JP5981212B2 - Exhaust purification device burner - Google Patents
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Description
本開示の技術は、エンジンからの排気を浄化する排気浄化装置に適用され、該排気を昇温させる排気浄化装置用バーナーに関する。 The technology of the present disclosure is applied to an exhaust purification device that purifies exhaust from an engine, and relates to an exhaust purification device burner that raises the temperature of the exhaust.
従来から、ディーゼルエンジンの排気通路には、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持するために、該DPFの捕捉した微粒子を焼却する再生処理が行なわれる。 Conventionally, a diesel particulate filter (DPF: Diesel Particulate Filter) that captures particulates (PM) contained in exhaust gas is disposed in an exhaust passage of a diesel engine. In such a DPF, in order to maintain the fine particle capturing function, a regeneration process is performed in which the fine particles captured by the DPF are incinerated.
例えば、特許文献1の排気浄化装置では、DPFの前段にバーナーが配設されており、このバーナーによって昇温された排気をDPFに流入させることでDPFの再生処理が行なわれている。バーナーでは、有底の筒状をなす保炎器の内部空間である燃焼領域にエンジンの燃料と燃焼用空気とが供給され、これら燃料と燃焼用空気とによる混合気が生成される。そして、その混合気を着火により燃焼させることで排気を昇温させている。
For example, in the exhaust gas purification apparatus of
また、上述した排気浄化装置では、保炎器が二重円筒形状をなしており、その内筒と外筒との隙間には、ターボチャージャーによって圧縮された吸入空気の一部が燃焼用空気として供給されている。この燃焼用空気は、着火点に対する保炎器の底側に形成された第1供給口と着火点に対する保炎器の先端側に形成された第2供給口とから燃焼領域に供給されている。これにより、第1供給口からの燃焼用空気が着火点付近の酸素不足を抑制することで混合気の着火性を向上させ、第2供給口からの燃焼用空気によって燃焼領域に燃焼用空気が補われることで混合気の燃焼性を向上させている。 Further, in the exhaust purification device described above, the flame holder has a double cylindrical shape, and a part of the intake air compressed by the turbocharger is used as combustion air in the gap between the inner cylinder and the outer cylinder. Have been supplied. This combustion air is supplied to the combustion region from a first supply port formed on the bottom side of the flame holder with respect to the ignition point and a second supply port formed on the tip side of the flame holder with respect to the ignition point. As a result, the combustion air from the first supply port improves the ignitability of the air-fuel mixture by suppressing oxygen shortage near the ignition point, and the combustion air is supplemented to the combustion region by the combustion air from the second supply port. As a result, the combustibility of the air-fuel mixture is improved.
ところで、上述した排気浄化装置では、内筒と外筒との隙間に供給される燃焼用空気が少なくなると、第1供給口から燃焼領域に供給される燃焼用空気も少なくなることで着火点付近に酸素不足が生じて混合気が着火しにくくなる。そのため、少ない量の燃焼用空気であっても高い確率の下で混合気に着火させるためには、第2供給口よりも第1供給口から多くの燃焼用空気が燃焼領域に供給されるように第1及び第2供給口の形状や数等を変更する必要がある。しかしながら、こうした構成は、燃焼用空気の供給量が多くなったときに着火点付近における燃焼用空気の流速が大きくなって混合気が着火しにくくなるという新たな問題を招くことになる。すなわち、上述した排気浄化装置では、混合気の着火性という点に関しては未だ改善の余地が残されているものだった。 By the way, in the exhaust purification apparatus described above, when the combustion air supplied to the gap between the inner cylinder and the outer cylinder decreases, the combustion air supplied from the first supply port to the combustion region also decreases, so that the vicinity of the ignition point. Oxygen shortage occurs and the air-fuel mixture becomes difficult to ignite. Therefore, in order to ignite the air-fuel mixture with a high probability even with a small amount of combustion air, more combustion air is supplied from the first supply port to the combustion region than the second supply port. It is necessary to change the shape and number of the first and second supply ports. However, such a configuration causes a new problem that when the supply amount of combustion air increases, the flow velocity of the combustion air near the ignition point increases and the air-fuel mixture becomes difficult to ignite. That is, in the above-described exhaust purification device, there is still room for improvement in terms of the ignitability of the air-fuel mixture.
本開示の技術は、燃料と空気との混合気を着火により燃焼させることでフィルターに流入する排気を昇温させる排気浄化装置用バーナーにおいて、混合気の着火性を向上させることが可能な排気浄化装置用バーナーを提供することを目的とする。 The technology of the present disclosure is an exhaust purification that can improve the ignitability of an air-fuel mixture in a burner for an exhaust gas purification device that raises the temperature of exhaust gas flowing into a filter by burning the air-fuel mixture of fuel and air by ignition. An object is to provide an apparatus burner.
本開示における排気浄化装置用バーナーの一態様は、燃料と空気との混合気を燃焼させた燃焼ガスが噴き出る噴出し口を有する筒状の保炎器と、前記保炎器内の燃焼領域に配置されて前記混合気に着火する着火部と、前記燃焼領域に開口する供給口を有して前記供給口から前記燃焼領域に空気を供給する供給通路であって、エンジンが吸入する空気が流れる吸気管に連通する前記供給通路と、前記供給通路の途中に接続されるとともに、前記燃焼領域に開口する分流口を有して前記供給通路内の空気の一部を前記分流口から前記燃焼領域に供給する分流通路とを備え、前記分流口は、前記供給口及び前記着火部よりも前記噴出し口に近い位置に配置され、前記供給通路内の空気の一部が前記分流通路に分流されない遮断状態と分流される分流状態とに切り替える切替部をさらに備え、前記切替部は、前記エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気量センサーと、前記供給通路と前記分流通路とを非連通状態あるいは連通状態に切り替える切替弁と、前記切替弁の開度を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記吸入空気量センサーが検出した吸入空気量が閾値以下である場合に前記切替弁を閉状態に制御することにより前記遮断状態を選択し、前記吸入空気量センサーが検出した吸入空気量が前記閾値を超える場合に前記切替弁を開状態に制御することにより前記分流状態を選択する。 One aspect of the burner for an exhaust gas purification apparatus according to the present disclosure includes a cylindrical flame holder having a discharge port from which a combustion gas obtained by burning a mixture of fuel and air is blown, and a combustion region in the flame holder An igniter that ignites the air-fuel mixture and a supply passage that opens to the combustion region and supplies air from the supply port to the combustion region, and the air that the engine takes in The supply passage that communicates with the flowing intake pipe, and a branch port that is connected in the middle of the supply passage and opens to the combustion region, and a part of the air in the supply passage is burned from the branch port A diversion passage for supplying to the region, wherein the diversion port is disposed at a position closer to the ejection port than the supply port and the ignition portion, and a part of the air in the supply passage is provided in the diversion passage Shut-off state not shunted and shunt flow shunted Further comprising switching unit for switching the on purpose, the switching unit, the intake air quantity sensor for detecting an intake air amount of the engine, said supply passage and said branch flow path and a non-communicated state or switching valve for switching the communicating state And a control unit that controls the opening degree of the switching valve, and the control unit controls the switching valve to be closed when the intake air amount detected by the intake air amount sensor is equal to or less than a threshold value. The shut-off state is selected, and when the intake air amount detected by the intake air amount sensor exceeds the threshold value, the diversion state is selected by controlling the switching valve to the open state .
本開示における排気浄化装置用バーナーの一態様によれば、燃焼領域に供給される空気
の量が閾値以下のときには、供給通路の空気の一部が分流通路に分流されない遮断状態になる。すなわち、燃焼領域には、供給通路の供給口のみから空気が供給される。そのため、燃焼領域に供給通路及び分流通路の双方から空気が供給される場合に比べて、着火部付近に供給される空気が多くなる。その結果、空気の供給量が少ないときであっても着火部付近における酸素不足によって混合気が着火しにくくなることが抑えられる。
また、切替弁の開閉が制御部によって制御されることから、切替弁が例えば該切替弁の上流側と下流側との圧力差に基づいて作動する差圧弁である場合に比べて、燃焼領域に供給される空気量に応じた切替弁の開閉を高い信頼性の下で行なうことができる。
According to one aspect of the exhaust gas purification apparatus burner of the present disclosure, when the amount of air supplied to the combustion region is equal to or less than the threshold value, a part of the air in the supply passage is blocked from being divided into the branch passage. That is, air is supplied to the combustion region only from the supply port of the supply passage. For this reason, more air is supplied to the vicinity of the ignition portion than when air is supplied to the combustion region from both the supply passage and the diversion passage. As a result, even when the supply amount of air is small, it is possible to prevent the air-fuel mixture from becoming difficult to ignite due to insufficient oxygen in the vicinity of the ignition part.
In addition, since the opening / closing of the switching valve is controlled by the control unit, compared with a case where the switching valve is a differential pressure valve that operates based on a pressure difference between the upstream side and the downstream side of the switching valve, for example, in the combustion region. The switching valve can be opened and closed according to the amount of air supplied with high reliability.
一方、燃焼領域に供給される空気の量が閾値を超えているときには、供給通路の空気の一部が分流通路に分流される分流状態になる。すなわち、燃焼領域には、供給口及び分流口の双方から空気が供給される。そのため、燃焼領域に供給口のみから空気が供給される場合に比べて、着火部付近に供給される空気が少なくなって着火部付近における空気の流速が小さくなる。その結果、空気の供給量が多いときであっても着火部付近を流れる空気によって混合気が着火しにくくなることが抑えられる。 On the other hand, when the amount of air supplied to the combustion region exceeds the threshold, a part of the air in the supply passage is diverted to the branch passage. That is, air is supplied to the combustion region from both the supply port and the diversion port. Therefore, compared with the case where air is supplied to the combustion region only from the supply port, the amount of air supplied to the vicinity of the ignition part is reduced, and the flow velocity of air near the ignition part is reduced. As a result, even when the amount of air supplied is large, the air-fuel mixture is less likely to be ignited by the air flowing in the vicinity of the ignition portion.
これらのことから、上述した構成の排気浄化装置用バーナーによれば、空気の供給量に応じて燃焼領域への空気の供給経路が変更されることから、混合気の着火性を向上させることができる。 For these reasons, according to the burner for an exhaust gas purification apparatus having the above-described configuration, the air supply path to the combustion region is changed in accordance with the air supply amount, so that the ignitability of the air-fuel mixture can be improved. it can.
本開示における排気浄化装置用バーナーの他の態様において、前記着火部は、前記燃焼領域にて、前記供給口に対向する部位と前記分流口に対向する部位との間に配置されている。 In another aspect of the exhaust gas purification apparatus burner according to the present disclosure, the ignition unit is disposed between a portion facing the supply port and a portion facing the diversion port in the combustion region.
本開示における排気浄化装置用バーナーの他の態様によれば、供給口が着火部よりも保炎器の噴出し口側で燃焼領域に連通している場合に比べて、供給口から燃焼領域に供給された空気が着火部付近を通過する確率を高めることができる。その結果、空気の供給量が少ないときに着火部付近の酸素不足が抑えられることから、混合気の着火性をさらに高めることができる。 According to another aspect of the burner for an exhaust gas purification apparatus according to the present disclosure, the supply port is connected to the combustion region as compared with the case where the supply port communicates with the combustion region on the flame outlet side of the flame holder. The probability that the supplied air passes near the ignition part can be increased. As a result, oxygen shortage near the igniting portion can be suppressed when the amount of air supply is small, and the ignitability of the air-fuel mixture can be further enhanced.
本開示における排気浄化装置用バーナーの他の態様において、前記保炎器は、前記燃焼領域を囲む筒部を備え、前記筒部は、前記噴出し口に向けて拡開され、前記着火部を囲み前記供給口が形成された小径部と、前記分流口が形成された大径部とを含む。 In another aspect of the burner for an exhaust gas purification apparatus according to the present disclosure, the flame holder includes a cylindrical portion surrounding the combustion region, the cylindrical portion is expanded toward the ejection port, and the ignition portion is The enclosure includes a small diameter portion in which the supply port is formed and a large diameter portion in which the diversion port is formed.
本開示における排気浄化装置用バーナーの他の態様によれば、小径部にて生成された火炎が大径部にて拡大される。そして、空気の供給量が閾値を超えているときには、その拡大された火炎に対して空気が供給されることになる。その結果、火炎に含まれる未燃燃料と空気とが混合されやすくなることから、火炎に含まれる未燃燃料を低減することが可能である。 According to the other aspect of the burner for exhaust gas purification apparatus in the present disclosure, the flame generated at the small diameter portion is expanded at the large diameter portion. When the air supply amount exceeds the threshold value, air is supplied to the expanded flame. As a result, the unburned fuel and air contained in the flame are easily mixed, so that the unburned fuel contained in the flame can be reduced.
本開示における排気浄化装置用バーナーの他の態様において、前記保炎器には、複数の前記供給口と複数の前記分流口とが形成され、複数の前記分流口の総開口面積は、複数の前記供給口の総開口面積よりも大きい。 In another aspect of the burner for an exhaust gas purification apparatus according to the present disclosure, the flame holder is formed with a plurality of the supply ports and a plurality of the diversion ports, and a total opening area of the plurality of the diversion ports is a plurality of It is larger than the total opening area of the supply port.
本開示における排気浄化装置用バーナーの他の態様によれば、分流口の総開口面積が供給口の総開口面積以下の大きさである場合に比べて、切替部が分流状態のときに着火部付近における空気の流速が抑えられることから、燃焼領域に対してより多く空気を供給することが可能である。 According to another aspect of the burner for an exhaust gas purification apparatus according to the present disclosure, when the switching unit is in the diverted state, the ignition unit as compared with the case where the total opening area of the diverting port is not larger than the total opening area of the supply port. Since the flow velocity of air in the vicinity is suppressed, it is possible to supply more air to the combustion region.
本開示における排気浄化装置用バーナーの他の態様において、前記保炎器は、前記燃焼領域を囲む筒部である内筒と、前記内筒を囲み、前記内筒との隙間が前記内筒の両端部で塞がれた外筒と、前記内筒と前記外筒との隙間を第1室と第2室とに仕切る仕切壁とを備え、前記内筒のうち前記第1室を構成する部分に前記供給口が形成され、前記内筒のうち前記第2室を構成する部分に前記分流口が形成され、前記供給通路は、前記第1室を含み、前記分流通路は、前記第2室を含み、前記分流通路は、前記外筒の外周面にて前記第1室と前記第2室とを連通させる管と、前記管に配設され、前記第1室と前記第2室との連通と非連通とを切り替える切替弁とをさらに含む。 In another aspect of the burner for an exhaust gas purification apparatus according to the present disclosure, the flame stabilizer surrounds the inner cylinder, which is a cylinder portion surrounding the combustion region, and the inner cylinder, and a gap between the inner cylinder and the inner cylinder is a gap of the inner cylinder. An outer cylinder closed at both ends, and a partition wall that partitions a gap between the inner cylinder and the outer cylinder into a first chamber and a second chamber, and constitutes the first chamber of the inner cylinder The supply port is formed in a portion, the flow dividing port is formed in a portion of the inner cylinder that constitutes the second chamber, the supply passage includes the first chamber, and the flow distribution passage includes the first flow passage. The diversion passage is disposed in the pipe that communicates the first chamber and the second chamber on the outer peripheral surface of the outer cylinder, and the first chamber and the second chamber. And a switching valve that switches between communication and non-communication with the chamber.
本開示における排気浄化装置用バーナーの他の態様によれば、供給通路では、第1室に流入した空気が供給口を通じて燃焼領域に供給される。また、分流通路では、第1室に流入した空気の一部が上記管、第2室、分流口を通じて燃焼領域に供給される。 According to another aspect of the burner for an exhaust gas purification apparatus in the present disclosure, in the supply passage, air that has flowed into the first chamber is supplied to the combustion region through the supply port. In the branch passage, part of the air flowing into the first chamber is supplied to the combustion region through the pipe, the second chamber, and the branch port.
以下、本開示における排気浄化装置用バーナーを具体化した一実施形態について、図1〜図3を参照して説明する。まず、排気浄化装置用バーナーが搭載される排気浄化装置の全体構成について、図1を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment that embodies the burner for an exhaust gas purification apparatus according to the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 3. First, the overall configuration of an exhaust emission control device on which an exhaust emission control burner is mounted will be described with reference to FIG.
図1に示されるように、ディーゼルエンジンの排気浄化装置10は、排気管11の下流側に配設されている。排気浄化装置10には、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12(以下、DPF12という。)が搭載されている。 As shown in FIG. 1, the exhaust gas purification device 10 for a diesel engine is disposed on the downstream side of the exhaust pipe 11. The exhaust purification device 10 is equipped with a diesel particulate filter 12 (hereinafter referred to as DPF 12) that adsorbs particulates contained in the exhaust.
DPF12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、このDPF12の前段には、該DPF12に流入する排気を昇温させることでDPF12の再生処理を実行する排気浄化装置用バーナー15(以下、単にバーナー15という。)が搭載されている。
The
バーナー15の保炎器16は、有底の円筒形状をなしており、該保炎器16の底壁17に周壁が固定されて該底壁17よりも小径の小径部18と、小径部18の先端における周壁に連結されて保炎器16を噴出し口16Aにかけて拡開させる大径部19とを備えている。これら小径部18と大径部19とによって、保炎器16の筒部が構成される。保炎器16には、小径部18の周壁と大径部19の周壁とで囲まれる空間によって燃焼領域20が形成されている。
The
保炎器16の底壁17には、小径部18の周壁との連結部分よりも内側に燃料供給部である燃料噴射弁21と一対の点火プラグ22とが固定されている。燃料噴射弁21は、噴射口の形成された先端部が燃焼領域20に配設されており、燃焼領域20に向けて燃料を噴射することで燃焼領域20に霧状の燃料を供給する。燃料噴射弁21には、図示されないエンジンに燃料を供給するための燃料ポンプが接続されている。点火プラグ22は、その先端部である着火部22aが燃料噴射弁21の先端部を取り囲むように配設されている。点火プラグ22は、燃焼領域20に火花を生じさせることで、燃料と燃焼用空気との混合気に対して着火点23で着火する。これにより、燃焼領域20に火炎Fが生成される。
A fuel injection valve 21 that is a fuel supply portion and a pair of
また、保炎器16には、小径部18及び大径部19の周壁を取り囲む円筒形状の外筒24が取り付けられている。外筒24は、該外筒24の一端部における周壁が底壁17に固定され、該外筒24の他端部における周壁が大径部19に固定されている。小径部18及び大径部19と、外筒24との隙間は、着火点23よりも保炎器16の先端側に配設された仕切壁25によって、保炎器16の底壁17側の空間である第1室26と保炎器16の噴出し口16A側の空間である第2室27とに仕切られている。
In addition, a cylindrical
上記第1室26は、小径部18に形成された供給口31を通じて燃焼領域20に連通している。供給口31は、小径部18の全周にわたって所定の間隔で形成されており、着火点23、すなわち着火部22aよりも保炎器16の底壁17側における燃焼領域20に臨む開口である。
The
一方、上記第2室27は、大径部19に形成された分流口32を通じて燃焼領域20に連通している。分流口32は、大径部19の全周にわたって所定の間隔で形成されており、着火点23よりも保炎器16の噴出し口16A側における燃焼領域20に臨む開口である。また、分流口32の総開口面積は、供給口31の総開口面積よりも大きく形成されている。
On the other hand, the
保炎器16の底壁17には、ターボチャージャーのコンプレッサーによって圧縮された状態で吸気管35を流れる吸入空気の一部を燃焼用空気として第1室26へ導く空気供給管36が固定されている。空気供給管36の途中には空気弁37が取り付けられている。すなわち、吸気管35を流れる吸入空気の一部は、空気弁37が開状態のときに空気供給管36を通じて第1室26に流入する。
An
また、外筒24には、第1室26に流入した燃焼用空気の一部を第2室27へ導く分流管38が固定されている。分流管38は、外筒24の外周面から延びて該外筒24の外側を引き回される配管であって、該分流管38の途中には、切替弁39が配設されている。切替弁39は、閉状態のときに第1室26と第2室27とを非連通状態に維持し、開状態のときに第1室26と第2室27とを連通状態に維持する。
In addition, a
すなわち、バーナー15は、空気弁37が開状態且つ切替弁39が閉状態のとき、空気供給管36から第1室26に流入した燃焼用空気が供給口31を通じて燃焼領域20に供給され、第1室26の燃焼用空気が分流管38に分流されない遮断状態となる。一方、空気弁37及び切替弁39がともに開状態のとき、空気供給管36から第1室26に流入した燃焼用空気の一部が分流管38に分流されて供給口31及び分流口32の双方を通じて燃焼領域20に供給される分流状態となる。
That is, in the
次に、上述した構成のバーナー15の電気的な構成について、同じく図1を参照して説明する。
バーナー15を構成する燃料噴射弁21、点火プラグ22、空気弁37、切替弁39は、制御部であるECU(Electronic Control Unit)40によって駆動される。ECU40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。
Next, the electrical configuration of the
The fuel injection valve 21, the
ECU40には、排気管11におけるDPF12の上流側に配設された上流側排気流量センサー41からDPF12の上流側における排気流量を示す検出信号が所定の制御周期で入力される。ECU40には、排気管11におけるDPF12の下流側に配設された下流側排気流量センサー42からDPF12の下流側における排気流量を示す検出信号が所定の制御周期で入力される。ECU40には、DPF12の温度を検出する温度センサー43からDPF12の温度を示す検出信号が所定の制御周期で入力される。ECU40には、吸気管35を流れる吸入空気の流量を検出する吸入空気量センサー44から吸入空気量Qを示す検出信号が所定の制御周期で入力される。
A detection signal indicating an exhaust flow rate upstream of the
ECU40は、上流側排気流量センサー41が検出した排気流量と下流側排気流量センサー42が検出した排気流量とに基づいてDPF12における微粒子の堆積量を算出する。ECU40は、その算出した堆積量が予め設定された閾値αよりも高くなるとDPF12の再生処理を実行する。また、ECU40は、再生処理の実行中に算出される微粒子の堆積量が予め設定された閾値β(<α)よりも低くなると再生処理を終了する。
The
ECU40は、再生処理が開始されると、空気弁37を開状態に維持する制御信号を該空気弁37に出力する。該制御信号が入力された空気弁37は、吸気管35を流れる吸入空気の一部が空気供給管36を通じて第1室26に流入する開状態に維持される。再生処理が終了すると、ECU40は、空気弁37を閉状態に維持することを示す制御信号を該空気弁37に出力する。該制御信号が入力された空気弁37は、吸入空気が空気供給管36を通じて第1室26に流入することを禁止する閉状態に維持される。
When the regeneration process is started, the
また、ECU40は、再生処理が開始されると、停止状態の点火プラグ22を駆動させるための制御信号を点火プラグ22に出力する。該制御信号が入力された点火プラグ22は、着火点23付近に火花を生じさせる駆動状態に維持される。再生処理が終了すると、ECU40は、駆動状態の点火プラグ22の駆動を停止させるための制御信号を点火プラグ22に出力する。該制御信号が入力されることで点火プラグ22は、着火点23付近に火花を生じさせない停止状態に維持される。
In addition, when the regeneration process is started, the
また、ECU40は、再生処理が開始されると、上流側排気流量センサー41が検出した排気流量、温度センサー43が検出したDPF12の温度、吸入空気量センサー44が検出した吸入空気量Q、これらに基づいて、燃料噴射弁21から燃焼領域に噴射される燃料噴射量を所定の制御周期で算出する。ECU40は、その算出した燃料噴射量が燃焼領域20に噴射されるように燃料噴射弁21に制御信号を出力する。燃料噴射弁21は、該燃料噴射弁21に入力された制御信号に応じて燃料を噴射する。
When the regeneration process is started, the
また、ECU40は、再生処理が開始されると、吸入空気量センサー44が検出した吸入空気量Qに基づいて、切替弁39を閉状態あるいは開状態に切り替える切替弁開閉処理を所定の制御周期で実行する。切替弁開閉処理において、ECU40は、該吸入空気量Qが予め定めた閾値Qt以下であるときに切替弁39を閉状態に制御し、該吸入空気量Qが該閾値Qtを超えているときに切替弁39を開状態に制御する。この閾値Qtは、予め行なった実験の結果やシミュレーションの結果等に基づいて設定される値であって、燃焼用空気が供給口31のみから燃焼領域20に供給されたときに、着火点23付近における燃焼用空気の流速が大きくなって混合気が着火しにくくなる値である。一方、再生処理が終了すると、ECU40は、切替弁開閉処理を終了して切替弁39を閉状態に維持することを示す制御信号を切替弁39に出力する。
Further, when the regeneration process is started, the
次に、ECU40が実行する切替弁開閉処理の処理手順について図2を参照して説明する。
図2に示されるように、ECU40は、まず、吸入空気量センサー44からの検出信号に基づいて吸入空気量Qを取得する(ステップS11)。続いて、ECU40は、その取得した吸入空気量Qが予め設定した閾値Qt以下であるか否かを判定する(ステップS12)。
Next, the procedure of the switching valve opening / closing process executed by the
As shown in FIG. 2, the
吸入空気量Qが閾値Qt以下であった場合(ステップS12:YES)、ECU40は、切替弁39を閉状態に制御し(ステップS13)、切替弁開閉処理を一旦終了する。一方、吸入空気量Qが閾値Qtを超えていた場合(ステップS12:NO)、ECU40は、切替弁39を開状態に制御し(ステップS14)、切替弁開閉処理を一旦終了する。
When the intake air amount Q is equal to or less than the threshold value Qt (step S12: YES), the
次に、上述した構成のバーナー15の作用について、図3を参照して説明する。なお、図3は、吸入空気量Qと、供給口31から供給される燃焼用空気の空気量qとの関係を示したグラフであって、バーナー15において、切替弁開閉処理が実行される場合である実施例を実線、切替弁39が常に開状態に維持される場合である比較例を二点鎖線で示している。すなわち、比較例は、仕切壁25、分流管38、切替弁39を有していない排気浄化装置用バーナーと略等しい条件下に置かれたバーナー15である。また、図3に示す下限空気量qminは、着火点23付近において酸素不足が生じて混合気が着火しにくくなる空気量であり、同じく図3に示す上限空気量qmaxは、着火点23付近における燃焼用空気の流速が大きくなって混合気が着火しにくくなる空気量である。
Next, the operation of the
実施例は、吸入空気量Qが閾値Qt以下の範囲で切替弁39が閉状態に維持されるから、燃焼領域20には、供給口31及び分流口32のうち、供給口31のみから燃焼用空気が供給される。そのため、吸入空気量Qが閾値Qt以下の範囲では、供給口31から供給される燃焼用空気は、比較例よりも実施例の方が多くなる。
In the embodiment, since the switching
そのため、図3に示されるように、比較例では、吸入空気量Qが閾値Qtよりも少ない吸入空気量Qb以下の範囲において着火点23付近の酸素不足が生じて混合気が着火しにくくなる。一方、実施例では、吸入空気量Qが吸入空気量Qbよりも少ない吸入空気量Qa以下の範囲において着火点23付近の酸素不足が生じて混合気が着火しにくくなる。 Therefore, as shown in FIG. 3, in the comparative example, when the intake air amount Q is less than the intake air amount Qb less than the threshold value Qt, oxygen shortage near the ignition point 23 occurs and the air-fuel mixture becomes difficult to ignite. On the other hand, in the embodiment, in the range where the intake air amount Q is less than the intake air amount Qa which is smaller than the intake air amount Qb, oxygen shortage near the ignition point 23 occurs and the air-fuel mixture becomes difficult to ignite.
一方、実施例は、吸入空気量Qが閾値Qtを超えている範囲で切替弁39が開状態に維持される。すなわち、吸入空気量Qが閾値Qtを超えている範囲では、実施例のバーナー15と比較例のバーナーとが同じ状態になる。そのため、実施例では、比較例と同様、吸入空気量Qが吸入空気量Qcになるまで混合気の着火性が維持される。なお、図3では、閾値Qtから吸入空気量Qcまでの範囲において、実施例と比較例とを隣接させて示している。
On the other hand, in the embodiment, the switching
すなわち、比較例では、吸入空気量Qbから吸入空気量Qの範囲A1で混合気に着火させることが可能である。一方、実施例では、吸入空気量Qよりも少ない吸入空気量Qから吸入空気量Qの範囲A2で混合気に着火させることが可能である。つまり、実施例は、吸入空気量Qが閾値Qt以下の範囲において比較例よりも混合気に着火可能な吸入空気量Qの範囲が拡大されることから、その拡大された分だけ混合気の着火性が向上する。 That is, in the comparative example, the air-fuel mixture can be ignited in the range A1 from the intake air amount Qb to the intake air amount Q. On the other hand, in the embodiment, the air-fuel mixture can be ignited in the range A2 of the intake air amount Q to the intake air amount Q smaller than the intake air amount Q. That is, in the embodiment, the range of the intake air amount Q that can ignite the air-fuel mixture is expanded more than the comparative example in the range where the intake air amount Q is equal to or less than the threshold value Qt. Improves.
また、供給口31は、小径部18において、着火点23よりも保炎器16の底壁17側に形成されている。こうした構成によれば、供給口31が着火点23よりも保炎器16の噴出し口16A側に形成されている場合に比べて、供給口31から燃焼領域20に供給された燃焼用空気が高い確率の下で着火点23を通過する。その結果、第1室26に供給される吸入空気量が少ない場合であっても、着火点付近における酸素不足を抑えることができる。
Further, the supply port 31 is formed closer to the bottom wall 17 side of the
ところで、小径部18から噴き出した火炎Fは、大径部19にて拡大される。また、火炎Fには未燃燃料が含まれており、こうした未燃燃料が燃焼されずに排気に混合するとなれば、再生処理に必要とされる燃料が多くなる。上述したバーナー15では、分流口32が保炎器16の大径部19に形成されている。そのため、分流口32が小径部18に形成されている場合に比べて、火炎Fに含まれている未燃燃料と燃焼用空気とが混合されやすくなる。その結果、火炎Fに含まれる未燃燃料が低減されることから、再生処理に必要な燃料を低減することができる。
By the way, the flame F ejected from the small diameter portion 18 is expanded at the
また、上述したバーナー15において、分流口32の総開口面積は、供給口31の総開口面積の合計よりも大きい。そのため、例えば総開口面積が供給口31と分流口32とで等しい場合に比べて、切替弁39が開状態、すなわち吸入空気量Qが閾値Qtを超えているときに、着火点23付近における燃焼用空気の流速が抑えられる。その結果、上限空気量qmaxの実現される吸入空気量Qが大きくなることから、上述したバーナー15では、より多くの吸入空気量Qに対応することが可能である。
Further, in the
また、上述したバーナー15において、ECU40は、吸入空気量センサー44が検出した吸入空気量Qに応じて切替弁39の開閉を制御する。そのため、切替弁39が例えば分流管38における切替弁39の上流側と下流側との圧力差に基づいて開閉する差圧弁である場合に比べて、燃焼領域20に供給される空気量に応じた切替弁39の開閉を高い信頼性の下に行なうことができる。
In the
以上説明したように、上記実施形態のバーナー15によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
(1)バーナー15では、吸入空気量Qbよりも小さい吸入空気量Qaと、吸入空気量Qcとの範囲A2で混合気の着火性が維持される。すなわち、仕切壁25、分流管38、切替弁39を有していないバーナーに比べて、混合気の着火性が維持される吸入空気量Qの範囲が拡大される。その結果、混合気の着火性を向上させることができる。
(2)また、少ない吸入空気量Qでも混合気が着火することから、保炎器16の小型化、ひいてはバーナー15の小型化を図ることができる。
As explained above, according to the
(1) In the
(2) Since the air-fuel mixture is ignited even with a small intake air amount Q, the
(3)バーナー15では、小径部18には、供給口31が着火点23よりも保炎器16の底壁17側に形成されている。そのため、供給口31から燃焼領域20に流入した燃焼用空気が、着火点23付近を通過する確率を高めることができる。その結果、吸入空気量Qが少なくなっても着火点23付近における酸素不足を抑えることができる。
(3) In the
(4)バーナー15では、分流口32が大径部19に形成されている。そのため、火炎Fに含まれる未燃燃料と燃焼用空気とが混合されやすくなる。その結果、火炎Fに含まれる未燃燃料が低減されて再生処理に必要な燃料を低減することができる。
(4) In the
(5)バーナー15では、分流口32の総開口面積が供給口31の総開口面積よりも大きい。そのため、切替弁39が開状態にあるとき、着火点23付近における燃焼用空気の流速が抑えられることから、より多くの吸入空気量Qに対応することが可能である。
(5) In the
(6)バーナー15では、切替弁39の開閉がECU40によって制御される。そのため、燃焼領域20に供給される空気量に応じた切替弁39の開閉を高い信頼性の下で行なうことができる。
(6) In the
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・排気浄化装置用バーナーは、供給通路が、エンジンからの排気が流れる排気管であって燃焼領域20に連通する状態で保炎器16に接続される第1の配管であり、且つ、分流通路が、第1の配管に接続され且つ燃焼領域20に連通する状態で保炎器16に接続される第2の配管であってもよい。
In addition, the said embodiment can also be suitably changed and implemented as follows.
The burner for the exhaust purification device is a first pipe connected to the
・また、上述した構成の場合、切替弁は、第1の配管と第2の配管との接続部に配設された三方弁であってもよい。
・分流口32の総開口面積が供給口31の総開口面積よりも大きいならば、1つの供給口31及び1つの分流口32の開口面積は適宜変更してもよいし、供給口31及び分流口32の数も適宜変更してもよい。
-Moreover, in the case of the structure mentioned above, the three-way valve arrange | positioned at the connection part of 1st piping and 2nd piping may be sufficient as a switching valve.
If the total opening area of the
・また、分流口32の総開口面積は、供給口31の総開口面積以下の大きさであってもよい。
・分流口32は、着火点23よりも保炎器16の噴出し口16A側における燃焼領域20に連通する開口であればよく、例えば小径部18に形成されていてもよいし、また例えば小径部18及び大径部19の双方に形成されていてもよい。
In addition, the total opening area of the
The
・保炎器16は、小径部18と大径部19と備えて噴出し口16Aにかけて拡開された円筒形状に限らず、例えば大径部19が割愛された円筒形状であってもよく、要は、噴出し口16Aを有する筒状であればよい。
The
・供給口31は、着火点23よりも保炎器16の底壁17側における燃焼領域20に臨む開口に限らず、例えば着火点23に臨む開口であってもよい。
・また、供給口は、着火点23よりも保炎器16の底壁17側における燃焼領域20に臨む開口と、例えば着火点23に臨む開口とを有していてもよい。すなわち、供給口は、小径部18の軸方向において異なる位置に形成された開口であってもよい。
The supply port 31 is not limited to the opening facing the
In addition, the supply port may have an opening facing the
・ECU40は、吸入空気量センサー44が検出した吸入空気量Qに応じて、着火点23付近における燃焼用空気の流速が混合気の着火に適した流速になるように、切替弁39の開度を調整してもよい。なお、こうした構成は、例えば、吸入空気量Qと切替弁39の開度とを関連付けた開度マップをECU40に予め記憶させておき、吸入空気量と上記開度マップとに基づいて切替弁39の開度が制御されることにより実現される。
The
・ECU40には、吸気管35における吸入空気量を検出する吸入空気量センサー44に代えて、空気供給管36における空気量を検出するセンサーが電気的に接続されていてもよい。
The
・切替部は、例えば、外気圧と、空気弁37よりも下流の空気供給管36における排気の圧力との圧力差に基づいて作動する差圧弁であってもよい。こうした構成であれば、ECU40の制御を受けることなく、遮断状態と分流状態との切り替えを行なうことができる。
The switching unit may be, for example, a differential pressure valve that operates based on a pressure difference between the external air pressure and the exhaust pressure in the
・燃料噴射弁21から噴射される燃料は、燃料ポンプではなく、コモンレールから供給されてもよい。また、燃料噴射弁21のみに燃料を供給する燃料ポンプが搭載されてもよい。 The fuel injected from the fuel injection valve 21 may be supplied from a common rail instead of the fuel pump. A fuel pump that supplies fuel only to the fuel injection valve 21 may be mounted.
・燃料供給部は、燃料を燃焼領域に噴射する燃料噴射弁21に限らず、例えば予め気化させた燃料を燃焼領域20に供給するものであってもよい。
・混合気への着火は、点火プラグに限らず、グローヒーター、レーザー点火装置、プラズマ点火装置で行なってもよい。また、これらのうちの1つで混合気への着火を行なってもよいし、これらのうちの2以上で混合気へ着火を行なってもよい。
The fuel supply unit is not limited to the fuel injection valve 21 that injects the fuel into the combustion region, and may be, for example, a unit that supplies fuel vaporized in advance to the
The ignition of the air-fuel mixture is not limited to an ignition plug, and may be performed by a glow heater, a laser ignition device, or a plasma ignition device. In addition, one of these may ignite the air-fuel mixture, or two or more of these may ignite the air-fuel mixture.
・燃焼用空気は、吸気管35を流れる吸入空気に限らず、ブレーキの空気タンクに接続された配管を流れる空気や、排気浄化装置用バーナー専用のブロワによって供給される空気であってもよい。
The combustion air is not limited to the intake air flowing through the
・排気浄化装置用バーナーの搭載されるエンジンは、ガソリンエンジンであってもよい。
・排気浄化装置用バーナーによる排気の昇温は、DPF12の再生処理に限らず、触媒の昇温に用いられてもよい。
-The engine on which the burner for the exhaust gas purification apparatus is mounted may be a gasoline engine.
The temperature increase of the exhaust gas by the exhaust gas purification device burner is not limited to the regeneration process of the
A1,A2…範囲、Q,Qa,Qb,Qc…吸入空気量、Qt…閾値、q…空気量、qmax…上限空気量、qmin…下限空気量、F…火炎、10…排気浄化装置、11…排気管、12…DPF、15…排気浄化装置用バーナー、16…保炎器、16A…噴出し口、17…底壁、18…小径部、19…大径部、20…燃焼領域、21…燃料噴射弁、22…点火プラグ、22a…着火部、23…着火点、24…外筒、25…仕切壁、26…第1室、27…第2室、31…供給口、32…分流口、35…吸気管、36…空気供給管、37…空気弁、38…分流管、39…切替弁、40…ECU、41…上流側排気流量センサー、42…下流側排気流量センサー、43…温度センサー、44…吸入空気量センサー。
A1, A2 ... range, Q, Qa, Qb, Qc ... intake air amount, Qt ... threshold, q ... air amount, qmax ... upper limit air amount, qmin ... lower limit air amount, F ... flame, 10 ... exhaust purification device, 11 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Exhaust pipe, 12 ... DPF, 15 ... Exhaust purifier burner, 16 ... Flame stabilizer, 16A ... Outlet, 17 ... Bottom wall, 18 ... Small diameter part, 19 ... Large diameter part, 20 ... Combustion area, 21 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Fuel injection valve, 22 ... Spark plug, 22a ... Ignition part, 23 ... Ignition point, 24 ... Outer cylinder, 25 ... Partition wall, 26 ... 1st chamber, 27 ... 2nd chamber, 31 ... Supply port, 32 ... Splitting
Claims (5)
前記保炎器内の燃焼領域に配置されて前記混合気に着火する着火部と、
前記燃焼領域に開口する供給口を有して前記供給口から前記燃焼領域に空気を供給する供給通路であって、エンジンが吸入する空気が流れる吸気管に連通する前記供給通路と、
前記供給通路の途中に接続されるとともに、前記燃焼領域に開口する分流口を有して前記供給通路内の空気の一部を前記分流口から前記燃焼領域に供給する分流通路とを備え、
前記分流口は、前記供給口及び前記着火部よりも前記噴出し口に近い位置に配置され、
前記供給通路内の空気の一部が前記分流通路に分流されない遮断状態と分流される分流状態とに切り替える切替部をさらに備え、
前記切替部は、
前記エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気量センサーと、
前記供給通路と前記分流通路とを非連通状態あるいは連通状態に切り替える切替弁と、
前記切替弁の開度を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記吸入空気量センサーが検出した吸入空気量が閾値以下である場合に前記切替弁を閉状態に制御することにより前記遮断状態を選択し、
前記吸入空気量センサーが検出した吸入空気量が前記閾値を超える場合に前記切替弁を開状態に制御することにより前記分流状態を選択する
ことを特徴とする排気浄化装置用バーナー。 A cylindrical flame holder having a jet port from which a combustion gas obtained by burning a mixture of fuel and air is jetted;
An igniter disposed in a combustion region in the flame holder to ignite the mixture;
A supply passage having a supply port opening in the combustion region and supplying air from the supply port to the combustion region, the supply passage communicating with an intake pipe through which air taken in by the engine flows ;
A diversion passage that is connected in the middle of the supply passage and has a diversion opening that opens to the combustion region, and supplies a part of the air in the supply passage from the diversion port to the combustion region,
The diversion port is disposed at a position closer to the ejection port than the supply port and the ignition unit,
A switching unit for switching between a shut-off state where a part of the air in the supply passage is not shunted to the shunt passage and a shunt state where the air is shunted;
The switching unit is
An intake air amount sensor for detecting an intake air amount of the engine;
A switching valve for switching the supply passage and the diversion passage to a non-communication state or a communication state;
A control unit for controlling the opening of the switching valve,
The controller is
When the intake air amount detected by the intake air amount sensor is less than or equal to a threshold value, the shutoff state is selected by controlling the switching valve to be closed ,
The burner for an exhaust gas purification apparatus, wherein the diversion state is selected by controlling the switching valve to open when the intake air amount detected by the intake air amount sensor exceeds the threshold value.
前記燃焼領域にて、前記供給口に対向する部位と前記分流口に対向する部位との間に配置されている
請求項1に記載の排気浄化装置用バーナー。 The ignition part is
The burner for an exhaust gas purification apparatus according to claim 1, wherein the burner is disposed between a portion facing the supply port and a portion facing the diversion port in the combustion region.
前記燃焼領域を囲む筒部を備え、
前記筒部は、
前記噴出し口に向けて拡開され、
前記着火部を囲み前記供給口が形成された小径部と、
前記分流口が形成された大径部とを含む
請求項2に記載の排気浄化装置用バーナー。 The flame holder is
A cylindrical portion surrounding the combustion region;
The cylindrical portion is
Expanded toward the spout,
A small diameter part surrounding the ignition part and formed with the supply port;
The burner for an exhaust gas purification apparatus according to claim 2, further comprising a large-diameter portion in which the diversion port is formed.
複数の前記分流口の総開口面積は、複数の前記供給口の総開口面積よりも大きい
請求項1〜3のいずれか一項に記載の排気浄化装置用バーナー。 In the flame holder, a plurality of the supply ports and a plurality of the diversion ports are formed,
The burner for an exhaust gas purification apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a total opening area of the plurality of diversion ports is larger than a total opening area of the plurality of supply ports.
前記燃焼領域を囲む筒部である内筒と、
前記内筒を囲み、前記内筒との隙間が前記内筒の両端部で塞がれた外筒と、
前記内筒と前記外筒との隙間を第1室と第2室とに仕切る仕切壁とを備え、
前記内筒のうち前記第1室を構成する部分に前記供給口が形成され、
前記内筒のうち前記第2室を構成する部分に前記分流口が形成され、
前記供給通路は、前記第1室を含み、
前記分流通路は、前記第2室を含み、
前記分流通路は、
前記外筒の外周面にて前記第1室と前記第2室とを連通させる管と、
前記管に配設され、前記第1室と前記第2室との連通と非連通とを切り替える切替弁とをさらに含む
請求項1〜4のいずれか一項に記載の排気浄化装置用バーナー。 The flame holder is
An inner cylinder that is a cylinder surrounding the combustion region;
An outer cylinder that surrounds the inner cylinder, and a gap between the inner cylinder and the inner cylinder is closed at both ends of the inner cylinder;
A partition wall that partitions the gap between the inner cylinder and the outer cylinder into a first chamber and a second chamber;
The supply port is formed in a part constituting the first chamber of the inner cylinder,
The diversion port is formed in a portion constituting the second chamber of the inner cylinder,
The supply passage includes the first chamber,
The diversion passage includes the second chamber,
The diversion passage is
A pipe communicating the first chamber and the second chamber on the outer peripheral surface of the outer cylinder;
The burner for an exhaust gas purification apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising a switching valve that is disposed in the pipe and switches between communication and non-communication between the first chamber and the second chamber.
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