JP2010090725A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

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Shinya Hirota
信也 広田
Mikio Inoue
三樹男 井上
Kenichi Tsujimoto
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently generate a heating gas usable for heating an exhaust emission control catalyst. <P>SOLUTION: This exhaust emission control device of an internal combustion engine includes a heating gas generating device 10 for generating a heating gas utilizing part of the exhaust gas. The heating gas generating device 10 inculdes a plurality of catalysts 11, 12 installed in series and in multiple stages, a fuel supply nozzle 13 for supplying a fuel to the former catalyst 1, and a diffusion member 20 for diffusing the gas discharged from the former catalyst 11. The supplied fuel reacts with the part of the exhaust gas in the former catalyst 11, is oxidized and burned, and generates hot gas. The gas is introduced into the latter catalyst 12, and discharged finally in the form of heating gas. The diffusion member 20 diffuses the gas discharged from the former catalyst 11, to be mixed with part of the other exhaust gas, to be introduced into the latter catalyst 12. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は内燃機関の排気浄化装置に係り、特に、ＮＯｘ触媒等の排ガス浄化触媒を加熱
するのに好適な加熱ガス生成装置を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine provided with a heated gas generation device suitable for heating an exhaust gas purification catalyst such as a NOx catalyst.

ディーゼルエンジン等の酸素過多（リーン）な状態で燃焼が行われる内燃機関においては、その排気温度が、ストイキ状態で燃焼が行われるガソリンエンジンに比べて低いことが知られている。そして、この排気温度が低いことに起因して、排気通路に設置されたＮＯｘ触媒等の排ガス浄化触媒が活性化しづらいという問題がある。   It is known that an internal combustion engine such as a diesel engine that burns in a state of excessive oxygen (lean) has a lower exhaust temperature than a gasoline engine that burns in a stoichiometric state. And since this exhaust gas temperature is low, there exists a problem that it is difficult to activate exhaust gas purification catalysts, such as a NOx catalyst installed in the exhaust passage.

この対策として、従来、排ガス浄化触媒の上流側に酸化触媒を設置し、酸化触媒の反応熱で排気ガスを加熱し、排ガス浄化触媒に送るようにしている。しかし、元々、酸素過多状態で燃焼が行われる内燃機関では、酸化触媒での反応の源となるＨＣ、ＣＯ等が排気ガスに多く含まれておらず、その加熱効果にも限界があった。   As a countermeasure, conventionally, an oxidation catalyst is installed upstream of the exhaust gas purification catalyst, and the exhaust gas is heated by the reaction heat of the oxidation catalyst and sent to the exhaust gas purification catalyst. However, originally, in an internal combustion engine in which combustion is performed in an excessive oxygen state, exhaust gas does not contain much HC, CO, etc., which are sources of reaction in the oxidation catalyst, and the heating effect is limited.

一方、特許文献１には、排気通路においてＮＯｘ触媒よりも上流側に、供給される燃料を改質する改質触媒を設け、改質触媒を排気通路の中央部に配置し、該改質触媒の外周に排気が流れる迂回路を形成させる技術が開示されている。   On the other hand, in Patent Document 1, a reforming catalyst for reforming the supplied fuel is provided upstream of the NOx catalyst in the exhaust passage, and the reforming catalyst is disposed in the central portion of the exhaust passage. A technique for forming a detour in which exhaust gas flows around the outer periphery of the battery is disclosed.

特開２００５−１２７２５７号公報JP 2005-127257 A

しかし、この特許文献１に記載の技術は、改質触媒に供給された燃料を部分酸化させてＨ2，ＣＯ等を生成し、これを迂回路を経由した排気ガスと混合させて還元剤を成し、この還元剤を下流側のＮＯｘ触媒に供給しようというものである。従って、特許文献１に記載の技術はＮＯｘ触媒に還元剤を供給することを目的としており、改質触媒から高温のガスを得ることを目的としておらず、よってＮＯｘ触媒を前端より加熱する効果をあまり期待できない。 However, in the technique described in Patent Document 1, the fuel supplied to the reforming catalyst is partially oxidized to generate H 2 , CO, etc., and this is mixed with exhaust gas via a bypass to reduce the reducing agent. The reducing agent is supplied to the downstream NOx catalyst. Therefore, the technique described in Patent Document 1 is intended to supply a reducing agent to the NOx catalyst, and is not intended to obtain a high-temperature gas from the reforming catalyst, and thus has the effect of heating the NOx catalyst from the front end. I can't expect much.

本発明は、以上の事情に鑑みて創案されたものであり、その目的は、排ガス浄化触媒の加熱等に利用可能な加熱ガスを効率的に生成することができる加熱ガス生成装置を備えた内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine including a heating gas generation device capable of efficiently generating a heating gas that can be used for heating an exhaust gas purification catalyst. An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for an engine.

本発明の一形態によれば、
内燃機関の排気通路内を流れる排気ガスの一部を利用して加熱ガスを生成する加熱ガス生成装置を備えた内燃機関の排気浄化装置であって、前記加熱ガス生成装置が、
直列且つ多段に設けられ、酸化機能を有する複数の触媒と、
少なくとも最前段の触媒に燃料を供給する燃料供給ノズルと、
互いに隣り合う前後の触媒の間に設けられ、前段側の触媒から排出されたガスを分散させるための分散部材と
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置が提供される。 According to one aspect of the invention,
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine comprising a heated gas generation device that generates a heated gas using a part of the exhaust gas flowing in the exhaust passage of the internal combustion engine, wherein the heated gas generation device comprises:
A plurality of catalysts provided in series and in multiple stages and having an oxidation function;
A fuel supply nozzle for supplying fuel to at least the foremost catalyst;
There is provided an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising: a dispersion member that is provided between adjacent front and rear catalysts and that disperses the gas discharged from the catalyst on the front stage side.

これによれば、少なくとも最前段の触媒に燃料が供給され、各触媒にそれぞれ排気通路内の排気ガスの一部が導入される。最前段の触媒では、導入された排気ガスの一部と供給燃料とが反応し、供給燃料の酸化或いは燃焼が生じる。これにより導入ガスは加熱されて高温となり、最前段の触媒から排出され、その後の触媒に順次導入され、最終的に加熱ガスとなって最後段の触媒から排出される。こうして、排気通路内を流れる排気ガスよりも高温の加熱ガスが得られ、例えばこれを下流側の排ガス浄化触媒に供給して排ガス浄化触媒を好適に加熱することができる。   According to this, fuel is supplied to at least the foremost catalyst, and a part of the exhaust gas in the exhaust passage is introduced into each catalyst. In the foremost stage catalyst, a part of the introduced exhaust gas reacts with the supplied fuel, and the supplied fuel is oxidized or burned. As a result, the introduced gas is heated to a high temperature and is discharged from the foremost catalyst, sequentially introduced into the subsequent catalyst, and finally discharged as the heated gas from the last catalyst. In this way, a heated gas having a temperature higher than that of the exhaust gas flowing in the exhaust passage can be obtained. For example, this can be supplied to the exhaust gas purification catalyst on the downstream side to suitably heat the exhaust gas purification catalyst.

また、本発明に係る加熱ガス生成装置には、前段側の触媒から排出されたガスを分散させるための分散部材が設けられているので、その前段側の触媒から排出されたガスを分散させ、他の排気ガスの一部と混合し、後段側の触媒に導入させることができる。これにより加熱ガスを効率的に生成することが可能となる。   Further, since the heating gas generation apparatus according to the present invention is provided with a dispersion member for dispersing the gas discharged from the catalyst on the front stage side, the gas discharged from the catalyst on the front stage side is dispersed, It can be mixed with a part of other exhaust gas and introduced into the catalyst on the rear stage side. Thereby, it becomes possible to produce | generate a heating gas efficiently.

好ましくは、前記分散部材が、前記前段側の触媒の少なくとも後端面中心側の部分に対向して設けられたじゃま板を含む。   Preferably, the dispersion member includes a baffle plate provided to face at least a portion on the center side of the rear end surface of the catalyst on the front stage side.

前段側の触媒から排出されたガスは、そのまま直線的に後方に移動する傾向にあるが、かかるじゃま板を設けると、排出されたガスをじゃま板に衝突させ、その流れの向きを変えることができる。よって、他の排気ガスの一部との混合をより効率的に行えるようになり、加熱ガス生成効率を向上することが可能となる。   The gas exhausted from the catalyst on the front side tends to move straight back as it is, but if such a baffle plate is provided, the exhausted gas can collide with the baffle plate and change the flow direction. it can. Therefore, mixing with a part of other exhaust gas can be performed more efficiently, and heating gas generation efficiency can be improved.

好ましくは、前記分散部材が、前記前段側の触媒から後方に突出して設けられた筒状の部材からなり、当該部材の後端が閉止板により閉止されると共に、当該部材の少なくとも周側面部に複数の孔が設けられる。   Preferably, the dispersion member is formed of a cylindrical member provided to protrude rearward from the catalyst on the front stage side, the rear end of the member is closed by a closing plate, and at least on the peripheral side surface portion of the member A plurality of holes are provided.

好ましくは、前記分散部材が、前記前段側の触媒と後段側の触媒との間に設けられた孔付きの仕切り板からなる。   Preferably, the dispersion member includes a partition plate with holes provided between the front-stage catalyst and the rear-stage catalyst.

好ましくは、前記複数の触媒が、前記排気通路内に設けられると共に前記排気通路の断面積より小さい断面積を有する。   Preferably, the plurality of catalysts are provided in the exhaust passage and have a cross-sectional area smaller than a cross-sectional area of the exhaust passage.

好ましくは、前記加熱ガス生成装置が、前記前段側の触媒に導入されなかった排気ガスの一部を後段側の触媒に導入するための導入路を備える。   Preferably, the heated gas generating device includes an introduction path for introducing a part of the exhaust gas that has not been introduced into the upstream catalyst to the downstream catalyst.

好ましくは、前記導入路が、前記後段側の触媒から延びて前記前段側の触媒の外周部を覆う管状部材により画成される。   Preferably, the introduction path is defined by a tubular member extending from the rear-stage catalyst and covering an outer peripheral portion of the front-stage catalyst.

好ましくは、前記加熱ガス生成装置の下流側の前記排気通路に、排気ガスを浄化するための排ガス浄化触媒が設けられる。   Preferably, an exhaust gas purification catalyst for purifying exhaust gas is provided in the exhaust passage on the downstream side of the heated gas generator.

本発明によれば、加熱ガスを効率的に生成可能な加熱ガス生成装置を備えた内燃機関の排気浄化装置を提供することができるという、優れた効果が発揮される。   According to the present invention, it is possible to provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine that includes a heating gas generation device capable of efficiently generating heating gas.

以下、本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて詳述する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

以下においては、本発明が車両用ディーゼルエンジンに適用された例を説明する。図１には第１実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を示し、排気ガスは図中左側から右側へと流れるようになっている（図２の矢印参照）。   In the following, an example in which the present invention is applied to a vehicle diesel engine will be described. FIG. 1 shows an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to the first embodiment. Exhaust gas flows from the left side to the right side in the figure (see the arrow in FIG. 2).

排気通路１は、排気管２によって画成されると共にその上流端が図示しないエンジン本体の排気ポートに接続されている。排気通路１には、排気通路１内を流れる全ての排気ガスのＮＯｘを浄化するためのＮＯｘ触媒３が設けられており、当該ＮＯｘ触媒３が本発明にいう排ガス浄化触媒に相当する。但し、排ガス浄化触媒にはＮＯｘ触媒以外の種々の触媒が含まれ、例えば、パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレート（煤等）を酸化、燃焼するために当該フィルタに担持された触媒が含まれる。   The exhaust passage 1 is defined by an exhaust pipe 2 and its upstream end is connected to an exhaust port of an engine body (not shown). The exhaust passage 1 is provided with a NOx catalyst 3 for purifying NOx of all exhaust gas flowing in the exhaust passage 1, and the NOx catalyst 3 corresponds to the exhaust gas purification catalyst according to the present invention. However, the exhaust gas purification catalyst includes various catalysts other than the NOx catalyst. For example, a catalyst carried on the filter for oxidizing and burning particulates (eg, soot) deposited on the particulate filter is included.

ＮＯｘ触媒３は選択還元型ＮＯｘ触媒（SCR: Selective Catalytic Reduction）からなり、尿素（具体的には尿素水）からなる還元剤の供給を受けて排気ガス中のＮＯｘを連続的に還元除去する。ＮＯｘ触媒３は、ゼオライト又はアルミナなどの基材表面にＰｔなどの貴金属を担持したものや、その基材表面にＣｕ等の遷移金属をイオン交換して担持させたもの、その基材表面にチタニヤ／バナジウム触媒（Ｖ2Ｏ5／ＷＯ3／ＴｉＯ2）を担持させたもの等が例示できる。ＮＯｘ触媒３は、その触媒温度が活性温度域にあり、且つ、添加された尿素によってＮＯｘを還元可能である。触媒に対して尿素が添加されると、尿素が加水分解してアンモニアが生成され、このアンモニアがＮＯｘ触媒内でＮＯｘと反応してＮＯｘが還元される。この反応を化学式で表すと次のようになる。
ＮＯ＋ＮＯ2＋２ＮＨ3→２Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ The NOx catalyst 3 is composed of a selective reduction type NOx catalyst (SCR: Selective Catalytic Reduction), and receives the supply of a reducing agent made of urea (specifically, urea water) to continuously reduce and remove NOx in the exhaust gas. The NOx catalyst 3 has a surface of a base material such as zeolite or alumina supporting a noble metal such as Pt, a surface of the base material supported by ion exchange of a transition metal such as Cu, and a titania surface of the base material. / Vanadium catalyst (V 2 O 5 / WO 3 / TiO 2 ) supported and the like. The NOx catalyst 3 has a catalyst temperature in the active temperature range, and can reduce NOx by the added urea. When urea is added to the catalyst, the urea is hydrolyzed to generate ammonia, and this ammonia reacts with NOx in the NOx catalyst to reduce NOx. This reaction is represented by the following chemical formula.
NO + NO 2 + 2NH 3 → 2N 2 + 3H 2 O

ＮＯｘ触媒３の上流側には、尿素を添加ないし噴射するための尿素添加弁４が設けられている。この尿素添加弁４は図示しない電子制御ユニット（以下ＥＣＵと称す）に接続され、制御される。なお添加尿素が仮想線で示されている。   A urea addition valve 4 for adding or injecting urea is provided on the upstream side of the NOx catalyst 3. This urea addition valve 4 is connected to and controlled by an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) (not shown). The added urea is indicated by a virtual line.

前述したように、本実施形態に係るディーゼルエンジンでは排気温度が比較的低く、ＮＯｘ触媒３が活性化しづらい。特に機関の低温始動直後ではその傾向が強い。このため、ＮＯｘ触媒３を機関始動後に早期に活性化させ、また活性化後にその活性状態を維持すべく、ＮＯｘ触媒３の上流側には、排気通路１内を流れる排気ガスの一部を利用して加熱ガスを生成する加熱ガス生成装置１０が設けられている。特に加熱ガス生成装置１０は尿素添加弁４の上流側に設けられている。この加熱ガス生成装置１０によって生成された加熱ガスは、下流側のＮＯｘ触媒３に供給され、これによりＮＯｘ触媒３を加熱し、ＮＯｘ触媒３の早期活性化や活性状態維持を促進できる。   As described above, in the diesel engine according to this embodiment, the exhaust temperature is relatively low, and the NOx catalyst 3 is difficult to activate. This tendency is particularly strong immediately after the engine is cold started. Therefore, a part of the exhaust gas flowing in the exhaust passage 1 is used on the upstream side of the NOx catalyst 3 in order to activate the NOx catalyst 3 early after the engine is started and to maintain the activated state after the activation. Thus, a heated gas generation device 10 that generates heated gas is provided. In particular, the heating gas generator 10 is provided on the upstream side of the urea addition valve 4. The heated gas generated by the heated gas generator 10 is supplied to the downstream NOx catalyst 3, thereby heating the NOx catalyst 3 and promoting the early activation and active state maintenance of the NOx catalyst 3.

加熱ガス生成装置１０は、直列且つ多段に設けられ、酸化機能を有する複数の触媒１１，１２と、少なくとも最前段の触媒に燃料を供給する燃料供給ノズル、即ち燃料噴射弁１３とを備える。本実施形態では二つの触媒即ち前段触媒１１と後段触媒１２とが二段に設けられているが、触媒の数及び段数をより増加してもよい。これら前段触媒１１と後段触媒１２の間には所定間隔Ｌの隙間が形成されている。触媒１１，１２は、排気ガス中のＨＣ，ＣＯといった未燃成分ないしリッチ成分を酸素Ｏ2と反応させて浄化する酸化触媒からなり、例えば、コージェライト等からなる担体の表面にコート材を形成し、このコート材に活性点をなすＰｔ等の貴金属微粒子を多数分散配置させて構成されている。但し、加熱ガス生成装置１０に用いられる触媒は酸化機能を有するものであれば任意であり、例えば三元触媒を用いることも可能である。 The heated gas generator 10 includes a plurality of catalysts 11 and 12 that are provided in series and in multiple stages and have an oxidation function, and a fuel supply nozzle that supplies fuel to at least the foremost catalyst, that is, a fuel injection valve 13. In this embodiment, two catalysts, that is, the front catalyst 11 and the rear catalyst 12, are provided in two stages, but the number of catalysts and the number of stages may be increased. A gap having a predetermined interval L is formed between the front catalyst 11 and the rear catalyst 12. The catalysts 11 and 12 are made of an oxidation catalyst that purifies by reacting unburned or rich components such as HC and CO in the exhaust gas with oxygen O 2. For example, a coating material is formed on the surface of a carrier made of cordierite or the like. In addition, a large number of noble metal fine particles such as Pt forming active sites are dispersedly arranged in this coating material. However, the catalyst used in the heated gas generator 10 is arbitrary as long as it has an oxidation function, and for example, a three-way catalyst can also be used.

これら触媒１１，１２は一定径の円筒状とされ、その外周部に金属製のケーシング１１Ａ，１２Ａを有する。これら触媒１１，１２は排気通路１内に配置されている。またこれら触媒１１，１２は互いに同軸となるよう配置され、排気通路１とも同軸となるよう配置されている。触媒１１，１２は図示しない支持部材により、排気通路１内に浮いた状態で配置されている。触媒１１，１２は、その軸方向に延びてガスを流通させるための多数のセルを有する。触媒１１，１２は、ガスが各セルを独立に通過する所謂フロースルー型、あるいは、各セルの前端部（上流端部）と後端部（下流端部）とが千鳥状に交互に閉止され、一つのセルに導入したガスをセル間の隔壁（例えば多孔質セラミックからなる）を通じて隣接セルから排出する所謂ウォールフロー型とされる。   These catalysts 11 and 12 are formed in a cylindrical shape with a constant diameter, and have metal casings 11A and 12A on the outer periphery thereof. These catalysts 11 and 12 are arranged in the exhaust passage 1. The catalysts 11 and 12 are arranged so as to be coaxial with each other, and are arranged so as to be coaxial with the exhaust passage 1. The catalysts 11 and 12 are arranged in a state of floating in the exhaust passage 1 by a support member (not shown). The catalysts 11 and 12 have a large number of cells extending in the axial direction thereof for circulating gas. The catalysts 11 and 12 are so-called flow-through types in which gas passes through each cell independently, or the front end (upstream end) and the rear end (downstream end) of each cell are alternately closed in a staggered manner. The so-called wall flow type is used in which the gas introduced into one cell is discharged from the adjacent cells through the partition walls (for example, made of porous ceramic).

本実施形態では、後段触媒１２の外径Ｄ２が前段触媒１１の外径Ｄ１より大きくされ、またこれら外径Ｄ１，Ｄ２は排気通路１の内径ｄより小さくされる。よって、後段触媒１２の断面積は前段触媒１１の断面積より大きくされ、またこれら断面積は排気通路１の断面積より小さくされ、触媒１１，１２は排気通路１の断面積のうちの一部を占めるようになる。これにより、前段触媒１１には、排気通路１内を流れる排気ガスの一部が導入されるようになり、後段触媒１２には、排気通路１内を流れる排気ガスのうち、前段触媒１１に導入されなかった排気ガスの一部が導入されるようになる。   In the present embodiment, the outer diameter D2 of the rear catalyst 12 is made larger than the outer diameter D1 of the front catalyst 11, and the outer diameters D1, D2 are made smaller than the inner diameter d of the exhaust passage 1. Therefore, the cross-sectional area of the rear catalyst 12 is made larger than the cross-sectional area of the pre-catalyst 11, and these cross-sectional areas are made smaller than the cross-sectional area of the exhaust passage 1, and the catalysts 11, 12 are part of the cross-sectional area of the exhaust passage 1. Occupy. As a result, a part of the exhaust gas flowing in the exhaust passage 1 is introduced into the upstream catalyst 11, and the exhaust gas flowing in the exhaust passage 1 is introduced into the upstream catalyst 11 in the downstream catalyst 12. A part of the exhaust gas that has not been used is introduced.

以下、排気通路１内を流れる排気ガスのうち、前段触媒１１に導入される一部を第１の部分と称し、後段触媒１２に導入される一部を第２の部分と称する。また、前段触媒１１から排出される加熱ガスを第１の加熱ガスと称し、後段触媒１２から排出される加熱ガスを第２の加熱ガスと称する。他方、前段触媒１１及び後段触媒１２の半径方向外側には、これら触媒１１，１２に導入されない排気ガス（残部と称す）が流通される断面環状の主通路１４が形成される。   Hereinafter, of the exhaust gas flowing in the exhaust passage 1, a part introduced into the front catalyst 11 is referred to as a first part, and a part introduced into the rear catalyst 12 is referred to as a second part. Further, the heating gas discharged from the front catalyst 11 is referred to as a first heating gas, and the heating gas discharged from the rear catalyst 12 is referred to as a second heating gas. On the other hand, on the radially outer side of the front catalyst 11 and the rear catalyst 12, an annular main passage 14 having an annular cross section through which exhaust gas (referred to as the remainder) that is not introduced into the catalysts 11, 12 is circulated.

前段触媒１１に導入されなかった排気ガスの一部を後段触媒１２に導入するための導入路１５が設けられる。本実施形態において、導入路１５は、後段触媒１２から前方に延びて前段触媒１１の外周部を覆う管状部材１６により画成される。つまり、管状部材１６と前段触媒１１との間に形成された環状空間が導入路１５をなす。管状部材１６は、その後端がケーシング１２Ａに接続されると共に、前方に至るほど縮径するテーパ形状とされている。従って導入路１５の断面積は後方即ち下流側に向かうほど大きくなる。この構成により、主通路１４及び導入路１５における通路抵抗を減少することができる。管状部材１６の前端は前段触媒１１の前端より若干後方に位置され、管状部材１６は前段触媒１１の少なくとも後半部を部分的に覆うようになっている。   An introduction path 15 for introducing a part of the exhaust gas that has not been introduced into the front catalyst 11 into the rear catalyst 12 is provided. In the present embodiment, the introduction path 15 is defined by a tubular member 16 that extends forward from the rear catalyst 12 and covers the outer periphery of the front catalyst 11. That is, the annular space formed between the tubular member 16 and the previous catalyst 11 forms the introduction path 15. The tubular member 16 has a rear end connected to the casing 12 </ b> A and has a tapered shape whose diameter decreases toward the front. Accordingly, the cross-sectional area of the introduction path 15 increases toward the rear, that is, downstream. With this configuration, the passage resistance in the main passage 14 and the introduction passage 15 can be reduced. The front end of the tubular member 16 is located slightly behind the front end of the front catalyst 11, and the tubular member 16 partially covers at least the rear half of the front catalyst 11.

なお、この多段触媒に関する構成については種々の変形が可能である。例えば、前段触媒１１及び後段触媒１２の軸心と排気通路１の軸心とは必ずしも同軸でなくてもよく、また平行でなくてもよい。前段触媒１１及び後段触媒１２を互いに同軸とせず、多少オフセットさせたり傾けたりしてもよい。管状部材１６の内径を一定としたり、導入路１５の断面積を一定とすることも可能である。また管状部材１６を、前端の方が後端より大径である逆テーパ状とすることも可能である。前段触媒１１及び後段触媒１２の断面形状は円に限られず、楕円、半円、多角形などの他の形状とすることができる。   Various modifications can be made to the configuration relating to the multistage catalyst. For example, the axial centers of the front catalyst 11 and the rear catalyst 12 and the axial center of the exhaust passage 1 do not necessarily have to be coaxial or parallel to each other. The pre-stage catalyst 11 and the post-stage catalyst 12 may not be coaxial with each other but may be slightly offset or inclined. It is also possible to make the inner diameter of the tubular member 16 constant or to make the cross-sectional area of the introduction path 15 constant. Further, the tubular member 16 can be formed in a reverse taper shape in which the front end has a larger diameter than the rear end. The cross-sectional shapes of the pre-stage catalyst 11 and the post-stage catalyst 12 are not limited to circles, and may be other shapes such as an ellipse, a semicircle, and a polygon.

燃料噴射弁１３は、排気管２に固定支持されると共に、前段触媒１１の上流側から前段触媒１１の前端面１１Ｆに向けて燃料を噴射する。なお噴射燃料が仮想線で示される。燃料については、エンジンの燃料である軽油が使用されるが、エンジンの燃料以外の燃料が使用されてもよい。燃料噴射弁１３は、前段触媒１１の内部に直接燃料を供給するように構成されていてもよい。燃料噴射弁１３は前述のＥＣＵにより制御される。   The fuel injection valve 13 is fixedly supported by the exhaust pipe 2 and injects fuel from the upstream side of the front catalyst 11 toward the front end surface 11F of the front catalyst 11. The injected fuel is indicated by a virtual line. As the fuel, light oil that is engine fuel is used, but fuel other than engine fuel may be used. The fuel injection valve 13 may be configured to supply fuel directly into the front catalyst 11. The fuel injection valve 13 is controlled by the aforementioned ECU.

本実施形態では、尿素添加弁４が、後段触媒１２の直後の位置に尿素を添加するように配置されており、後段触媒１２から排出された加熱ガス（第２の加熱ガス）の熱を利用して尿素から即座にアンモニアを生成するようにしている。   In the present embodiment, the urea addition valve 4 is arranged so as to add urea at a position immediately after the rear catalyst 12, and uses the heat of the heated gas (second heated gas) discharged from the rear catalyst 12. Then, ammonia is generated from urea immediately.

また本実施形態では、特にエンジン始動直後における前段触媒１１の活性化を補助するためのヒータ１７が設けられている。ヒータ１７は、電気式であり、前段触媒１１の直前の位置に配置され、特にその先端の加熱部１７Ａが前段触媒１１の前端面１１Ｆの中心付近に位置されている。なお、ヒータ１７の加熱部１７Ａを前段触媒１１の内部に配置して前段触媒１１を直接加熱してもよい。このヒータ１７もＥＣＵにより制御される。   In the present embodiment, a heater 17 is provided to assist activation of the pre-stage catalyst 11 immediately after the engine is started. The heater 17 is an electric type, and is disposed at a position immediately before the front catalyst 11, and in particular, the heating portion 17 </ b> A at the tip thereof is positioned near the center of the front end surface 11 </ b> F of the front catalyst 11. Note that the pre-catalyst 11 may be directly heated by arranging the heating portion 17A of the heater 17 inside the pre-catalyst 11. The heater 17 is also controlled by the ECU.

特に本実施形態では、互いに隣り合う前段触媒１１及び後段触媒１２の間に、前段触媒１１から排出された第１加熱ガスを分散させるための分散部材２０が設けられている。分散部材２０は筒状の部材、特に円筒部材２１からなり、円筒部材２１は前段触媒１１のケーシング１１Ａと同一の外径及び内径を有し、前段触媒１１と同軸に配置されている。円筒部材２１の前端は開放され、前段触媒１１のケーシング１１Ａの後端に接続される。これにより円筒部材２１は前段触媒１１から後方に突出して設けられることとなる。円筒部材２１の後端の開口部は円筒部材２１と一体の閉止板２２により閉止される。こうして閉止板２２の全面が、前段触媒１１の後端面１１Ｒの全面に対向されるようになる。   In particular, in the present embodiment, the dispersion member 20 for dispersing the first heated gas discharged from the front catalyst 11 is provided between the front catalyst 11 and the rear catalyst 12 adjacent to each other. The dispersion member 20 includes a cylindrical member, particularly a cylindrical member 21, and the cylindrical member 21 has the same outer diameter and inner diameter as the casing 11 </ b> A of the front catalyst 11 and is arranged coaxially with the front catalyst 11. The front end of the cylindrical member 21 is opened and connected to the rear end of the casing 11 </ b> A of the front catalyst 11. Thus, the cylindrical member 21 is provided to protrude rearward from the front catalyst 11. The opening at the rear end of the cylindrical member 21 is closed by a closing plate 22 integrated with the cylindrical member 21. In this way, the entire surface of the closing plate 22 faces the entire rear end surface 11R of the front catalyst 11.

円筒部材２１の前端と後端の間を軸方向に延びる周側面部２３には、複数の孔２４が設けられる。これら孔２４を通じて、円筒部材２１内の第１加熱ガスが各半径方向に排出される。この孔２４の形状、数、配置方法等は任意に定め得る。他方、円筒部材２１の閉止板２２には孔が設けられていない。これにより当該閉止板２２は、前段触媒１１から排出された第１加熱ガスを衝突させてその向きを変えるためのじゃま板を形成することになる。   A plurality of holes 24 are provided in the peripheral side surface portion 23 extending in the axial direction between the front end and the rear end of the cylindrical member 21. Through these holes 24, the first heated gas in the cylindrical member 21 is discharged in each radial direction. The shape, number, arrangement method, and the like of the holes 24 can be arbitrarily determined. On the other hand, the closing plate 22 of the cylindrical member 21 is not provided with a hole. As a result, the closing plate 22 forms a baffle plate for causing the first heated gas discharged from the front catalyst 11 to collide and changing its direction.

次に、本実施形態の作用効果を説明する。図２に本実施形態のガスの流れを矢印で示す。図示するように、加熱ガス生成装置１０を作動させるときには、エンジンが運転状態にあり排気通路１に排気ガスが流通されているときに、燃料噴射弁１３から燃料が噴射される。一方、前段触媒１１には排気ガスの第１の部分が導入され、後段触媒１２には、導入路１５に入ってきた排気ガスの第２の部分が導入される。   Next, the effect of this embodiment is demonstrated. FIG. 2 shows the gas flow of this embodiment with arrows. As shown in the figure, when the heated gas generator 10 is operated, fuel is injected from the fuel injection valve 13 when the engine is in an operating state and exhaust gas is flowing through the exhaust passage 1. On the other hand, the first part of the exhaust gas is introduced into the front stage catalyst 11, and the second part of the exhaust gas that has entered the introduction path 15 is introduced into the rear stage catalyst 12.

前段触媒１１内においては、排気ガスの第１の部分と噴射燃料とが反応し、噴射燃料の酸化或いは燃焼が生じる。特に、前段触媒１１には排気ガスの一部しか導入されないので、前段触媒１１内におけるガスの流速は低く、十分な反応時間が得られる。これにより排気ガスの第１の部分は加熱されて高温の第１の加熱ガスとなり、前段触媒１１から排出される。   In the front catalyst 11, the first portion of the exhaust gas reacts with the injected fuel, and the injected fuel is oxidized or burned. In particular, since only a part of the exhaust gas is introduced into the pre-stage catalyst 11, the gas flow rate in the pre-stage catalyst 11 is low, and a sufficient reaction time can be obtained. As a result, the first portion of the exhaust gas is heated to become a high-temperature first heated gas, and is discharged from the front catalyst 11.

ところでこの第１の加熱ガスは、燃料の未酸化部分（ＨＣを含む）を含む比較的リッチな状態にある。かかる第１の加熱ガスをそのまま下流側のＮＯｘ触媒３に供給してしまうと、ＨＣ被毒を発生させ十分なＮＯｘ触媒能を得られず、不具合が生じる。このため、第１の加熱ガスを後段触媒１２に供給し、後段触媒１２内において排気ガスの第２の部分と反応させ、リッチな第１の加熱ガスを再び酸化或いは燃焼して、ＨＣを排出する状態を取り除くようにしている。特に、前段触媒１１と同様、後段触媒１２には排気ガスの一部と、第１の加熱ガスしか導入されないので、後段触媒１２内におけるガスの流速は低く、十分な反応時間が得られる。   Incidentally, the first heated gas is in a relatively rich state including an unoxidized portion (including HC) of the fuel. If such a first heated gas is supplied to the downstream NOx catalyst 3 as it is, HC poisoning occurs and sufficient NOx catalytic ability cannot be obtained, resulting in a problem. Therefore, the first heated gas is supplied to the rear catalyst 12, reacted with the second portion of the exhaust gas in the rear catalyst 12, and the rich first heated gas is oxidized or burned again to discharge HC. The state to do is removed. In particular, like the front catalyst 11, only a part of the exhaust gas and the first heating gas are introduced into the rear catalyst 12, so that the gas flow rate in the rear catalyst 12 is low, and a sufficient reaction time is obtained.

こうして後段触媒１２から排出される第２の加熱ガスは、ＮＯｘ触媒３の触媒能に悪影響を及ぼすほどＨＣを含まず、しかしながらＮＯｘ触媒３を加熱するのに十分な高温となる。後段触媒１２内での酸化反応によっても、第１の加熱ガスを保温し、好ましくは再加熱することができ、これにより後段触媒１２からは、主通路１４を通過してきた排気ガスの残部に比べて著しく高温の第２の加熱ガスが得られる。   Thus, the second heated gas discharged from the post-catalyst 12 does not contain HC so as to adversely affect the catalytic performance of the NOx catalyst 3, however, becomes a high temperature sufficient to heat the NOx catalyst 3. The first heated gas can also be kept warm by the oxidation reaction in the rear catalyst 12, and preferably reheated, so that the rear catalyst 12 can be compared with the remainder of the exhaust gas that has passed through the main passage 14. Thus, a remarkably high temperature of the second heated gas can be obtained.

こうして後段触媒１２から排出された第２の加熱ガス、即ち加熱ガス生成装置１０によって生成された加熱ガスは、ＮＯｘ触媒３に供給され、ＮＯｘ触媒３を加熱する。   The second heated gas discharged from the rear catalyst 12 in this way, that is, the heated gas generated by the heated gas generator 10 is supplied to the NOx catalyst 3 and heats the NOx catalyst 3.

このように本実施形態によれば、排ガス浄化触媒であるＮＯｘ触媒３の加熱に利用可能な加熱ガスを効率的に生成することができる。そしてエンジン始動後のＮＯｘ触媒３の早期活性化、およびＮＯｘ触媒活性化後の活性状態維持を確実に達成することができる。   As described above, according to this embodiment, it is possible to efficiently generate the heating gas that can be used for heating the NOx catalyst 3 that is the exhaust gas purification catalyst. Thus, it is possible to reliably achieve early activation of the NOx catalyst 3 after engine startup and maintenance of the activated state after activation of the NOx catalyst.

また、例えばエンジン始動直後において、前段触媒１１及び後段触媒１２が活性化していないときには、ヒータ１７が作動させられ、排気ガスの第１の部分及び前段触媒１１が加熱される。これにより前段触媒１１及び後段触媒１２を早期に活性化させることができ、ひいてはＮＯｘ触媒３の早期活性化を図ることができる。また、前段触媒１１及び後段触媒１２が活性化後に排気温度低下等の理由で未活性となった場合でも、ヒータ１７を作動させて再度迅速に活性化させることができる。   Further, for example, immediately after the engine is started, when the front catalyst 11 and the rear catalyst 12 are not activated, the heater 17 is operated, and the first portion of the exhaust gas and the front catalyst 11 are heated. As a result, the front catalyst 11 and the rear catalyst 12 can be activated early, and thus the NOx catalyst 3 can be activated early. Further, even if the front catalyst 11 and the rear catalyst 12 become inactive after activation due to a decrease in the exhaust temperature or the like, the heater 17 can be operated to quickly activate again.

ところで、前述の分散部材２０を設けると次のような作用効果を得ることができる。即ち、仮に分散部材２０がないと仮定した場合、前段触媒１１から排出された第１の加熱ガス（比較的リッチ且つ高温の状態にある）はそのまま軸方向後方に直線的に移動して後段触媒１２に流入する傾向にある。後段触媒１２が前段触媒１１より大径であるため、後段触媒１２の中心側の部分、換言すれば前段触媒１１に対向してその真後ろに位置する部分のみに、第１の加熱ガスが流入する傾向にある。一方、導入路１５を通過してきた排気ガスの第２の部分（リーン且つ低温な状態にある）は、後段触媒１２の外周側の部分、換言すれば導入路１５に対向してその真後ろに位置する部分のみに導入される傾向にある。従って、第１の加熱ガスと排気ガスの第２の部分とは後段触媒１２のそれぞれ異なった部位に導入され、後段触媒１２の中心側の部分では酸素不足、後段触媒１２の外周側の部分では温度及び燃料不足が生じて、効率的な加熱ガス生成を行うことが困難である。   By the way, when the dispersion member 20 described above is provided, the following effects can be obtained. That is, if it is assumed that there is no dispersion member 20, the first heated gas (relatively rich and in a high temperature state) discharged from the front catalyst 11 moves linearly rearward in the axial direction as it is, and the rear catalyst. 12 inflow. Since the rear stage catalyst 12 has a larger diameter than the front stage catalyst 11, the first heated gas flows only into the center side part of the rear stage catalyst 12, in other words, the part that faces the front stage catalyst 11 and is located immediately behind it. There is a tendency. On the other hand, the second part of the exhaust gas that has passed through the introduction path 15 (in a lean and low temperature state) is positioned on the outer peripheral side of the rear catalyst 12, in other words, directly behind the opposite side of the introduction path 15. There is a tendency to be introduced only in the parts that do. Accordingly, the first heated gas and the second portion of the exhaust gas are introduced into different parts of the rear catalyst 12, and oxygen is insufficient in the central portion of the rear catalyst 12 and in the outer peripheral portion of the rear catalyst 12. Due to temperature and fuel shortages, it is difficult to perform efficient heating gas generation.

しかしながら、本実施形態のように分散部材２０を設けると、前段触媒１１から排出された第１の加熱ガスを分散部材２０により分散させ、排気ガスの第２の部分と混合して、後段触媒１２にまんべんなく供給することができる。詳しくは、前段触媒１１から軸方向に流出した第１の加熱ガスは、じゃま板である閉止板２２に衝突し、その流れの向きを変え（図２の符号ａ参照）、周側面部２３の複数の孔２４から各半径方向外側に流出する（図２の符号ｂ参照）。この第１の加熱ガスは、導入路１５を流れる排気ガスの第２の部分と混合し、これによってできた混合ガスが、閉止板２２後方の後段触媒１２との隙間にも流れて、後段触媒１２に均等に流入する。   However, when the dispersion member 20 is provided as in the present embodiment, the first heated gas discharged from the front catalyst 11 is dispersed by the dispersion member 20 and mixed with the second portion of the exhaust gas, so that the rear catalyst 12 Can be supplied evenly. Specifically, the first heated gas that has flowed out in the axial direction from the front catalyst 11 collides with the closing plate 22 that is a baffle plate, changes the direction of the flow (see symbol a in FIG. 2), and The gas flows out from the plurality of holes 24 outward in the radial direction (see symbol b in FIG. 2). The first heated gas is mixed with the second portion of the exhaust gas flowing through the introduction path 15, and the mixed gas formed thereby flows also into the gap between the rear catalyst 12 behind the closing plate 22 and the rear catalyst. 12 evenly.

従って、かかる分散部材２０を設けることで、前段触媒１１から排出された第１の加熱ガスと新たに導入される排気ガスの第２の部分との混合を促進することができ、後段触媒１２における部位毎の酸素濃度、燃料濃度及び温度の偏りを抑制し、効率良く加熱ガスを生成することができる。   Therefore, by providing such a dispersion member 20, the mixing of the first heated gas discharged from the front catalyst 11 and the second part of the newly introduced exhaust gas can be promoted. The bias of oxygen concentration, fuel concentration, and temperature for each part can be suppressed, and heated gas can be generated efficiently.

特に、搭載性向上と熱損失減少のため前段触媒１１と後段触媒１２の距離Ｌを短くすることが考えられるが、こうすると仮に分散部材２０がない場合、前段触媒１１の真後ろに位置する後段触媒１２の部分にのみ、第１の加熱ガスが流入する傾向が強くなる。しかし、分散部材２０があると、触媒間距離Ｌが短い場合であってもそのような部分的流入を防止し、混合ガスを後段触媒１２にまんべんなく流入させることができる。   In particular, it is conceivable to shorten the distance L between the front catalyst 11 and the rear catalyst 12 in order to improve the mountability and reduce heat loss. However, if there is no dispersing member 20 in this way, the rear catalyst located immediately behind the front catalyst 11. The tendency for the first heated gas to flow into only the portion 12 becomes stronger. However, when the dispersion member 20 is present, even if the inter-catalyst distance L is short, such partial inflow can be prevented, and the mixed gas can be uniformly flowed into the rear catalyst 12.

次に、他の実施形態について説明する。なお前記第１実施形態と同一の要素には図中同一符号を付し、詳細な説明を省略すると共に、以下相違点を中心に説明する。   Next, another embodiment will be described. The same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals in the drawing, detailed description thereof will be omitted, and differences will be mainly described below.

図３に、第２実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を示す。この第２実施形態において前記第１実施形態と異なるのは、分散部材２０をなす円筒部材２１の閉止板２２の外周側部分にも複数の孔２５が設けられている点である。但し、閉止板２２の中心側部分には孔が設けられておらず、当該部分は、前段触媒１１の後端面中心側の部分にのみ対向するじゃま板を形成する。この構成によっても前記同様の作用効果が得られるが、特に、孔２５から軸方向後方に流出した第１の加熱ガス（図３の符号ｃ参照）を、排気ガスの第２の部分との混合に使用することができる。従ってより中心側の位置で混合を行え、混合をより促進すると共に、後段触媒１２の中心側の部分をより積極的に活用できる可能性がある。   FIG. 3 shows an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment. The second embodiment is different from the first embodiment in that a plurality of holes 25 are also provided on the outer peripheral side portion of the closing plate 22 of the cylindrical member 21 constituting the dispersion member 20. However, no hole is provided in the central portion of the closing plate 22, and this portion forms a baffle plate that faces only the central portion of the rear end surface of the front catalyst 11. This configuration can also provide the same effect as described above. In particular, mixing the first heated gas (see symbol c in FIG. 3) flowing out from the hole 25 in the axial direction rearward with the second portion of the exhaust gas. Can be used for Accordingly, there is a possibility that the mixing can be performed at a more central position, the mixing can be further promoted, and the central side portion of the rear catalyst 12 can be more actively utilized.

図４に、第３実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を示す。この第３実施形態においては、分散部材２０として、前記円筒部材２１の代わりに孔付きの仕切り板３０が用いられている。仕切り板３０は、前段触媒１１と後段触媒１２の間の隙間を前後に仕切るように管状部材１６に固定して配置される。仕切り板３０において、前段触媒１１の後端面中心側の部分に対向する中心側部分３１には孔が設けられておらず、当該中心側部分３１はじゃま板を形成し、当該中心側部分３１の半径方向外側に位置する外周側部分３２には複数の孔３３が設けられている。   FIG. 4 shows an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the third embodiment. In the third embodiment, a partition plate 30 with holes is used as the dispersion member 20 instead of the cylindrical member 21. The partition plate 30 is fixed to the tubular member 16 so as to partition the gap between the front catalyst 11 and the rear catalyst 12 back and forth. In the partition plate 30, a hole is not provided in the center side portion 31 facing the portion on the center side of the rear end surface of the front catalyst 11, and the center side portion 31 forms a baffle plate, A plurality of holes 33 are provided in the outer peripheral side portion 32 located on the radially outer side.

この構成によれば、前段触媒１１から軸方向後方に流出する第１の加熱ガスが、仕切り板３０の中心側部分３１に衝突してその流れ方向を変える（図４の符号ｄ参照）。そしてこの第１の加熱ガスは、導入路１５を流れてきた排気ガスの第２の部分と混合し、仕切り板３０の外周側部分３２の複数の孔３３から後方に排出される（図４の符号ｅ参照）。この排出された混合ガスは後段触媒１２にまんべんなく流入する。このように本実施形態によれば、仕切り板３０の前方の空間で第１の加熱ガスと排気ガスの第２の部分とを十分混合させることができ、効率的に加熱ガスを生成することができる。   According to this structure, the 1st heating gas which flows out axially back from the front | former stage catalyst 11 collides with the center side part 31 of the partition plate 30, and changes the flow direction (refer code | symbol d of FIG. 4). Then, the first heated gas is mixed with the second portion of the exhaust gas flowing through the introduction path 15 and discharged backward from the plurality of holes 33 in the outer peripheral side portion 32 of the partition plate 30 (see FIG. 4). Reference symbol e). The discharged mixed gas flows into the rear catalyst 12 evenly. As described above, according to the present embodiment, the first heating gas and the second portion of the exhaust gas can be sufficiently mixed in the space in front of the partition plate 30, and the heating gas can be efficiently generated. it can.

図５に、第４実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を示す。この第４実施形態においては、分散部材２０として衝突板４０が用いられている。衝突板４０は、前段触媒１１と後段触媒１２との間のほぼ中間位置に同軸に配置された円形の板からなり、その外径は前段触媒１１の外径より小さい。衝突板４０は、前段触媒１１の後端面中心側の部分にのみ対向するじゃま板を形成する。衝突板４０には孔が設けられていない。衝突板４０は図示しない支持部材により前段触媒１１及び後段触媒１２の間の隙間に浮いた状態で支持されている。   FIG. 5 shows an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the fourth embodiment. In the fourth embodiment, a collision plate 40 is used as the dispersion member 20. The collision plate 40 is a circular plate that is coaxially disposed at a substantially intermediate position between the front catalyst 11 and the rear catalyst 12, and the outer diameter thereof is smaller than the outer diameter of the front catalyst 11. The collision plate 40 forms a baffle plate that faces only the portion on the center side of the rear end surface of the front catalyst 11. The impingement plate 40 is not provided with a hole. The collision plate 40 is supported by a support member (not shown) in a state of floating in the gap between the front catalyst 11 and the rear catalyst 12.

この構成によれば、前段触媒１１から軸方向後方に流出する第１の加熱ガスが、衝突板４０に衝突してその流れ方向を変える（図４の符号ｆ参照）。そしてこの第１の加熱ガスは、導入路１５を流れてきた排気ガスの第２の部分と混合し、衝突板４０の後方に流れる。その後混合ガスは後段触媒１２にまんべんなく流入する。このように本実施形態によっても、衝突板４０で分散された第１の加熱ガスを排気ガスの第２の部分と十分混合させることができ、効率的に加熱ガスを生成することができる。   According to this structure, the 1st heating gas which flows out axially back from the front | former stage catalyst 11 collides with the collision board 40, and changes the flow direction (refer code | symbol f of FIG. 4). The first heated gas is mixed with the second portion of the exhaust gas that has flowed through the introduction path 15 and flows behind the collision plate 40. Thereafter, the mixed gas flows evenly into the rear catalyst 12. As described above, also in this embodiment, the first heated gas dispersed by the collision plate 40 can be sufficiently mixed with the second portion of the exhaust gas, and the heated gas can be efficiently generated.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は他の実施形態を採ることも可能である。例えば、本発明はディーゼルエンジン即ち圧縮着火式内燃機関以外の内燃機関にも適用可能であり、例えば火花点火式内燃機関、特に直噴リーンバーンガソリンエンジンにも適用可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention can also take other embodiment. For example, the present invention can be applied to an internal combustion engine other than a diesel engine, that is, a compression ignition type internal combustion engine, for example, a spark ignition type internal combustion engine, particularly a direct injection lean burn gasoline engine.

このほか、他の実施形態としては次のようなものが考えられる。   In addition, the following can be considered as other embodiments.

（１）加熱ガス生成装置の分散部材は、その全部又は一部を金属製ネット或いはパンチングメタルから形成してもよい。分散部材の具体的な構造は、試験等を通じて最適なものを採用することができる。第１〜第４実施形態の分散部材は、必要に応じて適宜組み合わせて使用することも可能である。   (1) The dispersion member of the heated gas generator may be formed entirely or partially from a metal net or punching metal. As the specific structure of the dispersion member, an optimum structure can be adopted through a test or the like. The dispersing members of the first to fourth embodiments can be used in appropriate combination as necessary.

（２）分散部材のじゃま板は、前記実施形態では孔を有していないが、孔を有していてもよい。この場合、じゃま板でガスの流れ方向を適切に変えられるよう、孔の大きさ、形状、位置等を定める必要がある。   (2) The baffle plate of the dispersion member does not have a hole in the above embodiment, but may have a hole. In this case, it is necessary to determine the size, shape, position, etc. of the hole so that the gas flow direction can be appropriately changed by the baffle plate.

（３）加熱ガス生成装置の触媒は、二段に限らず三段、四段といったようにより多く設けることができる。例えば、二段の場合に、二段目（最後段）の触媒から望ましくないＨＣが出るようであれば、触媒の数を増やして例えば三段とし、三段目の触媒でＨＣ成分を除去すればよい。いずれにしても、要請に応じて、最後段の触媒からＨＣを含む加熱ガスが排出されないよう、段数を定めることができる。この場合、二段目以降のある触媒とその直後の触媒との間に分散部材を設けることが可能である。   (3) The catalyst of the heated gas generator is not limited to two stages, but can be provided in a larger number such as three stages or four stages. For example, in the case of two stages, if undesired HC appears from the second stage (last stage) catalyst, increase the number of catalysts to, for example, three stages, and remove the HC component with the third stage catalyst. That's fine. In any case, the number of stages can be determined so that the heated gas containing HC is not discharged from the last stage catalyst upon request. In this case, it is possible to provide a dispersion member between a catalyst at the second stage and the catalyst immediately thereafter.

（４）（３）と異なり、最後段の触媒からＨＣを含む加熱ガスを排出させたい場合には、これが達成できるよう段数を定めることもできる。かかる場合とは、例えば、下流側のＮＯｘ触媒に供給する還元剤としてＨＣを含む加熱ガスを使用したい場合である。   (4) Unlike (3), when it is desired to discharge the heated gas containing HC from the last stage catalyst, the number of stages can be determined so that this can be achieved. Such a case is, for example, a case where it is desired to use a heated gas containing HC as a reducing agent supplied to the downstream NOx catalyst.

（５）加熱ガス生成装置の燃料供給ノズル（燃料噴射弁）は、最前段即ち一段目の触媒に対して必須であるが、これに加えて、中間或いは最後段の触媒に対して設けてもよい。   (5) The fuel supply nozzle (fuel injection valve) of the heated gas generator is essential for the first stage, that is, the first stage catalyst, but in addition, it may be provided for the middle or last stage catalyst. Good.

（６）加熱ガス生成装置は、その下流側の排ガス浄化触媒を加熱する用途以外にも、任意の用途に使用可能である。要は加熱を要する部材があれば、加熱ガス生成装置で生成された加熱ガスを、その部材の加熱に利用することができる。当該部材としては、例えば、加熱ガス生成装置の下流側に設置されたＮＯｘセンサや空燃比センサ等を挙げることができる。   (6) The heated gas generator can be used for any application other than the application of heating the exhaust gas purification catalyst on the downstream side. In short, if there is a member that needs to be heated, the heated gas generated by the heated gas generator can be used to heat the member. Examples of the member include a NOx sensor and an air-fuel ratio sensor installed on the downstream side of the heated gas generator.

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。   The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.

第１実施形態の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of 1st Embodiment. 第１実施形態の作動を説明するための概略断面図である。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the action | operation of 1st Embodiment. 第２実施形態の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of 2nd Embodiment. 第３実施形態の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of 3rd Embodiment. 第４実施形態の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of 4th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１ 排気通路
２ 排気管
３ ＮＯｘ触媒
４ 尿素添加弁
１０ 加熱ガス生成装置
１１ 前段触媒
１２ 後段触媒
１３ 燃料噴射弁
１４ 主通路
１５ 導入路
１６ 管状部材
１７ ヒータ
２０ 分散部材
２１ 円筒部材
２２ 閉止板
２３ 周側面部
２４ 孔
３０ 仕切り板
３１ 中心側部分
３２ 外周側部分
３３ 孔
４０ 衝突板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust passage 2 Exhaust pipe 3 NOx catalyst 4 Urea addition valve 10 Heated gas production | generation apparatus 11 Front stage catalyst 12 Rear stage catalyst 13 Fuel injection valve 14 Main passage 15 Introduction path 16 Tubular member 17 Heater 20 Dispersion member 21 Cylindrical member 22 Closing plate 23 Circumference Side surface 24 Hole 30 Partition plate 31 Center side portion 32 Outer periphery side portion 33 Hole 40 Collision plate

Claims (8)

内燃機関の排気通路内を流れる排気ガスの一部を利用して加熱ガスを生成する加熱ガス生成装置を備えた内燃機関の排気浄化装置であって、前記加熱ガス生成装置が、
直列且つ多段に設けられ、酸化機能を有する複数の触媒と、
少なくとも最前段の触媒に燃料を供給する燃料供給ノズルと、
互いに隣り合う前後の触媒の間に設けられ、前段側の触媒から排出されたガスを分散させるための分散部材と
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine comprising a heated gas generation device that generates a heated gas using a part of the exhaust gas flowing in the exhaust passage of the internal combustion engine, wherein the heated gas generation device comprises:
A plurality of catalysts provided in series and in multiple stages and having an oxidation function;
A fuel supply nozzle for supplying fuel to at least the foremost catalyst;
An exhaust purification device for an internal combustion engine, comprising: a dispersion member that is provided between the front and rear catalysts adjacent to each other and that disperses the gas discharged from the catalyst on the front stage side. 前記分散部材が、前記前段側の触媒の少なくとも後端面中心側の部分に対向して設けられたじゃま板を含む
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。 2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the dispersion member includes a baffle plate provided to face at least a portion on the center side of the rear end surface of the catalyst on the front stage side. 前記分散部材が、前記前段側の触媒から後方に突出して設けられた筒状の部材からなり、当該部材の後端が閉止板により閉止されると共に、当該部材の少なくとも周側面部に複数の孔が設けられる
ことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の排気浄化装置。 The dispersion member is formed of a cylindrical member that protrudes rearward from the catalyst on the front stage side, and a rear end of the member is closed by a closing plate, and a plurality of holes are formed in at least a peripheral side surface portion of the member. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein 前記分散部材が、前記前段側の触媒と後段側の触媒との間に設けられた孔付きの仕切り板からなる
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification of an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the dispersion member is composed of a partition plate with holes provided between the front-stage catalyst and the rear-stage catalyst. apparatus. 前記複数の触媒が、前記排気通路内に設けられると共に前記排気通路の断面積より小さい断面積を有する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of catalysts are provided in the exhaust passage and have a cross-sectional area smaller than a cross-sectional area of the exhaust passage. 前記加熱ガス生成装置が、前記前段側の触媒に導入されなかった排気ガスの一部を後段側の触媒に導入するための導入路を備える
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。 The heating gas generation device includes an introduction path for introducing a part of the exhaust gas that has not been introduced into the upstream catalyst to the downstream catalyst. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine as described. 前記導入路が、前記後段側の触媒から延びて前記前段側の触媒の外周部を覆う管状部材により画成される
ことを特徴とする請求項６記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust purification device for an internal combustion engine according to claim 6, wherein the introduction path is defined by a tubular member extending from the rear stage side catalyst and covering an outer peripheral portion of the front stage side catalyst. 前記加熱ガス生成装置の下流側の前記排気通路に、排気ガスを浄化するための排ガス浄化触媒が設けられる
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein an exhaust gas purification catalyst for purifying exhaust gas is provided in the exhaust passage downstream of the heated gas generation device.
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