JP2008291688A - Exhaust emission control system of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気通路に燃料噴霧を噴射することにより排気浄化手段に燃料を供給する内燃機関の排気浄化システムに関する。 The present invention relates to an exhaust purification system for an internal combustion engine that supplies fuel to exhaust purification means by injecting fuel spray into an exhaust passage of the internal combustion engine.
インジェクタからの噴射燃料を加熱して蒸発燃料を含んだ混合気にする蒸発装置と、混合気を着火させる点火装置とを備え、混合気を着火せずに生燃料の状態で、又は混合気に着火して得られる燃焼ガスをパティキュレートフィルタの上流側に供給するようにした排気浄化システムが知られている(特許文献1)。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献2が存在する。 An evaporator that heats the fuel injected from the injector to make an air-fuel mixture containing evaporated fuel and an ignition device that ignites the air-fuel mixture. There is known an exhaust purification system in which combustion gas obtained by ignition is supplied to the upstream side of a particulate filter (Patent Document 1). In addition, there is Patent Document 2 as a prior art document related to the present invention.
特許文献に記載されたシステムは、燃料添加用のインジェクタが噴射する噴射燃料(燃料噴霧)を効果的に蒸発させて着火させるための開示がない。例えば、特許文献1のシステムでは蒸発装置の加熱プラグ素子がインジェクタが噴射する燃料噴霧を横切るように配置されているので燃料噴霧の進行が妨げられるとともに、そのプラグ素子と燃料噴霧との接触時間を長くすることが難しい。 The system described in the patent document has no disclosure for effectively evaporating and igniting the injected fuel (fuel spray) injected by the fuel addition injector. For example, in the system of Patent Document 1, since the heating plug element of the evaporator is disposed so as to cross the fuel spray injected by the injector, the progress of the fuel spray is hindered, and the contact time between the plug element and the fuel spray is reduced. It is difficult to lengthen.
そこで、本発明は、排気浄化手段へ供給するための燃料を効率的に蒸発させて着火させることができる排気浄化システムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an exhaust purification system capable of efficiently evaporating and igniting fuel to be supplied to the exhaust purification means.
本発明の内燃機関の排気浄化システムは、内燃機関の排気通路に設けられて排気を浄化する排気浄化手段と、前記排気浄化手段よりも上流側の前記排気通路内に燃料噴霧を噴射して前記排気浄化手段に燃料を供給する燃料添加手段と、前記燃料噴霧に接触し得る状態で配置されて前記燃料添加手段が供給する燃料の蒸発に適した温度になるように加熱された蒸発部材と、前記燃料噴霧に接触し得る状態で配置されて前記燃料添加手段が供給する燃料の着火に適した温度になるように加熱された着火部材と、を備え、前記蒸発部材及び前記着火部材のそれぞれは、前記燃料噴霧を横切らずに前記燃料噴霧の基端部から先端部へ向かう方向に延びていることにより上述した課題を解決する(請求項1)。 An exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to the present invention is provided with an exhaust gas purification means provided in an exhaust passage of the internal combustion engine for purifying exhaust gas, and fuel spray is injected into the exhaust gas passage upstream of the exhaust gas purification means. A fuel addition means for supplying fuel to the exhaust purification means; an evaporation member disposed in a state where it can come into contact with the fuel spray and heated to a temperature suitable for evaporation of the fuel supplied by the fuel addition means; An ignition member disposed in a state where it can come into contact with the fuel spray and heated to a temperature suitable for ignition of fuel supplied by the fuel addition means, and each of the evaporation member and the ignition member The above-described problem is solved by extending in the direction from the base end portion of the fuel spray to the tip end portion without traversing the fuel spray (Claim 1).
この排気浄化システムによれば、蒸発部材は燃料の蒸発に適した温度に、着火部材は燃料の着火に適した温度にそれぞれ加熱されており、これらの部材は燃料添加手段が噴射する燃料噴霧を横切らずに、燃料噴霧の基端部から先端部へ向かう方向に延びている。そのため、これらの部材が燃料噴霧の進行の妨げとならず、かつ燃料噴霧との接触時間を容易に拡大することができる。従って、燃料浄化手段へ供給するための燃料を効率的に蒸発させて着火させることが可能になる。 According to this exhaust purification system, the evaporation member is heated to a temperature suitable for fuel evaporation, and the ignition member is heated to a temperature suitable for fuel ignition. It extends in the direction from the base end of the fuel spray toward the tip without crossing. Therefore, these members do not hinder the progress of the fuel spray, and the contact time with the fuel spray can be easily extended. Therefore, it is possible to efficiently evaporate and ignite the fuel to be supplied to the fuel purification means.
本発明の一態様において、前記蒸発部材が前記燃料噴霧の基端部側に、前記着火部材が前記燃料噴霧の先端部側にそれぞれ位置するように、前記蒸発部材と前記着火部材とが隣接して配置されてもよい(請求項2)。この態様によれば、蒸発部材が燃料噴霧の基端側に着火部材が燃料噴霧の先端側にそれぞれ位置するように隣接するため、蒸発部材で蒸発した燃料が直ちに着火部材に供給される。これにより、燃料の蒸発から着火までの過程が無駄なく進むため、効率良く燃料を蒸発して着火することができる。 In one aspect of the present invention, the evaporating member and the ignition member are adjacent to each other such that the evaporating member is positioned on the base end side of the fuel spray and the ignition member is positioned on the front end side of the fuel spray. (Claim 2). According to this aspect, since the evaporating member is adjacent to the base end side of the fuel spray so that the ignition member is located on the front end side of the fuel spray, the fuel evaporated by the evaporating member is immediately supplied to the ignition member. Thereby, since the process from evaporation of fuel to ignition proceeds without waste, the fuel can be efficiently evaporated and ignited.
この態様において、前記着火部材は、前記蒸発部材が延びる方向を基準として、前記燃料噴霧の前記基端部側から前記先端部側へ向かって前記燃料噴霧の中心側に傾斜するように配置されてもよい(請求項3)。この態様によれば、蒸発した燃料が着火部材に触れ易くなるので、燃料の着火性が向上する利点がある。 In this aspect, the ignition member is disposed so as to be inclined toward the center side of the fuel spray from the base end side to the tip end side of the fuel spray with reference to a direction in which the evaporation member extends. (Claim 3). According to this aspect, since the evaporated fuel can easily touch the ignition member, there is an advantage that the ignitability of the fuel is improved.
本発明の一態様においては、前記蒸発部材及び前記着火部材の少なくとも一つは、前記燃料噴霧を挟むように配置された二つの部材にて構成されてもよい(請求項4)。この態様によれば、燃料噴霧を挟む二つの部材で蒸発部材又は着火部材が構成されるので、これらの部材と燃料噴霧との接触面積が拡大し、更に効率良く燃料を蒸発して着火することができる。 In one aspect of the present invention, at least one of the evaporation member and the ignition member may be composed of two members arranged so as to sandwich the fuel spray (claim 4). According to this aspect, since the evaporation member or the ignition member is constituted by the two members sandwiching the fuel spray, the contact area between these members and the fuel spray is expanded, and the fuel is evaporated and ignited more efficiently. Can do.
本発明の排気浄化システムにおいて、蒸発部材及び着火部材の形状等の構成は燃料添加手段が噴射する燃料噴霧の形状等を考慮して、蒸発部材又は着火部材と燃料噴霧との接触面積の拡大に寄与するように適宜定めればよい。例えば、前記蒸発部材及び前記着火部材の少なくとも一つは、前記燃料噴霧の中心に近い側に前記燃料噴霧と接触し得る平坦な接触面を有してもよいし(請求項5)、前記蒸発部材及び前記着火部材の少なくとも一つは、前記燃料噴霧の中心に近い側に前記燃料噴霧と接触し得る凹状の接触面を有してもよい(請求項6)。特に、後者の場合は、蒸発部材又は着火部材の接触面に衝突して跳ね返った燃料が逸れずに燃料噴霧の中心方向に集まり易いので、蒸発部材又は着火部材に再接触し易くなる。更に、前記蒸発部材及び前記着火部材の少なくとも一つは、前記接触面を内周面として有するように筒状に構成されてもよい(請求項7)。この場合は、蒸発部材又は着火部材と燃料噴霧との接触の確実性が高まる。 In the exhaust purification system of the present invention, the configuration of the evaporating member and the igniting member is designed to increase the contact area between the evaporating member or the igniting member and the fuel spray in consideration of the shape of the fuel spray injected by the fuel addition means What is necessary is just to determine suitably so that it may contribute. For example, at least one of the evaporation member and the ignition member may have a flat contact surface that can come into contact with the fuel spray on a side close to the center of the fuel spray (Claim 5). At least one of the member and the ignition member may have a concave contact surface that can come into contact with the fuel spray on a side close to the center of the fuel spray. In particular, in the latter case, the fuel that has bounced off and collided with the contact surface of the evaporating member or the igniting member does not escape and tends to gather in the center direction of the fuel spray. Furthermore, at least one of the evaporating member and the ignition member may be formed in a cylindrical shape so as to have the contact surface as an inner peripheral surface. In this case, the reliability of contact between the evaporation member or the ignition member and the fuel spray is increased.
本発明の一態様において、前記着火部材は、前記燃料噴霧の前記基端部から前記先端部に向かって延びる棒状に構成されており、前記蒸発部材は、前記着火部材の前記燃料噴霧の中心に近い側を開放しかつ前記着火部材の前記燃料噴霧の中心から遠い側を覆うように構成されてもよい(請求項8)。この態様によれば、蒸発部材に衝突して跳ね返った燃料や蒸発部材にて蒸発した燃料が着火部材の周辺に集まり易くなるので、効率良く燃料を着火することが可能となる。この態様において、蒸発部材の態様は適宜に定めてよいが、例えば、前記蒸発部材は、前記燃料噴霧の中心に近い側に、前記燃料噴霧の前記基端部から前記先端部に向かって延びる円弧面を有し、前記着火部材は、前記蒸発部材の円弧の中心から前記円弧面に接近する側に偏るように配置されてもよい(請求項9)。この場合、凹面鏡によって光が焦点に集まるが如く、蒸発部材の内面に衝突して跳ね返った燃料等を着火部材の周辺に更に効率良く集めることができるので、着火性が更に向上する。 1 aspect of this invention WHEREIN: The said ignition member is comprised by the rod shape extended toward the said front-end | tip part from the said base end part of the said fuel spray, The said evaporation member is centered on the said fuel spray of the said ignition member. You may comprise so that the near side may be open | released and the side far from the center of the said fuel spray of the said ignition member may be covered. According to this aspect, the fuel that has bounced off the evaporation member and the fuel evaporated by the evaporation member can easily gather around the ignition member, so that the fuel can be efficiently ignited. In this aspect, the aspect of the evaporating member may be appropriately determined. For example, the evaporating member is an arc extending from the base end portion of the fuel spray toward the front end portion on the side closer to the center of the fuel spray. The ignition member may be arranged so as to be biased toward the side approaching the arc surface from the center of the arc of the evaporation member. In this case, as the light is collected at the focal point by the concave mirror, the fuel and the like that have collided and bounced off the inner surface of the evaporation member can be collected more efficiently around the ignition member, so that the ignitability is further improved.
また、これらの態様は着火部材を覆うように蒸発部材が配置されている。そこで、本発明の一態様として、前記着火部材には所定の熱源体が設けられており、前記着火部材は前記熱源体にて前記燃料の着火に適した温度になるように加熱されるとともに、前記蒸発部材は前記着火部材の輻射熱により前記燃料の蒸発に適した温度になるように加熱されてもよい(請求項10)。これにより、蒸発部材に熱源体を設ける必要がないので、無駄なく蒸発部材と着火部材とを加熱することが可能となる。この場合、着火部材に熱源体を設ける位置は任意であるが、前記着火部材には前記熱源体が前記燃料噴霧の前記先端部側に偏った位置に限定的に設けられていてもよい(請求項11)。このように熱源体を設けることにより、蒸発部材の受熱量に偏りが生じて基端部側の受熱量が減少するため、蒸発部材の過熱が防止される。これにより、蒸発部材を燃料の蒸発に適した温度に設定し易くなる。 Moreover, the evaporation member is arrange | positioned so that these aspects may cover an ignition member. Therefore, as one aspect of the present invention, the ignition member is provided with a predetermined heat source body, and the ignition member is heated to a temperature suitable for the ignition of the fuel by the heat source body, The evaporation member may be heated to a temperature suitable for evaporation of the fuel by radiant heat of the ignition member. Thereby, since it is not necessary to provide a heat source body in an evaporation member, it becomes possible to heat an evaporation member and an ignition member without waste. In this case, the position where the heat source body is provided on the ignition member is arbitrary, but the heat source body may be limitedly provided on the ignition member at a position biased toward the tip end side of the fuel spray. Item 11). By providing the heat source in this manner, the amount of heat received by the evaporating member is biased and the amount of heat received on the base end side is reduced, thereby preventing overheating of the evaporating member. This facilitates setting the evaporation member to a temperature suitable for fuel evaporation.
本発明の一態様において、前記排気通路は、前記燃料添加手段、前記蒸発部材及び前記着火部材がそれぞれ設けられ、前記排気浄化手段に導かれる排気の流れ方向と交差する方向に延び、かつ前記排気浄化手段の上流側に配置された燃料添加室を有しており、前記燃料添加室の出口側かつ前記排気浄化手段の上流側に、前記流れ方向と直交する方向に並ぶように設けられて、前記流れ方向に延びる複数の板部材を更に備え、前記複数の板部材の前記流れ方向の上流側の端部のそれぞれの位置が前記燃料添加室に近づくに従って前記流れ方向の下流側にずれるように前記複数の板部材が配置されていてもよい(請求項12)。この態様によれば、燃料添加室から流出した燃料が複数の板部材に衝突することで、分散されつつ排気浄化手段に向かうように方向が転換されるので、排気浄化手段に均一に燃料を供給することができるようになる。 In one aspect of the present invention, the exhaust passage is provided with the fuel addition means, the evaporation member, and the ignition member, and extends in a direction intersecting a flow direction of the exhaust led to the exhaust purification means. It has a fuel addition chamber arranged on the upstream side of the purification means, provided on the outlet side of the fuel addition chamber and on the upstream side of the exhaust purification means so as to be arranged in a direction perpendicular to the flow direction, A plurality of plate members extending in the flow direction are further provided, and the positions of the upstream end portions of the plurality of plate members in the flow direction are shifted toward the downstream side in the flow direction as they approach the fuel addition chamber. The plurality of plate members may be arranged (claim 12). According to this aspect, since the fuel flowing out from the fuel addition chamber collides with the plurality of plate members, the direction is changed so as to go toward the exhaust purification means while being dispersed, so that the fuel is uniformly supplied to the exhaust purification means. Will be able to.
以上説明したように、本発明によれば、蒸発部材は燃料の蒸発に適した温度に、着火部材は燃料の着火に適した温度にそれぞれ加熱されており、これらの部材は燃料添加手段が噴射する燃料噴霧を横切らずに、燃料噴霧の基端部から先端部へ向かう方向に延びているため、これらの部材が燃料噴霧の進行の妨げとならず、かつ燃料噴霧との接触時間を容易に拡大することができる。これにより、燃料浄化手段へ供給するための燃料を効率的に蒸発させて着火させることができる。 As described above, according to the present invention, the evaporation member is heated to a temperature suitable for fuel evaporation, and the ignition member is heated to a temperature suitable for fuel ignition, and these members are injected by the fuel addition means. Since the fuel spray does not cross the fuel spray and extends in the direction from the base end to the tip of the fuel spray, these members do not hinder the progress of the fuel spray and facilitate the contact time with the fuel spray. Can be enlarged. Thereby, the fuel to be supplied to the fuel purification means can be efficiently evaporated and ignited.
(第1の形態)
図1は本発明の排気浄化システムが適用された内燃機関の要部を示している。内燃機関1は不図示の車両に走行用動力源として搭載され、4つの気筒2が一列に並べられた直列4気筒のディーゼルエンジンとして構成されている。各気筒2には吸気通路3及び排気通路4がそれぞれ接続されている。吸気通路3には空気濾過用のエアクリーナ5が設けられており、排気通路4には排気浄化装置6が設けられている。また、内燃機関1は各気筒2にそれぞれ設けられる燃料噴射弁7と、各燃料噴射弁7に供給する高圧の燃料を蓄えるコモンレール8とを備えており、そのコモンレール8には不図示の燃料ポンプにて燃料が高圧状態で供給される。
(First form)
FIG. 1 shows a main part of an internal combustion engine to which an exhaust purification system of the present invention is applied. The internal combustion engine 1 is mounted on a vehicle (not shown) as a driving power source, and is configured as an in-line four-cylinder diesel engine in which four cylinders 2 are arranged in a row. An
排気浄化装置6は、排気通路4の一部をなすケーシング9と、そのケーシング9に収容される吸蔵還元型のNOx触媒10とを備えている。NOx触媒10は、排気中のNOxを吸蔵するとともに、吸蔵したNOxを燃料の存在下(リッチ雰囲気下)で窒素に還元して浄化する周知のものである。そのようなNOxの還元に必要な燃料を供給するため、排気浄化装置6の上流側に燃料添加手段としての燃料添加弁11が配置されている。燃料添加弁11は排気通路4の一部をなす燃料添加室4aの内部に収容されている。燃料添加室4aはその内部に排気の流れが直接当たらないように構成されている。燃料添加弁11には、所定の燃圧の燃料が気筒2に対する燃料供給経路から分岐して供給されるようになっている。燃料添加弁11から中実円錐状の燃料噴霧100が噴射されることにより、排気の空燃比が一時的にリッチ側に設定されて、NOx触媒10に吸蔵されたNOxを還元することができる。このような操作はリッチスパイクと呼ばれる周知のものである。
The
リッチスパイクの制御は内燃機関1の運転状態に応じて適宜実行されるが、機関温度が低い状態では排気温度や排気通路4の壁温度が低いため、燃料添加弁11から噴射される燃料噴霧100の気化が不十分になって、NOx触媒10における反応効率が悪化する。そこで、機関温度が低い状態でNOx触媒10による還元効率が悪化することを防止するため、燃料添加室4a内には、燃料添加弁11が噴射する燃料噴霧100を蒸発させるための蒸発部材12と、燃料噴霧100を着火させるための着火部材13とが燃料噴霧100に接触し得る状態でそれぞれ設けられている。蒸発部材12及び着火部材13のそれぞれはヒータ等の熱源体(不図示)を内蔵しており、その熱源体によって蒸発部材12は燃料の蒸発に適した温度(例えば、250〜300℃)に、着火部材13は燃料の着火に適した温度(例えば、800〜850℃)にそれぞれ加熱されている。つまり、この形態では、蒸発部材12の温度よりも着火部材13の温度が高くなるようにそれらの設定温度が定められている。
The rich spike control is appropriately executed according to the operating state of the internal combustion engine 1. However, when the engine temperature is low, the exhaust temperature and the wall temperature of the
図2は燃料添加弁11、蒸発部材12及び着火部材13のそれぞれの位置関係を示した拡大図であり、図3は図2の矢印IIIの方向から見た状態を示している。これらの図に示すように、蒸発部材12及び着火部材13のそれぞれは、燃料噴霧100を横切らずに燃料噴霧100の基端部100aから先端部100bに向かう方向に延びていて、燃料噴霧100の広がり角θに適合するように燃料噴霧100の広がりに沿って配置されている。蒸発部材12は基端部100aの側に、着火部材13は先端部100bの側にそれぞれ位置するように、これらの部材12、13は隣接して配置されている。蒸発部材12の延びる方向に関する長さ寸法X1は燃料の蒸発に適した長さに設定され、着火部材13の延びる方向に関する長さ寸法X2は燃料の着火に適した長さに設定されている。
FIG. 2 is an enlarged view showing the positional relationship between the
蒸発部材12は燃料噴霧100の中心に近い側に燃料噴霧100と接触し得る平坦な接触面12aを有している。また、着火部材13も同様に、燃料噴霧10の中心に近い側に燃料噴霧と接触し得る平坦な接触面13aを有している。なお、着火部材13の接触面13aには燃料の着火を容易にするPt等の触媒物質を担持させてもよい。また、蒸発部材12及び着火部材13は、燃料の接触に伴う蒸発による温度低下が少なく、かつ熱源体による加熱時間が短くなるように、適切な熱容量を持つことが好ましい。
The
以上の構成によれば、燃料噴霧100の気化が困難な排気温度が低い状態であっても、蒸発部材12及び着火部材13により燃料噴霧100の一部を容易に着火、燃焼させることができる。その燃焼によって排気温度が上昇するので、燃料噴霧100の気化を促進することができる。燃料が十分に気化した状態でNOx触媒10に供給されるので排気温度が低い状態でもNOx触媒10が吸蔵するNOxの還元を実現することができる。また、NOx触媒10が活性温度に到達していない状況であっても、燃料噴霧100を燃焼させることができるため、その燃焼による排気温度の上昇によってNOx触媒10の昇温を促すことができる。このため、排気温度がより低温の状態であってもNOxを浄化することができるようになる。
According to the above configuration, even when the exhaust temperature at which the
また、蒸発部材12及び着火部材13のそれぞれが燃料噴霧100を横切らずに燃料噴霧100の進行方向(基端部100aから先端部100bに向かう方向)に延びているので、これらの部材12、13が燃料噴霧100の進行の妨げとならず、しかも燃料噴霧100との接触時間を容易に拡大できる。更に、図示のように蒸発部材12と着火部材13とが隣接して配置されているので、蒸発部材12で蒸発した燃料が直ちに着火部材13に供給される。これにより、燃料の蒸発から着火までの過程が無駄なく進むため、効率良く燃料を蒸発して着火することができる。また、これらの部材12、13が平坦な接触面12a、13aを有しているので、燃料噴霧100との接触面積を拡大することができる。
Further, since each of the
次に、図4〜図7を参照して第1の形態の変形例を説明する。図4は着火部材13を傾斜させた変形例を示している。図4の例における着火部材13は、蒸発部材12が延びる方向Dを基準として、燃料噴霧100の基端部100a側から先端部100b側へ向かって燃料噴霧100の中心側に傾斜するように配置されている。この傾斜角度αは適宜設定することができる。図4の例によれば、蒸発部材12によって蒸発した燃料が着火部材13に触れ易くなるので、燃料の着火性が向上する利点がある。
Next, a modification of the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows a modification in which the
図5は蒸発部材12と着火部材13とを二つずつ配置した変形例を示している。図5の例においては、二つの蒸発部材12が燃料噴霧100を挟むように、二つの着火部材13が燃料噴霧100を挟むように、それぞれ配置されている。この例においては、蒸発部材12のみを又は着火部材13のみを図示のように二つ配置することもできる。図5の例によれば、燃料噴霧100と蒸発部材12又は着火部材13との接触面積が更に拡大する。この変形例においては、二つの蒸発部材12の組み合わせが本発明に係る蒸発部材に、二つの着火部材の組み合わせが本発明に係る着火部材にそれぞれ相当する。
FIG. 5 shows a modification in which two
図6及び図7は、蒸発部材12と着火部材13とを異なる構造のものにそれぞれ変更した変形例である。図6に示すように、蒸発部材16は燃料噴霧100の中心に近い側に燃料噴霧100と接触し得る凹状の接触面16aを、着火部材17は燃料噴霧100の中心に近い側に燃料噴霧と接触し得る凹状の接触面17aをそれぞれ有している。なお、これらの部材16、17のいずれか一方を、上述した蒸発部材12又は着火部材13に変更することもできる。図6の変形例によれば、各接触面16a、17aに衝突して跳ね返った燃料が逸れずに燃料噴霧100の中心方向に集まり易いので、蒸発部材16又は着火部材17に再接触し易くなる。
6 and 7 show modifications in which the
図7の変形例は図6の変形例を発展させたものであり、凹状の接触面を内周面として持つ筒状となるように蒸発部材及び着火部材のそれぞれを構成したものである。即ち、蒸発部材18は燃料噴霧100と接触し得る内周面18aを、着火部材19は燃料噴霧と接触し得る内周面19aをそれぞれ有している。図7の変形例によれば、燃料噴霧100と略同軸に蒸発部材18の内周面18aと着火部材19の内周面19aとがそれぞれ配置されるので、燃料噴霧100との接触面積が拡大することはもとより、燃料噴霧100との接触の確実性が高まる。
The modified example of FIG. 7 is an extension of the modified example of FIG. 6, and each of the evaporating member and the igniting member is configured to have a cylindrical shape having a concave contact surface as an inner peripheral surface. That is, the
(第2の形態)
次に、本発明の第2の形態を図8〜図10を参照して説明する。この形態は棒状の着火部材を覆うように蒸発部材を配置したものである。その他の点は第1の形態と同一であるので、第1の形態と共通する構成の説明は省略する。図8は第2の形態を示した拡大図であり、図9は図8の矢印IXの方向から見た状態を拡大して示した図である。
(Second form)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the evaporation member is arranged so as to cover the rod-like ignition member. Since the other points are the same as those of the first embodiment, description of the configuration common to the first embodiment is omitted. FIG. 8 is an enlarged view showing the second embodiment, and FIG. 9 is an enlarged view of the state seen from the direction of arrow IX in FIG.
これらの図に示すように、蒸発部材22及び着火部材23はそれぞれ燃料噴霧100の基端部100aから先端部100bに向かう方向に延びている。着火部材23はその方向に延びる丸棒状に構成されており、蒸発部材22は着火部材23の一方の側を覆うように配置されている。即ち、蒸発部材22は着火部材23の燃料噴霧100の中心に近い側を開放し、かつその中心から遠い側を覆うように構成されている。蒸発部材22は燃料噴霧100の中心に近い側に基端部100aから先端部100bに向かう方向に延びる円弧面22aを有している。着火部材23は蒸発部材22の円弧の中心Cから円弧面22aに接近する側に偏るように配置されている。着火部材23はヒータ等の熱源体(不図示)を内蔵し、これによって燃料の着火に適した温度に加熱されているが、蒸発部材22にはそのような熱源体が設けられていない。即ち、蒸発部材22は着火部材23からの輻射熱により燃料の蒸発に適した温度に加熱されている。
As shown in these drawings, the
第2の形態によれば、蒸発部材22に衝突して跳ね返った燃料や蒸発部材22にて蒸発した燃料が着火部材23の周辺に集まり易くなるので、効率良く燃料を着火することが可能となる。特に、この形態は、蒸発部材22が円弧面22aを有し、着火部材23が円弧の中心Cから円弧面22aに接近する側に偏って配置されているので、凹面鏡によって光が焦点に集まるが如く、蒸発部材22の内面に衝突して跳ね返った燃料等を着火部材23の周辺に効率良く集めることができる。また、蒸発部材22は着火部材23の輻射熱により加熱されるので、蒸発部材22に熱源体を設ける必要がない。そのため、無駄なく蒸発部材22と着火部材23とを加熱することが可能となる。
According to the second embodiment, the fuel that has bounced off the
着火部材23に熱源体を内蔵させる位置は任意であるが、例えば、図10に示すように、燃料噴霧100の先端部100b側に偏ったハッチングで示した位置に、限定的に熱源体を内蔵させてもよい。こうすることにより、蒸発部材22の受熱量に偏りが生じて基端部100a側の受熱量が減少するため、蒸発部材22の過剰な加熱が防止される。これにより、蒸発部材22を燃料の蒸発に適した温度に設定し易くなる。
Although the position where the heat source body is built in the
(第3の形態)
次に、本発明の第3の形態を図11を参照して説明する。この形態は燃料を均一に排気浄化装置6供給するためのものである。上述の各形態と共通する構成については、図11に同一の符号を付すことにより説明を省略する。図11に示すように、排気通路4には燃料添加弁11、蒸発部材12及び着火部材13のそれぞれは排気通路4の一部をなす燃料添加室4a′に設けられている。燃料添加室4a′は、排気浄化装置6の上流側に配置されるとともに、排気浄化装置6に導かれる排気の流れ方向Feと交差する方向に延びている。燃料添加室4a′の出口側でかつ排気浄化装置6の上流側には、図11の紙面と直交する方向及び流れ方向Feのそれぞれに延びる複数の板部材としての4つの分散板31A〜31Dが設けられる。各分散板31A〜31Dは流れ方向Feと直交する方向に等間隔に並べられている。分散板31A〜31Dは、流れ方向Feの上流側の端部32が燃料添加室4a′に近づくに従って流れ方向Feの下流側にずれるように配置されている。つまり、燃料添加室4a′から最も遠い分散板31Aの端部32よりも隣の分散板31Bの端部32が流れ方向Feの下流側にずれており、以下、分散板31Bの端部32よりも隣の分散板31Cの端部32が流れ方向Feの下流側に、分散板31Cの端部32よりも隣の分散板31Dの端部32が流れ方向Feの下流側にそれぞれずれている。
(Third form)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This form is for supplying the exhaust
第3の形態はこのような複数の分散板31A〜31Dを備えているため、燃料添加室4a′から流出した燃料が分散板31A〜31Dに衝突することで分散されつつ排気浄化装置6に向かうように方向が転換される。これにより、排気浄化装置6に均一に燃料を供給することができるようになる。また、図11の形態は、例えばターボチャージャーの上流等のように燃料添加弁11の搭載スペースに制約があって、燃料噴霧を排気通路内に良好に分散し難いような条件で燃料供給を行う場合に適している。なお、各分散板31A〜31Dの流れ方向Feに関する長さ寸法を略同一にすることが好ましい。このようにすることで、分散板間の排気の流れ抵抗が略均一になるため、排気の流れに偏りが生じることを抑制することができる。
Since the third embodiment is provided with such a plurality of
なお、図11には便宜上、蒸発部材12と着火部材13とを図示したが、これらを図4〜図10に示した各形態に置き換えることもできる。また、図11に示した形態は燃料添加室4a′に燃料添加弁11、蒸発部材12及び着火部材13がそれぞれ設けられた排気浄化システムであるが、蒸発部材12及び着火部材13が存在しない場合でも燃料添加弁11が噴射した燃料噴霧100を均一に排気浄化装置6に供給することができる。従って、図11の形態を本発明に係る蒸発部材及び着火部材を前提としない排気浄化システムの実施形態として把握することも可能である。
In addition, although the
本発明は以上の各形態に限定されず、種々の形態にて実施することができる。燃料添加弁11が燃料噴霧を噴射する目的はリッチスパイクに限らない。例えば、NOx触媒10の硫黄被毒を解消するいわゆるS再生の実行を目的として燃料添加弁11が燃料噴霧を噴射するものであってもよい。また、上述した排気浄化装置6の構成は一例であって、本発明の排気浄化手段として排気中の粒子状物質を捕捉するためのパティキュレートフィルタが設けられていてもよい。この場合には、パティキュレートフィルタの目詰まりを解消するいわゆるPM再生の実行を目的として燃料添加弁11が燃料噴霧を噴射するものであってもよい。
The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various forms. The purpose of the
1 内燃機関
4 排気通路
4a、4a′ 燃料添加室
6 排気浄化装置(排気浄化手段)
11 燃料添加弁(燃料添加手段)
12、16、18、22 蒸発部材
13、17、19、23 着火部材
12a、13a、16a、17a 接触面
18a、19a 内周面
22a 円弧面
31A〜31D 分散板(板部材)
32 端部
100 燃料噴霧
100a 基端部
100b 先端部
C 円弧の中心
D 蒸発部材が延びる方向
Fe 排気の流れ方向
1
11 Fuel addition valve (fuel addition means)
12, 16, 18, 22 Evaporating
32
Claims (12)
前記蒸発部材及び前記着火部材のそれぞれは、前記燃料噴霧を横切らずに前記燃料噴霧の基端部から先端部へ向かう方向に延びていることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。 Exhaust purification means for purifying exhaust provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, and fuel addition means for injecting fuel spray into the exhaust passage upstream of the exhaust purification means and supplying fuel to the exhaust purification means And an evaporation member that is arranged in contact with the fuel spray and heated to a temperature suitable for evaporation of the fuel supplied by the fuel addition means, and is arranged in contact with the fuel spray. An ignition member heated to a temperature suitable for ignition of the fuel supplied by the fuel addition means,
Each of the said evaporation member and the said ignition member is extended in the direction which goes to the front-end | tip part from the base end part of the said fuel spray, without traversing the said fuel spray, The exhaust gas purification system of the internal combustion engine characterized by the above-mentioned.
前記蒸発部材は、前記着火部材の前記燃料噴霧の中心に近い側を開放しかつ前記着火部材の前記燃料噴霧の中心から遠い側を覆うように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化システム。 The ignition member is configured in a rod shape extending from the base end portion of the fuel spray toward the tip end portion,
The evaporating member is configured to open a side near the center of the fuel spray of the ignition member and cover a side far from the center of the fuel spray of the ignition member. An exhaust purification system for an internal combustion engine as described.
前記着火部材は、前記蒸発部材の円弧の中心から前記円弧面に接近する側に偏るように配置されていることを特徴とする請求項8に記載の内燃機関の排気浄化システム。 The evaporating member has a circular arc surface extending from the base end portion of the fuel spray toward the tip end portion on a side close to the center of the fuel spray.
9. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 8, wherein the ignition member is arranged so as to be biased from a center of an arc of the evaporation member toward a side approaching the arc surface.
前記燃料添加室の出口側かつ前記排気浄化手段の上流側に、前記流れ方向と直交する方向に並ぶように設けられて、前記流れ方向に延びる複数の板部材を更に備え、
前記複数の板部材の前記流れ方向の上流側の端部のそれぞれの位置が前記燃料添加室に近づくに従って前記流れ方向の下流側にずれるように前記複数の板部材が配置されていることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化システム。 The exhaust passage is provided with the fuel addition means, the evaporating member, and the ignition member, extends in a direction intersecting with the flow direction of the exhaust led to the exhaust purification means, and is disposed upstream of the exhaust purification means. A fuel addition chamber,
A plurality of plate members provided on the outlet side of the fuel addition chamber and on the upstream side of the exhaust purification means so as to be arranged in a direction orthogonal to the flow direction, and extending in the flow direction;
The plurality of plate members are arranged so that the positions of the end portions on the upstream side in the flow direction of the plurality of plate members are shifted toward the downstream side in the flow direction as they approach the fuel addition chamber. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 11.
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