JP2011504977A - 排気系においてガス中の燃料を均質にする装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は特に、排気パイプと、この排気パイプに通じる燃料インジェクタとを含む排気系に関する。
酸化触媒コンバータが、燃焼室において燃料が新鮮な空気によって燃えることにより生じる炭化水素及び一酸化炭素を酸化することにより、炭化水素及び一酸化炭素が大気中に放出されることを防止することを目的とするのに対し、パティキュレートフィルタは、エンジンから排出される汚染微粒子(煤)の大部分を濾過し、捕集することができる。
従って、パティキュレートフィルタ再生段階において、フィルタに堆積した汚染微粒子を、そのままの状態で大気中に放出するのではなく、事前に燃焼させることにより除去することが必要である。このために、燃料を排気系に噴射し、多量の熱を発生する酸化反応を起こして燃料を酸化触媒コンバータ内で酸化する。従って、燃焼ガスが酸化触媒コンバータを高温で出て行き、パティキュレートフィルタに流入し、パティキュレートフィルタに堆積する汚染微粒子を燃焼させる。
−通路を取り囲むほぼ平坦な密閉表面と、
−密閉表面から通路内に突出し、且つ密閉表面の平面から突出するたわみ部材と
を備え、密閉表面及びたわみ部材は単一部材として形成される。
更に別の変形例によれば、密閉表面及びたわみ部材は、単一部材として鋳型成形により作製される。
更に別の変形例によれば、前記たわみ部材のうちの複数は、通路内で反対側に延び、各たわみ部材が一つのフィンを有する。
更に別の変形例によれば、たわみ部材は、自由端である一端部と、密閉表面に対して傾斜するタブとを有し、タブは端部を密閉表面に接続し、タブの幅は端部の幅よりも狭い。
更に別の変形例によれば、たわみ部材は、通路の大部分に亘って延び、且つ自由端を有する。
−互いに対して取り付けられた第1ダクト及び第2ダクトを含む排気パイプと、
−上に記述される均質化装置と
を備え、
均質化装置の密閉表面は、第1ダクトと第2ダクトとの間で圧縮され、均質化装置の通路によって第1及び第2ダクトの内部が互いに連通する。
別の一形態によれば、排気系は、第1ダクトに通じる燃料インジェクタと、酸化触媒コンバータと、酸化触媒コンバータの後段に位置して第2ダクトに接続されるパティキュレートフィルタとを備える。
このようにして、排気ガス中の燃料を、パティキュレートフィルタの上流で均質に混合させることができる。燃料の気化は、排気系の内壁に加え、たわみ部材がこの気化に貢献するので、大幅に改善される。従って、パティキュレートフィルタの再生不良の危険が低下する。更に、均質化装置が単一部材構造であることによって、当該部材構造を産業規模で、且つ低コストで、例えばプレス加工又は鋳型成形によって製造することが可能になる。この解決策によって、触媒コンバータのサイズ、及び/又は貴金属の充填量を減らすことも可能になる。
図1は、本発明による均質化装置1の第1の実施例を示している。この装置1は、排気ガスを通過させる通路4を取り囲むほぼ平坦な密閉表面2を含む。装置1は、表面2から通路4内に突出し、且つ表面2の平面から突出するたわみ部材3を含む。排気ガスの温度に耐えるために、密閉表面及びたわみ部材は、有利には金属材料により作製される。従って、このたわみ部材は、排気系を通過する燃料の噴出を妨害すると同時に、ガス流に小さい圧力低下を生じさせる。図示の部材3の構造は、そのほぼ全長に亘って同じ幅を持つタブの構造である。このタブは、通路の大部分に亘って延び、自由端を有する。このタブは、流れにとって或る種のトランポリンを構成する。この形態によって、ガスがいずれかの側で渦巻き、混合が促進される。部材3は通路4の中央に突き出している。これは、燃料の噴出を流れの中央に向かって上昇させることにより気化を促進する。
図3は、図2に類似の実施例を示している。この実施例は、4つのたわみ部材31〜34を有することにより、気化段階の数を更に増やしている。各たわみ部材が一つのフィンを有し、これらのフィンはほぼ平行である。
内燃機関10は、4つのシリンダ12によって画定される燃焼室11を備える。エンジン10は、燃焼室11の上流にフレッシュエア吸気系20を備える。この吸気系20は、大気から新鮮な空気を直接取り込み、その空気はエアフィルタ21で濾過される。吸気系20は空気マニホールド22まで延び、空気マニホールド22は、それぞれが燃焼室11のシリンダ12の一つに接続される4つの吸気路23に開口する。
パティキュレートフィルタ47の役割は、燃料及び新鮮な空気が燃焼室11で燃焼することによって発生する汚染微粒子(煤としても知られる)を濾過し、捕集して、これらの微粒子が大気中に放出されることを防ぐことである。このフィルタは、過剰な量の汚染微粒子によって目詰まりすることがないように、定期的に再生される必要がある。パティキュレートフィルタ47の内側は、燃焼ガスに含まれる炭化水素HC及び一酸化炭素COを酸化するために用いられる白金のような触媒材料でコーティングすることができる。
内燃機関10は更に、排気ガス再循環ライン60を備える。この排気ガス再循環ライン60は、排気マニホールド41とタービン38の間の排気系40を始点とし、コンプレッサ37と空気マニホールド22との間で吸気系20に通じる。排気ガス再循環ライン60は、吸気系20への接続位置に、内燃機関10の燃焼室11に再噴射される燃焼ガスの流れを制御するためのバルブ61を含む。排気ガス再循環ライン60によって、内燃機関10から排出される汚染排出物の量を少なくすることができる。
図6に示すように、内燃機関10の電子制御手段75は、触媒コンバータ45の流入口と流出口との圧力差を測定する2つの圧力センサ71、74に接続される。この圧力差は、パティキュレートフィルタ47における汚染微粒子の充填レベルに応じて変化する。従って、圧力センサ71及び74は、このフィルタの汚れの程度を判断することができる。
図7に示すように、燃料インジェクタ53は、有利には、中心噴射軸Wを持つ噴射円錐空間Cに燃料ジェット流54を送り込むように設計される。更に詳細には、燃料インジェクタ53は、中心噴射軸が排気パイプ43の中心線Vと交差し、且つこの中心線Vに対して傾斜するように、排気パイプ43内に配置される(噴射の中心軸Wは中心線Vとは一致せず、且つ中心線Vと直交しない)。たわみ部材のフィン31〜33は噴射円錐空間Cに配置される。
Claims (11)
- 排気系のガスに含まれる燃料を均質にする均質化装置(1)であって、
−通路(4)を取り囲むほぼ平坦な密閉表面(2)と、
−密閉表面から通路(4)内に突出し、且つ密閉表面の平面から突出するたわみ部材(3)と
を備え、
−密閉表面及びたわみ部材が単一部材として形成されることを特徴とする、均質化装置(1)。 - 密閉表面(2)及びたわみ部材(3)が金属材料により作製される、請求項1記載の均質化装置。
- 密閉表面(2)及びたわみ部材(3)が単一部材として鋳型成形により作製される、請求項1記載の均質化装置。
- 密閉表面(2)及びたわみ部材(3)が単一部材としてプレス加工により作製される、請求項1又は2記載の均質化装置。
- 前記たわみ部材のうちの複数が通路内で反対側に延び、各たわみ部材が一つのフィンを有する、請求項1ないし4のいずれか一項に記載の均質化装置。
- 前記フィンが互いにほぼ平行である、請求項5記載の均質化装置。
- たわみ部材(3)が自由端となる端部(35)と、密閉表面に対して傾斜するタブとを有し、タブ(36)は端部を密閉表面(2)に接続しており、タブの幅は端部の幅よりも狭い、請求項1ないし4のいずれか一項に記載の均質化装置。
- タブ(36)がねじれている、請求項7記載の均質化装置。
- たわみ部材(3)が、通路(4)の大部分に亘って延び、且つ自由端を有する、請求項1ないし4のいずれか一項に記載の均質化装置。
- −互いに対して取り付けられる第1ダクト及び第2ダクト(7、8)を含む排気パイプ(43)と、
−請求項1ないし9のいずれか一項に記載の均質化装置(3)であって、その密閉表面は第1ダクトと第2ダクトとの間で圧縮され、その通路によって第1ダクトと第2ダクト(7、8)の内部が互いに連通する均質化装置と
を備える排気系。 - 第1ダクトに通じる燃料インジェクタ(53)と、酸化触媒コンバータと、酸化触媒コンバータの後段に位置し、且つ第2ダクトに接続されるパティキュレートフィルタとを備える、請求項10記載の排気系。
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