１２の外周側の部分では温度及び燃料不足が生じて、効率的な加熱ガス生成を行うことが困難である。
【００４５】
しかしながら、本実施形態のように分散部材２０を設けると、前段触媒１１から排出された第１の加熱ガスを分散部材２０により分散させ、排気ガスの第２の部分と混合して、後段触媒１２にまんべんなく供給することができる。詳しくは、前段触媒１１から軸方向に流出した第１の加熱ガスは、じゃま板である閉止板２２に衝突し、その流れの向きを変え（図２の符号ａ参照）、周側面部２３の複数の孔２４から各半径方向外側に流出する（図２の符号ｂ参照）。この第１の加熱ガスは、導入路１５を流れる排気ガスの第２の部分と混合し、これによってできた混合ガスが、閉止板２２後方の後段触媒１２との隙間にも流れて、後段触媒１２に均等に流入する。
【００４６】
従って、かかる分散部材２０を設けることで、前段触媒１１から排出された第１の加熱ガスと新たに導入される排気ガスの第２の部分との混合を促進することができ、後段触媒１２における部位毎の酸素濃度、燃料濃度及び温度の偏りを抑制し、効率良く加熱ガスを生成することができる。
【００４７】
特に、搭載性向上と熱損失減少のため前段触媒１１と後段触媒１２の距離Ｌを短くすることが考えられるが、こうすると仮に分散部材２０がない場合、前段触媒１１の真後ろに位置する後段触媒１２の部分にのみ、第１の加熱ガスが流入する傾向が強くなる。しかし、分散部材２０があると、触媒間距離Ｌが短い場合であってもそのような部分的流入を防止し、混合ガスを後段触媒１２にまんべんなく流入させることができる。
【００４８】
次に、他の実施形態について説明する。なお前記第１実施形態と同一の要素には図中同一符号を付し、詳細な説明を省略すると共に、以下相違点を中心に説明する。
【００４９】
図３に、第２実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を示す。この第２実施形態において前記第１実施形態と異なるのは、分散部材２０をなす円筒部材２１の閉止板２２の外周側部分にも複数の孔２５が設けられている点である。但し、閉止板２２の中心側部分には孔が設けられておらず、当該部分は、前段触媒１１の後端面中心側の部分にのみ対向するじゃま板を形成する。この構成によっても前記同様の作用効果が得られるが、特に、孔２５から軸方向後方に流出した第１の加熱ガス（図３の符号ｃ参照）を、排気ガスの第２の部分との混合に使用することができる。従ってより中心側の位置で混合を行え、混合をより促進すると共に、後段触媒１２の中心側の部分をより積極的に活用できる可能性がある。
【００５０】
図４に、第３実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を示す。この第３実施形態においては、分散部材２０として、前記円筒部材２１の代わりに孔付きの仕切り板３０が用いられている。仕切り板３０は、前段触媒１１と後段触媒１２の間の隙間を前後に仕切るように管状部材１６に固定して配置される。仕切り板３０において、前段触媒１１の後端面中心側の部分に対向する中心側部分３１には孔が設けられておらず、当該中心側部分３１はじゃま板を形成し、当該中心側部分３１の半径方向外側に位置する外周側部分３２には複数の孔３３が設けられている。
【００５１】
この構成によれば、前段触媒１１から軸方向後方に流出する第１の加熱ガスが、仕切り板３０の中心側部分３１に衝突してその流れ方向を変える（図４の符号ｄ参照）。そしてこの第１の加熱ガスは、導入路１５を流れてきた排気ガスの第２の部分と混合し、仕切り板３０の外周側部分３２の複数の孔３３から後方に排出される（図４の符号ｅ参照）。この排出された混合ガスは後段触媒１２にまんべんなく流入する。このように本実施形態によれば、仕切り板３０の前方の空間で第１の加熱ガスと排気ガスの第２の部分とを十分混合させることができ、効率的に加熱ガスを生成することができる。
【００５２】
図５に、第４実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を示す。この第４実施形態においては、分散部材２０として衝突板４０が用いられている。衝突板４０は、前段触媒１１と後段触媒１２との間のほぼ中間位置に同軸に配置された円形の板からなり、その外径は前段触媒１１の外径より小さい。衝突板４０は、前段触媒１１の後端面中心側の部分にのみ対向するじゃま板を形成する。衝突板４０には孔が設けられていない。衝突板４０は図示しない支持部材により前段触媒１１及び後段触媒１２の間の隙間に浮いた状態で支持されている。
【００５３】
この構成によれば、前段触媒１１から軸方向後方に流出する第１の加熱ガスが、衝突板４０に衝突してその流れ方向を変える（図４の符号ｆ参照）。そしてこの第１の加熱ガスは、導入路１５を流れてきた排気ガスの第２の部分と混合し、衝突板４０の後方に流れる。その後混合ガスは後段触媒１２にまんべんなく流入する。このように本実施形態によっても、衝突板４０で分散された第１の加熱ガスを排気ガスの第２の部分と十分混合させることができ、効率的に加熱ガスを生成することができる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は他の実施形態を採ることも可能である。例えば、本発明はディーゼルエンジン即ち圧縮着火式内燃機関以外の内燃機関にも適用可能であり、例えば火花点火式内燃機関、特に直噴リーンバーンガソリンエンジンにも適用可能である。
【００５５】
このほか、他の実施形態としては次のようなものが考えられる。  
【００５６】
（１）加熱ガス生成装置の分散部材は、その全部又は一部を金属製ネット或いはパンチングメタルから形成してもよい。分散部材の具体的な構造は、試験等を通じて最適なものを採用することができる。第１〜第４実施形態の分散部材は、必要に応じて適宜組み合わせて使用することも可能である。
【００５７】
（２）分散部材のじゃま板は、前記実施形態では孔を有していないが、孔を有していてもよい。この場合、じゃま板でガスの流れ方向を適切に変えられるよう、孔の大きさ、形状、位置等を定める必要がある。
【００５８】
（３）加熱ガス生成装置の触媒は、二段に限らず三段、四段といったようにより多く設けることができる。例えば、二段の場合に、二段目（最後段）の触媒から望ましくないＨＣが出るようであれば、触媒の数を増やして例えば三段とし、三段目の触媒でＨＣ成分を除去すればよい。いずれにしても、要請に応じて、最後段の触媒からＨＣを含む加熱ガスが排出されないよう、段数を定めることができる。この場合、二段目以降のある触媒とその直後の触媒との間に分散部材を設けることが可能である。
【００５９】
（４）（３）と異なり、最後段の触媒からＨＣを含む加熱ガスを排出させたい場合には、これが達成できるよう段数を定めることもできる。かかる場合とは、例えば、下流側のＮＯｘ触媒に供給する還元剤としてＨＣを含む加熱ガスを使用したい場合である。
【００６０】
（５）加熱ガス生成装置の燃料供給ノズル（燃料噴射弁）は、最前段即ち一段目の触媒に対して必須であるが、これに加えて、中間或いは最後段の触媒に対して設けてもよい。
【００６１】
（６）加熱ガス生成装置は、その下流側の排ガス浄化触媒を加熱する用途以外にも、任意の用途に使用可能である。要は加熱を要する部材があれば、加熱ガス生成装置で生成された加熱ガスを、その部材の加熱に利用することができる。当該部材としては、例えば、加熱ガス生成装置の下流側に設置されたＮＯｘセンサや空燃比センサ等を挙げることができる。
【００６２】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】第１実施形態の概略断面図である。
【図２】第１実施形態の作動を説明するための概略断面図である。
【図３】第２実施形態の概略断面図である。
【図４】第３実施形態の概略断面図である。
【図５】第４実施形態の概略断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  排気通路
２  排気管
３  ＮＯｘ触媒
４  尿素添加弁
１０  加熱ガス生成装置
１１  前段触媒
１２  後段触媒
１３  燃料噴射弁
１４  主通路
１５  導入路
１６  管状部材
１７  ヒータ
２０  分散部材
２１  円筒部材
２２  閉止板
２３  周側面部
２４  孔
３０  仕切り板
３１  中心側部分
３２  外周側部分
３３  孔
４０  衝突板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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