JP4538429B2

JP4538429B2 - ディーゼルエンジンの排気装置

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Publication number: JP4538429B2
Application number: JP2006192746A
Authority: JP
Inventors: 正寛明田; 修一山田; 敏夫中平; 雅彦杉本; 勝支井上
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2026-07-13
Also published as: JP2007239734A

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの排気装置に関し、詳しくは、コンパクト化を図ることができるディーゼルエンジンの排気装置に関するものである。

従来のディーゼルエンジンの排気装置として、本発明と同様、液体燃料供給源からガス生成器に液体燃料を供給し、このガス生成器で液体燃料を可燃性ガスとし、このガス生成器から可燃性ガス供給路を導出し、この可燃性ガス供給路の可燃性ガス出口を、ディーゼル・パティキュレート・フィルタの上流で排気経路に連通させ、可燃性ガス出口から流出した可燃性ガスを排気中で燃焼させ、その燃焼熱で上記フィルタに溜まった排気微粒子を燃焼させることができるようにしたものがある(例えば、特許文献１参照)。
この種の排気装置では、排気温度が低い軽負荷運転中でも、可燃性ガスの燃焼熱でフィルタに流入する排気の温度を高め、排気微粒子を燃焼させ、フィルタを再生することができる利点がある。

しかし、上記従来の排気装置では、ガス生成器がフィルタ収容ケースから分離しているため、問題が生じている。

特開２００５−２５６７６９号公報(図１参照)

上記従来技術では、次の問題がある。
《問題》排気装置が大型化している。
ガス生成器がフィルタ収容ケースから分離しているので、排気装置が大型化している。

本発明は、上記問題点を解決することができるディーゼルエンジンの排気装置、すなわち、排気装置をコンパクト化することができるディーゼルエンジンの排気装置を提供することを課題とする。

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(Ａ)に例示するように、液体燃料供給源(５)からガス生成器(３)に液体燃料(６)を供給し、このガス生成器(３)で液体燃料(６)を可燃性ガス(７)とし、このガス生成器(３)から可燃性ガス供給路(８)を導出し、この可燃性ガス供給路(８)の可燃性ガス出口(９)を、ディーゼル・パティキュレート・フィルタ(２)の上流で排気経路(１)に連通させ、可燃性ガス出口(９)から流出した可燃性ガス(７)を排気(１０)中で燃焼させ、その燃焼熱で上記フィルタ(２)に溜まった排気微粒子を燃焼させることができるようにした、ディーゼルエンジンの排気装置において、
上記フィルタ(２)を収容するフィルタ収容ケース(１１)内に上記ガス生成器(３)を収容した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。

（請求項１に係る発明）
《効果》排気装置をコンパクト化することができる。

図１(Ａ)に例示するように、フィルタ(２)を収容するフィルタ収容ケース(１１)内にガス生成器(３)を収容したので、ガス生成器(３)がフィルタ収容ケース(１１)から分離している場合に比べ、排気装置をコンパクト化することができる。

（請求項２に係る発明）
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》排気温度が低い場合でも、可燃性ガスを燃焼させることができる。
図１(Ａ)に例示するように、可燃性ガス出口(９)とフィルタ(２)の入口(２ａ)との間に、可燃性ガス(７)の燃焼を促進する酸化触媒(１２)を配置したので、排気(１０)の温度が低い場合でも、可燃性ガス(７)を燃焼させることができる。

《効果》排気装置をコンパクト化することができる。
図１(Ａ)に例示するように、酸化触媒(１２)をフィルタ収容ケース(１１)内に収容したので、酸化触媒(１２)がフィルタ収容ケース(１１)から分離している場合に比べ、排気装置をコンパクト化することができる。

（請求項３に係る発明）
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》排気温度が低い場合でも、酸化触媒の活性化温度が確保される。
図１(Ａ)に例示するように、ガス生成器(３)内での発熱反応で加温された可燃性ガス(７)を可燃性ガス出口(９)から酸化触媒(１２)の上流に流出させるに当たり、酸化触媒(１２)の上流で、排気通路(１３)内に上流酸化通路(１４)を形成して、排気通路(１３)を二重筒構造とし、上流酸化通路(１４)内に上流酸化触媒(１５)を収容し、上流酸化触媒(１５)の上流で上流酸化通路(１４)内に向けてガス生成器(３)の可燃性ガス出口(９)を開口させたので、高温の可燃性ガス(７)は、排気通路(１３)内を通過する全排気(１０)(１０)(１０)のうち、上流酸化通路(１４)内に流入した一部の排気(１０)と混合し、上流酸化触媒(１５)に流入する。このため、排気(１０)の温度が低い場合でも、可燃性ガス(７)と排気(１０)の混合物は比較的高い温度を維持したまま上流酸化触媒(１５)に流入し、上流酸化触媒(１５)の活性化温度が確保され、上流酸化触媒(１５)で可燃性ガス(７)の一部が燃焼する。この燃焼熱により、排気通路(１３)を通過した全排気(１０)(１０)(１０)の温度が高まり、この全排気(１０)(１０)(１０)が下流にある酸化触媒(１２)に流入し、この酸化触媒(１２)の活性化温度が確保される。これにより、この酸化触媒(１２)で残りの可燃性ガス(７)が燃焼し、全排気(１０)(１０)(１０)の温度が更に高まり、この排気(１０)によりフィルタ(２)の排気微粒子を燃焼させることができる。

（請求項４に係る発明）
請求項３に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》上流酸化触媒の酸化促進機能を確実に得ることができる。
図１(Ｂ)に例示するように、二重筒構造の排気通路(１３)のうち、上流酸化通路(１４)の通路断面積を、上流酸化通路(１４)を含む排気通路(１３)全体の通路断面積の１／４未満とした場合には、上流酸化通路(１４)に収容する上流酸化触媒(１５)の断面積が小さくなり過ぎ、上流酸化触媒(１５)の酸化促進機能が十分に得られない場合があるとともに、１／２を越えるようにした場合には、上流酸化通路(１４)に流入する排気(１０)の量が多くなり過ぎ、排気(１０)が低温の場合には、高温の可燃性ガス(７)が低温の大量の排気(１０)と混合し、上流酸化触媒(１５)の活性化温度を確保することが困難になるという問題がある。これに対し、二重筒構造の排気通路(１３)のうち、上流酸化通路(１４)の通路断面積を、上流酸化通路(１４)を含む排気通路(１３)全体の通路断面積の１／４〜１／２の範囲内に設定した場合には、上記の問題がなく、上流酸化触媒(１５)の酸化促進機能を確実に得ることができる。

（請求項５に係る発明）
請求項３または請求項４に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》上流酸化触媒での可燃性ガスの燃焼が促進される。
図１(Ａ)に例示するように、上流酸化通路(１４)の通路形成方向に向いた可燃性ガス導出管(８)の終端(８ａ)を閉塞し、可燃性ガス導出管(８)の終端(８ａ)寄りの周壁に上流酸化通路(１４)の径方向に向いた複数の可燃性ガス出口(９)を開口させたので、可燃性ガス(７)が上流酸化通路(１４)の径方向に拡散し、可燃性ガス(７)と上流酸化通路(１４)を通過する排気(１０)との混合性が高まり、上流酸化触媒(１５)での可燃性ガス(７)の燃焼が促進される。

（請求項６に係る発明）
請求項３から請求項５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》酸化触媒を有効に利用することができる。
図１(Ａ)に例示するように、酸化触媒入口前通路(４)内に上流酸化通路(１４)を形成して、酸化触媒入口前通路(４)を二重筒構造とし、酸化触媒(１２)の入口(３３)に向いた上流酸化通路(１４)の終端(１４ａ)を閉塞し、上流酸化通路(１４)の終端(１４ａ)寄りの周壁に酸化触媒入口前通路(４)の径方向に向いた複数の上流酸化通路出口(１６)を開口させたので、上流酸化通路出口(１４)から可燃性ガス(７)と排気(１０)の混合物(３５)が、酸化触媒入口前通路(４)の径方向に拡散され、酸化触媒(１２)にその入口(３３)全域から流入する。このため、酸化触媒(１２)を有効に利用することができる。

（請求項７に係る発明）
請求項３から請求項６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》フィルタ収容ケースの前後方向の寸法を短くすることができる。
図２に例示するように、フィルタ収容ケース(１１)の軸長方向を前後方向とし、排気入口管(２１)をフィルタ収容ケース(１１)の径方向に沿って排気入口室(１９)内に挿入し、排気入口管(２１)内に上流側から酸化触媒(１２)とガス生成器(３)とを順に配置したので、これら専用の収容スペースをフィルタ収容ケース(１１)内に設ける必要がなくなり、フィルタ収容ケース(１１)の前後方向の寸法を短くすることができる。

《効果》酸化触媒とガス生成器の損傷が起こりにくい。
図１(Ａ)に例示するように、排気入口管(２１)をフィルタ収容ケース(１１)の径方向に沿って排気入口室(１９)内に挿入し、排気入口管(２１)内に酸化触媒(１２)とガス生成器(３)とを配置したので、酸化触媒(１２)とガス生成器(３)がフィルタ収容ケース(１１)の壁と排気入口管(２１)の壁で二重に保護され、酸化触媒(１２)とガス生成器(３)の損傷が起こりにくい。

《効果》排気温度が低い場合でも、酸化触媒の活性化温度が確保される。
図１(Ａ)に例示するように、排気入口管(２１)をフィルタ収容ケース(１１)の径方向に沿って排気入口室(１９)内に挿入し、排気入口管(２１)内に酸化触媒(１２)を配置したので、酸化触媒(１２)がフィルタ収容ケース(１１)の壁と排気入口管(２１)の壁で二重に包まれ、酸化触媒(１２)の熱が逃げにくい。このため、排気(１０)の温度が低い場合でも、酸化触媒(１２)の活性化温度が確保される。

《効果》可燃性ガス導出管の損傷が起こりにくい。
図１(Ａ)に例示するように、排気入口管(２１)をフィルタ収容ケース(１１)の径方向に沿って排気入口室(１９)内に挿入し、排気入口管(２１)内に上流側から酸化触媒(１２)とガス生成器(３)とを順に配置し、ガス生成器(３)から導出した可燃性ガス供給路(８)を酸化触媒(１２)と上流酸化触媒(１５)とに貫通させ、可燃性ガス出口(９)を上流酸化触媒(１５)の上流で上流酸化通路(１４)内に向けて開口させたので、可燃性ガス供給路(８)がフィルタ収容ケース(１１)の壁と排気入口管(２１)の壁と上流酸化通路(１４)の壁と酸化触媒(１２)と上流酸化触媒(１５)とで保護され、可燃性ガス供給路(８)の損傷が起こりにくい。

(請求項８または請求項９に係る発明)
請求項８または請求項９に係る発明は、請求項７に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》排気入口管を小径にすることができる。
図３(Ａ)に例示するように、酸化触媒(１２)として、波板状の金属薄板(２３)と平板状の金属薄板(２４)とを重ねて巻いた担体(２５)に触媒成分を担持させたものを用いたので、金属薄板(２３)(２４)の間に比較的広い触媒内通路(３４)が形成され、排気入口管(２１)を小さい径にしても、酸化触媒(１２)の触媒内通路断面積は十分に確保される。このため、排気入口管(２１)を小径にすることができる。また、担体(２５)に波板状の金属薄板(２３)を用いているため、担体(２５)自体に弾性があり、排気入口管(２１)内でクッション材を用いることなく担体(２５)を保持できる。この点でも、排気入口管(２１)を小径にすることができる。
図３(Ｂ)に例示するように、酸化触媒(１２)として、金属メッシュ(２６)からなる担体(２７)に触媒成分を担持させたものを用いた場合でも、同様の効果がある。

(請求項１０または請求項１１に係る発明)
請求項１０または請求項１１に係る発明は、請求項８または請求項９に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》上流酸化通路を小径にすることができる。
図４(Ａ)に例示するように、上流酸化触媒(１５)として、波板状の金属薄板(２３)と平板状の金属薄板(２４)とを重ねて巻いた担体(２５)に触媒成分を担持させたものを用いたので、金属薄板(２３)(２４)の間に比較的広い触媒内通路(３４)が形成され、上流酸化通路(１４)を小さい径にしても、上流酸化触媒(１５)の触媒内通路断面積は十分に確保される。このため、上流酸化通路(１４)を小径にすることができる。また、担体(２５)に波板状の金属薄板(２３)を用いているため、担体(２５)自体に弾性があり、上流酸化通路(１４)内でクッション材を用いることなく担体(２５)を保持できる。この点でも、上流酸化通路(１４)を小径にすることができる。
図４(Ｂ)に例示するように、上流酸化触媒(１５)として、金属メッシュ(２６)からなる担体(２７)に触媒成分を担持させたものを用いた場合でも、同様の効果がある。

(請求項１２に係る発明)
請求項７から請求項１１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》排気処理装置をコンパクト化することができる。
図２に例示するように、フィルタ収容ケース(１１)として排気マフラ(２８)を用いたので、フィルタ収容ケース(１１)と排気マフラ(２８)とを個々に用意する必要がなく、排気処理装置をコンパクト化することができる。
（請求項１３に係る発明）
請求項１から請求項１２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》排気温度が低い場合でも、可燃性ガスを燃焼させることができる。
図１(Ａ)に例示するように、ガス生成器(３)で液体燃料(６)を部分酸化させることにより、液体燃料(６)を一酸化炭素と水素とを含む可燃性ガス(７)に改質するようにしたので、可燃性ガス(７)が比較的低い温度でも発火し、排気(１０)の温度が低い場合でも、可燃性ガス(７)を燃焼させることができる。
(請求項１４に係る発明)
請求項１から請求項１２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》可燃性ガスの燃焼熱が安定して得られる。
ガス生成器(３)で液体燃料(６)を気化させることにより、この液体燃料(６)を可燃性ガス(７)にするようにしたので、部分酸化のような反応に比べ、可燃性ガス(７)の成分比率の変動が少なく、可燃性ガス(７)の燃焼熱が安定して得られる。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１から図４は本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの排気装置を説明する図である。

本発明の実施形態の概要は、次の通りである。
図１(Ａ)に示すように、液体燃料供給源(５)からガス生成器(３)に液体燃料(６)を供給し、このガス生成器(３)で液体燃料(６)を可燃性ガス(７)とし、このガス生成器(３)から可燃性ガス供給路(８)を導出し、この可燃性ガス供給路(８)の可燃性ガス出口(９)を、ディーゼル・パティキュレート・フィルタ(２)の上流で排気経路(１)に連通させ、可燃性ガス出口(９)から流出した可燃性ガス(７)を排気(１０)中で燃焼させ、その燃焼熱で上記フィルタ(２)に溜まった排気微粒子を燃焼させることができるようにしている。この排気装置は、ディーゼルエンジンの排気マニホルドの排気出口(３６)に接続している。ディーゼル・パティキュレート・フィルタ(２)は、一般にＤＰＦと呼ばれるもので、セラミックのハニカム構造体である。ディーゼル・パティキュレート・フィルタ(２)には、酸化触媒を担持させている。フィルタ(２)にはＮＯ_Ｘ吸蔵触媒を担持させてもよい。

ガス生成器の構成は、次の通りである。
図１(Ａ)に示すように、上記フィルタ(２)を収容するフィルタ収容ケース(１１)内に上記ガス生成器(３)を収容している。ガス生成器(３)内には、部分酸化触媒(３７)を充填している。部分酸化触媒(３７)は、アルミナペレットの担体にパラジウム、ロジウム、ルテニウムからなる触媒成分を担持させたものである。ガス生成器(３)の入口側には、液体燃料供給路(４６)を介して液体燃料供給源(５)を連通させるとともに、空気供給路(３８)を介して空気供給源(３９)を連通させている。液体燃料供給源(５)にはエンジンの液体燃料タンクを用い、液体燃料(６)には軽油を用いている。空気供給源(５)にはエンジン吸気過給用のターボチャージャーを用いている。

液体燃料供給路(４６)に液体燃料弁(４０)を設け、空気供給路(３８)に空気弁(４１)を設け、各弁(４０)(４１)をコントローラ(４２)を介して背圧センサ(４３)に連携させている。フィルタ(２)に排気微粒子が溜まった場合には、背圧が上昇するため、背圧センサ(４３)でこれを検出したことに基づいて、コントローラ(４２)が液体燃料弁(４０)と空気弁(４１)とを開弁し、ガス生成器(３)に液体燃料(６)と空気(４４)とを供給し、ガス生成器(３)で液体燃料(６)を部分酸化させることにより、液体燃料(６)を一酸化炭素と水素とを含む可燃性ガス(７)に改質し、この可燃性ガス(７)を排気中に供給する。図１(Ａ)中の符号(４５)はヒータであり、液体燃料(６)と空気(４４)の混合物をヒータ(４５)で加熱し、部分酸化の開始(反応開始時は吸熱反応)を促進する。ヒータ(４５)もコントローラ(４２)に連携させている。空気(４４)と液体燃料(６)の混合比、すなわち空燃比Ａ／Ｆは、１．３前後の０．８〜１．８の範囲に設定する。

酸化触媒と上流酸化触媒の配置は、次の通りである。
図１(Ａ)に示すように、可燃性ガス出口(９)とフィルタ(２)の入口(２ａ)との間に、可燃性ガス(７)の燃焼を促進する酸化触媒(１２)を配置し、この酸化触媒(１２)をフィルタ収容ケース(１１)内に収容している。ガス生成器(３)内での発熱反応で加温された可燃性ガス(７)を可燃性ガス出口(９)から酸化触媒(１２)の上流に流出させるに当たり、酸化触媒(１２)の上流で、排気通路(１３)内に上流酸化通路(１４)を形成して、排気通路(１３)を二重筒構造とし、上流酸化通路(１４)内に上流酸化触媒(１５)を収容し、上流酸化触媒(１５)の上流で上流酸化通路(１４)内に向けて可燃性ガス出口(９)を開口させている。

上流酸化通路の通路断面積の設定は、次の通りである。
図１(Ｂ)に示すように、二重筒構造の排気通路(１３)のうち、上流酸化通路(１４)の通路断面積を、上流酸化通路(１４)を含む排気通路(１３)全体の通路断面積の１／４に設定している。上流酸化触媒(１５)の酸化促進機能を確実に得るには、この二重筒構造の排気通路(１３)のうち、上流酸化通路(１４)の通路断面積を、上流酸化通路(１４)を含む排気通路(１３)の総通路断面積の１／４〜１／２の範囲内に設定するのが望ましい。

可燃性ガス出口と上流酸化通路出口の開口方向は、次の通りである。
図１(Ａ)に示すように、上流酸化通路(１４)の通路形成方向に向いた可燃性ガス導出管(８)の終端(８ａ)を閉塞し、可燃性ガス導出管(８)の終端(８ａ)寄りの周壁に上流酸化通路(１４)の径方向に向いた複数の可燃性ガス出口(９)を開口させている。また、酸化触媒入口前通路(４)内に上流酸化通路(１４)を形成して、酸化触媒入口前通路(４)と上流酸化通路(１４)とを二重筒構造とし、酸化触媒(１２)の入口(３３)に向いた上流酸化通路(１４)の終端(１４ａ)を閉塞し、上流酸化通路(１４)の終端(１４ａ)寄りの周壁に酸化触媒入口前通路(４)の径方向に向いた複数の上流酸化通路出口(１６)を開口させている。

フィルタ収容ケースの具体的構造は、次の通りである。
図２に示すように、両端に端壁(１７)(１８)を備えた筒状のフィルタ収容ケース(１１)を用い、フィルタ収容ケース(１１)の軸長方向を前後方向とし、上記フィルタ(２)の入口(２ａ)側を前、出口(２ｂ)側を後として、フィルタ収容ケース(１１)内で上記フィルタ(２)の前方に排気入口室(１９)を、上記フィルタ(２)の後方に排気出口室(２０)をそれぞれ設け、排気入口室(１９)に排気入口管(２１)を、排気出口室(２０)に排気出口管(２２)をそれぞれ連通させている。
フィルタ収容ケース(１１)として排気マフラ(２８)を用い、排気入口室(１９)を第１膨張室(２９)で構成し、排気出口室(２０)を最終膨張室(３０)で構成し、排気入口管(２１)を第１膨張室(２９)の排気導入管(３１)で構成し、排気出口管(２２)を最終膨張室(３０)の排気導出管(３２)で構成している。

図１(Ａ)に示すように、排気入口管(２１)をフィルタ収容ケース(１１)の径方向に沿って排気入口室(１９)内に挿入し、排気入口管(２１)内に上流側から酸化触媒(１２)とガス生成器(３)とを順に配置し、ガス生成器(３)から導出した可燃性ガス供給路(８)を酸化触媒(１２)と上流酸化触媒(１５)とに貫通させ、可燃性ガス出口(９)を上流酸化触媒(１５)の上流で上流酸化通路(１４)内に向けて開口させている。排気導入管(３１)の出口孔(４７)は排気導入管(３１)の周壁のうち、酸化触媒(１２)の下流で、フィルタ(２)の入口(２ａ)とは反対側の部分に複数個形成している。図２に示すように、排気導出管(３２)の入口孔(４８)は排気導出管(３２)の周壁の全周に複数個形成している。

可燃性ガスの生成と機能は、次の通りである。
図１(Ａ)に示すように、ガス生成器(３)に液体燃料(６)と空気(４４)とが供給されると、液体燃料(６)が空気(４４)と混合し、液体燃料(６)が微粒子化されてガス生成器(３)内に流入する。この液体燃料(６)の一部はガス生成器(３)内で部分酸化され、一酸化炭素と水素とを含む可燃性ガス(７)に改質され、高温の可燃性ガス(７)となる。図１(Ａ)に示すように、高温の可燃性ガス(７)は、可燃性ガス供給路(８)から排気通路(１３)内の上流酸化通路(１４)に供給される。一方、排気通路(１３)内を通過する排気(１０)(１０)(１０)の一部の排気(１０)が、上流酸化通路(１４)内に流入し、高温の可燃性ガス(７)と混合され、上流酸化触媒(１５)内を通過する。可燃性ガス(７)は混合した排気(１０)中の酸素によって酸化(触媒燃焼や火炎燃焼)され、その酸化熱(燃焼熱)によって混合した排気(１０)を加温する。加温された排気(１０)は矢印(３５)のように上流酸化通路出口(１６)から流出し、上流酸化通路(１４)内に流入しなかった残りの排気(１０)(１０)と混合され、酸化触媒(１２)内を通過する。上流酸化触媒(１５)で酸化(触媒燃焼や火炎燃焼)され残った可燃性ガス(７)は混合した排気(１０)中の酸素によって酸化(触媒燃焼や火炎燃焼)され、その酸化熱(燃焼熱)によって混合した排気(１０)を加温する。

図１(Ａ)に示すように、排気(１０)は酸化触媒(１５)から矢印(６０)のように流出し、更に、排気導入管(３１)の出口孔(４７)から矢印(６１)のように流出し、第１膨張室(２９)に流入した後、矢印(６２)のように排気導入管(３１)の両脇を通過し、フィルタ(２)にその入口(２ａ)から流入し、フィルタ(２)内を通過する。図３に示すように、フィルタ(２)内を通過した排気は、矢印(６３)のようにフィルタ(２)の出口(２ｂ)から最終膨張室(３０)内に流入した後、排気導入管(３２)の入口(４８)から排気導入管(３２)内に流入し、矢印(６４)のように排気導出管(３２)から流出する。

酸化触媒の構成は、次の通りである。
図３(Ａ)に示すように、酸化触媒(１２)として、波板状の金属薄板(２３)と平板状の金属薄板(２４)とを重ねて巻いた担体(２５)に触媒成分を担持させたものを用いている。各金属薄膜(２３)(２４)は厚さ０．５ｍｍのステンレスの薄板である。触媒成分には白金を用いている。
図３(Ｂ)に示すように、酸化触媒(１２)として、金属メッシュ(２６)からなる担体(２７)に触媒成分を担持させたものを用いてもよい。この金属メッシュ(２６)はステンレス製で一般にワイヤーメッシュと呼ばれるものである。触媒成分には白金を用いている。

上流酸化触媒の構成は、次の通りである。
図４(Ａ)に示すように、上流酸化触媒(１５)として、波板状の金属薄板(２３)と平板状の金属薄板(２４)とを重ねて巻いた担体(２５)に触媒成分を担持させたものを用いている。各金属薄膜(２３)(２４)は厚さ０．５ｍｍのステンレスの薄板である。触媒成分には白金を用いている。
図４(Ｂ)に示すように、上流酸化触媒(１５)として、金属メッシュ(２６)からなる担体(２７)に触媒成分を担持させたものを用いてもよい。この金属メッシュ(２６)はステンレス製で一般にワイヤーメッシュと呼ばれるものである。触媒成分には白金を用いている。

上記実施形態では、ガス生成器(３)で液体燃料(６)を部分酸化させることにより、液体燃料(６)を一酸化炭素と水素とを含む可燃性ガス(７)に改質するが、ガス生成器(３)で液体燃料(６)を気化させることにより、液体燃料(６)を可燃性ガス(７)とするようにしてもよい。この場合には、ガス生成器(３)内の部分酸化触媒(３７)に代えて酸化触媒を用い、液体燃料(６)の一部を酸化(触媒燃焼)させ、その酸化熱(燃焼熱)で残りの液体燃料(６)を気化させる。酸化触媒はアルミナペレットの担体に白金の触媒成分を担持させたものを用いる。空気(４４)と液体燃料(６)の混合比、すなわち空燃比Ａ／Ｆは０．１前後の０．０５〜０．２の範囲に設定する。

本発明の実施形態に係る排気処理装置を説明する図で、図１(Ａ)は要部断面図、図１(Ｂ)は図１(Ａ)のＢ−Ｂ線断面の端面図である。図１の排気処理装置の全断面図である。図１の排気処理装置の酸化触媒を説明する図で、図３(Ａ)は図１(Ａ)のIII−III線断面図、図３(Ｂ)は変更例の図３(Ａ)相当図である。図１の排気処理装置の上流酸化触媒を説明する図で、図４(Ａ)は図１(Ａ)のIV−IV線断面図、図４(Ｂ)は変更例の図４(Ａ)相当図である。

符号の説明

(１) 排気経路
(２) ディーゼル・パティキュレート・フィルタ
(２ａ) 入口
(２ｂ) 出口
(３) ガス生成器
(４) 酸化触媒入口前通路
(５) 液体燃料供給源
(６) 液体燃料
(７) 可燃性ガス
(８) 可燃性ガス供給路
(８ａ) 終端
(９) 可燃性ガス出口
(１０) 排気
(１１) フィルタ収容ケース
(１２) 酸化触媒
(１３) 排気通路
(１４) 上流酸化通路
(１４ａ) 終端
(１５) 上流酸化触媒
(１６) 上流酸化通路出口
(１７) 前端壁
(１８) 後端壁
(１９) 排気入口室
(２０) 排気出口室
(２１) 排気入口管
(２２) 排気出口管
(２３) 波板状の金属薄板
(２４) 平板状の金属薄板
(２５) 担体
(２６) 金属メッシュ
(２７) 担体
(２８) 排気マフラ
(２９) 第１膨張室
(３０) 最終膨張室
(３１) 排気導入管
(３２) 排気導出管
(３３) 入口

Claims

液体燃料供給源(５)からガス生成器(３)に液体燃料(６)を供給し、このガス生成器(３)で液体燃料(６)を可燃性ガス(７)とし、このガス生成器(３)から可燃性ガス供給路(８)を導出し、この可燃性ガス供給路(８)の可燃性ガス出口(９)を、ディーゼル・パティキュレート・フィルタ(２)の上流で排気経路(１)に連通させ、可燃性ガス出口(９)から流出した可燃性ガス(７)を排気(１０)中で燃焼させ、その燃焼熱で上記フィルタ(２)に溜まった排気微粒子を燃焼させることができるようにした、ディーゼルエンジンの排気装置において、
上記フィルタ(２)を収容するフィルタ収容ケース(１１)内に上記ガス生成器(３)を収容した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
請求項１に記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
前記可燃性ガス出口(９)と前記フィルタ(２)の入口(２ａ)との間に、前記可燃性ガス(７)の燃焼を促進する酸化触媒(１２)を配置し、
この酸化触媒(１２)を前記フィルタ収容ケース(１１)内に収容した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
請求項２に記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
前記ガス生成器(３)内での発熱反応で加温された前記可燃性ガス(７)を前記可燃性ガス出口(９)から前記酸化触媒(１２)の上流に流出させるに当たり、
この酸化触媒(１２)の上流で、前記排気通路(１３)内に上流酸化通路(１４)を形成して、上記排気通路(１３)を二重筒構造とし、上記上流酸化通路(１４)内に上流酸化触媒(１５)を収容し、この上流酸化触媒(１５)の上流で上記上流酸化通路(１４)内に向けて上記可燃性ガス出口(９)を開口させた、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
請求項３に記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
前記二重筒構造の排気通路(１３)のうち、前記上流酸化通路(１４)の通路断面積を、この上流酸化通路(１４)を含む排気通路(１３)全体の通路断面積の１／４〜１／２の範囲内に設定した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
請求項３または請求項４に記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
前記上流酸化通路(１４)の通路形成方向に向いた前記可燃性ガス導出管(８)の終端(８ａ)を閉塞し、この可燃性ガス導出管(８)の終端(８ａ)寄りの周壁に前記上流酸化通路(１４)の径方向に向いた複数の可燃性ガス出口(９)を開口させた、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
請求項３から請求項５のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
前記酸化触媒入口前通路(４)内に前記上流酸化通路(１４)を形成して、前記酸化触媒入口前通路(４)を二重筒構造とし、前記酸化触媒(１２)の入口(３３)に向いた前記上流酸化通路(１４)の終端(１４ａ)を閉塞し、この上流酸化通路(１４)の終端(１４ａ)寄りの周壁に上記酸化触媒入口前通路(４)の径方向に向いた複数の上流酸化通路出口(１６)を開口させた、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
請求項３から請求項６のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
両端に端壁(１７)(１８)を備えた筒状のフィルタ収容ケース(１１)を用い、このフィルタ収容ケース(１１)の軸長方向を前後方向とし、上記フィルタ(２)の入口(２ａ)側を前、出口(２ｂ)側を後として、上記フィルタ収容ケース(１１)内で上記フィルタ(２)の前方に排気入口室(１９)を、上記フィルタ(２)の後方に排気出口室(２０)をそれぞれ設け、この排気入口室(１９)に排気入口管(２１)を、この排気出口室(２０)に排気出口管(２２)をそれぞれ連通させ、
この排気入口管(２１)を上記フィルタ収容ケース(１１)の径方向に沿って上記排気入口室(１９)内に挿入し、この排気入口管(２１)内に上流側から前記酸化触媒(１２)と前記ガス生成器(３)とを順に配置し、
このガス生成器(３)から導出した前記可燃性ガス供給路(８)を前記酸化触媒(１２)と前記上流酸化触媒(１５)とに貫通させ、この可燃性ガス供給路(８)の可燃性ガス出口(９)を上記上流酸化触媒(１５)の上流の上記上流酸化通路(１４)内で開口させた、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
請求項７に記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
前記酸化触媒(１２)として、波板状の金属薄板(２３)と平板状の金属薄板(２４)とを重ねて巻いた担体(２５)に触媒成分を担持させたものを用いた、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
請求項７に記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
前記酸化触媒(１２)として、金属メッシュ(２６)からなる担体(２７)に触媒成分を担持させたものを用いた、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
請求項８または請求項９に記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
前記上流酸化触媒(１５)として、波板状の金属薄板(２３)と平板状の金属薄板(２４)とを重ねて巻いた担体(２５)に触媒成分を担持させたものを用いた、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
請求項８または請求項９に記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
前記上流酸化触媒(１５)として、金属メッシュ(２６)からなる担体(２７)に触媒成分を担持させたものを用いた、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
請求項７から請求項１１のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
前記フィルタ収容ケース(１１)として排気マフラ(２８)を用い、前記排気入口室(１９)を第１膨張室(２９)で構成し、前記排気出口室(２０)を最終膨張室(３０)で構成し、前記排気入口管(２１)を第１膨張室(２９)の排気導入管(３１)で構成し、前記排気出口管(２２)を最終膨張室(３０)の排気導出管(３２)で構成した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
請求項１から請求項１２のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
前記ガス生成器(３)で前記液体燃料(６)を部分酸化させることにより、この液体燃料(６)を一酸化炭素と水素とを含む可燃性ガス(７)に改質するようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。
請求項１から請求項１２のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気装置において、
前記ガス生成器(３)で前記液体燃料(６)を気化させることにより、この液体燃料(６)を可燃性ガス(７)にするようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気装置。