(57)【要約】【課題】噴霧燃料を適切に気化させることができ、燃料と酸素とが適切に混合された混合気を改質触媒へ供給することができる排気浄化システムを提供する。【解決手段】排気浄化システム１は、排気通路２２に合流する合流通路３１、合流通路３１に燃料Ｆを噴射する燃料噴射装置４１、合流通路３１に空気Ａを供給する酸素供給装置４２、燃料Ｆを気化させて燃料Ｆと空気Ａとの混合気Ｍを生成する気化混合器５、混合気Ｍを改質して還元剤Ｋを生成する改質触媒６、及び気化混合器５を加熱する加熱装置５０を備える。燃料噴射装置４１は、燃料噴射装置４１から噴射された燃料Ｆが気化混合器５に衝突する位置に配置されている。また、燃料噴射装置４１は、気化混合器５における複数の気化用セル孔が開口する開口端５１４に向けて燃料Ｆを噴射する位置に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（２）の排気通路（２２）における、排気浄化触媒（２３）が配置された位置よりも、前記排気通路における排気ガス（Ｇ）の流れの上流側の位置において、前記排気通路に合流するように接続され、
前記排気浄化触媒に吸蔵された有害物質を還元するための還元剤（Ｋ）を、前記排気通路へ供給する排気浄化システム（１）であって、
前記排気通路に合流する合流通路（３１）と、
前記合流通路に燃料（Ｆ）を噴射する燃料噴射装置（４１）と、
前記合流通路に酸素又は酸素含有気体を供給する酸素供給装置（４２）と、
前記合流通路に配置された、複数の貫通した気化用孔（５１１，５１１Ｘ，５１１Ｙ）を有する気化用多孔体（５１，５１Ｘ，５１Ｙ）であって、前記燃料噴射装置から噴射される前記燃料を複数の前記気化用孔を通過させる際に気化させるとともに、気化された前記燃料を前記酸素供給装置から供給される酸素又は酸素含有気体と混合させて、混合気（Ｍ）を生成する気化混合器（５）と、
前記合流通路に配置された、複数の改質用孔（６１１）を有する改質用多孔体（６１）であって、前記混合気を、複数の前記改質用孔を通過させる際に改質して、前記還元剤を生成する改質触媒（６）と、
前記気化混合器を加熱する加熱装置（５０）と、を備え、
前記燃料噴射装置は、前記燃料噴射装置から噴射された前記燃料が前記気化混合器に衝突する位置に配置されている、排気浄化システム。
【請求項２】
前記気化用多孔体は、複数の前記気化用孔としての複数の気化用セル孔（５１１）を有する気化用ハニカム体（５１）によって構成されており、
前記改質用多孔体は、複数の前記改質用孔としての複数の改質用セル孔を有する改質用ハニカム体によって構成されている、請求項１に記載の排気浄化システム。
【請求項３】
前記燃料噴射装置は、前記気化混合器における複数の前記気化用セル孔が開口する開口端（５１４）に向けて燃料を噴射する位置に配置されており、
前記燃料噴射装置による前記燃料の噴射中心軸線（Ｃ１）と、前記気化混合器における複数の前記気化用セル孔の形成方向（Ｅ）とは互いに傾斜している、請求項２に記載の排気浄化システム。
【請求項４】
前記気化混合器の前記開口端には、複数の前記気化用セル孔の開口部が傾斜する傾斜開口面（５１５）が形成されており、
前記燃料噴射装置の前記噴射中心軸線は、前記傾斜開口面に対して垂直である、又は傾斜しているとともに、複数の前記気化用セル孔の形成方向に対して垂直である、又は傾斜している、請求項３に記載の排気浄化システム。
【請求項５】
前記気化混合器は、前記合流通路における酸素又は酸素含有気体の流れ方向に並ぶ複数の前記気化用ハニカム体（５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ）によって構成されており、
互いに隣接する前記気化用ハニカム体において、前記流れ方向の上流側に位置する第１気化用ハニカム体の複数の前記気化用セル孔は、前記流れ方向の下流側に位置する第２気化用ハニカム体の複数の前記気化用セル孔を形成する隔壁（５１２）の端面（５１２Ａ）と前記流れ方向において対向している、請求項２〜４のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
【請求項６】
前記第１気化用ハニカム体における複数の前記気化用セル孔の配列状態の、前記気化混合器の中心軸線（Ｃ２）を中心とする周方向（Ｒ）の基準位置（Ｐ）と、前記第２気化用ハニカム体における複数の前記気化用セル孔の配列状態の、前記周方向の基準位置とが、前記周方向に互いに異なっている、請求項５に記載の排気浄化システム。
【請求項７】
前記第１気化用ハニカム体における複数の前記気化用セル孔の形状と、前記第２気化用ハニカム体における複数の前記気化用セル孔の形状とが、互いに異なっている、請求項５又は６に記載の排気浄化システム。
【請求項８】
前記第１気化用ハニカム体における複数の前記気化用セル孔の形成方向と、前記第２気化用ハニカム体における複数の前記気化用セル孔の形成方向とが、互いに異なっている、請求項５〜７のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
【請求項９】
前記第２気化用ハニカム体における複数の前記気化用セル孔の断面積は、前記第１気化用ハニカム体における複数の前記気化用セル孔の断面積よりも小さい、請求項５〜８のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
【請求項１０】
複数の前記気化用セル孔の少なくとも一部は、前記気化混合器の中心軸線（Ｃ２）に対して複数の傾斜角度を有するよう屈曲又は湾曲して形成されている、請求項２〜９のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
【請求項１１】
前記気化混合器の中心軸線の方向に平行な断面において、複数の前記気化用セル孔の少なくとも一部の、前記中心軸線の方向における互いに隣接する傾斜部位（５１６）同士は、互いに異なる方向に傾斜して形成されており、
前記断面における前記気化用セル孔の幅をＤ［ｍｍ］、前記傾斜部位の中心軸線の方向における長さ成分をＬ［ｍｍ］、前記中心軸線に直交する方向に対する前記傾斜部位の傾斜角度をθ［°］としたとき、
Ｄ＜Ｌ／ｔａｎθの関係を有する、請求項１０に記載の排気浄化システム。
【請求項１２】
複数の前記気化用セル孔においては、前記燃料噴射装置から噴射される前記燃料が前記気化用セル孔の隔壁（５１２）に衝突する際の鋭角状の衝突角度（α）が、互いに異なっており、
複数の前記気化用セル孔のうちの前記衝突角度が最も小さい気化用セル孔の前記中心軸線の方向における形成長さは、複数の前記気化用セル孔のうちの前記衝突角度が最も大きい気化用セル孔の前記中心軸線の方向における形成長さよりも長い、請求項２〜９のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
【請求項１３】
複数の前記気化用セル孔においては、前記燃料噴射装置から噴射される前記燃料が前記気化用セル孔の隔壁（５１２）に衝突する際の鋭角状の衝突角度（α）が、互いに異なっており、
複数の前記気化用セル孔のうちの前記衝突角度が最も小さい気化用セル孔の断面積（Ｂ）は、複数の前記気化用セル孔のうちの前記衝突角度が最も大きい気化用セル孔の断面積（Ｂ）よりも小さい、請求項２〜９又は１２のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
【請求項１４】
前記気化用多孔体は、
繊維材によって形成された、前記繊維材の間に複数の前記気化用孔としての隙間（５１１Ｘ）を有する気化用繊維質体（５１Ｘ）、又は複数の前記気化用孔としての複数の気孔（５１１Ｙ）を有する気化用多孔質体（５１Ｙ）によって構成されている、請求項１に記載の排気浄化システム。
【請求項１５】
前記酸素供給装置は、前記合流通路における、前記気化混合器の上流側の位置に、供給通路（３５）によって接続されており、
前記供給通路と、前記合流通路における、前記気化混合器と前記改質触媒との間の位置とには、迂回通路（３６）が接続されており、
前記迂回通路には、前記合流通路から前記迂回通路へ分岐する酸素又は酸素含有気体の流量を調整するための流量調整弁（３７）が配置されており、
前記酸素供給装置から前記合流通路へ送られる酸素又は酸素含有気体の一部を、前記迂回通路を通過させて前記改質触媒へ供給するよう構成されている、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
【請求項１６】
前記迂回通路を構成する迂回配管（３６０）の出口部（３６０Ａ）は、前記合流通路内に突出して配置されている、請求項１５に記載の排気浄化システム。
【請求項１７】
前記混合通路における、前記迂回通路の出口部（３６２）と前記改質触媒との間の位置には、前記気化混合器を通過した前記混合気と、前記迂回通路を通過した酸素又は酸素含有気体との混合を促進するための混合部材（３８）が配置されている、請求項１５又は１６に記載の排気浄化システム。
【請求項１８】
前記酸素供給装置は、前記合流通路における、前記気化混合器の上流側の位置に、第１供給通路（３５Ａ）によって接続された第１酸素供給装置（４２Ａ）と、前記合流通路における、前記気化混合器と前記改質触媒との間の位置に、第２供給通路（３５Ｂ）によって接続された第２酸素供給装置（４２Ｂ）とによって構成されており、
前記排気浄化システムは、前記第１酸素供給装置による酸素又は酸素含有気体の流量と、前記第２酸素供給装置による酸素又は酸素含有気体の流量とを調整可能な制御装置（７）をさらに備える、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
【請求項１９】
前記酸素供給装置は、前記合流通路における、前記気化混合器の上流側の位置に、供給通路（３５）によって接続されており、
前記供給通路には、前記合流通路に供給する酸素又は酸素含有気体を加熱する気体加熱装置（４３）が設けられている、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
【請求項２０】
前記合流通路の外周には、前記酸素供給装置から送られる酸素又は酸素含有気体が通過する外周供給通路（３２）が形成されており、
前記外周供給通路を流れる酸素又は酸素含有気体は、前記合流通路を流れる前記混合気によって加熱されるよう構成されている、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
【請求項２１】
前記酸素供給装置は、前記外周供給通路における、前記排気通路側である基端側（Ｄ２）の位置に接続されており、
前記燃料噴射装置は、前記合流通路における、前記基端側と反対側の先端側（Ｄ１）の位置へ燃料を噴射するよう構成されている、請求項２０に記載の排気浄化システム。
【請求項２２】
前記加熱装置によって前記気化混合器を加熱する温度は、前記燃料噴射装置から噴射される燃料が遷移沸騰する温度又は膜沸騰する温度とする、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
【請求項２３】
前記排気浄化システムは、
前記気化混合器又は前記気化混合器の周囲の温度を測定する温度計（４４）と、
前記温度計によって測定される温度が前記燃料の９０％留出温度の許容変動範囲内になるよう、前記加熱装置による前記気化混合器の加熱量を調整する制御装置（７）と、をさらに備える、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化触媒に吸蔵された有害物質を還元するための還元剤を内燃機関の排気通路へ供給する排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関の排気通路には、ＮＯｘ等の有害物質を一旦吸蔵し、有害物質を還元するための還元剤が供給されたときに、有害物質を無害なガスに浄化する排気浄化触媒を配置することが知られている。排気浄化触媒へ供給される還元剤は、内燃機関における空燃比を燃料リッチ側にした際に排気通路へ排気される未燃ガスとする場合、排気通路に設けられた燃料噴射装置から噴射される燃料を改質して生成する改質還元剤とする場合等がある。
【０００３】
改質還元剤を生成する装置としては、例えば、特許文献１に開示された高活性物質添加装置がある。高活性物質添加装置においては、電極の放電によって酸素ガスを電離させる放電リアクタと、液体の炭化水素を加熱して気化させる電気ヒータとを用い、電離された酸素ガスで炭化水素を酸化させて高活性物質としての改質還元剤を生成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１０８３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
改質還元剤によって排気浄化触媒における有害物質の還元反応を促進するためには、排気通路に設けられた燃料噴射装置から噴射される燃料の噴霧液滴をいかに微粒化するかが重要になる。そして、微粒化された噴霧液滴を酸素とできるだけ均一に混合するためには、微粒化された噴霧液滴が適切に気化することが必要になる。
【０００６】
特許文献１において、燃料噴射装置から噴射される燃料の噴霧液滴は、電気ヒータにおける高温に加熱された壁面に衝突する際に分裂して微粒化される。しかし、壁面への噴霧液滴の衝突は１回程度生じるのみであり、噴霧液滴が分裂する回数が少なく、噴霧液滴を適切に気化させることが難しい。従って、噴霧液滴を適切に気化させるためには更なる工夫が必要とされる。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、噴霧燃料を適切に気化させることができ、燃料と酸素とが適切に混合された混合気を改質触媒へ供給することができる排気浄化システムを提供しようとして得られたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、内燃機関（２）の排気通路（２２）における、排気浄化触媒（２３）が配置された位置よりも、前記排気通路における排気ガス（Ｇ）の流れの上流側の位置において、前記排気通路に合流するように接続され、
前記排気浄化触媒に吸蔵された有害物質を還元するための還元剤（Ｋ）を、前記排気通路へ供給する排気浄化システム（１）であって、
前記排気通路に合流する合流通路（３１）と、
前記合流通路に燃料（Ｆ）を噴射する燃料噴射装置（４１）と、
前記合流通路に酸素又は酸素含有気体を供給する酸素供給装置（４２）と、
前記合流通路に配置された、複数の貫通した気化用孔（５１１，５１１Ｘ，５１１Ｙ）を有する気化用多孔体（５１，５１Ｘ，５１Ｙ）であって、前記燃料噴射装置から噴射される前記燃料を複数の前記気化用孔を通過させる際に気化させるとともに、気化された前記燃料を前記酸素供給装置から供給される酸素又は酸素含有気体と混合させて、混合気（Ｍ）を生成する気化混合器（５）と、
前記合流通路に配置された、複数の改質用孔（６１１）を有する改質用多孔体（６１）であって、前記混合気を、複数の前記改質用孔を通過させる際に改質して、前記還元剤を生成する改質触媒（６）と、
前記気化混合器を加熱する加熱装置（５０）と、を備え、
前記燃料噴射装置は、前記燃料噴射装置から噴射された前記燃料が前記気化混合器に衝突する位置に配置されている、排気浄化システムにある。
【０００９】
本発明の他の態様は、内燃機関（２）の排気通路（２２）における、排気浄化触媒（２３）が配置された位置よりも、前記排気通路における排気ガス（Ｇ）の流れの上流側の位置において、前記排気通路に合流するように接続され、
前記排気浄化触媒に吸蔵された有害物質を還元するための還元剤（Ｋ）を、前記排気通路へ供給する排気浄化システム（１）であって、
前記排気通路に合流する合流通路（３１）と、
前記合流通路に燃料（Ｆ）を噴射する燃料噴射装置（４１）と、
前記合流通路に酸素又は酸素含有気体を供給する酸素供給装置（４２）と、
前記合流通路に配置された、複数の気化用セル孔（５１１）を有する気化用ハニカム体（５１）であって、前記燃料噴射装置から噴射される燃料（Ｆ）を複数の前記気化用セル孔を通過させる際に気化させるとともに、気化された前記燃料を前記酸素供給装置から供給される酸素又は酸素含有気体と混合させて、混合気（Ｍ）を生成する気化混合器（５）と、
前記合流通路に配置された、複数の改質用孔（６１１）を有する改質用多孔体（６１）であって、前記混合気を、複数の前記改質用セル孔を通過させる際に改質して、前記還元剤を生成する改質触媒（６）と、
前記気化混合器を加熱する加熱装置（５０）と、を備え、
前記燃料噴射装置は、前記気化混合器における複数の前記気化用セル孔が開口する開口端（５１４）に向けて燃料を噴射する位置に配置されており、
前記燃料噴射装置による前記燃料の噴射中心軸線（Ｃ１）と、前記気化混合器における複数の前記気化用セル孔の形成方向（Ｅ）とは互いに傾斜している、排気浄化システムにある。
【００１０】
本発明のさらに他の態様は、内燃機関（２）の排気通路（２２）における、排気浄化触媒（２３）が配置された位置よりも、前記排気通路における排気ガス（Ｇ）の流れの上流側の位置において、前記排気通路に合流するように接続され、
前記排気浄化触媒に吸蔵された有害物質を還元するための還元剤（Ｋ）を、前記排気通路へ供給する排気浄化システム（１）であって、
前記排気通路に合流する合流通路（３１）と、
前記合流通路に燃料（Ｆ）を噴射する燃料噴射装置（４１）と、
前記合流通路に酸素又は酸素含有気体を供給する酸素供給装置（４２）と、
前記合流通路に配置された、複数の気化用セル孔（５１１）を有する気化用ハニカム体（５１）であって、前記燃料噴射装置から噴射される燃料（Ｆ）を複数の前記気化用セル孔を通過させる際に気化させるとともに、気化された前記燃料を前記酸素供給装置から供給される酸素又は酸素含有気体と混合させて、混合気（Ｍ）を生成する気化混合器（５）と、
前記合流通路に配置された、複数の改質用孔（６１１）を有する改質用多孔体（６１）であって、前記混合気を、複数の前記改質用セル孔を通過させる際に改質して、前記還元剤を生成する改質触媒（６）と、
前記気化混合器を加熱する加熱装置（５０）と、を備え、
前記燃料噴射装置は、前記気化混合器における複数の前記気化用セル孔が開口する開口端（５１４）に向けて燃料を噴射する位置に配置されており、
前記気化混合器は、前記合流通路における酸素又は酸素含有気体の流れ方向に並ぶ複数の前記気化用ハニカム体（５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ）によって構成されており、
互いに隣接する前記気化用ハニカム体において、前記流れ方向の上流側に位置する第１気化用ハニカム体の複数の前記気化用セル孔は、前記流れ方向の下流側に位置する第２気化用ハニカム体の複数の前記気化用セル孔を形成する隔壁（５１２）の端面（５１２Ａ）と前記流れ方向において対向している、排気浄化システムにある。
【発明の効果】
【００１１】
（一態様の排気浄化システム）
前記一態様の排気浄化システムにおいては、燃料噴射装置から噴射される燃料を気化させるために、複数の貫通した気化用孔を有する気化用多孔体から構成された気化混合器を用いる。この気化混合器は、加熱装置によって加熱される。また、燃料噴射装置は、燃料噴射装置から噴射された燃料が気化混合器に衝突する位置に配置されている。
【００１２】
これらの構成により、燃料噴射装置から噴射されて多数に分散する燃料の噴霧液滴の多くが、貫通した気化用孔を形成する固形部への衝突を繰り返し、気化用孔を通過する。これにより、噴霧液滴を効果的に微粒化することができ、噴霧液滴を適切に気化させることができる。
【００１３】
また、噴霧液滴が固形部に衝突する機会が多くなることにより、噴霧液滴が気化用孔を通過する時間が長くなる。これにより、微粒化又は気化された燃料が、気化用孔において酸素又は酸素含有気体と混合されやすくすることができる。そのため、気化された燃料と酸素とが適切に混合された混合気を改質触媒へ供給することができ、改質触媒において、排気浄化触媒における有毒物質を還元する能力に優れた還元剤を生成することができる。
【００１４】
それ故、前記他の態様の排気浄化システムによれば、噴霧燃料を適切に気化させることができ、燃料と酸素とが適切に混合された混合気を改質触媒へ供給することができる。
【００１５】
（他の態様の排気浄化システム）
前記他の態様の排気浄化システムにおいては、燃料噴射装置から噴射される燃料を気化させるために、複数の気化用セル孔を有する気化用ハニカム体から構成された気化混合器を用いる。この気化混合器は、加熱装置によって加熱される。また、燃料噴射装置は、気化混合器における複数の気化用セル孔の開口端に向けて燃料を噴射する位置に配置されており、燃料噴射装置による燃料の噴射中心軸線と、気化混合器における複数の気化用セル孔の形成方向とが互いに傾斜している。
【００１６】
仮に、燃料噴射装置による燃料の噴射中心軸線と、気化混合器における複数の気化用セル孔の形成方向とが平行である場合には、燃料噴射装置から噴射されて多数に分散する燃料の噴霧液滴の多くが、気化用セル孔同士を隔てる隔壁に衝突する機会が少なく、気化用セル孔を通過する時間も短い。この場合には、噴霧液滴を微粒化する効果が得られにくく、また、噴霧液滴が気化用セル孔において酸素又は酸素含有気体と混合される効果も得られにくい。
【００１７】
これに対し、燃料噴射装置による燃料の噴射中心軸線と、気化混合器における複数の気化用セル孔の形成方向とが互いに傾斜していることにより、燃料噴射装置から噴射されて多数に分散する燃料の噴霧液滴の多くが、気化用セル孔同士を隔てる隔壁に衝突する機会が多くなる。これにより、噴霧液滴を効果的に微粒化することができ、噴霧液滴を適切に気化させることができる。
【００１８】
また、噴霧液滴が隔壁に衝突する機会が多くなることにより、噴霧液滴が気化用セル孔を通過する時間が長くなる。これにより、微粒化又は気化された燃料が、気化用セル孔において酸素又は酸素含有気体と混合されやすくすることができる。そのため、気化された燃料と酸素とが適切に混合された混合気を改質触媒へ供給することができ、改質触媒において、排気浄化触媒における有毒物質を還元する能力に優れた還元剤を生成することができる。
【００１９】
それ故、前記他の態様の排気浄化システムによれば、噴霧燃料を適切に気化させることができ、燃料と酸素とが適切に混合された混合気を改質触媒へ供給することができる。
【００２０】
（さらに他の態様の排気浄化システム）
前記さらに他の態様の排気浄化システムにおいては、燃料噴射装置から噴射される燃料を気化させるために、複数の気化用ハニカム体から構成されるとともに加熱装置によって加熱される気化混合器を用いる。また、燃料噴射装置は、気化混合器における複数の気化用セル孔の開口端に向けて燃料を噴射する位置に配置されている。
【００２１】
仮に、気化混合器が１つの気化用ハニカム体から構成され、燃料噴射装置による燃料の噴射中心軸線と、気化混合器における複数の気化用セル孔の形成方向とが平行である場合には、燃料噴射装置から噴射されて多数に分散する燃料の噴霧液滴の多くが、気化用セル孔同士を隔てる隔壁の端面に衝突する機会が少なく、気化用セル孔を通過する時間も短い。この場合には、噴霧液滴を微粒化する効果が得られにくく、また、噴霧液滴が気化用セル孔において酸素又は酸素含有気体と混合される効果も得られにくい。
【００２２】
これに対し、前記さらに他の態様の排気浄化システムにおいては、気化混合器が複数の気化用ハニカム体から構成されている。また、第１気化用ハニカム体の複数の気化用セル孔は、第１気化用ハニカム体に隣接する第２気化用ハニカム体の複数の気化用セル孔を形成する隔壁の端面と、酸素又は酸素含有気体の流れ方向において対向している。これにより、各気化用ハニカム体の複数の気化用セル孔における噴霧液滴の通過経路を互いにずらすことができる。
【００２３】
そして、燃料噴射装置から噴射されて第１気化用ハニカム体の気化用セル孔を通過する燃料の噴霧液滴の一部は、第２気化用ハニカム体の隔壁の端面に衝突する。このとき、隔壁の端面に衝突して分裂する噴霧液滴は、第１気化用ハニカム体における１つの気化用セル孔から、第２気化用ハニカム体における複数の気化用セル孔へと分散して通過する。これにより、噴霧液滴を効果的に微粒化することができ、噴霧液滴を適切に気化させることができる。
【００２４】
また、噴霧液滴が隔壁の端面に衝突することにより、噴霧液滴が気化用セル孔を通過する時間が長くなる。これにより、微粒化又は気化された燃料が、気化用セル孔において酸素又は酸素含有気体と混合されやすくすることができる。そのため、気化された燃料と酸素とが適切に混合された混合気を改質触媒へ供給することができ、改質触媒において、排気浄化触媒における有毒物質を還元する能力に優れた還元剤を生成することができる。
【００２５】
それ故、前記さらに他の態様の排気浄化システムによっても、噴霧燃料を適切に気化させることができ、燃料と酸素とが適切に混合された混合気を改質触媒へ供給することができる。
【００２６】
なお、本発明の一態様、他の態様及びさらに他の態様の排気浄化システムにおいて示す各構成要素のカッコ書きの符号は、実施形態における図中の符号との対応関係を示すが、各構成要素を実施形態の内容のみに限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態１にかかる、排気浄化システムを示す説明図。
【図２】実施形態１にかかる、排気浄化システムの燃料噴射装置及び気化混合器の周辺を拡大して示す説明図。
【図３】実施形態１にかかる、気化混合器の一部を拡大して示す説明図。
【図４】実施形態１にかかる、排気浄化触媒の温度と、排気浄化触媒におけるＮＯｘの吸蔵可能量との関係を示すグラフ。
【図５】実施形態１にかかる、気化混合器における加熱面の温度と、燃料の噴霧液滴の蒸発時間との関係を示すグラフ。
【図６】比較形態にかかる、排気浄化システムの燃料噴射装置及び気化混合器の周辺を拡大して示す説明図。
【図７】比較形態にかかる、気化混合器の気化用セル孔を燃料の噴霧液滴が通過する状態を示す説明図。
【図８】実施形態１にかかる、気化混合器の気化用セル孔を燃料の噴霧液滴が通過する状態を示す説明図。
【図９】実施形態２にかかる、排気浄化システムの燃料噴射装置及び気化混合器の周辺を拡大して示す説明図。
【図１０】実施形態３にかかる、排気浄化システムの燃料噴射装置及び気化混合器の周辺を拡大して示す説明図。
【図１１】実施形態３にかかる、３つの気化用ハニカム体から構成された気化混合器の気化用セル孔を燃料の噴霧液滴が通過する状態を示す説明図。
【図１２】実施形態３にかかる、３つの気化用ハニカム体から構成された気化混合器を示す斜視図。
【図１３】比較形態にかかる、１つの気化用ハニカム体から構成された気化混合器の気化用セル孔を燃料の噴霧液滴が通過する状態を示す説明図。
【図１４】実施形態４にかかる、３つの気化用ハニカム体から構成された気化混合器を示す斜視図。
【図１５】実施形態５にかかる、排気浄化システムの燃料噴射装置及び気化混合器の周辺を拡大して示す説明図。
【図１６】実施形態６にかかる、３つの気化用ハニカム体から構成された気化混合器を示す斜視図。
【図１７】実施形態７にかかる、排気浄化システムの燃料噴射装置、気化混合器及び改質触媒の周辺を拡大して示す説明図。
【図１８】実施形態８にかかる、排気浄化システムを示す説明図。
【図１９】実施形態８にかかる、気化混合器の一部を拡大して示す説明図。
【図２０】実施形態８にかかる、排気浄化システムの燃料噴射装置及び気化混合器の周辺を拡大して示す説明図。
【図２１】実施形態９にかかる、排気浄化システムの燃料噴射装置及び気化混合器の周辺を拡大して示す説明図。
【図２２】実施形態９にかかる、気化混合器の一部を拡大して示す説明図。
【図２３】実施形態１０にかかる、排気浄化システムの燃料噴射装置及び気化混合器の周辺を拡大して示す説明図。
【図２４】実施形態１１にかかる、排気浄化システムの一部を拡大して示す説明図。
【図２５】実施形態１１にかかる、気体加熱装置がない場合とある場合とについて、気化混合器の温度を目標温度にするために要する時間を示すグラフ。
【図２６】実施形態１１にかかる、気体加熱装置の周辺を拡大して示す説明図。
【図２７】実施形態１１にかかる、気体加熱装置を動作させるタイミングの一例を示すフローチャート。
【図２８】実施形態１２にかかる、排気浄化システムの燃料噴射装置及び気化混合器の周辺を拡大して示す説明図。
【図２９】実施形態１２にかかる、他の排気浄化システムの燃料噴射装置及び気化混合器の周辺を拡大して示す説明図。
【図３０】実施形態１３にかかる、排気浄化システムを示す説明図。
【図３１】実施形態１３にかかる、他の排気浄化システムを示す説明図。
【図３２】実施形態１３にかかる、気化混合器に供給される空気の総流量と、気化混合器における燃料の気化率との関係を示すグラフ。
【図３３】実施形態１４にかかる、排気浄化システムを示す説明図。
【図３４】実施形態１５にかかる、排気浄化システムの一部を示す説明図。
【図３５】実施形態１５にかかる、気化混合器における温度勾配、及び気化混合器に存在する燃料の量を、気化混合器の上流側端面から下流側端面までの範囲について示すグラフ。
【図３６】実施形態１５にかかる、軽油が気化混合器によって蒸発する際の、気化混合器の壁面における温度と燃料の蒸発量との関係を示すグラフ。
【図３７】確認試験にかかる、実施形態３についての、空間速度の変化に対する気化混合器における気化率（％）の違いを示すグラフ。
【図３８】確認試験にかかる、実施形態３についての、空間速度の変化に対する改質触媒の温度（℃）の違いを示すグラフ。
【図３９】確認試験にかかる、比較形態についての、空間速度の変化に対する気化混合器における気化率（％）の違いを示すグラフ。
【図４０】確認試験にかかる、比較形態についての、空間速度の変化に対する改質触媒の温度（℃）の違いを示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
前述した排気浄化システムにかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
＜実施形態１＞
本形態の排気浄化システム１は、図１に示すように、内燃機関としてのエンジン２の排気通路２２へ、排気通路２２内の排気浄化触媒２３に吸蔵された有害物質としてのＮＯｘを還元するための還元剤Ｋを供給するものである。排気浄化システム１は、排気通路２２における、排気浄化触媒２３が配置された位置よりも、排気通路２２における排気ガスＧの流れの上流側の位置において、排気通路２２に合流するように接続されている。
【００２９】
排気浄化システム１は、合流通路３１、燃料噴射装置４１、酸素供給装置４２、気化混合器５、改質触媒６及び加熱装置５０を備える。合流通路３１は、排気通路２２に合流する状態で形成されている。燃料噴射装置４１は、合流通路３１に燃料Ｆを噴射するものである。酸素供給装置４２は、合流通路３１に、酸素を含有する空気Ａを供給するものである。
【００３０】
気化混合器５は、図２及び図３に示すように、合流通路３１に配置された、
複数の気化用孔としての気化用セル孔５１１を有する、気化用多孔体としての気化用ハニカム体５１によって構成されている。気化混合器５は、燃料噴射装置４１から噴射される燃料Ｆを、複数の気化用セル孔５１１を通過させる際に気化させるとともに、気化された燃料Ｆを、酸素供給装置４２から供給される空気Ａと混合させて、混合気Ｍを生成するものである。
【００３１】
改質触媒６は、合流通路３１に配置された、複数の改質用孔としての改質用セル孔６１１を有する、改質用多孔体としての改質用ハニカム体６１によって構成されている。改質触媒６は、混合気Ｍを、複数の改質用セル孔６１１を通過させる際に改質して、還元剤Ｋを生成するものである。加熱装置５０は、気化混合器５を加熱するものである。
【００３２】
図２に示すように、燃料噴射装置４１は、燃料噴射装置４１から噴射された燃料Ｆが気化混合器５に衝突する位置に配置されている。燃料噴射装置４１は、気化混合器５における複数の気化用セル孔５１１が開口する開口端５１４に向けて燃料Ｆを噴射する位置に配置されている。燃料噴射装置４１による燃料Ｆの噴射中心軸線Ｃ１と、気化混合器５における複数の気化用セル孔５１１の形成方向Ｅとは互いに傾斜している。
【００３３】
以下に、本形態の排気浄化システム１について詳説する。
（排気浄化システム１）
図１に示すように、本形態の排気浄化システム１は、車両に搭載されるものであり、車両のエンジン２から排気される排気ガスＧの浄化を行うものである。排気浄化システム１は、エンジン２とは別に構成されており、エンジン２から排気される未燃ガスとは別の還元剤Ｋを用いて、排気浄化触媒２３に吸蔵されたＮＯｘを還元するものである。
【００３４】
排気浄化触媒２３に吸蔵されたＮＯｘは、エンジン２における空燃比を、理論空燃比よりも燃料リッチ側にして、エンジン２における燃焼運転を行ったときに、エンジン２から排気通路２２に排気される排気ガスＧに含まれる未燃ガスによって還元し、浄化することができる。排気浄化システム１は、エンジン２から排気される未燃ガスによる排気浄化触媒２３中のＮＯｘの還元を補助する目的で使用することができる。
【００３５】
未燃ガス中には、排気浄化触媒２３中のＮＯｘを還元する際の還元剤となる一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ2）、炭化水素（ＨＣ）等が含まれる。また、改質触媒６においては、水素等が生成される。そして、未燃ガス、水素等が、有害物質であるＮＯｘと反応することにより、ＮＯｘが無害なＮ2（窒素）に還元・浄化される。
【００３６】
本形態の排気浄化触媒２３は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒であり、ＮＯｘ吸蔵還元触媒には、ＮＯｘ（窒素酸化物）が吸蔵される。ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、有害物質であるＮＯ、ＮＯ2、Ｎ2Ｏ等のＮＯｘを吸蔵し、ＮＯｘを無害なＮ2（窒素）に還元して浄化するものである。
【００３７】
排気浄化触媒２３は、複数のセル孔を有するハニカム状等に形成されたセラミックス（金属酸化物）の担持体に、ＮＯｘの吸蔵を促進する物質、ＮＯｘの還元反応を促進する触媒としての貴金属、酸素を放出する機能を有する酸化セリウム（セリア、ＣｅＯ2）等が担持されたものである。排気浄化触媒２３の複数のセル孔は、三角状、四角状、六角状等の種々の形状に形成することができる。排気浄化触媒２３は、排気通路２２内に配置された、ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯの有害物質を浄化する三元触媒と併用することができる。
【００３８】
本形態のエンジン２は、自然着火によって燃焼を行うディーゼルエンジンであり、ディーゼルエンジンにおいては、燃料弁から噴射された燃料Ｆとしての軽油が空気Ａと混合されて燃焼する。また、燃料噴射装置４１における燃料Ｆには、軽油等が用いられる。
【００３９】
エンジン２は、複数の気筒を有するレシプロエンジンの他、ロータリーエンジン等の種々のエンジンとすることができる。また、エンジン２は、点火コイルによって着火されて燃焼を行うガソリンエンジンとすることもできる。
【００４０】
改質触媒６においては、主に、以下に示す反応が行われて、燃料Ｆから還元剤Ｋとしての水素が生成される。まず、改質触媒６においては、燃料噴射装置４１から噴射された燃料Ｆにおける炭化水素（ＨＣ）と酸素（Ｏ2）とによって水が生成される。この水が生成される反応は、発熱を伴った酸化反応として、ＨＣ＋Ｏ2→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2（反応式１）として表される。
【００４１】
次いで、主に、改質触媒６においては、燃料噴射装置４１から噴射された燃料Ｆにおける炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）と水（Ｈ2Ｏ）とによって水素（Ｈ2）が生成される。この水素が生成される反応には、２通りの反応がある。その一つは、吸熱を伴った水蒸気改質反応として、ＨＣ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋Ｈ2（反応式２）として表される。もう一つは、発熱を伴った水性ガスシフト反応として、ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2（反応式３）として表される。
【００４２】
反応式１の酸化反応によって生成された水が、反応式２の水蒸気改質反応及び反応式３の水性ガスシフト反応に用いられる。また、水蒸気改質反応によって生成された一酸化炭素又は燃料Ｆに含まれる一酸化炭素が、水性ガスシフト反応に用いられる。
【００４３】
改質触媒６は、加熱装置５０によって加熱される気化混合器５から供給される混合気Ｍ、周囲からの熱伝達等によって加熱される。改質触媒６の温度が低い状態においては、主に反応式１の酸化反応が生じ、このときの発熱によって改質触媒６が加熱される。そして、改質触媒６の温度が６５０℃以上になると、反応式２の水蒸気改質反応及び反応式３の水性ガスシフト反応が生じる。還元剤Ｋは、燃料Ｆを改質したものであるので、改質還元剤ということもできる。
【００４４】
図１に示すように、改質触媒６を構成する改質用ハニカム体６１の複数の改質用セル孔６１１には、酸化触媒としてのＲｈ等が担持されている。気化混合器５において混合気Ｍを生成する際には、酸素供給装置４２による空気Ａの供給量に対する燃料噴射装置４１による燃料Ｆの供給量を多くして、意図的に燃料リッチな混合気Ｍを生成する。そして、酸化反応が行われた後においても、混合気Ｍ中に炭化水素が残存するようにし、水蒸気改質反応及び水性ガスシフト反応が行われる際の炭化水素を確保する。また、改質触媒６が熱によって損傷しないようにするため、改質触媒６の温度が９００℃未満になるように反応が制御される。
【００４５】
排気浄化システム１は、排気浄化触媒２３に吸蔵されたＮＯｘを還元する用途の他に、エンジン２の始動時に排気浄化触媒２３を暖気（加熱）する用途として使用することもできる。エンジン２の始動時においては、排気浄化触媒２３が排気ガスＧによって加熱されておらず、排気浄化触媒２３の温度が、例えば１５０℃未満の低温になっている。
【００４６】
排気浄化触媒２３の温度が２００℃未満程度に低い場合には、排気浄化触媒２３がＮＯｘを吸蔵する能力が低く、その性能を確保しにくい。そこで、エンジン２の始動時において、排気浄化システム１によって、排気浄化触媒２３へ改質触媒６によって生成された還元剤Ｋとしての水素を供給し、この水素と、排気通路２２を流れて排気浄化触媒２３中に存在する酸素とを反応させる。これにより、水素と酸素とが反応する際の熱によって、排気浄化触媒２３を昇温させることができる。
【００４７】
図４には、排気浄化触媒２３の、温度（℃）に対するＮＯｘ吸蔵可能量（ｇ／ｕｎｉｔ）の変化を示す。同図には、ＮＯｘの排出規制を強化するために、排気浄化触媒２３に必要とされるＮＯｘの吸蔵可能量を二点鎖線Ｘによって示す。同図に示すように、排気浄化触媒２３は、２５０〜３００℃において、ＮＯｘを吸蔵する能力が最も高くなると考えられる。そのため、排気浄化システム１を用いることにより、エンジン２の始動時において、排気浄化触媒２３を２５０〜３００℃に迅速に昇温することができる。
【００４８】
また、排気浄化システム１は、エンジン２から排気通路２２へ排気される排気ガスＧ中の未燃ガスによって、排気浄化触媒２３中のＮＯｘを還元する際に、排気浄化触媒２３から排気通路２２における排気ガスＧの流れの下流側にしみ出されるＮＯｘを還元する用途として用いることもできる。エンジン２から排気通路２２へ排気された未燃ガスが排気浄化触媒２３に到達するときには、排気浄化触媒２３に担持された酸化セリウムが酸素を放出する。そして、この酸素と未燃ガスとが反応することにより、排気浄化触媒２３の温度が上昇し、排気浄化触媒２３に吸蔵されたＮＯｘが放出される。そして、このＮＯｘは、排気浄化触媒２３における貴金属を触媒として未燃ガスと反応して還元され、Ｎ2等の無害な物質に浄化される。
【００４９】
しかし、炭化水素が多く含まれる未燃ガスによるＮＯｘの還元反応の反応速度はそれほど速くない。一方、排気浄化システム１から排気浄化触媒２３に供給される水素によるＮＯｘの還元反応の速度は、炭化水素による場合と比べて速い。そこで、エンジン２において燃料リッチな状態で燃焼を行った後の排気ガスＧに含まれる未燃ガスによって、排気浄化触媒２３からＮＯｘが放出されるタイミングに合わせて、排気浄化システム１から排気浄化触媒２３へ水素を供給する。これにより、排気浄化触媒２３から排気通路２２における排気ガスＧの流れの下流側へのＮＯｘのしみ出しをほとんどなくすことができる。
【００５０】
図１に示すように、エンジン２の排気通路２２は、エンジン２に接続された排気管２１内に形成されている。排気浄化システム１の合流通路３１は、排気管２１を構成する側壁の一部に設けられた開口部２４に接続された合流管３Ａ内に形成されている。本形態の合流管３Ａは、水平方向又は水平方向に近い状態に配置された排気管２１に対して、上方から接続されている。
【００５１】
図２に示すように、燃料噴射装置４１は、合流通路３１における、排気通路２２から離れた先端側Ｄ１の位置へ燃料Ｆを噴射するよう構成されている。ここで、本形態においては、合流通路３１の通路形成方向Ｄにおいて、合流通路３１が排気通路２２に接続される側を基端側Ｄ２といい、基端側Ｄ２と反対側を先端側Ｄ１という。
【００５２】
合流管３Ａの先端部（本形態においては上端部）には、燃料噴射装置４１から噴射される燃料Ｆ、及び酸素供給装置４２から送られる空気Ａが通過する通過口３３が形成されている。ここで、合流管３Ａの先端部とは、合流管３Ａが排気管２１に接続された基端部とは反対側の端部のことをいう。また、合流管３Ａ内の合流通路３１は、気化混合器５及び改質触媒６を収容可能な十分な長さに形成されている。酸素供給装置４２は、ブロア（送風装置）、エアポンプ等によって形成される。
【００５３】
図１及び図２に示すように、合流通路３１の外周には、酸素供給装置４２から送られる空気Ａが通過する外周供給通路３２が形成されている。本形態においては、合流管３Ａは、外周供給通路３２を形成するための外管３Ｂ内に同軸状に挿通されている。外周供給通路３２は、合流管３Ａと外管３Ｂとの間において環状に形成されている。外周供給通路３２と合流通路３１とは、鉛直方向の上側の端部において接続されている。言い換えれば、合流管３Ａの先端側Ｄ１の端部と、外管３Ｂの先端側Ｄ１の端部との間には、外周供給通路３２から合流通路３１へ空気Ａを導くための端部空間３４が形成されている。
【００５４】
酸素供給装置４２を構成する酸素ポンプは、外管３Ｂ（外周供給通路３２）の基端側Ｄ２の端部に接続されている。そして、酸素供給装置４２による空気Ａは、外管３Ｂ内の外周供給通路３２を基端側Ｄ２から先端側Ｄ１へ流れた後、燃料Ｆとの混合気Ｍとなって合流管３Ａ内の合流通路３１を先端側Ｄ１から基端側Ｄ２へ流れる。
【００５５】
外周供給通路３２を流れる空気Ａは、合流通路３１を流れる混合気Ｍによって加熱されるよう構成されている。言い換えれば、気化混合器５、改質触媒６及び合流通路３１における混合気Ｍ等が有する熱は、合流管３Ａを介して外周供給通路３２を流れる空気Ａに伝達される。これにより、酸素供給装置４２から合流通路３１へ供給される空気Ａを予熱することができ、気化混合器５及び改質触媒６へ予熱された空気Ａを供給することができる。
【００５６】
図１に示すように、燃料噴射装置４１は、合流通路３１へ燃料Ｆを噴射させる燃料弁として構成されている。燃料噴射装置４１へは、燃料ポンプ４１１によって燃料タンク４１２から燃料Ｆが送り出される。また、燃料噴射装置４１には、燃料Ｆを加熱するヒータが設けられている。燃料噴射装置４１は、外管３Ｂにおける先端側Ｄ１の端部に取り付けられており、端部空間３４に配置された噴射先端部４１３から合流管３Ａの通過口３３に向けて燃料Ｆを噴射するよう構成されている。
【００５７】
図２に示すように、合流管３Ａの先端側Ｄ１の端部及び外管３Ｂの先端側Ｄ１の端部は、合流通路３１及び外周供給通路３２の中心軸線Ｃ２に対して傾斜して形成されている。そして、外管３Ｂの先端側Ｄ１の端部に取り付けられた燃料噴射装置４１の噴射中心軸線Ｃ１は、合流通路３１及び外周供給通路３２の中心軸線Ｃ２に対して傾斜している。
【００５８】
噴射中心軸線Ｃ１とは、燃料噴射装置４１から燃料Ｆが噴射される範囲の中心を通る線のことをいう。中心軸線Ｃ２とは、断面円形状等に形成された合流通路３１の中心を通る線、又は断面円形状等に形成された気化混合器５の中心を通る線のことをいう。中心軸線Ｃ２は、合流通路３１等が断面円形状を有していない場合であっても、断面における図心位置を通る線とする。
【００５９】
気化混合器５は、合流通路３１の通路形成方向Ｄの一部を埋めるように、合流通路３１に配置されている。気化混合器５の複数の気化用セル孔５１１は、合流通路３１の中心軸線Ｃ２の方向に沿って配置されている。改質触媒６は、合流通路３１における、気化混合器５の配置位置よりも、混合気Ｍの流れの下流側の位置において、合流通路３１の通路形成方向Ｄの一部を埋めるように配置されている。改質触媒６の複数の改質用セル孔６１１は、合流通路３１の中心軸線Ｃ２の方向に沿って配置されている。本形態の合流管３Ａ及び合流通路３１は、鉛直方向に沿って形成されており、合流通路３１において、改質触媒６は、気化混合器５の下方に配置されている。
【００６０】
本形態においては、気化混合器５における複数の気化用セル孔５１１の形成方向Ｅは、鉛直方向に向けられており、燃料噴射装置４１の噴射中心軸線Ｃ１は、鉛直方向に対して４５°以内の角度で傾斜している。燃料噴射装置４１の噴射中心軸線Ｃ１と、複数の気化用セル孔５１１の形成方向Ｅとしての中心軸線Ｃ２との間の傾斜角度は、０°を超えて４５°以下とすることができる。また、噴射中心軸線Ｃ１と中心軸線Ｃ２との間の傾斜角度は、好ましくは、１０°以上４５°以下とすることができる。
【００６１】
気化混合器５を構成する気化用ハニカム体５１は、金属、セラミックス等によって構成することができる。また、気化用ハニカム体５１には、耐熱性に優れた材料を用いることが好ましい。
【００６２】
図２及び図３に示すように、燃料噴射装置４１から噴射される燃料Ｆは、合流管３Ａの通過口３３を通って気化混合器５における複数の気化用セル孔５１１に傾斜して衝突する。燃料Ｆは、燃料噴射装置４１の噴射先端部４１３から円錐状に広がって噴射される。噴射中心軸線Ｃ１は、円錐状に広がって噴射される燃料Ｆの中心を通る軸線とする。そして、燃料噴射装置４１から気化混合器５の複数の気化用セル孔５１１に衝突する燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１の衝突角度は、気化混合器５の各部において異なっている。
【００６３】
噴射先端部４１３には、燃料Ｆを噴射するための噴射孔を１つ形成することができる。噴射孔は、噴射先端部４１３の中心位置に対して放射状に並ぶ状態で形成することもできる。また、この噴射孔は、噴射先端部４１３の中心位置に対する径方向の複数箇所に形成することもできる。
【００６４】
燃料噴射装置４１の噴射先端部４１３と気化混合器５の上側の開口端５１４との間の距離は、噴射先端部４１３から円錐状に広がって噴射される燃料Ｆが開口端５１４の全体に衝突するように設定することができる。
【００６５】
加熱装置５０は、気化混合器５を加熱する種々の構成とすることができる。加熱装置５０は、通電によって発熱する発熱体によって気化混合器５を加熱するものとすることができる。加熱装置５０は、合流管３Ａの内部又は合流管３Ａの壁面に設けることができる。また、加熱装置５０は、気化混合器５に設けることもできる。
【００６６】
加熱装置５０によって気化混合器５を加熱する温度は、燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１が気化混合器５に接触した際に分裂（気化）しやすい温度とする。気化混合器５を加熱する温度は、燃料噴射装置４１から噴射される燃料Ｆが遷移沸騰する温度又は膜沸騰する温度とする。具体的には、気化混合器５を加熱する温度は、３５０℃以上とすることができる。
【００６７】
図５には、燃料Ｆとしての軽油の噴霧液滴Ｆ１が加熱面に接触するときに、加熱面の温度（℃）と噴霧液滴Ｆ１の蒸発時間（ｓ）との関係を示す。加熱面の温度が３５０℃未満である場合には、噴霧液滴Ｆ１が核沸騰し、３５０℃に近づくに連れて蒸発時間が短くなる。また、噴霧液滴Ｆ１が核沸騰する際には、噴霧液滴Ｆ１は加熱面に付着する。
【００６８】
一方、加熱面の温度が３５０〜４８０℃の付近においては、噴霧液滴Ｆ１が遷移沸騰し、加熱面の温度が４８０℃を超えると、噴霧液滴Ｆ１が膜沸騰する。核沸騰とは、沸点に達した部分から蒸気泡が発生する状態の沸騰を示し、膜沸騰とは、加熱面（伝熱面）を、沸騰した蒸気が膜となって覆う状態の沸騰を示す。また、遷移沸騰とは、核沸騰と膜沸騰との間を遷移する状態の沸騰を示す。
【００６９】
また、遷移沸騰を行う際には、噴霧液滴Ｆ１と加熱面との間に薄い蒸気の膜が形成され、この蒸気の膜が噴霧液滴Ｆ１の蒸発を遅らせるライデンフロスト現象が生じる。そのため、遷移沸騰を行う温度域における蒸発時間は若干長くなる。ライデンフロスト現象によって噴霧液滴Ｆ１の気化を遅らせる影響を少なくしたければ、加熱装置５０によって気化混合器５を加熱する温度は４００℃前後にすることが考えられる。
【００７０】
ただし、加熱装置５０による気化混合器５の加熱温度には、部分的な偏りが生じるおそれがある。そして、局所的に３５０℃付近の核沸騰が生じることを防ぐためには、加熱装置５０による気化混合器５の加熱温度は膜沸騰が生じる５００℃以上とすることが好ましい。
【００７１】
図１に示すように、排気浄化システム１における燃料噴射装置４１、酸素供給装置４２及び加熱装置５０は、制御装置７に接続されている。燃料噴射装置４１、酸素供給装置４２及び加熱装置５０は、制御装置７からの指令を受けて動作する。制御装置７は、車両の、コンピュータを用いた電子制御装置（ＥＣＵ）によって構築されている。制御装置７は、エンジン２の電子制御装置に構築することができ、エンジン２の電子制御装置とは別の電子制御装置に構築することもできる。
【００７２】
（作用効果）
本形態の排気浄化システム１においては、燃料噴射装置４１から噴射される燃料Ｆを気化させるために、複数の貫通した気化用孔としての気化用セル孔５１１を有する気化用多孔体としての気化用ハニカム体５１から構成された気化混合器５を用いる。この気化混合器５は、加熱装置５０によって加熱される。また、燃料噴射装置４１は、燃料噴射装置４１から噴射された燃料Ｆが気化混合器５に衝突する位置に配置されている。
【００７３】
これらの構成により、燃料噴射装置４１から噴射されて多数に分散する燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１の多くが、貫通した気化用セル孔５１１を形成する固形部への衝突を繰り返し、気化用セル孔５１１を通過する。これにより、噴霧液滴Ｆ１を効果的に微粒化することができ、噴霧液滴Ｆ１を適切に気化させることができる。
【００７４】
また、噴霧液滴Ｆ１が固形部に衝突する機会が多くなることにより、噴霧液滴Ｆ１が気化用セル孔５１１を通過する時間が長くなる。これにより、微粒化又は気化された燃料Ｆが、気化用セル孔５１１において空気Ａと混合されやすくすることができる。そのため、気化された燃料Ｆと酸素とが適切に混合された混合気Ｍを改質触媒６へ供給することができ、改質触媒６において、排気浄化触媒２３における有毒物質を還元する能力に優れた還元剤Ｋを生成することができる。
【００７５】
また、燃料噴射装置４１は、気化混合器５における複数の気化用セル孔５１１の開口端５１４に向けて燃料Ｆを噴射する位置に配置されており、燃料噴射装置４１による燃料Ｆの噴射中心軸線Ｃ１と、気化混合器５における複数の気化用セル孔５１１の形成方向Ｅとが互いに傾斜している。
【００７６】
仮に、図６に示すように、比較形態として、燃料噴射装置４１による燃料Ｆの噴射中心軸線Ｃ１と、気化混合器５における複数の気化用セル孔５１１の形成方向Ｅとが平行である場合には、図７に示すように、燃料噴射装置４１から噴射されて多数に分散する燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１の多くが、気化用セル孔５１１同士を隔てる隔壁５１２に衝突する機会が少なく、気化用セル孔５１１を通過する時間も短い。この場合においても、燃料噴射装置４１から円錐状に広がるように燃料Ｆが噴射されれば、燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１の多くが気化用セル孔５１１同士を隔てる隔壁５１２に傾斜して衝突する。しかし、燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１が隔壁５１２に衝突する角度が緩く、噴霧液滴Ｆ１を微粒化する効果が得られにくい。また、噴霧液滴Ｆ１が気化用セル孔５１１において空気Ａと混合される効果も得られにくい。
【００７７】
これに対し、本形態の排気浄化システム１においては、燃料噴射装置４１による燃料Ｆの噴射中心軸線Ｃ１と、気化混合器５における複数の気化用セル孔５１１の形成方向Ｅとが互いに傾斜している。そして、図８に示すように、燃料噴射装置４１から噴射された燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１が、隔壁５１２に衝突する角度を急にすることができる。言い換えれば、噴霧液滴Ｆ１が隔壁５１２にできるだけ垂直に衝突するようにすることができる。これにより、燃料噴射装置４１から噴射されて多数に分散する燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１の多くが、気化用セル孔５１１同士を隔てる隔壁５１２に衝突する機会が多くなる。これにより、噴霧液滴Ｆ１を効果的に微粒化することができ、噴霧液滴Ｆ１を適切に気化させることができる。
【００７８】
また、噴霧液滴Ｆ１が隔壁５１２に衝突する機会が多くなることにより、噴霧液滴Ｆ１が気化用セル孔５１１を通過する時間も長くなる。これにより、微粒化又は気化された燃料Ｆが、気化用セル孔５１１において空気Ａ中の酸素と混合されやすくすることができる。そのため、微粒化又は気化された燃料Ｆと酸素とが適切に混合された混合気Ｍを改質触媒６へ供給することができる。その結果、改質触媒６において、排気浄化触媒２３における有毒物質を還元する能力に優れた還元剤Ｋを生成することができる。具体的には、改質触媒６において、水素と酸素とが適切に混合された、改質された還元剤Ｋを生成することができる。
【００７９】
それ故、本形態の排気浄化システム１によれば、噴霧燃料Ｆを適切に気化させることができ、燃料Ｆと酸素とが適切に混合された混合気Ｍを改質触媒６へ供給することができる。
【００８０】
＜実施形態２＞
本形態は、図９に示すように、気化混合器５の上側の開口端５１４に、複数の気化用セル孔５１１の開口部が傾斜する傾斜開口面５１５が形成された場合について示す。
上側の開口端５１４とは、気化混合器５が燃料噴射装置４１に対向する側の開口端５１４のことをいう。本形態の傾斜開口面５１５は、気化混合器５の上側の開口端５１４の全体に形成されている。傾斜開口面５１５は、気化混合器５における複数の気化用セル孔５１１の形成方向Ｅに平行な中心軸線Ｃ２に対して傾斜している。なお、上側の開口端５１４の一部には、傾斜開口面５１５ではなく、中心軸線Ｃ２に対して垂直な開口面が形成されていてもよい。また、気化混合器５の下側の開口端は、中心軸線Ｃ２に対して垂直な開口面として形成されている。
【００８１】
本形態の燃料噴射装置４１は、合流管３Ａの外周側に位置する外管３Ｂに取り付けられている。そして、燃料噴射装置４１から合流通路３１へは、合流通路３１の外周側から燃料Ｆが噴射される。一方、酸素供給装置４２から送られる空気Ａは、合流管３Ａの先端側Ｄ１の端部に設けられた通過口３３から合流通路３１へ供給される。
【００８２】
図９に示すように、気化混合器５の傾斜開口面５１５は、燃料噴射装置４１の噴射先端部４１３及び通過口３３に対して斜めに対向している。そして、本形態の燃料噴射装置４１の噴射中心軸線Ｃ１は、傾斜開口面５１５に対して傾斜しているとともに、複数の気化用セル孔５１１の形成方向Ｅに対して垂直である。なお、噴射中心軸線Ｃ１は、傾斜開口面５１５に対して垂直であってもよく、複数の気化用セル孔５１１の形成方向Ｅに対して傾斜していてもよい。
【００８３】
本形態においては、燃料噴射装置４１から噴射された燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１の多くは、気化混合器５の複数の隔壁５１２に対して垂直又は垂直に近い状態で衝突する。これにより、燃料噴射装置４１から噴射されて多数に分散する燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１の多くが、気化用セル孔５１１同士を隔てる隔壁５１２に衝突する機会をより多くすることができる。そのため、噴霧液滴Ｆ１をより効果的に微粒化することができ、噴霧液滴Ｆ１をより適切に気化することができる。
【００８４】
本形態の排気浄化システム１におけるその他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。
【００８５】
＜実施形態３＞
本形態は、図１０に示すように、気化混合器５が、合流通路３１における空気Ａの流れ方向に並ぶ複数の気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃによって構成された場合について示す。空気Ａの流れ方向は、気化混合器５の複数の気化用セル孔５１１の形成方向Ｅ、及び気化混合器５の中心軸線Ｃ２に沿った方向である。
【００８６】
本形態の気化混合器５は、３つの気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃによって構成されている。３つの気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃは、最も上側に位置するものを上側気化用ハニカム体５１Ａといい、最も下側に位置するものを下側気化用ハニカム体５１Ｃといい、上側気化用ハニカム体５１Ａと下側気化用ハニカム体５１Ｃとの間に位置するものを中間気化用ハニカム体５１Ｂという。
【００８７】
中間気化用ハニカム体５１Ｂは、合流通路３１に上側気化用ハニカム体５１Ａが配置された位置に対して、合流通路３１における空気Ａの流れの下流側の位置に配置されている。下側気化用ハニカム体５１Ｃは、合流通路３１に中間気化用ハニカム体５１Ｂが配置された位置に対して、合流通路３１における空気Ａの流れの下流側の位置に配置されている。
【００８８】
図１１に示すように、上側の２つの気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂにおいて、第１気化用ハニカム体としての上側気化用ハニカム体５１Ａの複数の気化用セル孔５１１は、第２気化用ハニカム体としての中間気化用ハニカム体５１Ｂの複数の気化用セル孔５１１を形成する隔壁５１２の端面５１２Ａと通路形成方向（流れ方向）Ｄにおいて対向している。また、下側の２つの気化用ハニカム体５１Ｂ，５１Ｃにおいて、第１気化用ハニカム体としての中間気化用ハニカム体５１Ｂの複数の気化用セル孔５１１は、第２気化用ハニカム体としての下側気化用ハニカム体５１Ｃの複数の気化用セル孔５１１を形成する隔壁５１２の端面５１２Ａと通路形成方向（流れ方向）Ｄにおいて対向している。
【００８９】
言い換えれば、上側の２つの気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂにおいて、上側気化用ハニカム体５１Ａの複数の気化用セル孔５１１が中心軸線Ｃ２の方向に対する垂直方向Ｗに配置された箇所と、中間気化用ハニカム体５１Ｂの複数の気化用セル孔５１１が垂直方向Ｗに配置された箇所とは、互いに異なっている。また、下側の２つの気化用ハニカム体５１Ｂ，５１Ｃにおいて、中間気化用ハニカム体５１Ｂの複数の気化用セル孔５１１が中心軸線Ｃ２の方向に対する垂直方向Ｗに配置された箇所と、下側気化用ハニカム体５１Ｃの複数の気化用セル孔５１１が垂直方向Ｗに配置された箇所とは、互いに異なっている。
【００９０】
気化混合器５をその中心軸線Ｃ２の方向から見たときには、３つの気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃにおける隔壁５１２が互いにずれており、各気化用セル孔５１１の向こう側には、隔壁５１２の端面５１２Ａが見えるようになっている。図１２に示すように、本形態の３つの気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃは、垂直方向Ｗに切断した断面において同じ形状を有するものである。各気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃは、円筒状の外側隔壁５１３と、外側隔壁５１３の内部に配置された格子状の内側隔壁５１２とを有する。外側隔壁５１３に隣接する位置を除く残りの位置にある気化用セル孔５１１の形状は、四角形状である。各気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃにおける内側隔壁５１２が形成された間隔は同じである。
【００９１】
実施形態１，２においては、内側隔壁５１２のことを単に隔壁５１２として示した。なお、噴霧液滴Ｆ１の中には、外側隔壁５１３に衝突して微粒化されるものもある。
【００９２】
図１２に示すように、本形態においては、上側の２つの気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂにおいて、上側気化用ハニカム体５１Ａにおける複数の気化用セル孔５１１の配列状態の、中心軸線Ｃ２を中心とする周方向Ｒの基準位置Ｐと、中間気化用ハニカム体５１Ｂにおける複数の気化用セル孔５１１の配列状態の、周方向Ｒの基準位置Ｐとが、周方向Ｒに互いに異なっている。また、下側の２つの気化用ハニカム体５１Ｂ，５１Ｃにおいて、中間気化用ハニカム体５１Ｂにおける複数の気化用セル孔５１１の配列状態の、中心軸線Ｃ２を中心とする周方向Ｒの基準位置Ｐと、下側気化用ハニカム体５１Ｃにおける複数の気化用セル孔５１１の配列状態の、周方向Ｒの基準位置Ｐとが、周方向Ｒに互いに異なっている。同図においては、中心軸線Ｃ２を省略して示す。
【００９３】
言い換えれば、各気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃの、複数の内側隔壁５１２が平行及び垂直になる周方向Ｒの４つの基準位置Ｐが、周方向Ｒに互いにずれている。つまり、気化用ハニカム体５１においては、同一断面形状を有する３つの気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃが、中心軸線Ｃ２の周りに９０°ではない所定の角度ずつ回転することによって、３つの気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃの回転基準位置Ｐが互いにずれている。
【００９４】
なお、上側気化用ハニカム体５１Ａの周方向Ｒの基準位置Ｐと下側気化用ハニカム体５１Ｃの周方向Ｒの基準位置Ｐとを同じにし、これらの基準位置Ｐに対して、中間気化用ハニカム体５１Ｂの周方向Ｒの基準位置Ｐを異ならせることもできる。
【００９５】
本形態における各気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃは、合流通路３１の通路形成方向Ｄに向けて重ねる状態で配置されている。一方、各気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ同士の間には、通路形成方向Ｄに向けた隙間が適宜形成されていてもよい。この場合には、燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１が、上側気化用ハニカム体５１Ａと中間気化用ハニカム体５１Ｂとの隙間、又は中間気化用ハニカム体５１Ｂと下側気化用ハニカム体５１Ｃとの隙間において、中心軸線Ｃ２の方向に対する垂直方向Ｗへ広がって、噴霧液滴Ｆ１に生じる組成、粒径、通過速度等の分布ができるだけ均一になると考えられる。
【００９６】
（作用効果）
仮に、図６に示したように、比較形態として、気化混合器５が１つの気化用ハニカム体５１から構成され、かつ、燃料噴射装置４１による燃料Ｆの噴射中心軸線Ｃ１と、気化混合器５における複数の気化用セル孔５１１の形成方向Ｅとが平行である場合には、燃料噴射装置４１から噴射されて多数に分散する燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１の多くが、気化混合器５の隔壁５１２の端面に衝突する機会が少なく、気化用セル孔５１１を通過する時間も短い。この場合には、噴霧液滴Ｆ１を微粒化する効果が得られにくく、また、噴霧液滴Ｆ１が気化用セル孔５１１において空気Ａと混合される効果も得られにくい。
【００９７】
これに対し、本形態の排気浄化システム１においては、図１１に示すように、気化混合器５を複数の気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃから構成することにより、各気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃの複数の気化用セル孔５１１における噴霧液滴Ｆ１の通過経路を互いにずらすことができる。そして、燃料噴射装置４１から噴射されて上側気化用ハニカム体５１Ａの気化用セル孔５１１を通過する燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１の一部は、中間気化用ハニカム体５１Ｂの隔壁５１２の上側の端面５１２Ａに衝突する。このとき、隔壁５１２の上側の端面５１２Ａに衝突して分裂する噴霧液滴Ｆ１は、上側気化用ハニカム体５１Ａにおける１つの気化用セル孔５１１から、中間気化用ハニカム体５１Ｂにおける複数の気化用セル孔５１１へ分散して導かれる。
【００９８】
また、中間気化用ハニカム体５１Ｂの気化用セル孔５１１を通過する燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１の一部は、下側気化用ハニカム体５１Ｃの隔壁５１２の上側の端面５１２Ａに衝突する。このとき、隔壁５１２の上側の端面５１２Ａに衝突して分裂する噴霧液滴Ｆ１は、中間気化用ハニカム体５１Ｂにおける１つの気化用セル孔５１１から、下側気化用ハニカム体５１Ｃにおける複数の気化用セル孔５１１へ分散して導かれる。これにより、噴霧液滴Ｆ１を効果的に微粒化することができ、噴霧液滴Ｆ１を適切に気化させることができる。
【００９９】
燃料噴射装置４１から噴射された燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１の組成、粒径、噴射速度等は、円錐状に広がって噴射された噴霧液滴Ｆ１の全体において必ずしも均一でなく、所定の分布を有していると考えられる。図１３は、気化混合器５が１つの気化用ハニカム体５１から構成された場合を示す。同図に示すように、気化用ハニカム体５１の気化用セル孔５１１に入った噴霧液滴Ｆ１ａ，Ｆ１ｂ，Ｆ１ｃが、同じ気化用セル孔５１１のみを通過する場合には、気化用ハニカム体５１の中心軸線Ｃ２に直交する平面における各部の気化用セル孔５１１を通過する噴霧液滴Ｆ１の組成、粒径、通過速度等にばらつき（偏り）が生じるおそれがある。
【０１００】
同図は、各気化用セル孔５１１に入る噴霧液滴Ｆ１ａ，Ｆ１ｂ，Ｆ１ｃが同じ気化用セル孔５１１のみを通過することを示す。噴霧液滴Ｆ１ａ，Ｆ１ｂ，Ｆ１ｃは、互いに混ざり合うことなく気化用セル孔５１１を通過し、この通過の際に空気Ａと接触して混合気Ｍを形成する。
【０１０１】
これに対し、本形態の排気浄化システム１においては、図１１に示すように、各気化用セル孔５１１へ入った噴霧液滴Ｆ１ａ，Ｆ１ｂ，Ｆ１ｃが、複数の気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃを通過する際に、他の気化用セル孔５１１へそれぞれ分散することにより、複数の気化用セル孔５１１を通過する噴霧液滴Ｆ１ａ，Ｆ１ｂ，Ｆ１ｃが互いに混合される。これにより、燃料噴射装置４１から噴射された噴霧液滴Ｆ１ａ，Ｆ１ｂ，Ｆ１ｃの全体に生じた、組成、粒径、噴射速度等のばらつきが、複数の気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃを通過する際に緩和される。そして、下側気化用ハニカム体５１Ｃから下方に出される噴霧液滴Ｆ１の組成、粒径、通過速度等ができるだけ均一になる。そのため、下側気化用ハニカム体５１Ｃから改質触媒６へ入る混合気Ｍにより、改質触媒６による混合気Ｍから還元剤Ｋの生成を効率的に行うことができる。
【０１０２】
また、図１１に示すように、上側気化用ハニカム体５１Ａの気化用セル孔５１１を通過する噴霧液滴Ｆ１の一部は、中間気化用ハニカム体５１Ｂの隔壁５１２の上側の端面５１２Ａに衝突した後、中間気化用ハニカム体５１Ｂの気化用セル孔５１１を通過する。また、中間気化用ハニカム体５１Ｂの気化用セル孔５１１を通過する噴霧液滴Ｆ１の一部は、下側気化用ハニカム体５１Ｃの隔壁５１２の上側の端面５１２Ａに衝突した後、下側気化用ハニカム体５１Ｃの気化用セル孔５１１を通過する。そのため、噴霧液滴Ｆ１が隔壁５１２の上側の端面５１２Ａに衝突する頻度に応じて、噴霧液滴Ｆ１が気化用セル孔５１１を通過する時間が長くなる。
【０１０３】
これにより、微粒化又は気化された燃料Ｆが、気化用セル孔５１１において空気Ａ中の酸素と混合されやすくすることができる。そのため、気化された燃料Ｆと酸素とが適切に混合された混合気Ｍを改質触媒６へ供給することができ、改質触媒６において、排気浄化触媒２３における有毒物質を還元する能力に優れた還元剤Ｋを生成することができる。
【０１０４】
それ故、本形態の排気浄化システム１によっても、噴霧燃料Ｆを適切に気化させることができ、燃料Ｆと酸素とが適切に混合された混合気Ｍを改質触媒６へ供給することができる。また、本形態の排気浄化システム１によれば、改質触媒６による混合気Ｍから還元剤Ｋの生成を効率的に行うことができる。
【０１０５】
本形態の排気浄化システム１におけるその他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。
【０１０６】
＜実施形態４＞
本形態は、複数の気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃによる気化混合器５の他の構成を示す。
図１４に示すように、本形態の上側の２つの気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂにおいては、上側気化用ハニカム体５１Ａにおける複数の気化用セル孔５１１の形状と、中間気化用ハニカム体５１Ｂにおける複数の気化用セル孔５１１の形状とが、互いに異なっている。また、下側の２つの気化用ハニカム体５１Ｂ，５１Ｃにおいては、中間気化用ハニカム体５１Ｂにおける複数の気化用セル孔５１１の形状と、下側気化用ハニカム体５１Ｃにおける複数の気化用セル孔５１１の形状とが、互いに異なっている。同図においては、気化用セル孔５１１を適宜省略して示す。
【０１０７】
各気化用セル孔５１１の形状は、格子状（四角状）の他に、六角状、三角状、その他の多角状とすることができる。本形態においては、上側気化用ハニカム体５１Ａの気化用セル孔５１１の形状を格子状にし、中間気化用ハニカム体５１Ｂの気化用セル孔５１１の形状を三角状にし、下側気化用ハニカム体５１Ｃの気化用セル孔５１１の形状を六角状にしている。この形状の組み合わせは一例であり、互いに隣接する気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃの気化用セル孔５１１の形状は、互いに異なる種々の形状にすることができる。
【０１０８】
また、上側気化用ハニカム体５１Ａと下側気化用ハニカム体５１Ｃとにおける気化用セル孔５１１の形状を同じにし、これらの形状に対して、中間気化用ハニカム体５１Ｂにおける気化用セル孔５１１の形状を異ならせることもできる。
【０１０９】
本形態においては、互いに隣接する気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃの気化用セル孔５１１の形状を互いに異ならせている。これにより、互いに隣接する気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃにおいて、鉛直方向の上側又は空気Ａの流れ方向の上流側に位置する気化用ハニカム体の複数の気化用セル孔５１１が、鉛直方向の下側又は空気Ａの流れ方向の下流側に位置する気化用ハニカム体の隔壁５１２の端面５１２Ａと通路形成方向（流れ方向）Ｄにおいて対向する状態を形成することができる。
【０１１０】
本形態の排気浄化システム１におけるその他の構成、作用効果等については、実施形態１，３の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１，３に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１，３の場合と同様である。
【０１１１】
＜実施形態５＞
本形態も、複数の気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃによる気化混合器５の他の構成を示す。
本形態においては、図１５に示すように、上側気化用ハニカム体５１Ａにおける複数の気化用セル孔５１１の形成方向Ｅと、中間気化用ハニカム体５１Ｂにおける複数の気化用セル孔５１１の形成方向Ｅとは、互いに異なっている。また、中間気化用ハニカム体５１Ｂにおける複数の気化用セル孔５１１の形成方向Ｅと、下側気化用ハニカム体５１Ｃにおける複数の気化用セル孔５１１の形成方向Ｅとは、互いに異なっている。
【０１１２】
具体的には、いずれかの気化用ハニカム体における気化用セル孔５１１の形成方向Ｅを、中心軸線Ｃ２の方向に対して傾斜させ、残りの気化用ハニカム体における気化用セル孔５１１の形成方向Ｅを、中心軸線Ｃ２の方向に平行にすることができる。本形態においては、中間気化用ハニカム体５１Ｂにおける気化用セル孔５１１の形成方向Ｅを中心軸線Ｃ２の方向に対して傾斜させ、上側気化用ハニカム体５１Ａ及び下側気化用ハニカム体５１Ｃにおける気化用セル孔５１１の形成方向Ｅを中心軸線Ｃ２の方向に平行にしている。この形成方向Ｅの組み合わせは一例であり、互いに隣接する気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃの気化用セル孔５１１の形成方向Ｅは、互いに異なる種々の形成方向Ｅにすることができる。
【０１１３】
本形態においては、互いに隣接する気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃの気化用セル孔５１１の形成方向Ｅを互いに異ならせている。これにより、互いに隣接する気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃにおいて、鉛直方向の上側又は空気Ａの流れ方向の上流側に位置する気化用ハニカム体の複数の気化用セル孔５１１が、鉛直方向の下側又は空気Ａの流れ方向の下流側に位置する気化用ハニカム体の隔壁５１２の端面５１２Ａと通路形成方向（流れ方向）Ｄにおいて対向する状態を形成することができる。
【０１１４】
本形態の排気浄化システム１におけるその他の構成、作用効果等については、実施形態１，３の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１，３に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１，３の場合と同様である。
【０１１５】
＜実施形態６＞
本形態も、複数の気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃによる気化混合器５の他の構成を示す。
本形態においては、図１６に示すように、互いに隣接する気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃにおける気化用セル孔５１１の断面積Ｂを互いに異ならせている。具体的には、中間気化用ハニカム体５１Ｂにおける複数の気化用セル孔５１１の断面積Ｂは、上側気化用ハニカム体５１Ａにおける複数の気化用セル孔５１１の断面積Ｂよりも小さい。また、下側気化用ハニカム体５１Ｃにおける複数の気化用セル孔５１１の断面積Ｂは、中間気化用ハニカム体５１Ｂにおける複数の気化用セル孔５１１の断面積Ｂよりも小さい。
【０１１６】
気化用セル孔５１１の断面積Ｂとは、気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃの中心軸線Ｃ２に直交する断面における気化用セル孔５１１の断面積Ｂのことをいう。また、この弾面積は、各気化用セル孔５１１の通路面積を示す。本形態の各気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃにおける複数の気化用セル孔５１１の形状は格子状である。この形状は、格子状以外にも、三角状、六角状等の種々の形状にすることができる。
【０１１７】
本形態においては、鉛直方向の下側又は空気Ａの流れの下流側に位置する気化用ハニカム体ほど、気化用セル孔５１１の断面積Ｂが小さくなるようにしている。これにより、互いに隣接する気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃにおいて、鉛直方向の上側又は空気Ａの流れ方向の上流側に位置する気化用ハニカム体の複数の気化用セル孔５１１が、鉛直方向の下側又は空気Ａの流れ方向の下流側に位置する気化用ハニカム体の隔壁５１２の端面５１２Ａと通路形成方向（流れ方向）Ｄにおいて対向する状態を形成することができる。
【０１１８】
本形態の排気浄化システム１におけるその他の構成、作用効果等については、実施形態１，３の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１，３に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１，３の場合と同様である。
【０１１９】
＜実施形態７＞
本形態は、排気浄化システム１が採り得るその他の構成について示す。
気化混合器５による燃料Ｆの気化が不十分である場合には、図１７に示すように、合流通路３１における、気化混合器５の下流側位置から気化混合器５の上流側位置へ、燃料Ｆと空気Ａとの混合気Ｍを還流させることができる。この還流を行う際には、合流通路３１における、気化混合器５の下流側位置と気化混合器５の上流側位置との間に還流通路３１１を設け、還流通路３１１には、下流側から上流側へ混合気Ｍを送風する送風機３１２を配置することができる。また、合流通路３１に還流通路３１１が開口する位置には、混合気Ｍを集めるための収集部材３１３を配置することができる。
【０１２０】
また、図１７に示すように、合流通路３１における、気化混合器５と改質触媒６との間の位置には、混合気Ｍの流れを分散させるための分散板３１４を配置することもできる。分散板３１４は、混合気Ｍの流れを拡散するために、混合気Ｍの流れ方向に対して傾斜する状態で複数個配置することができる。そして、分散板３１４によって、混合気Ｍの流れにカルマン渦を生じさせることにより、気化混合器５から改質触媒６へ供給される混合気Ｍをより均一に混合することができる。
【０１２１】
また、改質触媒６の中心軸線に直交する平面内において、還元剤Ｋの生成濃度にばらつきがある場合には、この平面内の各部における、改質触媒６の中心軸線Ｃ２の方向の長さを異ならせることができる。例えば、改質触媒６の上側の端面を中心軸線Ｃ２に対して傾斜させてもよい。この場合には、平面内の各部における、還元剤Ｋの生成濃度が最も低い箇所に、改質触媒６の中心軸線Ｃ２の方向の長さが最も長い部位を配置することができる。
【０１２２】
また、改質触媒６の平面内の各部における触媒の担持量を異ならせることもできる。この場合には、平面内の各部における、還元剤Ｋの生成濃度が最も低い箇所に、改質触媒６における、触媒の担持量が最も多い部位を配置することができる。また、改質触媒６における触媒の担持量は、中心軸線Ｃ２の方向の各部において異ならせることもできる。
【０１２３】
また、実施形態２〜６においては、気化混合器５が３つの気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃによって構成された場合について示した。これ以外にも、気化混合器５は、例えば、２つ又は４つの気化用ハニカム体によって構成されていてもよい。
【０１２４】
また、実施形態３においては、燃料噴射装置４１による燃料噴射方向Ｃ１と、気化混合器５における複数の気化用セル孔５１１の形成方向Ｅとが傾斜する場合について示した。これ以外にも、燃料噴射装置４１による燃料噴射方向Ｃ１は、実施形態３の気化混合器５における複数の気化用セル孔５１１の形成方向Ｅと平行であってもよい。
【０１２５】
また、実施形態１〜６における気化混合器５の構成は、同じ気化混合器５に対して互いに組み合わせて採用することもできる。
【０１２６】
＜実施形態８＞
本形態は、図１８及び図１９に示すように、気化混合器５を構成する気化用ハニカム体５１における複数の気化用セル孔５１１が、気化混合器５の中心軸線Ｃ２に対して複数の傾斜角度を有するよう屈曲して形成された場合について示す。
本形態の各気化用セル孔５１１は、気化用ハニカム体５１の中心軸線Ｃ２の方向の全長において、複数回繰り返し屈曲して形成されている。複数の気化用セル孔５１１は、全体が関連して互いに同じ形状に屈曲して形成されている。
【０１２７】
また、気化混合器５の中心軸線Ｃ２の方向に平行な断面において、各気化用セル孔５１１は、気化用ハニカム体５１の中心軸線Ｃ２の方向に対して傾斜する傾斜部位５１６が、一方側と他方側とに傾斜する向きを変えてジグザグ状に形成されている。なお、ジグザグ状とは、Ｚ字状に直線が複数回折れ曲がった状態のことをいう。また、中心軸線Ｃ２の方向における互いに隣接する傾斜部位５１６同士は、互いに異なる方向に傾斜して形成されている。
【０１２８】
図１９には、気化混合器５の中心軸線Ｃ２の方向に平行な縦断面における気化用セル孔５１１の一部を図示する。同図において、縦断面における気化用セル孔５１１の幅をＤ［ｍｍ］、傾斜部位５１６の中心軸線Ｃ２の方向における長さ成分をＬ［ｍｍ］、中心軸線Ｃ２に直交する方向に対する傾斜部位５１６の傾斜角度をθ［°］とする。また、傾斜部位５１６の中心軸線Ｃ２に直交する方向における長さ成分をａ［ｍｍ］としたとき、長さ成分ａは、ａ＝Ｌ／ｔａｎθによって表される。なお、気化用セル孔５１１の幅Ｄは、気化用セル孔５１１の全長において一定であるとする。また、気化用セル孔５１１の幅Ｄとは、隔壁５１２同士の間の幅のことをいう。
【０１２９】
気化用セル孔５１１の幅Ｄが長さ成分ａの幅以上の大きさになると、気化用セル孔５１１内を通過する、燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１が気化用セル孔５１１の隔壁５１２に衝突する頻度が減少し、気化用セル孔５１１の傾斜部位５１６同士の間をすり抜ける場合が発生しやすくなる。この場合を、隔壁５１２と二点鎖線で示す隔壁５１２Ｘとの間の気化用セル孔５１１の幅Ｄ１によって示す。従って、気化用セル孔５１１がＤ＜Ｌ／ｔａｎθの関係を有することにより、燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１が気化用セル孔５１１の隔壁５１２に衝突しやすくすることができる。
【０１３０】
図１８に示すように、本形態の酸素供給装置４２は、合流通路３１における、気化混合器５の上流側の位置に、供給通路３５によって接続されている。「上流側」とは、気化混合器５に燃料Ｆが噴射される側のことをいう。供給通路３５を形成する供給配管３５０は、合流通路３１を形成する合流管３に接続されている。また、燃料噴射装置４１は、気化混合器５の上流側端面５２１に、気化混合器５の中心軸線Ｃ２に対して傾斜する方向から燃料Ｆを噴射するよう構成されている。燃料噴射装置４１の噴射先端部４１３は、供給通路３５の側方において、合流通路３１内に配置されている。
【０１３１】
なお、図２０に示すように、複数の気化用セル孔５１１は、気化混合器５の中心軸線Ｃ２に対して複数の傾斜角度を有するよう湾曲して形成されていてもよい。この場合、各気化用セル孔５１１は、曲面状の隔壁５１２の間において蛇行して、あるいは波型状に形成することができる。
【０１３２】
本形態においては、複数の気化用セル孔５１１が屈曲又は湾曲していることにより、気化用セル孔５１１内を通過する、燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１が、気化用セル孔５１１の隔壁５１２に衝突しやすくすることができる。また、気化用セル孔５１１が繰り返し屈曲していることにより、燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１が気化用セル孔５１１の隔壁５１２に繰り返し衝突し、噴霧液滴Ｆ１をより効果的に気化させることができる。
【０１３３】
なお、実施形態５の図１５に示したように、気化用ハニカム体５１は、複数の気化用セル孔５１１が中心軸線Ｃ２に対して傾斜して形成された複数の気化用ハニカム体５１を重ねることにより、複数の気化用セル孔５１１が複数の方向に屈曲する形状に形成することもできる。
【０１３４】
本形態の排気浄化システム１における、その他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。
【０１３５】
＜実施形態９＞
本形態は、図２１に示すように、気化混合器５を構成する気化用ハニカム体５１の中心軸線Ｃ２の方向における長さが、気化用ハニカム体５１の中心軸線Ｃ２に直交する方向における各部位において異なる場合について示す。
【０１３６】
燃料噴射装置４１の噴射先端部４１３から合流通路３１内へは、燃料Ｆが円錐状に広がって噴射される。また、燃料噴射装置４１は、気化混合器５の上流側端面５２１に、気化混合器５の中心軸線Ｃ２に対して傾斜する方向から燃料Ｆを噴射するよう構成されている。そして、図２２に示すように、複数の気化用セル孔５１１においては、燃料噴射装置４１の噴射先端部４１３から噴射される燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１が気化用セル孔５１１の隔壁５１２に衝突する際の鋭角状の衝突角度αが、互いに異なっている。なお、複数の気化用セル孔５１１のうちの一部の気化用セル孔５１１においては、衝突角度αが同じであるものが含まれていてもよい。
【０１３７】
図２１に示すように、燃料噴射装置４１から噴射される燃料Ｆは、円錐状に広がって各気化用セル孔５１１に衝突する。このとき、燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１が、気化用セル孔５１１の隔壁５１２に衝突する鋭角状の衝突角度αは、気化用ハニカム体５１の中心軸線Ｃ２に直交する方向の各部における気化用セル孔５１１によって適宜異なる。特に、燃料噴射装置４１の噴射先端部４１３との間の距離が近い気化用セル孔５１１の隔壁５１２と燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１との衝突角度αは、燃料噴射装置４１の噴射先端部４１３との間の距離が遠い気化用セル孔５１１の隔壁５１２と燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１との衝突角度αよりも小さい。この関係は、燃料噴射装置４１の噴射中心軸線Ｃ１が、気化混合器５の中心軸線Ｃ２と平行である場合にも同様である。
【０１３８】
本形態の気化用ハニカム体５１の下流側端面５２２は、中心軸線Ｃ２に直交する方向に対して傾斜する状態で形成されている。中心軸線Ｃ２に直交する方向において、燃料噴射装置４１の噴射先端部４１３が配置された接近側に位置する気化用ハニカム体５１の部分の中心軸線Ｃ２の方向における長さは、接近側と反対側の隔離側に位置する気化用ハニカム体５１の部分の中心軸線Ｃ２の方向における長さよりも長い。
【０１３９】
また、複数の気化用セル孔５１１のうちの衝突角度αが最も小さい気化用セル孔５１１の中心軸線Ｃ２の方向における形成長さは、複数の気化用セル孔５１１のうちの衝突角度αが最も大きい気化用セル孔５１１の中心軸線Ｃ２の方向における形成長さよりも長い。また、気化用ハニカム体５１の下流側端面５２２は、衝突角度αが最も小さい気化用セル孔５１１の下流側端部と、衝突角度αが最も大きい気化用セル孔５１１の下流側端部とを通過する平面によって、傾斜状の端面に形成されている。
【０１４０】
燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１の衝突角度αが０°に近い場合には、噴霧液滴Ｆ１が気化用セル孔５１１の隔壁５１２に対して平行に近い状態で、この隔壁５１２に衝突することになる。そのため、噴霧液滴Ｆ１が隔壁５１２に衝突する回数が極めて少なくなる。一方、燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１の衝突角度αが９０°に近くなるほど、噴霧液滴Ｆ１が気化用セル孔５１１の隔壁５１２に対して垂直に近い状態で、この隔壁５１２に衝突することになる。そのため、噴霧液滴Ｆ１が隔壁５１２に衝突する回数が多くなる。
【０１４１】
隔壁５１２への噴霧液滴Ｆ１の衝突回数が少なくなる気化用セル孔５１１においては、この気化用セル孔５１１の長さを長くすることにより、隔壁５１２への噴霧液滴Ｆ１の衝突回数を増やすことが可能になる。一方、隔壁５１２への噴霧液滴Ｆ１の衝突回数が多くなる気化用セル孔５１１においては、この気化用セル孔５１１の長さを短くすることにより、隔壁５１２への噴霧液滴Ｆ１の衝突回数を減らすことが可能になる。
【０１４２】
こうして、各気化用セル孔５１１の長さを変化させることにより、気化用セル孔５１１の全体における隔壁５１２への噴霧液滴Ｆ１の衝突回数のばらつきを緩和させることができる。これにより、気化用ハニカム体５１における、燃料Ｆの気化率を向上させることができる。
【０１４３】
なお、気化用ハニカム体５１の下流側端面５２２は、凸状又は凹状の曲面状に傾斜する端面として形成されていてもよい。また、気化用ハニカム体５１の上流側端面５２１が、傾斜状又は曲面状に傾斜する端面として形成されていてもよい。
【０１４４】
本形態の排気浄化システム１における、その他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。
【０１４５】
＜実施形態１０＞
本形態は、図２３に示すように、気化混合器５を構成する気化用ハニカム体５１の複数の気化用セル孔５１１の断面積Ｂ（図２２参照）を適宜異ならせた場合について示す。
【０１４６】
本形態においても、燃料噴射装置４１は、気化混合器５の上流側端面５２１に、気化混合器５の中心軸線Ｃ２に対して傾斜する方向から燃料Ｆを噴射するよう構成されている。複数の気化用セル孔５１１における衝突角度αの構成は実施形態９の場合と同様である。
【０１４７】
本形態においては、複数の気化用セル孔５１１のうちの衝突角度αが最も小さい気化用セル孔５１１の断面積Ｂは、複数の気化用セル孔５１１のうちの衝突角度αが最も大きい気化用セル孔５１１の断面積Ｂよりも小さい。また、気化用ハニカム体５１の中心軸線Ｃ２に直交する方向において、燃料噴射装置４１の噴射先端部４１３に近い接近側に位置する気化用ハニカム体５１の部分の断面積Ｂは、噴射先端部４１３から遠い隔離側に位置する気化用ハニカム体５１の部分の断面積Ｂよりも小さい。
【０１４８】
本形態の気化用ハニカム体５１においては、気化用ハニカム体５１の中心軸線Ｃ２に直交する方向における接近側から離隔側に向かうに連れて、気化用セル孔５１１の断面積Ｂが段階的に大きくなるよう変化している。また、中心軸線Ｃ２に平行な縦断面においては、接近側から離隔側に向かうに連れて、気化用セル孔５１１の幅が段階的に大きくなるよう変化している。
【０１４９】
本形態においては、燃料噴射装置４１の噴射先端部４１３に近い接近側に位置し、隔壁５１２への噴霧液滴Ｆ１の衝突回数が少なくなる気化用セル孔５１１においては、この気化用セル孔５１１の断面積Ｂを小さくすることにより、隔壁５１２への噴霧液滴Ｆ１の衝突回数を増やすことが可能になる。一方、離隔側に位置し、隔壁５１２への噴霧液滴Ｆ１の衝突回数が多くなる気化用セル孔５１１においては、この気化用セル孔５１１の断面積Ｂを大きくすることにより、隔壁５１２への噴霧液滴Ｆ１の衝突回数を減らすことが可能になる。
【０１５０】
こうして、各気化用セル孔５１１の断面積Ｂを変化させることにより、気化用セル孔５１１の全体における隔壁５１２への噴霧液滴Ｆ１の衝突回数のばらつきを緩和させることができる。これにより、気化用ハニカム体５１における、燃料Ｆの気化率を向上させることができる。
【０１５１】
本形態の排気浄化システム１における、その他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。
【０１５２】
＜実施形態１１＞
本形態は、図２４に示すように、酸素供給装置４２の供給通路３５に、合流通路３１に供給する空気Ａを加熱する気体加熱装置４３を設けた場合について示す。
【０１５３】
気体加熱装置４３によって、燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１と混合される空気Ａを加熱することにより、空気Ａから噴霧液滴Ｆ１へ熱を与えることができ、噴霧液滴Ｆ１の気化を促進することができる。図２５は、気体加熱装置４３がない場合とある場合とについて、気化混合器５の温度を目標温度にするために要する時間ｔを比較したものである。気体加熱装置４３がない場合に比べて気体加熱装置４３がある場合には、気化混合器５の温度を目標温度にするための時間ｔを短縮できることが分かる。
【０１５４】
気体加熱装置４３は、図２４に示すように、酸素供給装置４２の供給通路３５の外周に設けることができる。気体加熱装置４３は、通電によって発熱する発熱体によって、供給通路３５を形成する供給配管３５０を加熱する構成とすることができる。また、気体加熱装置４３は、図２６に示すように、供給配管３５０の内周（供給通路３５内）に設けることもできる。この場合には、供給通路３５内に、空気Ａと接触する表面積を大きくするための加熱コイルを配置することができる。また、気体加熱装置４３は、供給通路３５内に配置した、複数のセル孔を有するハニカム体を加熱する構成とすることもできる。この場合には、気体加熱装置４３と空気Ａとの接触面積を大きくすることができ、複数のセル孔を通過する空気Ａを効果的に加熱することができる。なお、同図においては、気体加熱装置４３を供給配管３５０の外周及び内周に設けた場合について示す。
【０１５５】
次に、排気浄化システム１の制御を行う際に、気体加熱装置４３を動作させるタイミングの一例を、図２７のフローチャートを参照して示す。
排気浄化システム１を運転する際には、制御装置７は、エンジン２の運転状況を監視し（図２７のステップＳ０１）、排気浄化触媒２３に吸蔵されたと考えられるＮＯｘの予測吸蔵量を求める（ステップＳ０２）。そして、制御装置７は、排気浄化触媒２３に必要とされる還元剤Ｋの量を算出し（ステップＳ０３）、この還元剤Ｋを生成するために必要な燃料Ｆの噴射量、及び燃料Ｆの噴射量に見合った空気Ａの供給量を決定する（ステップＳ０４）。そして、燃料噴射装置４１から気化混合器５へ、決定された噴射量の燃料Ｆを噴射し、酸素供給装置４２から供給通路３５へ、決定された供給量の空気Ａを供給する（ステップＳ０５）。
【０１５６】
エンジン２の運転を行う際には、運転状況が時々刻々と変化し、ＮＯｘがより多く発生するタイミングがある。このとき、排気浄化触媒２３には、より多くのＮＯｘが吸蔵されることになる。この場合には、還元剤Ｋの生成量を増加させるために、制御装置７は、燃料噴射装置４１による燃料Ｆの噴射量を増量し、酸素供給装置４２による空気Ａの供給量も増量する。換言すれば、燃料Ｆの噴射量を増加させる必要があるかが監視され（ステップＳ０６）、燃料Ｆの噴射量を増加させる必要がある場合には、制御装置７は、燃料Ｆの噴射量及び空気Ａの供給量を増加させる（ステップＳ０７）。
【０１５７】
このとき、還元剤Ｋの生成を促進するために、気体加熱装置４３によって空気Ａを加熱する（ステップＳ０８）。これにより、加熱された空気Ａによって燃料Ｆの気化が促進され、排気浄化触媒２３へ供給する還元剤Ｋを迅速に増加させることができる。なお、ステップＳ０１〜Ｓ０８を繰り返し実行し、エンジンの停止に従って、排気浄化システム１の制御を終了することができる。
【０１５８】
本形態においては、酸素供給装置４２から気化混合器５へ送られる空気Ａを気体加熱装置４３によって加熱することにより、燃料噴射装置４１による燃料Ｆの噴射量が増量されたときであっても、この増量された燃料Ｆを迅速に気化させることができる。これにより、排気浄化触媒２３に必要とされる還元剤Ｋの供給量の変化に迅速に対応することができる。
【０１５９】
本形態の排気浄化システム１における、その他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。
【０１６０】
＜実施形態１２＞
本形態は、図２８に示すように、気化混合器５を構成する気化用多孔体に、繊維材５１０Ｘによって形成された気化用繊維質体５１Ｘを用いる場合について示す。
【０１６１】
気化用繊維質体５１Ｘは、規則的又は不規則に配置された繊維材５１０Ｘによって網目状に形成されたものである。気化用繊維質体５１Ｘは、燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１及び空気Ａを通過させる迷路形状を形成するものである。気化用繊維質体５１Ｘにおける繊維材５１０Ｘの間には、複数の気化用孔としての隙間５１１Ｘが形成されている。隙間５１１Ｘは、気化用繊維質体５１Ｘを貫通するよう、気化用繊維質体５１Ｘにおいて連続して形成されている。
【０１６２】
気化用繊維質体５１Ｘは、燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１をトラップ（捕獲）し、このトラップした噴霧液滴Ｆ１を蒸発（気化）させるものである。気化用繊維質体５１Ｘは、噴霧液滴Ｆ１が停滞しすぎないようにするために、気化用ハニカム体５１に比べて薄く形成することができる。燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１は、繊維材５１０Ｘに衝突して微粒化され、また、隙間５１１Ｘにおいてトラップされながら蒸発する。
【０１６３】
繊維材５１０Ｘは、耐熱性に優れる種々の材料から構成することができる。具体的には、繊維材５１０Ｘは、金属、セラミックス等から構成することができる。また、繊維材５１０Ｘは、メタルウール（メタルファイバー）、セラミックウール（セラミックファイバー）等によって構成することができる。また、繊維材５１０Ｘは、断面が円形状の繊維によって形成する他に、断面が線状又は角状の帯状繊維（帯状板）によって形成することもできる。
【０１６４】
気化用繊維質体５１Ｘは、繊維材５１０Ｘが不規則に屈曲されて形成されたものとすることができる。また、気化用繊維質体５１Ｘは、繊維材５１０Ｘが規則的に並ぶネット状、メッシュ状等に形成されたものとすることもできる。ネット状、メッシュ状等に形成された気化用繊維質体５１Ｘは、複数段に重ねて用いることができる。また、気化用繊維質体５１Ｘは、合流通路３１の断面形状に倣った形状に形成することができる。
【０１６５】
図２８に示すように、気化用繊維質体５１Ｘは、合流通路３１内に保持される保持部材５３に配置することができる。保持部材５３は、気化用繊維質体５１Ｘを保持する一方、燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１の通過をできるだけ制限しない形状に形成することができる。また、保持部材５３は、ハニカム体等によって構成することもできる。
【０１６６】
気化用繊維質体５１Ｘによる気化混合器５の外周には、加熱装置５０が配置されている。加熱装置５０から気化混合器５への熱伝導性は、気化混合器５に気化用ハニカム体５１を用いる場合に比べて、気化混合器５に気化用繊維質体５１Ｘを用いる場合の方が悪くなることも想定される。本形態の酸素供給装置４２の供給通路３５には、空気Ａを加熱するための気体加熱装置４３を配置することができる。そして、気体加熱装置４３を用いて空気Ａを加熱することによって、空気Ａによって気化混合器５を加熱することもでき、燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１が微粒化しやすくすることができる。
【０１６７】
また、図２９に示すように、気化混合器５を構成する気化用多孔体は、複数の気化用孔としての複数の気孔５１１Ｙを有する気化用多孔質体５１Ｙによって構成することもできる。気化用多孔質体５１Ｙは、耐熱性に優れた金属、セラミックス等によって構成することができる。複数の気孔５１１Ｙは、気化用多孔質体５１Ｙを貫通するよう、気化用多孔質体５１Ｙにおいて互いに繋がって形成されている。複数の気孔５１１Ｙの中には、互いに繋がっていない気孔５１１Ｙが含まれていてもよい。
【０１６８】
気化用多孔質体５１Ｙは、気孔５１１Ｙがスポンジ状に形成されたものとすることができ、複数の気孔５１１Ｙによる迷路形状を有するものとすることができる。気化用多孔質体５１Ｙは、大きさが適宜異なる複数の気孔５１１Ｙが不規則に形成されたものとすることができる。また、気化用多孔質体５１Ｙは、複数の気孔５１１Ｙが規則的に並んで形成されたものとすることもできる。
【０１６９】
気化用多孔質体５１Ｙも、気化用繊維質体５１Ｘと同様に、燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１をトラップ（捕獲）し、このトラップした噴霧液滴Ｆ１を蒸発（気化）させるものである。気化用多孔質体５１Ｙは、噴霧液滴Ｆ１が停滞しすぎないようにするために、気化用ハニカム体５１に比べて薄く形成することができる。燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１は、気化用多孔質体５１Ｙに衝突して微粒化され、また、気孔５１１Ｙにおいてトラップされながら蒸発する。
【０１７０】
本形態に示したように、気化用多孔体は、気化用ハニカム体５１として形成する以外にも、気化用繊維質体５１Ｘ又は気化用多孔質体５１Ｙとして形成することができる。気化用繊維質体５１Ｘ又は気化用多孔質体５１Ｙによれば、気化用ハニカム体５１に比べて、製造を容易にすることができる。また、気化用繊維質体５１Ｘ及び気化用多孔質体５１Ｙは、燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１をトラップする機能を有するため、燃料Ｆの噴射量に応じた還元剤Ｋの生成量は、気化用ハニカム体５１の場合に比べて少なくなる。排気浄化触媒２３への還元剤Ｋの必要供給量を加味して、気化混合器５に、気化用ハニカム体５１を用いるか、気化用繊維質体５１Ｘもしくは気化用多孔質体５１Ｙを用いるかを決定することができる。
【０１７１】
本形態の排気浄化システム１における、その他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。
【０１７２】
＜実施形態１３＞
本形態は、図３０に示すように、酸素供給装置４２から気化混合器５へ供給する空気Ａの一部を、気化混合器５を迂回して改質触媒６へ供給するよう構成した場合について示す。
【０１７３】
本形態の酸素供給装置４２は、合流通路３１における、気化混合器５の上流側の位置に、供給通路３５によって接続されている。供給通路３５と、合流通路３１における、気化混合器５と改質触媒６との間の位置とには、迂回通路３６が接続（連通）されている。迂回通路３６を形成する迂回配管３６０は、供給通路３５を形成する供給配管３５０の側面と合流通路３１を形成する合流管３の側面とに開口する状態で接続されている。
【０１７４】
迂回通路３６の入口部３６１には、合流通路３１から迂回通路３６へ分岐する空気Ａの流量を調整するための流量調整弁３７が配置されている。流量調整弁３７は、迂回通路３６の入口部３６１の開口面積を調整するよう構成されている。本形態の排気浄化システム１は、酸素供給装置４２から合流通路３１へ送られる空気Ａの一部を、迂回通路３６を通過させて改質触媒６へ供給するよう構成されている。
【０１７５】
また、本形態の流量調整弁３７は、合流通路３１へ流れる空気Ａの流量と、迂回通路３６へ流れる空気Ａの流量との比率を変更するよう構成されている。流量調整弁３７は、迂回通路３６内に配置することもできる。流量調整弁３７は、図３１に示すように、供給通路３５内及び迂回通路３６内のそれぞれに配置することもできる。この場合には、供給通路３５へ流れる空気Ａの流量と、迂回通路３６へ流れる空気Ａの流量とを別々に調整することができる。
【０１７６】
流量調整弁３７を駆動するアクチュエータは、制御装置７に電気接続されている。流量調整弁３７は、制御装置７からの指令を受けて動作する。制御装置７は、燃料噴射装置４１による燃料Ｆの噴射量と、酸素供給装置４２による空気Ａの供給量とを決定する際に、流量調整弁３７の開度を決定して、迂回通路３６へ迂回させる空気Ａの流量を決定することができる。
【０１７７】
迂回通路３６は、気化混合器５へ供給される空気Ａの流量を絞ることによって、気化混合器５における、燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１の滞留時間を長くし、燃料Ｆの気化率を向上させるために使用することができる。迂回通路３６の形成により、気化混合器５において燃料Ｆと気化混合させるための空気Ａの供給量を絞る一方、改質触媒６へ供給される混合気Ｍにおける燃料Ｆ（又は炭化水素）と空気Ａ（又は酸素）の比率を変化させないことができる。
【０１７８】
図３２には、空気Ａのすべてを合流通路３１へ流して迂回通路３６へ流さない場合について、気化混合器５に供給される空気Ａの総流量と、気化混合器５における燃料Ｆの気化率との関係を示す。気化混合器５に供給される空気Ａの総流量が０．５［ｇ／ｓ］である付近から、空気Ａの流量が増加するに連れて燃料Ｆの気化率が減少していることが分かる。
【０１７９】
また、同図には、空気Ａの流量が１［ｇ／ｓ］であるときに、酸素供給装置４２から供給通路３５へ供給される空気Ａの総流量のうち、合流通路３１へ流れる空気Ａの流量Ｑ１と迂回通路３６へ流れる空気Ａの流量Ｑ２との比率であるＱ１：Ｑ２を、０．７５：０．２５とした場合、及び０．５：０．５とした場合についても示す。迂回通路３６へ空気Ａを多く迂回させるほど、気化混合器５へ供給される空気Ａの流量が少なくなり、気化混合器５における燃料Ｆの気化率が上昇することが分かった。なお、空気Ａのすべてを合流通路３１へ流して迂回通路３６へ流さない場合は、Ｑ１：Ｑ２＝１：０として示す。
【０１８０】
図３１に示すように、迂回通路３６を形成する迂回配管３６０の出口部３６０Ａは、合流通路３１内に突出して配置することができる。迂回配管３６０の出口部３６０Ａの先端には、迂回通路３６の出口部３６２が形成されている。この場合には、迂回通路３６から合流通路３１内の混合気Ｍに合流させる空気Ａが、合流通路３１内の混合気Ｍに混ざりやすくすることができる。そして、改質触媒６に供給される混合気Ｍの組成をできるだけ均一にすることができる。なお、迂回配管３６０の出口部３６０Ａの先端（迂回通路３６の出口部３６２）は、合流通路３１における、通路形成方向に直交する断面の中心部に配置することができる。
【０１８１】
また、同図に示すように、合流通路３１における、迂回通路３６の出口部３６２と改質触媒６との間の位置には、気化混合器５を通過した混合気Ｍと、迂回通路３６を通過した空気Ａとの混合を促進するための混合部材３８を配置することができる。混合部材３８は、混合気Ｍと空気Ａとの流れを乱すことによってこれらを混合する種々の部材とすることができる。混合部材３８によれば、合流通路３１内の混合気Ｍに対して、迂回通路３６から合流する空気Ａが、より均一に混合されるようにすることができる。
【０１８２】
混合部材３８は、例えば、複数の気孔が形成された多孔質部材、複数の羽根形状部が形成された羽根部材、複数の開口孔が形成された網目状部材等によって形成することができる。また、これらの部材は、複数段に重ねて用いることができる。混合部材３８は、合流通路３１内に固定した状態で設けることができる。また、混合部材３８は、駆動源によって回転させる構成、又は混合気Ｍの流れを受けて回転する構成とすることもできる。
【０１８３】
本形態の排気浄化システム１における、その他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。
【０１８４】
＜実施形態１４＞
本形態は、図３３に示すように、合流通路３１に対して、気化混合器５へ空気Ａを供給する第１酸素供給装置４２Ａと、改質触媒６へ空気Ａを供給する第２酸素供給装置４２Ｂとを別々に設けた場合について示す。
【０１８５】
本形態の酸素供給装置４２は、合流通路３１における、気化混合器５の上流側の位置に、第１供給通路３５Ａによって接続された第１酸素供給装置４２Ａと、合流通路３１における、気化混合器５と改質触媒６との間の位置に、第２供給通路３５Ｂによって接続された第２酸素供給装置４２Ｂとによって構成されている。第１酸素供給装置４２Ａ及び第２酸素供給装置４２Ｂは、それぞれブロア（送風装置）、エアポンプ等によって形成される。
【０１８６】
第１酸素供給装置４２Ａ及び第２酸素供給装置４２Ｂは、制御装置７からの指令を受けて動作する。制御装置７は、第１酸素供給装置４２Ａによる空気Ａの流量と、第２酸素供給装置４２Ｂによる空気Ａの流量とを調整可能である。この構成により、第１酸素供給装置４２Ａによって、気化混合器５へ供給する空気Ａの流量を燃料Ｆの気化率を高く維持するために適切な流量にするとともに、第２酸素供給装置４２Ｂによって、改質触媒６における燃料Ｆと空気Ａの比率を、混合気Ｍの改質を行うために適切な比率にすることができる。
【０１８７】
本形態においては、迂回通路３６を形成せずに、気化混合器５へ供給する空気Ａの流量と、混合気Ｍに混合させる空気Ａの流量とをそれぞれ独立して調整することにより、気化混合器５へ供給する空気Ａの流量をより柔軟に調整することができる。
【０１８８】
本形態の排気浄化システム１における、その他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。
【０１８９】
＜実施形態１５＞
本形態は、図３４に示すように、気化混合器５の温度を、燃料Ｆが適切に蒸発する温度に制御する場合について示す。
【０１９０】
実施形態１においては、加熱装置５０によって気化混合器５を３５０℃以上に加熱する構成を採用した。本形態においては、実施形態１に示したライデンフロスト現象が生じないようにするために、気化混合器５の温度が、燃料Ｆの９０％留出温度Ｔｍの許容変動範囲内になるようにする。９０％留出温度Ｔｍは、ＪＩＳ  Ｋ  ２２５４「石油製品−蒸留試験方法（常圧法）」に準拠して測定され、燃料Ｆの種類によって決まる温度である。
【０１９１】
本形態の排気浄化システム１は、気化混合器５の温度を測定し、この温度を制御装置７にフィードバックして、気化混合器５の温度をより正確に調整する。具体的には、本形態の排気浄化システム１は、気化混合器５又は気化混合器５の周囲の温度を測定する温度計４４を備える。本形態の制御装置７は、温度計４４によって測定される温度が燃料Ｆの９０％留出温度Ｔｍの許容変動範囲内になるよう、加熱装置５０による気化混合器５の加熱量を調整するよう構成されている。
【０１９２】
許容変動範囲は、９０％留出温度Ｔｍに対して温度が高い範囲とし、例えば、９０％留出温度Ｔｍに、９０％留出温度Ｔｍの±１０％の温度を加算した範囲とすることができる。許容変動範囲は、燃料Ｆの気化潜熱を気化混合器５の熱容量によって除算した値に基づいて決定することができる。
【０１９３】
本形態の燃料Ｆは軽油であり、軽油の９０％留出温度Ｔｍは約３００℃であるとする。また、気化混合器５の上流側端面５２１は、燃料Ｆの噴霧液滴Ｆ１が接触する際に気化熱によって冷却される。そのため、気化混合器５においては、上流側から下流側に向けて温度が低下する温度勾配が形成される。
【０１９４】
図３５には、気化混合器５における温度勾配、及び気化混合器５に存在する燃料Ｆの量を、気化混合器５の上流側端面５２１から下流側端面５２２までの範囲について示す。温度勾配及び燃料Ｆの量は、それぞれ気化混合器５の下流側端面５２２に近くなるほど低下する。
【０１９５】
図３６には、軽油が気化混合器５によって蒸発する際の、気化混合器５の壁面（隔壁５１２）における温度と燃料Ｆの蒸発量との関係を示す。燃料Ｆの蒸発量は、９０％留出温度Ｔｍである３００℃において最も多くなり、ライデンフロスト現象が生じる温度Ｔｌにおいて最も少なくなる。このことより、本形態においては、気化混合器５の全体の温度が、燃料Ｆの蒸発量が最も多くなる９０％留出温度Ｔｍにできるだけ近い温度になるようにする。なお、９０％留出温度Ｔｍ及びライデンフロスト現象が生じる温度Ｔｌは、いずれも気化混合器５の壁面における温度として示す。
【０１９６】
本形態の温度計４４の温度検知部は、気化混合器５の上流側端面５２１付近の温度を測定する位置に配置されている。そして、制御装置７は、温度計４４によって測定される温度が、９０％留出温度Ｔｍ＋２０℃になるように加熱装置５０による加熱量をフィードバック制御する。
【０１９７】
温度計４４の温度検知部は、気化混合器５の下流側端面５２２付近の温度を測定する位置に配置してもよい。この場合には、制御装置７は、温度計４４によって測定される温度が、９０％留出温度Ｔｍになるように加熱装置５０による加熱量をフィードバック制御することができる。
【０１９８】
なお、温度計４４の温度検知部は、気化混合器５の中心軸線Ｃ２の方向における中間位置、気化混合器５を支持する、合流通路３１の壁面に配置してもよい。
【０１９９】
本形態の気化混合器５においては、ライデンフロスト現象が生じにくくし、燃料Ｆを効果的に蒸発（気化）させることができる。
【０２００】
また、本形態においては、気化混合器５を加熱する温度を制御する構成についての効果を確認した。気化混合器５を加熱する温度を、従来の２７０℃、本形態の３２０℃、比較形態の４５０℃にそれぞれ設定して、改質触媒６において生成した還元剤Ｋを排気浄化触媒２３へ供給したときに、排気浄化触媒２３におけるＮＯｘを浄化（還元）する性能について比較した。なお、４５０℃は、ライデンフロスト現象が発生する温度である。
【０２０１】
気化混合器５を従来の２７０℃にした場合の浄化性能を１００％としたときには、気化混合器５を本形態の３２０℃にした場合の浄化性能は約１１９％となり、気化混合器５における燃料Ｆの気化を促進したことによる効果が確認された。一方、気化混合器５を比較形態の４５０℃にした場合の浄化性能は約１０７％となり、本形態の３２０℃の場合に比べて浄化性能が劣ることが確認された。
【０２０２】
本形態の排気浄化システム１における、その他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。
【０２０３】
＜確認試験＞
本試験においては、実施形態３（図１０〜図１２）に示した気化混合器５による気化性能及び混合性能を確認した。
この気化性能の確認においては、気化混合器５における空間速度ＳＶを９×１０3（／Ｈ）、１７×１０3（／Ｈ）、２６×１０3（／Ｈ）、３４×１０3（／Ｈ）と変化させたときの、気化混合器５における気化率（％）を測定した。混合性能の確認においては、改質触媒６における空間速度ＳＶを８．５×１０3（／Ｈ）、１７×１０3（／Ｈ）、２５．５×１０3（／Ｈ）、３４×１０3（／Ｈ）と変化させたときの、改質触媒６の温度（℃）を測定した。
【０２０４】
加熱装置５０によって加熱する気化混合器５の目標加熱温度は５００℃とした。また、改質触媒６の温度が７５０℃になるように、燃料Ｆの供給量と酸素（空気Ａ）の供給量とを調整した。
【０２０５】
気化率は、気化混合器５に噴射された燃料Ｆの炭化水素中の炭素の数をＡ１、気化混合器５を通過した後の混合気Ｍ中の炭素の数をＡ２としたとき、Ａ２／Ａ１×１００％として求めた。改質触媒６の温度は、改質触媒６の上側の端面付近における垂直方向Ｗの断面の５ヵ所の測定位置について測定した。５カ所の測定位置は、改質触媒６の断面における中央位置、及び改質触媒６の周方向Ｃの９０°ずつ異なる位置である４つの外側位置１〜４とした。
【０２０６】
また、比較のために、図６に示した、気化混合器５が１つの気化用ハニカム体５１から構成され、かつ燃料Ｆの噴射中心軸線Ｃ１と気化混合器５における複数の気化用セル孔５１１の形成方向Ｅとが平行である、比較形態の場合についても同様に、気化混合器５における気化率及び改質触媒６の温度を測定した。
【０２０７】
実施形態３に示した気化混合器５における気化率（％）は、図３７に示すように、いずれの空間速度においても１００％に近い結果となった。そのため、この３つの気化用ハニカム体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃを用いた気化混合器５による燃料Ｆの気化性能が良好であることが確認された。また、実施形態３に示した改質触媒６の温度（℃）は、図３８に示すように、いずれの空間速度及び測定位置においても、７２５℃以上であって各測定位置における温度のばらつきが少ない結果となった。そのため、気化混合器５による燃料Ｆと空気Ａとの混合性能が良好であることが確認された。なお、改質触媒６の各測定位置における温度のばらつきが少ない理由は、気化混合器５の各部位における燃料Ｆと空気Ａとの混合のばらつきが少ないためであると考える。
【０２０８】
一方、図６に示した場合の気化混合器５の気化率（％）は、図３９に示すように、６０％付近と低く、この気化混合器５による燃料Ｆの気化性能は悪いことが確認された。また、図４０に示すように、図６に示した場合の改質触媒６の各測定位置における温度のばらつきは大きく、この気化混合器５による燃料Ｆと空気Ａとの混合性能は悪いことが確認された。
以上の確認試験より、実施形態３に示した気化混合器５による気化性能及び混合性能は共に良好であることが分かった。
【０２０９】
本発明は、各実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。また、本発明は、様々な変形例、均等範囲内の変形例等を含む。
【０２１０】
実施形態９〜１５に示す構成は、それぞれ実施形態１〜８に示す構成に組み合わせることができる。また、各実施形態に記載された細部の構成は、他の実施形態における構成に採用することができる。
【符号の説明】
【０２１１】
１  排気浄化システム
２  エンジン（内燃機関）
２２  排気通路
２３  排気浄化触媒
３１  合流通路
４１  燃料噴射装置
４２  酸素供給装置
５  気化混合器
５０  加熱装置
６  改質触媒
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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