JP4667344B2 - PM generator - Google Patents

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Description

本発明は、DPFや触媒等を備えた排気ガス浄化装置を評価するために、ガス中にパティキュレートマター(PM)を発生させるPM発生装置、及びPM発生方法に関する。   The present invention relates to a PM generator that generates particulate matter (PM) in a gas and a PM generation method in order to evaluate an exhaust gas purification device that includes a DPF, a catalyst, and the like.

各種の内燃機関等から排出される排気ガス中の微粒子や有害物質は、人体、環境への影響が大きく、これらの大気への放出を防止する必要性が高まっている。特にディーゼルエンジンから排出される粒子状物質(Particulate Matter、PM)やNO(窒素酸化物)等は影響が甚大であり、それらにかかる規制は世界的に強化されてい
る。そこで、PMを除去するためのフィルタ(Diesel Particulate Filter、DPF)やNOを窒素と水に還元するため等に有用な触媒を備えた排気
ガス浄化装置の研究・開発が進められ、高性能な浄化装置が市場に提供されるようになった。
Particulates and harmful substances in exhaust gas discharged from various internal combustion engines and the like have a great influence on the human body and the environment, and there is an increasing need to prevent their release into the atmosphere. Particularly the particulate matter (Particulate Matter, PM) discharged from a diesel engine or a NO X (nitrogen oxides) and the like are enormous influence, regulations on which are strengthened worldwide. Therefore, research and development of exhaust gas purifiers equipped with a filter (Diesel Particulate Filter, DPF) for removing PM and a catalyst useful for reducing NO X to nitrogen and water, etc. have been advanced. Purification devices are now available on the market.

ところが、その排気ガス浄化装置を試験し、その性能や耐久性を正確に高い精度で評価する手段は提案されていない、というのが現状である。関連する先行文献も多くはなく、評価ガス供給装置(特許文献1)、気化ガス供給装置(特許文献2)、及びガス分析試験装置(特許文献3)が知られるが、実際の排気ガスを十分に模擬したものとはいえなかったり(特許文献1を参照)、排気ガス発生のための具体的な手段が明らかとなっていない(特許文献2,3を参照)、という問題を有していた。   However, the present situation is that no means has been proposed for testing the exhaust gas purification device and evaluating its performance and durability with high accuracy. There are not many related literatures, and an evaluation gas supply device (Patent Literature 1), a vaporized gas supply device (Patent Literature 2), and a gas analysis test device (Patent Literature 3) are known. (See Patent Document 1), or specific means for exhaust gas generation have not been clarified (see Patent Documents 2 and 3). .

以下、従来技術について説明する。排気ガス浄化装置の性能等を評価する手段としては、先ず、実際の自動車エンジン等からの排気ガスを排気ガス浄化装置に供給して、その処理ガスを分析する方法がある。又、カーボン粉末や実際の排気ガスから採取したPMを用い、これをガス中に混合して、実際の自動車エンジンからの排気ガスを模擬した排気ガスを製造し、それを排気ガス浄化装置に供給して、その処理ガスを分析する方法が知られる(特許文献1を参照)。更には、軽油又は炭化水素を燃焼させてPMを含む排気ガスを発生させる方法や、黒鉛電極をスパークさせてPMを含む排気ガスを発生させる方法が知られ、これらにより得られた排気ガスを用いて、排気ガス浄化装置の性能等を評価することが可能である(特許文献1を参照)。   Hereinafter, the prior art will be described. As a means for evaluating the performance and the like of the exhaust gas purification device, first, there is a method of supplying exhaust gas from an actual automobile engine or the like to the exhaust gas purification device and analyzing the processing gas. Also, using PM collected from carbon powder and actual exhaust gas, this is mixed into the gas to produce exhaust gas that simulates the exhaust gas from an actual automobile engine and supplied to the exhaust gas purification device A method for analyzing the processing gas is known (see Patent Document 1). Furthermore, a method of generating exhaust gas containing PM by burning light oil or hydrocarbon and a method of generating exhaust gas containing PM by sparking a graphite electrode are known, and the exhaust gas obtained by using these is used. Thus, it is possible to evaluate the performance and the like of the exhaust gas purification device (see Patent Document 1).

特開2005−214742号公報JP-A-2005-214742 特開平10−318888号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-318888 特開平10−319006号公報JP-A-10-319006

しかしながら、実際の自動車エンジン等からの排気ガスを利用する方法では、設備が大型化し高額になるという問題があった。又、自動車エンジンからの排気ガスを模擬した排気ガスを製造する方法(特許文献1を参照)では、実際に使用される燃料と異なっていたり、一旦採取されたPMを用いることから、既述の通り、実際の排気ガスを十分に模擬したものとはいえないという問題があった。更に、軽油又は炭化水素を燃焼させてPMを含む排気ガスを発生させる方法ではPMの発生量の制御が困難であり且つ失火し易く、黒鉛電極をスパークさせてPMを含む排気ガスを発生させる方法では、PM発生量が少なく、多量のPMを短時間に発生出来ないという問題があった(特許文献1を参照)。即ち、何れの場合も、排気ガス浄化装置へ供給する評価用の排気ガスを発生させる手段に問題があった。   However, the method of using exhaust gas from an actual automobile engine has a problem that the equipment becomes large and expensive. In addition, in the method of manufacturing exhaust gas that simulates exhaust gas from an automobile engine (see Patent Document 1), it is different from the fuel that is actually used, or because PM that has been once collected is used, As mentioned above, there was a problem that it could not be said that the actual exhaust gas was sufficiently simulated. Further, the method of generating exhaust gas containing PM by burning light oil or hydrocarbon is difficult to control the amount of PM generated and easily misfires, and a method of generating exhaust gas containing PM by sparking a graphite electrode Then, there was a problem that the amount of PM generated was small and a large amount of PM could not be generated in a short time (see Patent Document 1). That is, in any case, there is a problem in the means for generating the exhaust gas for evaluation supplied to the exhaust gas purification device.

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気ガス浄化装置へ供給する評価用の排気ガスを安定して安全に製造し供給するために好適な手段を提供するとともに、排気ガス浄化装置の性能や耐久性を正確に高い精度で評価する手段を提供することにある。又、短時間に多量のPMを発生させることにより、排気ガス浄化装置を短時間で評価する手段を提供することも目的の1つである。検討が重ねられた結果、以下に示す手段により、上記目的を達成出来ることが見出された。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is a suitable means for stably producing and supplying an evaluation exhaust gas to be supplied to an exhaust gas purification device. And providing means for accurately evaluating the performance and durability of the exhaust gas purification device with high accuracy. Another object is to provide a means for evaluating the exhaust gas purification device in a short time by generating a large amount of PM in a short time. As a result of repeated studies, it has been found that the above object can be achieved by the following means.

即ち、先ず、本発明によれば、液体及び/又は気体の燃料を燃焼室において燃焼させて、ガスの中にPMを発生させる装置であって、燃焼室と、その燃焼室へ燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給手段と、燃焼室へ供給された燃焼用空気の中に燃料を間欠で噴射することが可能な燃料間欠噴射手段と、を有するPM発生装置(Particulate Matter Generater)が提供される。本発明に係るPM発生装置は、ガスの中にPMを発生させる装置であり、換言すれば、本発明に係るPM発生装置は、PMを発生させたガス(PM含有ガス)を製造し供給する装置ということが出来る。   That is, first, according to the present invention, an apparatus for burning liquid and / or gaseous fuel in a combustion chamber to generate PM in the gas, the combustion chamber and combustion air being supplied to the combustion chamber. Provided is a PM generator (Particulate Matter Generator) having combustion air supply means for supplying and intermittent fuel injection means capable of intermittently injecting fuel into the combustion air supplied to the combustion chamber The The PM generator according to the present invention is a device that generates PM in a gas. In other words, the PM generator according to the present invention manufactures and supplies a gas that generates PM (PM-containing gas). It can be called a device.

本発明に係るPM発生装置においては、上記燃料間欠噴射手段が電動弁を備え、その電動弁の開弁時間及び/又は開弁間隔の制御によって、燃料を間欠で噴射することが好ましい。   In the PM generator according to the present invention, it is preferable that the intermittent fuel injection means includes an electric valve, and the fuel is intermittently injected by controlling the valve opening time and / or the valve opening interval.

又、本発明に係るPM発生装置は、燃料の噴射圧力を変え得る燃料噴射圧力調節手段を備えるものであることも好ましい。そして、この場合において、その燃料噴射圧力調節手段が、燃料の噴射の途中段階で噴射圧力を1回又は2回以上変化させ得る手段であることが好ましい。   The PM generator according to the present invention preferably includes a fuel injection pressure adjusting means capable of changing the fuel injection pressure. In this case, the fuel injection pressure adjusting means is preferably a means capable of changing the injection pressure once or twice or more during the fuel injection.

本発明に係るPM発生装置においては、上記燃料の噴射圧力が、0.1MPa以上1.0MPa以下であることが好ましい。   In the PM generator according to the present invention, the fuel injection pressure is preferably 0.1 MPa or more and 1.0 MPa or less.

更に、本発明に係るPM発生装置は、液体燃料と気体燃料とを併用する場合に、それら液体燃料と気体燃料とを噴射前に予め混合し混合燃料を得る燃料混合手段を備えるものであることも好ましい。   Furthermore, the PM generator according to the present invention comprises a fuel mixing means for obtaining a mixed fuel by previously mixing the liquid fuel and the gaseous fuel before injection when the liquid fuel and the gaseous fuel are used in combination. Is also preferable.

尚更に、本発明に係るPM発生装置は、燃料の噴射前に、その燃料に燃料以外の気体を予め混合し得る気体混合手段を備えるものであることが好ましい。そして、この場合において、その燃料以外の気体が、空気であることが好ましい。   Still further, the PM generator according to the present invention preferably includes a gas mixing means capable of previously mixing a gas other than the fuel with the fuel before the fuel is injected. In this case, the gas other than the fuel is preferably air.

本発明に係るPM発生装置において、燃料間欠噴射手段から噴射される燃料の噴射角度が、5°以上120°以下であることが好ましい。   In the PM generator according to the present invention, it is preferable that the injection angle of the fuel injected from the intermittent fuel injection means is 5 ° or more and 120 ° or less.

本発明に係るPM発生装置においては、上記燃料のうち液体の燃料は、軽油又は重油であることが好ましい。   In the PM generator according to the present invention, the liquid fuel among the fuels is preferably light oil or heavy oil.

本発明に係るPM発生装置においては、上記燃料間欠噴射手段の開弁周期が、10〜300msec.であることが好ましい。   In the PM generator according to the present invention, the valve opening cycle of the intermittent fuel injection means is 10 to 300 msec. It is preferable that

本発明に係るPM発生装置においては、上記燃料間欠噴射手段の開弁時間と開弁周期の比(デューティー比=開弁時間/開弁周期)が、0.05〜0.6であることが好ましい。   In the PM generator according to the present invention, the ratio of the valve opening time and the valve opening cycle of the intermittent fuel injection means (duty ratio = valve opening time / valve opening cycle) is 0.05 to 0.6. preferable.

本発明に係るPM発生装置は、PMを発生させたガス(PM含有ガス)の供給先が排気ガス浄化装置であり、その排気ガス浄化装置の評価を行うために好適に使用される。尚、本明細書において、排気ガス浄化装置の評価とは、例えば排気ガス浄化装置の性能及び/又は耐久性の評価を意味する。又、本明細書において、評価対象である排気ガス浄化装置としては、例えば、排気ガス中の微粒子を除去するフィルタ及び/又は排気ガス中の有害物質を分解するための触媒を備えたものが挙げられる。   In the PM generator according to the present invention, the supply destination of the gas (PM-containing gas) that generates PM is an exhaust gas purification device, and is preferably used for evaluating the exhaust gas purification device. In the present specification, the evaluation of the exhaust gas purification device means, for example, the evaluation of the performance and / or durability of the exhaust gas purification device. Further, in the present specification, examples of the exhaust gas purification device to be evaluated include those equipped with a filter for removing particulates in the exhaust gas and / or a catalyst for decomposing harmful substances in the exhaust gas. It is done.

次に、本発明によれば、上記した何れかのPM発生装置を、複数、具備するとともに、それら複数のPM発生装置を、同一の条件で作動させ、あるいは、少なくとも一のPM発生装置を他のPM発生装置と異なる条件で作動させ得る制御手段と、複数のPM発生装置
で得られたPMを発生させたガスを混合し混合PM含有ガスを得るPM含有ガス混合手段と、を具備し、混合PM含有ガスを排気ガス浄化装置へ供給することによって、その排気ガス浄化装置の評価を行う排気ガス浄化装置の評価装置が提供される。
Next, according to the present invention, a plurality of the PM generators described above are provided, and the plurality of PM generators are operated under the same conditions, or at least one PM generator is replaced with another one. Control means that can be operated under conditions different from those of the PM generator, and a PM-containing gas mixing means that obtains a mixed PM-containing gas by mixing the gases generated by the PM generators to obtain a mixed PM-containing gas, By supplying the mixed PM-containing gas to the exhaust gas purification device, an exhaust gas purification device evaluation device for evaluating the exhaust gas purification device is provided.

次に、本発明によれば、液体及び/又は気体の燃料を燃焼させて、ガス中にPMを発生させる方法であって、燃焼用空気の中に燃料を間欠で混合させ燃焼させる工程を有するPM発生方法が提供される。   Next, according to the present invention, a method of burning liquid and / or gaseous fuel to generate PM in the gas, comprising the step of intermittently mixing and burning the fuel in the combustion air. A PM generation method is provided.

本発明に係るPM発生装置は、燃料間欠噴射手段を備え、燃焼用空気の中に燃料を間欠で噴射することが出来るので、ガス中に多量のPMを発生させ、その多量のPMを含むPM含有ガスを、安全に、安定に供給することが出来る。連続運転しても失火するような問題は生じ難い。燃焼用空気の中に燃料を連続して噴射すると、PM発生量が多くなると失火し易く連続運転が不能になるが、本発明によれば、そのような問題は回避出来る。   The PM generator according to the present invention includes intermittent fuel injection means and can intermittently inject fuel into combustion air, so that a large amount of PM is generated in the gas and the PM containing the large amount of PM. The contained gas can be supplied safely and stably. Problems such as misfiring are unlikely to occur even during continuous operation. When fuel is continuously injected into the combustion air, misfire is likely to occur when the amount of PM generated increases, and continuous operation becomes impossible. However, according to the present invention, such a problem can be avoided.

本発明に係るPM発生装置は、実際の自動車エンジン等からの排気ガスを利用していないので、設備をより小型化することが可能であり、コストを抑制出来る。又、一旦採取されたPMを用いておらず、燃料を任意に選定することが可能であるため、実際の自動車エンジンからの排気ガスを十分に模擬することが可能である。従って、排気ガス浄化装置へ供給する評価用の排気ガスを製造し供給する手段として好適なものである。   Since the PM generator according to the present invention does not use exhaust gas from an actual automobile engine or the like, the facility can be further downsized and the cost can be suppressed. Further, since the PM once collected is not used, it is possible to arbitrarily select the fuel, and therefore, it is possible to sufficiently simulate the exhaust gas from the actual automobile engine. Therefore, it is suitable as a means for producing and supplying an exhaust gas for evaluation to be supplied to the exhaust gas purification device.

本発明に係るPM発生装置は、その好ましい態様により、燃料間欠噴射手段が電動弁を備え、その電動弁の開弁時間及び/又は開弁間隔の制御によって、燃料を間欠で噴射するため、燃料を連続して噴射する時間、燃料を止める(噴射しない)時間、燃料を噴射する又は止める間隔、あるいはそのパターン等を、自由に設定することが可能である。従って、PMの発生量及び/又は性状を変化させることが容易である。   According to a preferred embodiment of the PM generator of the present invention, the fuel intermittent injection means includes an electric valve, and the fuel is intermittently injected by controlling the valve opening time and / or the valve opening interval. The time for continuously injecting fuel, the time for stopping (not injecting) the fuel, the interval for injecting or stopping the fuel, the pattern thereof, etc. can be freely set. Therefore, it is easy to change the generation amount and / or properties of PM.

本発明に係るPM発生装置は、その好ましい態様により、燃料噴射圧力調節手段を備えているため、燃料の噴射圧力を変えることにより、容易にPMの発生量及び/又は性状を変化させることが出来る。   Since the PM generator according to the present invention is provided with the fuel injection pressure adjusting means according to its preferred mode, the PM generation amount and / or properties can be easily changed by changing the fuel injection pressure. .

本発明に係るPM発生装置は、その好ましい態様により、液体燃料と気体燃料とを予め混合し混合燃料を得る燃料混合手段を備えているため、実際の使用状態に即した広範囲の燃料を選択可能である。又、液体燃料と気体燃料を組み合わせることにより任意の量及び/又は性状のPMを発生させることがより容易になる。   The PM generator according to the present invention includes a fuel mixing means that premixes liquid fuel and gaseous fuel to obtain a mixed fuel according to its preferred mode, so that a wide range of fuels can be selected in accordance with actual usage conditions. It is. In addition, it becomes easier to generate an arbitrary amount and / or property of PM by combining liquid fuel and gaseous fuel.

本発明に係るPM発生装置は、その好ましい態様により、燃料に燃料以外の気体を予め混合し得る気体混合手段を備えているため、例えば重油のように粘性が大きく噴射し難い燃料であっても噴射が容易となり、使用燃料の選択肢を広げることが可能となるだけでなく、任意の燃料を選択することにより、より広い範囲の任意の性状のPMを発生させることが可能となる。   Since the PM generator according to the present invention includes gas mixing means that can premix gas other than fuel with fuel according to a preferred aspect thereof, even if the fuel is highly viscous and difficult to inject, such as heavy oil. In addition to facilitating injection, it is possible not only to expand the choice of fuel to be used, but also to select an arbitrary fuel so that PM having a wider range of arbitrary properties can be generated.

本発明に係るPM発生装置は、その好ましい態様により、燃料の噴射角度が、5°以上120°以下であるため、燃料の拡散がよくなるため、燃焼が、より安定するとともに失火の発生を防止出来る。   According to the preferred embodiment of the PM generator according to the present invention, since the fuel injection angle is 5 ° or more and 120 ° or less, the diffusion of the fuel is improved, so that the combustion is more stable and the occurrence of misfire can be prevented. .

本発明に係る排気ガス浄化装置の評価装置は、本発明に係るPM発生装置を、複数、具備するとともに、それら複数のPM発生装置を、同一の条件で作動させ、あるいは、少なくとも一のPM発生装置を他のPM発生装置と異なる条件で作動させ得る制御手段と、複数のPM発生装置で得られたPM含有ガスを混合し混合PM含有ガスを得るPM含有ガス
混合手段と、を具備しているため、多量のPMを含むPM含有ガスを、短時間で、失火することなく安全に、安定に製造し、排気ガス浄化装置へ供給することが出来る。又、個々のPM発生装置において、使用する燃料、燃料を噴射する又は止める間隔、燃料の噴射圧力等を変えることにより、混合PM含有ガスの性状を、細かく調節することが可能になる。従って、排気ガス浄化装置の性能や耐久性を正確に高い精度で評価する手段として好適である。
An exhaust gas purifying apparatus evaluation apparatus according to the present invention includes a plurality of PM generators according to the present invention, and operates the plurality of PM generators under the same conditions or generates at least one PM. A control means capable of operating the apparatus under conditions different from those of other PM generators, and a PM-containing gas mixing means for obtaining a mixed PM-containing gas by mixing PM-containing gases obtained by a plurality of PM generators. Therefore, the PM-containing gas containing a large amount of PM can be produced safely and stably in a short time without misfire and supplied to the exhaust gas purification device. Further, in each PM generator, the properties of the mixed PM-containing gas can be finely adjusted by changing the fuel to be used, the interval at which the fuel is injected or stopped, the fuel injection pressure, and the like. Therefore, it is suitable as means for accurately evaluating the performance and durability of the exhaust gas purifying apparatus with high accuracy.

本発明に係るPM発生方法は、燃焼用空気の中に燃料を間欠で混合させ燃焼させる工程を有するので、ガス中に多量のPMを発生させ、その多量のPMを含むPM含有ガスを、失火することなく安全に、安定に製造することが出来る。燃焼用空気の中に燃料を連続して混合させて燃焼させると、失火し易く連続運転が不能になり、製造し得るPMの発生量が制限されるが、本発明によれば、そのような問題は回避出来る。   Since the PM generation method according to the present invention includes a step of intermittently mixing and burning fuel in combustion air, a large amount of PM is generated in the gas, and the PM-containing gas containing the large amount of PM is misfired. It is possible to manufacture safely and stably without doing. When fuel is continuously mixed in combustion air and burned, it is easy to misfire and continuous operation becomes impossible, and the amount of PM that can be produced is limited. The problem can be avoided.

以下、本発明について、適宜、図面を参酌しながら、実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されて解釈されるべきものではない。本発明の要旨を損なわない範囲で、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良、置換を加え得るものである。例えば、図面は、好適な本発明の実施の形態を表すものであるが、本発明は図面に表される態様や図面に示される情報により制限されない。本発明を実施し又は検証する上では、本明細書中に記述されたものと同様の手段若しくは均等な手段が適用され得るが、好適な手段は、以下に記述される手段である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with appropriate reference to the drawings, but the present invention should not be construed as being limited thereto. Various changes, modifications, improvements, and substitutions can be added based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. For example, the drawings show preferred embodiments of the present invention, but the present invention is not limited by the modes shown in the drawings or the information shown in the drawings. In practicing or verifying the present invention, the same means as described in this specification or equivalent means can be applied, but preferred means are those described below.

先ず、本発明に係るPM発生装置について説明する。図1は、本発明に係るPM発生装置の一の実施形態を示す構成図であり、図5は、図1に示されるPM発生装置の内部を示す透視図(断面図)である。図1において、燃焼室1は、その側面が描かれており、図5では、その側面側から内部を透視した様子が表されている。図1及び図5に示されるPM発生装置10は、燃焼室1と、その燃焼室1に取り付けられた燃料間欠噴射手段3と、コンプレッサーで構成される燃焼用空気供給手段4と、を具備する装置である。   First, the PM generator according to the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a PM generator according to the present invention, and FIG. 5 is a perspective view (cross-sectional view) showing the inside of the PM generator shown in FIG. In FIG. 1, the combustion chamber 1 has a side surface drawn, and FIG. 5 shows a state in which the inside is seen through from the side surface side. A PM generator 10 shown in FIGS. 1 and 5 includes a combustion chamber 1, an intermittent fuel injection means 3 attached to the combustion chamber 1, and a combustion air supply means 4 composed of a compressor. Device.

PM発生装置10において、燃焼用空気132は、燃焼用空気供給手段4によって、流路14を経由して、燃焼室1の側面に設けられた燃焼用空気入口151から燃焼室1の中へ供給される。そして、燃焼室1の中へ供給された燃焼用空気132は、燃焼室1内の空気予熱室5で加熱される。一方、液体及び/又は気体の燃料131は、流路13を経由して、燃料間欠噴射手段3により、燃焼室1(空気予熱室5)内の加熱された燃焼用空気132の中へ、間欠で噴射される。ここで燃焼室1には、バッフルプレート6が設けられており、燃料131は、燃焼筒7に向けた方向に噴射される。   In the PM generator 10, the combustion air 132 is supplied into the combustion chamber 1 from the combustion air inlet 151 provided on the side surface of the combustion chamber 1 by the combustion air supply means 4 via the flow path 14. Is done. The combustion air 132 supplied into the combustion chamber 1 is heated in the air preheating chamber 5 in the combustion chamber 1. On the other hand, liquid and / or gaseous fuel 131 is intermittently supplied into the combustion air 132 heated in the combustion chamber 1 (air preheating chamber 5) by the fuel intermittent injection means 3 via the flow path 13. Injected at. Here, the baffle plate 6 is provided in the combustion chamber 1, and the fuel 131 is injected in a direction toward the combustion cylinder 7.

燃料131は、燃焼室1内で、燃焼用空気132と混合して希薄になる。燃焼用空気132で希薄化された燃料131は、パイロットバーナ2で着火後、燃焼筒7内で燃焼し、PMが発生する。そのPMを含むガス(PM含有ガス133)は、燃焼室1のガス出口152から(図1中において左方向へ)送出され、評価のため、例えば、排気ガス浄化装置へ供給される。   The fuel 131 is diluted with the combustion air 132 in the combustion chamber 1. The fuel 131 diluted with the combustion air 132 is ignited by the pilot burner 2 and then combusted in the combustion cylinder 7 to generate PM. The PM-containing gas (PM-containing gas 133) is sent from the gas outlet 152 of the combustion chamber 1 (to the left in FIG. 1) and supplied to, for example, an exhaust gas purification device for evaluation.

燃焼室1は、その内部空間が、円筒状空間と、ガスの流れ方向に徐々に狭くなるすり鉢状空間と、を有する箱体として構成される(図5を参照)。燃焼室1の、PM含有ガス133が送出されるガス出口152側の端面とは反対の端面(図1中において右端面)には、パイロットバーナ2、燃料間欠噴射手段3、及び火炎検知器11が取り付けられている。PM発生装置10は、燃料を間欠で噴射可能な装置であり、多量のPMを含むPM含有ガスを製造する場合でも、失火は生じ難いものであるが、安全に万全を期すため、火炎検知器11が設けられるのである。燃料の流路13、及び燃焼用空気132の流路14は、配管で構成されている。パイロットバーナ2は、使用開始時に、最初に着火するときに使用される。使用開始時の最初の着火のとき以外は、燃料及び空気は供給されず、燃焼室1の余熱により燃料間欠噴射手段3から噴射された燃料の燃焼が継続する。必要に応じ、パイロットバーナ2に燃料及び空気を供給しパイロットバーナ2の燃焼を継続させたままでもよいことは、いうまでもない。パイロットバーナ2に使用する燃料は、どのような種類のものでもよいが、プロパン等の気体燃料が取扱いの上で、好ましい。   The combustion chamber 1 is configured as a box whose internal space has a cylindrical space and a mortar-like space that gradually narrows in the gas flow direction (see FIG. 5). The pilot burner 2, the intermittent fuel injection means 3, and the flame detector 11 are disposed on the end surface (the right end surface in FIG. 1) opposite to the end surface on the gas outlet 152 side where the PM-containing gas 133 is delivered. Is attached. The PM generator 10 is an apparatus capable of intermittently injecting fuel. Even when producing a PM-containing gas containing a large amount of PM, misfire is unlikely to occur. However, in order to ensure safety, a flame detector is used. 11 is provided. The fuel flow path 13 and the combustion air 132 flow path 14 are constituted by pipes. The pilot burner 2 is used when first ignited at the start of use. Except for the first ignition at the start of use, fuel and air are not supplied, and the combustion of the fuel injected from the intermittent fuel injection means 3 is continued by the residual heat in the combustion chamber 1. It goes without saying that fuel and air may be supplied to the pilot burner 2 and combustion of the pilot burner 2 may be continued as necessary. The fuel used for the pilot burner 2 may be of any kind, but gaseous fuel such as propane is preferable in handling.

燃料間欠噴射手段3は、電動弁機能を併せ持つインジェクタで構成されている。従って、図1に示されないPM発生装置10の制御装置により、燃料間欠噴射手段3自体を制御することによって、噴射時間(開弁時間)、停止時間、それらの間隔(周期)、あるいは噴射・停止のパターン等を自由に設定出来る。勿論、本発明に係るPM発生装置においては、噴射ノズルと、燃料の流路(流路13相当)に独立して設けた電動弁と、で構成し、電動弁の開弁時間及び/又は開弁間隔(開弁周期)の制御によって、燃料間欠噴射手段を実現してもよい。   The intermittent fuel injection means 3 is composed of an injector having an electric valve function. Therefore, by controlling the intermittent fuel injection means 3 itself by the control device of the PM generator 10 not shown in FIG. 1, the injection time (valve opening time), the stop time, their interval (cycle), or injection / stop The pattern etc. can be set freely. Of course, the PM generator according to the present invention comprises an injection nozzle and a motorized valve provided independently in the fuel flow path (corresponding to the flow path 13), and the valve opening time and / or opening of the motorized valve. The intermittent fuel injection means may be realized by controlling the valve interval (valve opening period).

燃料間欠噴射手段3(インジェクタ)は、更に燃料噴射圧力調節機能を併せ持っている。従って、制御装置で燃料間欠噴射手段3自体を制御することによって、燃料の噴射圧力を、噴射の途中段階でも、自在に変更出来る。勿論、本発明に係るPM発生装置においては、噴射ノズルと、燃料の流路(流路13相当)に設けた独立した(自動又は手動の)圧力調節機構と、で構成し、圧力調節機構の自動制御又は手動調整あるいは複数の圧力調整機構の切替によって、燃料の噴射圧力を変更してもよい。   The intermittent fuel injection means 3 (injector) further has a fuel injection pressure adjustment function. Therefore, by controlling the intermittent fuel injection means 3 itself with the control device, the fuel injection pressure can be freely changed even in the middle of the injection. Of course, the PM generator according to the present invention includes an injection nozzle and an independent (automatic or manual) pressure adjusting mechanism provided in the fuel flow path (corresponding to the flow path 13). The fuel injection pressure may be changed by automatic control, manual adjustment, or switching between a plurality of pressure adjustment mechanisms.

PM発生装置10には、図1に示さないが燃料混合手段が備わり、液体燃料と気体燃料とを併用する場合に、それら液体燃料と気体燃料とを別々に燃料間欠噴射手段3(インジェクタ)に供給し、燃料間欠噴射手段3(インジェクタ)の内部で混合することによって、噴射前に予め混合した混合燃料を得ることが出来る。同じく図1に示さないが、PM発生装置10には気体混合手段が備わり、燃料の噴射前に、その燃料に燃料以外の気体、例えば空気を、予め混合することも可能である。   Although not shown in FIG. 1, the PM generator 10 is provided with a fuel mixing means. When liquid fuel and gaseous fuel are used in combination, the liquid fuel and gaseous fuel are separately supplied to the intermittent fuel injection means 3 (injector). By supplying and mixing inside the intermittent fuel injection means 3 (injector), a mixed fuel previously mixed before injection can be obtained. Similarly, although not shown in FIG. 1, the PM generator 10 is provided with a gas mixing means, and before the fuel is injected, a gas other than the fuel, such as air, can be mixed in advance.

PM発生装置10においては、燃料間欠噴射手段3から噴射される燃料の噴射角度は、概ね60°である。図2は、図1に示されるPM発生装置10の燃焼室1の燃料間欠噴射手段3の取付部分を拡大して示す断面図である。図2には、燃焼室1へ差し込まれた燃料間欠噴射手段3の先端部分から燃焼室1の中へ(燃焼室1に供給された燃焼用空気の中へ)噴射された燃料の噴射角度θが、概ね60°であることが示されている。   In the PM generator 10, the injection angle of the fuel injected from the intermittent fuel injection means 3 is approximately 60 °. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a mounting portion of the intermittent fuel injection means 3 in the combustion chamber 1 of the PM generator 10 shown in FIG. In FIG. 2, the injection angle θ of the fuel injected from the tip of the intermittent fuel injection means 3 inserted into the combustion chamber 1 into the combustion chamber 1 (into the combustion air supplied to the combustion chamber 1). Is shown to be approximately 60 °.

次に、本発明に係る排気ガス浄化装置の評価装置について説明する。図3は、本発明に係る排気ガス浄化装置の評価装置(単に評価装置ともいう)の一の実施形態を示す構成図である。図3に示される評価装置20は、4台の上記したPM発生装置10(No.1,2,3,4)を具備し、それらで製造されたPM含有ガスをPM含有ガス混合手段によって混合し、得られた混合PM含有ガスを、排気ガス浄化装置32へ供給することによって、その排気ガス浄化装置32の評価を行うことが可能な装置である。混合PM含有ガスは、切替弁22,23によって、排気ガス浄化装置32へ供給されるか否か選択される。又、切替弁22,23の下流には、例えば熱電対で構成される温度検出器33が取り付けられており、得られた混合PM含有ガスの温度を検出する。尚、図3において、各PM発生装置10の燃料間欠噴射手段等の詳細部分は省略され描かれていない。   Next, an evaluation apparatus for an exhaust gas purification apparatus according to the present invention will be described. FIG. 3 is a configuration diagram showing an embodiment of an exhaust gas purifying apparatus evaluation apparatus (also simply referred to as an evaluation apparatus) according to the present invention. The evaluation apparatus 20 shown in FIG. 3 includes the four PM generators 10 (Nos. 1, 2, 3, and 4) described above, and the PM-containing gas produced by them is mixed by the PM-containing gas mixing means. Then, by supplying the obtained mixed PM-containing gas to the exhaust gas purification device 32, the exhaust gas purification device 32 can be evaluated. Whether the mixed PM-containing gas is supplied to the exhaust gas purification device 32 by the switching valves 22 and 23 is selected. Further, a temperature detector 33 constituted by, for example, a thermocouple is attached downstream of the switching valves 22 and 23, and detects the temperature of the obtained mixed PM-containing gas. In FIG. 3, detailed portions such as intermittent fuel injection means of each PM generator 10 are omitted and not drawn.

PM含有ガス混合手段は、No.1,2,3,4のPM発生装置10が製造したPM含有ガスの温度及び/又は流量等を調整する二次空気供給部31と、No.1〜4のPM発生装置10が製造したPM含有ガスを合流させ混合するメインヘッダ部21によって実現されている。即ち、評価装置20では、4台のPM発生装置10が並列に接続され、最終的にメインヘッダ部21に合流し混合された混合PM含有ガスが、排気ガス浄化装置32へ供給される。尚、本発明に係る排気ガス浄化装置の評価装置では、PM含有ガス混合手段は、4台に限らず複数であって同じものではなく異なる仕様のPM発生装置を、その一部又は全てを並列に接続する構成とメインヘッダ部とで、実現することが出来る。   The PM-containing gas mixing means is No. A secondary air supply unit 31 for adjusting the temperature and / or flow rate of the PM-containing gas produced by the PM generator 10 of Nos. 1, 2, 3 and 4; This is realized by the main header portion 21 that joins and mixes the PM-containing gases produced by the PM generators 1 to 4. That is, in the evaluation device 20, four PM generators 10 are connected in parallel, and finally the mixed PM-containing gas that has joined and mixed with the main header portion 21 is supplied to the exhaust gas purification device 32. In the exhaust gas purifying apparatus evaluation apparatus according to the present invention, the PM-containing gas mixing means is not limited to four, but a plurality of and not the same PM generators having different specifications, and part or all of them are arranged in parallel. This can be realized by the configuration connected to the main header and the main header.

評価装置20では、各PM発生装置10において、PM含有ガスが送出されるガス出口152側に、二次空気供給部31が取り付けられている。それぞれの二次空気供給部31では、各PM発生装置10で製造されたPM含有ガスに、図示しないコンプレッサー等の二次空気供給手段によって流路15から供給された二次空気が合流し混合され、その二次空気の流量を調節することによって、各PM発生装置10毎に、PM含有ガスが、所定の温度及び流量になるように調製される。この二次空気の流量の調節は、流量計28と調節弁29とで行われる。即ち、各PM発生装置10毎に設けられた二次空気供給部31へ送られる二次空気の流路15には、各系統毎に、流量計28と調節弁29とが設けられており、それぞれの二次空気の流量を調節することが出来るようになっている。調節弁29は、流量計28から独立して手動調整出来るものであってもよいが、流量計28の検出流量に基づいて自動制御可能なものが特に好ましい。   In the evaluation device 20, the secondary air supply unit 31 is attached to each PM generator 10 on the gas outlet 152 side where the PM-containing gas is delivered. In each secondary air supply unit 31, the secondary air supplied from the flow path 15 by the secondary air supply means such as a compressor (not shown) is mixed and mixed with the PM-containing gas produced by each PM generator 10. By adjusting the flow rate of the secondary air, the PM-containing gas is prepared so as to have a predetermined temperature and flow rate for each PM generator 10. The flow rate of the secondary air is adjusted by the flow meter 28 and the control valve 29. That is, the flow path 15 of the secondary air sent to the secondary air supply unit 31 provided for each PM generator 10 is provided with a flow meter 28 and a control valve 29 for each system, The flow rate of each secondary air can be adjusted. The control valve 29 may be one that can be manually adjusted independently of the flow meter 28, but one that can be automatically controlled based on the detected flow rate of the flow meter 28 is particularly preferable.

評価装置20では、又、4台のPM発生装置10を、同一の条件で作動させ、あるいは、少なくとも1台のPM発生装置10を他の3台のPM発生装置10と異なる条件で作動させ得る制御手段が備わっている。この制御手段は、4台のPM発生装置10にそれぞれ備わる、電動弁機能及び燃料噴射圧力調節機能を併せ持つ燃料間欠噴射手段(図3において省略)と、燃焼用空気流量調節手段と、で実現される。尚、電動弁は、電磁石を用いた電磁弁、モータの回転によって開閉するもの、圧電性セラミックスを用いたもの等、何れのものでも用いることが出来る。   In the evaluation device 20, the four PM generators 10 can be operated under the same conditions, or at least one PM generator 10 can be operated under different conditions from the other three PM generators 10. Control means are provided. This control means is realized by an intermittent fuel injection means (not shown in FIG. 3) having both an electric valve function and a fuel injection pressure adjustment function, and a combustion air flow rate adjustment means respectively provided in the four PM generators 10. The The motor-operated valve can be any of an electromagnetic valve using an electromagnet, a valve that opens and closes by rotation of a motor, a valve that uses piezoelectric ceramics, and the like.

燃焼用空気流量調節手段は、燃焼用空気の流量を調節する手段であり、流量計24と調節弁25とで構成される。即ち、各PM発生装置10の燃焼室へ送られる燃焼用空気の流路14には、各系統毎に、流量計24と調節弁25とが設けられており、それぞれの燃焼用空気の流量を調節することが出来るようになっている。調節弁25は、流量計24から独立して手動調整出来るものであってもよいが、流量計24の検出流量に基づいて自動制御可能なことが好ましい。   The combustion air flow rate adjusting means is a means for adjusting the flow rate of the combustion air, and includes a flow meter 24 and a control valve 25. That is, the flow path 14 of combustion air sent to the combustion chamber of each PM generator 10 is provided with a flow meter 24 and a control valve 25 for each system, and the flow rate of each combustion air is controlled. It can be adjusted. The control valve 25 may be one that can be manually adjusted independently of the flow meter 24, but it is preferable that the control valve 25 can be automatically controlled based on the detected flow rate of the flow meter 24.

図3に示されない評価装置20の制御装置により、4台のPM発生装置10のそれぞれにおいて、燃料間欠噴射手段で燃料の噴射圧力、並びに噴射時間及び停止時間、若しくはそれらの間隔、あるいは噴射・停止のパターンを選択決定するとともに、燃焼用空気の流量を調節し、更には、上記した二次空気の流量を調節することによって、最終的にメインヘッダ部21で得られる混合PM含有ガスの流量、温度、PM含有量、含有されたPMの性状等を、自在に変更することが可能である。   By the control device of the evaluation device 20 not shown in FIG. 3, in each of the four PM generators 10, the fuel injection pressure and the injection time and stop time, or their interval, or injection / stop by the fuel intermittent injection means The flow rate of the mixed PM-containing gas finally obtained in the main header portion 21 by adjusting the flow rate of the combustion air, and further adjusting the flow rate of the secondary air described above, It is possible to freely change the temperature, the PM content, the properties of the contained PM, and the like.

尚、図3において、排気ガス浄化装置32は、その側面が描かれており、性能及び/又は耐久性を評価する対象である排気ガス浄化装置32は、円筒状の空間と、両端において徐々に狭くなるすり鉢状空間と、を有する箱体として構成され、円筒状の空間の中に、例えばハニカム構造を呈するフィルタであって排気ガス中の微粒子を除去するフィルタや、例えばハニカム構造を呈する触媒(触媒体)であって排気ガス中の有害物質を分解するための酸化触媒、三元触媒等の触媒が収容されているものである。尚、図示しないが、排気ガス浄化装置32の下流側(排気ガスの出口側)に、ガス中のCO、HC、NO、SO等を分析する分析手段を備えることが好ましい。 In FIG. 3, the side of the exhaust gas purifying device 32 is drawn, and the exhaust gas purifying device 32 that is the object of evaluating performance and / or durability is gradually in the cylindrical space and at both ends. A narrow mortar-shaped box, and a cylindrical space, for example, a filter having a honeycomb structure that removes particulates in exhaust gas, or a catalyst having a honeycomb structure (for example, a honeycomb structure). Catalyst body), which contains a catalyst such as an oxidation catalyst or a three-way catalyst for decomposing harmful substances in the exhaust gas. Although not shown, it is preferable to provide an analysis means for analyzing CO, HC, NO X , SO X and the like in the gas on the downstream side (exhaust gas outlet side) of the exhaust gas purification device 32.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)図1に示されるPM発生装置10を使用し、燃料としては軽油を用い、PM発生装置10に備わる電動弁を用いた燃料間欠噴射手段による燃料の噴射圧力、開弁時間(燃料の噴射時間)、開弁周期(燃料の噴射周期)、デューティー比、PM発生装置10における空気過剰率λを表1に示すように変化させ、燃焼させて、PM含有ガスを製造した。又、失火発生までの時間を計測した。そして、そのPM含有ガスに、二次空気を混合し、評価対象となるPM含有ガス(評価ガス)を得た。そして、そのPM含有ガス(評価ガス)を吸引して、単位時間あたりのPM発生量を測定した。結果を、燃料使用量とともに、表1に示す。   (Example 1) Using the PM generator 10 shown in FIG. 1, light oil is used as the fuel, fuel injection pressure by the intermittent fuel injection means using the motor operated valve provided in the PM generator 10, the valve opening time ( Fuel injection time), valve opening cycle (fuel injection cycle), duty ratio, and excess air ratio λ in the PM generator 10 were changed as shown in Table 1 and burned to produce a PM-containing gas. In addition, the time until the occurrence of misfire was measured. And secondary air was mixed with the PM containing gas, and PM containing gas (evaluation gas) used as evaluation object was obtained. Then, the PM-containing gas (evaluation gas) was sucked to measure the amount of PM generated per unit time. The results are shown in Table 1 together with the amount of fuel used.

[PM発生量]PM含有ガス(評価ガス)を吸引し、一定時間(30秒〜5分間)、濾紙(Millipore Corporation社製グラスファイバフィルタ、品番:AP2005500、55mm)に通す。そして、濾紙に付着したPMの質量をミクロ天秤(SARTORIUS社製ME−5F、0.001mg)で測定し、二次空気を混合した後のPM含有ガス(評価ガス)の流量、それから吸引されたガスの流量、及び吸引時間より、単位時間当りのPM発生量(g/Hr)を求めた。   [PM Generation Amount] A PM-containing gas (evaluation gas) is sucked and passed through a filter paper (Millipore Corporation glass fiber filter, product number: AP2005500, 55 mm) for a predetermined time (30 seconds to 5 minutes). And the mass of PM adhering to the filter paper was measured with a micro balance (ME-5F manufactured by SARTORUS, 0.001 mg), the flow rate of PM-containing gas (evaluation gas) after mixing secondary air, and then sucked From the gas flow rate and the suction time, the amount of PM generated per unit time (g / Hr) was determined.

[空気過剰率λ]燃焼室に供給される燃料の量と燃焼用空気の一定時間(例えば1秒間又は1分間等)における流量(予め燃料に空気を混合した場合は、その混合した空気の量も含む。)から算出した。尚、一般には、燃料が濃い(λが小さい)とPM発生量は増加するが、燃料を濃くすると失火が起こり易い。   [Excess air ratio λ] The amount of fuel supplied to the combustion chamber and the flow rate of combustion air at a fixed time (for example, 1 second or 1 minute) (if air is mixed with the fuel in advance, the amount of the mixed air) Calculated from the above). In general, when the fuel is rich (λ is small), the amount of PM generated increases. However, when the fuel is thick, misfire tends to occur.

[デューティー比]開弁時間と開弁周期との比であり、図4に示されるように、開弁時間Ton/開弁周期Ttotalで表される。尚、図4において、弁の開度100%で燃料が噴射され、弁の開度0%で燃料の噴射が停止される(噴射されない)。   [Duty ratio] This is the ratio between the valve opening time and the valve opening cycle, and is expressed by valve opening time Ton / valve opening cycle Ttotal as shown in FIG. In FIG. 4, fuel is injected when the valve opening is 100%, and fuel injection is stopped (not injected) when the valve opening is 0%.

(実施例2〜18)燃料の噴射圧力、開弁時間及び開弁周期(デューティー比)、空気過剰率λを変更した他は、実施例1と同様にして、PM含有ガスを製造した。そして、失火発生までの時間を計測し、単位時間あたりのPM発生量を測定した。特に実施例17、18では、燃料の噴射圧力を2段階に変化させた。結果を、燃料使用量とともに、表1に示す。   (Examples 2 to 18) A PM-containing gas was produced in the same manner as in Example 1 except that the fuel injection pressure, the valve opening time and the valve opening period (duty ratio), and the excess air ratio λ were changed. And the time until misfire occurrence was measured and PM generation amount per unit time was measured. In particular, in Examples 17 and 18, the fuel injection pressure was changed in two stages. The results are shown in Table 1 together with the amount of fuel used.

(比較例1〜5)間欠噴射が出来ない燃料噴射手段を備えたものである他は、実施例1で使用したものと同じ装置を使用し、所定の噴射圧力で、所定の空気過剰率λになるように、燃焼用空気の中に燃料を連続して噴射し混合させ、燃焼させて、PM含有ガスを製造した。それ以外は、実施例1と同様にして、失火発生までの時間を計測し、単位時間あたりのPM発生量を測定した。結果を、燃料の噴射圧力、空気過剰率λ、及び燃料使用量とともに、表1に示す。尚、燃料を連続して噴射する場合には開弁時間と開弁周期が等しく、デューティー比は1になる。   (Comparative Examples 1 to 5) The same apparatus as that used in Example 1 is used except that the fuel injection means that cannot perform intermittent injection is used, and a predetermined excess air ratio λ is set at a predetermined injection pressure. Then, fuel was continuously injected into the combustion air, mixed and burned to produce a PM-containing gas. Other than that was carried out similarly to Example 1, measured the time until misfire generation | occurrence | production, and measured PM generation amount per unit time. The results are shown in Table 1 together with the fuel injection pressure, the excess air ratio λ, and the amount of fuel used. When fuel is continuously injected, the valve opening time and the valve opening cycle are equal, and the duty ratio is 1.

Figure 0004667344
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(実施例19,20)燃料として重油を用い、燃料の噴射圧力、開弁時間及び開弁周期(デューティー比)、空気過剰率λを所定の値とした他は、実施例1と同様にして、PM含有ガスを製造した。そして、失火発生までの時間を計測し、単位時間あたりのPM発生量を測定した。結果を、燃料の噴射圧力、空気過剰率λ、及び燃料使用量とともに、表2に示す。   (Examples 19 and 20) As in Example 1, except that heavy oil is used as the fuel, and the fuel injection pressure, valve opening time and valve opening period (duty ratio), and excess air ratio λ are set to predetermined values. PM-containing gas was produced. And the time until misfire occurrence was measured and PM generation amount per unit time was measured. The results are shown in Table 2 together with the fuel injection pressure, the excess air ratio λ, and the amount of fuel used.

(比較例6〜7)間欠噴射が出来ない燃料噴射手段を備えたものである他は、実施例1で使用したものと同じ装置を使用し、燃料としては重油を用い、所定の噴射圧力で、所定の空気過剰率λになるように、燃焼用空気の中に燃料を連続して噴射し混合させ、燃焼させて、PM含有ガスを製造した。それ以外は、実施例1と同様にして、失火発生までの時間を計測し、単位時間あたりのPM発生量を測定した。結果を、燃料の噴射圧力、空気過剰率λ、及び燃料使用量とともに、表2に示す。   (Comparative Examples 6-7) The same apparatus as that used in Example 1 is used except that fuel injection means that cannot perform intermittent injection is used, heavy oil is used as fuel, and at a predetermined injection pressure. Then, fuel was continuously injected into the combustion air so as to have a predetermined excess air ratio λ, mixed, and burned to produce a PM-containing gas. Other than that was carried out similarly to Example 1, measured the time until misfire generation | occurrence | production, and measured PM generation amount per unit time. The results are shown in Table 2 together with the fuel injection pressure, the excess air ratio λ, and the amount of fuel used.

Figure 0004667344
Figure 0004667344

(実施例21)プロパン用の燃料噴射手段を備えたものである他は、実施例1で使用したものと同じ装置を使用した。そして、燃料としてプロパンを用い、燃料の噴射圧力、開弁時間及び開弁周期(デューティー比)、空気過剰率λを所定の値とした他は、実施例1と同様にして、PM含有ガスを製造した。そして、失火までの時間を計測し、単位時間あたりのPM発生量を測定した。結果を、燃料の噴射圧力、空気過剰率λ、及び燃料使用量とともに、表3に示す。   (Example 21) The same apparatus as that used in Example 1 was used except that a fuel injection means for propane was provided. Then, using propane as the fuel, the PM-containing gas was changed in the same manner as in Example 1 except that the fuel injection pressure, the valve opening time and the valve opening period (duty ratio), and the excess air ratio λ were set to predetermined values. Manufactured. Then, the time until misfire was measured, and the amount of PM generated per unit time was measured. The results are shown in Table 3 together with the fuel injection pressure, the excess air ratio λ, and the amount of fuel used.

(比較例8)間欠噴射が出来ない燃料噴射手段を備えたものである他は、実施例1で使用したものと同じ装置を使用し、燃料としてはプロパンを用い、所定の噴射圧力で、所定の空気過剰率λになるように、燃焼用空気の中に燃料を連続して噴射し混合させ、燃焼させて、PM含有ガスを製造した。それ以外は、実施例1と同様にして、失火までの時間を計測し、単位時間あたりのPM発生量を測定した。結果を、燃料の噴射圧力、空気過剰率λ、及び燃料使用量とともに、表3に示す。   (Comparative Example 8) The same apparatus as that used in Example 1 was used except that fuel injection means that cannot perform intermittent injection was used, propane was used as fuel, and predetermined injection pressure was used. The PM-containing gas was produced by continuously injecting and mixing fuel into the combustion air so that the excess air ratio λ was. Other than that was carried out similarly to Example 1, measured the time to misfire, and measured PM generation amount per unit time. The results are shown in Table 3 together with the fuel injection pressure, the excess air ratio λ, and the amount of fuel used.

Figure 0004667344
Figure 0004667344

(実施例22〜25)燃料として軽油に予め空気を混合したもの、軽油とプロパンとを予め混合したものをそれぞれ用い、燃料の噴射圧力、開弁時間及び開弁周期(デューティー比)、空気過剰率λを所定の値とした他は、実施例1と同様にして、PM含有ガスを製造した。そして、失火までの時間を計測し、単位時間あたりのPM発生量を測定した。結果を、燃料の噴射圧力、空気過剰率λ、及び燃料使用量とともに、表4に示す。   (Examples 22 to 25) As fuel, those obtained by previously mixing light oil with air, those obtained by previously mixing light oil and propane, respectively, fuel injection pressure, valve opening time and valve opening cycle (duty ratio), excess air A PM-containing gas was produced in the same manner as in Example 1 except that the rate λ was set to a predetermined value. Then, the time until misfire was measured, and the amount of PM generated per unit time was measured. The results are shown in Table 4 together with the fuel injection pressure, the excess air ratio λ, and the amount of fuel used.

Figure 0004667344
Figure 0004667344

(実施例26)図1に示されるPM発生装置10を4台用いて、図3に示される評価装置20を構成した。その評価装置20において、4台のPM発生装置10を、それぞれ実施例1〜25に示した条件で運転し、各PM発生装置10で製造されたPM含有ガスに、二次空気を、その量を適宜変更して、混合した。その結果、任意の流量、温度、PM含有量、(含有された)PMの性状、の混合PM含有ガスが得られることが確認出来た。そして、所望の流量、温度、PM含有量、(含有された)PMの性状、である混合PM含有ガスを用いて、外径100mm〜380mmのDPFを排気ガス浄化装置、及び外径100mm〜380mmの触媒を備えた排気ガス浄化装置を評価したところ、良好に行うことが出来た。   (Embodiment 26) The evaluation apparatus 20 shown in FIG. 3 was constructed using four PM generators 10 shown in FIG. In the evaluation apparatus 20, four PM generators 10 are operated under the conditions shown in Examples 1 to 25, respectively, and secondary air is added to the PM-containing gas produced by each PM generator 10 in an amount thereof. Were appropriately changed and mixed. As a result, it was confirmed that a mixed PM-containing gas having an arbitrary flow rate, temperature, PM content, and property of (containing) PM was obtained. Then, using a mixed PM-containing gas that is a desired flow rate, temperature, PM content, and PM properties (containing), a DPF having an outer diameter of 100 mm to 380 mm is converted into an exhaust gas purification device, and an outer diameter of 100 mm to 380 mm. Evaluation of an exhaust gas purifying apparatus equipped with the above catalyst was successful.

(考察)表1〜4の結果より、実施例1〜25で示されるように、燃焼用空気の中に燃料を間欠で噴射し混合させ燃焼させてPMを発生させると、使用する燃料によらず、PM発生量が10g/Hr以上である場合でも失火が発生せず、30時間以上の連続運転が可能である。又、最大のPM発生量が115g/Hrと多く、且つ安定して運転出来る。又、燃料間欠噴射手段の開弁周期が10〜300msec.、デューティー比が0.05〜0.6の広範な条件において安定した運転状態であった。   (Consideration) From the results of Tables 1 to 4, as shown in Examples 1 to 25, when PM is generated by intermittently injecting and mixing fuel in combustion air to generate PM, it depends on the fuel used. Furthermore, even when the PM generation amount is 10 g / Hr or more, misfire does not occur, and continuous operation for 30 hours or more is possible. In addition, the maximum PM generation amount is as high as 115 g / Hr and can be stably operated. Further, the valve opening cycle of the intermittent fuel injection means is 10 to 300 msec. The operation state was stable under a wide range of conditions with a duty ratio of 0.05 to 0.6.

一方、比較例1〜8で示されるように、燃料を連続で噴射してPMを発生させると、PM発生量が極めて少量の条件では安定して燃焼するが、それ以上にPM発生量を増加させようとすると、燃焼が不安定となる。PM発生量を10g/Hr以上とすると失火し易くなり、1時間以上の連続運転が出来ない。又、PM発生量は10g/Hrが限界である。以上の実施例によって、間欠で噴射することによる優れた効果が確認出来た。   On the other hand, as shown in Comparative Examples 1 to 8, when fuel is continuously injected to generate PM, PM is stably burned under a very small amount of PM, but the amount of PM generated is further increased. Attempting to do so makes the combustion unstable. If the PM generation amount is 10 g / Hr or more, misfire is likely to occur, and continuous operation for 1 hour or more cannot be performed. Further, the PM generation amount is limited to 10 g / Hr. By the above Example, the outstanding effect by injecting intermittently has been confirmed.

又、実施例26により、本発明に係る排気ガス浄化装置の評価装置により、混合PM含有ガスの性状を、細かく調節することが可能であることを確認出来た。所望の性状の混合PM含有ガスが得られるため、外径が380mmを超える大きさのDPFや触媒を備えた排気ガス浄化装置を評価することも可能である。   Further, from Example 26, it was confirmed that the property of the mixed PM-containing gas can be finely adjusted by the exhaust gas purifying apparatus evaluation apparatus according to the present invention. Since a mixed PM-containing gas having a desired property can be obtained, it is possible to evaluate an exhaust gas purifying apparatus including a DPF or a catalyst having an outer diameter exceeding 380 mm.

本発明のPM発生装置及び排気ガス浄化装置の評価装置、並びにPM発生方法は、排気ガス中の微粒子を除去するフィルタ及び/又は排気ガス中の有害物質を分解するための触媒を備えた排気ガス浄化装置の性能及び/又は耐久性の評価を行うために利用される。   The PM generator and the exhaust gas purification apparatus evaluation apparatus and PM generation method of the present invention are an exhaust gas comprising a filter for removing particulates in exhaust gas and / or a catalyst for decomposing harmful substances in exhaust gas. It is used to evaluate the performance and / or durability of the purification device.

本発明に係るPM発生装置の一の実施形態を示す構成図である。It is a lineblock diagram showing one embodiment of a PM generator concerning the present invention. 図1に示されるPM発生装置の燃焼室の燃料間欠噴射手段の取付部分を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the attachment part of the fuel intermittent injection means of the combustion chamber of PM generator shown by FIG. 本発明に係る排気ガス浄化装置の評価装置の一の実施形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of the evaluation apparatus of the exhaust-gas purification apparatus which concerns on this invention. 開弁時間、開弁周期、及びデューティー比の説明図である。It is explanatory drawing of valve opening time, a valve opening period, and duty ratio. 図1に示されるPM発生装置の内部を示す透視図である。It is a perspective view which shows the inside of PM generator shown by FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃焼室
2 パイロットバーナ
3 燃料間欠噴射手段
4 燃焼用空気供給手段
5 空気予熱室
6 バッフルプレート
7 燃焼筒
10 PM発生装置
11 火炎検知器
13 流路
14 流路
15 流路
20 排気ガス浄化装置の評価装置
21 メインヘッダ部
22,23 切替弁
24 流量計
25 調節弁
28 流量計
29 調節弁
31 二次空気供給部
32 排気ガス浄化装置
33 温度検出器
131 燃料
132 燃焼用空気
133 PM含有ガス
151 燃焼用空気入口
152 ガス出口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Combustion chamber 2 Pilot burner 3 Fuel intermittent injection means 4 Combustion air supply means 5 Air preheating chamber 6 Baffle plate 7 Combustion cylinder 10 PM generator 11 Flame detector 13 Flow path 14 Flow path 15 Flow path 20 Evaluation device 21 Main header parts 22 and 23 Switching valve 24 Flow meter 25 Control valve 28 Flow meter 29 Control valve 31 Secondary air supply unit 32 Exhaust gas purification device 33 Temperature detector 131 Fuel 132 Combustion air 133 PM containing gas 151 Combustion Air inlet 152 Gas outlet

Claims (14)

液体及び/又は気体の燃料を燃焼室において燃焼させて、ガスの中にパティキュレートマター(PM)を発生させる装置であって、
前記燃焼室と、その燃焼室へ燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給手段と、前記燃焼室へ供給された前記燃焼用空気の中に前記燃料を間欠で噴射することが可能な燃料間欠噴射手段と、前記燃焼用空気の中に間欠で噴射された前記燃料を着火するパイロットバーナと、を有するPM発生装置。
An apparatus for burning particulate and / or gaseous fuel in a combustion chamber to generate particulate matter (PM) in the gas,
The combustion chamber, combustion air supply means for supplying combustion air to the combustion chamber, and intermittent fuel injection capable of intermittently injecting the fuel into the combustion air supplied to the combustion chamber And a pilot burner for igniting the fuel intermittently injected into the combustion air .
前記燃料間欠噴射手段が電動弁を備え、その電動弁の開弁時間及び/又は開弁間隔の制御によって、前記燃料を間欠で噴射する請求項1に記載のPM発生装置。   The PM generator according to claim 1, wherein the intermittent fuel injection means includes an electric valve, and the fuel is intermittently injected by controlling a valve opening time and / or a valve opening interval of the electric valve. 前記燃料の噴射圧力を変え得る、燃料噴射圧力調節手段を備える請求項1又は2に記載のPM発生装置。   The PM generator according to claim 1, further comprising a fuel injection pressure adjusting unit capable of changing the fuel injection pressure. 前記燃料噴射圧力調節手段が、前記燃料の噴射の途中段階で噴射圧力を1回又は2回以上変化させ得る手段である請求項3に記載のPM発生装置。   The PM generator according to claim 3, wherein the fuel injection pressure adjusting means is a means capable of changing the injection pressure once or twice or more in the middle of the fuel injection. 前記燃料の噴射圧力が、0.1MPa以上1.0MPa以下である請求項1〜4の何れか一項に記載のPM発生装置。   The PM generator according to any one of claims 1 to 4, wherein an injection pressure of the fuel is 0.1 MPa or more and 1.0 MPa or less. 液体燃料と気体燃料とを併用する場合に、それら液体燃料と気体燃料とを噴射前に予め混合し混合燃料を得る燃料混合手段を備える請求項1〜5の何れか一項に記載のPM発生装置。   The PM generation according to any one of claims 1 to 5, further comprising a fuel mixing means for mixing the liquid fuel and the gaseous fuel in advance before injection to obtain a mixed fuel when the liquid fuel and the gaseous fuel are used together. apparatus. 前記燃料の噴射前に、その燃料に燃料以外の気体を予め混合し得る気体混合手段を備える請求項1〜6の何れか一項に記載のPM発生装置。   The PM generator according to any one of claims 1 to 6, further comprising a gas mixing unit capable of previously mixing a gas other than the fuel with the fuel before the fuel is injected. 前記燃料以外の気体が、空気である請求項7に記載のPM発生装置。   The PM generator according to claim 7, wherein the gas other than the fuel is air. 前記燃料のうち液体の燃料は、軽油又は重油である請求項1〜8の何れか一項に記載のPM発生装置。   The PM generator according to any one of claims 1 to 8, wherein a liquid fuel among the fuels is light oil or heavy oil. 前記燃料間欠噴射手段の開弁周期が、10〜300msec.である請求項1〜9の何れか一項に記載のPM発生装置。   The valve opening cycle of the intermittent fuel injection means is 10 to 300 msec. The PM generator according to any one of claims 1 to 9. 前記燃料間欠噴射手段の開弁時間と開弁周期の比(デューティー比=開弁時間/開弁周期)が、0.05〜0.6である請求項1〜10の何れか一項に記載のPM発生装置。   The ratio of the valve opening time and the valve opening cycle of the intermittent fuel injection means (duty ratio = valve opening time / valve opening cycle) is 0.05 to 0.6. PM generator. PMを発生させたガスの供給先が排気ガス浄化装置であり、その排気ガス浄化装置の評価を行うために使用される請求項1〜11の何れか一項に記載のPM発生装置。   The PM generation device according to any one of claims 1 to 11, wherein the supply destination of the gas that has generated PM is an exhaust gas purification device, and is used for evaluating the exhaust gas purification device. 請求項1〜12の何れか一項に記載のPM発生装置を、複数、具備するとともに、
それら複数のPM発生装置を、同一の条件で作動させ、あるいは、少なくとも一のPM発生装置を、他のPM発生装置と異なる条件で作動させ得る制御手段と、
複数のPM発生装置で得られた、PMを発生させたガスを混合し、混合PM含有ガスを得るPM含有ガス混合手段と、を具備し、
前記混合PM含有ガスを排気ガス浄化装置へ供給することによって、その排気ガス浄化装置の評価を行う排気ガス浄化装置の評価装置。
While comprising a plurality of PM generators according to any one of claims 1 to 12,
Control means for operating the plurality of PM generators under the same conditions, or for operating at least one PM generator under conditions different from those of other PM generators;
PM-containing gas mixing means that obtains a mixed PM-containing gas by mixing the gas that generates PM obtained by a plurality of PM generators,
An evaluation apparatus for an exhaust gas purification apparatus that evaluates the exhaust gas purification apparatus by supplying the mixed PM-containing gas to the exhaust gas purification apparatus.
液体及び/又は気体の燃料を燃焼させて、ガス中にPMを発生させる方法であって、
燃焼用空気の中に前記燃料を間欠で混合させパイロットバーナで着火して燃焼させる工程を有するPM発生方法。
A method of generating PM in a gas by burning a liquid and / or gaseous fuel,
A PM generation method comprising a step of intermittently mixing the fuel into combustion air and igniting and burning with a pilot burner .
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