特許 6209467 エンジンの排気処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6209467

(24)【登録日】2017年9月15日

(45)【発行日】2017年10月4日

(54)【発明の名称】エンジンの排気処理装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/029 20060101AFI20170925BHJP

   F01N 3/20 20060101ALI20170925BHJP

   F01N 3/36 20060101ALI20170925BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/029 B

   F01N3/20 B

   F01N3/36 N

   F01N3/36 M

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-45920(P2014-45920)

(22)【出願日】2014年3月10日

(65)【公開番号】特開2015-169162(P2015-169162A)

(43)【公開日】2015年9月28日

【審査請求日】2016年6月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(74)【代理人】

【識別番号】100087653

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴江 正二

(72)【発明者】

【氏名】竹本 能和

(72)【発明者】

【氏名】後藤 英之

(72)【発明者】

【氏名】小村 隆太郎

(72)【発明者】

【氏名】森永 秀隆

(72)【発明者】

【氏名】石田 穂積

(72)【発明者】

【氏名】辻野 一成

【審査官】 二之湯 正俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１８８９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０５２６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１３５６０８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／０２５

Ｆ０１Ｎ ３／０２９

Ｆ０２Ｂ ５１／０２

Ｆ０２Ｍ ２７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

可燃性ガス生成触媒(２)と排気処理部(１０)とを備え、可燃性ガス生成触媒(２)での発熱を伴う触媒反応により可燃性ガス(８)が生成され、可燃性ガス(８)がエンジン排気経路(４)を通過する排気(９)に混入され、可燃性ガス(８)の燃焼で昇温された排気(９)が排気処理部(１０)に供給されるように構成された、エンジンの排気処理装置において、
可燃性ガス生成触媒(２)は、可燃性ガス生成触媒(２)の中心軸線(２ｃ)に沿う垂直な合わせ面(２ｂ)を備えた複数の触媒部分(２ａ)(２ａ)の集合体で構成され、
可燃性ガス生成触媒(２)の上部中央部に可燃性ガス(８)の原料(７)の入口となる入口凹部(１２)が設けられ、隣り合う触媒部分(２ａ)(２ａ)の合わせ面(２ｂ)(２ｂ)同士の隙間(２ｄ)のうち、入口凹部(１２)の内底面(１２ａ)に沿う横向き部分を横向き隙間端縁(２ｅ)とし、入口凹部(１２)の内周面(１２ｂ)に沿う立向き部分を立向き隙間端縁(２ｆ)(２ｆ)として、
入口凹部(１２)の内底面(１２ａ)上に横向き隙間端縁(２ｅ)を覆うガイド底板(１３)が配置され、ガイド底板(１３)の周縁部に立向き隙間端縁(２ｆ)(２ｆ)を覆う立壁(１３ａ)(１３ａ)が立設されることにより、
入口凹部(１２)に流入した可燃性ガス(８)の原料(７)が、ガイド底板(１３)と立壁(１３ａ)(１３ａ)とで覆われた横向き隙間端縁(２ｅ)と立向き隙間端縁(２ｆ)(２ｆ)とを避けて、ガイド底板(１３)でその周囲方向に分流されるように構成されている、ことを特徴とするエンジンの排気処理装置。

【請求項2】

請求項１に記載されたエンジンの排気処理装置において、
立壁(１３ａ)(１３ａ)に外向きに突出する突部(１３ｂ)(１３ｂ)が設けられ、この突部(１３ｂ)(１３ｂ)が立向き隙間端縁(２ｆ)(２ｆ)に進入して、立壁(１３ａ)(１３ａ)が入口凹部(１２)の周方向に対して廻り止めされている、ことを特徴とするエンジンの排気処理装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載されたエンジンの排気処理装置において、
触媒温度検出装置(１４)を備え、可燃性ガス生成触媒(２)に触媒温度検出装置(１４)の温度検出部(１４ａ)を挿入する挿入孔(１５)が貫通状に設けられ、
可燃性ガス生成触媒(２)が２個の触媒部分(２ａ)(２ａ)で構成され、
挿入孔(１５)の中心軸線(１５ａ)が、可燃性ガス生成触媒(２)の中心軸線(２ｃ)と直交し、かつ、触媒部分(２ａ)(２ａ)の合わせ面(２ｂ)(２ｂ)と平行な向きに沿う向きに形成されることにより、２個の触媒部分(２ａ)(２ａ)が同一形状となるように構成されている、ことを特徴とするエンジンの排気処理装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれかに記載されたエンジンの排気処理装置において、
排気経路(４)に酸化触媒(３)が配置され、可燃性ガス(８)が酸化触媒(３)で触媒燃焼され、酸化触媒(３)での触媒燃焼で昇温された排気(９)が酸化触媒(３)の下流の排気処理部(１０)に供給されるように構成されている、ことを特徴とするエンジンの排気処理装置。

【請求項5】

請求項４に記載されたエンジンの排気処理装置において、
着火装置(１６)と制御装置(１７)とを備え、着火装置(１６)が酸化触媒(３)よりも排気上流側に配置され、酸化触媒(３)に所定量のＰＭが堆積した場合には、可燃性ガス生成触媒(２)の触媒反応により、高着火性の可燃性ガス(８)が生成され、着火装置(１６)で着火された高着火性の可燃性ガス(８)の火炎燃焼熱で排気(９)が昇温され、この排気(９)の熱で酸化触媒(３)に堆積したＰＭが燃焼除去されるように構成されている、ことを特徴とするエンジンの排気処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンの排気処理装置に関し、詳しくは、可燃性ガス触媒を構成する触媒部分の合わせ面の熱損傷を防止することができるエンジンの排気処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、エンジンの排気処理装置として、可燃性ガス生成触媒と排気処理部とを備え、可燃性ガス生成触媒での発熱を伴う触媒反応により可燃性ガスが生成され、可燃性ガスがエンジン排気経路を通過する排気に混入され、可粘性ガスの燃焼で昇温された排気が排気処理部に供給されるように構成されたものがある(例えば、特許文献１参照)。

【0003】

この種の排気処理装置によれば、昇温された排気の熱で排気処理部での処理を促進することができる利点がある。

【0004】

特許文献１のものでは、可燃性ガス生成触媒が複数の触媒部分の集合体で構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２−１８８９７１号公報(図１、図２参照)

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

《問題点》 触媒部分の合わせ面で熱損傷が起こることがある。
特許文献１のものでは、可燃性ガス生成触媒が複数の触媒部分の集合体で構成され、可燃性ガス生成触媒の成型の容易化が図られているが、隣合う触媒部分の合わせ面で熱損傷が起こることがある。

【0007】

本発明の課題は、可燃性ガス触媒を構成する触媒部分の合わせ面の熱損傷を防止することができるエンジンの排気処理装置を提供することにある。

【0008】

本発明の発明者らは、研究の結果、隣り合う触媒部分の合わせ面同士の隙間のうち、入口凹部に沿う部分を隙間端縁として、入口凹部に流入した可燃性ガスの原料が隙間端縁に直接に進入するのを避けることにより、触媒部分の合わせ面の熱損傷を防止することができることを見出し、この発明に至った。
その理由は、次のように推定される。
すなわち、可燃性ガスの原料が抵抗の少ない合わせ面同士の隙間に集中して流れ、触媒反応による過熱で触媒部分の合わせ面の熱損傷が引き起こされる。このため、入口凹部に流入した可燃性ガスの原料が入口凹部に沿う隙間端縁に直接に進入するのを避けることにより、可燃性ガスの原料が隙間に集中して流れることがなくなり、触媒反応による過熱で引き起こされる合わせ面の熱損傷を防止することができた。

【課題を解決するための手段】

【0009】

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、可燃性ガス生成触媒(２)と排気処理部(１０)とを備え、可燃性ガス生成触媒(２)での発熱を伴う触媒反応により可燃性ガス(８)が生成され、可燃性ガス(８)がエンジン排気経路(４)を通過する排気(９)に混入され、可燃性ガス(８)の燃焼で昇温された排気(９)が排気処理部(１０)に供給されるように構成された、エンジンの排気処理装置において、
図３(Ａ)〜(Ｃ)、図４(Ａ)〜(Ｂ)に例示するように、可燃性ガス生成触媒(２)は、可燃性ガス生成触媒(２)の中心軸線(２ｃ)に沿う垂直な合わせ面(２ｂ)を備えた複数の触媒部分(２ａ)(２ａ)の集合体で構成され、
図３(Ａ)、図４(Ａ)〜(Ｃ)に例示するように、可燃性ガス生成触媒(２)の上部中央部に可燃性ガス(８)の原料(７)の入口となる入口凹部(１２)が設けられ、隣り合う触媒部分(２ａ)(２ａ)の合わせ面(２ｂ)(２ｂ)同士の隙間(２ｄ)のうち、入口凹部(１２)の内底面(１２ａ)に沿う横向き部分を横向き隙間端縁(２ｅ)とし、入口凹部(１２)の内周面(１２ｂ)に沿う立向き部分を立向き隙間端縁(２ｆ)(２ｆ)として、
図３(Ａ)、図４(Ａ)〜(Ｃ)に例示するように、入口凹部(１２)の内底面(１２ａ)上に横向き隙間端縁(２ｅ)を覆うガイド底板(１３)が配置され、ガイド底板(１３)の周縁部に立向き隙間端縁(２ｆ)(２ｆ)を覆う立壁(１３ａ)(１３ａ)が立設されることにより、
図３(Ａ)に例示するように、入口凹部(１２)に流入した可燃性ガス(８)の原料(７)が、ガイド底板(１３)と立壁(１３ａ)(１３ａ)とで覆われた横向き隙間端縁(２ｅ)と立向き隙間端縁(２ｆ)(２ｆ)とを避けて、ガイド底板(１３)でその周囲方向に分流されるように構成されている、ことを特徴とするエンジンの排気処理装置。

【発明の効果】

【0010】

(請求項１に係る発明)
請求項１に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》 触媒部分の合わせ面の熱損傷を防止することができる。
図３(Ａ)に例示するように、入口凹部(１２)流入した可燃性ガス(８)の原料(７)が、ガイド底板(１３)と立壁(１３ａ)(１３ａ)とで覆われた横向き隙間端縁(２ｅ)と立向き隙間端縁(２ｆ)(２ｆ)とを避けて、ガイド底板(１３)でその周囲方向に分流されるように構成されているので、可燃性ガス(８)の原料(７)が触媒部分(２ａ)(２ａ)の合わせ面(２ｂ)(２ｂ)の隙間(２ｄ)を通過しにくくなり、触媒反応による過熱で引き起こされる触媒部分(２ａ)(２ａ)の合わせ面(２ｂ)(２ｂ)の熱損傷を防止することができる。

【0011】

《効果》 可燃性ガス生成触媒の成型が容易になる。
図４(Ａ)〜(Ｄ)に例示するように、可燃性ガス生成触媒(２)が、複数の触媒部分(２ａ)(２ａ)の集合体で構成されているので、可燃性ガス生成触媒(２)の成型が容易になる。

【0012】

《効果》 可燃性ガスの生成効率が高まる。
図３(Ａ)に例示するように、入口凹部(１２)に流入した可燃性ガス(８)の原料(７)がガイド底板(１３)でその周囲方向に分流されるので、原料(７)が可燃性ガス生成触媒(２)の全体に分散され、可燃性ガス(８)の生成効率が高まる。

【0013】

(請求項２に係る発明)
請求項２に係る発明は、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》 触媒部分の合わせ面の熱損傷を防止することができる。
図４(Ａ)に例示するように、立壁(１３ａ)(１３ａ)が入口凹部(１２)の周方向に対して廻り止めされているので、立壁(１３ａ)(１３ａ)のずれによる、立向き隙間端縁(２ｆ)(２ｆ)からの可燃性ガス(８)の原料(７)の進入が防止され、触媒部分(２ａ)(２ａ)の合わせ面(２ｂ)(２ｂ)の熱損傷を防止することができる。

【0014】

(請求項３に係る発明)
請求項３に係る発明は、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》 可燃性ガス生成触媒の製造が容易になる。
図３(Ａ)〜(Ｃ)、図４(Ａ)〜(Ｃ)に例示するように、２個の触媒部分(２ａ)(２ａ)が同一形状となるように構成されているので、同じ成形型で形成した２部品を用いて可燃性ガス生成触媒(２)を構成することができ、可燃性ガス生成触媒(２)の製造が容易になる。

【0015】

(請求項４に係る発明)
請求項４に係る発明は、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》 排気処理部の熱損傷を防止することができる。
図１に示すように、排気経路(４)に酸化触媒(３)が配置され、可燃性ガス(８)が酸化触媒(３)で触媒燃焼され、酸化触媒(３)での触媒燃焼で昇温された排気(９)が酸化触媒(３)の下流の排気処理部(１０)に供給されるように構成されているので、酸化触媒(３)の触媒燃焼で排気(９)の温度を緩やかに昇温することができ、排気処理部(１０)の熱損傷を防止することができる。

【0016】

(請求項５に係る発明)
請求項５に係る発明は、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》 触媒部分の合わせ面の熱損傷を防止する機能が顕在化する。
図１に例示するように、酸化触媒(３)に堆積したＰＭの燃焼除去時には、可燃性ガス生成触媒(２)の触媒反応により、高着火性の可燃性ガス(８)が生成され、触媒部分(２ａ)(２ａ)の合わせ面(２ｂ)(２ｂ)の発熱量が高くなる傾向にあるため、ガイド底板(１３)と立壁(１３ａ)(１３ａ)により、各触媒部分(２ａ)(２ａ)の合わせ面(２ｂ)(２ｂ)の熱損傷を防止する機能が顕在化する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【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処理装置の模式図である。

【図2】図１の装置で用いる可燃性ガス生成混合器の縦断側面図である。

【図3】図３(Ａ)は図２のIIIＡ−IIIＡ線断面図、図３(Ｂ)は図２のIIIＢ−IIIＢ線断面図、図３(Ｃ)は図２のIIIＣ−IIIＣ線断面図である。

【図4】図１の装置で用いる可燃性ガス生成触媒を説明する図で、図４(Ａ)は平面図、図４(Ｂ)は図４(Ａ)のＢ−Ｂ線断面図、図４(Ｃ)は図４(Ｂ)のＣ−Ｃ線断面図である。

【図5】図２の可燃性ガス生成混合器を側方から斜め下に見下ろした斜視図である。

【図6】図６(Ａ)は図２の可燃性ガス生成混合器の平面図、図６(Ｂ)は図２のVIＢ−VIＢ線断面図である。

【図7】図７(Ａ)は図２のVIIＡ方向矢視図、図７(Ｂ)は図７(Ａ)のＢ−Ｂ線断面図である。

【図8】図７(Ａ)のVIII方向矢視図である。

【図9】ＤＰＦ再生と酸化触媒再生のタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１〜図９は本発明の実施形態に係るエンジンの排気処理装置を説明する図であり、この実施形態では、ディーゼルエンジンの排気処理装置について説明する。

【0019】

排気処理装置の主要な構成は、次の通りである。
図１に示すように、可燃性ガス生成触媒(２)と排気処理部(１０)とを備え、可燃性ガス生成触媒(２)での発熱を伴う触媒反応により可燃性ガス(８)が生成され、可燃性ガス(８)がエンジン排気経路(４)を通過する排気(９)に混入され、可燃性ガス(８)の燃焼で昇温された排気(９)排気処理部(１０)に供給されるように構成されている。

【0020】

排気処理部(１０)はＤＰＦ(１９)である。ＤＰＦはディーゼル・パティキュレート・フィルタの略称である。ＤＰＦ(１９)では排気(９)に含まれるＰＭが捕捉されて堆積し、ＤＰＦ(１９)のＰＭ堆積推定値が所定の再生開始値に至ると、ガス(８)の燃焼で昇温された排気(９)の熱で、ＰＭが焼却除去され、ＤＰＦ(１９)が再生される。排気処理部(１０)には、ＤＰＦ(１９)の他、排気浄化触媒(ＳＣＲ触媒やＮＯ_Ｘ吸蔵触媒等)を用いることもできる。ＳＣＲ触媒は選択還元触媒の略称、ＮＯ_Ｘは窒素酸化物の略称である。

【0021】

可燃性ガス生成触媒の構成は、次の通りである。
図３(Ａ)〜(Ｃ)、図４(Ａ)〜(Ｂ)に示すように、可燃性ガス生成触媒(２)は、可燃性ガス生成触媒(２)の中心軸線(２ｃ)に沿う垂直な合わせ面(２ｂ)を備えた複数の触媒部分(２ａ)(２ａ)の集合体で構成されている。
図３(Ａ)、図４(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、可燃性ガス生成触媒(２)の上部中央部に可燃性ガス(８)の原料(７)の入口となる入口凹部(１２)が設けられ、隣り合う触媒部分(２ａ)(２ａ)の合わせ面(２ｂ)(２ｂ)同士の隙間(２ｄ)のうち、入口凹部(１２)の内底面(１２ａ)に沿う横向き部分を横向き隙間端縁(２ｅ)とし、入口凹部(１２)の内周面(１２ｂ)に沿う立向き部分を立向き隙間端縁(２ｆ)(２ｆ)とする。
図３(Ａ)、図４(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、入口凹部(１２)の内底面(１２ａ)上に横向き隙間端縁(２ｅ)を覆うガイド底板(１３)が配置され、ガイド底板(１３)の周縁部に立向き隙間端縁(２ｆ)(２ｆ)を覆う立壁(１３ａ)(１３ａ)が立設される。
これにより、図３(Ａ)に示すように、入口凹部(１２)に流入した可燃性ガス(８)の原料(７)が、ガイド底板(１３)と立壁(１３ａ)(１３ａ)とで覆われた横向き隙間端縁(２ｅ)と立向き隙間端縁(２ｆ)(２ｆ)とを避けて、ガイド底板(１３)でその周囲方向に分流されるように構成されている。

【0022】

図４(Ａ)に示すように、立壁(１３ａ)(１３ａ)に外向きに突出する突部(１３ｂ)(１３ｂ)が設けられ、この突部(１３ｂ)(１３ｂ)が立向き隙間端縁(２ｆ)(２ｆ)に進入して、立壁(１３ａ)(１３ａ)が入口凹部(１２)の周方向に対して廻り止めされている。

【0023】

図３に示すように、触媒温度検出装置(１４)を備え、可燃性ガス生成触媒(２)に触媒温度検出装置(１４)の温度検出部(１４ａ)を挿入する挿入孔(１５)が貫通状に設けられている。
図４(Ａ)(Ｂ)に示すように、可燃性ガス生成触媒(２)が２個の触媒部分(２ａ)(２ａ)で構成されている。
図３(Ｃ)に示すように、挿入孔(１５)の中心軸線(１５ａ)が、可燃性ガス生成触媒(２)の中心軸線(２ｃ)と直交し、かつ、触媒部分(２ａ)(２ａ)の合わせ面(２ｂ)(２ｂ)と平行な向きに沿う向きに形成されることにより、２個の触媒部分(２ａ)(２ａ)が同一形状となるように構成されている。

【0024】

図４(Ｃ)に示すように、可燃性ガス生成触媒(２)は逆さ円錐台形状であり、触媒部分(２ａ)(２ａ)はこの可燃性ガス生成触媒(２)を中心軸線(２ｃ)に沿って分割した２つ割り形状とされている。
可燃性ガス生成触媒(２)の各触媒部分(２ａ)(２ａ)は、鉄クロム線を織って、逆さ円錐台の２つ割り形状にプレス成形したもので、鉄クロム線にはロジウム触媒成分が担持されている。

【0025】

図１に示すように、排気経路(４)に酸化触媒(３)が配置され、可燃性ガス(８)が酸化触媒(３)で触媒燃焼され、酸化触媒(３)での触媒燃焼で昇温された排気(９)が酸化触媒(３)の下流の排気処理部(１０)に供給されるように構成されている。
酸化触媒(３)はＤＯＣ(１０)である。ＤＯＣはディーゼル酸化触媒の略称である。

【0026】

図１に示すように、着火装置(１６)と制御装置(１７)とを備え、着火装置(１６)が酸化触媒(３)よりも排気上流側に配置され、酸化触媒(３)に所定量のＰＭが堆積した場合には、可燃性ガス生成触媒(２)の触媒反応により、高着火性の可燃性ガス(８)が生成され、着火装置(１６)で着火された高着火性の可燃性ガス(８)の火炎燃焼熱で排気(９)が昇温され、この排気(９)の熱で酸化触媒(３)に堆積したＰＭが燃焼除去されるように構成されている。
可燃性ガス(８)の原料(７)には、液体燃料(５)と空気(６)とを混合した空燃混合気が用いられ、酸化触媒(３)に所定量のＰＭが堆積した場合には、制御装置(１７)により、可燃性ガス生成器(１)への空燃混合気の空気(６)の混合比が高く設定されて、可燃性ガス生成触媒(２)の発熱量が高くなる触媒反応により、高着火性の可燃性ガス(８)が生成される。
排気処理装置の主要な構成は、以上の通りである。

【0027】

次に、排気処理装置の全体構成を説明する。
図１に示すように、排気処理装置は、可燃性ガス生成混合器(２２)と排気処理ケース(２３)と制御装置(１７)とを備えている。
可燃性ガス生成混合器(２２)は。可燃性ガス生成器(１)と可燃性ガス供給通路(２４)と可燃性ガス混合通路(２５)とを備えている。
排気処理ケース(２３)には、酸化触媒(３)とＤＰＦ(１９)とが収容されている。

【0028】

図２に示すように、可燃性ガス生成混合器(２２)は、可燃性ガス生成器(１)と可燃性ガス供給通路(２４)と可燃性ガス混合通路(２５)とが一体化された鋳物のブロック体である。
可燃性ガス生成混合器(２２)の外観は、図５、図６(Ａ)、図７(Ａ)、図８に示す通りである。
図２に示すように、可燃性ガス生成器(１)は、上部のミキサ部(１ａ)と下部の触媒収容部(１ｂ)とを備え、ミキサ部(１ａ)にはガスケット(１ｃ)を挟んで上から蓋(１ｄ)が取り付けられ、蓋(１ｄ)のボス(１ｅ)には触媒暖機用ヒータ(２６)が取り付けられ、ボス(１ｅ)の周囲には、ミキサ室(１ｆ)が形成されている。触媒暖機用ヒータ(２６)には、電熱式のグロープラグが用いられている。
図１または図６(Ｂ)に示すように、ミキサ部(１ａ)の上面に設けられた燃料供給溝(２７)と空気供給溝(２８)からガスケット(１ｃ)の燃料供給口(２７ａ)と空気供給口(２８ａ)を介してミキサ室(１ｆ)に液体燃料(５)と空気(６)とが供給され、これらがミキサ室(１ｆ)で混合され、空燃混合気となり、これが可燃性ガス(８)の原料(７)となる。

【0029】

図２に示すように、触媒収容部(１ｂ)には可燃性ガス生成触媒(２)が収容されている。
図２に示すように、可燃性ガス生成触媒(２)は、上側が径大の逆さ円錐台形状で、図３(Ａ)に示すように、中央上部に入口凹部(１２)が下向きに凹入され、その内底面(１２ａ)にガイド底板(１３)が設けられ、その上部に可燃性ガス生成開始用触媒(２９)が収容され、この可燃性ガス生成開始用触媒(２９)に触媒暖機用ヒータ(２６)が差し込まれている。可燃性ガス生成開始用触媒(２９)は、アルミナ繊維のマットで、表面にロジウム触媒成分が担持されている。可燃性ガス生成開始用触媒(２９)は、可燃性ガス生成触媒(２)に比べ、液体燃料(５)の保持性が高い。ガイド底板(１３)と立壁(１３ａ)(１３ａ)は、ステンレス鋼の平板で構成されている。

【0030】

図２に示すように、可燃性ガス生成触媒(２)の周面と触媒収容部(１ｂ)の周壁の間、可燃性ガス生成触媒(２)の上面とミキサ部(１ａ)の底面との間には、それぞれ断熱クッション材(３０)が介設されている。この断熱クッション材(３０)はアルミナ繊維のマットで構成されている。
可燃性ガス生成触媒(２)の下部には、触媒温度検出装置(１４)の温度検出部(１４ａ)を挿入する挿入孔(１５)が貫通状に設けられている。触媒温度検出装置(１４)にはサーミスタが用いられている。ガイド底板(１３)は、温度検出部(１４ａ)の真上に配置されている。

【0031】

図２に示すように、可燃性ガス供給通路(２４)は触媒収容部(１ｂ)の真下から水平に導出されている。可燃性ガス供給通路(２４)の終端部にはガスノズル(３１)が設けられている。ガスノズル(３１)は、二次空気混合室(３２)に突出されている。図７(Ｂ)に示すように、可燃性ガス供給通路(２４)と並行して、二次空気供給通路(３３)が設けられ、二次空気混合室(３２)には、ガスノズル(３１)と二次空気供給通路(３３)からそれぞれ可燃性ガス(８)と二次空気(３４)とが供給され、二次空気混合室(３２)でこれらが混合される。可燃性ガス(８)はガスノズル(３１)から二次空気混合室(３２)の径方向に放射状に噴出され、二次空気(３４)はガスノズル(３１)の周囲を旋回する。

【0032】

二次空気混合室(３２)の下流には着火装置収容室(３５)が配置され、ここに着火装置(１６)が配置されている。着火装置(１６)には、電熱式のグロープラグが用いられている。着火装置収容室(３５)に流入した可燃性ガス(８)は、所定条件下、着火装置(１６)で着火される。
図６(Ａ)、図７(Ａ)に示すように、可燃性ガス生成混合器(２２)の壁(２２ａ)の外側に突出された着火装置(１６)の外側突出部(１６ａ)に放熱板(１６ｂ)が取り付けられている。これにより、着火装置(１６)に伝導された可燃性ガス(８)の燃焼熱が、放熱板(１６ｂ)を介して放熱され、着火装置(１６)の熱損傷が抑制される。

【0033】

図６(Ａ)に示すように、放熱板(１６ｂ)がエンジン冷却ファン(図外)の冷却風路(５０)に配置され、冷却風路(５０)を通過する冷却風(５１)が放熱板(１６ｂ)に吹き当たるように構成されている、放熱板(１６ｂ)はＵ字状に折り曲げられ、着火装置(１６)の外側突出部(１６ａ)が放熱板(１６ｂ)に囲まれ、放熱板(１６ｂ)の通風入口(１６ｃ)が冷却風路(５０)の上流寄りに設けられ、放熱板(１６ｂ)の遮風壁(１６ｄ)が冷却風路(５０)の下流寄りに設けられている。
遮風壁(１６ｄ)から冷却風路(５０)の上流側に延びる放熱板(１６ｂ)の両側壁(１６ｅ)( １６ｅ)に排風口(１６ｆ)(１６ｆ)が設けられている。

【0034】

図６(Ａ)、図７(Ａ)に示すように、着火装置(１６)が差し込まれた可燃性ガス生成混合器(２２)の壁(２２ａ)に通風隙間(２２ｂ)が形成され、可燃性ガス生成混合器(２２)の壁(２２ａ)に差し込まれた着火装置(１６)の差し込み部(１６ｇ)の一部が通風隙間(２２ｂ)内に露出され、通風隙間(２２ｂ)が冷却風路(５０)に配置され、冷却風路(５０)を通過する冷却風(５１)が通風隙間(２２ｂ)に流入し、着火装置(１６)の差し込み部(１６ｇ)の一部に吹き当たるように構成されている。これにより、着火装置(１６)に伝導された可燃性ガス(８)の燃焼熱が、通風隙間(２２ｂ)を通過する冷却風(５１)に放熱され、着火装置(１６)の熱損傷が抑制される。

【0035】

図２に示すように、着火装置収容室(３５)の上方には連通口(３６)が設けられ、着火装置収容室(３５)が連通口(３６)を介して可燃性ガス混合通路(２５)に連通されている。着火装置収容室(３５)の終端には、保炎板(３７)が立向きに設けられ、保炎板(３７)の上端部は、連通口(３６)から可燃性ガス混合通路(２５)に突出され、排気下流側に向けて上り傾斜され、着火装置(１６)によって発生した火炎が可燃性ガス混合通路(２５)を通過する排気(９)で吹き消されないようにしている。可燃性ガス混合通路(２５)には、着火検出装置(３８)が配置されている。着火検出装置(３８)には、サーミスタが用いられている。
図１に示すように、可燃性ガス混合通路(２５)は、エンジン排気経路(４)の一部を構成し、過給機(３９)のコンプレッサ出口(３９ａ)と排気処理ケース(２３)の排気入口(２３ａ)との間に配置されている。

【0036】

図１に示すように、エンジン排気経路(４)の一部を構成する排気処理ケース(２３)には、上流側に酸化触媒(３)が、下流側にＤＰＦ(１９)がそれぞれ収容されている。酸化触媒(３)はセラミック製のハニカム形の担体に、酸化触媒成分が担持され、セル(３ａ)の両端が開口されたフロースルーモノリスで、セル(３ａ)の内部を排気(９)が通過するように構成されている。
ＤＰＦ(１９)はセラミック製のハニカム形の担体に、酸化触媒成分が担持され、隣合うセル(１９ａ)(１９ａ)の端部を交互に目封じしたウォールフローモノリスで、隣合うセル(１９ａ)(１９ａ)間の壁(１９ｂ)を排気(９)が通過し、排気(９)に含まれるＰＭが壁(１９ｂ)に捕捉される。ＰＭは、粒子状物質の略称である。

【0037】

図１に示すように、排気処理ケース(２３)には、酸化触媒入口の排気温度検出装置(４０)、ＤＰＦ入口の排気温度検出装置(４１)、ＤＰＦ出口の排気温度検出装置(４２)が設けられている。可燃性ガス生成器(１)の可燃性ガス混合通路(２５)には酸化触媒上流側の排気圧検出装置(４３)が設けられている。これら検出装置(４０)(４１)(４２)(４３)はいずれも制御装置(１７)に接続されている。制御装置(１７)はエンジンＥＣＵである。ＥＣＵは、電子制御ユニットの略称である。
制御装置(１７)には、触媒暖機用ヒータ(２６)、燃料タンク(４４)から液体燃料(５)をミキサ部(１ａ)に供給する燃料ポンプ(４５)、ブロワ(４６)、ブロワ(４６)からミキサ部(１ａ)への空気(６)の供給量を調節する空気調節用電磁弁(４７)、ブロワ(４６)から二次空気混合室(３２)への二次空気(３４)の供給量を調節する二次空気調節用電磁弁(４８)、着火装置(１６)、着火検出装置(３８)が接続されている。

【0038】

図９に示すように、ＤＰＦ(１９)と酸化触媒(３)のＰＭ堆積総量の推定値が所定の再生必要値に至ると、制御装置(１７)により再生処理が許可される。ＰＭ堆積推定総量は、酸化触媒上流側の排気圧検出装置(４３)による酸化触媒上流側の排気圧に基づいて制御装置(１７)が推定する。制御装置(１７)は、再生許可と同時に、この再生許可がＤＰＦ再生に対するものか、酸化触媒再生に対するものかを判定する。図９に示すように、制御装置(１７)は、前回の再生終了から再生許可までのインターバル(４９)が所定時間以上である場合には、ＤＰＦ再生の許可と判定し、所定時間未満である場合には、酸化触媒再生の許可と判定する。

【0039】

ＤＰＦ(１９)に蓄積されたＰＭは、１回のＤＰＦ再生処理や１回の酸化触媒再生処理で、ほぼ全量が除去されるが、酸化触媒(３)に蓄積されたＰＭは、複数回のＤＰＦ再生処理でも除去されず、次第に蓄積されるため、前記インターバル(４９)が所定時間未満の場合には、酸化触媒(３)に再生が必要なに所定量のＰＭが堆積していると推定することができる。このため、前記インターバル(４９)の長短により、ＤＰＦ再生と酸化触媒再生の必要性とを判別し、ＤＰＦ再生の許可と酸化触媒再生の許可を決定する。

【0040】

図１に示すように、ＤＰＦ再生、酸化触媒再生のいずれの場合にも、制御装置(１７)により、再生開始時には、触媒用暖機ヒータ(２６)で可燃性ガス生成触媒(２)が暖機され、可燃性ガス生成器(１)に液体燃料(５)と空気(６)とが供給され、ミキサ部(１ａ)で空燃混合気が形成され、この空燃混合気を原料(７)として可燃性ガス生成触媒(２)での発熱を伴う触媒反応により可燃性ガス(８)が生成される。

【0041】

ＤＰＦ再生で、酸化触媒入口の排気温度が酸化触媒(３)の活性化温度以上である場合には、制御装置(１７)の制御に基づき、着火装置(１６)による着火なしで、可燃性ガス(８)が二次空気(３４)とともに可燃性ガス混合通路(２５)を通過する排気(９)に混入され、可燃性ガス(８)が二次空気(３４)と排気(９)中の空気により酸化触媒(３)で触媒燃焼され、酸化触媒(３)での触媒燃焼で昇温された排気(９)が酸化触媒(３)の下流のＤＰＦ(１０)に供給される。

【0042】

ＤＰＦ再生で、酸化触媒入口の排気温度が酸化触媒(３)の活性化温度未満である場合には、制御装置(１７)の制御に基づき、着火装置(１６)による着火で、可燃性ガス(８)が二次空気(３４)により火炎燃焼され、火炎燃焼による熱で可燃性ガス混合通路(２５)を通過する排気(９)が昇温され、酸化触媒入口の排気温度が酸化触媒(３)の活性化温度に至り、酸化触媒(３)が暖機されると、火炎燃焼が終了され、着火装置(１６)による着火なしで、可燃性ガス(８)が二次空気(３４)とともに可燃性ガス混合通路(２５)を通過する排気(９)に混入され、可燃性ガス(８)が二次空気(３４)と排気(９)中の空気により酸化触媒(３)で触媒燃焼され、酸化触媒(３)での触媒燃焼で昇温した排気(９)が酸化触媒(３)の下流のＤＰＦ(１０)に供給される。
ＤＰＦ入口の排気温度が所定温度を超えた時間の累積が所定値に至ると、ＤＰＦ再生は終了する。

【0043】

着火装置(１６)による着火や火炎燃焼の終了は、次のようにして行われる。
着火装置(１６)による着火は、制御装置(１７)に制御に基づき、着火装置(１６)が通電によって発熱されるとともに、可燃性ガス生成触媒(２)で、高着火性の可燃性ガス(８)が生成されることにより行われる。高着火性の可燃性ガス(８)は、酸化触媒(３)で触媒燃焼させる低着火性の可燃性ガス(８)の場合に比べ、可燃性ガス生成触媒(２)に供給する空燃混合気の空気(６)の混合比が高く設定されて、発熱量が高くなる触媒反応により生成される。火炎燃焼の終了は、可燃性ガス生成触媒(２)で、低着火性の可燃性ガス(８)が生成され、火炎燃焼が低着火性の可燃性ガス(８)で吹き消されることにより行われる。
可燃性ガス(８)の生成は、制御装置(１７)に制御に基づき、可燃性ガス生成触媒(２)の目標温度と触媒温度検出装置(１４)で検出される検出温度との偏差を小さくするフィードバック制御により、液体燃料(５)と空気(６)の供給量や混合比を調節して行なわれる。高着火性の可燃性ガス(８)の生成時は、可燃性ガス生成触媒(２)の目標温度が高く設定され、空燃混合気の空気(６)の混合比が高くなり、低着火性の可燃性ガス(８)の生成時は、触媒温度が目標値が低く設定され、空燃混合気の空気(６)の混合比が低くなる。

【0044】

酸化触媒再生は、制御装置(１７)に制御に基づき、着火装置(１６)による着火で、可燃性ガス(８)が二次空気(３４)により火炎燃焼され、火炎燃焼による熱で可燃性ガス混合通路(２５)を通過する排気(９)が昇温されることにより行われる。着火装置(１６)による着火は、着火装置(１６)が通電によって発熱されるとともに、可燃性ガス生成触媒(２)で、高着火性の可燃性ガス(８)が生成されることにより行われる。高着火性の可燃性ガス(８)は、酸化触媒(３)で触媒燃焼させる低着火性の可燃性ガス(８)の場合に比べ、可燃性ガス生成触媒(２)に供給する空燃混合気の空気(６)の混合比が高く設定されて、発熱量が高くなる触媒反応により生成される。酸化触媒入口の排気温度が目標温度に到達したまま所定時間が経過すると、酸化触媒再生は終了する。酸化触媒再生の排気触媒入口の目標温度は、酸化触媒(３)の活性化温度よりも高い。

【符号の説明】

【0045】

(２) 可燃性ガス生成触媒
(２ａ) 触媒部分
(２ｂ) 合わせ面
(２ｃ) 中心軸線
(２ｄ) 隙間
(２ｅ) 横向き隙間端縁
(２ｆ) 立向き隙間端縁
(３) 酸化触媒
(４) エンジン排気経路
(７) 原料
(８) 可燃性ガス
(９) 排気
(１０) 排気処理部
(１２) 入口凹部
(１２ａ) 内底面
(１２ｂ) 内周面
(１３) ガイド底板
(１３ａ) 立壁
(１３ｂ) 突部
(１４) 触媒温度検出装置
(１４ａ) 温度検出部
(１５) 挿入孔
(１５ａ) 中心軸線
(１６) 着火装置
(１７) 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】