CN103348108B - 废气升温用燃烧装置 - Google Patents
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Abstract
一种燃烧装置，其被设置在排气处理装置的上游侧，用于提高废气温度，其中排气处理装置被设置在排气管中，所述燃料装置包括：燃料供给阀，所述燃料供给阀向所述排气管内供给燃料；点火单元，所述点火单元点燃从所述燃料供给阀供给的燃料；以及燃烧催化剂，所述燃料催化剂经由支承部件被保持在所述排气管内，所述支承部件被形成为截面是波纹状，所述支撑部件具有与所述排气管接触的外侧圆弧状部，与所述燃烧催化剂的外周侧部件接触的内侧圆弧状部，以及连接该外侧圆弧状部和该内侧圆弧状部的连结部。
Description
技术领域
本发明涉及燃烧装置，特别涉及设置在内燃机的废气通路中的排气处理装置的上游侧的、用于使废气升温的燃烧装置。
背景技术
已知有如下技术：在内燃机的废气通路中，在排气处理装置(催化剂等)的上游侧设置燃烧装置，利用燃烧装置中生成的加热气体来提高废气温度，由此使排气处理装置处于能够进行处理的活性状态(例如，参照专利文献1)。
专利文献1中记载的燃烧装置包括：被配置在比排气处理装置靠上游侧且具有比内燃机的废气通路小的截面积、废气的一部分流在内部流通的小型氧化催化剂(以下称为燃烧催化剂)；向废气通路内的该燃烧催化剂供给燃料的燃料供给单元；以及点燃被供给的燃料而使其燃烧的点火单元。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利文献特开2010-59886号公报。
发明内容
但是，在上述专利文献1记载的燃烧装置中，作为将截面积比废气通路小的燃烧催化剂保持在形成废气通路的排气管中的结构，使用了呈放射状延伸的多个板状的支柱。而且，将该板状的支柱的内径侧的端部中的轴向的上下游端部区域与燃烧催化剂的圆筒状外框的外侧面焊接，且将外径侧的端部中的轴向的上下游端部区域与排气管的内侧面焊接。
但是，当使用上述那样两端部被焊接的板状的支柱时，暴露在温度比较低的大气中的排气管和暴露在高温的燃烧气体中的燃烧催化剂及其圆筒状外框(壳体)之间的热膨胀差大，不仅是在燃烧装置的轴向，而且在径向也难以吸收该热膨胀差。其结果是，在与上述板状的支柱的焊接(连结)部反复地产生热应力，可能导致燃烧装置的持久性的下降。
另外，将该板状的支柱的内径侧的端部中的轴向的上下游端部区域与燃烧催化剂的圆筒状外框的外侧面焊接、特别是将外径侧的端部中的轴向的上下游端部区域与排气管的内侧面焊接的操作工序复杂，制造困难，不利于大量生产。
因此，本发明的目的是提供以下一种废气升温用的燃烧装置：即使存在上述的热膨胀差，也能够在吸收该热膨胀差的同时确保支承刚性并提高持久性，并且即使包含焊接操作，也比较易于制造且能够大量生产。
用于达成上述目的本发明的一个方式涉及的燃烧装置其被设置在排气处理装置的上游侧，用于提高废气温度，其中所述排气处理装置被设置在排气管中，所述燃烧装置的特征在于，包括：燃料供给阀，所述燃料供给阀向所述排气管内供给燃料；点火单元，所述点火单元点燃从所述燃料供给阀供给的燃料；以及燃烧催化剂，所述燃烧催化剂经由支承部件被保持在所述排气管内，所述支承部件被形成为截面是波纹状，并且所述支承部件具有与所述排气管接触的外侧圆弧状部、与所述燃烧催化剂的外周侧部件接触的内侧圆弧状部、以及连接该外侧圆弧状部和该内侧圆弧状部的连结部。
根据该方式的燃烧装置，在从燃料供给阀供给的燃料被点火单元点燃时，其燃烧火焰通过经由支承部件被保持在排气管内的燃烧催化剂，并且通过燃烧催化剂和排气管之间的通路。由此，即使排气管和燃烧催化剂以及其外周侧部件之间产生热膨胀差，燃烧装置的轴向以及径向的热膨胀差也能够被形成截面是波纹状的支承部件吸收，因此，能够确保燃烧装置中的燃烧催化剂的支承刚性并提高持久性。
这里，在上述本发明的一个方式中，优选的是，所述外侧圆弧状部和所述连结部、以及所述内侧圆弧状部和所述连结部在与所述排气管的轴线正交的平面内构成的角分别是钝角。根据这种构成，即使在排气管与燃烧催化剂以及其外周侧部件之间产生径向的热膨胀差时，连结部不弯曲而发生弹性变形，能够减轻热应力。
另外，在上述本发明的一个方式中，优选的是，在所述排气管和所述支承部件之间、以及所述支承部件和所述燃烧催化剂的外周侧部件之间形成的通路分别不是与所述排气管的轴线平行的而是扭曲的。根据这种构成，促进了在所述排气管和所述燃烧催化剂的外周侧部件之间的通路中流动的火焰在燃烧催化剂的下游的混合，因此，温度变得均匀并提高了废气温度的升温效果。
并且，可以是所述排气管在其内周侧还包括分体的环状的部件，缓冲垫被插入该环状的部件和所述排气管之间，并且所述支承部件的外侧圆弧状部与该环状的部件接触。根据这种构成，能够可靠地吸收径向的热膨胀差，并且吸收冲击负载。
另外，在上述本发明的一个方式中，还可以是，燃烧装置还包括：导入筒，所述导入筒以与所述燃烧催化剂构成一体地被设置在所述燃烧催化剂的上游，并且在导入筒的侧面形成有开口，所述燃料供给阀、所述点火单元、以及用于使供给燃料碰撞的碰撞板被配置在所述开口处；以及追加的支承部件，所述追加的支承部件被设置在所述排气管和所述导入筒之间，所述追加的支承部件被形成为截面是波纹状，并且所述追加的支承部件具有与所述排气管接触的外侧圆弧状部、与所述导入筒的外周侧部件接触的内侧圆弧状部、以及连接该外侧圆弧状部和该内侧圆弧状部的连结部根据这种构成，燃烧催化剂和一体地设置在该燃烧催化剂的上游的导入筒分别被形成截面是波纹状的支承部件和追加的支承部件支承，因此即使排气管与燃烧催化剂以及其外周侧部件之间产生热膨胀差，燃烧装置的轴向以及径向的热膨胀差也能够被形成截面是波纹状的支承部件吸收，能够确保燃烧装置的燃烧催化剂的支承刚性并提高持久性。
此外，优选的是，所述追加的支承部件的所述外侧圆弧状部和所述连结部所成的角、以及所述内侧圆弧状部和所述连结部所成的角在与所述排气管的轴线正交的平面内分别是钝角。
并且，优选的是，所述追加的支承部件的外侧圆弧状部以及内侧圆弧状部被分别与所述排气管以及所述导入筒焊接，另外，所述支承部件的内侧圆弧状部被与所述燃烧催化剂的外周侧部件焊接，但外侧圆弧状部未被与所述排气管焊接且能够在轴向上滑动。根据这种构成，即使在排气管与燃烧催化剂以及其外周侧部件、导入筒之间产生热膨胀差，由于支承部件的外侧圆弧状部没有被与排气管焊接并能够在轴向滑动，因此能够确保燃烧装置的径方向的支承刚性的同时完全地吸收轴向的热膨胀差。
附图说明
图1是示出使用了本发明涉及的燃烧装置的内燃机和其进气排气系统的示意图；
图2是示出本发明涉及的燃烧装置的第一实施方式的纵向截面图；
图3是沿着图2的III-III线的截面图；
图4是示出本发明涉及的燃烧装置的第二实施方式的截面图；
图5是沿着图4的V-V线的截面图；
图6是示出本发明涉及的燃烧装置的支承部件的一个例子的立体图；
图7是示出本发明涉及的燃烧装置的支承部件的其他的例子的立体图；
图8是本发明涉及的燃烧装置的支承部件的其他例子的俯视图；
图9是示出本发明涉及的燃烧装置的第三实施方式的剖视立体图。
具体实施方式
以下详细地说明本发明的优选的实施方式。图1是示出使用了本发明涉及的废气升温用的燃烧装置的引擎主体及其进气排气系统的概要说明图。
引擎主体1是例如车载的直列四缸四冲程柴油引擎。引擎主体1与进气管2和排气管3连接，在进气管2的中途设置有输出与在进气管2内流通的进气的流量相应的信号的空气流量计4。通过该空气流量计4来检测每单位时间流入引擎主体1的吸入空气量(即进气流量)。此外，引擎主体1有多个气缸，在各气缸中设置有缸内燃料喷射阀5，但是在图1中仅示出了一个缸内燃料喷射阀5。
排气管3的末端被与未图示的消音器连接，并在消音器的出口处向大气开放。在排气管3的中途按照自上游侧的顺序串联地配置有氧化催化剂转换器6以及NOx催化剂转换器7。
氧化催化剂转换器6使HC、CO等未燃烧成分与O2反应生成CO、CO2、H2O等。作为催化剂物质例如能够使用Pt/CeO2、Mn/CeO2、Fe/CeO2、Ni/CeO2、Cu/CeO2等。
NOx催化剂转换器7优选包含吸附还原型NOx催化剂转换器(NSR：NOx Storage Reduction)。NOx催化剂转换器7具有在流入的废气的氧气浓度高时吸附废气中的NOx、且在流入的废气的氧气浓度下降并且存在还原成分(例如，燃料等)时还原所吸附的NOx的功能。NOx催化剂转换器7通过在由氧化铝Al2O3等氧化物构成的基材表面上承载作为催化剂成分的如白金Pt这样的贵金属和NOx吸收成分而构成。NOx吸收成分包括从例如钾K、钠Na、锂Li、铯Cs这样的碱性金属、钡Ba、钙Ca这样的碱土类、镧La、钇Y这样的稀土类中选出的至少一个。此外，NOx催化剂转换器7可以是选择还原型NOx催化剂转换器(SCR：Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原)。
除了上述氧化催化剂转换器6以及NOx催化剂转换器7之外，还可以设置收集废气中的煤等微粒子(PM，微粒)的微粒过滤器(DPF)。优选的是，DPF承载包含贵金属的催化剂，并且是连续地对收集到的微粒子进行氧化燃烧的连续再生式的DPF。优选的是，DPF至少配置在氧化催化剂转换器6的下游侧，且在NOx催化剂转换器7的上游侧或者下游侧。此外，在是火花点火式内燃机(汽油引擎)的情况下，优选在废气通路中设置三元催化剂。上述氧化催化剂转换器6、NOx催化剂转换器7、DPF以及三元催化剂与本发明的排气处理装置相应。
在排气管3中的氧化催化剂转换器6的上游侧配置有本发明涉及的废气升温用的燃烧装置100。燃烧装置100包括燃料供给阀110、以及作为点火单元或者点火装置的电热塞120。另外，如后所述，本实施方式的燃烧装置100包括燃烧催化剂130和碰撞板140。燃烧装置100被配置在比与引擎主体1连接的排气歧管(未图示)的集合部靠下游侧。
此外，在排气歧管的集合部的下游侧可以设置涡轮增压器。在这种情况下，燃烧装置100优选设置在涡轮增压器(未图示)的下游侧且在氧化催化剂转换器6的上游侧。
而且，如图1所示，还设置有用于根据引擎主体1的运转状态或驾驶员的要求等来控制各种设备的电子控制单元(以下称为ECU)10。该ECU10被构成为包括执行引擎控制涉及的各种运算处理的CPU、存储该控制所需的程序和数据的ROM、暂时存储CPU的运算结果等的RAM、以及用于与外部之间输入输出信号的输入输出端口等。
除了上述的空气流量计4之外，包括检测引擎主体1的曲轴角的曲轴角传感器11、输出与油门开度相应的电气信号的油门开度传感器12的各类传感器也经由电气配线与ECU10连接，上述的输出信号被输入ECU10。另外，包含缸内燃料喷射阀5、燃料供给阀110、以及电热塞120的各种设备也经由电气配线与ECU10连接，上述设备由ECU10进行控制。ECU10能够基于空气流量计4的输出值检测吸入空气量，基于曲轴角传感器11的输出值检测内燃机转速，基于油门开度传感器12的输出值检测对引擎主体1的要求负载。
在本实施方式中，在实施使用了燃烧装置100的升温控制时，ECU10使燃料供给阀110以及电热塞120工作。即，ECU10适当地驱动燃料供给阀110打开阀门(on)使燃料适当地从燃料供给阀110喷射。另外，ECU10对电热塞120适当地通电而使其达到足够的高温。
接着，参照图2以及图3，说明燃烧装置100的第一实施方式。该第一实施方式的燃烧装置100基本上包括向排气管30内供给或喷射液体的燃料(例如，轻油)F的燃料供给阀110、点燃从燃料供给阀110供给的燃料从而产生火焰的电热塞120、以及用于氧化从燃料供给阀110供给的燃料进行改质的燃烧催化剂130。而且，根据需要，还可包括用于使供给的燃料反射向电热塞120，促进点火的碰撞板140。另外，燃烧装置100包括与如图1中所示的排气系统所使用的排气管3同径的排气管30和设置在排气管30的两端的凸缘30A，并所述燃烧装置100与设置在排气管3的凸缘连接使用。此外，在图2中以黑色箭头表示废气的流动方向。图示的燃料供给阀110具有一个喷孔110a，但是喷孔可以是多个。
燃料供给阀110被与排气管30的轴向正交地插入安装在排气管30的外面部的阀安装轴套111而被固定。在阀安装轴套111的内部形成有用于冷却燃料供给阀110的内部的燃料的冷却水流通的冷却水通路112。在排气管30上设置有用于使从燃料供给阀110喷射的燃料通过的阀孔31。
电热塞120的前端部的发热部120a被设置在位于比燃料供给阀110稍稍靠下游侧且比燃烧催化剂130靠上游侧的位置。电热塞120经过未图示的升压电路与车载的直流电源连接，在被通电时发热部120a发热。通过发热部120a产生的热点燃从燃料供给阀110供给的燃料而产生火焰。
从图3可以清楚地看出，电热塞120被与排气管30的轴向以及燃料供给阀110的轴向正交地插入并固定于安装在排气管30的外面部的插头安装轴套114，并通过排气管30的孔向排气管30内突出。在插头安装轴套114的内部也可以划分形成冷却水流通的冷却水通路(未图示)。
碰撞板140也被插入并固定于插头安装轴套114，并通过排气管30的孔向排气管30内突出。碰撞板140能够由SUS等耐热性以及抗冲击性好的材料形成。本实施方式的碰撞板140被形成为长方形。
而且，在与燃料供给阀110隔开预定距离的下游侧设置有用于对从燃料供给阀110供给的燃料进行氧化、改质的燃烧催化剂130，如后所述，该燃烧催化剂130经由支承部件150被保持在排气管30内。
一旦燃料F被供给至燃烧催化剂130，如果这时燃烧催化剂130处于活性化状态，则燃料在燃烧催化剂130内被氧化。通过此时产生的氧化反应热，燃烧催化剂130被升温。由此，能够使通过燃烧催化剂130的废气升温。另外，一旦燃烧催化剂130的温度升高，燃料中碳数目多的碳氢化合物分解，生成碳数目少且反应性高的碳氢化合物，由此，燃料被改质成反应性高的燃料。换言之，燃烧催化剂130一方面构成急速发热的急速发热器，另一方而，构成排出改质后的燃料的改质燃料排出器。
燃烧催化剂130被构成为占据排气管30内的废气通路的截面积的一部分。在本实施方式的情况下，如图3所示，排气管30以及燃烧催化剂130的截面都是圆形，并被配置为燃烧催化剂130的外径比排气管30的内径小，且彼此同轴。燃烧催化剂130包含SUS等耐热金属制的圆筒状壳体130a作为外周侧部件，并且在壳体130a内部保持承载催化剂的基体，该壳体130a由后述的支承部件150支承在排气管30内。此外，在燃烧催化剂130的基体中由多个独立单元形成催化剂内通路130b，在壳体130a的外周侧和排气管30的间形成有圆环状的催化剂迂回通路130c。
这里，作为本发明中使用的燃烧催化剂130，保持在上述的圆筒状壳体130a的内部的基体可以使用金属制的基体类型，也可以使用陶瓷制的基体类型。
在是金属制的基体类型的情况下，例如，具有堆积金属薄平板和金属薄波纹状板，之后将它们卷成圆柱状之后实施钎焊得到的基体。在该基体的表面上形成例如包含氧化铝的催化剂承载层。而且，在该催化剂承载层上承载有白金Pt、铑Rd、钯Pd这样的贵金属催化剂。
另一方面，在是陶瓷制的基体类型中，该基体被构成为由例如沸石或堇青石等形成例如蜂巢结构，并在其上承载上述的贵金属催化剂来构成。上述燃烧催化剂130都是具有从上游端到下游端直线延伸的多个独立单元的所谓直流式(straight flow)。
接着，参照图3以及图6说明上述的支承部件150。本实施方式中的支承部件150通过冲压成形由一张矩形状平板形成截面为波纹状，包括：沿着排气管30的内周接触的外侧圆弧状部150a、沿着作为燃烧催化剂130的外周侧部件的圆筒状壳体130a的外周接触的内侧圆弧状部150b、以及连接上述外侧圆弧状部150a和内侧圆弧状部150b的连结部150c。而且，为了防止在热膨胀时连结部150c屈曲，外侧圆弧状部150a和其两侧的连结部150c、以及内侧圆弧状部150b和其两侧的连结部150c在与排气管30的轴线正交的平面内所成角α被分别设置成钝角(例如，120°)。
而且，本实施方式中的支承部件150被形成为二分为分别具有三个山(凸)部的上半部分以及下半部分的支承部件150(在图6中仅示出了上半部分的支承部件150)。但是，支承部件150可以不分割而一体地形成环状。
在上述的燃烧装置100的第一实施方式中，按以下这样将燃烧催化剂130安装到排气管30。即，支承部件150的上半部分或者下半部分的一者位于燃烧催化剂130的圆筒状壳体130a的轴向大致中央，在支承部件150上在具有预定的轴向宽度的内侧圆弧状部150b的大致宽度方向中心设置有通孔(在最终产品没有表现出来，在图6中为方便而作为150d示出)。而且，对该通孔150d进行了塞焊，支承部件150的上半部分或者下半部分的一者被固定于圆筒状壳体130a。而且，支承部件150的上半部分或者下半部分的另一者位于圆筒状壳体130a，同样地进行了塞焊。由此，支承部件150被固定于燃烧催化剂130的圆筒状壳体130a的轴方向大致中央。此外，塞焊用的通孔150d仅用于支承部件150和燃烧催化剂130的圆筒状壳体130a的塞焊，因此，只要能够确保支承部件150和圆筒状壳体130a的焊接强度，不需要在所有的内侧圆弧状部150b上设置通孔150d，只需要在其中至少一个上面设置通孔150d即可(参照图6)。而且，固定有支承部件150的燃烧催化剂130被从设置有图2中右侧的凸缘30A的开口部插入排气管30内，通过支承部件150的外侧圆弧状部150a和排气管30的内周面的摩擦接触，而被保持在预定位置。
在上述的燃烧装置100的第一实施方式中，当从燃料供给阀110供给的燃料被电热塞120点燃时，其燃烧火焰通过经由支承部件150而被保持的燃烧催化剂130内的催化剂内通路130b，并且通过燃烧催化剂130和排气管30之间的催化剂迂回通路130c。由此，排气管30以及燃烧催化剂130等被加热，发生热膨胀。因此，即使在排气管30和燃烧催化剂130以及作为其外周侧部件的圆筒状壳体130a之间产生热膨胀差，燃烧装置100的轴向以及径向的热膨胀差也被形成为截面是波纹状的支承部件150吸收，因此，能够确保燃烧装置100中的燃烧催化剂130的支承刚性，并且防止热应力的产生而提高持久性。
即，在燃烧装置100的径向上，支承部件150的外侧圆弧状部150a和连结部150c、以及内侧圆弧状部150b和连结部150c在与排气管30的轴线正交的平面内所成的角α分别是钝角，因此即使在排气管30和燃烧催化剂130的圆筒状壳体130a之间产生径向的热膨胀差，连结部150c也不会屈曲而发生弹性变形，能够减轻热应力。
另外，在燃烧装置100的轴向上，即使燃烧催化剂130的圆筒状壳体130a在轴向上热膨胀，该壳体130a在其轴向中央被支承部件150支承，因此，在轴向上能够自由地热膨胀。因此，防止了在圆筒状壳体130a中产生大的热应力。特别是，根据通过使用了设置在至少一个内侧圆弧状部150b上的通孔150d的塞焊将支承部件150固定于燃烧催化剂130的圆筒状壳体130a的上述的方式，连结支承部件150和圆筒状壳体130a的部位仅限制于通孔150d的大小。因此，即使在支承部件150和圆筒状壳体130a之间有轴向的热膨胀差，也防止了在支承部件150以及圆筒状壳体130a中的任一个上产生大的热应力。另外，根据进行了塞焊的上述的方法，焊接位置少，能够在短时间完成，因此即使包含焊接操作，制造也比较容易能够大量生产。
另外，如图2以及图3所示，形成上述的壳体130a的外周侧和排气管30间的圆环状的催化剂迂回通路130c的轴向的一部分的、形成在排气管30和支承部件150之间的通路130ca(详细地说是排气管30、内侧圆弧状部150b以及两连结部150c包围的部分)，以及形成在支承部件150和作为燃烧催化剂130的外周侧部件的壳体130a之间的通路130cb(详细地说是壳体130a、外侧圆弧状部150a以及两连结部150c包围的部分)与排气管30的轴线平行。但是，以上述通路130ca以及通路130cb不是分别与排气管30的轴线平行而是为螺旋状的方式，支承部件150可以被扭曲地形成。为此，例如如图8所示，截面是波纹状的支承部件150的凹部的内侧圆弧状部150b被形成为使得与排气管的轴线平行，另一方面，凸部的外侧圆弧状部150a被扭曲地形成而不是与排气管的轴线平行。如此，促进了流过排气管30和作为燃烧催化剂130的外周侧部件壳体130a之间的通路130c(130ca、130cb)的火焰在燃烧催化剂130的下游的混合，因此，温度变得均匀且提高了废气温度的升温效果。此外，为了使上述通路130ca以及通路130cb分别为螺旋状，凸部的外侧圆弧状部150a以及凹部的内侧圆弧状部150b也一起被扭曲地形成而不是与排气管的轴线平行。
接着，参照图4以及图5说明本发明的燃烧装置100的第二实施方式。该第二实施方式相对于上述的第一实施方式，仅在追加了用于促进燃料向燃烧催化剂130的导入的导入筒和追加的支承部件的点上不同，针对与第一实施方式相同的构成要素，在图中付以相同的标号而避免重复说明。
即，第二实施方式的燃烧装置100在燃烧催化剂130的上游侧还包含与燃烧催化剂130大致同径的导入筒160。该导入筒160通过其后端被嵌合至燃烧催化剂130的壳体130a的前端而被一体地安装，并且从壳体130a向上游侧延伸。在导入筒160中，截面为大致半圆的开口160a形成在导入筒160的轴方向中央的侧面的上半部分，导入筒160的下半部被形成为截面大致半圆的沟状部160b。燃料供给阀110、电热塞120、以及用于使供给燃料碰撞的碰撞板140被配置在该开口160a。而且，与燃烧催化剂130的壳体130a被支承部件150支承在排气管30内同样地，导入筒160的前端被追加的支承部件150’支承在排气管30内。导入筒160以下半部的沟状部160b接收经由开口160a供给的供给燃料F，也利用废气的流动，并将供给燃料F导入并引导至燃烧催化剂130。
此外，追加的支承部件150’与前述的支承部件150同样地被被形成为截面是波纹状，所述波纹状截面的支承部件150’具有与排气管30的内周接触的外侧圆弧状部150’a、与导入筒160的外周接触的内侧圆弧状部150’b、和连接外侧圆弧状部150’a和内侧圆弧状部150’b的连结部150’c。
另外，追加的支承部件150’的外侧圆弧状部150’a以及内侧圆弧状部150’b被分别与排气管30以及导入筒160塞焊。而且，支承部件150的内侧圆弧状部150b被与燃烧催化剂130的壳体130a塞焊，但是，支承部件150的外侧圆弧状部150a未被与排气管30焊接且能够在轴向上滑动。
在上述的燃烧装置100的第二实施方式中，燃烧催化剂130以及其上游侧的导入筒160通过以下方式被安装于排气管30。即，如在上述的第一实施方式中所述的那样，支承部件150被通过塞焊固定在包括一体地安装的导入筒160的燃烧催化剂130的壳体130a的轴向的大致中央。另外，追加的支承部件150’的内侧圆弧状部150’b被通过塞焊固定于导入筒160的前端的外周。而且，粘着有支承部件150以及追加的支承部件150’的与导入筒160一体的燃烧催化剂130被从例如在图4中设置有右侧的凸缘30A的开口部插入排气管30内。而且，追加的支承部件150’的外侧圆弧状部150’a被通过塞焊固定于排气管30(此外，在这种情况下，在追加的支承部件150’的外侧圆弧状部150’a的至少一个上设置有未图示的通孔)。此外，支承部件150的外侧圆弧状部150a和排气管30之间未被焊接，保持摩擦接触且能够在轴向上滑动。
在上述的燃烧装置100的第二实施方式中，燃料供给阀110经由导入筒160的开口160a从上方向导入筒160的沟状部160b的底面上、并稍稍向下游侧且斜向下倾斜地喷射燃料F。喷射的燃料F形成具有预定的喷雾角的燃料路径，在该燃料路径的中途配置有电热塞120的发热部120a和碰撞板140。碰撞板140被配置在与发热部120a的稍稍下方的位置。而且，电热塞120和碰撞板140被从排气管30的上部侧方插入排气管30内，彼此平行且呈直线状在水平方向延伸。
当从燃料供给阀110供给的燃料被电热塞120点燃时，其燃烧火焰被引导入导入筒160(特别是沟状部160b)的同时通过经由支承部件150被保持的燃烧催化剂130内的催化剂内通路130b，并且通过燃烧催化剂130和排气管30之间的催化剂迂回通路130c。此外，当燃料F与碰撞板140碰撞时，促进了燃料F的微粒化、雾化，提高了分散性和扩散性。因此，促进了由电热塞120进行的点火。电热塞120被配置在大致与燃烧催化剂130的上方的催化剂迂回通路130c相同的高度，通过点火而引燃的火焰主要在电热塞120上方的催化剂迂回通路130c的中传播。
另一方面，直接通过碰撞板140而供给的燃料如前述那样被引导入导入筒160的沟状部160b之后，在燃烧催化剂130内被氧化、改质，并被从燃烧催化剂130排出。经过该改质的燃料被用于随后在下游侧的氧化催化剂转换器6内被真正地氧化、燃烧，进一步提高废气温度等。
这里，即使在第二实施方式的燃烧装置100中，排气管30以及燃烧催化剂130、导入筒160等也被加热，发生热膨胀。因此，即使在排气管30与导入筒160以及与之一体的燃烧催化剂130的圆筒状壳体130a之间产生热膨胀差，燃烧装置100的轴向以及径向的热膨胀差也被形成为截面是波纹状的支承部件150以及追加的支承部件150’吸收。即，在燃烧装置100的径向，与第一实施方式同样地，被具有钝角α的波纹状的支承部件150以及追加的支承部件150’弹性地支承和吸收。另一方面，在燃烧装置100的轴向上，即使导入筒160以及与之一体的燃烧催化剂130的圆筒状壳体130a在轴向上热膨胀，由于相对于导入筒160的前端被追加的支承部件150’固定于排气管30，固定有壳体130a的支承部件150没有被固定于排气管30而是能够在轴向上滑动，因此，热膨胀差被吸收。
接着，参照图7说明本发明涉及的燃烧装置的支承部件的变形例。该变形例与前述的支承部件150的基本的主体部分是共通的，但是存在以下不同点，在其内侧圆弧状部150b上被一体地附加有窄条状部分150e(以下，将包括该窄条状部分150e的支承部件称为150E)。该窄条状部分150e是用于在通过焊接将支承部件150固定于上述的燃烧催化剂130的圆筒状壳体130a上时防止焊接热过度地影响燃烧催化剂130的。即，在窄条状部分150e的端部和燃烧催化剂130的圆筒状壳体130a的端部之间，通过进行I型坡口焊接来防止焊接热过度地影响燃烧催化剂130的内部。特别是在燃烧催化剂130是如前述的那样是实施了钎焊的金属制的基体类型的情况下，该支承部件150E有利于防止损坏钎焊部。
而且，参照图9说明在本发明的第三实施方式。该第三实施方式相比于上述的第二实施方式仅有以下不同点，即，在排气管的内周侧追加了分体的环状的部件和缓冲垫。主要说明不同点，而针对于第二实施方式相同的构成要素在图中付与相同的符号避免重复说明。
即，在排气管30的内周侧设置有分体的环状的部件170，在该环状的部件170和排气管30之间插入有缓冲垫180。而且，与前面的实施方式同样地，燃烧催化剂130的圆筒状壳体130a被经由支承部件150E保持在该环状的部件170。即，与内侧圆弧状部150b一体的窄条状部分150e被通过I型坡口焊接于圆筒状壳体130a的支承部件150E的外侧圆弧状部150a与环状的部件170摩擦接触。换言之，支承部件150E的外侧圆弧状部150a没有被固定于环状的部件170而是能够在轴向上滑动。此外，作为该缓冲垫180可以是由耐热性好的氧化铝纤维制作的垫。
根据该第三实施方式，轴向的热膨胀差通过支承部件150E的外侧圆弧状部150a没有被固定于环状的部件170而能够在轴向上滑动而被吸收，径向的热膨胀差通过除了支承部件150E之外，还通过缓冲垫180的变形被可靠地吸收，而且还能够吸收冲击负载。
符号说明
3、30 排气管
100 燃烧装置
110 燃料供给阀
120 电热塞
130 燃烧催化剂
130a 圆筒状壳体
130b 催化剂内通路
130c 催化剂迂回路
140 碰撞板
150 支承部件
150a 外侧圆弧状部
150b 内侧圆弧状部
150c 连结部
150e 窄条状部分
150’ 追加的支承部件
160 导入筒
160a 开口
160b 沟状部
170 环状部件
180 缓冲垫
Claims (7)
1.一种燃烧装置，其被设置在排气处理装置的上游侧，用于提高废气温度，其中所述排气处理装置被设置在排气管中，所述燃烧装置的特征在于，包括：
燃料供给阀，所述燃料供给阀向所述排气管内供给燃料；
点火单元，所述点火单元点燃从所述燃料供给阀供给的燃料；以及
燃烧催化剂，所述燃烧催化剂经由支承部件被保持在所述排气管内，
所述支承部件被形成为截面是波纹状，并且所述支承部件具有与所述排气管接触的外侧圆弧状部、与所述燃烧催化剂的外周侧部件接触的内侧圆弧状部、以及连接该外侧圆弧状部和该内侧圆弧状部的连结部，
还包括：
导入筒，所述导入筒以与所述燃烧催化剂构成一体地被设置在所述燃烧催化剂的上游，并且在导入筒的侧面形成有开口，所述燃料供给阀、所述点火单元、以及用于使供给燃料碰撞的碰撞板被配置在所述开口处；以及
追加的支承部件，所述追加的支承部件被设置在所述排气管和所述导入筒之间，
所述追加的支承部件被形成为截面是波纹状，并且所述追加的支承部件具有与所述排气管接触的外侧圆弧状部、与所述导入筒的外周侧部件接触的内侧圆弧状部、以及连接该外侧圆弧状部和该内侧圆弧状部的连结部。
2.如权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于，
所述支承部件的所述外侧圆弧状部和所述连结部、以及所述支承部件的所述内侧圆弧状部和所述连结部在与所述排气管的轴线正交的平面内构成的角分别是钝角。
3.如权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于，
所述追加的支承部件的所述外侧圆弧状部和所述连结部所成的角、以及所述追加的支承部件的所述内侧圆弧状部和所述连结部所成的角在与所述排气管的轴线正交的平面内分别是钝角。
4.如权利要求1至3中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，
在所述排气管和所述支承部件之间、以及所述支承部件和所述燃烧催化剂的外周侧部件之间形成的通路分别不是与所述排气管的轴线平行的而是扭曲的。
5.如权利要求1至3中任一项所述的燃烧装置，其特征在于，
所述排气管在其内周侧还包括分体的环状的部件，缓冲垫被插入该环状的部件和所述排气管之间，并且所述支承部件的外侧圆弧状部与该环状的部件接触。
6.如权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于，
所述追加的支承部件的外侧圆弧状部以及内侧圆弧状部被分别与所述排气管以及所述导入筒焊接，
另外，所述支承部件的内侧圆弧状部被与所述燃烧催化剂的外周侧部件焊接，但所述支承部件的外侧圆弧状部未被与所述排气管焊接且能够在轴向上滑动。
7.如权利要求5所述的燃烧装置，其特征在于，
所述追加的支承部件的外侧圆弧状部以及内侧圆弧状部分别与所述排气管以及所述导入筒焊接，
另外，所述支承部件的内侧圆弧状部被与所述燃烧催化剂的外周侧部件焊接，但所述支承部件的外侧圆弧状部未被与所述环状的部件焊接且能够在轴向上滑动。
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