CN102510975A - 点火装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种对含有氧化剂和燃料的混合气体进行点火的点火装置。具备：发热体（1），从设置部（100）朝向下方突出，前部具有发热到上述混合气体（Y）的点燃温度以上的温度的发热区域（1a）；燃料保持部（2），包围上述发热区域（1a）并且上述发热区域（1a）配置在内部，具有上部开口的贯通孔（2a）；和围壁（3），形成与上述贯通孔（2a）的上部相连的空间（R），并且具有从该空间（R）向外部开口的火焰喷出口（3a）。根据该点火装置，能够提高点火装置的点燃性。

Description

点火装置
技术领域
本发明涉及一种对含有氧化剂和燃料的混合气体进行点火的点火装置。
本申请要求2009年9月30日在日本提出的特愿2009-226372号以及2010年5月31日在日本提出的特愿2010-125059号的优先权，其内容援用于此。
背景技术
在柴油发动机等废气中含有微粒子（颗粒物质）。由于担心因该微粒子向大气中排放而对环境的影响，所以近年来在搭载柴油发动机等的车辆中设置有用于除去废气中的微粒子的过滤器（DPF）。
该过滤器是由作为具备多个比上述微粒子还小的孔的多孔质体的陶瓷等形成，通过阻止上述微粒子的通过而进行微粒子的收集。
但是，当长时间使用这种过滤器时，则收集的微粒子积蓄而过滤器成为网孔堵塞状态。
为了防止这种过滤器的网孔堵塞，例如专利文献1所示，使用了通过相对于过滤器供给高温气体，使收集在过滤器中的微粒子燃烧而将其除去的方法。
具体地说，在对比文件1中，在柴油发动机与过滤器之间设置燃烧器装置，使混合了废气与燃料的混合气体燃烧而产生高温气体，通过向过滤器供给该高温气体而使微粒子燃烧。
专利文献1：特开2007-154772号公报。
但是，上述燃烧器装置从燃料喷射装置喷射的燃料与作为氧化剂供给的废气及外气混合而生成混合气体，通过点火装置将该混合气体加热到点燃温度以上而使其燃烧。
但是，在燃烧器装置中，作为点火装置通常使用热线点火塞或火花塞，在非常小的发热区域使混合气体点燃。因此，以往的燃烧器装置在形成的火焰核小、发热区域周围的流速快的情况下火焰核被吹灭而不再成长，具有点燃性差的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于使点火装置的点燃性提高。
本发明采用以下的结构作为用于解决上述问题的手段。
本发明的第1技术方案是对含有氧化剂和燃料的混合气体进行点火的点火装置，具备：发热体，从设置部朝向下方突出，前部具有发热到上述混合气体的点燃温度以上的温度的发热区域；燃料保持部，包围上述发热区域并且上述发热区域配置在内部，具有上部开口的贯通孔；以及围壁，形成与上述贯通孔的上部相连的空间，并且具有从该空间向外部开口的火焰喷出口。
本发明的第2技术方案是在上述第1技术方案中，上述燃料保持部在被上述燃料喷吹的方向上开口，并且具备与上述发热区域连通的第2贯通孔。
本发明的第3技术方案是在上述第2技术方案中，上述第2贯通孔的直径大于上述贯通孔的直径。
本发明的第4技术方案是在上述第2技术方案中，上述第2贯通孔贯通到被上述燃料喷吹一侧的相反一侧，点火装置具备与形成在该相反一侧的上述第2贯通孔的开口部相对向地配置的对向板。
本发明的第5技术方案是在上述第1技术方案中，上述火焰喷出口偏向于上述燃料保持部的被被上述燃料喷吹一侧地形成。
本发明的第6技术方案是在上述第1技术方案中，具备配置在上述空间中的第2发热区域。
本发明的第7技术方案是在上述第1技术方案中，具备向上述发热区域供给空气的空气供给部。
本发明的第8技术方案是在上述第1技术方案中，具备支撑上述燃料保持部的支架部。
本发明的第9技术方案是在上述第8技术方案中，上述燃料保持部分割成多个小片。
本发明的第10技术方案是在上述第8技术方案中，具备配置在上述燃料保持部与上述支架部之间的缓冲材料。
根据本发明，发热区域的周围由于发热区域的发热而被加热，在发热区域的周围产生上升气流。其结果在燃料保持部的贯通孔中产生朝向上部的上升气流。另一方面，当发热区域发热时，燃料保持部所保持的燃料挥发，挥发的燃料向燃料保持部的贯通孔内流入。并且，通过向贯通孔内流入的挥发的燃料和形成在贯通孔内的上升气流，在贯通孔内形成浓度高的混合气体所产生的上升气流。
而且，根据本发明，形成有被与燃料保持部的贯通孔的上部相连的围壁包围的空间。在贯通孔内，上述混合气体的一部分被发热区域加热而发火，由此而生成的火焰核乘着混合气体的上升气流向上述空间供给。并且，供给到空间的火焰核不会被吹灭地在空间中成长而成为火焰。并且，这样在空间中形成的火焰经由火焰喷出口向围壁的外部喷出。
这样，根据本发明，火焰核不会因快速流动而被吹灭，能够可靠地形成火焰。而且，从火焰喷出口喷出的火焰远比以往的由热线点火塞或火花塞形成的火焰核稳定。因此，能够可靠地点燃存在于点火装置周围的混合气体。
因此，根据本发明，能够提高点燃性。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的点火装置的大致结构的剖视图；
图2是表示本发明的第1实施方式的点火装置的大致结构的立体图；
图3A是表示本发明的第2实施方式的点火装置的大致结构的立体图；
图3B是表示本发明的第2实施方式的点火装置的大致结构的立体图；
图4是表示本发明的第3实施方式的点火装置的大致结构的剖视图；
图5是表示本发明的第4实施方式的点火装置的大致结构的剖视图；
图6是表示本发明的第5实施方式的点火装置的大致结构的剖视图；
图7A是表示本发明的第6实施方式的点火装置的大致结构的剖视图；
图7B是表示本发明的第6实施方式的点火装置的大致结构的剖视图；
图8是用于说明相对于本发明的点火装置的点火顺序的流程图；
图9A是表示本发明的第8实施方式的点火装置的大致结构的立体图；
图9B是表示本发明的第9实施方式的点火装置的大致结构的立体图。
附图标记说明：
10、20、30、40、50、60、70、80：点火装置，1：热线点火塞（发热体），1a：前端部（发热区域），2：燃料保持部，2a：贯通孔，2b：贯通孔（第2贯通孔），2c：贯通孔，3：围壁，3a：火焰喷出口，4：对向板，5：第2热线点火塞，5a：前端部（第2发热区域），6：空气供给部，N：燃料，X：氧化剂，X1：空气，Y：混合气体，R：停顿区域（空间），100：设置部，200：燃料喷射装置，71、81：支架部，82：缓冲材料，2A：小片。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明所涉及的点火装置的一实施方式进行说明。另外，在以下的附图中，为了使各部件为能够识别的大小而适当改变了各部件的比例。
（第1实施方式）
图1是表示本实施方式的点火装置10的大致结构的剖视图。而且，图2是表示本实施方式的点火装置10的大致结构的立体图。
点火装置10对含有氧化剂和燃料的混合气体进行点火，例如设置在能够作为氧化剂使用的废气流动的配管中、燃烧器装置中。
该点火装置10如图1所示，具备热线点火塞1（发热体），燃料保持部2，以及围壁3。
热线点火塞1从点火装置10自身的设置部100（例如配管的壁部、燃烧器装置的壁部）朝向下方突出，其前端具有作为发热到混合气体Y的点燃温度以上的温度的发热区域发挥功能的前端部1a。另外，也可以将热线点火塞1换成火花塞使用。
燃料保持部2如图1所示，从配置在侧方的燃料喷射装置200喷射供给燃料N，并保持该燃料。燃料保持部2由通过金属网、烧结金属、金属纤维、玻璃布、陶瓷多孔体、陶瓷纤维、轻石等形成的多孔质体构成。
而且，燃料保持部2具有自下而上直线状贯通的贯通孔2a（贯通孔），从燃料喷射装置200一侧向相反一侧直线状贯通的贯通孔2b（第2贯通孔），以及相对于该贯通孔2b水平且正交地贯通的贯通孔2c。
贯通孔2a、贯通孔2b、贯通孔2c在燃料保持部2的中央交叉，在该交叉区域配置有热线点火塞1的前端部1a。即，热线点火塞1的前端部1a配置在贯通孔2a、贯通孔2b以及贯通孔2c的内部。
这样，本实施方式的点火装置10具有内部配置有热线点火塞1的前端部1a、上部开口的贯通孔2a，和在被燃料N喷吹的方向上开口且与热线点火塞1的前端部1a连通的贯通孔2b。
围壁3形成与燃料保持部2所装备的贯通孔2a的上部连接的停顿区域R（空间），并且具有从该停顿区域R向外部开口的火焰喷出口3a。
该围壁3配置在燃料保持部2与设置部100之间，在燃料保持部2的上方包围燃料保持部2地配置。另外，围壁3如图2所示，自燃料保持部2向外侧扩张地形成，在燃料保持部2的外侧的区域具有多个朝向下方开口的火焰喷出口3a。
根据具有这种构成的本实施方式的点火装置10，由于热线点火塞1的前端部1a发热，前端部1a的周围被加热，在前端部1a的周围产生上升气流。其结果，氧化剂X（例如废气、空气）从下方流入燃料保持部2的贯通孔2a，在贯通孔2a的内部产生朝向上部的上升气流。
另一方面，当热线点火塞1的前端部1a发热时，由燃料保持部2保持的燃料N挥发，挥发的燃料N流入燃料保持部2的贯通孔2a内。并且，通过流入贯通孔2a内的挥发的燃料N与形成在贯通孔内的上升气流，在贯通孔内形成浓度高的混合气体Y的上升气流。
而且，根据本实施方式的点火装置10，形成有与燃料保持部2的贯通孔2a的上部相连的停顿区域R。在贯通孔2a内，因上述混合气体Y的一部分被热线点火塞1的前端部1a加热而发火，由此生成的火焰核乘着混合气体Y的上升气流向上述停顿区域R供给。停顿区域R是通过被围壁3包围而与围壁3外部的流动隔离的空间。因此，供给到停顿区域R的火焰核不会被吹灭地在停顿区域R成长而成为火焰。并且，这样在停顿区域R形成的火焰经由火焰喷出口3a与未燃烧的混合气体Y一起向围壁3的外部喷出。
这样，根据本实施方式的点火装置10，火焰核不会因快速流动而被吹灭，能够可靠地形成火焰。而且，从火焰喷出口3a喷出的火焰远比以往的由热线点火塞或火花塞形成和火焰核稳定。因此，能够可靠地点燃存在于点火装置10周围的混合气体。
因此，根据本实施方式的点火装置10，能够提高点燃性。
而且，在本实施方式的点火装置10中，燃料保持部2具备在被燃料N吹喷的方向上开口并与热线点火塞1的前端部1a连通的贯通孔2c。
因此，燃料N经由贯通孔2b直接向热线点火塞1的前端部1a附近供给，能够进一步提高热线点火塞1的前端部1a附近的混合气体Y的燃料浓度。因此，能够进一步提高点燃性。
而且，通过燃料N经由贯通孔2b直接向热线点火塞1的前端部1a附近供给，在热线点火塞1上附着未加热到点燃温度的液状的燃料N。因此，能够抑制热线点火塞1过热，延长热线点火塞1的寿命。
而且，在本实施方式的点火装置10中，由于在燃料保持部2上从多个方向形成有贯通孔，所以能够将氧化剂从各种各样的贯通孔经由热线点火塞1的前端部1a向停顿区域R供给。
因此，即使在点火装置10倾斜的情况下，也能够确保氧化剂向停顿区域R的流入，发挥稳定的点燃性能。
（第2实施方式）
接着，对本发明的第2实施方式进行说明。另外，在本实施方式的说明中，对于与上述第1实施方式同样的部分省略或者简化其说明。
图3A是表示本实施方式的点火装置20的大致结构的立体图。如该图所示，在本实施方式的点火装置20中，仅在燃料保持部2的被燃料N喷吹的一侧形成有火焰喷出口3a。
即，在本实施方式的点火装置20中，火焰喷出口3a偏向燃料保持部2的被燃料N喷吹一侧地形成。
根据这种本实施方式的点火装置20，由于火焰喷出口3a偏向燃料保持部2的被燃料N喷吹一侧地形成，所以大火焰向燃料保持部2的被燃料N喷吹一侧喷出。
因此，更多的燃料N所附着的燃料保持部2的被燃料N喷吹一侧的温度增高，能够促进燃料N的挥发，使点火后的点火装置20周边的燃烧稳定。
另外，也可以如图3B所示，取代设置多个圆形的火焰喷出口3a，而设置单一的矩形火焰喷出口3a。
（第3实施方式）
接着，对本发明的第3实施方式进行说明。另外，在本实施方式的说明中，对于与上述第1实施方式同样的部分省略或者简化其说明。
图4是表示本实施方式的点火装置30的大致结构的剖视图。如该图所示，本实施方式的点火装置30的贯通孔2b的直径比贯通孔2a的直径大。而且，贯通孔2b仅在被燃料N喷射的方向上开口，与被燃料N喷射的方向相反一侧是封闭的。
根据采用这种结构的本实施方式的点火装置30，能够使在停顿区域R成长的火焰的一部分从贯通孔2b喷出，用该火焰对向燃料保持部2喷射的燃料N的一部分进行加热而使其挥发。因此，能够促进燃料N的挥发，使点火后的点火装置30周边的燃烧稳定。
（第4实施方式）
接着，对本发明的第4实施方式进行说明。另外，在本实施方式的说明中，对于与上述第1实施方式同样的部分省略或者简化其说明。
图5是表示本实施方式的点火装置40的大致结构的剖视图。如该图所示，本实施方式的点火装置40具备贯通到燃料保持部2的与被燃料N喷吹一侧相反一侧的贯通孔2b。而且，在该燃料保持部2的与被燃料N喷吹一侧相反一侧的开口部，与上述开口部对向地配置有对向板4。
即，对向板4隔着围壁3的火焰喷出口3a与贯通孔2b的形成有开口部的燃料保持部2相对向。
该对向板4承受经由贯通孔2b到达的燃料N。并且，例如优选由耐火性的网板等附着的燃料容易挥发的多孔体形成。
根据采用这种结构的本实施方式的点火装置40，从燃料喷射装置200喷射的燃料N的一部分经由贯通孔2b到达并附着在对向板4上。
另一方面，附着在对向板4上的燃料N被从火焰喷出口3a喷出的火焰灼烧而挥发。
因此，根据本实施方式的点火装置40，能够促进燃料N的挥发，使点火后的点火装置40周边的燃烧稳定。
（第5实施方式）
接着，对本发明的第5实施方式进行说明。另外，在本实施方式的说明中，对于与上述第1实施方式同样的部分省略或者简化其说明。
图6是表示本实施方式的点火装置50的大致结构的剖视图。如该图所示，本实施方式的点火装置50在被围壁3包围的停顿区域R设置有第2热线点火塞5。
该第2热线点火塞5与热线点火塞1同样，从点火装置50自身的设置部100朝向下方突出，其前端具有作为发热到混合气体Y的点燃温度以上的温度的发热区域发挥功能的前端部5a（第2发热区域）。
也就是说，本实施方式的点火装置50具备配置在停顿区域R的作为发热区域发挥功能的第2热线点火塞5的前端部5a。另外，也能够将热线点火塞1换成火花塞使用。
根据采用这种结构的本实施方式的点火装置50，由于流入停顿区域R的混合气体Y先在停顿区域R加热到点燃温度以上，所以与具备单一的热线点火塞1的情况相比能够进一步提高点燃性。
（第6实施方式）
接着，对本发明的第6实施方式进行说明。另外，在本实施方式的说明中，对于与上述第1实施方式同样的部分省略或者简化其说明。
图7A是表示本实施方式的点火装置60的大致结构的剖视图。如该图所示，本实施方式的点火装置60具备经由停顿区域R向热线点火塞1的前端部1a供给空气X1的空气供给部6。
根据采用这种结构的本实施方式的点火装置60，能够提高向热线点火塞1的前端部1a供给的混合气体Y的氧浓度，进一步提高点燃性。
另外，也可以如图7B所示，将空气供给部6与贯通孔2b相连。而且，也可以将空气供给部6与贯通孔2c相连。
即使在采用这种结构的情况下，也能够提高向热线点火塞1的前端部1a供给的混合气体Y的氧浓度，进一步提高点燃性。
（第7实施方式）
接着，作为对本发明的第7实施方式，对相对于上述实施方式的点火装置的点火顺序进行说明。
另外，该点火顺序由具备定时功能的控制部（未图示）总括。而且，在本实施方式中，配置有计量点火装置周围的温度的温度传感器，在该温度传感器的检测信号输入控制部的环境下进行点火。
图8是说明本实施方式的点火顺序的流程图。以下一边参照图8的流程图一边进行说明。
首先，控制部对热线点火塞1的前端部1a进行预热（步骤S1）。另外，在如上述第5实施方式那样具备第2热线点火塞5的情况下，也对该第2热线点火塞5的前端部5a进行预热。
接着，控制部控制燃料喷射装置200，短时间喷射大量的燃料（步骤S2）。另外，在步骤S2喷射的燃料的量以及喷射时间预先基于实验等确定并存储在控制部中。
接着，控制部停止燃料的喷射一定时间（步骤S3）。通过这样停止燃料的喷射一定时间，能够促进在步骤S2中喷射燃料之际所形成的火焰核的成长。
接着，控制部再次开始燃料的喷射（步骤S4）。此时，火焰核在步骤S3成长并稳定，因再次供给燃料而失火的可能性小。因此，能够使火焰核进一步成长。
最终，控制部计量点火装置10周围的温度（步骤S5）。在周围的温度正在上升的情况下作为点火成功而结束点火顺序，在周围的温度未上升的情况下作为未点火而再次返回步骤S3。
另外，在燃料保持部2被气化前的燃料湿润的情况下，在下一次的加热之际，将燃料保持部2湿润的燃料先气化再从燃料保持部2喷出。并且，由于气化后的燃料喷出的势头保持到湿润的燃料排出到燃料保持部2之外，所以氧（废气）不能够进入燃料保持部2，点火时间推迟。
因此，优选设置在点火顺序结束，进而过滤器的再生处理也结束并熄火后，以不点燃的程度的温度对燃料保持部2进行加热而使燃料保持部2干燥的工序。
（第8实施方式）
接着，对本发明的第8实施方式进行说明。另外，在本实施方式的说明中，对于与上述第1实施方式同样的部分省略或者简化其说明。
图9A是表示本实施方式的点火装置70的大致结构的立体图。如该图所示，本实施方式的点火装置70具备支撑燃料保持部2的支架部71。该支架部71固定在围壁3上，从下方支撑燃料保持部2。
根据具有这种结构的本实施方式的点火装置70，由于燃料保持部2被支架部71支撑，所以能够防止燃料保持部2脱落。
另外，支架部71的形状仅是一例，是可以变更的。例如，也可以将支架部71的宽度设定成与燃料保持部2的宽度相符。
（第9实施方式）
接着，对本发明的第9实施方式进行说明。另外，本实施方式的点火装置80是上述第8实施方式的点火装置70的变形例。因此，在以下的说明中，针对与点火装置70的不同点进行说明。
图9B是表示本实施方式的点火装置80的大致结构的立体图。如该图所示，在本实施方式的点火装置80中，燃料保持部2被分割成四个小片2A。
并且，取代上述第8实施方式的支架部71，具备具有用于保持分割的燃料保持部2的爪部81a的支架部81。
而且，如图9B所示，本实施方式的点火装置80在支架部81与燃料保持部2之间配置有耐热性的缓冲材料82。另外，作为缓冲材料82，例如可以使用陶瓷纤维。
根据具有这种结构的本实施方式的点火装置80，由于燃料保持部2被分割，所以即使在燃料保持部2因热收缩而形状变化的情况下，也能够降低作用在燃料保持部2上的应力。
进而，根据本实施方式的点火装置80，由于在支架部81与燃料保持部2之间配置有耐热性的缓冲材料82，所以能够通过缓冲材料82收缩而释放燃料保持部2膨胀所产生的形状变化，降低作用在燃料保持部2上的应力。
另外，燃料保持部2的分割形状仅是一例，是能够变更的。例如可以将燃料保持部2进一步分割成多个小片。
以上，参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不仅限于上述实施方式，在上述实施方式中所示的各结构部件的诸多形状及组合等仅是一例，能够在不脱离本发明的宗旨的范围内基于设计要求进行各种变更。
如上所述。根据本发明，能够提高对含有氧化剂和燃料的混合气体进行点火的点火装置的点燃性。

Claims (10)

1. 一种点火装置，对含有氧化剂和燃料的混合气体进行点火，其特征在于，具备：
发热体，从设置部朝向下方突出，前部具有发热到上述混合气体的点燃温度以上的温度的发热区域；
燃料保持部，包围上述发热区域并且上述发热区域配置在内部，具有上部开口的贯通孔；
围壁，形成与上述贯通孔的上部相连的空间，并且具有从该空间向外部开口的火焰喷出口。
2. 如权利要求1所述的点火装置，其特征在于，上述燃料保持部在被上述燃料喷吹的方向上开口，并且具备与上述发热区域连通的第2贯通孔。
3. 如权利要求2所述的点火装置，其特征在于，上述第2贯通孔的直径大于上述贯通孔的直径。
4. 如权利要求2所述的点火装置，其特征在于，上述第2贯通孔贯通到被上述燃料喷吹一侧的相反一侧，点火装置具备与形成在该相反一侧的上述第2贯通孔的开口部相对向地配置的对向板。
5. 如权利要求1所述的点火装置，其特征在于，上述火焰喷出口相对于上述燃料保持部偏向被上述燃料喷吹一侧地形成。
6. 如权利要求1所述的点火装置，其特征在于，具备配置在上述空间中的第2发热区域。
7. 如权利要求1所述的点火装置，其特征在于，具备向上述发热区域供给空气的空气供给部。
8. 如权利要求1所述的点火装置，其特征在于，具备支撑上述燃料保持部的支架部。
9. 如权利要求8所述的点火装置，其特征在于，上述燃料保持部分割成多个小片。
10. 如权利要求8所述的点火装置，其特征在于，具备配置在上述燃料保持部与上述支架部之间的缓冲材料。
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