JP5867279B2 - Burner device and exhaust temperature raising device - Google Patents
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Description
本発明は、燃料を燃焼させるバーナ装置および排気昇温装置に関する。 The present invention relates to a burner device and an exhaust temperature raising device for burning fuel.
従来、通電加熱されたグロープラグ等の着火部に、インジェクタから液体の燃料を直接噴霧して燃焼させるバーナ装置が知られている。バーナ装置では、燃料が直接着火部に噴霧されると、未燃の燃料の液滴が落下するなどして燃焼に寄与せずに燃焼効率が低下してしまう場合がある。このような場合、噴霧された燃料を、一旦、着火部近傍に配した担体に付着させて落下を抑制した上で着火させる構成を採るとよい。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a burner device in which liquid fuel is directly sprayed from an injector and burned onto an ignition part such as a glow plug that is heated by current. In the burner device, when the fuel is sprayed directly on the ignition part, droplets of unburned fuel may fall and the combustion efficiency may be reduced without contributing to combustion. In such a case, it is advisable to adopt a configuration in which the sprayed fuel is once attached to a carrier disposed in the vicinity of the igniting part to suppress the fall and then ignited.
このような燃料を付着させる担体としては、空孔を有し燃料の保持性が高い多孔質体が適している。特許文献1に記載の燃焼装置では、このような担体として用いられる多孔質体として、例えば、金属繊維、セラミックス繊維等が例に挙げられている。 As a carrier to which such fuel is attached, a porous body having pores and high fuel retention is suitable. In the combustion apparatus described in Patent Document 1, examples of the porous body used as such a carrier include metal fibers and ceramic fibers.
上述したような、インジェクタから噴霧した液体の燃料を多孔質体に付着させて保持させる構成において、多孔質体のセル密度を高く空孔を小さくすると、燃料が空孔に吸収されずに弾かれて落下する割合が多くなる。 In the configuration in which the liquid fuel sprayed from the injector is attached to the porous body and held as described above, if the cell density of the porous body is increased and the pores are reduced, the fuel is repelled without being absorbed by the pores. The ratio of falling will increase.
一方、着火部が配される燃焼室内には、燃焼のために酸素などの気体が導入されているが、多孔質体のセル密度を低く空孔を大きくすると、気体の流速が速くなり、着火部における着火性が低下してしまう。 On the other hand, a gas such as oxygen is introduced into the combustion chamber where the ignition part is arranged. However, if the cell density of the porous body is lowered and the pores are enlarged, the flow rate of the gas is increased and the ignition is performed. The ignitability at the part is lowered.
本発明は、このような課題に鑑み、燃料の保持性および着火性を向上することが可能なバーナ装置および排気昇温装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a burner device and an exhaust temperature raising device that can improve fuel retention and ignitability.
上記課題を解決するために、本発明のバーナ装置は、燃焼室と、前記燃焼室に気体を供給する気体供給部と、前記燃焼室に燃料を供給する燃料供給部と、前記燃焼室に設けられ、燃料を着火する着火部と、前記着火部の近傍に配置され、前記気体供給部から供給される気体が導かれるとともに、前記燃料供給部から供給される燃料を保持する燃料保持部と、を備え、前記燃料保持部は、多孔質体で形成される第1層と、該第1層を形成する多孔質体よりセル密度が高い多孔質体で形成される第2層とが積層されており、前記第1層は、前記燃料供給部に臨み、前記第2層は、前記気体供給部側に臨んでいることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a burner device according to the present invention is provided in a combustion chamber, a gas supply unit that supplies gas to the combustion chamber, a fuel supply unit that supplies fuel to the combustion chamber, and the combustion chamber. An ignition part for igniting the fuel, a fuel holding part that is arranged in the vicinity of the ignition part and that guides the gas supplied from the gas supply part and holds the fuel supplied from the fuel supply part, The fuel holding portion includes a first layer formed of a porous body and a second layer formed of a porous body having a cell density higher than that of the porous body forming the first layer. The first layer faces the fuel supply unit, and the second layer faces the gas supply unit side.
前記第1層は、前記燃料供給部側の面が凹んでいてもよい。 The first layer may have a concave surface on the fuel supply unit side.
前記第1層と前記第2層との積層部分に挿通穴が設けられ、前記着火部は、前記第1層と前記第2層と非接触で、前記挿通穴に挿設されていてもよい。 An insertion hole may be provided in a stacked portion of the first layer and the second layer, and the ignition portion may be inserted in the insertion hole without being in contact with the first layer and the second layer. .
上記課題を解決するために、本発明の排気昇温装置は、ディーゼルエンジンの排気経路において、排気ガスを浄化する排気後処理装置の前段に配置され、前記排気ガスを昇温するバーナ装置を有する排気昇温装置であって、前記バーナ装置は、燃焼室と、前記燃焼室に前記排気ガスまたは前記排気ガスとは別の気体を供給する気体供給部と、前記燃焼室に燃料を供給する燃料供給部と、前記燃焼室に設けられ、燃料を着火する着火部と、前記着火部の近傍に配置され、前記気体供給部から供給される気体が導かれるとともに、前記燃料供給部から供給される燃料を保持する燃料保持部と、を備え、前記燃料保持部は、多孔質体で形成される第1層と、該第1層を形成する多孔質体よりセル密度が高い多孔質体で形成される第2層とが積層されており、前記第1層は、前記燃料供給部に臨み、前記第2層は、前記気体供給部側に臨んでいることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, an exhaust gas temperature raising device of the present invention has a burner device that is disposed in a front stage of an exhaust gas aftertreatment device that purifies exhaust gas in an exhaust path of a diesel engine and raises the temperature of the exhaust gas. An exhaust gas temperature raising device, wherein the burner device includes a combustion chamber, a gas supply unit that supplies the exhaust gas or a gas different from the exhaust gas to the combustion chamber, and a fuel that supplies fuel to the combustion chamber A supply unit, an ignition unit provided in the combustion chamber, for igniting fuel, and disposed in the vicinity of the ignition unit, the gas supplied from the gas supply unit is guided and supplied from the fuel supply unit A fuel holding portion for holding fuel, wherein the fuel holding portion is formed of a first layer formed of a porous body and a porous body having a cell density higher than that of the porous body forming the first layer. The second layer to be laminated Cage, wherein the first layer faces the said fuel supply unit, the second layer is characterized in that facing the said gas supply unit side.
前記気体供給部は、空気を送出するエアポンプで構成されていてもよい。 The gas supply unit may include an air pump that sends out air.
本発明によれば、燃料の保持性および着火性を向上することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to improve fuel retention and ignitability.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
本実施形態では、排気昇温装置は、例えば、ディーゼルエンジンの排気経路において、排気ガスを浄化する排気後処理装置、具体的には、排気ガスを酸化するディーゼル酸化触媒の前段に配置されるものを例に挙げて説明する。しかし、排気昇温装置は、かかる用途に限らず、燃料を噴射してグロープラグ等の着火部で着火する構成を有する様々な装置に適用できる。 In the present embodiment, the exhaust temperature raising device is, for example, an exhaust post-treatment device that purifies exhaust gas in an exhaust path of a diesel engine, specifically, a device that is disposed in front of a diesel oxidation catalyst that oxidizes exhaust gas. Will be described as an example. However, the exhaust temperature raising device is not limited to such an application, but can be applied to various devices having a configuration in which fuel is injected and ignited by an ignition part such as a glow plug.
図1は、ディーゼルエンジン1の排気構造を説明するための説明図である。図1(a)に示すように、ディーゼルエンジン1は、ピストンによってシリンダ内の空気を圧縮して高温高圧化し、燃料タンク2に蓄えられた、軽油、重油等の燃料を燃料ポンプ3や噴射ポンプ4で昇圧して噴射し、爆発を起こして、その爆発によって生じるエネルギーを動力に変えるレシプロエンジンである。過給機5は、ディーゼルエンジン1の排気ガスのエネルギーでタービンを回転し、吸気を圧縮して吸気圧を高めることでエンジン出力を向上させる装置である。 FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining an exhaust structure of the diesel engine 1. As shown in FIG. 1 (a), a diesel engine 1 compresses air in a cylinder by a piston to increase the temperature and pressure, and uses fuel such as light oil and heavy oil stored in a fuel tank 2 as a fuel pump 3 and an injection pump. This is a reciprocating engine that boosts the pressure at 4 and injects it to cause an explosion and converts the energy generated by the explosion into power. The supercharger 5 is a device that improves the engine output by rotating the turbine with the energy of the exhaust gas of the diesel engine 1 and compressing the intake air to increase the intake pressure.
排気経路6は、ディーゼルエンジン1から排出された排気ガスを外部に排気するための配管7によって形成され、配管7の一端がディーゼルエンジン1の排気口と接続され、他端がディーゼル酸化触媒8に接続される。パティキュレートフィルタ9は、ディーゼルエンジン1の排気ガスに含まれる煤等の粒子状物質を、例えば、10ミクロン程度の孔で捕集して除去する、セラミックや金属のフィルタで構成される。パティキュレートフィルタ9のフィルタ9aは、図1(b)の断面図に示すように、粒子状物質10が堆積し過ぎると目詰まり11を起こす。目詰まり11は排気圧の上昇を招き燃費の悪化や出力低下につながる。 The exhaust path 6 is formed by a pipe 7 for exhausting the exhaust gas discharged from the diesel engine 1 to the outside. One end of the pipe 7 is connected to the exhaust port of the diesel engine 1 and the other end is connected to the diesel oxidation catalyst 8. Connected. The particulate filter 9 is composed of a ceramic or metal filter that collects and removes particulate matter such as soot contained in the exhaust gas of the diesel engine 1 through holes of about 10 microns, for example. As shown in the cross-sectional view of FIG. 1B, the filter 9a of the particulate filter 9 causes clogging 11 when the particulate matter 10 is excessively deposited. The clogging 11 causes an increase in exhaust pressure, leading to a deterioration in fuel consumption and a decrease in output.
ディーゼル酸化触媒8は、排気ガスを浄化する排気後処理装置であって、ディーゼルエンジン1とパティキュレートフィルタ9の間に設けられ、例えばプラチナ、パラジウム等の触媒で構成され、ディーゼルエンジン1の排気ガス中に含まれる酸素を利用し未燃の燃料を触媒燃焼させることによって排気ガスを昇温する。昇温された排気ガスは、後段のパティキュレートフィルタ9に流れ、パティキュレートフィルタ9に堆積した粒子状物質10を燃やし二酸化炭素として排気させ、パティキュレートフィルタ9の目詰まりを解消する(フィルタ再生処理)。 The diesel oxidation catalyst 8 is an exhaust aftertreatment device that purifies exhaust gas, and is provided between the diesel engine 1 and the particulate filter 9 and is composed of a catalyst such as platinum or palladium. The exhaust gas is heated by catalytic combustion of unburned fuel using oxygen contained therein. The heated exhaust gas flows to the particulate filter 9 at the subsequent stage, burns the particulate matter 10 deposited on the particulate filter 9 and exhausts it as carbon dioxide, and eliminates clogging of the particulate filter 9 (filter regeneration processing). ).
このようなフィルタ再生処理は、パティキュレートフィルタ9が目詰まりを起こしたとき、例えば、目詰まりが解消されるまで実行されるバッチ処理である。しかし、ディーゼル酸化触媒8は、ディーゼルエンジン1の始動時や低負荷時等、排気ガスの温度が低く酸化が促進される活性温度に達していない間、排気ガスを昇温できず、その後段のパティキュレートフィルタ9においてフィルタ再生処理を行うことができない。そこで、本実施形態では、排気経路6の排気ガスを分流し流速を抑制して、流速が抑制された排気ガス中に配置された触媒を備える排気昇温装置100で燃料を燃焼させ、昇温した排気ガスを排気経路6に戻すことでディーゼル酸化触媒8の昇温を助勢するようにしている。 Such filter regeneration processing is batch processing that is executed when the particulate filter 9 is clogged, for example, until the clogging is eliminated. However, the diesel oxidation catalyst 8 cannot raise the temperature of the exhaust gas while the temperature of the exhaust gas is low and has not reached the activation temperature at which oxidation is promoted, such as when the diesel engine 1 is started or at a low load. The filter regeneration process cannot be performed in the particulate filter 9. Therefore, in the present embodiment, the exhaust gas in the exhaust path 6 is diverted to suppress the flow velocity, the fuel is burned by the exhaust temperature raising device 100 including the catalyst disposed in the exhaust gas with the reduced flow velocity, and the temperature is increased. The exhaust gas is returned to the exhaust path 6 to assist in raising the temperature of the diesel oxidation catalyst 8.
以下の実施形態では、例えば、上述した排気経路6の排気ガスを昇温する用途で用いられる排気昇温装置100について詳述する。 In the following embodiment, for example, the exhaust gas temperature raising device 100 used for the purpose of raising the temperature of the exhaust gas in the exhaust path 6 described above will be described in detail.
図2および図3は、排気昇温装置100の構造を説明するための説明図である。図2には、排気昇温装置100およびその前後の配管7の一部を、排気経路6に平行かつ排気昇温装置100の中心を含む面で切った断面の概念図を示す。図3(a)には、図2のIII(a)−III(a)線断面を示し、図3(b)には、図2のIII(b)−III(b)線断面を示す。 2 and 3 are explanatory diagrams for explaining the structure of the exhaust gas temperature raising device 100. FIG. FIG. 2 is a conceptual diagram of a cross section in which the exhaust temperature raising device 100 and a part of the pipe 7 before and after the exhaust temperature raising device 100 are cut by a plane parallel to the exhaust path 6 and including the center of the exhaust temperature raising device 100. 3A shows a cross section taken along line III (a) -III (a) in FIG. 2, and FIG. 3B shows a cross section taken along line III (b) -III (b) in FIG.
外壁110は、図3(a)、(b)に示すように、例えば、円筒形状であって、図2に示す上端に底面を有し、下端が配管7内の排気経路6と連通している。外壁110の内部には、外壁110内部を区画する第1仕切部材112が配される。第1仕切部材112は、例えば、板材で構成され、図2に示す上端が円筒の底面に固定され、下端が配管7の内部まで突き出している。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the outer wall 110 has, for example, a cylindrical shape and has a bottom surface at the upper end shown in FIG. 2, and the lower end communicates with the exhaust path 6 in the pipe 7. Yes. A first partition member 112 that partitions the inside of the outer wall 110 is disposed inside the outer wall 110. The first partition member 112 is made of, for example, a plate material. The upper end shown in FIG. 2 is fixed to the bottom surface of the cylinder, and the lower end protrudes to the inside of the pipe 7.
流入路114は、外壁110内部の第1仕切部材112で区画された空間のうち、排気ガス(Exhaust Gas:図中、Exh.Gasで示す)の流れ方向の上流側に位置する空間である。流入路114には、排気経路6から分流した排気ガスが、排気経路6を流れる排気ガスの流量の例えば20%程度流入する。 The inflow path 114 is a space located on the upstream side in the flow direction of exhaust gas (Exhaust Gas: indicated as Exh.Gas in the drawing) among the spaces partitioned by the first partition member 112 inside the outer wall 110. For example, about 20% of the flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust path 6 flows into the inflow path 114 from the exhaust path 6.
外壁110内部の第1仕切部材112で区画された空間のうち、排気ガスの流れ方向の下流側に位置する空間は、さらに、第2仕切部材116で区画される。第2仕切部材116は、例えば、板材で構成され、外周面が外壁110と第1仕切部材112に固定されており、第2仕切部材116の図2に示す上面側と下面側の空間を仕切る。第2仕切部材116で仕切られた上面側の空間は火炎を生成するための火炎燃焼室118(燃焼室)であり(図3(a)参照)、下面側の空間は燃焼を発達させるための2次燃焼室120である(図3(b)参照)。 Of the space partitioned by the first partition member 112 inside the outer wall 110, the space located on the downstream side in the exhaust gas flow direction is further partitioned by the second partition member 116. The second partition member 116 is made of, for example, a plate material, and the outer peripheral surface is fixed to the outer wall 110 and the first partition member 112, and partitions the space between the upper surface side and the lower surface side of the second partition member 116 shown in FIG. . The space on the upper surface side partitioned by the second partition member 116 is a flame combustion chamber 118 (combustion chamber) for generating a flame (see FIG. 3A), and the space on the lower surface side is for developing combustion. This is the secondary combustion chamber 120 (see FIG. 3B).
気体供給部122は、例えば、エアポンプ等で構成され、火炎燃焼室118に気体、本実施形態においては空気を供給し、火炎燃焼室118内における火炎の生成を助ける。気体供給部122は、エアポンプに限らず、ファン、コンプレッサ等で構成されてもよい。 The gas supply unit 122 is constituted by, for example, an air pump or the like, and supplies gas to the flame combustion chamber 118, in the present embodiment, air, and assists the generation of flame in the flame combustion chamber 118. The gas supply unit 122 is not limited to an air pump, and may be configured with a fan, a compressor, or the like.
第1仕切部材112には、流入路114から火炎燃焼室118へ貫通する孔112aが設けられている。第1仕切部材112および孔112aによって、火炎燃焼室118へ流入する排気ガスおよび空気の流量が制限される。 The first partition member 112 is provided with a hole 112 a penetrating from the inflow path 114 to the flame combustion chamber 118. The first partition member 112 and the hole 112a limit the flow rates of exhaust gas and air flowing into the flame combustion chamber 118.
また、第1仕切部材112には、流入路114から2次燃焼室120へ貫通する孔112bが設けられている。第1仕切部材112および孔112bによって、2次燃焼室120へ流入する排気ガスの流量が制限される。 Further, the first partition member 112 is provided with a hole 112 b that penetrates from the inflow passage 114 to the secondary combustion chamber 120. The flow rate of the exhaust gas flowing into the secondary combustion chamber 120 is limited by the first partition member 112 and the hole 112b.
さらに、第2仕切部材116には、火炎燃焼室118から2次燃焼室120へ貫通する孔116aが設けられている。第2仕切部材116および孔116aによって、火炎燃焼室118から流出する排気ガスの流量が制限される。こうして、火炎燃焼室118および2次燃焼室120における排気ガスおよび空気の流速が抑制され、火炎燃焼室118における着火性および保炎性が向上し、2次燃焼室120においては、火炎燃焼を継続可能な温度域および酸素濃度域を拡大できる。 Further, the second partition member 116 is provided with a hole 116 a penetrating from the flame combustion chamber 118 to the secondary combustion chamber 120. The flow rate of the exhaust gas flowing out from the flame combustion chamber 118 is limited by the second partition member 116 and the hole 116a. In this way, the exhaust gas and air flow rates in the flame combustion chamber 118 and the secondary combustion chamber 120 are suppressed, the ignitability and flame holding performance in the flame combustion chamber 118 are improved, and flame combustion continues in the secondary combustion chamber 120. The possible temperature range and oxygen concentration range can be expanded.
火炎燃料供給部124(燃料供給部)は、例えばノズルを有するインジェクタ等の燃料噴射装置で構成され、火炎燃焼室118に燃料を、霧状に噴射して供給する。 The flame fuel supply unit 124 (fuel supply unit) is constituted by a fuel injection device such as an injector having a nozzle, for example, and supplies the fuel to the flame combustion chamber 118 in a mist form.
着火部126は、例えばグロープラグ等の着火装置で構成され、燃料の着火温度以上に加熱されて、着火部126の熱で気化した燃料と排気ガスと空気の混合気を着火させる。 The ignition unit 126 is composed of an ignition device such as a glow plug, for example, and is heated to a temperature equal to or higher than the fuel ignition temperature to ignite a mixture of fuel, exhaust gas, and air vaporized by the heat of the ignition unit 126.
邪魔板128は、例えば板材で構成され、一端が外壁110の底面に固定され、他端側が孔112aに対向する位置に配される。邪魔板128は、孔112aを通って火炎燃焼室118へ流入する排気ガスおよび空気が、着火部126に直接衝突する流れを妨げる。かかる構成により、着火部126付近の排気ガス、空気および混合気の流速を抑制でき、着火性が向上する。 The baffle plate 128 is made of, for example, a plate material, and one end is fixed to the bottom surface of the outer wall 110 and the other end side is disposed at a position facing the hole 112a. The baffle plate 128 prevents the exhaust gas and air flowing into the flame combustion chamber 118 through the holes 112 a from directly colliding with the ignition unit 126. With such a configuration, the flow rates of the exhaust gas, air, and air-fuel mixture in the vicinity of the ignition unit 126 can be suppressed, and the ignitability is improved.
2次燃料供給部130は、火炎燃料供給部124と同様に、例えばインジェクタ等の燃料噴射装置で構成され、2次燃焼室120内に燃料を、霧状に噴霧して供給する。 Similar to the flame fuel supply unit 124, the secondary fuel supply unit 130 is configured by a fuel injection device such as an injector, for example, and supplies the fuel into the secondary combustion chamber 120 by spraying in a mist form.
2次燃焼室120内では、火炎燃焼室118で発生した種火を発達させるために、2次燃料供給部130によってさらに燃料が噴射され、排気ガスを巻き込みながら混合気の燃焼を促進する。 In the secondary combustion chamber 120, in order to develop the seed fire generated in the flame combustion chamber 118, fuel is further injected by the secondary fuel supply unit 130, and combustion of the air-fuel mixture is promoted while entraining exhaust gas.
そして、昇温後の高温の排気ガスは、排気経路6に流入し、排気経路6を通過する排気ガスの温度を高める。このように、排気経路6を通過する排気ガスは、図2中、Heated Exh.Gasで示すように、排気昇温装置100によって昇温されて下流側に導かれることとなる。 Then, the hot exhaust gas after the temperature rises flows into the exhaust path 6 and raises the temperature of the exhaust gas passing through the exhaust path 6. As described above, the exhaust gas passing through the exhaust path 6 is regarded as “Heated Exh. As indicated by Gas, the temperature is raised by the exhaust temperature raising device 100 and guided downstream.
ところで、火炎燃料供給部124が着火部126に直接燃料を噴霧すると、未燃の燃料の液滴が落下して燃焼効率が低下してしまうおそれがある。そこで、排気昇温装置100は、燃料を保持する担体として燃料保持部134を備える。 By the way, when the flame fuel supply unit 124 sprays fuel directly onto the ignition unit 126, there is a possibility that unburned fuel droplets may drop and the combustion efficiency may decrease. Therefore, the exhaust gas temperature raising device 100 includes a fuel holding unit 134 as a carrier for holding fuel.
上述した火炎燃焼室118、気体供給部122、火炎燃料供給部124、着火部126、および燃料保持部134は、火炎を生成するバーナ装置100aを構成する。 The flame combustion chamber 118, the gas supply unit 122, the flame fuel supply unit 124, the ignition unit 126, and the fuel holding unit 134 described above constitute a burner device 100a that generates a flame.
燃料保持部134は、着火部126近傍、例えば、着火部126の一端を覆う位置に配置され、例えば、金網、焼結金属、金属繊維、ガラス布、セラミック多孔体、セラミックファイバ、軽石等の多孔質体で形成され、気体供給部122から供給される気体が導かれるとともに、火炎燃料供給部124から供給された燃料が燃焼されるまで、当該燃料を一時的に保持する。また、燃料保持部134は、多孔質体として形成された触媒であってもよい。 The fuel holding unit 134 is disposed in the vicinity of the ignition unit 126, for example, at a position covering one end of the ignition unit 126. The gas is formed of a material and supplied from the gas supply unit 122, and the fuel is temporarily held until the fuel supplied from the flame fuel supply unit 124 is combusted. The fuel holding part 134 may be a catalyst formed as a porous body.
図4は、燃料保持部134を説明するための説明図である。特に、図4(a)は、図2における燃料保持部134近傍の部分拡大図を示し、図4(b)は、図4(a)のIV(b)−IV(b)線断面図を示し、図4(c)は、燃料保持部134の分解斜視図を示す。 FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the fuel holding portion 134. 4A is a partially enlarged view of the vicinity of the fuel holding portion 134 in FIG. 2, and FIG. 4B is a sectional view taken along line IV (b) -IV (b) in FIG. 4A. FIG. 4 (c) shows an exploded perspective view of the fuel holding part 134.
図4(a)、(b)に示すように、燃料保持部134は、第1層134aと、第2層134bとが積層され、例えば、不図示の筐体に嵌入されている。第1層134aは、火炎燃料供給部124から噴霧される燃料の粒径よりも大凡大きい空孔を持つ多孔質体で形成される。第2層134bは、第1層134aを形成する多孔質体よりセル密度が高い多孔質体で形成される。ここで、セル密度は、例えば、単位体積当たりのセル(空孔)の数をいう。 As shown in FIGS. 4A and 4B, the fuel holding portion 134 includes a first layer 134a and a second layer 134b which are stacked and inserted into a housing (not shown), for example. The first layer 134a is formed of a porous body having pores approximately larger than the particle size of the fuel sprayed from the flame fuel supply unit 124. The second layer 134b is formed of a porous body having a cell density higher than that of the porous body forming the first layer 134a. Here, the cell density refers to the number of cells (holes) per unit volume, for example.
また、筐体は、例えば金網等の網状部材で形成されており、排気ガス、空気および燃料の燃料保持部134の内外への流出入を妨げない。 Further, the casing is formed of a net-like member such as a metal net, for example, and does not prevent the exhaust gas, air, and fuel from flowing into and out of the fuel holding portion 134.
そして、第1層134aは、火炎燃料供給部124に臨み、第2層134bは、気体供給部122側に臨むように配置されている。 The first layer 134a is disposed to face the flame fuel supply unit 124, and the second layer 134b is disposed to face the gas supply unit 122 side.
本実施形態の燃料保持部134は、火炎燃料供給部124から噴射された燃料を、セル密度が低い第1層134aで受け止める。第1層134aは、空孔が大きいため、燃料を弾き難い。また、第1層134aにはセル密度が高い第2層134bが積層されている。燃料は第2層134bにまで到達すると、空孔が細かく表面張力が大きくなる第2層134bで保持されるため、第1層134aから落下する燃料の量を抑制できる。 The fuel holding unit 134 of the present embodiment receives the fuel injected from the flame fuel supply unit 124 with the first layer 134a having a low cell density. Since the first layer 134a has large holes, it is difficult to play the fuel. In addition, a second layer 134b having a high cell density is stacked on the first layer 134a. When the fuel reaches the second layer 134b, it is held by the second layer 134b where the pores are fine and the surface tension is increased, so that the amount of fuel falling from the first layer 134a can be suppressed.
また、第2層134bが気体供給部122側に臨んでいるため、気体供給部122から着火部126に流れる気体は、高いセル密度の多孔質体を通過する際に流速が低下することとなる。そのため、着火部126近傍の流速が抑制され、着火部126における着火性が向上する。 In addition, since the second layer 134b faces the gas supply unit 122, the flow rate of the gas flowing from the gas supply unit 122 to the ignition unit 126 decreases when passing through the porous body having a high cell density. . Therefore, the flow velocity in the vicinity of the ignition part 126 is suppressed, and the ignitability in the ignition part 126 is improved.
第1層134aは、図4(c)に示すように、火炎燃料供給部124側の面が凹んでいる(凹み134cを有する)。かかる構成により、火炎燃料供給部124から噴射された燃料の一部が弾かれたとしても、弾かれた後、凹みの他の部分に再度付着する可能性が高まる。そのため、燃料保持部134は、燃料の保持性が向上する。 As shown in FIG. 4C, the surface of the first layer 134a on the flame fuel supply unit 124 side is recessed (having a recess 134c). With such a configuration, even if a part of the fuel injected from the flame fuel supply unit 124 is bounced, the possibility that it will adhere again to the other part of the dent after being bounced increases. Therefore, the fuel holding part 134 improves the fuel holding property.
また、第1層134aと第2層134bとの積層部分に挿通穴134dが設けられ、着火部126は、第1層134aと第2層134bと非接触で、挿通穴134dに挿設されている。 Further, an insertion hole 134d is provided in the laminated portion of the first layer 134a and the second layer 134b, and the ignition part 126 is inserted in the insertion hole 134d in a non-contact manner with the first layer 134a and the second layer 134b. Yes.
多孔質体は一般に切削等の加工が難しい。しかし、例えば、図4(c)に示すように、第1層134aと第2層134bそれぞれに挿通穴134dを半分ずつ設ける構成であれば、例えば、治具を押し当てる等して変形させるだけで、挿通穴134dを設けることが可能となる。また、着火部126を、第1層134aおよび第2層134bと非接触とする構成により、着火部126の熱が第1層134aおよび第2層134bに伝熱することに起因する放熱がされ難くなるため、着火部126の温度を効率的に上昇させることが可能となる。 The porous body is generally difficult to process such as cutting. However, for example, as shown in FIG. 4 (c), if the insertion hole 134d is provided in half in each of the first layer 134a and the second layer 134b, for example, it is simply deformed by pressing a jig or the like. Thus, it is possible to provide the insertion hole 134d. In addition, the configuration in which the ignition unit 126 is not in contact with the first layer 134a and the second layer 134b allows heat dissipation due to heat transfer from the ignition unit 126 to the first layer 134a and the second layer 134b. Since it becomes difficult, it becomes possible to raise the temperature of the ignition part 126 efficiently.
排気昇温装置100は、酸素濃度が低い排気ガスであっても、バーナ装置100aの着火性が高いため、安定的に排気ガスを昇温できる。また、排気昇温装置100は、燃料保持部134の燃料の保持性が高いため、未燃の燃料が意図せずに排気ガス中に流出する可能性が低く、例えば、ディーゼルエンジン1を搭載した自動車の排気ガス規制といった厳しい環境規制に適応し易い。 Even if the exhaust gas temperature raising device 100 is an exhaust gas having a low oxygen concentration, since the burner device 100a has high ignitability, the temperature of the exhaust gas can be raised stably. Further, since the exhaust temperature raising device 100 has a high fuel holding property of the fuel holding unit 134, it is unlikely that unburned fuel will flow into the exhaust gas unintentionally. For example, the diesel engine 1 is mounted. It is easy to adapt to strict environmental regulations such as automobile exhaust gas regulations.
また、上述したように、気体供給部122は、例えば、空気を送出するエアポンプで構成されている。かかる構成により、気体供給部122から送出される空気の流速が速くとも、第2層134bがその流速を低下させることができるため、排気昇温装置100は、気体供給部122に十分な酸素を供給させることで、着火性や保炎性が向上し、安定的に排気ガスを昇温可能となる。 Further, as described above, the gas supply unit 122 is constituted by, for example, an air pump that sends out air. With such a configuration, even if the flow rate of the air sent from the gas supply unit 122 is high, the second layer 134b can reduce the flow rate. Therefore, the exhaust gas temperature raising device 100 supplies sufficient oxygen to the gas supply unit 122. By supplying the fuel, the ignitability and flame holding properties are improved, and the temperature of the exhaust gas can be raised stably.
(変形例)
上述した実施形態では、2次燃焼室120で火炎燃焼が行われる排気昇温装置100の構成について説明した。変形例では、2次燃焼室120での燃焼をより安定的に維持することができる排気昇温装置200について説明する。なお、上述した実施形態と実質的に機能が等しい構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
(Modification)
In the above-described embodiment, the configuration of the exhaust gas temperature raising device 100 in which flame combustion is performed in the secondary combustion chamber 120 has been described. In the modified example, an exhaust gas temperature raising device 200 that can maintain combustion in the secondary combustion chamber 120 more stably will be described. In addition, about the structure which is substantially the same function as embodiment mentioned above, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
図5は、変形例を説明するための説明図であり、排気昇温装置200における、図2の概念図に対応する位置の断面を示す。 FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a modified example, and shows a cross-section at a position corresponding to the conceptual diagram of FIG.
図5に示すように、変形例の排気昇温装置200では、上記排気昇温装置100の構成に加えて、2次燃焼室120にバーナ触媒232が配されている。 As shown in FIG. 5, in the exhaust gas temperature raising device 200 of the modified example, in addition to the configuration of the exhaust gas temperature raising device 100, a burner catalyst 232 is arranged in the secondary combustion chamber 120.
バーナ触媒232は、基材と基材を覆う例えばプラチナ、パラジウム等の触媒のコーティング材で構成され、2次燃焼室120内における空気と燃料の混合気の燃焼を促進する。ここでは、触媒燃焼を促進するためバーナ触媒232を2重に配置しているが、1重としてもよいし3重以上としてもよい。 The burner catalyst 232 is formed of a base material and a coating material of a catalyst such as platinum or palladium that covers the base material, and promotes combustion of an air / fuel mixture in the secondary combustion chamber 120. Here, the burner catalyst 232 is doubled to promote catalytic combustion, but it may be single or triple or more.
着火部126で着火が成功すると、火炎燃焼室118から孔116aを通過して触媒燃焼室120に流入した排気ガスは、バーナ触媒232を加熱する。また、火炎燃焼室118で生成された火炎も、孔116aを通ってバーナ触媒232を加熱する。 When ignition is successful in the ignition unit 126, the exhaust gas that has flowed from the flame combustion chamber 118 through the hole 116 a into the catalytic combustion chamber 120 heats the burner catalyst 232. The flame generated in the flame combustion chamber 118 also heats the burner catalyst 232 through the holes 116a.
バーナ触媒232は、活性温度以上に加熱され、2次燃料供給部130から供給された燃料と、孔112b、116aから流入した排気ガスとが混合した混合気を触媒燃焼させる。そして、燃焼後の高温の排気ガスは、排気経路6に流入し、排気経路6を通過する排気ガスの温度を高める。 The burner catalyst 232 is heated to an activation temperature or higher, and catalytically burns an air-fuel mixture in which the fuel supplied from the secondary fuel supply unit 130 and the exhaust gas flowing in from the holes 112b and 116a are mixed. The high-temperature exhaust gas after combustion flows into the exhaust path 6 and increases the temperature of the exhaust gas passing through the exhaust path 6.
このように、2次燃焼室120内にバーナ触媒232を備える構成により、排気昇温装置200は、2次燃焼室120内における燃料の燃焼を安定的に維持することができる。 As described above, the exhaust temperature raising device 200 can stably maintain the combustion of fuel in the secondary combustion chamber 120 by the configuration including the burner catalyst 232 in the secondary combustion chamber 120.
上述した実施形態では、バーナ装置100aを、ディーゼル酸化触媒8を活性化させるための排気ガスの昇温に用いたが、かかる場合に限られず、バーナ装置100aは、燃焼室に気体を供給してグロープラグ等の着火部に燃料を供給して着火する、様々な装置に適用できる。 In the above-described embodiment, the burner device 100a is used for raising the temperature of the exhaust gas for activating the diesel oxidation catalyst 8. However, the present invention is not limited to this, and the burner device 100a supplies gas to the combustion chamber. It can be applied to various devices that ignite by supplying fuel to an ignition part such as a glow plug.
上述した実施形態では、気体供給部122が供給する空気と、排気ガスとの双方が火炎燃焼室118に導かれる場合について説明したが、火炎燃焼室118に供給する気体は、空気と排気ガスのいずれか一方でもよい。特に、火炎燃焼室118に排気ガスのみを供給する場合には、孔112aが気体供給部として機能し、気体である排気ガスを火炎燃焼室118に供給することとなる。 In the above-described embodiment, the case where both the air supplied by the gas supply unit 122 and the exhaust gas are guided to the flame combustion chamber 118 has been described. However, the gas supplied to the flame combustion chamber 118 includes air and exhaust gas. Either one is acceptable. In particular, when only the exhaust gas is supplied to the flame combustion chamber 118, the hole 112 a functions as a gas supply unit, and exhaust gas that is a gas is supplied to the flame combustion chamber 118.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Is done.
本発明は、燃料を燃焼させるバーナ装置および排気昇温装置に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a burner device for burning fuel and an exhaust temperature raising device.
100 …排気昇温装置
100a …バーナ装置
118 …火炎燃焼室(燃焼室)
122 …気体供給部
124 …火炎燃料供給部(燃料供給部)
126 …着火部
128 …温度測定部
134 …燃料保持部
134a …第1層
134b …第2層
134d …挿通穴
1 …ディーゼルエンジン
6 …排気経路
8 …ディーゼル酸化触媒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Exhaust temperature raising apparatus 100a ... Burner apparatus 118 ... Flame combustion chamber (combustion chamber)
122 ... Gas supply part 124 ... Flame fuel supply part (fuel supply part)
126 ... ignition part 128 ... temperature measurement part 134 ... fuel holding part 134a ... first layer 134b ... second layer 134d ... insertion hole 1 ... diesel engine 6 ... exhaust path 8 ... diesel oxidation catalyst
Claims (5)
前記燃焼室に気体を供給する気体供給部と、
前記燃焼室に燃料を供給する燃料供給部と、
前記燃焼室に設けられ、燃料を着火する着火部と、
前記着火部の近傍に配置され、前記気体供給部から供給される気体が導かれるとともに、前記燃料供給部から供給される燃料を保持する燃料保持部と、を備え、
前記燃料保持部は、
多孔質体で形成される第1層と、該第1層を形成する多孔質体よりセル密度が高い多孔質体で形成される第2層とが積層されており、
前記第1層は、前記燃料供給部に臨み、
前記第2層は、前記気体供給部側に臨んでいることを特徴とするバーナ装置。 A combustion chamber;
A gas supply unit for supplying gas to the combustion chamber;
A fuel supply section for supplying fuel to the combustion chamber;
An ignition part provided in the combustion chamber for igniting fuel;
A fuel holding unit that is disposed in the vicinity of the ignition unit, guides the gas supplied from the gas supply unit, and holds the fuel supplied from the fuel supply unit;
The fuel holding part is
A first layer formed of a porous body and a second layer formed of a porous body having a cell density higher than that of the porous body forming the first layer;
The first layer faces the fuel supply unit,
The burner apparatus characterized by the said 2nd layer facing the said gas supply part side.
前記着火部は、前記第1層と前記第2層と非接触で、前記挿通穴に挿設されていることを特徴とする請求項1または2に記載のバーナ装置。 An insertion hole is provided in the laminated portion of the first layer and the second layer,
3. The burner device according to claim 1, wherein the ignition portion is inserted into the insertion hole without contacting the first layer and the second layer. 4.
前記バーナ装置は、
燃焼室と、
前記燃焼室に前記排気ガスまたは前記排気ガスとは別の気体を供給する気体供給部と、
前記燃焼室に燃料を供給する燃料供給部と、
前記燃焼室に設けられ、燃料を着火する着火部と、
前記着火部の近傍に配置され、前記気体供給部から供給される気体が導かれるとともに、前記燃料供給部から供給される燃料を保持する燃料保持部と、を備え、
前記燃料保持部は、
多孔質体で形成される第1層と、該第1層を形成する多孔質体よりセル密度が高い多孔質体で形成される第2層とが積層されており、前記第1層は、前記燃料供給部に臨み、前記第2層は、前記気体供給部側に臨んでいることを特徴とする排気昇温装置。 In an exhaust path of a diesel engine, an exhaust temperature raising device that is disposed in a front stage of an exhaust aftertreatment device that purifies exhaust gas and has a burner device that raises the temperature of the exhaust gas,
The burner device
A combustion chamber;
A gas supply unit for supplying the exhaust gas or a gas different from the exhaust gas to the combustion chamber;
A fuel supply section for supplying fuel to the combustion chamber;
An ignition part provided in the combustion chamber for igniting fuel;
A fuel holding unit that is disposed in the vicinity of the ignition unit, guides the gas supplied from the gas supply unit, and holds the fuel supplied from the fuel supply unit;
The fuel holding part is
A first layer formed of a porous body and a second layer formed of a porous body having a cell density higher than that of the porous body forming the first layer are laminated, and the first layer includes: The exhaust gas temperature raising device facing the fuel supply unit, wherein the second layer faces the gas supply unit side.
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