(57)【要約】  【課題】排気温度が低い場合でも可燃性ガスを燃焼させることができるディーゼルエンジンの排気装置を提供する。  【解決手段】ディーゼルエンジンの排気装置において、可燃性ガス出口９とフィルタ２の入口２ａとの間に可燃性ガス７の燃焼を促進する酸化触媒１２を配置し、ガス生成器３内での発熱反応で加温された可燃性ガス７を可燃性ガス出口９から酸化触媒１２に流出させるに当たり、酸化触媒１２を酸化触媒収容ケース６５内に充填し、酸化触媒１２内で可燃性ガス出口９を開口させ、酸化触媒収容ケース６５のケース周壁６６に複数の排気入口６７を設け、酸化触媒収容ケース６５の終端部６８に排気出口６９を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料供給源(５)からガス生成器(３)に液体燃料(６)を供給し、このガス生成器(３)で液体燃料(６)を可燃性ガス(７)とし、このガス生成器(３)から可燃性ガス供給路(８)を導出し、この可燃性ガス供給路(８)の可燃性ガス出口(９)を、ディーゼル・パティキュレート・フィルタ(２)の上流で排気経路(１)に連通させ、可燃性ガス出口(９)から流出した可燃性ガス(７)を排気(１０)中で燃焼させ、その燃焼熱で上記フィルタ(２)に溜まった排気微粒子を燃焼させることができるようにした、ディーゼルエンジンの排気装置において、
可燃性ガス出口(９)とフィルタ(２)の入口(２ａ)との間に可燃性ガス(７)の燃焼を促進する酸化触媒(１２)を配置し、
ガス生成器(３)内での発熱反応で加温された可燃性ガス(７)を可燃性ガス出口(９)から酸化触媒(１２)に流出させるに当たり、
酸化触媒(１２)を酸化触媒収容ケース(６５)内に充填し、酸化触媒(１２)内で可燃性ガス出口(９)を開口させ、酸化触媒収容ケース(６５)のケース周壁(６６)に複数の排気入口(６７)を設け、酸化触媒収容ケース(６５)の終端部(６８)に排気出口(６９)を設けた、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
【請求項２】
請求項１に記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
酸化触媒収容ケース(６５)の始端部(７０)から終端部(６８)に向けて、酸化触媒収容ケース(６５)のケース周壁(６６)に排気入口(６７)を並べて配置するに当たり、
酸化触媒収容ケース(６５)の始端部(７０)から終端部(６８)に向けて、酸化触媒収容ケース(６５)のケース周壁(６６)の径を次第に広げた、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
前記酸化触媒(１２)として、立体網目構造の金属製の担体に触媒成分を担持させたものを用いた、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
両端に端壁(１７)(１８)を備えた筒状のフィルタ収容ケース(１１)を内に前記フィルタ(２)を収容し、このフィルタ収容ケース(１１)の軸長方向を前後方向とし、前記フィルタ(２)の入口(２ａ)側を前、出口(２ｂ)側を後として、フィルタ収容ケース(１１)内で上記フィルタ(２)の前方に排気入口室(１９)を、上記フィルタ(２)の後方に排気出口室(２０)をそれぞれ設け、この排気入口室(１９)に排気入口管(２１)を、この排気出口室(２０)に排気出口管(２２)をそれぞれ連通させ、
この排気入口管(２１)をフィルタ収容ケース(１１)の径方向に沿って排気入口室(１９)内に挿入し、この排気入口管(２１)内に排気上流側から前記酸化触媒(１２)と前記ガス生成器(３)の少なくとも一部とを順に配置し、
このガス生成器(３)から導出した可燃性ガス供給路(８)を前記酸化触媒(１２)に挿入した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
【請求項５】
請求項４に記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
前記フィルタ収容ケース(１１)として排気マフラ(２８)を用い、前記排気入口室(１９)を第１膨張室(２９)で構成し、前記排気出口室(２０)を最終膨張室(３０)で構成し、前記排気入口管(２１)を第１膨張室(２９)の排気導入管(３１)で構成し、前記排気出口管(２２)を最終膨張室(３０)の排気導出管(３２)で構成した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
上記フィルタ(２)を収容するフィルタ収容ケース(１１)内に上記ガス生成器(３)の少なくとも一部を収容した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
前記液体燃料(６)としてディーゼルエンジンの燃料タンク(５ａ)からの燃料を用い、液体燃料(６)に空気(４４)を混入させるに当たり、この空気(４４)として過給機(３９)からの空気を用いるようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
前記ガス生成器(３)に触媒室(５１)を設け、この触媒室(５１)内に触媒(５１ａ)を収容するに当たり、
この触媒室(５１)の上部に熱伝導板(５２)を配置し、この熱伝導板(５２)の上面に沿って燃料通過隙間(５３)を形成し、この燃料通過隙間(５３)に液体燃料(６)と空気(４４)とを供給するようにし、この燃料通過隙間(５３)の周縁に触媒室(５１)への燃料出口(５４)を開口し、
触媒室(５１)で発生した触媒燃焼熱が熱伝導板(５２)を介して燃料通過隙間(５３)に伝導されるようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
【請求項９】
請求項８に記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
前記熱伝導板(５２)の中央部から下方にグロープラグ(４５)の発熱部(４５ａ)を突出させ、熱伝導板(５２)の下方に金属製のガイド板(５６)を配置し、このガイド板(５６)を前記燃料出口(５４)の下方にある周縁部(５６ａ)からグロープラグ(４５)の発熱部(４５ａ)の下方に向けて下り傾斜させることにより、燃料出口(５４)から流出した液体燃料(６)が、ガイド板(５６)の周縁部(５６ａ)で受け止められ、ガイド板(５６)の案内でグロープラグ(４５)の発熱部(４５ａ)に近づくようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
【請求項１０】
請求項９に記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
前記熱伝導板(５２)と前記ガイド板(５６)との間に立体網目構造の金属製の消炎材(５７)を充填し、
前記グロープラグ(４５)の発熱時は、このグロープラグ(４５)の熱が消炎材(５７)を介して熱伝導板(５２)とガイド板(５６)に伝導され、前記触媒室(５１)での触媒燃焼時は、触媒燃焼熱がガイド板(５６)と消炎材(５７)とを介して熱伝導板(５２)に伝導されるようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
前記ガイド板(５６)の下面に前記触媒室(５１)内の触媒(５１ａ)を接触させた、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
前記消炎材(５７)に触媒成分を担持させた、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
【請求項１３】
請求項９から請求項１２のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
前記グロープラグ(４５)の発熱時は、このグロープラグ(４５)の熱が上記熱伝導板(５２)を介して前記燃料通過隙間(５３)に伝導されるようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
前記ガス生成器(３)で液体燃料(６)を気化させることにより、この液体燃料(６)を可燃性ガス(７)にするようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項１３のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
前記ガス生成器(３)で液体燃料(６)を部分酸化させることにより、この液体燃料(６)を一酸化炭素と水素とを含む可燃性ガス(７)に改質するようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの排気装置に関し、詳しくは、排気温度が低い場合でも、可燃性ガスを燃焼させることができるディーゼルエンジンの排気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のディーゼルエンジンの排気装置として、本発明と同様、液体燃料供給源からガス生成器に液体燃料を供給し、このガス生成器で液体燃料を可燃性ガスとし、このガス生成器から可燃性ガス供給路を導出し、この可燃性ガス供給路の可燃性ガス出口を、ディーゼル・パティキュレート・フィルタの上流で排気経路に連通させ、可燃性ガス出口から流出した可燃性ガスを排気中で燃焼させ、その燃焼熱で上記フィルタに溜まった排気微粒子を燃焼させることができるようにしたものがある。
この種の排気装置では、排気温度が低い軽負荷運転中でも、可燃性ガスの燃焼熱でフィルタに流入する排気の温度を高め、排気微粒子を燃焼させ、フィルタを再生することができる利点がある。
【０００３】
しかし、上記従来の排気装置では、可燃性ガスの燃焼を促進する手段がないため、問題が生じている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術では、次の問題がある。
《問題》  排気温度が低い場合には、可燃性ガスを燃焼させることができない。
可燃性ガスの燃焼を促進する手段がないため、排気温度が低い場合には、可燃性ガスの燃焼させることができない。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決することができるディーゼルエンジンの排気装置、すなわち、排気温度が低い場合でも、可燃性ガスを燃焼させることができるディーゼルエンジンの排気装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図１に例示するように、液体燃料供給源(５)からガス生成器(３)に液体燃料(６)を供給し、このガス生成器(３)で液体燃料(６)を可燃性ガス(７)とし、このガス生成器(３)から可燃性ガス供給路(８)を導出し、この可燃性ガス供給路(８)の可燃性ガス出口(９)を、ディーゼル・パティキュレート・フィルタ(２)の上流で排気経路(１)に連通させ、可燃性ガス出口(９)から流出した可燃性ガス(７)を排気(１０)中で燃焼させ、その燃焼熱で上記フィルタ(２)に溜まった排気微粒子を燃焼させることができるようにした、ディーゼルエンジンの排気装置において、可燃性ガス出口(９)とフィルタ(２)の入口(２ａ)との間に可燃性ガス(７)の燃焼を促進する酸化触媒(１２)を配置し、
ガス生成器(３)内での発熱反応で加温された可燃性ガス(７)を可燃性ガス出口(９)から酸化触媒(１２)に流出させるに当たり、
図３に例示するように、酸化触媒(１２)を酸化触媒収容ケース(６５)内に充填し、酸化触媒(１２)内で可燃性ガス出口(９)を開口させ、酸化触媒収容ケース(６５)のケース周壁(６６)に複数の排気入口(６７)を設け、酸化触媒収容ケース(６５)の終端部(６８)に排気出口(６９)を設けた、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
【発明の効果】
【０００７】
《効果》  排気温度が低い場合でも、可燃性ガスを燃焼させることができる。
図１に例示するように、可燃性ガス出口(９)とフィルタ(２)の入口(２ａ)との間に、可燃性ガス(７)の燃焼を促進する酸化触媒(１２)を配置したので、排気(１０)の温度が低い場合でも、可燃性ガス(７)を燃焼させることができる。
【０００８】
《効果》  排気温度が低い場合でも、可燃性ガスを燃焼させることができる。
図３に例示するように、ガス生成器(３)内での発熱反応で加温された可燃性ガス(７)を可燃性ガス出口(９)から酸化触媒(１２)に流出させるに当たり、酸化触媒(１２)を酸化触媒収容ケース(６５)内に充填し、酸化触媒(１２)内で可燃性ガス出口(９)を開口させ、酸化触媒収容ケース(６５)のケース周壁(６６)に複数の排気入口(６７)を設け、酸化触媒収容ケース(６５)の終端部(６８)に排気出口(６９)を設けたので、排気入口(６７)の総開口面積を広くできる分だけ、排気入口(６７)の単位面積当たりの排気流入量を少なくすることができる。このため、排気(１０)の温度が低い場合でも、可燃性ガス(７)と排気(１０)の混合物は比較的高い温度を維持したまま酸化触媒(１２)を通過し、酸化触媒(１２)の活性化温度が確保され、可燃性ガス(７)が燃焼する。この燃焼熱により排気(１０)の温度が高まり、この排気(１０)によりフィルタ(２)の排気微粒子を燃焼させることができる。
【０００９】
（請求項２に係る発明）
請求項１に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  酸化触媒内での排気の通過抵抗を小さくすることができる。
図３に例示するように、酸化触媒収容ケース(６５)の始端部(７０)から終端部(６８)に向けて、酸化触媒収容ケース(６５)のケース周壁(６６)に排気入口(６７)を並べて配置するに当たり、酸化触媒収容ケース(６５)の始端部(７０)から終端部(６８)に向けて、酸化触媒収容ケース(６５)のケース周壁(６６)の径を次第に広げたので、酸化触媒収容ケース(６５)の始端部(７０)から終端部(６８)に近づくにつれて増加する排気通過量に合わせて、酸化触媒(１２)の通路断面積を次第に広げることができ、酸化触媒(１２)内での排気(１０)の通過抵抗を小さくすることができる。
【００１０】
（請求項３に係る発明）
請求項１または請求項２に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  酸化触媒の焼損を防止することができる。
酸化触媒(１２)として、立体網目構造の金属製の担体に触媒成分を担持させたものを用いたので、担体の消炎機能で、酸化触媒(１２)内での火炎燃焼が抑制され、酸化触媒の焼損を防止することができる。
【００１１】
（請求項４に係る発明）
請求項１から請求項３のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  排気装置をコンパクト化することができる。
図１に例示するように、フィルタ収容ケース(１１)の排気入口管(２１)内に酸化触媒(１２)とガス生成器(３)の少なくとも一部とを配置したので、排気装置をコンパクト化することができる。
【００１２】
《効果》  フィルタ収容ケースの前後方向の寸法を短くすることができる。
図１に例示するように、フィルタ収容ケース(１１)の軸方向を前後方向とし、排気入口管(２１)をフィルタ収容ケース(１１)の径方向に沿って排気入口室(１９)内に挿入し、排気入口管(２１)内に上流側から酸化触媒(１２)とガス生成器(３)の少なくとも一部とを順に配置したので、フィルタ収容ケース(１１)の前後方向の寸法を短くすることができる。
【００１３】
《効果》  酸化触媒とガス生成器の損傷が起こりにくい。
図１に例示するように、排気入口管(２１)をフィルタ収容ケース(１１)の径方向に沿って排気入口室(１９)内に挿入し、排気入口管(２１)内に酸化触媒(１２)とガス生成器(３)の少なくとも一部とを配置したので、酸化触媒(１２)とガス生成器(３) の少なくとも一部がフィルタ収容ケース(１１)の壁と排気入口管(２１)の壁で二重に保護され、酸化触媒(１２)とガス生成器(３)の損傷が起こりにくい。
【００１４】
《効果》  排気温度が低い場合でも、酸化触媒の活性化温度が確保される。
図１に例示するように、排気入口管(２１)をフィルタ収容ケース(１１)の径方向に沿って排気入口室(１９)内に挿入し、排気入口管(２１)内に酸化触媒(１２)を配置したので、酸化触媒(１２)がフィルタ収容ケース(１１)の壁と排気入口管(２１)の壁で二重に包まれ、酸化触媒(１２)の熱が逃げにくい。このため、排気(１０)の温度が低い場合でも、酸化触媒(１２)の活性化温度が確保される。
【００１５】
《効果》  可燃性ガス導出管の損傷が起こりにくい。
図１(Ａ)に例示するように、排気入口管(２１)をフィルタ収容ケース(１１)の径方向に沿って排気入口室(１９)内に挿入し、排気入口管(２１)内に上流側から酸化触媒(１２)とガス生成器(３)の少なくとも一部とを順に配置し、ガス生成器(３)から導出した可燃性ガス供給路(８)を酸化触媒(１２)に挿入したので、可燃性ガス供給路(８)がフィルタ収容ケース(１１)の壁と排気入口管(２１)の壁と酸化触媒(１２)とで保護され、可燃性ガス供給路(８)の損傷が起こりにくい。
【００１６】
（請求項５に係る発明）
請求項４に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  排気装置をコンパクト化することができる。
図１に例示するように、フィルタ収容ケース(１１)として排気マフラ(２８)を用いたので、フィルタ収容ケース(１１)と排気マフラ(２８)とを個々に用意する必要がなく、排気装置をコンパクト化することができる。
【００１７】
（請求項６に係る発明）
請求項１から請求項５のいずれかに記載した発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  排気装置をコンパクト化することができる。
図１に例示するように、フィルタ(２)を収容するフィルタ収容ケース(１１)内にガス生成器(３)の少なくとも一部を収容したので、ガス生成器(３)がフィルタ収容ケース(１１)から分離している場合に比べ、排気装置をコンパクト化することができる。
【００１８】
（請求項７に係る発明）
請求項１から請求項６のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  低コストで製作できる。
図１に例示するように、液体燃料(６)としてディーゼルエンジンの燃料タンク(５ａ)からの燃料を用い、液体燃料(６)に空気(４４)を混入させるに当たり、この空気(４４)として過給機(３９)からの空気を用いるようにしたので、過給機付きディーゼルエンジンの燃料タンク(５ａ)と過給機(３９)を、ガス生成器(３)の燃料供給源及び空気供給源として兼用することができ、低コストで製作できる。
【００１９】
（請求項８に係る発明）
請求項１から請求項７のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  触媒室でのガス生成の効率が高くなる。
図２(Ａ)に例示するように、触媒室(５１)の上部に熱伝導板(５２)を配置し、この熱伝導板(５２)の上面に沿って燃料通過隙間(５３)を形成し、この燃料通過隙間(５３)の周縁に触媒室(５１)への燃料出口(５４)を開口し、触媒室(５１)で発生した触媒燃焼熱が熱伝導板(５２)を介して燃料通過隙間(５３)に伝導されるようにしたので、液体燃料(６)と空気(４４)が触媒室(５１)の手前の燃料通過隙間(５３)内で予備加熱され、液体燃料(６)の気化が促進され、均一な空燃混合気が触媒室(５１)に供給され、触媒室(５１)でのガス生成の効率が高くなる。
【００２０】
《効果》  熱伝導板の加熱に要するコストが安くて済む。
図２(Ａ)に例示するように、触媒室(５１)で発生した触媒燃焼熱が熱伝導板(５２)を介して燃料通過隙間(５３)に伝導されるようにしたので、触媒燃焼熱の発生中は、グロープラグ(４５)等による熱伝導板(５２)の加熱を必要とせず、熱伝導板(５２)の加熱に要するコストが安くて済む。
【００２１】
（請求項９に係る発明）
請求項８に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  ガス生成開始を速やかに行うことができる。
図２(Ａ)に例示するように、燃料出口(５４)から流出した液体燃料(６)が、ガイド板(５６)の周縁部(５６ａ)で受け止められ、ガイド板(５６)の案内でグロープラグ(４５)の発熱部(４５ａ)に近づくようにしたので、触媒室(５１)で触媒燃焼熱が発生する前のガス生成開始時に、グロープラグ(４５)を発熱させておくことにより、触媒燃焼熱が無くても、燃料出口(５４)から流出した液体燃料(６)が、ガイド板(５６)の案内でグロープラグ(４５)の発熱部(４５ａ)に近づいて、触媒室(５１)の手前で予備加熱される。このため、液体燃料(６)の気化が促進され、均一な空燃混合気が触媒室(５１)に導入されるとともに、グロープラグ(４５)の熱で触媒(５１ａ)が活性化し、ガス生成開始を速やかに行うことができる。
【００２２】
（請求項１０に係る発明）
請求項９に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  ガス生成開始を速やかに行うことができる。
図２(Ａ)に例示するように、熱伝導板(５２)とガイド板(５６)との間に消炎材(５７)を充填し、グロープラグ(４５)の発熱時は、このグロープラグ(４５)の熱が消炎材(５７)を介して熱伝導板(５２)とガイド板(５６)に伝導されるようにしたので、触媒室(５１)で触媒燃焼熱が発生する前のガス生成開始時に、グロープラグ(４５)を発熱させておくことにより、触媒燃焼熱が無くても、液体燃料(６)と空気(４４)は、触媒室(５１)の手前の燃料通過隙間(５３)、消炎材(５７)を通過する過程で予備加熱され、燃料通過隙間(５３)から流出した液体燃料(６)はガイド板(５６)を案内される過程で予備加熱される。このため、液体燃料(６)の気化が促進され、均一な空燃混合気が触媒室(５１)に導入され、ガス生成開始を速やかに行うことができる。
【００２３】
《効果》  触媒室でのガス生成の効率が高くなる。
図２(Ａ)に例示するように、熱伝導板(５２)とガイド板(５６)との間に消炎材(５７)を充填し、触媒室(５１)での触媒燃焼時は、触媒燃焼熱がガイド板(５６)と消炎材(５７)とを介して熱伝導板(５２)に伝導されるようにしたので、液体燃料(６)と空気(４４)は、触媒室(５１)の手前の燃料通過隙間(５３)と消炎材(５７)を通過する過程で予備加熱される。このため、液体燃料(６)の気化が促進され、均一な空燃混合気が触媒室(５１)に導入され、触媒室(５１)でのガス生成の効率が高くなる。
【００２４】
《効果》  火炎燃焼によるガス生成器の熱損傷を防止することができる。
図２(Ａ)に例示するように、熱伝導板(５２)とガイド板(５６)との間に消炎材(５７)を充填するので、消炎材(５７)の消炎機能によって、熱伝導板(５２)とガイド板(５６)との間で火炎燃焼が起こるのを防止し、火炎燃焼によるガス生成器(３)の熱損傷を防止することができる。
【００２５】
（請求項１１に係る発明）
請求項１０に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  触媒室でのガス生成の効率が高くなる。
図２(Ａ)に例示するように、ガイド板(５６)の下面に触媒室(５１)内の触媒(５１ａ)を接触させたので、触媒室(５１)での触媒燃焼時は、触媒燃焼熱がガイド板(５６)に効率よく伝達されるとともに、消炎材(５７)や熱伝導板(５２)にも効率よく伝達される。このため、液体燃料(６)と空気(４４)は、触媒室(５１)の手前の消炎材(５７)と燃料通過隙間(５３)を通過する過程で効率よく予備加熱され、触媒室(５１)でのガス生成の効率が高くなる。
【００２６】
（請求項１２に係る発明）
請求項１０または請求項１１に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  触媒室でのガス生成の効率が高くなる。
消炎材(５７)に触媒成分を担持させたので、液体燃料(６)は、触媒室(５１)の手前の消炎材(５７)を通過する過程で、その一部が触媒燃焼し、その発熱で予備加熱される。このため、液体燃料(６)の気化が促進され、均一な空燃混合気が触媒室(５１)に導入され、触媒室(５１)でのガス生成の効率が高くなる。
【００２７】
（請求項１３に係る発明）
請求項９から請求項１２のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  ガス生成開始を速やかに行うことができる。
図２(Ａ)に例示するように、グロープラグ(４５)の発熱時は、このグロープラグ(４５)の熱が熱伝導板(５２)を介して燃料通過隙間(５３)に伝導されるようにしたので、触媒室(５１)で触媒燃焼が発生する前のガス生成開始時に、グロープラグ(４５)を発熱させておくことにより、触媒燃焼熱が無くても、液体燃料(６)と空気(４４)は、触媒室(５１)の手前の燃料通過隙間(５３)内を通過する過程で予備加熱される。このため、液体燃料(６)の気化が促進され、均一な空燃混合気が触媒室(５１)に導入され、ガス生成開始を速やかに行うことができる。
【００２８】
(請求項１４に係る発明)
請求項１から請求項１３のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  可燃性ガスの燃焼熱が安定して得られる。
ガス生成器(３)で液体燃料(６)を気化させることにより、この液体燃料(６)を可燃性ガス(７)にするようにしたので、部分酸化のような反応に比べ、可燃性ガス(７)の成分比率の変動が少なく、可燃性ガス(７)の燃焼熱が安定して得られる。
【００２９】
（請求項１５に係る発明）
請求項１から請求項１３のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  排気温度が低い場合でも、可燃性ガスを燃焼させることができる。
ガス生成器(３)で液体燃料(６)を部分酸化させることにより、液体燃料(６)を一酸化炭素と水素とを含む可燃性ガス(７)に改質するようにしたので、可燃性ガス(７)が比較的低い温度でも発火し、排気(１０)の温度が低い場合でも、可燃性ガス(７)を燃焼させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１から図３は本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの排気装置を説明する図である。
【００３１】
本発明の実施形態の概要は、次の通りである。
図１に示すように、液体燃料供給源(５)からガス生成器(３)に液体燃料(６)を供給し、このガス生成器(３)で液体燃料(６)を可燃性ガス(７)とし、このガス生成器(３)から可燃性ガス供給路(８)を導出し、この可燃性ガス供給路(８)の可燃性ガス出口(９)を、ディーゼル・パティキュレート・フィルタ(２)の上流で排気経路(１)に連通させ、可燃性ガス出口(９)から流出した可燃性ガス(７)を排気(１０)中で燃焼させ、その燃焼熱で上記フィルタ(２)に溜まった排気微粒子を燃焼させることができるようにしている。この排気装置は、ディーゼルエンジンの排気マニホルドの排気出口(３６)に接続している。ディーゼル・パティキュレート・フィルタ(２)は、一般にＤＰＦと呼ばれるもので、セラミックのハニカム構造体である。ディーゼル・パティキュレート・フィルタ(２)には、酸化触媒を担持させている。フィルタ(２)にはＮＯＸ吸蔵触媒を担持させてもよい。フィルタ(２)を収容するフィルタ収容ケース(１１)内にガス生成器(３)の一部を収容している。
【００３２】
図１に示すように、液体燃料(６)としてディーゼルエンジンの燃料タンク(５ａ)からの燃料を用い、液体燃料(６)に空気(４４)を混入させるに当たり、この空気(４４)として過給機(３９)からの空気を用いる。このため、燃料通過隙間(５３)の入口側には、液体燃料供給路(４６)を介してディーゼルエンジンの燃料タンク(５)を連通させるとともに、空気供給路(３８)を介して過給機(３９)を連通させている。
【００３３】
図１に示すように、液体燃料供給路(４６)に液体燃料弁(４０)を設け、空気供給路(３８)に空気弁(４１)を設け、各弁(４０)(４１)をコントローラ(４２)を介して背圧センサ(４３)に連携させている。フィルタ(２)に排気微粒子が溜まった場合には、背圧が上昇するため、背圧センサ(４３)でこれを検出したことに基づいて、コントローラ(４２)が液体燃料弁(４０)と空気弁(４１)とを開弁し、ガス生成器(３)に液体燃料(６)と空気(４４)とを供給し、ガス生成器(３)で液体燃料(６)を気化させることにより、液体燃料(６)を可燃性ガス(７)とし、この可燃性ガス(７)を排気経路(１)中に供給する。触媒室(５１)内の触媒(５１ａ)は酸化触媒で、液体燃料(６)の一部を酸化させ、その酸化熱で残りの液体燃料(６)を気化させる。触媒(５１ａ)には立体網目構造の金属製の担体に白金の触媒成分を担持させたものを用いている。具体的には、触媒(５１ａ)の担体には発泡金属(Metal Form)を用いている。発泡金属は、スポンジに代表される樹脂発泡体と同じ立体網目構造を持つ金属多孔質体である。発泡金属は公知の製法によって得られる。例えば、立体網目骨格を有するポリウレタンフォームを基材とし、この基材を導電化処理した後、電気メッキを施し、基材を熱分解して除去し、金属の立体網目骨格を残すことにより得られる。触媒(５１ａ)の担体には、アルミナペレット等の金属製ペレットを用いてもよい。空気(４４)と液体燃料(６)の混合比、すなわち空燃比Ｏ／Ｃは０．６前後の０．４〜０．８の範囲に設定する。
【００３４】
この実施形態では、ガス生成器(３)で液体燃料(６)を気化させることにより、可燃性ガス(７)にするが、ガス生成器(３)で液体燃料(６)を部分酸化させることにより、液体燃料(６)を一酸化炭素と水素とを含む可燃性ガス(７)に改質してもよい。この場合には、触媒室(５１)内の触媒(５１ａ)として酸化触媒に代えて部分酸化触媒を用いる。部分酸化触媒の担体には、立体網目構造の金属製の担体に
パラジウム、ロジウムからなる触媒成分を担持させたものを用いることができ、他にアルミナペレット等の金属製ペレットを用いていもよい。空気(４４)と液体燃料(６)の混合比、すなわち空燃比Ｏ／Ｃは、１．３前後の１．０〜１．６の範囲に設定する。
【００３５】
ガス生成器の構成は、次の通りである。
図２(Ａ)に示すように、ガス生成器(３)に触媒室(５１)を設け、この触媒室(５１)内に触媒(５１ａ)を収容するに当たり、この触媒室(５１)の上部に熱伝導板(５２)を配置し、この熱伝導板(５２)の上面に沿って燃料通過隙間(５３)を形成し、この燃料通過隙間(５３)に液体燃料(６)と空気(４４)とを供給するようにし、この燃料通過隙間(５３)の周縁に触媒室(５１)への燃料出口(５４)を開口し、触媒室(５１)で発生した触媒燃焼熱が熱伝導板(５２)を介して燃料通過隙間(５３)に伝導されるようにしている。
【００３６】
触媒室の構成は、次の通りである。
図２(Ａ)に示すように、熱伝導板(５２)の中央部から下方にグロープラグ(４５)の発熱部(４５ａ)を突出させ、熱伝導板(５２)の下方に金属製のガイド板(５６)を配置し、このガイド板(５６)を燃料出口(５４)の下方にある周縁部(５６ａ)からグロープラグ(４５)の発熱部(４５ａ)の下方に向けて下り傾斜させることにより、燃料出口(５４)から流出した液体燃料(６)が、ガイド板(５６)の周縁部(５６ａ)で受け止められ、ガイド板(５６)の案内でグロープラグ(４５)の発熱部(４５ａ)に近づくようにしている。伝導板(５２)とガイド板(５６)との間に立体網目構造の金属製の消炎材(５７)を充填し、グロープラグ(４５)の発熱時は、このグロープラグ(４５)の熱が消炎材(５７)を介して熱伝導板(５２)とガイド板(５６)に伝導され、触媒室(５１)での触媒燃焼時は、触媒燃焼熱がガイド板(５６)と消炎材(５７)とを介して熱伝導板(５２)に伝導されるようにしている。グローブラグ(４５)はコントローラ(４２)に連携させ、ガス生成の初期に所定時間発熱させる。消炎材(５７)には、発泡金属を用いている。消炎材(５７)には、ステンレス鋼製で一般にワイヤーメッシュと呼ばれるものを用いてもよい。
【００３７】
図２(Ａ)に示すように、ガイド板(５６)の下面に触媒室(５１)内の触媒(５１ａ)を接触させている。消炎材(５７)に触媒成分を担持させている。グロープラグ(４５)の発熱時は、このグロープラグ(４５)の熱が熱伝導板(５２)を介して燃料通過隙間(５３)に伝導されるようにしている。消炎材(５７)には、酸化触媒成分である白金を担持させている。ガイド板(５６)の下方には仕切板(５８)を配置し、この仕切板(５８)で触媒室(５１)内を区画している。図２(Ｂ)(Ｃ)に示すように、ガイド板(５６)と仕切板(５８)にはそれぞれ中央部に中央孔(５６ｂ)(５８ｂ)をあけ、各中央孔(５６ｂ)(５８ｂ)の周囲に周方向に所定間隔を保持した複数の周方向孔(５６ｃ)(５８ｃ)をあけている。ガイド板(５６)と仕切板(５８)の各周方向孔(５６ｃ)(５８ｃ)は、上から見て、相互にずれた位置に配置し、燃料出口(５４)から流出した液体燃料(６)が、各周方向孔(５６ｃ)(５８ｃ)を順に介して真っ直ぐ下向きに流れ落ちるのを防止している。ガイド板(５６)と仕切板(５８)は、いずれもステンレス板である。
【００３８】
図１に示すように、可燃性ガス出口(９)とフィルタ(２)の入口(２ａ)との間に、可燃性ガス(７)の燃焼を促進する酸化触媒(１２)を配置している。酸化触媒(１２)の構成は、次の通りである。
図３に示すように、ガス生成器(３)内での発熱反応で加温された可燃性ガス(７)を可燃性ガス出口(９)から酸化触媒(１２)に流出させるに当たり、酸化触媒(１２)を酸化触媒収容ケース(６５)内に充填し、酸化触媒(１２)内で可燃性ガス出口(９)を開口させ、酸化触媒収容ケース(６５)のケース周壁(６６)に複数の排気入口(６７)を設け、酸化触媒収容ケース(６５)の終端部(６８)に排気出口(６９)を設けている。可燃性ガス出口(９)は複数設け、この複数の可燃性ガス出口(９)を可燃性ガス供給路(８)の終端部(８ａ)の長手方向に並べて配置している。排気入口(６７)は、酸化触媒収容ケース(６５)のケース周壁(６６)に多数配置されている。
【００３９】
図３に示すように、酸化触媒収容ケース(６５)の始端部(７０)から終端部(６８)に向けて、酸化触媒収容ケース(６５)のケース周壁(６６)に排気入口(６７)を並べて配置するに当たり、酸化触媒収容ケース(６５)の始端部(７０)から終端部(６８)に向けて、酸化触媒収容ケース(６５)のケース周壁(６６)の径を次第に広げている。酸化触媒収容ケース(６５)は円錐台のカップ形状である。酸化触媒(１２)には、立体網目構造の金属製の担体に触媒成分を担持させたものを用いている。酸化触媒(１２)の担体には発泡金属を用いている。触媒(１２)の担体には、ステンレス製で一般にワイヤーメッシュと呼ばれるものを用いてもよい。
【００４０】
フィルタ収容ケースの具体的構成は、次の通りである。
図１に示すように、両端に端壁(１７)(１８)を備えた筒状のフィルタ収容ケース(１１)を用い、このフィルタ収容ケース(１１)の軸長方向を前後方向とし、フィルタ(２)の入口(２ａ)側を前、出口(２ｂ)側を後として、フィルタ収容ケース(１１)内でフィルタ(２)の前方に排気入口室(１９)を、フィルタ(２)の後方に排気出口室(２０)をそれぞれ設け、この排気入口室(１９)に排気入口管(２１)を、この排気出口室(２０)に排気出口管(２２)をそれぞれ連通させている。
この排気入口管(２１)を上記フィルタ収容ケース(１１)の径方向に沿って排気入口室(１９)内に挿入し、この排気入口管(２１)内に排気上流側から酸化触媒(１２)とガス生成器(３)の一部とを順に配置し、このガス生成器(３)から導出した可燃性ガス供給路(８)を酸化触媒(１２)に挿入している。
【００４１】
フィルタ収容ケース(１１)として排気マフラ(２８)を用い、排気入口室(１９)を第１膨張室(２９)で構成し、排気出口室(２０)を最終膨張室(３０)で構成し、排気入口管(２１)を第１膨張室(２９)の排気導入管(３１)で構成し、排気出口管(２２)を最終膨張室(３０)の排気導出管(３２)で構成している。
【００４２】
可燃性ガスの生成と機能は、次の通りである。
図２(Ａ)に示すように、ガス生成器(３)に液体燃料(６)と空気(４４)とが供給されると、燃料通過隙間(５３)内で液体燃料(６)が空気(４４)と混合し、液体燃料(６)が微粒子化されて燃料通過隙間(５３)から消炎材(５７)内を通過して触媒室(５１)内に流入する。この液体燃料(６)の一部は触媒室(５１)内で酸化(触媒燃焼)され、その酸化熱(燃焼)によって残りの液体燃料(６)が気化し、高温の可燃性ガス(７)となる。図２(Ａ)に示すように、高温の可燃性ガス(７)は、可燃性ガス供給路(８)から酸化触媒(１２)内に供給される。一方、排気経路(１)内を通過する排気(１０)が酸化触媒(１２)内に流入し、高温の可燃性ガス(７)と混合され、酸化触媒(１２)内を通過する。可燃性ガス(７)は混合した排気(１０)中の酸素によって酸化(燃焼)され、その酸化熱(燃焼熱)によって混合した排気(１０)を加温する。
【００４３】
図１に示すように、排気(１０)は酸化触媒(１２)から矢印(６０)のように流出し、更に、排気導入管(３１)の出口孔(４７)から流出し、第１膨張室(２９)に流入した後、矢印(６２)のようにフィルタ(２)にその入口(２ａ)から流入し、フィルタ(２)内を通過する。フィルタ(２)内を通過した排気は、矢印(６３)のようにフィルタ(２)の出口(２ｂ)から最終膨張室(３０)内に流入した後、排気導入管(３２)の入口孔(４８)から排気導入管(３２)内に流入し、矢印(６４)のように排気導出管(３２)から流出する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの排気装置の縦断側面図である。
【図２】図１の排気装置の要部を説明する図で、図２(Ａ)はガス生成器の縦断側面図、図２(Ｂ)はガイド板の平面図、図２(Ｃ)は仕切板の平面図である。
【図３】図１の排気装置で用いる酸化触媒とその周辺部品の縦断側面図である。
【符号の説明】
【００４５】
(１) 排気経路
(２) ディーゼル・パティキュレート・フィルタ
(２ａ) 入口
(２ｂ) 出口
(３) ガス生成器
(４) 酸化触媒入口前通路
(５) 燃料供給源
(５ａ) 燃料タンク
(６) 液体燃料
(７) 可燃性ガス
(８) 可燃性ガス供給路
(９) 可燃性ガス出口
(１０) 排気
(１１) フィルタ収容ケース
(１２) 酸化触媒
(１７) 前端壁
(１８) 後端壁
(１９) 排気入口室
(２０) 排気出口室
(２１) 排気入口管
(２２) 排気出口管
(２８) 排気マフラ
(２９) 第１膨張室
(３０) 最終膨張室
(３１) 排気導入管
(３２) 排気導出管
(４４) 空気
(４５) グロープラグ
(４５ａ) 発熱部
(５１) 触媒室
(５１ａ) 触媒
(５２) 熱伝導板
(５３) 燃料通過隙間
(５４) 燃料出口
(５５) 発熱部
(５６) ガイド板
(５６ａ) 周縁部
(５７) 消炎材
(６５) 酸化触媒収容ケース
(６６) ケース周壁
(６７) 排気入口
(６８) 終端部
(６９) 排気出口
(７０) 始端部
【図１】
2008215193.tif 000003
【図２】
2008215193.tif 000004
【図３】
2008215193.tif 000005