CN103097683A

CN103097683A - 后处理燃烧器系统的预热方法

Info

Publication number: CN103097683A
Application number: CN2011800445175A
Authority: CN
Inventors: 津曲一郎
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2010-09-16
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2031-09-15
Also published as: US20130160431A1; WO2012035774A1; CN103097683B; EP2617957A4; EP2617957A1; JP5383615B2; JP2012062821A

Abstract

本发明涉及后处理燃烧器系统的预热方法，该后处理燃烧器系统在装备于排气管（11）的中途的微粒过滤器（12）（排气净化材料）的上游设置燃烧器（14），利用该燃烧器（14）的燃烧能对上述微粒过滤器（12）进行加热，该预热方法的特征在于，在燃烧器（14）的环境温度变为规定温度以下的条件下，以对负责上述燃烧器（14）的燃料喷雾的电磁阀式的喷射器（15）停止了燃料供给的状态进行通电，使喷射器（15）内部的电磁线圈产生由通电得到的焦耳热来进行预热。

Description

后处理燃烧器系统的预热方法

技术领域

本发明涉及后处理燃烧器（burner）系统的预热方法。

背景技术

以往，在柴油机中，在排气气体流通的排气管的中途装备有微粒过滤器（particulate filter），通过该微粒过滤器对排气气体中所含的微粒（Particulate Matter：粒子状物质）进行捕获收集，但是，在通常的柴油机的运转状态下，得到微粒进行自燃的程度高的排气温度的机会少，因此使微粒过滤器整体担载将Pt、Pd等作为活性物种的氧化催化剂。

即，如果采用这样的担载有氧化催化剂的微粒过滤器，则所捕获收集的微粒的氧化反应被促进，着火温度降低，即使是比以往低的排气温度，也能够燃烧除去微粒。

但是，即使在采用了这样的微粒过滤器的情况下，因为在排气温度低的运转区域中与微粒的处理量相比捕获收集量高，所以当这样的在低的排气温度下的运转状态持续时，也存在微粒过滤器的再生无法良好地进行并且该微粒过滤器陷入过捕获收集状态的可能性。

因此，考虑如下情况：在微粒过滤器的前级附带装备流通（flow-through）型的氧化催化剂，在微粒的堆积量增加的阶段在上述氧化催化剂的上游的排气气体中添加燃料，使微粒过滤器进行强制再生。

也就是说，如果在氧化催化剂的上游的排气气体中添加燃料，则该添加燃料（HC）在通过前级的氧化催化剂的期间进行氧化反应，因此通过该反应热进行升温后的排气气体的流入使得紧接着的微粒过滤器的催化剂床温度提升，微粒烧尽，谋求微粒过滤器的再生化。

但是，在像光在拥塞路段行驶的城市地区的公共汽车等那样排气温度低的运转状态持续较长的运行形态的车辆中，前级的氧化催化剂难以升温到能发挥充分的催化剂活性的催化剂床温度，该氧化催化剂中的添加燃料的氧化反应未活跃化，因此存在不能在短时间内效率良好地使微粒过滤器进行再生的问题。

因此，近年来，研究在微粒过滤器的入侧设置燃烧器，与车辆的运转状态无关地利用上述燃烧器的燃烧对已捕获收集的微粒进行焚烧，使微粒过滤器在短时间内效率良好地进行再生。

再有，作为与这种使用燃烧器对排气净化催化剂、排气气体进行加热的技术相关连的现有技术文献信息，有下述的专利文献1、专利文献2。

现有技术文献

专利文献

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

发明要解决的课题

然而，在寒冷地区等的冷启动时，在想立刻进行微粒过滤器的强制再生的情况下、或者在想提升配置在微粒过滤器的下游侧的各种催化剂（以尿素水、HC为还原剂对NOx进行还原净化的选择还原型催化剂等）的床温度来促使活性化的情况下，即使欲用凉透了的状态的燃烧器开始燃烧，也会因为在喷射器（injector）内部的燃料变凉而变为粘度高的状态，所以存在未将燃料喷雾良好地进行微粒化并且着火变得不稳定的不良。

本发明是鉴于上述的实际情况而完成的，其目的在于在冷启动时对燃烧器进行预热来改善着火的稳定性。

用于解决课题的方案

本发明是一种后处理燃烧器系统的预热方法，所述后处理燃烧器系统在装备于排气管的中途的排气净化材料的上游设置燃烧器，利用该燃烧器的燃烧能对所述排气净化材料进行加热，所述预热方法的特征在于，在燃烧器的环境温度变为规定温度以下的条件下，以对负责所述燃烧器的燃料喷雾的电磁阀式的喷射器停止了燃料供给的状态进行通电，使喷射器内部的电磁线圈产生由通电得到的焦耳热来进行预热。

于是，如果这样做，则即使在寒冷地区等的冷启动时燃烧器变为凉透了的状态，也会在燃烧器的环境温度变为规定温度以下的条件下对喷射器形成通电，利用该通电，喷射器内部的电磁线圈产生焦耳热，由此喷射器内部的燃料被加热而粘度降低，因此，将燃料喷雾良好地进行微粒化，大幅度地提高了着火的稳定性。

再有，在对电磁线圈通电来将燃烧器预热时，在停止了燃料供给的状态下进行，因此，即使电磁线圈由于通电而励磁，喷射器内部的燃料回路改换，也不会从喷射器对燃料进行喷雾。

进而，在本发明的方法中，优选根据燃烧器的环境温度来变更对喷射器的通电时间，如果这样做，则能以燃烧器的环境温度越低对喷射器的通电时间越长的方式增加焦耳热的产生量。

发明效果

根据上述的本发明的后处理燃烧器系统的预热方法，能起到如下述那样的各种优越的效果。

（I）因为在燃烧器的环境温度变为规定温度以下的条件下对喷射器进行通电，利用该通电能使喷射器内部的电磁线圈产生焦耳热，能对喷射器内部的燃料进行加热而使粘度降低，所以即使在寒冷地区等的冷启动时燃烧器变为凉透了的状态下，也能将燃料喷雾良好地进行微粒化，能大幅度地改善着火的稳定性。

（II）因为在冷启动时对燃烧器进行预热时，不需要新增设特殊的附带设备，能利用对已设在喷射器内部的电磁线圈进行通电而得到的焦耳热进行燃烧器的预热，所以能以极其廉价的成本实施。

（III）如果根据燃烧器的环境温度来变更对喷射器的通电时间，则能以燃烧器的环境温度越低对喷射器的通电时间越长的方式增加焦耳热的产生量，因此，能更可靠地对燃烧器进行预热来改善着火的稳定性，并且，能极力避免过量的通电，能将该通电所需的功耗抑制在所需要的最小限度。

附图说明

图1是表示应用本发明的后处理燃烧器系统的基本结构的概略图。

图2是说明在图1的控制装置中进行的控制顺序的流程图。

图3是表示与图2的燃烧器预热处理相关的详细的控制顺序的流程图。

图4是表示燃烧器的环境温度与通电时间的关系的图表。

图5是表示与图2的燃烧器工作处理相关的详细的控制顺序的流程图。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边说明本发明的实施方式。

图1～图5是表示应用本发明的后处理燃烧器系统的基本结构的图，图1中的附图标记1表示装备有涡轮增压器（turbo charger）2的柴油机，将从空气过滤器（air cleaner）3引导的进气4通过进气管5送到上述涡轮增压器2的压缩机2a，将以该压缩机2a加压的进气4送到中间冷却器（intercooler）6进行冷却，进而将进气4从该中间冷却器6引导到进气歧管（manifold）7，分配给柴油机1的各气缸8（在图1中例示了串联6个气缸的情况），此外，将从上述柴油机1的各气缸8排出的排气气体9经由排气歧管10送到涡轮增压器2的涡轮（turbine）2b，在驱动该涡轮2b之后将该排气气体9向排气管11送出。

而且，在上述排气管11的中途，被消声器（muffler）13抱持地装备有整体担载了氧化催化剂的微粒过滤器12（排气净化材料），并且，在该微粒过滤器12的前级装备有喷射适量的燃料使其着火燃烧的燃烧器14。

在该燃烧器14中具备负责该燃烧器14的燃料喷雾的电磁阀式的喷射器15、用于对从该喷射口喷射出的燃料进行点火的火花塞16、以及检测火焰温度的温度传感器17，但是即使在燃烧器14的非燃烧时该温度传感器17也对燃烧器14的环境温度进行检测，其检测信号17a被输入到构成发动机控制计算机（ECU：Electronic Control Unit，电子控制单元）的控制装置18。

而且，在上述控制装置18中，在基于上述检测信号17a把握的燃烧器14的环境温度为规定温度以下的条件下，向上述喷射器15输出指示工作的工作信号15a，更具体地说，对上述喷射器15形成通电。

此时，未向将燃料供给到喷射器15的燃料泵19输出指示该燃料泵19的工作的工作信号19a，更具体地说，切断对上述燃料泵19的通电。

再有，在通常的燃烧器14的工作状态下，对上述燃料泵19输出指示工作的工作信号19a，并且，对上述火花塞16输出指示打火（spark）的点火信号16a，进而，对从涡轮增压器2的压缩机2a的下游抽出进气4的一部分作为燃烧用空气而引导到燃烧器14的燃烧用空气供给管20的燃烧空气阀21输出指示开阀动作的开阀信号21a，在此之后，向上述喷射器15输出指示工作的工作信号15a。

图2是用流程图说明在上述控制装置中进行的控制顺序的图，在产生燃烧器14的工作请求时，判定由温度传感器17检测出的燃烧器14的环境温度是否低于0℃，在低于0℃的情况下，选择燃烧器预热处理，在该处理后再次进行环境温度的判定，在燃烧器14的环境温度为0℃以上的情况下，选择通常的燃烧器工作处理。再有，虽然在此将判定向燃烧器预热处理的转移的阈值设为0℃并进行了说明，但是显然，能以0℃以外的任意的温度设定该阈值。

图3是表示与图2的流程图中的燃烧器预热处理相关的详细的控制顺序的图，首先当开始喷射器15的通电时，从如图4那样的控制图（map）读出与环境温度对应的通电时间，等待经过该读出的通电时间，结束喷射器15的通电，由此结束燃烧器预热处理。

附带地，图5是表示与图2的流程图中的通常的燃烧器工作处理相关的详细的控制顺序的图，在这样的通常的燃烧器14的工作控制中，分别执行燃料泵19的工作、火花塞16打火的开始、燃烧用空气供给管20的燃烧空气阀21的开阀动作，在此之后，开始喷射器15的控制，实施燃烧器14的着火控制、用于使微粒过滤器12进行强制再生的再生控制、或者用于提升配置在其下游侧的各种催化剂（以尿素水、HC为还原剂对NOx进行还原净化的选择还原型催化剂等）的床温度来促使活性化的升温控制，在该再生条件或升温条件被清除（clear）时，结束燃烧器工作处理。

于是，如果以这样的控制顺序控制燃烧器14，则即使在寒冷地区等的冷启动时燃烧器14变为凉透了的状态，也会在由温度传感器17检测出的燃烧器14的环境温度变为规定温度以下的条件下对喷射器15形成通电，利用该通电，喷射器15内部的电磁线圈产生焦耳热，由此喷射器15内部的燃料被加热而粘度降低，因此，将燃料喷雾良好地进行微粒化，大幅度地提高了着火的稳定性。

再有，在对电磁线圈通电来将燃烧器14预热时，不对燃料泵19输出指示工作的工作信号19a，使得在停止了燃料供给的状态下进行，因此，即使电磁线圈由于通电而励磁，喷射器15内部的燃料回路改换，也不会从喷射器15对燃料进行喷雾。

因此，根据上述实施例，在燃烧器14的环境温度变为规定温度以下的条件下对喷射器15进行通电，利用该通电能使喷射器15内部的电磁线圈产生焦耳热，能对喷射器15内部的燃料进行加热而使粘度降低，因此，即使在寒冷地区等的冷启动时燃烧器14变为凉透了的状态，也能将燃料喷雾良好地进行微粒化，能大幅度地改善着火的稳定性。

此外，在冷启动时对燃烧器14进行预热时，不需要新增设特殊的附带设备，能利用对已设在喷射器15内部的电磁线圈进行通电而得到的焦耳热进行燃烧器14的预热，因此，能以极其廉价的成本实施。

进而，因为能以燃烧器14的环境温度越低对喷射器15的通电时间越长的方式增加焦耳热的产生量，所以能更可靠地对燃烧器14进行预热来改善着火的稳定性，并且，能极力避免过量的通电，能将该通电所需的功耗抑制在所需要的最小限度。

再有，本发明的后处理燃烧器系统的预热方法不只限定于上述的实施例，虽然在图示例子中，针对紧接着燃烧器的排气净化材料为微粒过滤器的情况进行了说明，但是显然，本发明的后处理燃烧器系统也能同样地应用于以下情况，即，将具备即使在氧共存下也选择性地使NOx与还原剂进行反应的性质的选择还原型催化剂、NOx储存还原催化剂等的各种排气净化催化剂作为排气净化材料来代替微粒过滤器进行配置或者另外配置在微粒过滤器的下游侧，即，本发明的后处理燃烧器系统也能同样地应用于为了使这些排气净化催化剂在冷启动时升温至活性温度域而使用燃烧器的形态的后处理燃烧器系统，其中，上述NOx储存还原催化剂具备在排气空燃比低时对排气气体中的NOx进行氧化以硝酸盐的状态临时地进行储存并且在排气气体中的O₂浓度降低时利用未燃HC、CO等的介于其间来分解放出NOx而进行还原净化的性质。

附图标记的说明：

11 排气管；

12 微粒过滤器（排气净化材料）；

14 燃烧器；

15 喷射器；

15a 工作信号；

17 温度传感器；

17a 检测信号；

18 控制装置；

19 燃料泵；

19a 工作信号。

Claims

1.一种后处理燃烧器系统的预热方法，所述后处理燃烧器系统在装备于排气管的中途的排气净化材料的上游设置燃烧器，利用该燃烧器的燃烧能对所述排气净化材料进行加热，所述预热方法的特征在于，在燃烧器的环境温度变为规定温度以下的条件下，以对负责所述燃烧器的燃料喷雾的电磁阀式的喷射器停止了燃料供给的状态进行通电，使喷射器内部的电磁线圈产生由通电得到的焦耳热来进行预热。

2.根据权利要求1所述的后处理燃烧器系统的预热方法，其中，根据燃烧器的环境温度来变更对喷射器的通电时间。