WO2012131877A1 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

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伊藤　和浩
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トヨタ自動車株式会社
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust purification device for an internal combustion engine.
  • a burner consisting of a fuel supply unit and an ignition unit is provided upstream of the catalyst in the exhaust passage.
  • a technique for operating and warming up a downstream SCR catalyst by burning a burner is disclosed (see, for example, Patent Document 1).
  • the temperature raising part such as a catalyst warm-up burner is generally arranged on the upstream side of the exhaust gas purification part of the exhaust passage, and causes the heated exhaust gas to flow into the exhaust gas purification part such as the catalyst.
  • the heat distribution is not taken into account at the time of temperature rise, the temperature distribution in the piping, exhaust purification section, etc. becomes particularly large, especially in regions with a small amount of air, resulting in uneven thermal expansion. There is also a risk of damage.
  • the temperature of the catalyst is unevenly increased as the exhaust purification unit, the other part of the catalyst is still stagnant in the inactive temperature range even though a part of the catalyst has already reached the activation temperature range.
  • the bed temperature varies depending on the portion, or the purification rate varies depending on the difference in the bed temperature. Therefore, there is a problem that it becomes difficult to manage the catalyst temperature and the purification rate. Further, if the flame generated in the temperature raising section reaches the exhaust purification section as it is, there is a risk that thermal degradation such as sintering of the noble metal supported on the catalyst as the exhaust purification section may occur.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a technique for uniformly raising the temperature of the exhaust purification unit at the temperature raising unit and making it difficult for the flame generated at the temperature raising unit to reach the exhaust purification unit.
  • the purpose is to do.
  • the present invention An exhaust purification unit disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine for purifying exhaust; A temperature raising unit that is disposed in the exhaust passage upstream of the exhaust purification unit and generates a flame by burning the supplied fuel; and
  • an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine comprising: The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein an ejection direction of a flame coming out of the temperature raising unit includes an exhaust flow orthogonal component along a wall surface of the exhaust passage.
  • examples of the exhaust purification unit include a NOx selective reduction catalyst (SCR catalyst), a NOx occlusion reduction catalyst, a catalyst such as a three-way catalyst, an oxidation catalyst, and a filter such as DPF.
  • SCR catalyst NOx selective reduction catalyst
  • NOx occlusion reduction catalyst a catalyst such as a three-way catalyst
  • oxidation catalyst a catalyst such as a three-way catalyst
  • DPF filter
  • the flame coming out of the temperature raising part advances while rotating in the exhaust passage along the wall surface of the exhaust passage. For this reason, it is possible to flow exhaust gas that has been dispersed and heated to the downstream, and the heat distribution (dispersibility) can be made uniform. Therefore, even in a region where the amount of air is particularly small, the temperature distribution in the piping and the exhaust purification section is small, and damage due to uneven thermal expansion can be suppressed.
  • the temperature of the catalyst as the exhaust purification unit is also raised uniformly, other parts of the catalyst are still stagnant in the inactive temperature range even though part of the catalyst has already reached the activation temperature range, etc.
  • the bed temperature does not differ depending on the part, and the difference in the purification rate due to the difference in the bed temperature is suppressed, so the catalyst temperature and the purification rate can be easily managed.
  • the temperature of the exhaust purification unit can be uniformly raised by the temperature raising unit.
  • the jet direction of the flame coming out of the temperature raising part further includes an exhaust flow upstream direction component.
  • the ejection direction of the flame coming out of the temperature raising portion has a component opposite to the exhaust flow direction, the flame emitted from the temperature raising portion is pressed against the exhaust and does not extend and promote combustion. Is done. Therefore, it is possible to make it difficult for the flame to reach the exhaust purification unit.
  • the exhaust passage may have a bent portion, and the temperature raising portion may be disposed in the bent portion.
  • the exhaust passage has a bent portion, and the exhaust is disturbed at the bent portion. For this reason, when the temperature raising portion arranged at the bent portion performs combustion, mixing of the fuel and air proceeds due to the disturbance of the exhaust, and the combustion is promoted without spreading and spreading the flame. Therefore, it is possible to make it difficult for the flame to reach the exhaust purification unit.
  • the collision member is a plate-like member in which a flat portion where a flame collides is arranged along the exhaust flow. Moreover, the said collision member is a plate-shaped member by which the plane part which a flame collides is arrange
  • the flame coming out of the temperature raising portion collides with the collision member, heat is taken away by the collision member having a heat capacity, extinguishing of the flame tip is promoted, and the flame can hardly reach the exhaust purification unit. .
  • the present invention it is possible to uniformly raise the temperature of the exhaust purification unit at the temperature raising unit, and to make it difficult for the flame generated at the temperature raising unit to reach the exhaust purification unit.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention. It is a figure which shows the arrangement
  • FIG. It is a figure which shows the arrangement
  • FIG. It is a figure which shows the arrangement
  • FIG. It is a figure which shows the arrangement
  • FIG. It is a figure which shows the exhaust temperature raising apparatus and exhaust passage which concern on Example 2.
  • FIG. 7 It is a figure which shows the exhaust-gas temperature rising apparatus which concerns on Example 3, and an exhaust passage. It is a figure which shows the exhaust-gas temperature rising apparatus which concerns on the modification 5, an exhaust purification catalyst, and an exhaust passage. It is a figure which shows the exhaust temperature rising apparatus and exhaust passage which concern on Example 4.
  • FIG. It is a figure which shows the exhaust-gas temperature rising apparatus which concerns on the modification 6, and an exhaust passage. It is a figure which shows the exhaust-gas temperature rising apparatus which concerns on the modification 7, an exhaust gas purification catalyst, and an exhaust passage. It is a figure which shows the shape of the collision board which concerns on the modification 7.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine 1 to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention is applied.
  • the internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a four-stroke cycle diesel engine.
  • the internal combustion engine 1 is not limited to a diesel engine, and may be another engine such as a gasoline engine.
  • the internal combustion engine 1 is connected to an exhaust passage 2 through which exhaust gas discharged to the atmosphere after combustion in the engine is circulated.
  • An exhaust temperature raising device 3 is provided at an upper portion adjacent to the exhaust passage 2.
  • the exhaust temperature raising device 3 is disposed adjacent to an upper portion of the exhaust passage 2 upstream of an exhaust purification catalyst 4 described later, and generates a flame to burn the supplied fuel.
  • the exhaust temperature raising device 3 corresponds to the temperature raising unit of the present invention.
  • An exhaust purification catalyst 4 is provided in the exhaust passage 2 downstream of the exhaust temperature raising device 3.
  • the exhaust temperature raising device 3 raises the temperature of the exhaust gas, and the exhaust gas heated to a high temperature flows into the exhaust purification catalyst 4.
  • the exhaust purification catalyst 4 is activated by raising the temperature of the exhaust gas flowing in, and exhibits its function.
  • Examples of the exhaust purification catalyst 4 include a NOx selective reduction catalyst (SCR catalyst), a NOx storage reduction catalyst, an oxidation catalyst, and a three-way catalyst.
  • the exhaust purification catalyst 4 corresponds to the exhaust purification section of the present invention.
  • a diesel particulate filter (DPF) that collects particulate matter (PM) in the exhaust is provided in the exhaust passage 2 downstream of the exhaust temperature raising device 3. Good.
  • the exhaust gas temperature raising device 3 raises the temperature of the exhaust gas, and the exhaust gas heated to a high temperature flows into the DPF.
  • the DPF forcibly oxidizes and removes PM collected by the DPF using high-temperature exhaust gas flowing in.
  • the DPF corresponds to the exhaust gas purification unit of the present invention.
  • the exhaust temperature raising device 3 does not constantly raise the temperature of the exhaust gas, but as described above, the timing for activating the exhaust purification catalyst 4 and the timing for forcibly removing the PM collected in the DPF. Then, raise the temperature of the exhaust.
  • the exhaust temperature raising device 3 provided in the exhaust passage upstream of the exhaust purification catalyst 4 includes an air supply device 5, a fuel supply valve 6, an ignition device 7, and a combustion chamber surrounding them from the upstream side in the exhaust flow direction. 8.
  • the air supply device 5 supplies air into the combustion chamber 8 from the air pump 51 via the air supply passage 52 and increases the oxygen concentration of the exhaust gas in the combustion chamber 8.
  • the fuel supply valve 6 is provided in the combustion chamber 8 and supplies fuel in a fuel tank (not shown) into the combustion chamber 8.
  • the fuel supply valve 6 injects fuel from the injection hole according to a signal from the ECU 9.
  • the ignition device 7 is provided in the combustion chamber 8 and ignites (ignites) the fuel supplied from the fuel supply valve 6 in the combustion chamber 8.
  • the ignition device 7 As the ignition device 7, a glow plug, a dielectric heating device, a device for generating a spark discharge, or the like is used.
  • the fuel ignited by the ignition device 7 generates a flame and burns.
  • the combustion chamber 8 is a partitioned region that is disposed adjacent to the upper portion of the exhaust passage 2 and that is open on the downstream side. Air from the air supply device 5 and fuel from the fuel supply valve 6 are supplied to the inside.
  • the ignition device 7 can be ignited in a mixed state.
  • the combustion chamber 8 is provided outside the exhaust passage 2 so that the air from the air supply device 5 and the fuel from the fuel supply valve 6 are mixed without being diffused into the exhaust passage 2. Further, the influence of the exhaust gas flowing in the exhaust passage 2 on the exhaust temperature raising device 3 is reduced.
  • the exhaust temperature raising device 3 can stably burn the fuel.
  • the flame from the exhaust temperature raising device 3 is generated by extending from the combustion chamber 8 to the exhaust passage 2.
  • the exhaust temperature raising device 3 is not limited to the above configuration.
  • the air may not be supplied, or the combustion chamber 8 may not be provided.
  • FIG. 2 is a diagram showing an arrangement relationship of the exhaust gas temperature raising device 3 according to the present embodiment.
  • the exhaust flow direction is the direction perpendicular to the paper surface.
  • the exhaust temperature raising device 3 is arranged downward so that the jet direction of the flame coming out of the exhaust temperature raising device 3 includes an exhaust flow orthogonal component along the wall surface of the exhaust passage 2.
  • the flame emitted from the exhaust temperature raising device 3 proceeds downstream along the outer peripheral side of the exhaust passage 2 along the circumferential wall surface of the exhaust passage 2 as shown by the arrows in FIG.
  • jet direction of the flame coming out of the exhaust temperature raising device 3 may include any component that is orthogonal to the exhaust flow along the wall surface of the exhaust passage 2 and may include other directional components.
  • the internal combustion engine 1 is provided with an ECU (Electronic Control Unit) 9 for controlling the internal combustion engine 1.
  • the ECU 9 is a unit that controls the operation state of the internal combustion engine 1 in accordance with the operation conditions of the internal combustion engine 1 and the request of the driver.
  • Various sensors such as a crank position sensor 10 and an accelerator position sensor 11 are connected to the ECU 9 via electric wiring, and output signals of these various sensors are input to the ECU 9.
  • an air supply device 5, a fuel supply valve 6, and an ignition device 7 are connected to the ECU 9 via electric wiring, and these devices are controlled by the ECU 9.
  • the ECU 9 supplies air from the air supply device 5 and injects fuel from the fuel supply valve 6 at a timing when the exhaust gas needs to be heated based on detection values of various sensors, and performs ignition by the ignition device 7. .
  • the floor temperature of the exhaust purification catalyst 4 is equal to or lower than a predetermined temperature and the exhaust purification catalyst 4 needs to be warmed up, it is determined that the temperature of exhaust gas needs to be raised.
  • the operation time of the internal combustion engine 1 has elapsed for a predetermined time and the forced oxidation removal of the particulate matter collected in the DPF is necessary, it is determined that the temperature of the exhaust gas needs to be raised.
  • the exhaust gas temperature raising device 3 is arranged upstream of the exhaust gas purification catalyst 4 and causes the heated exhaust gas to flow into the exhaust gas purification catalyst 4. If the heat distribution (dispersibility) is not taken into account when the temperature is increased, the temperature distribution in the piping, the exhaust purification catalyst 4 and the like becomes large, particularly in a region where the amount of air is small, due to uneven thermal expansion. There is also a risk of damage. Further, the temperature of the exhaust purification catalyst 4 is raised unevenly, so that even though a part of the exhaust purification catalyst 4 has already reached the activation temperature range, the other part of the exhaust purification catalyst 4 is still at the inactive temperature.
  • the temperature of the exhaust purification catalyst 4 and the purification rate are difficult to manage because the bed temperature varies depending on the part of the same exhaust purification catalyst 4 or the purification rate differs due to the difference in the bed temperature. The problem that becomes. Further, if the flame generated in the exhaust temperature raising device 3 reaches the exhaust purification catalyst 4 as it is, there is a risk of causing thermal degradation such as sintering of the noble metal supported on the exhaust purification catalyst 4.
  • the exhaust temperature raising device 3 is arranged so that the jet direction of the flame coming out from the exhaust temperature raising device 3 includes an exhaust flow orthogonal component along the wall surface of the exhaust passage 2.
  • the flame emitted from the exhaust temperature raising device 3 advances along the circumferential wall surface of the exhaust passage 2 while rotating around the outer diameter side in the exhaust passage 2. For this reason, it is possible to flow exhaust gas that has been dispersed and heated to the downstream, and the heat distribution (dispersibility) can be made uniform. Therefore, even in a region where the amount of air is particularly small, the temperature distribution in the piping and the exhaust purification catalyst 4 is small, and damage due to uneven thermal expansion can be suppressed.
  • the temperature of the exhaust purification catalyst 4 is also raised uniformly, the other part of the exhaust purification catalyst 4 is still in the inactive temperature range even though part of the exhaust purification catalyst 4 has already reached the activation temperature range. Even in the same exhaust purification catalyst 4 such as stagnation, the difference in the bed temperature is suppressed depending on the portion, and the difference in the purification rate due to the difference in the bed temperature is suppressed, so the temperature and the purification rate of the exhaust purification catalyst 4 are suppressed. Management becomes easier. For example, if the exhaust purification catalyst 4 is an oxidation catalyst, it can be more accurately determined whether or not it is in the active temperature range.
  • the exhaust purification catalyst 4 is a DPF, it can be more accurately determined whether or not the temperature can be raised to a temperature range where PM regeneration is possible.
  • the exhaust purification catalyst 4 is an SCR catalyst, it is possible to suppress NOx purification rate reduction and NH 3 slip due to uneven bed temperature.
  • the exhaust purification catalyst 4 can be uniformly heated by the exhaust temperature raising device 3. Further, since the exhaust gas in the exhaust passage 2 tends to concentrate in the central portion where it can flow more easily, the outer diameter side in the exhaust passage 2 has a low temperature and a low oxygen utilization rate. Since the flame extends to the outer diameter side in the exhaust passage 2 as described above, the use of oxygen is promoted, so that the generation of soot can be suppressed and the temperature raising effect can be enhanced.
  • the exhaust temperature raising device 3 is disposed adjacent to the upper portion of the exhaust passage 2, the distance between the fuel pipe and the road surface can be secured, and the chances of catching or hitting the fuel pipe can be reduced. Further, the exhaust temperature raising device 3 jets a flame downward from the upper part of the exhaust passage 2, so that the exhaust temperature raising device 3 reduces the amount of water on the condensed water in the exhaust passage 2 and reduces the number of evaluation test steps. As a result, the cost can be reduced.
  • FIG. 3 is a diagram showing an arrangement relationship of the exhaust gas temperature raising device 3 according to the first modification.
  • the exhaust flow direction is the direction perpendicular to the paper surface.
  • the exhaust temperature raising device 3 according to the first modification is disposed adjacent to the lower portion of the exhaust passage 2.
  • the opening from which the flame of the exhaust gas temperature raising device 3 ejects is connected to the exhaust passage 2 at a position higher than the bottom surface in the exhaust passage 2 and is provided with a step. This step makes it difficult for condensed water or the like in the exhaust passage 2 to flow into the exhaust temperature raising device 3.
  • the exhaust temperature raising device 3 is disposed adjacent to the lower portion of the exhaust passage 2, so that the assembly property of the exhaust temperature raising device 3 is improved and the installation time is increased. Since it can be shortened, the line tact is shortened and the cost can be reduced.
  • FIG. 4 is a diagram showing an arrangement relationship of the exhaust gas temperature raising device 3 according to the second modification.
  • the exhaust flow direction is the direction perpendicular to the paper surface.
  • the exhaust gas temperature raising device 3 according to the modified example 2 is arranged in a state where the exhaust gas temperature increasing device 3 stands adjacent to the oblique upper part of the exhaust passage 2.
  • the opening from which the flame of the exhaust gas temperature raising device 3 ejects is connected to the exhaust passage 2 so as to face downward into the exhaust passage 2.
  • FIG. 5 is a diagram showing an arrangement relationship of the exhaust gas temperature raising device 3 according to the third modification. Also in FIG. 5, the exhaust flow direction is the direction perpendicular to the paper surface. As shown in FIG. 5, the exhaust gas temperature raising device 3 according to the modified example 3 is disposed in a state where the exhaust gas temperature increasing device 3 is stood adjacent to the side portion of the exhaust passage 2. The opening from which the flame of the exhaust gas temperature raising device 3 ejects is connected to the exhaust passage 2 so as to face downward into the exhaust passage 2.
  • FIG. 6 is a view showing the exhaust temperature raising device 3 and the exhaust passage 2 according to the second embodiment of the present invention.
  • the exhaust gas temperature raising device 3 shown in FIG. 6 includes an exhaust flow orthogonal component along the circumferential wall surface of the exhaust passage 2 as indicated by an arrow in the jet direction of the flame coming out of the exhaust temperature raising device 3 and upstream of the exhaust gas flow. Includes direction component. Since other configurations are the same as those in the above embodiment, the description thereof is omitted.
  • the exhaust temperature raising device 3 is disposed adjacent to the upper portion of the exhaust passage 2 as in the above embodiment.
  • the ejection direction of the flame emitted from the exhaust temperature raising device 3 has a component opposite to the exhaust flow direction, the flame emitted from the exhaust temperature raising device 3 is pressed against the exhaust gas and spreads. Combustion is promoted without. Therefore, it is possible to make it difficult for the flame to reach the exhaust purification catalyst 4.
  • FIG. 7 is a view showing the exhaust temperature raising device 3 and the exhaust passage 2 according to the fourth modification.
  • the exhaust temperature raising device 3 shown in FIG. 7 is disposed in the exhaust passage 2 and the direction of the flame emitted from the exhaust temperature raising device 3 is the exhaust flow along the circumferential wall surface of the exhaust passage 2 as shown by the arrows in the figure. It contains an orthogonal component and an exhaust flow upstream direction component.
  • FIG. 8 is a view showing the exhaust temperature raising device 3 and the exhaust passage 2 according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the exhaust passage 2 shown in FIG. 8 has a bent portion 21 that is bent in the horizontal direction, and the exhaust gas temperature raising device 3 is disposed in the bent portion 21. Since other configurations are the same as those in the above embodiment, the description thereof is omitted.
  • the exhaust temperature raising device 3 can employ directions in which the flames emitted from the exhaust temperature raising device 3 are represented by three illustrated arrows A, B, and C. That is, the flame ejection directions of the three illustrated arrows A, B, and C all include the exhaust flow orthogonal component along the circumferential wall surface of the exhaust passage 2. Only the illustrated arrow A includes an exhaust flow upstream direction component in the flame ejection direction.
  • the exhaust passage 2 has the bent portion 21, and the bent portion 21 disturbs the exhaust. For this reason, when the exhaust gas temperature raising device 3 disposed in the bent portion 21 performs combustion, mixing of the fuel and air proceeds due to the disturbance of the exhaust gas, and the combustion is promoted without extending and spreading the flame. Therefore, it is possible to make it difficult for the flame to reach the exhaust purification catalyst 4.
  • the exhaust passage 2 has the bent portion 21 bent in the horizontal direction.
  • the exhaust passage 2 may have a bent portion 21 bent upward, and the exhaust temperature raising device 3 may be disposed below the bent portion 21. According to this, the condensed water or the like in the exhaust passage 2 is difficult to collect around the exhaust temperature raising device 3. Further, the exhaust passage 2 may have a bent portion 21 that is bent downward or in other directions, and the exhaust temperature raising device 3 may be disposed in the bent portion 21.
  • FIG. 9 is a view showing the exhaust temperature raising device 3, the exhaust purification catalyst 4, and the exhaust passage 2 according to the fifth modification.
  • FIG. 9A shows a schematic cross section
  • FIG. 9B is a view as seen from an arrow D in FIG. 9A.
  • the exhaust temperature raising device 3 is disposed at the bent portion 21, and the downstream end of the bent portion 21 is the large diameter portion downstream of the exhaust passage 2 where the exhaust purification catalyst 4 is disposed. 22 is inserted. For this reason, since the exhaust gas flowing out from the bent portion 21 into the large diameter portion 22 travels on the outer diameter side in the large diameter portion 22, the heat distribution (dispersibility) can be made more uniform.
  • the direction of the flame emitted from the exhaust temperature raising device 3 is the exhaust flow along the circumferential wall surface of the exhaust passage 2.
  • FIG. 10 is a view showing the exhaust temperature raising device 3 and the exhaust passage 2 according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view in a direction orthogonal to the exhaust flow direction
  • FIG. 10B is a cross-sectional view in the exhaust flow direction.
  • a collision plate 12 that collides with a flame ejected from an exhaust temperature raising device 3 disposed adjacent to the upper portion of the exhaust passage 2 is divided into two in the exhaust passage 2.
  • the collision plate 12 is a single plate-like member in which a flat portion where a flame collides is arranged along the exhaust flow.
  • the collision plate 12 corresponds to the collision member of the present invention. Since other configurations are the same as those in the above embodiment, the description thereof is omitted.
  • the direction of the flame emitted from the exhaust temperature raising device 3 is the exhaust flow along the circumferential wall surface of the exhaust passage 2.
  • the exhaust temperature raising device 3 may be disposed at a bent portion of the exhaust passage 2.
  • the flame coming out of the exhaust temperature raising device 3 collides with the collision plate 12, so heat is taken away by the collision plate 12 having a large heat capacity and extinguishing of the flame front is promoted, and the flame reaches the exhaust purification catalyst 4. Can be difficult.
  • the rigidity of the exhaust passage 2 can be improved by providing the collision plate 12 in the exhaust passage 2.
  • FIG. 11 is a view showing the exhaust temperature raising device 3 and the exhaust passage 2 according to Modification 6.
  • the collision plate 12 arranged in the same manner as in the fourth embodiment is composed of two plate-like members in which the plane portion where the flame collides is arranged along the exhaust flow.
  • a plurality of holes are formed in the two collision plates 12 so that the positions of the holes of the plates do not overlap. For this reason, the flame ejected from the exhaust temperature raising device 3 is blocked by the collision plate 12 because it does not pass through the plurality of holes.
  • the exhaust gas flows through the plurality of holes the inside of the exhaust passage 2 is divided into upper and lower parts. Also, exhaust can circulate between each other.
  • the collision plate 12 composed of the two plate-like members is integrated.
  • the direction of the flame emitted from the exhaust temperature raising device 3 is the exhaust flow along the circumferential wall surface of the exhaust passage 2.
  • FIG. 12 is a view showing the exhaust temperature raising device 3, the exhaust purification catalyst 4, and the exhaust passage 2 according to Modification 7.
  • a collision plate 12 on which a flame ejected from an exhaust temperature raising device 3 disposed in the exhaust passage 2 collides is provided with a flat portion in the exhaust passage 2 perpendicular to the exhaust flow direction.
  • the collision plate 12 is a single plate-like member in which a plane portion on which a flame collides is arranged perpendicular to the exhaust flow direction.
  • the flat portion is supported by a side plate having a plurality of holes.
  • a space in which the collision plate 12 is arranged is formed in the large diameter portion 22 similar to the exhaust purification catalyst 4, and the exhaust gas that collides with the flat portion of the collision plate 12 has an outer diameter from the hole in the side plate of the collision plate 12.
  • the exhaust gas purification catalyst 4 reaches the exhaust gas side.
  • the direction of the flame emitted from the exhaust temperature raising device 3 is the exhaust flow along the circumferential wall surface of the exhaust passage 2.
  • FIGS. 13A to 13C are views showing the shape of the collision plate 12 according to this modification.
  • a disk-shaped flat portion is disposed at the back, and the periphery of the flat portion is supported by a tapered side plate.
  • a plurality of holes are formed in the tapered side plate.
  • FIG. 13B supports the periphery of the disk-shaped flat portion with side plates.
  • a plurality of holes are formed in the side plate.
  • FIG. 13C has a concave portion in which a portion where the flame of the flat portion collides most is recessed. The recess can extinguish the flame tip without spreading the flame around.
  • the side plate supports the periphery of the flat portion having the recess.
  • a plurality of holes are formed in the side plate.
  • the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the present invention.

Abstract

　本発明は、昇温部で排気浄化部を均一に昇温させると共に、昇温部で発生する火炎を排気浄化部に到達し難くする技術を提供することを目的とする。本発明は、内燃機関の排気通路に配置され、排気を浄化する排気浄化部と、前記排気浄化部よりも上流の前記排気通路に配置され、供給された燃料を火炎を発生させて燃焼させる昇温部と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記昇温部から出る火炎の噴出方向が、前記排気通路の壁面に沿った排気流れ直交成分を含む。これによると、昇温部から出る火炎が、排気通路の壁面に沿って排気通路内を回りながら進むので、下流へ分散して昇温された排気を流すと共に、放熱し熱容量の大きい排気通路の壁面に熱を奪われ易く火炎先端の消炎が促進される。

Description

内燃機関の排気浄化装置
　本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
　内燃機関の冷間始動時等、ＮＯｘ選択還元触媒（ＳＣＲ触媒）の早期活性化のため、排気通路の触媒上流側に燃料供給部と着火部とからなるバーナを設け、冷間始動時にはバーナを作動させて、バーナの燃焼により下流のＳＣＲ触媒を暖機する技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００９－０６８４２４号公報 特開２００２－１４７２１８号公報 特開２００７－１９２１４８号公報
　触媒暖機用バーナ等の昇温部は、一般に、排気通路の排気浄化部上流側に配置され、昇温された排気を触媒等の排気浄化部に流入させる。しかし、昇温の際に、熱分布（分散性）を考慮していないため、特に空気量の少ない領域では、配管や排気浄化部等における温度分布の偏りが大きくなり、不均一な熱膨張による破損のおそれもある。また、排気浄化部として触媒が不均一に昇温されることにより、触媒の一部が既に活性化温度域に達するにもかかわらず、触媒の他の部分が未だ非活性温度域に停滞する等、同じ触媒においても部分によって床温が異なったり、床温の違いによる浄化率の違いが生じたりするため、触媒の温度や浄化率の管理が困難になるといった問題も生じる。また、昇温部で発生する火炎がそのまま排気浄化部に到達すると、例えば排気浄化部としての触媒に担持された貴金属がシンタリングしてしまう等の熱劣化を生じるおそれがある。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、昇温部で排気浄化部を均一に昇温させると共に、昇温部で発生する火炎を排気浄化部に到達し難くする技術を提供することを目的とする。
　本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
　内燃機関の排気通路に配置され、排気を浄化する排気浄化部と、
　前記排気浄化部よりも上流の前記排気通路に配置され、供給された燃料を火炎を発生させて燃焼させる昇温部と、
を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
　前記昇温部から出る火炎の噴出方向が、前記排気通路の壁面に沿った排気流れ直交成分を含む内燃機関の排気浄化装置である。
　ここで、排気浄化部としては、ＮＯｘ選択還元触媒（ＳＣＲ触媒）、ＮＯｘ吸蔵還元触媒、三元触媒、酸化触媒等の触媒や、ＤＰＦ等のフィルタが挙げられる。
　本発明によると、昇温部から出る火炎が、排気通路の壁面に沿って排気通路内を回りながら進む。このため、下流へ分散して昇温された排気を流すことができ、熱分布（分散性）を均一にすることができる。よって、特に空気量の少ない領域であっても、配管や排気浄化部等における温度分布の偏りは小さく、不均一な熱膨張による破損を抑制することができる。また、排気浄化部としての触媒も均一に昇温されるので、触媒の一部が既に活性化温度域に達するにもかかわらず、触媒の他の部分が未だ非活性温度域に停滞する等、同じ触媒においても部分によって床温が異ならず、床温の違いによる浄化率の違いが生じることが抑制されるため、触媒の温度や浄化率の管理が容易になる。このように、本発明によると、昇温部で排気浄化部を均一に昇温させることができる。
　また、昇温部から出る火炎が、排気通路の壁面に沿って排気通路内を回りながら進むと、放熱し熱容量の大きい排気通路の壁面に熱を奪われ易く火炎先端の消炎が促進され、火炎を排気浄化部に到達し難くすることができる。したがって、排気浄化部としての触媒に担持された貴金属がシンタリングしてしまう等の熱劣化が生じることを抑制することができる。
　前記昇温部から出る火炎の噴出方向が、排気流れ上流方向成分を更に含むとよい。
　本発明によると、昇温部から出る火炎の噴出方向が、排気流れ方向に対して逆方向の成分を有することから、昇温部から出た火炎が排気に押さえつけられ延び広がらずに燃焼が促進される。したがって、火炎を排気浄化部に到達し難くすることができる。
　前記排気通路は、屈曲部を有し、前記昇温部は、前記屈曲部に配置されるとよい。
　本発明によると、排気通路が屈曲部を有し、屈曲部で排気に乱れが生じる。このため、屈曲部に配置された昇温部が燃焼を行うと、排気の乱れによって燃料と空気との混合が進み、火炎が延び広がらずに燃焼が促進される。したがって、火炎を排気浄化部に到達し難くすることができる。
　前記昇温部から出る火炎の噴出方向の前記排気通路に、火炎が衝突する衝突部材を更に備えるとよい。
　前記衝突部材は、火炎が衝突する平面部が排気流れに沿って配置される板状部材である。また、前記衝突部材は、火炎が衝突する平面部が排気流れ方向に対して垂直に配置される板状部材である。
　本発明によると、昇温部から出る火炎を衝突部材に衝突させるので、熱容量のある衝突部材に熱を奪われ火炎先端の消炎が促進され、火炎を排気浄化部に到達し難くすることができる。
　本発明によれば、昇温部で排気浄化部を均一に昇温させることができると共に、昇温部で発生する火炎を排気浄化部に到達し難くすることができる。
本発明の実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。 実施例１に係る排気昇温装置の配置関係を示す図である。 変形例１に係る排気昇温装置の配置関係を示す図である。 変形例２に係る排気昇温装置の配置関係を示す図である。 変形例３に係る排気昇温装置の配置関係を示す図である。 実施例２に係る排気昇温装置及び排気通路を示す図である。 変形例４に係る排気昇温装置及び排気通路を示す図である。 実施例３に係る排気昇温装置及び排気通路を示す図である。 変形例５に係る排気昇温装置、排気浄化触媒及び排気通路を示す図である。 実施例４に係る排気昇温装置及び排気通路を示す図である。 変形例６に係る排気昇温装置及び排気通路を示す図である。 変形例７に係る排気昇温装置、排気浄化触媒及び排気通路を示す図である。 変形例７に係る衝突板の形状を示す図である。
　以下に本発明の具体的な実施例を説明する。
　＜実施例１＞
　図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関の排気浄化装置が適用される内燃機関１の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４ストロークサイクル・ディーゼルエンジンである。なお、内燃機関１は、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジン等の他のエンジンであってもよい。
　内燃機関１には、当該機関で燃焼後に大気へ排出される排気を流通させる排気通路２が接続されている。排気通路２の隣接上部には、排気昇温装置３が設けられる。排気昇温装置３は、後述する排気浄化触媒４よりも上流の排気通路２の上部に隣接して配置され、供給された燃料を火炎を発生させて燃焼させる。排気昇温装置３が、本発明の昇温部に対応する。
　排気昇温装置３よりも下流の排気通路２には、排気浄化触媒４が設けられる。排気昇温装置３は排気を昇温し、昇温されて高温となった排気が排気浄化触媒４へ流入する。排気浄化触媒４は流入する高温の排気を用いて昇温活性化され、その機能を発揮するようになる。排気浄化触媒４としては、ＮＯｘ選択還元触媒（ＳＣＲ触媒）、ＮＯｘ吸蔵還元触媒、酸化触媒、三元触媒等が挙げられる。排気浄化触媒４が、本発明の排気浄化部に対応する。
　なお、排気浄化触媒４の代わりに、排気昇温装置３よりも下流の排気通路２には、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）が設けられてもよい。この場合には、排気昇温装置３は排気を昇温し、昇温されて高温となった排気がＤＰＦへ流入する。ＤＰＦは流入する高温の排気を用いてＤＰＦに捕集されたＰＭを強制的に酸化除去する。ＤＰＦが、本発明の排気浄化部に対応する。
　なお、排気昇温装置３は、常時排気を昇温するものではなく、上記のように、排気浄化触媒４を活性化させるタイミングや、ＤＰＦに捕集されたＰＭを強制的に酸化除去するタイミングで、排気を昇温する。
　排気浄化触媒４よりも上流の排気通路に設けられた排気昇温装置３は、排気流れ方向上流側から、空気供給装置５と、燃料供給弁６と、着火装置７と、それらを取り囲む燃焼室８と、を備える。空気供給装置５は、空気ポンプ５１から空気供給通路５２を介して燃焼室８内に空気を供給し、燃焼室８内の排気の酸素濃度を上昇させる。燃料供給弁６は、燃焼室８に設けられ、燃焼室８内に不図示の燃料タンクの燃料を供給する。燃料供給弁６は、ＥＣＵ９からの信号により噴射孔から燃料を噴射する。着火装置７は、燃焼室８に設けられ、燃焼室８内の燃料供給弁６から供給された燃料に着火（点火）する。着火装置７は、グロープラグや誘電加熱装置や火花放電を発生させる装置等が用いられる。着火装置７で着火された燃料は、火炎を発生させて燃焼する。燃焼室８は、排気通路２の上部に隣接して配置され下流側が開口した仕切られた領域であり、空気供給装置５からの空気と、燃料供給弁６からの燃料と、が内部に供給され、これらが混合された状態で着火装置７が着火を行えるようにする。燃焼室８は、排気通路２の外側に設けられることで、空気供給装置５からの空気や燃料供給弁６からの燃料が排気通路２内に拡散せずに混合されるようにする。また排気昇温装置３に対する排気通路２内を流通する排気の影響を少なくするようにする。これにより、排気昇温装置３は安定的に燃料を燃焼させることができる。なお、排気昇温装置３からの火炎は、燃焼室８から出て排気通路２へ延びて発生する。また、排気昇温装置３は、上記構成に限られない。例えば、空気を供給しないものでもよいし、燃焼室８を備えないものでもよい。
　図２は、本実施例に係る排気昇温装置３の配置関係を示す図である。図２では、排気流れ方向が紙面垂直方向である。図２に示すように排気昇温装置３は、排気昇温装置３から出る火炎の噴出方向が、排気通路２の壁面に沿った排気流れ直交成分を含むように下方へ向けて配置される。これにより、排気昇温装置３から出る火炎が、図２の図示矢印に示すように排気通路２内の外径側を排気通路２の円周壁面に沿って回りながら下流へ進むことになる。
　なお、排気昇温装置３から出る火炎の噴出方向は、排気通路２の壁面に沿った排気流れ直交成分を含むものであればよく、他の方向成分を含んでいてもよい。
　内燃機関１には、内燃機関１を制御するためのＥＣＵ（Electronic Control Unit）９が併設されている。ＥＣＵ９は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。ＥＣＵ９には、クランクポジションセンサ１０、アクセルポジションセンサ１１等の各種センサが電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ９に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ９には、空気供給装置５、燃料供給弁６、及び着火装置７が電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ９によりこれらの機器が制御される。そして、ＥＣＵ９は、各種センサの検出値に基づき、排気の昇温が必要なタイミングで、空気供給装置５から空気を供給すると共に燃料供給弁６から燃料を噴射し、着火装置７で着火を行う。例えば、排気浄化触媒４の床温が所定温度以下であり、排気浄化触媒４の暖機が必要な場合に、排気の昇温が必要なタイミングと判断する。また、内燃機関１の運転時間が所定時間経過し、ＤＰＦに捕集された粒子状物質の強制的な酸化除去が必要な場合に、排気の昇温が必要なタイミングと判断する。
　ところで、排気昇温装置３は、排気浄化触媒４の上流側に配置され、昇温された排気を排気浄化触媒４に流入させる。ここで昇温の際に、熱分布（分散性）を考慮しなければ、特に空気量の少ない領域では、配管や排気浄化触媒４等における温度分布の偏りが大きくなり、不均一な熱膨張による破損のおそれもある。また、排気浄化触媒４が不均一に昇温されることにより、排気浄化触媒４の一部が既に活性化温度域に達するにもかかわらず、排気浄化触媒４の他の部分が未だ非活性温度域に停滞する等、同じ排気浄化触媒４においても部分によって床温が異なったり、床温の違いによる浄化率の違いが生じたりするため、排気浄化触媒４の温度や浄化率の管理が困難になるといった問題も生じる。また、排気昇温装置３で発生する火炎がそのまま排気浄化触媒４に到達すると、例えば排気浄化触媒４に担持された貴金属がシンタリングしてしまう等の熱劣化を生じるおそれがある。
　そこで、本実施例では、排気昇温装置３から出る火炎の噴出方向が、排気通路２の壁面に沿った排気流れ直交成分を含むように排気昇温装置３を配置した。本実施例によると、排気昇温装置３から出る火炎が、排気通路２の円周壁面に沿って排気通路２内の外径側を回りながら進む。このため、下流へ分散して昇温された排気を流すことができ、熱分布（分散性）を均一にすることができる。よって、特に空気量の少ない領域であっても、配管や排気浄化触媒４等における温度分布の偏りは小さく、不均一な熱膨張による破損を抑制することができる。また、排気浄化触媒４も均一に昇温されるので、排気浄化触媒４の一部が既に活性化温度域に達するにもかかわらず、排気浄化触媒４の他の部分が未だ非活性温度域に停滞する等、同じ排気浄化触媒４においても部分によって床温の違いが抑制されると共に、床温の違いによる浄化率の違いが生じることが抑制されるため、排気浄化触媒４の温度や浄化率の管理が容易になる。例えば排気浄化触媒４が酸化触媒であれば、活性温度域にあるか否かの判断をより正確に行うことができる。排気浄化触媒４がＤＰＦであれば、ＰＭ再生可能な温度域まで昇温できたかどうかの判断がより精度良く行うことができる。その他、排気浄化触媒４がＳＣＲ触媒であれば、床温の不均一によるＮＯｘ浄化率低下やＮＨ３スリップを抑制することができる。このように、本実施例によると、排気昇温装置３で排気浄化触媒４を均一に昇温させることができる。また、排気通路２内の排気はより流れ易い中央部に集中し易いので、排気通路２内の外径側は温度が低く酸素利用率が低い。このような排気通路２内の外径側に火炎が延びるので、酸素の利用が促進され、煤の発生を抑制することができると共に昇温効果を高めることができる。
　また、排気昇温装置３から出る火炎が、排気通路２の円周壁面に沿って排気通路２内を回りながら進むと、放熱し熱容量の大きい排気通路２の円周壁面に熱を奪われ易く火炎先端の消炎が促進され、火炎を排気浄化触媒４に到達し難くすることができる。したがって、排気浄化触媒４に担持された貴金属がシンタリングしてしまう等の熱劣化が生じることを抑制することができる。
　さらには、排気昇温装置３が排気通路２の上部に隣接して配置されることで、燃料配管と路面との距離を確保でき、燃料配管を引っ掛けたりぶつけたりする機会を減少することができる。また、排気昇温装置３が排気通路２の上部から下方へ向けて火炎を噴出させることで、排気昇温装置３は排気通路２内の凝縮水への被水が低減され、評価試験工数低減によりコストダウンを図ることができる。
　（変形例１）
　本実施例に係る内燃機関の変形例を示す。ここではその特徴部分だけを説明する。図３は、変形例１に係る排気昇温装置３の配置関係を示す図である。図３でも排気流れ方向が紙面垂直方向である。図３に示すように変形例１に係る排気昇温装置３は、排気通路２の下部に隣接して配置される。排気昇温装置３の火炎が噴出する開口部は、排気通路２内の底面よりも高い位置で排気通路２に接続され段差が設けられている。この段差により、排気通路２内の凝縮水等が排気昇温装置３内に流入し難くしている。変形例１に係る排気昇温装置３であると、排気昇温装置３が排気通路２の下部に隣接して配置されることで、排気昇温装置３の組み付け性が向上し、設置時間が短縮できるので、ラインタクトが縮みコストダウンを図ることができる。
　（変形例２）
　図４は、変形例２に係る排気昇温装置３の配置関係を示す図である。図４でも排気流れ方向が紙面垂直方向である。図４に示すように変形例２に係る排気昇温装置３は、排気通路２の斜上部に隣接して立てた状態で配置される。排気昇温装置３の火炎が噴出する開口部は、排気通路２内へ下方を向いて排気通路２に接続される。これにより、排気通路２内の凝縮水等が排気昇温装置３内に流入し難くしていると共に、排気昇温装置３内に凝縮水等が浸入しても排気通路２へ排出し易くしている。
　（変形例３）
　図５は、変形例３に係る排気昇温装置３の配置関係を示す図である。図５でも排気流れ方向が紙面垂直方向である。図５に示すように変形例３に係る排気昇温装置３は、排気通路２の側部に隣接して立てた状態で配置される。排気昇温装置３の火炎が噴出する開口部は、排気通路２内へ下方を向いて排気通路２に接続される。これにより、排気通路２内の凝縮水等が排気昇温装置３内に流入し難くしていると共に、排気昇温装置３内に凝縮水等が浸入しても排気通路２へ排出し易くしている。また、排気昇温装置３を排気通路２に側方に近付けることができ、設置スペースを縮小することができる。
　＜実施例２＞
　図６は、本発明の実施例２に係る排気昇温装置３及び排気通路２を示す図である。図６に示す排気昇温装置３は、排気昇温装置３から出る火炎の噴出方向が、図示矢印のように、排気通路２の円周壁面に沿った排気流れ直交成分を含むと共に排気流れ上流方向成分を含む。その他の構成は上記実施例と同様であるので、説明を省略する。なお、排気昇温装置３は、上記実施例と同様に排気通路２の上部に隣接配置されるものである。
　本実施例によると、排気昇温装置３から出る火炎の噴出方向が、排気流れ方向に対して逆方向の成分を有することから、排気昇温装置３から出た火炎が排気に押さえつけられ延び広がらずに燃焼が促進される。したがって、火炎を排気浄化触媒４に到達し難くすることができる。
　（変形例４）
　本実施例に係る内燃機関の変形例を示す。ここではその特徴部分だけを説明する。図７は、変形例４に係る排気昇温装置３及び排気通路２を示す図である。図７に示す排気昇温装置３は、排気通路２内に配置され、排気昇温装置３から出る火炎の噴出方向が、図示矢印のように、排気通路２の円周壁面に沿った排気流れ直交成分を含むと共に排気流れ上流方向成分を含む。
　＜実施例３＞
　図８は、本発明の実施例３に係る排気昇温装置３及び排気通路２を示す図である。図８に示す排気通路２は、水平方向で折れ曲がった屈曲部２１を有し、屈曲部２１に排気昇温装置３が配置されている。その他の構成は上記実施例と同様であるので、説明を省略する。
　排気昇温装置３は、図８に示すように、排気昇温装置３から出る火炎の噴出方向が、３つの図示矢印Ａ，Ｂ，Ｃに代表される方向を採用することができる。つまり、３つの図示矢印Ａ，Ｂ，Ｃの火炎の噴出方向は、全て、排気通路２の円周壁面に沿った排気流れ直交成分を含む。図示矢印Ａだけは、火炎の噴出方向に排気流れ上流方向成分を含む。
　本実施例によると、排気通路２が屈曲部２１を有し、屈曲部２１で排気に乱れが生じる。このため、屈曲部２１に配置された排気昇温装置３が燃焼を行うと、排気の乱れによって燃料と空気との混合が進み、火炎が延び広がらずに燃焼が促進される。したがって、火炎を排気浄化触媒４に到達し難くすることができる。
　なお、上記実施例では、排気通路２は、水平方向で折れ曲がった屈曲部２１を有するとした。しかしこれに限られない。排気通路２は、上方に折れ曲がった屈曲部２１を有し、屈曲部２１の下部に排気昇温装置３が配置されていてもよい。これによると、排気昇温装置３の周辺に排気通路２内の凝縮水等が溜まり難い。また、排気通路２は、下方やその他の方向に折れ曲がった屈曲部２１を有し、屈曲部２１に排気昇温装置３が配置されていてもよい。
　（変形例５）
　本実施例に係る内燃機関の変形例を示す。ここではその特徴部分だけを説明する。図９は、変形例５に係る排気昇温装置３、排気浄化触媒４及び排気通路２を示す図である。図９Ａは概略断面を示し、図９Ｂは図９Ａの矢印Ｄから見た矢視図である。図９に示す排気通路２は、屈曲部２１に排気昇温装置３が配置されており、屈曲部２１の下流側先端が、排気浄化触媒４が配置された排気通路２の下流の大径部２２内に差し込まれている。このため、屈曲部２１から大径部２２内に流出する排気が大径部２２内の外径側を回るので、熱分布（分散性）をより均一にすることができる。
　なお、本変形例にあっても、排気通路２内に配置された排気昇温装置３では、排気昇温装置３から出る火炎の噴出方向が、排気通路２の円周壁面に沿った排気流れ直交成分を含む。
　＜実施例４＞
　図１０は、本発明の実施例４に係る排気昇温装置３及び排気通路２を示す図である。図１０Ａは排気流通方向に直交する方向の断面図であり、図１０Ｂは排気流通方向の断面図である。図１０に示す内燃機関１では、排気通路２の上部に隣接配置された排気昇温装置３から噴出される火炎が衝突する衝突板１２を、排気通路２内に内部を上下に２分割するように配置している。すなわち、衝突板１２は、火炎が衝突する平面部が排気流れに沿って配置される１枚の板状部材である。衝突板１２が、本発明の衝突部材に対応する。その他の構成は上記実施例と同様であるので、説明を省略する。
　なお、本実施例にあっても、排気通路２内に配置された排気昇温装置３では、排気昇温装置３から出る火炎の噴出方向が、排気通路２の円周壁面に沿った排気流れ直交成分を含む。また、火炎の噴出方向に排気流れ上流方向成分を含ませてもよい。また、排気昇温装置３は、排気通路２の屈曲部に配置されているものでもよい。
　本実施例によると、排気昇温装置３から出る火炎を衝突板１２に衝突させるので、熱容量の大きい衝突板１２に熱を奪われ火炎先端の消炎が促進され、火炎を排気浄化触媒４に到達し難くすることができる。また、排気通路２内に衝突板１２が設けられることで、排気通路２の剛性を向上することができる。
　（変形例６）
　本実施例に係る内燃機関の変形例を示す。ここではその特徴部分だけを説明する。図１１は、変形例６に係る排気昇温装置３及び排気通路２を示す図である。図１１に示す内燃機関１では、実施例４と同様に配置される衝突板１２が、火炎が衝突する平面部が排気流れに沿って配置される２枚の板状部材から構成される。２枚構成の衝突板１２には、複数の孔が形成されており、各板の孔位置が重ならないようになっている。このため、排気昇温装置３から噴出する火炎が、複数の孔を抜けないので衝突板１２で遮られる一方、複数の孔には排気が流通するので、排気通路２内部が上下２分割されても相互に排気が流通し得る。この２枚の板状部材からなる衝突板１２は、一体化されている。
　なお、本変形例にあっても、排気通路２内に配置された排気昇温装置３では、排気昇温装置３から出る火炎の噴出方向が、排気通路２の円周壁面に沿った排気流れ直交成分を含む。
　（変形例７）
　本実施例に係る内燃機関の変形例を示す。ここではその特徴部分だけを説明する。図１２は、変形例７に係る排気昇温装置３、排気浄化触媒４及び排気通路２を示す図である。図１２に示す内燃機関では、排気通路２内に配置された排気昇温装置３から噴出される火炎が衝突する衝突板１２を、排気通路２内に排気流れ方向とは垂直に平面部を立てるように配置している。すなわち、衝突板１２は、火炎が衝突する平面部が排気流れ方向に対して垂直に配置される１枚の板状部材である。平面部は複数の孔を有する側板によって支持される。本実施例では、衝突板１２の配置されるスペースを排気浄化触媒４と同様な大径部２２に形成し、衝突板１２の平面部に衝突した排気が衝突板１２の側板の孔から外径側に回り込んで排気浄化触媒４に至るようにしている。
　なお、本変形例にあっても、排気通路２内に配置された排気昇温装置３では、排気昇温装置３から出る火炎の噴出方向が、排気通路２の円周壁面に沿った排気流れ直交成分を含む。
　ここで、図１３Ａ～Ｃは、本変形例に係る衝突板１２の形状を示す図である。図１３Ａは、円盤状の平面部を奥に配置し、平面部の周りをテーパ状側板で支持している。テーパ状側板には複数の孔が形成されている。図１３Ｂは、円盤状の平面部の周りを側板で支持している。側板には複数の孔が形成されている。図１３Ｃは、平面部の火炎が最も衝突する部位を凹ませた凹部を有する。凹部は、火炎を周囲に広げずに火炎先端を消炎することができる。凹部を有する平面部の周りを側板で支持している。側板には複数の孔が形成されている。
　＜その他＞
　本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。
１     内燃機関
２     排気通路
３     排気昇温装置
４     排気浄化触媒
５     空気供給装置
６     燃料供給弁
７     着火装置
８     燃焼室
９     ＥＣＵ
１０   クランクポジションセンサ
１１   アクセルポジションセンサ
１２   衝突板
２１   屈曲部
２２   大径部
５１   空気ポンプ
５２   空気供給通路

Claims (6)

  1. 　内燃機関の排気通路に配置され、排気を浄化する排気浄化部と、
    　前記排気浄化部よりも上流の前記排気通路に配置され、供給された燃料を火炎を発生させて燃焼させる昇温部と、
    を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
    　前記昇温部から出る火炎の噴出方向が、前記排気通路の壁面に沿った排気流れ直交成分を含む内燃機関の排気浄化装置。
  2. 　前記昇温部から出る火炎の噴出方向が、排気流れ上流方向成分を更に含む請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 　前記排気通路は、屈曲部を有し、
    　前記昇温部は、前記屈曲部に配置される請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 　前記昇温部から出る火炎の噴出方向の前記排気通路に、火炎が衝突する衝突部材を更に備えた請求項１～３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  5. 　前記衝突部材は、火炎が衝突する平面部が排気流れに沿って配置される板状部材である請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  6. 　前記衝突部材は、火炎が衝突する平面部が排気流れ方向に対して垂直に配置される板状部材である請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07659Y2 (ja) * 1989-02-17 1995-01-11 三菱自動車工業株式会社 排出ガス後処理装置
JP2005307842A (ja) * 2004-04-21 2005-11-04 Bosch Corp 排気浄化装置

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