(57)【要約】      （修正有）【課題】バーナによって生成された燃焼ガスの排出配管途中に液体燃料が溜まることを抑止する。【解決手段】バーナ２によって生成された燃焼ガスの排出配管５ｂ途中に配置されると共に排出配管５ｂ内に剪断流を形成することにより排出配管５ｂ途中に溜まった液体燃料を微粒化する微粒化手段６を備える。微粒化手段６は、排出配管５ｂの途中に突設される突設部６からなる。微粒化手段６は、排出配管５ｂ内の下部領域のみに設けられる。微粒化手段６は、剪断流の形成領域に向かって流れる液体燃料を流れ方向と直交する方向に分散する複数の溝を備える。排気ガスを酸化処理する酸化触媒３と、酸化触媒３を通過した排気ガスに含まれる微粒子を捕集するフィルタ４と、内燃機関と酸化触媒との間に配置されるバーナ２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナによって生成された燃焼ガスの排出配管途中に配置されると共に前記排出配管内に剪断流を形成することにより前記排出配管途中に溜まった液体燃料を微粒化する微粒化手段を備えることを特徴とする燃料溜まり防止機構。
【請求項２】
前記微粒化手段は、前記排出配管の途中に突設される突設部からなることを特徴とする請求項１記載の燃料溜まり防止機構。
【請求項３】
前記微粒化手段は、前記排出配管内の下部領域のみに設けられることを特徴とする請求項１または２記載の燃料溜まり防止機構。
【請求項４】
前記微粒化手段は、前記剪断流の形成領域に向かって流れる前記液体燃料を流れ方向と直交する方向に分散する複数の溝を備えることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の燃料溜まり防止機構。
【請求項５】
内燃機関と、該内燃機関から排出された排気ガスを酸化処理する酸化触媒と、該酸化触媒を通過した前記排気ガスに含まれる微粒子を捕集するフィルタと、前記内燃機関と前記酸化触媒との間に配置されるバーナとを備えるエンジンシステムであって、
前記バーナと前記酸化触媒とを接続する配管途中に請求項１〜４いずれかに記載の燃料溜まり防止機構を備えることを特徴とするエンジンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料溜まり防止機構及びエンジンシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の排気ガス中には、微粒子（パティキュレートマター）が含まれている。当該微粒子を大気中に放出することによる環境への影響が懸念されることから、近年は、ディーゼルエンジン等を搭載する車両には、排気ガス中の微粒子を除去するためのフィルタ（ＤＰＦ）が設置されている。
このフィルタは、上記微粒子よりも小さな孔を複数備える多孔質体であるセラミックス等によって形成されており、上記微粒子の通過を阻止することによって微粒子の捕集を行っている。
【０００３】
ところが、このようなフィルタを長時間使用していると、捕集した微粒子が蓄積されてフィルタが目詰まり状態となる。
このようなフィルタの目詰まりを防止するために、例えば特許文献１に示されるように、フィルタに対して高温ガスを供給することによって、フィルタに捕集された微粒子を燃焼させて除去する方法が用いられている。
【０００４】
具体的には、特許文献１ではディーゼルエンジンとフィルタとの間にバーナを設置し、排気ガスと燃料とが混合された混合気を燃焼させて高温ガス（燃焼ガス）を発生させ、当該高温ガスをフィルタに供給することによって微粒子を燃焼させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１５４７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、通常、ディーゼルエンジンとフィルタとの間には、ディーゼルエンジンからの排気ガスを酸化処理するための酸化触媒が配置されている。さらに、バーナが酸化触媒の上流側に配置されており、バーナによって生成された高温ガスは、酸化触媒を介してフィルタに供給される。
【０００７】
そして、バーナによって生成された高温ガスは、通常、多くの未燃の燃料を含んでいる。この未燃分の燃料は、通常、酸化触媒で燃焼されるものである。しかしながら、特にバーナから酸化触媒に至るまでの配管が高温ガスよりも低温である場合には、高温ガスに含まれる未燃分の燃料が凝縮して配管内に液体燃料が溜まってしまうことがある。このように配管内に液体燃料が溜まっていると、配管温度が上昇した場合等に溜まった液体燃料に着火し、必要とされない燃焼ガスが酸化触媒に対して供給されることとなり、酸化触媒の劣化を早めるといった不具合が生じることとなる。
【０００８】
なお、バーナによって生成された高温ガスに含まれる未燃分の燃料が冷えた配管で凝縮されて溜まる現象は、酸化触媒の上流側にバーナが設置された場合のみに生じる現象ではない。つまり、バーナによって生成された燃焼ガスの排気配管の全てにおいて、液体燃料が溜まる不具合が生じる可能性がある。
【０００９】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、バーナによって生成された燃焼ガスの排出配管途中に液体燃料が溜まることを抑止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
【００１１】
第１の発明は、燃料溜まり防止機構であって、バーナによって生成された燃焼ガスの排出配管途中に配置されると共に上記排出配管内に剪断流を形成することにより上記排出配管途中に溜まった液体燃料を微粒化する微粒化手段を備えるという構成を採用する。
【００１２】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記微粒化手段が、上記排出配管の途中に突設される突設部からなるという構成を採用する。
【００１３】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記微粒化手段が、上記排出配管内の下部領域のみに設けられるという構成を採用する。
【００１４】
第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記微粒化手段が、上記剪断流の形成領域に向かって流れる上記液体燃料を流れ方向と直交する方向に分散する複数の溝を備えるという構成を採用する。
【００１５】
第５の発明は、内燃機関と、該内燃機関から排出された排気ガスを酸化処理する酸化触媒と、該酸化触媒を通過した上記排気ガスに含まれる微粒子を捕集するフィルタと、上記内燃機関と上記酸化触媒との間に配置されるバーナとを備えるエンジンシステムであって、上記バーナと上記酸化触媒とを接続する配管途中に上記第１〜第４いずれかの発明である燃料溜まり防止機構を備えるという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、微粒化手段によって燃焼ガスの排出配管内に剪断流が形成される。この結果、排出配管内に溜まった液体燃料が剪断流に晒されて微粒化され、排出配管内の流れに乗って下流側に流されることとなり、排出配管内に多くの液体燃料が溜まることを防止することができる。
したがって、本発明によれば、バーナによって生成された燃焼ガスの排出配管途中に液体燃料が溜まることを抑止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態におけるエンジンシステムの概略構成を示すシステムブロック図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態におけるエンジンシステムが備える燃料溜まり防止機構の機能を説明するための模式図である。
【図４】本発明の第２実施形態における第２配管の図１と同じ切断面における拡大図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態における第２配管の図１と同じ切断面における拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明に係る燃料溜まり防止機構及びエンジンシステムの一実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１９】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態におけるエンジンシステムＳ１の概略構成を示すシステムブロック図である。この図に示すように、本実施形態におけるエンジンシステムＳ１は、ディーゼルエンジン１（内燃機関）と、バーナ２と、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）３（酸化触媒）と、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）４（フィルタ）と、排出配管５と、燃料溜まり防止機構６（微粒化手段）とを備えている。
【００２０】
ディーゼルエンジン１は、車両等に動力源として搭載されるものであり、混合気に対して着火してその爆発力を回転動力として取り出すものである。このディーゼルエンジン１は、混合気を燃焼させることによって生じた排気ガスＸを外部に排出する。
【００２１】
バーナ２は、燃料と酸化剤（空気あるいは排気ガスＸ）との混合気を燃焼することによって高温ガス（燃焼ガス）を生成し、この高温ガスを排気ガスＸ流れの中に供給することによってＤＰＦ３に供給するものである。このバーナ２は、ディーゼルエンジン１とＤＯＣ３との間に配置されており、ディーゼルエンジン１からＤＯＣ３に流れる排気ガスＸ中に高温ガスを供給する。
【００２２】
ＤＯＣ３は、プラチナを含む酸化触媒であり、排気ガスＸの流れ方向において、ディーゼルエンジン１の後流側であってＤＰＦ４の上流側に配置されている。
このＤＯＣ３は、排気ガスＸを酸化処理し、排気ガスＸ中にバーナ２からの未燃分の燃料が残存する場合には、当該未燃分の燃料を燃焼させる。
【００２３】
ＤＰＦ４は、排気ガスＸに含まれる微粒子（Particulate Matter）を捕集して排気ガスＸ中から除去するものであり、排気ガスＸの流れ方向において、ＤＯＣ３の下流側に配置されている。
このＤＰＦ４としては、例えば、コーディライトや窒化珪素からなるモノリス構造のフィルタを用いる。そして、本実施形態のエンジンシステムＳ１においては、ＤＰＦ４は、バーナ２から供給される高温ガスによって捕集した微粒子が燃焼され、これによって再生する能動的再生方式によって再生される。
【００２４】
排出配管５は、ディーゼルエンジン１から排出された排気ガスＸが流れる配管であり、バーナ２によって高温ガスが生成された場合には、当該高温ガスが流れることとなる配管である。
この排出配管５は、ディーゼルエンジン１とバーナ２とを接続する第１配管５ａと、バーナ２とＤＯＣ３とを接続する第２配管５ｂと、ＤＯＣ３とＤＰＦ４とを接続する第３配管５ｃと、ＤＰＦ４と外部領域とを接続する第４配管５ｄとを備えている。
【００２５】
燃料溜まり防止機構６は、バーナ２とＤＯＣ３とを接続する第２配管５ｂ（すなわちバーナ２によって生成された高温ガスが流れる排出配管）の途中に配置され、第２配管５ｂ内に剪断流を形成することによって第２配管５ｂの途中に溜まった液体燃料を微粒化するものである。
【００２６】
図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。この図２及び図１に示すように、本実施形態において燃料溜まり防止機構６は、第２配管５ｂの途中に突設される板状の突設部とされている。この燃料溜まり防止機構６は、図２に示すように、下端が第２配管５ｂの内壁面に沿って湾曲されており、上端が直線状に形状設定されている。そして、本実施形態において燃料溜まり防止機構６は、第２配管５ｂの下部領域にのみ設けられている。
【００２７】
図３は、燃料溜まり防止機構６の機能をより詳細に説明するための模式図である。この図に示すように、燃料溜まり防止機構６は、第２配管５ｂの下部領域を遮ることによって、当該下部領域における排気ガスＸの流速を低減させる。この結果、燃料溜まり防止機構６の下流側には、相対的に流速の速い排気ガスＸａと、相対的に流速の遅い排気ガスＸｂとによって形成される剪断流Ｙが作り出される。
【００２８】
このような燃料溜まり防止機構６の上流側に溜まった液体燃料Ｎは、排気ガスＸの流れに押し流されることによって、燃料溜まり防止機構６に到達し、さらには燃料溜まり防止機構６を伝って剪断流Ｙの形成領域まで流される。
そして、剪断流Ｙまで流された液体燃料Ｎは、剪断流Ｙによって剪断されることで微粒化される。微粒化された液体燃料Ｎは、重量が小さく表面張力も弱いため、排気ガスＸの流れに乗って飛ばされ、排気ガスＸと伴にＤＯＣ３まで運ばれる。
【００２９】
このような構成を有する本実施形態のエンジンシステムＳ１においてＤＰＦ４の再生を行う場合には、図１に示すように、ディーゼルエンジン１で発生した排気ガスＸ１が第１配管５ａを流れる状態を維持しながら、バーナ２によって高温ガスを生成する。
そして、高温ガスが混合された排気ガスＸ２は、第２配管５ｂを介してＤＯＣ３に供給され、酸化処理される。さらに、酸化処理されてＤＯＣ３から排出された排気ガスＸ３は、第３配管５ｃを介してＤＰＦ４に供給されて微粒子が捕集されて除去される。最後に、ＤＰＦ４から排出された排気ガスＸは、第４配管５ｄを介して外部領域に排気される。
【００３０】
ここで、本実施形態のエンジンシステムＳ１は、バーナ２によって生成された高温ガスの排出配管となる第２配管５ｂ途中に配置されると共に第２配管５ｂ内に剪断流Ｙを形成することにより第２配管５ｂ途中に溜まった液体燃料Ｎを微粒化する燃料溜まり防止機構６を備えている。
このような本実施形態のエンジンシステムＳ１によれば、燃料溜まり防止機構６によって第２配管５ｂ内に剪断流Ｙが形成される。この結果、第２配管５ｂ内に溜まった液体燃料Ｎが剪断流Ｙに晒されて微粒化され、第２配管５ｂ内の流れに乗って下流側に流されることとなり、第２配管５ｂ内に多くの液体燃料Ｎが溜まることを防止することができる。
したがって、本実施形態のエンジンシステムＳ１によれば、第２配管５ｂ途中に液体燃料Ｎが溜まることを抑止することが可能となる。
【００３１】
なお、第２配管５ｂにおいて、燃料溜まり防止機構６よりも上流側において凝縮した液体燃料Ｎは、いずれ燃料溜まり防止機構６に到達して微粒化される。このため、燃料溜まり防止機構６は、極力第２配管５ｂの下流側（すなわちＤＯＣ３の直近）に配置することが好ましい。
【００３２】
また、本実施形態のエンジンシステムＳ１においては、燃料溜まり防止機構６が、第２配管５ｂの途中に突設される突設部からなっている。
このため、一般的に用いられる円筒形状の配管の内壁面に突設部をスポット溶接等によって固定するだけで燃料溜まり防止機構６を容易に設置することができる。
【００３３】
また、本実施形態のエンジンシステムＳ１においては、燃料溜まり防止機構６が、第２配管５ｂの下部領域のみに設けられている。
突設部からなる燃料溜まり防止機構６は、第２配管５ｂを流れる排気ガスＸに対する障害物となるため、僅かながらでも第２配管５ｂの圧力損失を高める原因となる。このため、最も液体燃料が溜まりやすい第２配管５ｂの下部領域のみに燃料溜まり防止機構６を設置することによって、圧力損失の増加を抑えつつ第２配管５ｂ途中に液体燃料Ｎが溜まることを抑止することが可能となる。
【００３４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００３５】
図４及び図５は、本実施形態における燃料溜まり防止機構７を示す拡大図であり、図４が図１と同じ切断面の拡大図であり、図５が図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【００３６】
図４に示すように、本実施形態における燃料溜まり防止機構７は、断面形状において、先端７ａが第２配管５ｂの中央かつ下流側に向けて飛び出した形状を有しており、これによって先端７ａが燃料溜まり防止機構７を下流側に向けて滴り落ちることを抑制して効率よく液体燃料Ｎを微粒化する。
【００３７】
また、燃料溜まり防止機構７は、断面形状において、第２配管５ｂの上流側から下流側に向かう傾斜面７ｂが第２配管５ｂの内壁面に対して鈍角に接続されており、傾斜面７ｂが先端７ａに向けて緩やかに上昇する形状を有している。
このため、燃料溜まり防止機構７の上流側に溜まった液体燃料を、剪断流が形成される先端７ａまで容易に誘導することが可能となる。
【００３８】
また、図５に示すように、本実施形態の燃料溜まり防止機構７は、第２配管５ｂの内壁に沿って円環状に形状設定されている。
このため、第２配管５ｂの内壁の周方向における全域において付着した液体燃料を微粒化することができる。
【００３９】
さらに、本実施形態の燃料溜まり防止機構７は、剪断流の形成領域である先端７ａに向かって流れる液体燃料を流れ方向と直交する方向に分散する複数の溝７ｃを備えている。これらの溝７ｃは、図５に示すように、燃料溜まり防止機構７の全周に亘って等間隔で配列されており、一旦が先端７ａと接続されている。
このため、先端７ａ（すなわち剪断流の形成領域）に供給されるまでの間に、液体燃料を第２配管５ｂの周方向に分散させることができる。これによって液体燃料の表面張力を弱めて微粒化しやすくすることができる。
【００４０】
なお、本実施形態においては、各溝７ｃが第２配管５ｂの延在方向と平行に延在している構成を採用しているが、溝７ｃが旋回するように延在する構成を採用しても良い。
これによって、液体燃料を第２配管５ｂの円周方向に分散させることができる。
【００４１】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００４２】
図６は、本実施形態における図１と同じ切断面の拡大図である。この図に示すように、本実施形態の第２配管５ｂは、直管領域５ｂ１と、ＤＯＣ３の形状合わせて膨らんだ接続領域５ｂ２とを有している。
そして、燃料溜まり防止機構８が、直管領域５ｂ１の内壁面から連続する領域を有すると共に下流側が直角に落ち込むように接続領域５ｂ２において突出して設けられている。
【００４３】
このような構成を有することによって、燃料溜まり防止機構８の下流側に液体燃料が滴り落ちることを防止すると共に、第２配管５ｂにおける圧力損失の増加を抑制することが可能となる。
【００４４】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４５】
例えば、上記実施形態においては、本発明における内燃機関が車両に搭載されるディーゼルエンジンである構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、内燃機関の種類及び使用形態はどのようなものであっても良い。
【００４６】
また、上記実施形態においては、燃料溜まり防止機構を、エンジンシステムに搭載した例について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、バーナによって生成された燃焼ガスの排気配管に対して適用することができるものである。
【００４７】
また、上記実施形態においては、微粒化手段そのものが本発明の燃料溜まり防止機構である構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば燃料溜まり防止機構が、微粒化手段の他に燃料の堰き止めを行う土手等を別途設けても良い。
【００４８】
また、上記実施形態においては、微粒化手段が突設部からなる構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、微粒化手段として第２配管５ｂの内壁面から第２配管５ｂの半径方向外側に向けて突出する窪みを形成することも可能である。
【符号の説明】
【００４９】
Ｓ１……エンジンシステム、１……ディーゼルエンジン（内燃機関）、２……バーナ、３……ＤＯＣ（酸化触媒）、４……ＤＰＦ（フィルタ）、５……排出配管、６，７，８……燃料溜まり防止機構（微粒化手段、突設部）、７ｃ……溝、Ｎ……液体燃料、Ｘ……排気ガス、Ｙ……剪断流
【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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【図６】
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