JP2014070754A - バーナー - Google Patents

Abstract

【課題】混合気の着火性が変わることが抑えられるバーナーを提供する。
【解決手段】混合気を生成する混合室４７と混合気を燃焼する燃焼室４８とを仕切る仕切壁４９を備え、仕切壁４９には、混合室４７と燃焼室４８とに連通する複数の連通路５０が形成され、仕切壁４９を加熱する加熱部５９が取り付けられている。こうした構成によれば、加熱部５９の加熱によって仕切壁４９及びメッシュ５１が昇温されて、これら仕切壁４９及びメッシュ５１に付着した微粒子が焼却される。
【選択図】図２

Description

本開示の技術は、混合室と燃焼室とを仕切る仕切壁を備えるバーナーに関する。

従来から、ディーゼルエンジンの排気通路には、排気を浄化する排気浄化装置が配設されている。排気浄化装置には、例えば排気に含まれる微粒子（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）を捕捉するディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）が配設されている。こうしたＤＰＦにおいては、微粒子の捕捉機能を保つために、ＤＰＦの捕捉した微粒子を焼却する再生処理が行なわれる。

こうした再生処理は、ＤＰＦの前段に配設されたバーナーの作動により行われる。バーナーは、バーナーの燃焼室にて生成される燃焼ガスを再生処理時に排気通路に供給する。そして、燃焼ガスによって昇温された排気がＤＰＦに流入することで、ＤＰＦの捕捉した微粒子が焼却される（例えば、特許文献１参照）

こうしたバーナーには、燃焼ガスに含まれる未燃燃料を低減させるべく、燃焼室に対して燃料と空気とを個別に供給することなく、燃料と空気との混合気を燃焼室に供給する予混合方式のバーナーが知られている。予混合方式のバーナーでは、予混合室と燃焼室とが仕切壁で仕切られており、予混合室にて生成された混合気は、仕切壁に形成された複数の連通路を通じて燃焼室へと流入する。

特開２０１１−１８５４９３号公報

ところで、バーナーの非作動時には、排気通路を流れる排気の一部が燃焼室へ流入する。そのため、排気に含まれている微粒子が仕切壁に付着して、次回の燃焼では、燃焼室における混合気の分布や流速、ひいては、燃焼室における混合気の着火性が変わってしまう。なお、排気に含まれる微粒子が仕切壁に付着する場合に限られず、燃焼室に含まれる微粒子が仕切壁に付着する場合においても同様の問題は生じる。

本開示の技術は、混合気の着火性が変わることが抑えられるバーナーを提供することを目的とする。

本開示におけるバーナーの一態様は、混合気を生成する混合室と前記混合気を燃焼する燃焼室とを仕切る仕切壁を備え、前記仕切壁には、前記混合室と前記燃焼室とに連通する複数の連通路が形成され、前記仕切壁を加熱する加熱部をさらに備える。

本開示におけるバーナーの一態様によれば、仕切壁が加熱部によって加熱されるため、仕切壁が加熱されない構成に比べて、仕切壁に付着している付着物が仕切壁から除去されやすくなる。それゆえに、仕切壁に付着した付着物に起因して混合気の着火性が変わることが抑えられる。

本開示におけるバーナーの他の態様にて、前記混合気に着火する着火部を前記燃焼室内にさらに備え、前記仕切壁では、前記仕切壁の外縁よりも前記着火部に近い部分に少なくとも前記連通路が形成され、前記加熱部が、前記着火部に近い前記部分に接する発熱体を含む。

本開示におけるバーナーの他の態様にて、仕切壁のうち、仕切壁の外縁よりも着火部に近い部分は、加熱部によって直接的に加熱される。それゆえに、混合気の状態が変わることが抑えられることの確実性が、少なくとも着火部に近い部分にて高められる。

本開示におけるバーナーの他の態様は、前記混合気に着火する着火部を前記燃焼室内にさらに備え、前記仕切壁が、前記仕切壁の外縁よりも前記着火部に近い第１部分と、前記着火部よりも前記仕切壁の外縁に近い第２部分と、を有し、前記第１部分には少なくとも１つの前記連通路が形成され、前記加熱部が、前記第２部分の温度よりも前記第１部分の温度を高くする。

本開示におけるバーナーの他の態様にて、仕切壁の第１部分は、仕切壁の第２部分よりも着火部に近く、且つ、仕切壁の第２部分よりも高温である。それゆえに、混合気の状態が変わることが、着火部に近い部分にて特に抑えられるため、混合気の着火性が変わることが効率的に抑えられる。

本開示におけるバーナーの他の態様は、前記混合気に着火する着火部を前記燃焼室内にさらに備え、前記仕切壁が、前記仕切壁の外縁よりも前記着火部に近い第１部分と、前記着火部よりも前記仕切壁の外縁に近い第２部分と、を有し、前記第１部分と前記第２部分の各々に少なくとも１つの前記連通路が形成され、前記加熱部が、前記第１部分と前記第２部分とに接する発熱体を含む。

本開示におけるバーナーの他の態様では、連通路の形成された第１部分と第２部分との両方が加熱部によって直接的に加熱されるため、第１部分あるいは第２部分のみが直接的に加熱される場合に比べて、混合気の着火性が変わることがさらに抑えられる。

本開示におけるバーナーの他の態様において、前記加熱部は、前記混合室内に取り付けられている。
本開示におけるバーナーの他の態様によれば、加熱部が燃焼室内に取り付けられている場合に比べて、加熱部や該加熱部に接続される電気配線に要求される熱的な制約も軽減される。

本開示におけるバーナーの他の態様は、前記混合気の燃焼と前記加熱部の駆動とを制御する制御部をさらに備え、前記制御部は、前記加熱部の加熱によって前記仕切壁の温度が高められている状態で前記混合気の燃焼を開始する。

本開示におけるバーナーの他の態様によれば、加熱部によって仕切壁の温度が高められていない状態で混合気の燃焼が開始される場合に比べて、仕切壁に対する微粒子の付着量が少ない状態で混合気の燃焼が開始される。

本開示におけるバーナーの他の態様は、前記燃焼室内にて前記混合気に着火する着火部をさらに備え、前記制御部は、前記着火部による着火が行われている間も前記加熱部による加熱を行う。

本開示におけるバーナーによれば、着火部による着火が行われる前に加熱部による加熱が停止される場合に比べて、燃焼室に流入する混合気の温度が高められることで混合気の燃焼性が向上する。

本開示の技術におけるバーナーが搭載されるディーゼルエンジンの概略構成を示す概略構成図。 第１実施形態におけるバーナーの概略構成を示す断面図。 第１実施形態における仕切壁の正面構造を示す正面図。 バーナー制御装置の電気的な構成を示す機能ブロック図。 再生処理の処理手順を示すフローチャート。 第２実施形態におけるバーナーの概略構成を示す断面図。 第２実施形態における仕切壁の正面構造を示す正面図。

（第１実施形態）
図１〜図５を参照して第１実施形態におけるバーナーを説明する。まず、バーナーが搭載されるディーゼルエンジンの全体構成について説明する。なお、ここでは、ディーゼルエンジンに吸入される空気の通路、及び、ディーゼルエンジンから排出される排気の通路について主に説明する。

図１に示されるように、ディーゼルエンジン１０のシリンダブロック１１には、一列に並んだ６つのシリンダ１１ａが形成され、各シリンダ１１ａに吸入空気を供給するための吸気マニホールド１２と、各シリンダ１１ａからの排気が流入する排気マニホールド１６とが接続されている。

吸気マニホールド１２に取り付けられた吸入空気の通路である吸気管１３の上流端には、空気クリーナー１４が取り付けられ、また、吸気管１３の途中には、ターボチャージャーＴＣのコンプレッサー１５が取り付けられている。

排気マニホールド１６には、排気通路を構成する排気管１８が接続され、また、吸気管１３と排気マニホールド１６とを接続することで排気を吸気管１３に流入させるＥＧＲ配管１７が接続されている。排気管１８の上流側には、上述したコンプレッサー１５に連結されるタービン１９が接続されている。

一方、排気管１８の下流側には、排気を浄化する排気浄化装置２０が搭載されている。排気浄化装置２０は、排気中に含まれる微粒子を吸着するディーゼルパティキュレートフィルター２１（以下、ＤＰＦ２１という。）を備えている。ＤＰＦ２１は、例えば多孔質の炭化ケイ素で形成されたハニカム構造を有し、ハニカム構造を構成する柱体の内壁面に排気中の微粒子を捕捉する。そして、ＤＰＦ２１の前段には、該ＤＰＦ２１に流入する排気を昇温させることでＤＰＦ２１の再生処理を実行するバーナー４０が搭載されている。

バーナー４０には、吸気管１３におけるコンプレッサー１５の下流に接続されてバーナー４０に空気を供給する空気供給管２５が接続されている。この空気供給管２５の途中には、空気バルブ２７が取り付けられており、この空気バルブ２７が開弁状態のとき、バーナー４０には、吸気管１３の吸入空気の一部が燃焼用空気として供給される。

エンジン１０には、該エンジン１０の運転状態に関する情報を取得する各種センサーが取り付けられている。例えば、排気管１８には、ＤＰＦ２１の上流側を流れる排気の質量流量である上流側排気流量Ｑｅｐ１を検出する上流側排気流量センサー３１、該排気の圧力である上流側排気圧力Ｐｅｐ１を検出する上流側排気圧力センサー３２が取り付けられている。また、排気管１８には、該排気の温度である上流側排気温度Ｔｅｐ１を検出する上流側排気温度センサー３３が取り付けられている。

また、ＤＰＦ２１には、該ＤＰＦ２１の温度であるＤＰＦ温度Ｔｄを検出するＤＰＦ温度センサー３４が取り付けられている。また、排気管１８におけるＤＰＦ２１の下流側には、排気浄化装置２０を通過した排気の圧力である下流側排気圧力Ｐｅｐ２を検出する下流側排気圧力センサー３５が取り付けられている。

また、吸気管１３には、コンプレッサー１５の上流側における吸気管１３を流れる吸入空気の質量流量である吸入空気量Ｑａを検出する吸入空気量センサー３６が取り付けられている。空気供給管２５には、空気バルブ２７の下流側に、空気供給管２５を流れる燃焼用空気の質量流量である空気流通量Ｑａｄを検出する空気流通量センサー３７、及び、空気供給管２５を流れる燃料用空気の温度である空気温度Ｔａｄを検出する空気温度センサー３８が取り付けられている。

図２を参照してバーナー４０の構造をさらに詳しく説明する。
図２に示されるように、バーナー４０は、円筒状の第１の筒部４１（以下、単に筒部４１という）と、筒部４１よりも内径が大きい第２の筒部４２（以下、単に筒部４２という）とからなる２重筒構造をなしている。筒部４１，４２の基端側端部は、双方の基端側端部の開口を閉塞させる基板４３に固定されている。筒部４１，４２の先端側端部には、筒部４１と筒部４２との隙間を閉塞する環状の閉塞板４４が固定されている。閉塞板４４には、略円環状の噴出し板４５が連結されており、噴出し板４５の中央には噴出し口４６が形成されている。

筒部４１には、該筒部４１の内部空間を予混合室４７と燃焼室４８とに仕切る仕切壁４９が取り付けられている。仕切壁４９は、円板状をなす多孔板であり、該仕切壁４９の外周縁が筒部４１の内周面に接合されている。仕切壁４９には、予混合室４７と燃焼室４８とを連通する複数の連通路５０が仕切壁４９の厚み方向に貫通している。また、仕切壁４９は、燃焼室４８に臨む面４９ａに各連通路５０の開口部を覆う金属製のメッシュ５１を有している。メッシュ５１は、燃焼室４８から予混合室４７への逆火を抑制する。

上述した空気供給管２５は、仕切壁４９よりも先端側で筒部４２の外周面に接続される。空気供給管２５からの燃焼用空気は、筒部４１と筒部４２との隙間である空気導入室５２に流入する。筒部４１の周壁には、仕切壁４９よりも基端側に、空気導入室５２と予混合室４７とを連通する複数の第１導入孔５３が周方向の全域にわたって貫通形成されている。また、筒部４１の周壁には、仕切壁４９よりも先端側に、空気導入室５２と燃焼室４８とを連通する複数の第２導入孔５４が周方向の全域にわたって貫通形成されている。すなわち、空気バルブ２７が開状態にあるとき、吸気管１３を流れる吸入空気の一部は、空気供給管２５、空気導入室５２、第１導入孔５３を通じて予混合室４７に供給され、また、空気供給管２５、空気導入室５２、第２導入孔５４を通じて燃焼室４８に供給される。

また、基板４３の中央部分には、燃料供給部５５から燃料が送り込まれる噴射ノズル５６が固定されている。噴射ノズル５６は、噴射口が予混合室４７に配設されている。燃料供給部５５は、図示されない燃料ポンプ、燃料弁、ヒーターを備えており、燃料弁の開弁により流れる燃料をヒーターで気化させ、その気化させた燃料を噴射ノズル５６へと送り込む。噴射ノズル５６に送り込まれた燃料は、該噴射ノズル５６の噴射口から予混合室４７へと噴射される。予混合室４７では、噴射ノズル５６から噴射された燃料と、第１導入孔５３を通じて導入される燃焼用空気とを混合させた混合気が生成される。

また、燃焼室４８内であって第２導入孔５４の形成位置よりも仕切壁４９側には、点火プラグ５７の着火部５８が配設されている。上述した混合気は、仕切壁４９の連通路５０を通じて燃焼室４８へと流入したのち、着火部５８によって着火される。これにより、燃焼室４８では、火炎をともなって混合気が燃焼したのち、燃焼後の混合気である燃焼ガスが生成される。生成された燃焼ガスは、噴出し口４６を通じて排気管１８に流入する。

一方、仕切壁４９には、噴出し口４６とは反対側の面４９ｂに、図示されない取付具によって加熱部５９が取り付けられている。加熱部５９は、仕切壁４９に対して電気的に絶縁された線状の抵抗発熱体であって、排気に含まれる微粒子が焼却可能な温度、例えば、約６００℃よりも高い温度にて使用可能な発熱体である。加熱部５９の両端部には、該加熱部５９に電力を供給するための電気配線６０が接続されている（図３参照）。電気配線６０は、被覆材によって筒部４１及び基板４３に対して電気的に絶縁されており、予混合室４７内を基板４３側へと引き回されている。

基板４３には、端子台６１が固定されている。端子台６１は、基板４３に貫通形成された図示されない配線通路に挿通されており、この端子台６１と配線通路との隙間が図示されないシール部材によってシールされている。端子台６１は、予混合室４７内に配設される室内端子６３と、予混合室４７外に配設される室外端子６４とを備えている。端子台６１の室内端子６３には、電気配線６０の他端に設けられた接続端子６０Ａが接続され、また、端子台６１の室外端子６４には、電源装置６６に接続される電気配線６５が接続される。なお、端子台６１及び電気配線６５は、加熱部５９の両端に接合された電気配線６０の各々に対して各別に設けられている。

図３は、第１実施形態における仕切壁の正面構造を示す正面図であって、予混合室４７側から見た仕切壁４９の正面構造を示す正面図である。
図３に示されるように、加熱部５９は、予混合室４７に臨む面４９ｂに対向する正面視にて上下方向を軸として左右対称となるように、また、連通路５０の開口部を避けるように面４９ｂに対して取り付けられる。仕切壁４９において、二点鎖線で囲まれる領域６８は、仕切壁４９の外縁４９ｃよりも着火部５８に近い第１部分である。また、仕切壁４９において、仕切壁４９の外縁４９ｃと二点鎖線とで挟まれる領域６９は、着火部５８よりも仕切壁４９の外縁に近い第２部分である。

加熱部５９は、仕切壁４９の外縁４９ｃに近い位置に両端部が配置されている。加熱部５９の一端は、仕切壁４９の左下側における領域６９に配設されており、加熱部５９の他端は、仕切壁４９の右下側における領域６９に配設されている。加熱部５９は、該両端部から仕切壁４９の中心に向かって延び、且つ、仕切壁４９の中心を迂回するように領域６８に配設されて筒部４１の軸方向にて着火部５８と重なる位置を通っている。

図４を参照してバーナー４０の電気的な構成について説明する。
バーナー４０では、燃料供給部５５による燃料供給、点火プラグ５７による着火、空気バルブ２７の開閉、電源装置６６による加熱部５９への電力供給、これらがバーナー制御部７０（以下、単に制御部７０という。）によって制御される。制御部７０は、ＣＰＵ、各種制御プログラムや各種データが格納されたＲＯＭ、各種演算における演算結果や各種データが一時的に格納されるＲＡＭ等によって構成され、ＲＯＭに格納された各制御プログラムに基づいて各種処理を実行する。なお、ここでは、バーナー４０による排気の昇温について、ＤＰＦ２１に付着した微粒子を焼却する処理である再生処理を例にとって説明する。

図４に示されるように、制御部７０は、上流側排気流量センサー３１から上流側排気流量Ｑｅｐ１を示す検出信号、上流側排気圧力センサー３２から上流側排気圧力Ｐｅｐ１を示す検出信号、上流側排気温度センサー３３から上流側排気温度Ｔｅｐ１を示す検出信号を所定の制御周期で入力する。また、制御部７０は、ＤＰＦ温度センサー３４からＤＰＦ温度Ｔｄを示す検出信号、下流側排気圧力センサー３５から下流側排気圧力Ｐｅｐ２を示す検出信号、吸入空気量センサー３６から吸入空気量Ｑａを示す検出信号を所定の制御周期で入力する。また、制御部７０には、空気流通量センサー３７から空気流通量Ｑａｄを示す検出信号、空気温度センサー３８から空気温度Ｔａｄを示す検出信号を所定の制御周期で入力する。

制御部７０は、上流側排気圧力Ｐｅｐ１と下流側排気圧力Ｐｅｐ２との差圧ΔＰと、上流側排気流量Ｑｅｐ１とに基づいて、ＤＰＦ２１における微粒子の堆積量Ｍを算出する。制御部７０は、その算出した堆積量Ｍが予め設定された閾値αよりも高くなることを条件としてＤＰＦ２１の再生処理を開始する。

また、制御部７０は、再生処理の実行中に算出される微粒子の堆積量Ｍが、予め設定された閾値であってＤＰＦ２１に堆積していた微粒子が十分に焼却されたと判断可能な閾値β（＜α）よりも低くなると再生処理を終了する。

制御部７０の電力制御部７１は、電源装置６６に対して、加熱部５９に対する電力供給を開始させるための開始信号を電源装置６６に出力する。開始信号が入力された電源装置６６は、加熱部５９に対して所定の電力を供給する。また、電力制御部７１は、再生処理の実行中に算出される微粒子の堆積量Ｍが閾値βよりも低くなると、電源装置６６に対して加熱部５９に対する電力供給を停止させるための停止信号を出力する。電源装置６６は、停止信号を受けて加熱部５９に対する電力供給を停止する。

制御部７０のタイマー部７２は、上記開始信号の出力とともにカウントを開始し、停止信号の出力とともにカウント値をリセットする。制御部７０は、このタイマー部７２のカウント値Ｃが予め定めた完了値Ｃｆを超えると、燃料供給部５５、空気バルブ２７、点火プラグ５７の駆動を開始する。完了値Ｃｆは、加熱部５９による加熱によって、仕切壁４９及びメッシュ５１に付着している微粒子の焼却が完了したと推定される値である。

制御部７０の燃料供給制御部７３は、上流側排気流量Ｑｅｐ１、上流側排気温度Ｔｅｐ１、空気流通量Ｑａｄ、空気温度Ｔａｄ、ＤＰＦ温度Ｔｄ、ＤＰＦ２１の目標温度、これらに基づいて、燃料供給部５５から燃焼室４８に噴射される単位時間あたりの燃料噴射量Ｑｆを算出する。燃料噴射量Ｑｆは、ＤＰＦ２１に流入する排気を昇温させることでＤＰＦ２１を目標温度まで昇温させるために必要な燃料量である。燃料供給制御部７３は、その算出した燃料噴射量Ｑｆが噴射ノズル５６から噴射されるように燃料供給部５５に制御信号を出力する。該制御信号が入力された燃料供給部５５は、該制御信号に応じて燃料弁やヒーターを駆動し、噴射ノズル５６から燃料を噴射する。

制御部７０の空気バルブ制御部７４は、燃料噴射量Ｑｆに応じた空気量、すなわち燃料噴射量Ｑｆ分の燃料を燃焼させるのに必要な単位時間あたりの空気量である空気供給量Ｑｓを算出する。空気バルブ制御部７４は、吸入空気量Ｑａ、空気流通量Ｑａｄ、空気温度Ｔａｄに基づいて、空気供給量Ｑｓの分だけバーナー４０に空気を供給するために必要な空気バルブ２７の開度を示す制御信号である開弁信号を空気バルブ２７に出力する。開弁信号が入力された空気バルブ２７は、該開弁信号に応じた開度に制御される。

また、空気バルブ制御部７４は、再生処理の実行中に算出される微粒子の堆積量Ｍが閾値βよりも低くなると、空気バルブ２７に対して空気バルブ２７を閉弁させるための制御信号である閉弁信号を出力する。これにより、空気供給管２５では、吸気管１３からの吸入空気の流入が遮断される。

制御部７０の点火プラグ制御部７５は、点火プラグ５７を駆動させるための制御信号を点火プラグ５７に出力する。該制御信号が入力された点火プラグ５７は、着火部５８付近に火花を生じさせる。

図５を参照して再生処理の処理手順について説明する。なお、上述したように、制御部７０は、堆積量Ｍが閾値αよりも高くなることを条件として再生処理を開始する。
図５に示されるように、ステップＳ１１において、制御部７０は、電源装置６６に対して開始信号を出力して加熱部５９に電力を供給することで仕切壁４９を加熱するとともに、タイマー部７２によるカウントを開始する。次のステップＳ１２において、制御部７０は、タイマー部７２のカウント値Ｃが完了値Ｃｆを超えているか否かを繰り返し判断する。

タイマー部７２のカウント値Ｃが完了値Ｃｆを超えると（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、すなわち仕切壁４９及びメッシュ５１に付着している微粒子の焼却が完了したと推定されると、制御部７０は、次のステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３において、制御部７０は、各センサーから、上流側排気流量Ｑｅｐ１、上流側排気温度Ｔｅｐ１、空気流通量Ｑａｄ、空気温度Ｔａｄ、吸入空気量Ｑａ、ＤＰＦ温度Ｔｄを取得する。そして、次のステップＳ１４において、制御部７０は、燃料噴射量Ｑｆと該燃料噴射量Ｑｆに応じた空気供給量Ｑｓとを算出する。

次のステップＳ１５において、制御部７０は、予混合室４７に対して燃料噴射量Ｑｆの分だけ燃料を噴射させるための制御信号を燃料供給部５５に出力し、燃料供給部５５を駆動する。また、制御部７０は、吸入空気量Ｑａと空気供給量Ｑｓとに基づいて、空気導入室５２に対して空気供給量Ｑｓの分だけ燃焼用空気を導入するための制御信号を空気バルブ２７に出力し、空気バルブ２７を駆動する。また、制御部７０は、点火プラグ５７を駆動するための制御信号を点火プラグ５７に出力し、点火プラグ５７を駆動する。

これにより、予混合室４７にて生成された混合気が、燃焼室４８にて点火プラグ５７で着火される。そして、燃焼室４８にて生成される燃焼ガスは、排気管１８を流れる排気と混ざり合うことでＤＰＦ２１に流入する排気を昇温させる。そして、その昇温された排気がＤＰＦ２１に流入することによって該ＤＰＦ２１に付着している微粒子が焼却される。

次のステップＳ１６において、制御部７０は、上流側排気圧力センサー３２から上流側排気圧力Ｐｅｐ１、下流側排気圧力センサー３５から下流側排気圧力Ｐｅｐ２、上流側排気流量センサー３１から上流側排気流量Ｑｅｐ１を新たに取得する。

次のステップＳ１７において、制御部７０は、上流側排気圧力Ｐｅｐ１と下流側排気圧力Ｐｅｐ２との差圧ΔＰを演算し、該差圧ΔＰと上流側排気流量Ｑｅｐ１とに基づいて、ＤＰＦ２１における堆積量Ｍを算出する。そして、制御部７０は、次のステップＳ１８において、上記堆積量Ｍが閾値β以下であるか否かを判断する。

堆積量Ｍが閾値βを超えていた場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、制御部７０は、ステップＳ１３からステップＳ１８までの処理を繰り返し実行する。
一方、堆積量Ｍが閾値β以下であった場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、制御部７０は、次のステップＳ１９において、電源装置６６に対して終了信号を出力して加熱部５９に対する電力供給を停止させるとともに、タイマー部７２のカウント値Ｃをリセットする。また、制御部７０は、燃料供給部５５に対する停止信号、空気バルブ２７に対する閉弁信号、点火プラグ５７に対する停止信号を出力して、再生処理を終了する。

次に、上述した構成のバーナー４０の作用について説明する。
上述したバーナー４０では、加熱部５９によって加熱されることで仕切壁４９及びメッシュ５１が微粒子の焼却可能な温度まで昇温され、該仕切壁４９及びメッシュ５１に付着していた微粒子が焼却される。すなわち、微粒子によって開口部の少なくとも一部が塞がれていた連通路５０が開放されることから、予混合室４７から燃焼室４８に流入する混合気の分布が均一化されるとともに該混合気の流速も抑えられる。その結果、着火部５８付近に混合気が高い確率の下で供給されるとともに、混合気の流速に起因する失火が抑えられる。それゆえに、仕切壁４９に付着した微粒子の影響を混合気が受けにくくなることで、混合気の着火性が変わることが抑えられる。

また、図３にも示したように、加熱部５９は、第１部分である領域６８と第２部分である領域６９とに接しており、また、筒部４１の軸方向にて着火部５８に重なる位置を通っている。そのため、例えば加熱部５９が領域６９のみに接している場合に比べて、仕切壁４９は、着火部５８に近い領域６８の温度が早期に高められる。その結果、着火部５８に近い位置に付着している微粒子が焼却されやすくなることから、着火部５８周辺に高い確率の下で混合気が供給される。それゆえに、混合気の着火性が変わることが効率的に抑えられる。

また、第１部分である領域６８、及び第２部分である領域６９の双方に加熱部５９が接している。そのため、加熱部５９が領域６８あるいは領域６９のみに接している場合に比べて、仕切壁４９全体の温度が早期に高められる。その結果、仕切壁４９の全体において微粒子が焼却されることから、混合気の着火性が変わることがさらに抑えられる。

また、加熱部５９は、仕切壁４９に対して予混合室４７側の面４９ｂに取り付けられている。そのため、加熱部５９が、燃焼室４８側の面４９ａに取り付けられている場合に比べて、該加熱部５９に要求される熱的な制約が軽減されるとともに、加熱部５９に接合される電気配線６０に要求される熱的な制約も軽減される。また、仕切壁４９に加熱部５９が内蔵されている場合に比べて、仕切壁４９を製作するうえでの加工負荷も軽減される。

また、加熱部５９による加熱が、着火部５８による着火の直前に行われる。言い換えれば、加熱部５９によって仕切壁４９の温度が高められた状態で着火部５８による着火が行われる。その結果、仕切壁４９の温度が高められる前に着火部５８による着火が行われる場合に比べて、仕切壁４９及びメッシュ５１に対する微粒子の付着量が少ない状態にて着火部５８による着火が行われるとともに、連通路５０を通過する混合気が仕切壁４９によって昇温される。その結果、混合気の着火性が向上する。

また、加熱部５９は、ＤＰＦ２１における微粒子の堆積量Ｍが閾値β以下になるまで仕切壁４９を加熱し続ける。すなわち、仕切壁４９は、着火部５８による着火が開始されたあとも微粒子が焼却可能な温度に維持される。そのため、燃焼室４８に流入する混合気は、連通路５０を通過する際に仕切壁４９によって昇温される。その結果、混合気の着火性に加えて、混合気の燃焼性も向上する。

以上説明したように、上記第１実施形態のバーナー４０によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）仕切壁４９及びメッシュ５１に付着した微粒子が焼却されることから、混合気の着火に関して仕切壁４９及びメッシュ５１に付着した微粒子の影響を受けにくくなり、混合気の着火性が向上する。

（２）第１部分である領域６８に加熱部５９が接していることから、着火部５８に近い位置に付着している微粒子が焼却されやすくなる。その結果、混合気の着火性が変わることが効率的に抑えられる。

（３）加熱部５９が領域６８、及び第２部分である領域６９の双方に配設されていることから、仕切壁４９全体の温度が早期に高められる。その結果、混合気の着火性が変わることがさらに抑えられる。

（４）加熱部５９が、予混合室４７側の面４９ｂに取り付けられていることから、加熱部５９と該加熱部５９に接合される電気配線６０に要求される熱的な制約が軽減される。また、仕切壁４９を製作するうえでの加工負荷が軽減される。

（５）着火部５８による着火の直前に加熱部５９による加熱が行われる。これにより、仕切壁４９及びメッシュ５１に対する微粒子の付着量が少ない状態で混合気が着火されるとともに、連通路５０を通過する混合気が仕切壁４９によって加熱される。その結果、混合気の着火性が向上する。

（６）加熱部５９は、ＤＰＦ２１における微粒子の堆積量Ｍが閾値β以下になるまで仕切壁４９を加熱し続ける。その結果、混合気の着火性に加えて、混合気の燃焼性も向上する。

（第２実施形態）
図６及び図７を参照して第２実施形態のバーナーを説明する。なお、第２実施形態のバーナー７６は、第１実施形態におけるバーナー４０と予混合室の構造が異なる。そのため、第２実施形態においては、第１実施形態と異なる部分について詳細に説明し、第１実施形態と同様の機能を備える部分については同様の符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。

図６に示されるように、バーナー７６において、筒部４１の内周面には、筒部４１の軸方向に沿った方向からの平面視にて、環状をなす連結壁部７７を介して円筒状の第３の筒部７８（以下、単に筒部７８という。）が連結されている。連結壁部７７は、その外周縁が筒部４１の基板４３寄りの位置に固定されており、筒部４１の内周面と筒部７８の外周面との隙間を閉塞する。筒部７８は、連結壁部７７の内挿部７９に内挿された状態で該連結壁部７７に連結されており、噴出し口４６側の開口が開放されている。

また、筒部４１には、該筒部４１と連結壁部７７との連結部分よりも基板４３側の部分に第１導入孔５３が周方向に所定間隔で形成されている。第１導入孔５３は、基板４３、筒部４１、連結壁部７７に囲まれる空間である第１の混合室９１（以下、単に混合室９１という。）に対して空気導入室５２から燃焼用空気を導入するための孔である。第１導入孔５３は、筒部４１の周壁の一部を内側へ切り起こすことにより形成されている。筒部４１には、その切り起こした部位によって切り起こし片８０が形成されている。切り起こし片８０は、空気導入室５２から混合室９１に流入した燃焼用空気が該混合室９１内で旋回するように燃料用空気を案内する。

筒部７８は、該筒部７８の周壁によって囲まれる空間である第２の混合室９２を形成する。筒部７８の一部は、円筒状の第４の筒部８１（以下、単に筒部８１という。）に内挿される。筒部８１は、筒部７８よりも噴出し口４６側に突出しており、その突出した部分の開口が閉塞板８２によって閉塞されている。筒部８１は、噴出し口４６とは反対側の筒端が連結壁部７７よりも噴出し口４６側に配置されており、該筒端が環状の仕切壁４９を介して筒部４１に固定されている。

第２実施形態の仕切壁４９は、その内縁が筒部８１の外周面の全周にわたって連結され、また、その外縁が筒部４１の内周面の全周にわたって連結されている。仕切壁４９には、互いに径の異なる同心円上に開口の中心が配置されるように、小径の円上に配列される連通路８３と、大径の円上に配列される連通路８４とが形成されている（図７参照）。

そして、筒部７８よりも噴出し口４６側には、筒部８１及び閉塞板８２に囲まれる空間であって混合室９２に連通する第３の混合室９３（以下、単に混合室９３という。）が形成される。また、筒部７８と筒部８１との隙間によって混合室９３に連通する第４の混合室９４（以下、単に混合室９４という。）が形成される。また、混合室９４に対する噴出し口４６の反対側には、筒部４１、仕切壁４９、連結壁部７７に囲まれる空間であって混合室９４に連通する第５の混合室９５（以下、単に混合室９５という。）が形成される。

すなわち、バーナー７６では、上述した混合室９１，９２，９３，９４，９５によって予混合室９０が形成されている。また、筒部４１と筒部８１との隙間、及び閉塞板８２よりも噴出し口４６側で筒部４１に囲まれる空間によって燃焼室９６が形成されている。そして、予混合室９０と燃焼室９６とが仕切壁４９によって仕切られている。

また、仕切壁４９には、噴出し口４６とは反対側の面４９ｂに、図示されない取付具によって加熱部５９が取り付けられている。加熱部５９の両端部には、該加熱部５９に電力を供給するための電気配線６０の一端が接続されている。電気配線６０は、被覆材によって筒部４１に対して電気的に絶縁されており、該電気配線６０の他端に配設された接続端子６０Ａが、筒部４１の周壁に取り付けられた端子台８６の室内端子に接続されている。端子台の室外端子は、空気導入室５２内に配置されており、被覆材によって筒部４１や基板４３に対して電気的に絶縁された電気配線８７が接続されている。

電気配線８７は、空気導入室５２内を基板４３に向かって引き回されており、基板４３に固定された端子台８８の室内端子に接続されている。端子台８８の室外端子には、電気配線８９が接続されており、この電気配線８９は、電源装置６６に接続されている。なお、上述した端子台８６，８８、及び電気配線８７，８９は、加熱部５９の両端に接合された電気配線６０の各々に対して各別に設けられている。

図７は、第２実施形態における仕切壁の正面構造を示す正面図であって、混合室９５側から見た仕切壁４９の正面構造を示す正面図である。 図７に示されるように、加熱部５９は、混合室９５側の面４９ｂに対向する正面視にて上下方向を軸として左右対称となるように面４９ｂに対して取り付けられている。加熱部５９は、仕切壁４９の外縁４９ｃに近い位置に両端部が配置されている。加熱部５９は、該両端部から仕切壁４９の中心に向かって延びたあと、連通路８３と連通路８４との間を仕切壁４９の周方向に沿って配設されており、領域６８にて着火部５８と重なる位置を通っている。

以上説明したように、上述した第２実施形態のバーナー７６によれば、第１実施形態に記載したバーナー４０と同様の作用及び効果が得られる。
なお、上記第１及び第２実施形態のバーナーは、以下のように適宜変更して実施することもできる。

・加熱部５９による加熱は、タイマー部７２のカウント値Ｃが完了値Ｃｆに到達した後であれば、どのタイミングで停止させてもよい。例えば、タイマー部７２のカウント値Ｃが完了値Ｃｆに到達した時点で停止してもよいし、タイマー部７２のカウント値Ｃが完了値Ｃｆよりも大きい所定のカウント値に到達した時点で停止させてもよい。

・加熱部５９による加熱は、着火部５８による着火の直前に行われなくてもよく、着火部５８による着火が行われるタイミングに関わらず定期的に行われてもよい。こうした構成であっても、加熱部５９による加熱が行われないバーナーに比べれば、仕切壁４９に対する微粒子の付着量が少ない状態で着火部５８による着火が行われる確率が高められる。

・加熱部５９は、仕切壁４９の面４９ａに取り付けられることで燃焼室内に配設されていてもよいし、また、仕切壁４９に内蔵されていてもよいし、仕切壁４９との間に隙間を有してもよい。要するに、仕切壁４９が加熱される位置に加熱部が配置される構成であればよい。

・また、加熱部５９は、該加熱部５９と仕切壁４９との間にメッシュ５１が介在する状態で該仕切壁４９に取り付けられていてもよい。なお、こうした構成によれば、仕切壁４９よりもメッシュ５１の温度が昇温されやすくなることから、メッシュ５１に付着した微粒子が早期に焼却される。

・バーナー４０，７６は、メッシュ５１が割愛された構成であってもよい。
・加熱部５９は、第１部分と第２部分とに接してもよいし、第１部分のみに接してもよいし、第２部分のみに接してもよい。そして、第１部分の温度が第２部分の温度と同じであってもよいし、第１部分の温度が第２部分の温度よりも高くてもよいし、第１部分の温度が第２部分の温度よりも低くてもよい。要するに、仕切壁４９が加熱される構成であればよい。

・仕切壁４９に対して複数の加熱部５９が取り付けられていてもよい。例えば、仕切壁４９の面４９ａ及び面４９ｂの双方に加熱部５９が取り付けられていてもよいし、仕切壁４９の面４９ｂに複数の加熱部５９が取り付けられていてもよい。

・加熱部は、連通路の開口部に重ならないように仕切壁に取り付けられていればよく、線状の発熱体に限らず、面状の発熱体であってもよい。また、加熱体は、排気に含まれる微粒子を焼却可能な温度、例えば、６００℃で使用可能な発熱体であればよく、抵抗発熱体のような金属発熱体に限らず、例えば炭化珪素発熱体のような非金属発熱体であってもよい。

・加熱部に電力を供給するための配線は、その時々の設計事項に応じて変更してもよい。
・バーナー制御部７０は、１つの電子制御ユニットであってもよいし、複数の電子制御ユニットで構成されていてもよい。

・バーナー４０，７６による排気の昇温は、ＤＰＦ２１の再生処理に限らず、例えば排気浄化装置に備えられる触媒を昇温させる触媒昇温処理に適用されてもよい。
・バーナー４０，７６が適用されるエンジンは、ガソリンエンジンであってもよい。また、バーナー４０，７６は、エンジンに限らず、例えば暖房器具に適用されてもよい。

１０…ディーゼルエンジン、１１…シリンダブロック、１１ａ…シリンダ、１２…吸気マニホールド、１３…吸気管、１４…空気クリーナー、１５…コンプレッサー、１６…排気マニホールド、１７…ＥＧＲ配管、１８…排気管、１９…タービン、２０…排気浄化装置、２１…ディーゼルパティキュレートフィルター、２５…空気供給管、２７…空気バルブ、３１…上流側排気流量センサー、３２…上流側排気圧力センサー、３３…上流側排気温度センサー、３４…ＤＰＦ温度センサー、３５…下流側排気圧力センサー、３６…吸入空気量センサー、３７…空気流通量センサー、３８…空気温度センサー、４０…バーナー、４１…第１の筒部、４２…第２の筒部、４３…基板、４４…閉塞板、４５…噴出し板、４６…噴出し口、４７…予混合室、４８…燃焼室、４９…仕切壁、４９ａ，４９ｂ…面、４９ｃ…外縁、５０…連通路、５１…メッシュ、５２…空気導入室、５３…第１導入孔、５４…第２導入孔、５５…燃料供給部、５６…噴射ノズル、５７…点火プラグ、５８…着火部、５９…加熱部、６０…電気配線、６０Ａ…接続端子、６１…端子台、６３…室内端子、６４…室外端子、６５…電気配線、６６…電源装置、６８，６９…領域、７０…バーナー制御部、７１…電力制御部、７２…タイマー部、７３…燃料供給制御部、７４…空気バルブ制御部、７５…点火プラグ制御部、７６…バーナー、７７…連結壁部、７８…第３の筒部、７９…内挿部、８０…切り起こし片、８１…第４の筒部、８２…閉塞板、８３…連通路、８４…連通路、８６…端子台、８７…電気配線、８８…端子台、８９…電気配線、９０…予混合室、９１…第１の混合室、９２…第２の混合室、９３…第３の混合室、９４…第４の混合室、９５…第５の混合室、９６…燃焼室。

Claims (7)

1. 混合気を生成する混合室と前記混合気を燃焼する燃焼室とを仕切る仕切壁を備え、
   前記仕切壁には、前記混合室と前記燃焼室とに連通する複数の連通路が形成され、
   前記仕切壁を加熱する加熱部をさらに備える
   バーナー。
2. 前記混合気に着火する着火部を前記燃焼室内にさらに備え、
   前記仕切壁では、
   前記仕切壁の外縁よりも前記着火部に近い部分に少なくとも前記連通路が形成され、
   前記加熱部が、
   前記着火部に近い前記部分に接する発熱体を含む
   請求項１に記載のバーナー。
3. 前記混合気に着火する着火部を前記燃焼室内にさらに備え、
   前記仕切壁が、
   前記仕切壁の外縁よりも前記着火部に近い第１部分と、
   前記着火部よりも前記仕切壁の外縁に近い第２部分と、を有し、
   前記第１部分には少なくとも１つの前記連通路が形成され、
   前記加熱部が、
   前記第２部分の温度よりも前記第１部分の温度を高くする
   請求項１または２に記載のバーナー。
4. 前記混合気に着火する着火部を前記燃焼室内にさらに備え、
   前記仕切壁が、
   前記仕切壁の外縁よりも前記着火部に近い第１部分と、
   前記着火部よりも前記仕切壁の外縁に近い第２部分と、を有し、
   前記第１部分と前記第２部分の各々に少なくとも１つの前記連通路が形成され、
   前記加熱部が、
   前記第１部分と前記第２部分とに接する発熱体を含む
   請求項１から３のいずれか一項に記載のバーナー。
5. 前記加熱部は、
   前記混合室内に取り付けられている
   請求項１から４のいずれか一項に記載のバーナー。
6. 前記混合気の燃焼と前記加熱部の駆動とを制御する制御部をさらに備え、
   前記制御部は、
   前記加熱部の加熱によって前記仕切壁の温度が高められている状態で前記混合気の燃焼を開始する
   請求項１から５のいずれか一項に記載のバーナー。
7. 前記燃焼室内にて前記混合気に着火する着火部をさらに備え、
   前記制御部は、
   前記着火部による着火が行われている間も前記加熱部による加熱を行う
   請求項６に記載のバーナー。

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