KR20120052929A - 디젤 엔진의 배기처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는 가연성 가스(4)의 생성을 원활하게 개시할 수 있음과 함께, 가연성 가스 생성기(1)를 소형화할 수 있는 디젤 엔진의 배기처리장치를 제공하는 데에 있다. 이 과제 해결을 위하여, 환형상벽(14)의 중심부에 심재(15)를 내측에서 끼워 넣어, 환형상벽(14)의 내주면(16)과 심재(15)의 외주면(18) 사이에 공기-연료 혼합실(12)를 형성하여, 공기-연료 혼합실(12)의 공기-연료 혼합가스(23)가 공기-연료 혼합실(12)의 종단부로부터 가연성 가스 생성 촉매(13)의 중심 근방부에 공급되도록 하고, 심재(15)에 히터(25)를 이용하여, 히터(25)의 방열 외주면(26)을 공기-연료 혼합실(12)에 노출시키며, 가연성 가스(4)의 생성 개시 시에는, 히터(25)의 방열 외주면(26)으로부터 공기-연료 혼합실(12)에 직접 방열을 실시하도록 하였다.

Description

디젤 엔진의 배기처리장치{EXHAUST GAS TREATMENT DEVICE FOR DIESEL ENGINE}
본 발명은 디젤 엔진의 배기처리장치에 관한 것으로, 상세하게는 가연성 가스의 생성을 원활하게 개시할 수 있음과 함께, 가연성 가스 생성기를 소형화할 수 있는 디젤 엔진의 배기처리장치에 관한 것이다.
본 명세서 및 특허청구범위의 용어 중, DPF는 디젤·파티큘레이트·필터, PM은 배기중의 입자상(粒子狀) 물질을 의미한다.
종래, 가연성 가스 생성기로 가연성 가스를 생성시켜, 이 가연성 가스를 DPF의 상류에서 가연성 가스 방출구로부터 배기통로에 방출하고, 이 가연성 가스를 배기 중의 산소로 연소시켜, 그 연소열로 배기를 승온(昇溫)시키고, 배기의 열로 DPF에 퇴적된 PM을 연소 제거할 수 있도록 한 것이 있다(특허문헌 1 참조).
이런 종류의 장치에 의하면, 배기의 온도가 낮은 경우에도, 가연성 가스로 배기를 승온시켜, DPF에 퇴적된 PM을 연소 제거시킬 수 있는 이점이 있다.
그러나, 이 종래 기술에서는, 히터의 방열 외주면과 공기-연료(空燃) 혼합실 사이에 열도전판과 공기-연료 혼합실의 중심벽이 개재되어, 가연성 가스의 생성 개시 시에는, 히터의 외주 방열면으로부터 열도전판과 공기-연료 혼합실의 중심벽을 순차적으로 통하여 간접적으로 공기-연료 혼합실에 방열을 실시하기 때문에, 문제가 있다.
특허문헌 1：일본특허공개 2008－19796호 공보(도 1 참조)
《문제》가연성 가스의 생성이 원활하게 개시되지 않는 경우가 있다.
가연성 가스의 생성 개시 시에는, 히터의 외주 방열면으로부터 열도전판과 공기-연료 혼합실의 중심벽을 순차적으로 통하여 간접적으로 공기-연료 혼합실에 방열을 실시하기 때문에, 히터의 열이 공기-연료 혼합실에 전해지기 어렵고, 공기-연료 혼합가스의 형성이 지연되어, 가연성 가스의 생성이 원활하게 개시되지 않는 경우가 있다.
《문제》가연성 가스 생성기가 대형으로 되는 경우가 있다.
히터와 공기-연료 혼합실 사이에 열도전판이나 공기-연료 혼합실의 내주벽이 개재되어 있기 때문에, 가연성 가스 생성기가 대형으로 되는 경우가 있다.
본 발명의 과제는 가연성 가스의 생성을 원활하게 개시할 수 있음과 함께, 가연성 가스 생성기를 소형화할 수 있는 디젤 엔진의 배기처리장치를 제공하는 데에 있다.
청구항 1에 의한 발명의 발명 특정 사항은 다음과 같다.
도 1에 예시하는 바와 같이 가연성 가스 생성기(1)로 가연성 가스(4)를 생성시켜, 이 가연성 가스(4)를 DPF(5)의 상류에서 가연성 가스 방출구(6)로부터 배기통로(7)에 방출하고, 이 가연성 가스(4)를 배기(8) 중의 산소로 연소시켜, 그 연소열로 배기(8)를 승온(昇溫)시키고, 배기(8)의 열로 DPF(5)에 퇴적된 PM을 연소 제거할 수 있도록 한, 디젤 엔진의 배기 처리장치에 있어서,
도 2에 예시하는 바와 같이, 가연성 가스 생성기(1)에 가연성 가스 생성 촉매실(11)을 설치하고, 이 가연성 가스 생성 촉매실(11)에 가연성 가스 생성 촉매(13)를 수용하고, 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 시단부(始端部)에 환형상벽(環狀壁)(14)을 배치하고, 이 환형상벽(14)의 내측에 공기-연료 혼합실(12)을 형성하고, 이 공기-연료 혼합실(12)에 공기(3)와 액체연료(2)를 공급함으로써, 공기-연료 혼합실(12)에서 공기 연료 혼합가스(23)를 형성하고, 이 공기-연료 혼합가스(23)를 가연성 가스 생성 촉매(13)에 공급하여, 가연성 가스 생성 촉매(13)로 가연성 가스(4)를 생성시킴에 있어서,
도 3(A)(B), 도 4(A)(B), 도 7에 예시하는 바와 같이, 환형상벽(14)의 중심부에 심재(芯材)(15)를 내측에서 끼워 넣어, 환형상벽(14)의 내주면(16)과 심재(15)의 외주면(18) 사이에 공기-연료 혼합실(12)을 형성하고, 공기-연료 혼합실(12)의 공기-연료 혼합가스(23)가 공기-연료 혼합실(12)의 종단부(終端部)로부터 가연성 가스 생성 촉매(13)의 중심 근방부에 공급되도록 하고,
심재(15)에 히터(25)를 이용하여, 히터(25)의 방열 외주면(26)을 공기-연료 혼합실(12)에 노출시켜, 가연성 가스(4)의 생성 개시 시에는, 히터(25)의 방열 외주면(26)으로부터 공기-연료 혼합실(12)에 직접 방열을 행하도록 한 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 배기처리장치.
(청구항 1에 의한 발명)
청구항 1에 의한 발명은 다음의 효과를 발휘한다.
《효과》가연성 가스의 생성을 원활하게 개시할 수 있다.
도 3(A)(B), 도 4(A)(B), 도 7에 예시하는 바와 같이, 심재(15)에 히터(25)를 이용하여, 히터(25)의 방열 외주면(26)을 공기-연료 혼합실(12)에 노출시켜, 가연성 가스(4)의 생성 개시 시에는, 히터(25)의 방열 외주면(26)으로부터 공기-연료 혼합실(12)에 직접 방열을 행하도록 하였으므로, 히터(25)의 열이 공기-연료 혼합실(12)에 신속하게 전달되고, 공기-연료 혼합가스(23)가 신속하게 형성되어, 가연성 가스(4)의 생성을 원활하게 개시할 수 있다.
《효과》가연성 가스 생성기를 소형화할 수 있다.
도 3(A)(B), 도 4(A)(B), 도 7에 예시하는 바와 같이, 히터(25)와 공기-연료 합실(12) 사이에 개재물(介在物)이 없어, 가연성 가스 생성기(1)를 소형화할 수 있다.
《효과》가연성 가스의 생성을 효율적으로 행할 수 있다.
도 3(A)(B), 도 4(A)(B), 도 7에 예시하는 바와 같이, 공기-연료 혼합실(12)의 공기-연료 혼합가스(23)가 공기-연료 혼합실(12)의 종단부로부터 가연성 가스 생성 촉매(13)의 중심 근방부에 공급되므로, 열이 빠져나가기 어려워, 고온 상태로 유지되어, 높은 촉매 활성이 얻어지는 가연성 가스 생성 촉매(13)의 중심 근방부에서 가연성 가스(4)의 생성을 효율적으로 행할 수 있다.
(청구항 2에 의한 발명)
청구항 2에 의한 발명은 청구항 1에 의한 발명의 효과에 더하여 다음의 효과를 발휘한다.
《효과》가연성 가스의 생성을 원활하게 개시할 수 있다.
도 3(A)(B), 도 4(A)(B), 도 7에 예시하는 바와 같이, 가연성 가스(4)의 생성 개시 시에는, 히터(25)의 방열 외주면(26)으로부터 공기-연료 혼합가스 도입틈새(28)에 직접 방열을 행하도록 하였으므로, 히터(25)의 열이 공기-연료 혼합가스 도입 틈새(28)에 신속하게 전달되어, 공기-연료 혼합가스 도입 틈새(28)에서의 공기-연료 혼합가스(23)의 결로(結露)가 억제되어, 가연성 가스(4)의 생성을 원활하게 개시 할 수 있다.
《효과》가연성 가스 생성기를 소형화할 수 있다.
도 3(A)(B), 도 4(A)(B), 도 7에 예시하는 바와 같이, 히터(25)와 공기-연료 혼합가스 도입 틈새(28) 사이에 개재물이 없어, 가연성 가스 생성기(1)를 소형화할 수 있다.
《효과》가연성 가스 생성 촉매나 환형상벽의 열손상을 방지할 수 있다.
도 3(A)(B), 도 4(A)(B), 도 7에 예시하는 바와 같이, 공기-연료 혼합실(12)의 공기-연료 혼합가스(23)가 공기-연료 혼합가스 도입 틈새(28)를 통하여 가연성 가스 생성 촉매(13)에 도입되므로, 공기-연료 혼합가스 도입 틈새(28)의 소염(消炎) 기능에 의해, 공기-연료 혼합가스(23)의 화염(火炎) 연소의 발생이 억제되어, 가연성 가스 생성 촉매(13)나 환형상벽(14)의 열손상을 방지할 수 있다.
《효과》가연성 가스의 생성을 효율적으로 행할 수 있다.
도 3(A)(B), 도 4(A)(B), 도 7에 예시하는 바와 같이, 공기-연료 혼합실(12)의 공기-연료 혼합가스(23)가 공기-연료 혼합실(12)의 종단부로부터 공기-연료 혼합가스 도입틈새(28)를 통하여 가연성 가스 생성 촉매(13)의 중심 부근의 공기-연료 혼합가스 입구면(27)에 도입되므로, 열이 빠져나가기 어려워, 고온 상태로 유지되어. 높은 촉매 활성이 얻어지는 가연성 가스 생성 촉매(13)의 중심 부근의 공기-연료 혼합가스 입구면(27)으로 가연성 가스(4)의 생성을 효율적으로 행할 수 있다.
(청구항 3에 의한 발명)
청구항 3에 의한 발명은 청구항 1에 의한 발명의 효과에 더하여 다음의 효과를 발휘한다.
《효과》가연성 가스 생성 촉매나 환형상벽의 열손상을 방지할 수 있다.
도 3(A)(B), 도 4(A)(B), 도 7에 예시하는 바와 같이, 환형상벽(14)의 내주면(16)의 종단부에 공기-연료 혼합가스 공급 조절부(throttle part)(17)를 설치하고, 이 공기-연료 혼합가스 공급 조절부(17)와 심재(15)의 외주면(18) 사이에 공기-연료 혼합가스 공급 조절 간극(threttle gap)(20)을 형성하였으므로, 공기-연료 혼합가스 공급 조절 간극(20)의 소염 기능에 의해 공기-연료 혼합가스(23)의 화염 연소의 발생이 억제되어, 가연성 가스 생성 촉매(13)나 환형상벽(14)의 열손상을 방지할 수 있다.
《효과》가연성 가스 생성기의 조립을 용이하게 할 수 있다.
도 3(A)(B), 도 4(A)(B), 도 7에 예시하는 바와 같이, 스페이서(spacer) 돌기(29)를 통하여 환형상벽(14)의 내주면(16) 및 공기-연료 혼합가스 공급 조절부(17)과 심재(15)의 외주면(18)이 서로 위치 맞춤 되도록 하였으므로, 이러한 위치 맞춤은 치구(治具) 등을 이용하는 일 없이 정확하게 행할 수 있어, 가연성 가스 생성기(1)의 조립을 용이하게 할 수 있다.
(청구항 4에 의한 발명)
청구항 4에 의한 발명은 청구항 2에 의한 발명의 효과에 더하여 다음의 효과를 발휘한다.
《효과》가연성 가스 생성 촉매나 환형상벽의 열손상을 방지할 수 있다.
도 3(A)(B), 도 4(A)(B), 도 7에 예시하는 바와 같이, 환형상벽(14)의 내주면(16)의 종단부에 공기-연료 혼합가스 공급 조절부(17)를 설치하고, 이 공기-연료 혼합가스 공급 조절부(17)와 심재(15)의 외주면(18) 사이에 공기-연료 혼합가스 공급 조절 간극(20)을 형성하였으므로, 공기-연료 혼합가스 공급 조절 간극(20)의 소염 기능에 의해 공기-연료 혼합가스(23)의 화염 연소의 발생이 억제되어, 가연성 가스 생성 촉매(13)나 환형상벽(14)의 열손상을 방지할 수 있다.
《효과》가연성 가스 생성기의 조립을 용이하게 할 수 있다.
도 3(A)(B), 도 4(A)(B), 도 7에 예시하는 바와 같이, 스페이서 돌기(29)를 통하여 환형상벽(14)의 내주면(16) 및 공기-연료 혼합가스 공급 조절부(17)과 심재(15)의 외주면(18)이 서로 위치 맞춤 되도록 함과 함께, 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 둘레벽(10)과 환형상벽(14)과 스페이서 돌기(29)를 통하여, 가연성 가스 생성 촉매(13)의 공기-연료 혼합가스 입구면(27)과 심재(15)의 외주면(18)이 서로 위치 맞춤 되도록 하였으므로, 이러한 위치 맞춤은 치구 등을 이용하는 일 없이 정확하게 행할 수 있어, 가연성 가스 생성기(1)의 조립을 용이하게 할 수 있다.
(청구항 5에 의한 발명)
청구항 5에 의한 발명은 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 의한 발명의 효과에 더하여 다음의 효과를 발휘한다.
《효과》재치면(載置面)과 환형상벽의 피재치면(被載置面) 사이로부터의 가스 누출을 억제할 수 있다.
도 3(A)(B), 도 4(A)(B), 도 7에 예시하는 바와 같이, 환형상벽(14)의 종단부에 피재치면(32)보다 내측에 위치하는 인로우(in-low) 돌기부(30)를 설치하고, 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 둘레벽(10)의 시단부에 인로우 돌기부(30)를 내측에서 끼워 넣었으므로, 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 시단부로부터의 공기-연료 혼합가스(23)나 가연성 가스(4)의 누출이 인로우 돌기부(30)의 끼워 맞춤에 의해 저지되어, 재치면(31)과 환형상벽(14)의 피재치면(32) 사이로부터의 가스 누출을 억제할 수 있다.
(청구항 6에 의한 발명)
청구항 6에 의한 발명은 청구항 5에 의한 발명의 효과에 더하여 다음의 효과를 발휘한다.
《효과》장착 볼트의 축력(軸力) 저하를 억제할 수 있다.
도 4(A)(B)에 예시하는 바와 같이, 가연성 가스 생성 촉매(13)와 장착 볼트(33) 사이에서, 인로우 돌기부(30)에 단열 공간(34)을 형성하였으므로, 가연성 가스 생성 촉매(13)로 발생한 열의 전달이 단열 공간(34)에서 저지되고, 장착 볼트(33)의 열팽창이 억제되어, 이것에 기인하는 장착 볼트(33)의 축력 저하를 억제할 수 있다.
(청구항 7에 의한 발명)
청구항 7에 의한 발명은 청구항 6에 의한 발명의 효과에 더하여 다음의 효과를 발휘한다.
《효과》장착 볼트의 축력 저하를 억제할 수 있다.
도 4(B)에 예시하는 바와 같이, 단열 공간(34)을 인로우 돌기부(30)의 외주면에 오목하게 형성하고, 단열 공간(34) 내에 씰(seal)재(35)를 배치하고, 이 씰재(35)로 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 둘레벽(10)과 인로우 돌기부(30) 사이를 밀봉함으로써, 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 재치면(31)과 환형상벽(14)의 피재치면(32) 사이의 가스켓을 불필요하게 하였으므로, 가스켓의 탄성력 저하에 기인하는 장착 볼트(33)의 축력 저하를 억제할 수 있다.
(청구항 8에 의한 발명)
청구항 8에 의한 발명은 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 하나에 의한 발명의 효과에 더하여 다음의 효과를 발휘한다.
《효과》환형상벽의 가공을 용이하게 할 수 있다.
도 5(A)(B), 도 6(A)∼(C), 도 8(A)∼(D)에 예시하는 바와 같이, 가스켓(40)에 그 둘레방향으로 소정 간격을 유지하여 복수의 액체연료입구(42)와 액체연료출구(36)를 형성하고, 액체연료출구(36)는 각 액체연료입구(42)로부터 가스켓(40)의 내측을 향하여 도출(導出)하고, 환형상벽(14)의 덮개 재치면(38)과 덮개(37)의 피재치면(39) 중 어느 하나의 면에 그 둘레방향을 따르는 액체연료 가이드홈(41)을 오목하게 형성하고, 이 액체연료 가이드홈(41)의 개구에 각 액체연료입구(42)를 연통시키고, 액체연료 가이드홈(41)에 공급된 액체연료(2)가 각 액체연료입구(42)를 통하여 액체연료출구(36)로부터 공기-연료 혼합실(12)에 유출되도록 하였으므로, 환형상벽(14) 내에 액체연료 가이드 통로나 액체연료출구를 형성하는 경우에 비하여 환형상벽(14)의 가공을 용이하게 할 수 있다.
(청구항 9에 의한 발명)
청구항 9에 의한 발명은 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 하나의 발명의 효과에 더하여 다음의 효과를 발휘한다.
《효과》환형상벽의 가공을 용이하게 할 수 있다.
도 5(A)(B), 도 6(A)∼(C)에 예시하는 바와 같이, 가스켓(40)의 둘레방향으로 소정 간격을 유지하여 복수의 공기입구(42b)와 공기출구(36b)를 설치하고, 공기출구(36b)는 각 공기입구(42b)로부터 가스켓(40)의 내측을 향하여 도출하고, 환형상벽(14)의 덮개 재치면(38)과 덮개(37)의 피재치면(39) 중 어느 하나의 면에 그 둘레방향을 따르는 공기 가이드홈(41b)을 오목하게 형성하고, 이 공기 가이드홈(41b)의 개구에 각 공기입구(42b)를 연통시키고, 공기 가이드홈(41b)에 공급된 공기(3)가 각 공기입구(42b)를 통하여 공기출구(36b)로부터 공기-연료 혼합실(12)에 유출되도록 하였으므로, 환형상벽(14) 내에 공기 가이드 통로나 공기출구를 형성하는 경우에 비하여 환형상벽(14)의 가공을 용이하게 할 수 있다.
(청구항 10에 의한 발명)
청구항 10에 의한 발명은 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나에 의한 발명의 효과에 더하여 다음의 효과를 발휘한다.
《효과》가연성 가스의 생성을 촉진할 수 있다.
도 3(A)(B), 도 4(A)(B), 도 7에 예시하는 바와 같이, 환형상벽(14)의 내주면(16)의 상연부(上緣部)를 따라 그 둘레방향으로 소정 간격을 유지한 복수의 액체연료출구(36)를 형성하고, 각 액체연료출구(36)로부터 유출시킨 액체연료(2)가 환형상벽(14)의 내주면(16)을 따라 자중으로 흘러내리도록 하였으므로, 환형상벽(14)의 내주면(16)을 따라 흘러내리는 액체연료(2)의 복수의 흐름이 공기(3)와 접촉하여 공기-연료 혼합가스(23)로 되고, 공기-연료 혼합가스(23)의 농도 분포가 균일화되어, 가연성 가스(4)의 생성을 촉진할 수 있다.
《효과》가연성 가스 생성기가 경사져도, 공기-연료 혼합가스를 지장 없이 형성할 수 있다.
도 3(A)(B), 도 4(A)(B), 도 7에 예시하는 바와 같이, 환형상벽(14)의 내주면(16)은 하부의 종단부를 향하여 축경(縮徑)하는 테이퍼 형상으로 하였으므로, 가연성 가스 생성기(1)가 경사져도, 액체연료(2)가 자중으로 환형상벽(14)의 내주면(16)을 따라 흘러내려 공기-연료 혼합가스(23)를 지장 없이 형성할 수 있다.
(청구항 11에 의한 발명)
청구항 11에 의한 발명은 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 하나에 의한 발명의 효과에 더하여 다음의 효과를 발휘한다.
《효과》배기의 온도가 낮은 경우에서도, 배기 중의 산소로 가연성 가스를 연소시킬 수 있다.
도 2에 예시하는 바와 같이, 2차 공기혼합가스(49)가 연소촉매(46)를 통과할 때, 가연성 가스(4)의 일부가 2차 공기(48)로 촉매 연소되고, 그 연소열로, 연소촉매(46)를 통과한 가연성 가스(4)의 잔부(殘部)가 승온되고, 승온된 가연성 가스(4)가 가연성 가스 방출구(6)로부터 배기통로(7)에 방출되도록 하였으므로, 배기(8)의 온도가 낮은 경우에서도, 가연성 가스(4)가 착화(着火)되어, 배기(8) 중의 산소로 가연성 가스(4)를 연소시킬 수 있다.
(청구항 12에 의한 발명)
청구항 12에 의한 발명은 청구항 11에 의한 발명의 효과에 더하여 다음의 효과를 발휘한다.
《효과》2차 공기 혼합실을 간단하고 쉽게 형성할 수 있다.
도 9(A)에 예시하는 바와 같이, 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 종단부에 구획판 재치면(50)(51)을 설치하고, 이 구획판 재치면(50)(51)에 구획판(52)을 재치 고정하고, 구획판(52)으로 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 아래쪽에 2차 공기 혼합실(44)을 구획 형성하였으므로, 2차 공기 혼합실(44)을 간단하게 형성할 수 있다.
《효과》가연성 가스를 효율적으로 생성할 수 있다.
도 9(A)에 예시하는 바와 같이, 구획판(52)의 주연부(周緣部)(53)에 그 둘레방향으로 소정 간격을 유지한 복수의 가연성 가스 출구 구멍(54)을 열고, 가연성 가스 생성 촉매(13)로 생성된 가연성 가스(4)가 가연성 가스 출구 구멍(54)을 통하여 2차 공기 혼합실(44)에 공급되도록 하였으므로, 공기-연료 혼합가스 공급 조절 간극(20)을 통하여 가연성 가스 생성 촉매(13)의 중심부에 도입된 공기-연료 혼합가스(23)는 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 종단부에 있는 구획판(52)의 주연부(53)에 있는 복수의 가연성 가스 출구 구멍(54)으로 향하여 가연성 가스 생성 촉매(13) 내를 치우침이 없이 통과하여, 가연성 가스(4)를 효율적으로 생성할 수 있다.
(청구항 13에 의한 발명)
청구항 13에 의한 발명은 청구항 11에 의한 발명의 효과에 더하여 다음의 효과를 발휘한다.
《효과》2차 공기 혼합실을 간단하고 쉽게 형성할 수 있다.
도 9(B)에 예시하는 바와 같이, 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 종단부에 구획판 재치면(50)(51)를 설치하고, 이 구획판 재치면(50)(51)에 구획판(52)을 재치 고정하고, 구획판(52)으로 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 아래쪽에 2차 공기 혼합실(44)을 구획 형성하였으므로, 2차 공기 혼합실(44)을 간단하게 형성할 수 있다.
《효과》가연성 가스를 효율적으로 생성할 수 있다.
도 9(B)에 예시하는 바와 같이, 구획판(52)의 주연부(53)와 2차 공기혼합실(44)의 실벽(室壁)(55) 사이에, 구획판(52)의 주연부(53)을 따르는 가연성 가스출구 간극(56)을 형성하고, 가연성 가스 생성 촉매(13)로 생성된 가연성 가스(4)가 가연성 가스출구 간극(56)을 통하여 2차 공기 혼합실(44)에 공급되도록 하였으므로, 공기-연료 혼합가스 공급 조절 간극(20)을 통하여 가연성 가스 생성 촉매(13)의 중심부에 도입된 공기-연료 혼합가스(23)는 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 종단부에 있는 구획판(52)의 주연부(53)를 따르는 가연성 가스 출구 간극(56)을 향하여 가연성 가스 생성 촉매(13) 내를 치우짐이 없이 통과하여, 가연성 가스(4)를 효율적으로 생성할 수 있다.
(청구항 14에 의한 발명)
청구항 14에 의한 발명은 청구항 12 또는 청구항 13에 의한 발명의 효과에 더하여 다음의 효과를 발휘한다.
《효과》2차 공기 합류실과 2차 공기혼합가스 팽창실을 간단하고 쉽게 형성할 수 있다.
도 9(A)(B)에 예시하는 바와 같이, 2차 공기 혼합실(44)의 중앙부에 환형상 구획벽(57)을 설치하고, 이 환형상 구획벽(57)으로 환형상 구획벽(57)의 주위의 2차 공기 합류실(58)과 환형상 구획벽(57)의 내측의 2차 공기혼합가스 팽창실(59)(59)을 구획하고, 2차 공기혼합가스 팽창실(59)(59)의 개구를 구획판(52)으로 폐색(閉塞)하고, 2차 공기혼합가스 팽창실(59)의 입구에 조절(throttle) 구멍(60)을 열고, 2차 공기혼합가스 팽창실(59)의 출구에 2차 공기혼합가스출구(61)를 열었으므로, 2차 공기 합류실(58)과 2차 공기혼합가스 팽창실(59)을 간단하고 쉽게 형성할 수 있다.
《효과》연소 촉매에서의 촉매 연소를 효율적으로 행할 수 있다.
도 9(A)(B)에 예시하는 바와 같이, 가연성 가스 생성 촉매실(11)과 2차 공기 공급원(47)으로부터 2차 공기 합류실(58)에 가연성 가스(4)와 2차 공기(48)를 공급함으로써, 2차 공기 합류실(58)에서 가연성 가스(4)와 2차 공기(48)을 합류시킨 2차 공기혼합가스(49)가 형성되고, 이 2차 공기혼합가스(49)가 조절 구멍(60)으로 조인 후, 2차 공기혼합가스 팽창실(59)에서 팽창하면서 확산되고, 2차 공기혼합가스출구(61)를 거쳐 연소촉매(46)에 공급되도록 하였으므로, 연소촉매(46)에 공급되는 2차 공기혼합가스(49)의 농도 분포가 균일화되어, 연소촉매(46)에서의 촉매 연소를 효율적으로 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 디젤 엔진의 배기처리장치의 모식도로이다.
도 2는 도 1에 나타내는 장치의 가연성 가스 발생기를 구비한 배기관의 종단면도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 가연성 가스 발생기의 조립 구조를 설명하는 도면으로, 도 3(A)는 도 2의 IIIA 화살표에서 본 부분 확대도, 도 3(B)는 제1 변형예의 도 3(A)에 상당하는 도면이다.
도 4는 가연성 가스 발생기의 조립 구조의 다른 변형예를 설명하는 도면으로, 도 4(A)는 제2 변형예의 도 3(A)에 상당하는 도면, 도 4(B)는 제3 변형예의 도 3(A)에 상당하는 도면이다.
도 5는 도 2에 나타내는 가연성 가스 발생기의 공기-연료 혼합실에의 액체연료 등의 공급 구조를 설명하는 도면으로, 도 5(A)는 도 2의 VA－VA선 단면도, 도 5(B)는 도 5(A)의 B－B선 단면도이다.
도 6은 도 5에 나타내는 공기-연료 혼합실에의 액체연료 등의 공급 구조에서 사용하는 부품의 설명도로, 도 6(A)는 심재를 내측에서 끼워 넣은 환형상벽의 평면도, 도 6(B)는 하측의 가스켓의 평면도, 도 6(C)는 상측의 가스켓의 평면도이다.
도 7은 도 5에 나타내는 공기-연료 혼합실에의 액체연료 등의 공급 구조의 제1 변형예를 설명하는 도 3(A)에 상당하는 도면이다.
도 8은 도 5에 나타내는 공기-연료 혼합실에의 액체연료등의 공급 구조의 변형예를 설명하는 도면으로, 도 8(A)은 제1 변형예의 도 5(A)에 상당하는 도면, 도 8(B)는 도 8(A)의 B－B선 단면도, 도 8(C)는 제2 변형예의 도 8(B)에 상당하는 도면, 도 8(D)는 도 8(C)의 제2 변형예를 다른 부분에서 종단한 종단면도이다.
도 9는 도 2에 나타내는 가연성 가스 발생기의 2차 공기 혼합실의 구획 구조를 설명하는 도면으로, 도 9(A)는 도 2의 IXA－IXA선 단면도, 도 9(B)는 변형예의 도 9(A)에 상당하는 도면이다.
도 10은 도 2에 나타내는 배기관의 연소 촉매의 고정 구조를 설명하는 도면으로, 도 10(A)는 도 2의 요부 확대도, 도 10(B)는 도 10(A)의 B－B선 단면도, 도 10(C)는 제1 변형예의 도 10(A)에 상당하는 도면, 도 10(D)은 는2 변형예의 도 10(A)에 상당하는 도면, 도 10(E)는 제3 변형예의 도 10(A)에 상당하는 도면, 도 10(F)은 제4 변형예의 도 10(A)에 상당하는 도면이다.
도 11은 도 1에 나타내는 배기처리장치를 구비한 디젤 엔진의 요부 측면도이다.
도 12는 도 1에 나타내는 배기처리장치를 구비한 디젤 엔진의 요부 평면도이다.
도 13은 도 1에 나타내는 배기처리장치를 구비한 디젤 엔진의 요부 정면도이다.
도 1∼도 13은 본 발명의 실시형태에 의한 디젤 엔진의 배기처리장치를 설명하는 도면이며, 본 실시형태에서는, 입형(立形) 다기통 디젤 엔진의 배기처리장치에 대하여 설명한다.
배기처리장치의 개요는 다음과 같다.
도 11∼도 13에 도시하는 바와 같이, 실린더 헤드(112)의 횡측에 배기 매니폴드(113)를 장착하고, 이 배기 매니폴드(113)의 상부에 과급기(75)를 장착하고, 이 과급기(75)의 배기터빈(76)에 배기관(66)을 통하여 DPF 케이스(67)를 접속하고 있다. 배기관(66)에는, 가연성 가스 생성기(1)를 설치하고 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 가연성 가스 생성기(1)로 가연성 가스(4)를 생성시키고, 이 가연성 가스(4)를 DPF(5) 상류에서 가연성 가스 방출구(6)로부터 배기통로(7)에 방출하고, 이 가연성 가스(4)를 배기(8) 중의 산소로 연소시키고, 그 연소 열로 배기(8)를 승온시켜, 배기(8)의 열로 DPF(5)에 퇴적된 PM을 연소 제거할 수 있도록 하고 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, DPF 케이스(67)에는, 상류 측에 DOC(100)를, 하류 측에 DPF(5)를 수용하고 있다. DOC는 디젤 산화 촉매의 약칭이다.
DPF(5)는 세라믹의 허니컴 담체(擔體)로, 인접하는 셀(5a)의 단부(端部)를 교대로 막혀있는 월 플로우 모노리스이다. 셀(5a)의 내부와 셀(5a)의 벽(5b)을 배기가 통과하여, 셀(5a)의 벽(5b)에서 PM을 포착한다.
DOC(100)는 세라믹의 허니컴 담체로, 산화 촉매를 담지(擔持)시키고, 셀(100a)의 양단을 개구한 플로우 스로우(flow through) 구조로, 셀(100a)의 내부를 배기(8)가 통과하도록 되어 있다. 가연성 가스(4)는 배기(8)와 함께 DOC(100)를 통과할 때, DOC(100)에 의해 가연성 가스(4)가 배기(8) 중의 산소로 촉매 연소되고, 배기(8)가 승온되어, 배기(8)의 열로 DPF(5)에 퇴적된 PM가 연소 제거된다.
가연성 가스 생성기의 구성은 다음과 같다.
도 1, 도 2에 도시하는 바와 같이, 가연성 가스 생성기(1)에 가연성 가스 생성 촉매실(11)을 설치하고, 이 가연성 가스 생성 촉매실(11)에 가연성 가스 생성 촉매(13)를 수용하고, 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 시단부(상단부)에 환형상벽(14)을 배치하고, 이 환형상벽(14)의 내측에 공기-연료 혼합실(12)을 형성하여, 이 공기-연료 혼합실(12)에 공기(3)와 액체연료(2)를 공급함으로써, 공기-연료 혼합실(12)에서 공기-연료 혼합가스(23)를 형성하고, 이 공기-연료 혼합가스(23)를 가연성 가스 생성 촉매(13)에 공급하여, 가연성 가스 생성 촉매(13)로 가연성 가스(4)를 생성시킨다.
액체연료(2)는 디젤 연료인 경유이며, 액체연료 공급원(22)으로부터 공급되며, 공기(3)는 공기 공급원(21)으로부터 공급된다. 액체연료 공급원(22)은 연료 탱크, 공기 공급원(21)은 에어 클리너이다.
가연성 가스 생성 촉매(13)는 세라믹의 담체에 부분 산화 촉매 성분을 담지시킨 것으로, 액체연료(2)를 부분 산화함으로써, 수소나 일산화탄소를 포함하는 가연성 가스(4)를 생성한다.
가연성 가스 생성 촉매(13)는 입체 그물눈 구조의 금속선재의 담체를 사용하여도 좋고, 산화 촉매 성분을 담지시킨 것이어도 좋다. 산화 촉매 성분을 사용한 경우에는, 액체연료(2)의 일부를 산화시켜, 그 발열에 의해 액체연료(2)를 기화시킨 가연성 가스(4)를 생성한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 환형상벽(14)의 중심부에 심재(15)를 내측에서 끼워 넣어, 환형상벽(14)의 내주면(16)과 심재(15)의 외주면(18) 사이에 공기-연료 혼합실(12)를 형성하고, 공기-연료 혼합실(12)의 공기-연료 혼합가스(23)가 공기-연료 혼합실(12)의 종단부(하단부)로부터 가연성 가스 생성 촉매(13)의 중심 근방부에 공급되도록 하고 있다.
이에 의해, 열이 빠져나가기 어려워, 고온 상태로 유지되고, 높은 촉매 활성이 얻어지는 가연성 가스 생성 촉매(13)의 중심 근방부에서 가연성 가스(4)의 생성을 효율적으로 행할 수 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 심재(15)에 히터(25)를 사용하여, 히터(25)의 방열 외주면(26)을 공기-연료 혼합실(12)에 노출시키고, 가연성 가스(4)의 생성 개시 시에는, 히터(25)의 방열 외주면(26)으로부터 공기-연료 혼합실(12)에 직접 방열을 행하도록 하고 있다.
이에 의해, 히터(25)의 열이 공기-연료 혼합실(12)에 신속하게 전달되고, 공기-연료 혼합가스(23)가 신속하게 형성되어, 가연성 가스(4)의 생성을 원활하게 개시할 수 있다. 또한, 히터(25)와 공기-연료 혼합실(12) 사이에 개재물이 없어, 가연성 가스 생성기(1)를 소형화할 수 있다.
히터(25)는 가연성 가스(4)의 생성 개시 시에 가열을 행하기 위한 전열히터로, 금속 파이프 내에 전열선을 수용한 시즈 히터가 사용되고 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 환형의 가연성 가스 생성 촉매(13)의 내주에 공기-연료 혼합가스 입구면(27)을 설치하고, 가연성 가스 생성 촉매(13)의 중심부에 심재(15)를 내측에서 끼워 넣어, 공기-연료 혼합가스 입구면(27)과 심재(15)의 외주면(18) 사이에 공기-연료 혼합가스 도입 틈새(28)를 형성하고, 공기-연료 혼합실(12)의 공기-연료 혼합가스(23)가 공기-연료 혼합실(12)의 종단부(하단부)로부터 공기-연료 혼합가스 도입 틈새(28)를 통하여 가연성 가스 생성 촉매(13)의 중심 부근의 공기-연료 혼합가스 입구면(27)에 도입되도록 하고 있다.
이에 의해, 열이 빠져나가기 어려워, 고온 상태로 유지되고, 높은 촉매 활성이 얻어지는 가연성 가스 생성 촉매(13)의 중심 부근의 공기-연료 혼합가스 입구면(27)으로부터 가연성 가스(4)의 생성을 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 공기-연료 혼합가스 도입 틈새(28)의 소염 기능에 의해, 공기-연료 혼합가스(23)의 화염 연소의 발생이 억제되어, 가연성 가스 생성 촉매(13)나 환형상벽(14)의 열손상을 방지할 수 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 심재(15)에 사용한 히터(25)의 방열 외주면(26)을 공기-연료 혼합가스 도입 틈새(28)에 노출시키고, 가연성 가스(4)의 생성 개시 시에는 히터(25)의 방열 외주면(26)으로부터 공기-연료 혼합가스 도입 틈새(28)에 직접 방열을 행하도록 하고 있다.
이에 의해, 히터(25)의 열이 공기-연료 혼합가스 도입 틈새(28)에 신속하게 전달되고, 공기-연료 혼합가스 도입 틈새(28)로의 공기-연료 혼합가스(23)의 결로가 억제되어, 가연성 가스(4)의 생성을 원활하게 개시할 수 있다.
또한, 히터(25)와 공기-연료 혼합가스 도입 틈새(28) 사이에 개재물이 없어, 가연성 가스 생성기(1)를 소형화할 수 있다.
도 3(A)에 도시하는 바와 같이, 환형상벽(14)의 내주면(16)의 종단부(하단부)에 공기-연료 혼합가스 공급 조절부(17)를 설치하고, 이 공기-연료 혼합가스 공급 조절부(17)과 심재(15)의 외주면(18) 사이에 공기-연료 혼합가스 공급 조절 간극(20)을 형성하고 있다.
이에 의해, 공기-연료 혼합가스 공급 조절 간극(20)의 소염 기능으로 공기-연료 혼합가스(23)의 화염 연소의 발생이 억제되어, 가연성 가스 생성 촉매(13)나 환형상벽(14)의 열손상을 방지할 수 있다.
도 3(A)에 도시하는 바와 같이, 환형상벽(14)의 내주면(16)에 스페이서 돌기(29)를 형성하고, 심재(15)의 외주면(18)에 스페이서 돌기(29)를 맞닿게 함으로써, 스페이서 돌기(29)를 통하여 환형상벽(14)의 내주면(16) 및 공기-연료 혼합가스 공급 조절부(17)과 심재(15)의 외주면(18)이 서로 위치 맞춤 되도록 하고 있다.
이에 의해, 이러한 위치 맞춤은 치구 등을 이용하는 일 없이 정확하게 행할 수 있어, 가연성 가스 생성기(1)의 조립을 용이하게 할 수 있다.
환형상벽(14)과 스페이서 돌기(29)는 금속의 일체 성형품이다.
심재(15)의 외주면(18)에 스페이서 돌기(29)를 형성하고, 환형상벽(14)의 내주면(16)에 스페이서 돌기(29)를 맞닿게 하여도 좋다.
도 3(A)에 도시하는 바와 같이, 가연성 가스 생성 촉매실(11)에 환형(環形)의 가연성 가스 생성 촉매(13)를 내측에서 끼워 넣어, 환형상벽(14)의 종단부에 인로우 돌기부(30)를 설치하고, 이 인로우 돌기부(30)를 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 둘레벽(10)의 시단부(상단부)에 내측에서 끼워 넣음으로써, 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 둘레벽(10)과 환형상벽(14)과 스페이서 돌기(29)를 통하여, 가연성 가스 생성 촉매(13)의 공기-연료 혼합가스 입구면(27)과 심재(15)의 외주면(18)이 서로 위치 맞춤 된다.
이에 의해, 이러한 위치 맞춤은 치구 등을 이용하는 일 없이 정확하게 행할 수 있어, 가연성 가스 생성기(1)의 조립을 용이하게 할 수 있다.
도 3(A)에 도시하는 바와 같이, 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 둘레벽(10)의 시단부(상단부)에 환형상의 재치면(31)을 설치하고, 환형상벽(14)의 종단부(하단부)에 피재치면(32)을 설치하고, 재치면(31)에 환형상벽(14)의 피재치면(32)을 재치 고정함에 있어서, 환형상벽(14)의 종단부(하단부)에 피재치면(32)보다 내측에 위치하는 인로우 돌기부(30)를 설치하고, 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 둘레벽(10)의 시단부(상단부)에 인로우 돌기부(30)를 내측에서 끼워 넣고 있다.
이에 의해, 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 시단부(상단부)로부터의 공기-연료 혼합가스(23)나 가연성 가스(4)의 누출이 인로우 돌기부(30)의 끼워 맞춤에 저지되어, 재치면(31)과 환형상벽(14)의 피재치면 사이로부터의 가스 누출을 억제할 수 있다.
도 3(A)에 도시하는 바와 같이, 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 재치면(31)에 가스켓(19)을 통하여 환형상벽(14)의 피재치면(32)을 재치하고, 환형상벽(14)의 재치면(38)에 가스켓(40)을 통하여 덮개(37)을 재치하고, 이것들을 장착 볼트(33)로 함께 체결하고 있다.
도 3(B)는 가연성 가스 생성기의 조립 구조의 제1 변형예로, 가연성 가스 생성 촉매(13)의 주위면과 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 둘레벽(10) 사이, 촉매(13)의 시단면과 인로우 돌기부(30) 사이, 촉매(13)의 종단면과 후술하는 구획판(52) 사이에 단열성 쿠션재(9)를 개재시켜, 가연성 가스 생성 촉매실(11)에서의 가연성 가스 생성 촉매(13)의 고정과 단열을 도모하고 있다.
단열성 쿠션재(9)에는, 유리 섬유의 매트를 사용하고 있다.
도 4(A)는 제2 변형예로, 장착 볼트(33)의 체결력으로, 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 재치면(31)에 환형상벽(14)의 피재치면(32)을 재치 고정하고, 인로우 돌기부(30)의 내측에 가연성 가스 생성 촉매(13)를 수용함에 있어서, 가연성 가스 생성 촉매(13)와 장착 볼트(33) 사이에서, 인로우 돌기부(30)에 단열 공간(34)을 형성하고 있다.
이에 의해, 가연성 가스 생성 촉매(13)로 발생한 열의 전달이 단열 공간(34)로 저지되어, 장착 볼트(33)의 열팽창이 억제되고, 이것에 기인하는 장착 볼트(33)의 축력 저하를 억제할 수 있다.
도 4(B)는 제3 변형예로, 도 4(A)의 제2 변형예로, 단열 공간(34)을 인로우 돌기부(30)의 외주면에 오목하게 형성하고, 단열 공간(34) 내에 씰재(35)를 배치하고, 이 씰재(35)로 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 둘레벽(10)과 인로우 돌기부(30) 사이를 밀봉함으로써, 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 재치면(31)과 환형상벽(14)의 피재치면(32) 사이의 가스켓(19)을 불필요하게 한 것이다.
이에 의해, 가스켓(19)의 탄성력 저하에 기인하는 장착 볼트(33)의 축력 저하를 억제할 수 있다.
이들 3(B), 도 4(A)(B)에 나타내는 제1∼제3 변형예의 다른 구조는 도 3(A)에 나타내는 실시형태와 동일하고, 도면 중, 동일한 요소에는, 동일한 부호를 붙여 둔다.
공기-연료 혼합실에의 액체연료와 공기의 공급 구조는 다음과 같다.
도 5(A)(B)에 도시하는 바와 같이, 환형상벽(14)의 시단부(상단부)에 덮개(37)를 배치하고, 환형상벽(14)의 시단부(상단부)에 환형상의 덮개 재치면(38)을 설치하고, 덮개(37)의 종단부(하단부)에 피재치면(39)을 설치하고, 환형상벽(14)의 덮개 재치면(38)에 환형상의 가스켓(40)을 통하여 덮개(37)의 피재치면(39)을 재치 고정하고 있다.
가스켓(40)은 겹쳐진 하측의 가스켓(40a)과 상측의 가스켓(40b)의 2매 세트로 되어 있다.
하측의 가스켓(40a)에 그 둘레방향으로 소정 간격을 유지하여 복수의 액체연료입구(42)와 액체연료출구(36)를 형성하고, 액체연료출구(36)는 각 액체연료입구(42)로부터 가스켓(40)의 내측을 향하여 도출하고, 환형상벽(14)의 덮개 재치면(38)에 그 둘레방향을 따르는 액체연료 가이드홈(41)을 오목하게 형성하고, 이 액체연료 가이드홈(41)의 개구에 각 액체연료입구(42)를 연통시키고, 액체연료 가이드홈(41)에 공급된 액체연료(2)가 각 액체연료입구(42)를 통하여 액체연료출구(36)로부터 공기-연료 혼합실(12)에 유출되도록 하고 있다.
이에 의해, 환형상벽(14) 내에 액체연료 가이드 통로나 액체연료출구를 형성하는 경우에 비하여 환형상벽(14)의 가공을 용이하게 할 수 있다.
도 6(B)에 도시하는 바와 같이, 액체연료입구(42)와 액체연료출구(36)와 후술하는 공기입구(42a)는, 금속제의 하측의 가스켓(40a)에 펀칭 형태로 형성되어 있다.
액체연료 가이드홈(41)은 덮개(37)의 피재치면(39)에 설치하여도 좋다.
도 5(A)(B)에 도시하는 바와 같이, 상측의 가스켓(40b)에 그 둘레방향으로 소정 간격을 유지하여 복수의 공기입구(42b)와 공기출구(36b)를 설치하고, 공기출구(36b)는 각 공기입구(42b)로부터 가스켓(40)의 내측을 향하여 도출하고, 환형상벽(14)의 덮개 재치면(38) 그 둘레방향을 따르는 공기 가이드홈(41b)을 오목하게 형성하고, 이 공기 가이드홈(41b)의 개구에 각 공기입구(42b)를 연통시키고, 공기 가이드홈(41b)에 공급된 공기(3)가 각 공기입구(42b)를 통하여 공기출구(36b)로부터 공기-연료 혼합실(12)에 유출되도록 하고 있다.
각 공기입구(42b)는 하측의 가스켓(40a)의 공기입구(42a)를 통하여 공기 가이드홈(41b)의 개구와 연통되어 있다.
이에 의해, 환형상벽(14) 내에 공기 가이드 통로나 공기출구를 형성하는 경우에 비하여 환형상벽(14)의 가공을 용이하게 할 수 있다.
도 6(C)에 도시하는 바와 같이, 각 공기입구(42b)와 공기출구(36b)는 금속제의 상측의 가스켓(40b)에 펀칭 형태로 형성되어 있다.
공기 가이드홈(41b)은 덮개(37)의 피재치면(39)에 설치하여도 좋다.
도 6의(A)∼(C)에, 환형상벽(14)과 하측의 가스켓(40a)과 상측의 가스켓(40b)의 각 평면도를 나타낸다.
도 7과 도 8은 공기-연료 혼합실에의 액체연료 등의 공급 구조의 변형예를 설명하는 도면이다.
도 7과 도 8(A)(B)은 제1 변형예로, 가스켓(40)은 1매만으로, 이 가스켓(40)에 그 둘레방향으로 소정 간격을 유지하여 복수의 액체연료입구(42)와 액체연료출구(36)를 형성하고, 액체연료출구(36)는 각 액체연료입구(42)로부터 가스켓(40)의 내측을 향하여 도출하고, 환형상벽(14)의 덮개 재치면(38)에 그 둘레방향을 따르는 액체연료 가이드홈(41)을 오목하게 형성하고, 이 액체연료 가이드홈(41)의 개구에 각 액체연료입구(42)를 연통시키고, 액체연료 가이드홈(41)에 공급된 액체연료(2)가 각 액체연료입구(42)를 통하여 액체연료출구(36)로부터 공기-연료 혼합실(12)에 유출되도록 하고 있다.
도 8(A)에 도시하는 바와 같이, 액체연료입구(42)와 액체연료출구(36)는 가스켓(40)에 펀칭 형태로 형성되어 있다.
환형상벽(14)에 공기분출구(24)를 형성하고, 공기(3)는 공기분출구(24)로부터 공기-연료 혼합실(12)에 접선 방향으로 분출되어, 환형상벽(14)의 내주면(16)을 따라 공기-연료 혼합실(12) 내를 선회한다.
도 8(C)(D)는 제2 변형예로, 액체연료 가이드홈(41)을, 덮개(37)의 피재치면(39)에 형성하고 있다.
도 8(C)에 도시하는 바와 같이, 액체연료(2)는 액체연료 공급로(64)로부터 이것에 연통되는 소정의 액체연료입구(42)로 유입되고, 이 소정의 액체연료입구(42)로부터 도출된 액체연료출구(36)로부터 공기-연료 혼합실(12)로 유출됨과 함께, 이 소정의 액체연료입구(42)를 통하여 액체연료 가이드홈(41)에 유입되며, 도 8(D)에 도시하는 바와 같이, 이 액체연료 가이드홈(41)으로부터 다른 액체연료입구(42)에 분배되어, 이들로부터 도출된 각 액체연료출구(36)로부터 공기-연료 혼합실(12)로 유출된다.
이 제2 변경예에서는, DPF(5)의 재생이 종료되어, 액체연료 가이드홈(41)에의 액체연료(2)의 공급을 정지하면, 액체연료 가이드홈(41)으로부터 액체연료(2)가 자중으로 액체연료입구(42)와 액체연료출구(36)를 통하여 공기-연료 혼합실(12)로 유출되기 때문에, 액체연료 가이드홈(41)에 액체연료(2)가 잔류되지 않고, 액체연료(2)의 탄화에 의한 액체연료 가이드홈(41) 등의 막힘을 억제할 수 있다.
이 액체연료(2)의 공급에 관한 제1 변형예와 제2 변형예를 공기(3)의 공급에 응용하여, 도 6(C)에 나타내는 가스켓(40b)을 1매만 사용하여, 공기(3)만을 가스켓(40b)으로부터 공기-연료 혼합실(12)로 유출시키고, 액체연료(2)는 가스켓 이외의 부위에서 공기-연료 혼합실(12)로 유출시켜도 좋다.
이들 도 7, 도 8(A)∼(D)에 나타내는 제1∼ 제2 변형예의 다른 구조는 도 5, 도 6에 나타내는 실시형태와 동일하고, 도면 중, 동일한 요소에는, 동일한 부호를 붙여 둔다.
도 3(A)(B), 도 4(A)(B), 도 7에 도시하는 바와 같이, 환형상벽(14)의 내주면(16)은 하부의 종단부를 향하여 축경되는 테이퍼 형상으로 하고, 환형상벽(14)의 내주면(16)의 상연부를 따라 그 둘레방향으로 소정 간격을 유지한 복수의 액체연료출구(36)를 형성하고, 각 액체연료출구(36)로부터 유출시킨 액체연료(2)가 환형상벽(14)의 내주면(16)을 따라 자중으로 흘러내리도록 하고 있다.
이에 의해, 환형상벽(14)의 내주면(16)을 따라 흘러내리는 액체연료(2)의 복수의 흐름이 공기(3)와 접촉하여 공기-연료 혼합가스(23)로 되고, 공기-연료 혼합가스(23)의 농도 분포가 균일화되어, 가연성 가스(4)의 생성을 촉진할 수 있다.
또한, 가연성 가스 생성기(1)가 경사져도, 액체연료(2)가 자중으로 환형상벽(14)의 내주면(16)을 따라 흘러내려 공기-연료 혼합가스(23)를 지장 없이 형성할 수 있다.
가연성 가스의 배기에의 공급 구조는 다음과 같다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 가연성 가스 생성 촉매실(11)에 2차 공기 혼합실(44)을 연통시키고, 2차 공기 혼합실(44)에 2차 공기혼합가스출구(61)를 통하여 연소촉매실(45)을 연통시키고, 연소촉매실(45)에 연소촉매(46)를 수용하고, 이 연소촉매실(45)에 상기 가연성 가스 방출구(6)를 연통시키고, 가연성 가스 생성 촉매실(11)과 2차 공기 공급원(47)으로부터 2차 공기 혼합실(44)에 가연성 가스(4)와 2차 공기(48)를 공급함으로써, 2차 공기 혼합실(44)에서 가연성 가스(4)와 2차 공기(48)가 혼합되어 2차 공기혼합가스(49)로 되고, 이 2차 공기혼합가스(49)가 연소촉매(46)를 통과할 때, 가연성 가스(4)의 일부가 2차 공기(48)로 촉매 연소되ㄱ고 그 연소열로, 연소촉매(46)를 통과한 가연성 가스(4)의 잔부가 승온되며, 승온 된 가연성 가스(4)가 가연성 가스 방출구(6)로부터 배기통로(7)로 방출되도록 하고 있다.
이에 의해, 배기(8)의 온도가 낮은 경우에서도, 가연성 가스(4)가 착화되어, 배기(8) 중의 산소로 가연성 가스(4)를 연소시킬 수 있다.
연소촉매(46)는 산화 촉매이다. 2차 공기 공급원(47)은 공기 공급원(47)과 마찬가지로, 에어 클리너이다.
가연성 가스 발생기의 2차 공기 혼합실의 구획 구조는 다음과 같다.
도 9(A)에 도시하는 바와 같이, 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 종단부(하단부)에 구획판 재치면(50)(51)을 설치하고, 이 구획판 재치면(50)(51)에 구획판(52)을 재치 고정하고, 구획판(52)으로 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 종단측(하단부)에 2차 공기 혼합실(44)을 구획 형성하고, 구획판(52)의 주연부(53)에 그 둘레방향으로 소정 간격을 유지한 복수의 가연성 가스 출구 구멍(54)를 열고, 가연성 가스 생성 촉매(13)로 생성된 가연성 가스(4)가 가연성 가스 출구 구멍(54)을 통하여 2차 공기 혼합실(44)에 공급되도록 하고 있다.
이에 의해, 2차 공기 혼합실(44)을 간단하고 쉽게 형성할 수 있다.
또한, 공기-연료 혼합가스 공급 조절 간극(20)을 통하여 가연성 가스 생성 촉매(13)의 중심부에 도입된 공기-연료 혼합가스(23)는 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 종단부에 있는 구획판(52)의 주연부(53)에 있는 복수의 가연성 가스출구구멍(54)을 향하여 가연성 가스 생성 촉매(13) 내를 치우짐이 없이 통과하여, 가연성 가스(4)를 효율적으로 생성할 수 있다.
2곳의 구획판 재치면(50)(51) 중, 한쪽의 구획판 재치면(50)은 후술하는 환형상 구획벽(57)의 상단면이며, 다른 한쪽의 구획판 재치면(51)은 2차 공기 혼합실(44)의 실벽(55)의 내주를 따라 형성되어 있다.
도 9(B)는 2차 공기 혼합실의 구획 구조의 변형예이며, 구획판(52)의 주연부(53)와 2차 공기 혼합실(44)의 실벽(55) 사이에, 구획판(52)의 주연부(53)를 따르는 가연성 가스출구 간극(56)을 형성하고, 가연성 가스 생성 촉매(13)로 생성된 가연성 가스(4)가 가연성 가스출구 간극(56)을 통하여 2차 공기 혼합실(44)에 공급되도록 하고 있다.
구획판(52)은 방사 방향으로 돌출한 3곳의 돌기(73)를 구비하고, 그 선단이 2차 공기 혼합실(44)의 실벽(55)에 접촉되어, 구획판(52)의 직경 방향의 이동이 저지된다.
도 9(A)(B)에 도시하는 바와 같이, 2차 공기 혼합실(44)의 중앙부에 환형상 구획벽(57)을 설치하고, 이 환형상 구획벽(57)에서 환형상 구획벽(57)의 주위의 2차 공기 합류실(58)과 환형상 구획벽(57)의 내측의 2차 공기혼합가스 팽창실(59)(59)을 구획하고, 2차 공기혼합가스 팽창실(59)(59)의 상개구(上開口)를 구획판(52)으로 폐색하고, 2차 공기혼합가스 팽창실(59)의 입구에 조절 구멍(60)을 열고, 2차 공기혼합가스 팽창실(59)의 출구에 2차 공기혼합가스출구(61)를 열고, 가연성 가스 생성 촉매실(11)과 2차 공기 공급원(47)으로부터 2차 공기 합류실(58)에 가연성 가스(4)와 2차 공기(48)를 공급함으로써, 2차 공기 합류실(58)에서 가연성 가스(4)와 2차 공기(48)를 합류시킨 2차 공기혼합가스(49)가 형성되고, 이 2차 공기혼합가스(49)가 조절 구멍(60)으로 조절된(throttled) 후, 2차 공기혼합가스 팽창실(59)에서 팽창하면서 확산되어, 2차 공기혼합가스출구(61)를 거쳐 연소촉매(46)에 공급되도록 하고 있다.
이에 의해, 2차 공기 합류실(58)과 2차 공기혼합가스 팽창실(59)을 간단하고 쉽게 형성할 수 있다.
또한, 연소촉매(46)에 공급되는 2차 공기혼합가스(49)의 농도 분포가 균일화되어, 연소촉매(46)로의 촉매 연소를 효율적으로 행할 수 있다.
배기관의 구조는 다음과 같다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 배기 경로 안에 있는 배기관 장착 자리(65)에 배기관(66)을 장착하고, 이 배기관(66)의 하류에 DPF(5)를 수용한 DPF 케이스(67)를 배치하고, 도 2에 도시하는 바와 같이, 배기관 장착 자리(65) 내에 배기출구통로(68)와 이 배기출구통로(68)로부터 그 직경 방향 외측으로 돌출한 장출부(張出部)를 설치하고, 배기관(66) 내에 배기통로(7)의 통로 시단부(71)와 가연성 가스 안내통로(70)의 통로 종단부(74)를 병렬로 나란하게 설치하고, 배기통로(7)의 통로 시단부(71)의 중심축선(71a)은 배기출구통로(68)의 중심축선(68a)을 따르게 하여, 가연성 가스 안내통로(70)의 통로 종단부(74)의 통로 중심축선(74a)은 장출부(69)를 향하여 가연성 가스 안내통로(70)의 통로 종단부(74)와 배기통로(7)의 통로 시단부(71)와의 경계에 상기 가연성 가스 방출구(6)를 열고 있다.
이에 의해, 가연성 가스 안내통로(70)의 통로 종단부(74)의 통로축선(74a)을 따라 흐르는 가연성 가스(4)는 장출부(69)를 향하여, 배기통로(7)를 통과하는 배기(8)를 직접 부딪히지 않고, 가연성 가스 방출구(6)로부터 배기통로(7)의 통로 시단부(71)로 완만하게 방출된다. 이 때문에, 가연성 가스(4)에 배기(8)의 흐름의 편향이 억제되어, 배압(背壓)을 작게 할 수 있다.
또한, 도 12에 도시하는 바와 같이, 배기통로(7)의 통로 종단부(63) 측이 구부려진 배기관(66)이나 곧은 배기관(66)을 가려 쓸 수 있고, DPF 케이스(67)의 배치를 변경하는 경우에서도, 배기(8)의 편향이 억제되기 때문에, 배기관(66)의 형상의 상위에 의한 배압의 상위는 작고, 일정한 배기 성능을 보증할 수 있다. 이 때문에, 배기관(66)의 통로 종단부(63) 측의 형상을 변갱하여, DPF 케이스(67)의 배치의 자유도를 크게 할 수 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 배기관 장착 자리(65)로서 과급기(75)의 배기터빈(76) 배기관 장착 자리를 사용하고, 배기출구통로(68)로서 배기터빈(76)의 배기출구통로를 사용하고, 장출부(69)로서 배기터빈(76)의 웨이스트 게이트 밸브(waste gate valve)(77)와 그 밸브 장착부(78)를 사용하고 있다.
이에 의해, 과급기(77)를 이용하여, 배기관(66)을 장착할 수 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 연소촉매(46)의 출구측 단면(79)을 가연성 가스 방출구(6)로부터 가연성 가스 안내통로(70)의 시단측으로 이간시키고 있다.
이에 의해, 배기(8)의 맥동에 의해 배기(8)가 가연성 가스 방출구(6)로부터 가연성 가스 안내통로(70)로 진입하여도, 이 배기(8)가 연소촉매(46)에 접촉되기 어려워, 배기(8) 중의 산소에 의해 연소촉매(46)로 가연성 가스(4)가 불필요하게 연소되는 문제가 억제되고, 이것에 기인하는 연소촉매(46)의 열손상을 방지할 수 있다.
연소 촉매의 고정 구조는 다음과 같다.
도 10(A)에 도시하는 바와 같이, 2차 공기 혼합실(44)의 2차 공기혼합가스출구(61)와 연소촉매실(45) 사이에 2차 공기혼합가스 입구실(81)을 형성하고, 2차 공기혼합가스 입구실(81)과 연소촉매실(45)에 연소촉매 수용수단(82)과 연소촉매 누출방지수단(83)을 설치하고, 가연성 가스 안내통로(70)의 통로 종단부(74)로부터 2차 공기혼합가스 입구실(81) 측을 향하여 연소촉매실(45)에 연소촉매(46)를 집어 넣어, 연소촉매 수용수단(82)으로 2차 공기혼합가스 입구실(81) 측으로의 연소촉매(46)의 이동을 받아들이고, 연소촉매 누출방지수단(83)으로 가연성 가스 안내통로(70)의 통로 종단부(74) 측으로의 연소촉매(46)의 누출을 방지함으로써, 연소촉매(46)를 촉매 연소실(45)에 고정하고 있다.
이에 의해, 촉매 연소실(45)에의 연소촉매(46)의 고정을 용이하게 행할 수 있다.
도 10(A)에 도시하는 바와 같이, 2차 공기혼합가스 입구실(81)의 내주면(88)을 2차 공기혼합가스출구(61)로부터 연소촉매실(45)을 향하여 확개(擴開)하는 테이퍼(taper) 형상으로 하고, 2차 공기혼합가스 입구실(81)의 내주면(88)을 연소촉매 수용수단(82)으로 하고 있다.
이에 의해, 2차 공기혼합가스출구(61)로부터 유출된 2차 공기혼합가스(49)가 2차 공기혼합가스 입구실(81)에서 연소촉매(46)의 입구측 단면(80)을 향하여 넓게 확산되고, 연소촉매(46)의 입구측 단면(80) 전체 영역으로부터 치우침이 없이 연소촉매(46)에 유입되어, 연소촉매(46) 전체 영역으로 2차 공기혼합가스(49) 중의 가연성 가스(4)를 효율적으로 연소시킬 수 있다. 또한, 연소촉매 수용수단(82)을 특별히 설치할 필요가 없다.
도 10(A)(B)에 도시하는 바와 같이, 가연성 가스 안내통로(70)의 통로벽(85)에 센서삽입구멍(86)을 열어, 이 센서삽입구멍(86)으로부터 가연성 가스 안내통로(70)에 연소 촉매 출구측 온도센서(87)를 삽입하고, 이 연소촉매 출구측 온도센서(87)의 센서감온부(89)를 연소촉매(46)의 출구측 단면(79)에 면하게 함에 있어서, 센서삽입구멍(86)에 파이프(90)를 삽입하고, 파이프(90)에 연소촉매 출구측 온도센서(87)를 삽입 통과시키고, 파이프(90)의 삽입측 단부(91)로부터 센서감온부(89)를 돌출시키고, 파이프(90)의 삽입측 단부(91)의 외주면(92)에서 연소촉매(46)의 출구측 단면(79)을 수용함으로써, 파이프(90)의 삽입측 단부(91)를 연소 촉매 누출방지수단(83)으로 하여, 파이프(90)의 삽입측 단부(91)로 연소촉매(46)의 출구측 단면(79)으로부터 연소촉매 출구측 온도센서(87)의 센서감온부(89)를 이간시키고 있다.
이에 의해, 가연성 가스 안내통로(70)의 통로벽(85)에 누출방지수단(83)을 장착하기 위한 새로운 삽입구멍을 형성할 필요가 없다. 또한, 연소촉매(46)의 출구측 단면(79)으로부터 센서감온부(89)에 직접적으로 입열(入熱)이 이루어지는 문제나, 엔진의 진동으로 연소촉매(46)의 출구측 단면(79)이 센서감온부(89)에 접촉하는 문제가 방지되어, 연소촉매 출구측 온도센서(87)의 센서감온부(89)의 손상을 방지할 수 있다.
도 10(B)에 도시하는 바와 같이, 센서삽입구멍(86)의 절결 구멍 가공시에, 센서삽입구멍(86)의 내측단의 일부에 가연성 가스 안내통로(70)의 통로벽(85)을 남겨서 파이프 수용부(93)로 하고, 이 파이프 수용부(93)로 파이프(90)의 삽입측 단면(94)의 일부를 수용하고 있다.
이에 의해, 가연성 가스 안내통로(70)에 파이프(90)가 필요 이상으로 진입되지 않아, 파이프(90)의 삽입측 단부(91)에서 연소촉매 출구측 온도센서(87)의 센서감온부(89)가 덮이는 문제를 방지할 수 있다.
도 10(C)∼(F)는 연소촉매의 고정 구조의 변형예를 나타내고 있다.
도 10(C)에 나타내는 제1 변형예는 도 10(A)(B)에 나타내는 실시형태에 있어서, 연소촉매실(45)의 실벽(室壁)(62)과 연소촉매(46) 사이에 단열성 쿠션재(96)를 개재시킨 것이다. 단열성 쿠션재(96)는 글라스울의 시트이다.
도 10(D)에 나타내는 제2 변형예는 연소촉매실(45)과 연소촉매(46) 사이에 단열성 쿠션재(96)를 개재시키고, 연소촉매실(45)의 실벽(62)에 단열성 쿠션재(96)를 마찰 고정하고, 이 단열성 쿠션재(96)에 연소촉매(46)를 마찰 고정함으로써, 이 단열성 쿠션재(96)를 상기 연소촉매 누설방지수단(83)으로 한 것이다.
도 10(C)(D)에 나타내는 제1 변형예와 제2 변형예에서는, 단열성 쿠션재(96)로 연소촉매(46)의 온도 저하나 충격을 피할 수 있어, 연소촉매(46)의 촉매 활성과 내구성을 높일 수 있다.
도 10(E)에 나타내는 제3 변형예는 연소촉매실(45)의 출구에 스냅링(snap ring)(98)을 내측에서 끼워 고정하여, 이 스냅링(98)을 상기 연소촉매 누설방지수단(83)으로 하고 있다.
도 10(F)에 나타내는 제4 변형예는 가연성 가스 안내통로(70)의 통로 종단부(74)로부터 연소촉매실(45)로 향하여 슬리브(sleeve)(99)를 압입(壓入)하고, 이 슬리브(99)를 가연성 가스 안내통로(70)의 통로벽(85)에 마찰 고정하여, 이 슬리브(99)를 상기 연소촉매 누설방지수단(83)으로 하고 있다. 이 슬리브(99)에는, 센서삽입통과구멍(99a)을 형성하고, 이 센서삽입통과구멍(99a)으로부터 슬리브(99) 내에 연소촉매 출구측 온도센서(87)의 센서감온부(89)를 돌출시키고 있다.
도 10(E)(F)에 나타내는 제3 변형예와 제4 변형예에서는, 촉매 연소실(45)에서의 연소촉매(46)의 고정을 강고(强固)하게 행할 수 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 2차 공기혼합가스 입구실(81)의 실벽(95)과 2차 공기혼합실(44)의 실벽(55)과 환형상 구획벽(57)을 서로 연속하는 일체 성형품으로 구성하고, 가연성 가스 안내통로(70)의 통로 종단부(74)로부터 2차 공기혼합가스 입구실(81)과 2차 공기혼합가스 팽창실(59)을 거쳐 2차 공기 합류실(58)을 향하여 직진하여 절결하는 일련의 절결 가공에 의해, 2차 공기혼합가스 입구실(81)과 2차 공기혼합가스 팽창실(59)과의 경계벽(97)을 관통하는 2차 공기혼합가스 출구(61)와 환형상 구획벽(57)을 관통하는 조절 구멍(60)(60)을 형성하고 있다.
이에 의해, 2차 공기혼합가스 출구(61)와 조절 구멍(60)(60)의 형성을 간단하고 쉽게 행할 수 있다.
배기 경로의 구성과 가연성 가스 생성의 제어는 다음과 같다.
도 1에 나타내는 엔진 ECU(102)은 PM 퇴적량 추정수단(101)과 PM 재생제어수단(111)을 구비하고 있다. 엔진 ECU은 엔진 전자제어유닛의 약칭이다.
PM 퇴적량 추정수단(101)은 엔진 ECU(1)의 소정의 연산부이고, 엔진 부하, 엔진 회전수, DPF 상류측 배기 온도센서(103)에 의한 검출 배기 온도, DPF 상류측 배기압센서(104)에 의한 DPF(5) 상류측의 배기압, 차압센서(105)에 의한 DPF(5)의 상류와 하류의 차압 등에 기초하여, 미리 실험적으로 구한 맵 데이터로부터 PM 퇴적량을 추정한다.
PM 퇴적량 추정수단(101)에 의해 PM 퇴적량 추정치가 소정의 재생요구값에 이르면, PM 재생제어수단(111)은 히터(25)를 발열시키고, 액체연료펌프(107)와 공기공급펌프(108)와 2차 공기공급펌프(109)를 구동한다. 이에 의해, 공기-연료 혼합실(12)에 액체연료(2)와 공기(3)가 공급되고, 가연성 가스 생성 촉매(13)로 가연성 가스(4)가 발생되고, 2차 공기혼합실(44)에서 2차 공기혼합가스(49)가 형성되고, 연소촉매(46)로 가연성 가스(4)가 승온되고, 승온된 가연성 가스(4)는 DPF(5)의 상류에서 가연성 가스 방출구(6)로부터 배기통로(7)로 방출된다.
PM 재생제어수단(111)은 가연성 가스 생성 촉매 온도센서(106)에 의한 가연성 가스 생성 촉매(13)의 검출 온도에 기초하여, 액체연료펌프(107)의 액체연료 공급량이나 공기펌프(108)의 공기 공급량을 조정하고, 연소촉매 출구측 온도센서(87)에 의한 연소촉매(46)의 출구측에서의 가연성 가스(4)의 검출 온도에 기초하여, 2차 공기펌프(109)의 2차 공기 공급량을 조정한다.
PM 재생제어수단(111)은 DOC 상류측 배기온도센서(110)에 의한 DOC(100) 상류측의 배기(8)의 검출 온도가 DOC(100)의 활성화 온도보다 낮은 경우에는, 2차 공기펌프(109)의 2차 공기 공급량을 조정하고, 가연성 가스(4)를 승온시켜, 배기(12)의 온도를 높여 DOC(10)의 활성화를 도모한다.
PM 재생제어수단(111)은 DPF 하류측 배기 온도센서(112)에 검출 배기 온도가 소정의 이상 온도에 이른 경우에는, 배기(8)에의 가연성 가스(4)의 공급을 정지한다.
가연성(4)의 생성 개시의 초기에는, 소정 시간, 히터(25)를 발열시키지만, 가연성 가스(4)의 생성이 개시되면, 가연성 가스 생성 촉매(13)는 발열반응에 의해 온도가 상승되기 때문에, 가연성 가스(4)의 생성이 개시되고 나서 소정 시간 경과한 경우에는, 타이머에 의해 히터(25)의 발열을 정지한다.
(1) 가연성 가스 생성기
(2) 액체연료
(3) 공기
(4) 가연성 가스
(5) DPF
(6) 가연성 가스 방출구
(7) 배기통로
(8) 배기
(10) 가연성 가스 생성 촉매실의 둘레벽
(11) 가연성 가스 생성 촉매실
(12) 공기-연료 혼합실
(13) 가연성 가스 생성 촉매
(14) 환형상벽
(15) 심재
(16) 환형상벽의 내주면
(17) 공기-연료 혼합가스 공급 조절부
(18) 심재의 외주면
(20) 공기-연료 혼합가스 공급 틈새
(21) 공기 공급원
(22) 액체연료 공급원
(23) 공기-연료 혼합가스
(24) 공기분출구
(25) 히터
(26) 방열 외주면
(27) 공기-연료 혼합가스 입구면
(28) 공기-연료 혼합가스 도입 틈새
(29) 스페이서 돌기
(30) 인로우 돌기부
(31) 블록 재치면
(32) 피재치면
(33) 장착 볼트
(34) 단열 공간
(35) 씰재
(36) 액체연료 출구
(36b) 공기출구
(37) 덮개
(38) 덮개 재치면
(39) 피재치면
(40) 가스켓
(41) 액체연료 가이드홈
(41b) 공기 가이드홈
(42) 액체연료입구
(42a) 공기입구
(42b) 공기입구
(44) 2차 공기 혼합실
(45) 연소촉매실
(46) 연소 촉매
(47) 2차 공기 공급원
(48) 2차 공기
(49) 2차 공기혼합가스
(50) 구획판 재치면
(51) 구획판 재치면
(52) 구획판
(53) 주연부
(54) 가연성 가스 출구 구멍
(55) 2차 공기 혼합실의 실벽
(56) 가연성 가스출구 틈새
(57) 환형상 구획벽
(58) 2차 공기 합류실
(59) 2차 공기혼합가스 팽창실
(60) 조절 구멍

Claims (14)

  1. 가연성 가스 생성기(1)로 가연성 가스(4)를 생성시키고, 이 가연성 가스(4)를 DPF(5)의 상류에서 가연성 가스 방출구(6)로부터 배기통로(7)로 방출하고, 이 가연성 가스(4)를 배기(8) 중의 산소로 연소시키고, 그 연소열로 배기(8)를 승온시켜, 배기(8)의 열로 DPF(5)에 퇴적된 PM을 연소 제거할 수 있도록 한, 디젤 엔진의 배기처리장치에 있어서,
    가연성 가스 생성기(1)에 가연성 가스 생성 촉매실(11)을 설치하고 이 가연성 가스 생성 촉매실(11)에 가연성 가스 생성 촉매(13)를 수용하고, 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 시단부(始端部)에 환형상벽(環狀壁)(14)을 배치하고, 이 환형상벽(14)의 내측에 공기-연료 혼합실(12)을 형성하고, 이 공기-연료 혼합실(12)에 공기(3)와 액체연료(2)를 공급함으로써, 공기-연료 혼합실(12)에서 공기-연료 혼합가스(23)를 형성하고, 이 공기-연료 혼합가스(23)를 가연성 가스 생성 촉매(13)에 공급하고, 가연성 가스 생성 촉매(13)로 가연성 가스(4)를 생성시킴에 있어서,
    환형상벽(14)의 중심부에 심재(芯材)(15)를 내측에서 끼워 넣어, 환형상벽(14)의 내주면(16)과 심재(15)의 외주면(18) 사이에 공기-연료 혼합실(12)을 형성하고, 공기-연료 혼합실(12)의 공기-연료 혼합가스(23)가 공기-연료 혼합실(12)의 종단부(終端部)로부터 가연성 가스 생성 촉매(13)의 중심 근방부에 공급되도록 하고,
    심재(15)에 히터(25)를 사용하여, 히터(25)의 방열 외주면(26)을 공기-연료 혼합실(12)에 노출시켜, 가연성 가스(4)의 생성 개시 시에는 히터(25)의 방열 외주면(26)으로부터 공기-연료 혼합실(12)에 직접 방열을 행하도록 한 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 배기처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    환형(換形)의 가연성 가스 생성 촉매(13)의 내주에 공기-연료 혼합가스 입구면(27)을 형성하고, 가연성 가스 생성 촉매(13)의 중심부에 심재(15)를 내측에서 끼워 넣여, 공기-연료 혼합가스 입구면(27)과 심재(15)의 외주면(18) 사이에 공기-연료 혼합가스 도입 틈새(28)를 형성하고, 공기-연료 혼합실(12)의 공기-연료 혼합가스(23)가 공기-연료 혼합실(12)의 종단부로부터 공기-연료 혼합가스 도입 틈새(28)를 통하여 가연성 가스 생성 촉매(13)의 중심 부근의 공기-연료 혼합가스 입구면(27)에 도입되도록 하고,
    심재(15)에 사용한 히터(25)의 방열 외주면(26)을 공기-연료 혼합가스 도입 틈새(28)에 노출시켜, 가연성 가스(4)의 생성 개시 시에는, 히터(25)의 방열 외주면(26)으로부터 공기-연료 혼합가스 도입 틈새(28)에 직접 방열을 행하도록 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 배기처리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    환형상벽(14)의 내주면(16)의 종단부에 공기-연료 혼합가스 공급 조절부(17)를 설치하고 이 공기-연료 혼합가스 공급 조절부(17)와 심재(15)의 외주면(18) 사이에 공기-연료 혼합가스 공급 조절 간극(20)을 형성하고,
    환형상벽(14)의 내주면(16)과 심재(15)의 외주면(18) 중, 한쪽의 면(16)에 스페이서(spacer) 돌기(29)를 형성하고, 다른쪽의 면(18)에 스페이서 돌기(29)를 맞닿게 함으로써,
    스페이서 돌기(29)를 통하여 환형상벽(14)의 내주면(16) 및 공기-연료 혼합가스 공급 조절부(17)와 심재(15)의 외주면(18)이 서로 위치맞춤 되도록 한 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 배기처리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    환형상벽(14)의 내주면(16)의 종단부에 공기-연료 혼합가스 공급 조절부(17)를 설치하고, 이 공기-연료 혼합가스 공급 조절부(17)와 심재(15)의 외주면(18) 사이에 공기-연료 혼합가스 공급 조절 간극(20)을 형성하고,
    환형상벽(14)의 내주면(16)과 심재(15)의 외주면(18) 중, 한쪽의 면(16)에 스페이서 돌기(29)를 형성하고, 한쪽의 면(18)에 스페이서 돌기(29)를 맞닿게 함으로써,
    스페이서 돌기(29)를 통하여 환형상벽(14)의 내주면(16) 및 공기-연료 혼합가스 공급 조절부(17)와 심재(15)의 외주면(18)이 서로 위치맞춤 되도록 함과 함께,
    가연성 가스 생성 촉매실(11)에 환형의 가연성 가스 생성 촉매(13)를 내측에서 끼워 넣어, 환형상벽(14)의 종단부에 인로우(in-low) 돌기부(30)를 형성하고, 이 인로우 돌기부(30)를 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 둘레벽(10) 시단부(始端部)에 내측에서 끼워 넣음으로써, 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 둘레벽(10)과 환형상벽(14)과 스페이서 돌기(29)를 통하여, 가연성 가스 생성 촉매(13)의 공기-연료 혼합가스 입구면(27)과 심재(15)의 외주면(18)이 서로 위치맞춤 되도록 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 배기처리장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    가연성 가스 생성 촉매실(11)의 둘레벽(10)의 시단부에 환형상의 재치면(載置面)(31)을 형성하고, 환형상벽(14)의 종단부에 피재치면(被載置面)(32)을 형성하고, 재치면(31)에 환형상벽(14)의 피재치면(32)을 재치 고정함에 있어서,
    환형상벽(14)의 종단부에 피재치면(32)보다 내측에 위치하는 인로우 돌기부(30)를 형성하고, 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 둘레벽(10) 시단부에 인로우 돌기부(30)를 내측에서 끼워 넣은 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 배기처리장치.
  6. 제5항에 있어서,
    장착 볼트(33)의 체결력으로, 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 재치면(31)에 환형상벽(14)의 피재치면(32)을 재치 고정하고, 인로우 돌기부(30)의 내측에 가연성 가스 생성 촉매(13)를 수용함에 있어서,
    가연성 가스 생성 촉매(13)와 장착 볼트(33) 사이에서, 인로우 돌기부(30)에 단열 공간(34)을 형성한 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 배기처리장치.
  7. 제6항에 있어서,
    단열 공간(34)을 인로우 돌기부(30)의 외주면에 오목하게 형성하고, 단열 공간(34) 안에 씰(seal)재(35)를 배치하여, 이 씰재(35)로 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 둘레벽(10)과 인로우 돌기부(30) 사이를 밀봉함으로써,
    가연성 가스 생성 촉매실(11)의 재치면(31)과 환형상벽(14)의 피재치면(32) 사이의 가스켓을 불필요하게 하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 배기처리장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    환형상벽(14)의 시단부에 덮개(37)를 배치하고, 환형상벽(14)의 시단부에 환형상의 덮개 재치면(38)을 형성하고, 덮개(37)의 종단부에 피재치면(39)을 형성하고, 환형상벽(14)의 덮개 재치면(38)에 환형상의 가스켓(40)을 통하여 덮개(37)의 피재치면(39)을 재치 고정하고,
    가스켓(40)에 그 둘레방향으로 소정 간격을 유지하여 복수의 액체연료입구(42)와 액체연료출구(36)를 형성하고, 액체연료출구(36)는 각 액체연료입구(42)로부터 가스켓(40)의 내측을 향하여 도출하고,
    환형상벽(14)의 덮개 재치면(38)과 덮개(37)의 피재치면(39) 중 어느 하나의 면에 그 둘레방향을 따르는 액체연료 가이드홈(41)을 오목하게 형성하고, 이 액체연료 가이드홈(41)의 개구에 각 액체연료입구(42)를 연통시키고, 액체연료 가이드홈(41)에 공급된 액체연료(2)가 각 액체연료입구(42)를 통하여 액체연료출구(36)로부터 공기-연료 혼합실(12)로 유출하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 배기처리장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    환형상벽(14)의 시단부에 덮개(37)를 배치하고, 환형상벽(14)의 시단부에 환형상의 덮개 재치면(38)을 형성하고, 덮개(37)의 종단부에 피재치면(39)을 형성하고, 환형상벽(14)의 덮개 재치면(38)에 환형상의 가스켓(40)을 통하여 덮개(37)의 피재치면(39)을 재치 고정하고,
    가스켓(40)에 그 둘레방향으로 소정 간격을 유지하여 복수의 공기입구(42b)와 공기출구(36b)를 형성하고, 공기출구(36b)는 각 공기입구(42b)로부터 가스켓(40)의 내측을 향하여 도출하고,
    환형상벽(14)의 덮개 재치면(38)과 덮개(37)의 피재치면(39) 중 어느 하나의 면에 그 둘레방향을 따르는 공기 가이드홈(41b)을 오목하게 형성하고, 이 공기 가이드홈(41b)의 개구에 각 공기입구(42b)를 연통시키고, 공기 가이드홈(41b)에 공급된 공기(3)가 각 공기입구(42b)를 통하여 공기출구(36b)로부터 공기-연료 혼합실(12)로 유출되도록 한 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 배기처리장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    환형상벽(14)의 내주면(16)은 하부의 종단부를 향하여 축경(縮徑)되는 테이퍼(taper) 형상으로 하고,
    환형상벽(14)의 내주면(16) 상연부(上緣部)를 따라 그 둘레방향으로 소정 간격을 유지한 복수의 액체연료출구(36)를 형성하고, 각 액체연료출구(36)로부터 유출시킨 액체연료(2)가 환형상벽(14)의 내주면(16)을 따라 자중(自重)으로 흘러내리도록 한 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 배기처리장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    가연성 가스 생성 촉매실(11)에 2차 공기 혼합실(44)을 연통시키고, 2차 공기 혼합실(44)에 연소촉매실(45)을 연통시키고, 연소촉매실(45)에 연소촉매(46)를 수용하고, 이 연소촉매실(45)에 상기 가연성 가스 방출구(6)를 연통시키고,
    가연성 가스 생성 촉매실(11)과 2차 공기 공급원(47)으로부터 2차 공기 혼합실(44)에 가연성 가스(4)와 2차 공기(48)를 공급함으로써,
    2차 공기 혼합실(44)에서 가연성 가스(4)와 2차 공기(48)가 혼합되어 2차 공기혼합가스(49)로 되고, 이 2차 공기혼합가스(49)가 연소촉매(46)를 통과할 때, 가연성 가스(4)의 일부가 2차 공기(48)로 촉매 연소되고, 그 연소열로, 연소촉매(46)를 통과한 가연성 가스(4)의 잔부가 승온(昇溫)되고, 승온된 가연성 가스(4)가 가연성 가스 방출구(6)로부터 배기통로(7)로 방출되도록 한 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 배기처리장치.
  12. 제11항에 있어서,
    가연성 가스 생성 촉매실(11)의 종단부에 구획판 재치면(50)(51)을 형성하고, 이 구획판 재치면(50)(51)에 구획판(52)를 재치 고정하고, 구획판(52)으로 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 종단측에 2차 공기 혼합실(44)을 구획 형성하고,
    구획판(52)의 주연부(周緣部)(53)에 그 둘레방향으로 소정 간격을 유지한 복수의 가연성 가스 출구 구멍(54)을 열고, 가연성 가스 생성 촉매(13)로 생성된 가연성 가스(4)가 가연성 가스 출구 구멍(54)을 통하여 2차 공기 혼합실(44)에 공급되도록 한 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 배기처리장치.
  13. 제11항에 있어서,
    가연성 가스 생성 촉매실(11)의 종단부에 구획판 재치면(50)(51)을 형성하고, 이 구획판 재치면(50)(51)에 구획판(52)를 재치 고정하고, 구획판(52)으로 가연성 가스 생성 촉매실(11)의 종단측에 2차 공기 혼합실(44)을 구획 형성하고,
    구획판(52)의 주연부(53)와 2차 공기 혼합실(44)의 실벽(室壁)(55) 사이에, 구획판(52)의 주연부(53)를 따르는 가연성 가스출구 간극(56)을 형성하고, 가연성 가스 생성 촉매(13)로 생성된 가연성 가스(4)가 가연성 가스출구 간극(56)을 통하여 2차 공기 혼합실(44)에 공급되도록 한 한 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 배기처리장치.
  14. 제11항에 있어서,
    2차 공기 혼합실(44)의 중앙부에 환형상 구획벽(57)을 형성하고, 이 환형상 구획벽(57)으로 환형상 구획벽(57)의 주위의 2차 공기 합류실(58)과, 환형상 구획벽(57)의 내측의 2차 공기혼합가스 팽창실(59)(59)을 구획하고, 2차 공기혼합가스 팽창실(59)(59)의 개구를 구획판(52)으로 폐색하고, 2차 공기혼합가스 팽창실(59)의 입구에 조절 구멍(60)을 열고, 2차 공기혼합가스 팽창실(59)의 출구에 2차 공기혼합가스출구(61)를 열고,
    가연성 가스 생성 촉매실(11)과 2차 공기 공급원(47)으로부터 2차 공기 합류실(58)에 가연성 가스(4)와 2차 공기(48)를 공급함으로써,
    2차 공기 합류실(58)에서 가연성 가스(4)와 2차 공기(48)를 합류시킨 2차 공기혼합가스(49)가 형성되고, 이 2차 공기혼합가스(49)가 조절 구멍(60)으로 조절된 후, 2차 공기혼합가스 팽창실(59)로 팽창하면서 확산되어, 2차 공기혼합가스출구(61)를 거쳐 연소촉매(46)에 공급되도록 한 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 배기처리장치.
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