CN102822466B - 后处理燃烧器系统的燃料防冻方法及装置 - Google Patents

后处理燃烧器系统的燃料防冻方法及装置 Download PDF

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Abstract

涉及后处理燃烧器系统的燃料防冻方法，在装备于排气管途中的颗粒过滤器(12)(排气净化材料)的上游设置燃烧器(14)，从与柴油发动机(1)(发动机)共用的燃料箱(16)经由供油管(17)对该燃烧器(14)供给燃料，并且将剩余的燃料经由回油管(18)送回上述燃料箱(16)，在车辆行驶过程中大气温度变为规定温度以下的条件下，经由供油管(17)和回油管(18)定期地使燃料在燃烧器(14)和燃料箱(16)之间循环。

Description

后处理燃烧器系统的燃料防冻方法及装置
技术领域
本发明涉及后处理燃烧器系统的燃料防冻方法及装置。
背景技术
一直以来，在柴油发动机中，在排出气体所流动通过的排气管途中装备颗粒过滤器，通过该颗粒过滤器捕集排出气体中所含有的颗粒物(Particulate Matter：粒子状物质)，但在通常的柴油发动机的运转状态下，得到颗粒物自身燃烧程度的高排气温度的机会少，所以使以Pt或Pd等为活性中心的氧化催化剂整体担载于颗粒过滤器。
即，如果采用此类担载有氧化催化剂的颗粒过滤器，则促进所捕集的颗粒物的氧化反应，着火温度降低，即使在比目前更低的排气温度下也能够燃烧除去颗粒物。
但是，即使在采用这样的颗粒过滤器的情况下，在排气温度低的工作范围，与颗粒物的处理量相比捕集量提高，所以，如果这种低排气温度下的运转状态持续，则有可能颗粒过滤器的再生无法良好进行而该颗粒过滤器陷入过度捕集状态。
因此，考虑在颗粒过滤器的前段附带装备流通型氧化催化剂，在颗粒物的堆积量不断增加的阶段通过上述氧化催化剂向上游的排出气体中添加燃料而使颗粒过滤器强制再生。
即，如果通过氧化催化剂向上游的排出气体中添加燃料，则该添加燃料(HC)在通过前段的氧化催化剂期间发生氧化反应，所以，通过因该反应热而升温的排出气体的流入，之后的颗粒过滤器的催化床温度升高，颗粒物被燃烧殆尽，从而实现颗粒过滤器的再生化。
但是，对于如仅行驶于交通拥堵路段的城市公交车等排气温度低的运转状态长时间持续的运行状态的车辆而言，难以升温至前段的氧化催化剂能发挥充分的催化活性的催化床温度，该氧化催化剂中的添加燃料的氧化反应无法激活，所以存在着不能使颗粒过滤器在短时间内高效地再生的问题。
因此，近年来，研究了在颗粒过滤器的入口侧设置燃烧器，无论车辆的运转状态如何均通过上述燃烧器的燃烧来焚烧已捕集的颗粒物，从而使颗粒过滤器在短时间内高效地再生。
此外，作为与这种排气净化催化剂或使用燃烧器加热排气的技术相关的现有技术文献信息，有下列专利文献1和专利文献2。
专利文献1：日本特开平5-86845号公报
专利文献2：日本特开平6-167212号公报。
发明内容
发明要解决的问题
然而，颗粒过滤器的强制再生被认为是车辆每行驶1日进行1~2次左右，但除了进行颗粒过滤器的强制再生时以外，燃烧器停止而输往该燃烧器的燃料在管道内停滞，所以，如果在大气温度低的条件下行驶，则将燃料从燃料箱输送至燃烧器的供油管和将剩余的燃料送回燃料箱的回油管被行驶时的风冷却而发生冻结(在粘度高的蜡析出而流动性显著降低后，整体冻结)，由此，有可能上述供油管和回油管发生堵塞而无法在必要时使燃烧器燃烧。
本发明是鉴于上述实际情况而做出的，其目的在于，即使在大气温度低的条件下行驶，也不在将燃烧器与燃料箱之间连接的供油管和回油管中发生冻结。
用于解决问题的技术方案
本发明为后处理燃烧器系统的燃料防冻方法,在装备于排气管途中的排气净化材料的上游设置燃烧器，从与发动机共用的燃料箱经由供油管对该燃烧器供给燃料，并且将剩余的燃料经由回油管送回上述燃料箱，其特征在于，在车辆行驶过程中大气温度变为规定温度以下的条件下，经由供油管和回油管定期地使燃料在燃烧器与燃料箱之间循环。
而且，在车辆行驶过程中，从燃料箱输送至发动机的燃料的剩余部分被送回上述燃料箱，该燃料箱内的燃料成为被从上述发动机送回的燃料加热的状态，所以，如果在车辆行驶过程中大气温度变为规定温度以下的条件下经由供油管和回油管定期地使燃料在燃烧器与燃料箱之间循环，则能够使在燃烧器停止时在供油管和回油管中停滞的燃料的温度定期地升温。
此外，在本发明的方法中，优选地根据大气温度改变在大气温度变为规定温度以下的条件下定期地使燃料循环时的间隔，如果这样，则大气温度越低则燃料的循环间隔缩短，能够提高燃料的循环频率。
另外，本发明为后处理燃烧器系统的燃料防冻装置，在装备于排气管途中的排气净化材料的上游设置燃烧器，从与发动机共用的燃料箱经由供油管对该燃烧器供给燃料，并且将剩余的燃料经由回油管送回上述燃料箱，其特征在于，所述装置具备温度传感器、泵以及控制装置，温度传感器检测大气温度，泵装备于供油管途中且将燃料送入燃烧器，控制装置输入来自于上述温度传感器的检测信号，并且基于该检测信号驱动上述泵，使得在大气温度变为规定温度以下的条件下，能够经由供油管和回油管定期地使燃料在燃烧器与燃料箱之间循环。
此外，在本发明的装置中，优选地以能够根据大气温度改变用于在大气温度变为规定温度以下的条件下定期地使燃料循环的泵驱动间隔的方式构成控制装置。
发明的效果
依照上述本发明的后处理燃烧器系统的燃料防冻方法及装置，可起到如下各种优异的效果。
(I) 在车辆行驶过程中大气温度变为规定温度以下的条件下，使在车辆行驶过程中被从发动机送回的燃料剩余部分加热的燃料箱内的燃料定期地在燃烧器与燃料箱之间循环，所以，能够使在燃烧器停止时在供油管和回油管中停滞的燃料的温度定期地升温，能够预防这些供油管和回油管中的燃料的冻结。
(II) 如果根据大气温度改变在大气温度变为规定温度以下的条件下定期地使燃料循环时的间隔，则大气温度越低则燃料的循环间隔缩短，能够提高燃料的循环频率，所以能够更可靠地防止供油管和回油管中的燃料的冻结，并且能够尽量避免过剩的燃料的循环而将该循环所需的消耗电力抑制到最小必要限度。
附图说明
图1为示出本发明的一个实施例的燃料管系统图。
图2为示出适用本发明的后处理燃烧器系统的基本构成的示意图。
图3为示出大气温度与泵驱动间隔的关系的曲线图。
图4为示出泵驱动与燃料温度的关系的曲线图。
具体实施方式
以下，参照附图并说明发明的实施方式。
图1和图2示出本发明的一个实施例，图1示出与本实施例直接相关的通向燃烧器的燃料管系统，但首先根据图2说明后处理燃烧器系统的基本构成。
图2中的符号1表示装备了涡轮增压机2的柴油发动机，从空气净化器3导入的吸气4通过吸气管5被送往上述涡轮增压机2的压缩机2a，由该压缩机2a加压的吸气4被送往中间冷却器6进行冷却，吸气4从该中间冷却器6进一步导入吸气歧管7而被分配给柴油发动机1的各汽缸8(在图1中举例示出串联6个汽缸的情况)，另外，从上述柴油发动机1的各个汽缸8排出的排气9经由排气歧管10被送往涡轮增压机2的涡轮2b，在驱动该涡轮2b后被送往排气管11排出。
而且，在上述排气管11途中，将整体担载了氧化催化剂的颗粒过滤器12(排气净化材料)握持装备于消音器13，并且在该颗粒过滤器12的前段装备喷射适量燃料使其着火燃烧的燃烧器14，该燃烧器14具备这里未图示的喷射适量燃料的燃料喷嘴以及用于对从其喷射口喷射的燃料点火的火花塞而构成。
此外，对于上述燃烧器14，连接从涡轮增压机2的压缩机2a下游分岔的燃烧用空气供给管15，能够通过该燃烧用空气供给管15将由上述压缩机2a过度供给的吸气4的一部分排出而作为燃烧用空气导入。
在这样的图2的后处理燃烧器系统中，燃料向燃烧器14的供给如图1所示经由燃料管系统进行，从与柴油发动机1共用的燃料箱16经由供油管17对燃烧器14供给燃料，并且将剩余的燃料经由回油管18送回上述燃料箱16。
如果更详细地叙述，则在上述供油管17装备有将燃料送入燃烧器14的泵19，通过该泵19的驱动，燃料箱16的燃料在燃料过滤器20处过滤后被送入燃烧器14之前的空气雾化器21，在此与来自空气箱(未图示)的加压空气(雾化用空气)混合，之后从燃料喷嘴呈雾状喷射，通过燃料喷射量的控制，燃烧中未使用而剩余的燃料从上述空气雾化器21经由回油管18被送回燃料箱16。
另外，在驾驶室22(在图1的图示中设想为卡车等的驾驶室)内的适宜位置设置检测大气温度的温度传感器23，来自该温度传感器23的检测信号23a被输入控制装置24，在该控制装置24中，基于来自上述温度传感器23的检测信号23a，在大气温度变为规定温度以下的条件下，通过面向上述泵19的控制信号19a的输出，从而实行经由供油管17和回油管18定期地使燃料在燃烧器14与燃料箱16之间循环的控制。
在此，用于在大气温度变为规定温度以下的条件下定期地使燃料循环的泵19的驱动间隔如图3中曲线图所示，根据大气温度在控制装置24内随时改变，使得大气温度越低则燃料的循环间隔缩短。
此外，在图1中，符号25表示装备于驾驶室22的车宽方向两侧的车轮，26表示变速器。
而且，如目前众所周知的，在车辆行驶过程中，从燃料箱16送至柴油发动机1的燃料的剩余部分被送回上述燃料箱16，该燃料箱16内的燃料成为被从上述柴油发动机1送回的燃料加热的状态，所以，如果在车辆行驶过程中大气温度变为规定温度以下的情况由控制装置24基于来自温度传感器23的检测信号23a识别出，通过来自该控制装置24的控制信号19a定期地驱动泵19，经由供油管17和回油管18使燃料在燃烧器14与燃料箱16之间循环，那么在燃烧器14停止时在供油管17和回油管18中停滞的燃料的温度被定期地升温。
因此，依照上述实施例，在车辆行驶过程中大气温度变为规定温度以下的条件下，在车辆行驶过程中使被从柴油发动机1送回的燃料的剩余部分加热的燃料箱16内的燃料定期地在燃烧器14与燃料箱16之间循环，所以，能够使在燃烧器14停止时在供油管17和回油管18中停滞的燃料的温度定期地升温，能够预防这些供油管17和回油管18中的燃料的冻结。
图4为表示泵19的驱动与燃料温度的关系的曲线图，示出在回油管18相对于燃料箱16的连接部分附近测温的结果，如在此显示的，如果驱动泵19而在燃烧器14与燃料箱16之间开始燃料的循环，则燃料温度立即上升，在从停止泵19的驱动直到泵19的下一次驱动的间隔内，能够将燃料温度保持在无需担心冻结的温度范围。
在此，如图4的曲线图所示，在停止泵19的驱动之后，燃料温度缓慢降低，但其降低程度根据大气温度变化，所以，如本实施例那样，如果根据大气温度改变泵19的驱动间隔，使得大气温度越低则燃料的循环间隔缩短而提高燃料的循环频率，则能够更可靠地防止供油管17和回油管18中的燃料的冻结，而且，也能够尽量避免过剩的燃料的循环而将该循环所需的消耗电力抑制到最小必要限度。
此外，本发明的后处理燃烧器系统的燃料防冻方法及装置并不仅仅限于上述实施例，在与上述实施例有关的说明中，说明了排气净化材料为颗粒过滤器的情况，但是，本发明的后处理燃烧器系统在以选择还原型催化剂或NOx吸留还原催化剂等各种排气净化催化剂作为排气净化材料的情况下当然能够同样适用，所述选择还原型催化剂具备即使在氧气共存下也可选择性地使NOx与还原剂反应的性质，所述NOx吸留还原催化剂具备当排气空燃比不足时氧化排出气体中的NOx、以硝酸盐的状态暂时吸留并在排出气体中的O2浓度降低时通过未燃烧的HC或CO等的介入而分解放出NOx进行还原净化的性质，即，能够同样适用于为使这些排气净化催化剂在寒冷时升温至活性温度范围而使用燃烧器的方式的后处理燃烧器系统。
符号说明
1  柴油发动机(发动机)
11  排气管
12  颗粒过滤器(排气净化材料)
14  燃烧器
16  燃料箱
17  供油管
18  回油管
19  泵
19a  控制信号
23  温度传感器
23a  检测信号
24  控制装置。

Claims (4)

1.一种后处理燃烧器系统的燃料防冻方法，在装备于排气管途中的排气净化材料的上游设置燃烧器，从与发动机共用的燃料箱经由供油管对该燃烧器供给燃料，并且将剩余的燃料经由回油管送回所述燃料箱，其中，在车辆行驶过程中大气温度变为规定温度以下的条件下，经由供油管和回油管定期地使被从所述发动机送回的燃料加热后的所述燃料箱内的燃料在燃烧器与燃料箱之间循环。
2.根据权利要求1所述的后处理燃烧器系统的燃料防冻方法，其特征在于，根据大气温度，改变在大气温度变为规定温度以下的条件下定期地使燃料循环时的间隔时间。
3.一种后处理燃烧器系统的燃料防冻装置，在装备于排气管途中的排气净化材料的上游设置燃烧器，从与发动机共用的燃料箱经由供油管对该燃烧器供给燃料，并且将剩余的燃料经由回油管送回所述燃料箱，其中，所述后处理燃烧器系统的燃料防冻装置具备温度传感器、泵以及控制装置，所述温度传感器检测大气温度，所述泵装备于供油管途中且将燃料送入燃烧器，所述控制装置输入来自所述温度传感器的检测信号，并且基于该检测信号驱动所述泵，使得在大气温度变为规定温度以下的条件下，能够经由供油管和回油管使被从所述发动机送回的燃料加热后的所述燃料箱内的燃料定期地在燃烧器与燃料箱之间循环。
4.根据权利要求3所述的后处理燃烧器系统的燃料防冻装置，其特征在于，以能够根据大气温度改变用于在大气温度变为规定温度以下的条件下定期地使燃料循环的泵驱动间隔的方式构成控制装置。
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