JP6050334B2 - 排気浄化装置用バーナー - Google Patents

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。

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。

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、このバーナーにより昇温された排気を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、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導入され、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。

特開２０１１−１８５４９３号公報

ところで、エンジンの冷間時には、保炎器そのものの温度及び燃焼領域内の気体の温度が、エンジンの暖機完了後に比べて低い。そのため、エンジンの冷間時に再生処理が実行されると、燃焼ガスに含まれる未燃ガスが、エンジンの暖気完了後に比べて多くなる。

本開示の技術は、燃料が未燃ガスとして排気されることを抑えることのできる排気浄化装置用バーナーを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本開示の一態様に従う排気浄化装置用バーナーは、燃料と空気との混合気が燃焼する空間と、燃焼ガスを噴き出す噴出口と、小径部と、該小径部よりも大きな内径を有して前記噴出し口を含む大径部とを有する、筒状に形成された保炎器と、前記保炎器の前記大径部を囲む筒状に形成されたカバーであって、該カバーの内周面と前記大径部の外周面との間に隙間を形成するカバーと、前記カバーに接続されて前記隙間に排気を入れる排気管と、前記隙間に配置されて該隙間を前段排気室と後段排気室とに仕切る仕切部であって、前記隙間のうち、前記大径部の外周面と前記カバーの内周面との間の部分に配置されている仕切部と、を備え、前記前段排気室は前記大径部の周囲のみに形成されて前記排気管および前記後段排気室に通じるとともに、前記後段排気室は前記保炎器の前記噴出し口に通じており、前記保炎器は、前記前段排気室と前記燃焼領域を含む空間とを連通する孔を有することなく、該前段排気室と該空間とを仕切っており、さらに、前記保炎器の小径部内を前記噴出し口に向かって延びる第１内側筒部と、前記小径部と前記第１内側筒部とに連結されて当該小径部と当該第１内側筒部との隙間を閉塞する第１の壁部と、前記小径部内に配設されるとともに前記第１内側筒部が内挿される第２内側筒部であって、該第２内側筒部は前記噴出し口側に位置する開口端を有する、前記第２内側筒部と、前記開口端を閉塞する閉塞壁と、前記小径部と前記第２内側筒部とに連結される第２の壁部であって、該第２の壁部には当該壁部に対する前記噴出し口の反対側と前記噴出し口側とを連通する連通路が形成された、前記第２の壁部と、前記第２の壁部に対する前記噴出し口側に配設されて前記混合気に着火する着火部と、を備え、前記小径部は、当該小径部と前記第１の壁部との連結部分よりも前記噴出し口の反対側へ延びる延出部を備え、当該延出部で囲まれる空間に燃料と空気とが供給され、前記小径部内の空間は、前記第
２内側筒部、前記閉塞壁、および、前記第２の壁部で構成される区画部によって前記噴き出し口側に位置する前記燃焼領域と前記噴き出し口の反対側に位置して前記混合気を生成する予混合部とに区画されている。

上記態様によれば、仕切部が設けられることによって、保炎器とカバーとの隙間に流入した排気の経路が複雑になる。これにより、保炎器と排気との接触する機会が多くなることから、保炎器そのものが昇温されて、保炎器によって加熱される燃焼領域内のガスも昇温されやすくなる。その結果、冷間時であっても、保炎器そのものの温度ならびに燃焼領域内のガスの温度が早期に高められて、燃焼領域で燃料が気化されやすくなるため、燃焼領域に供給された燃料が未燃ガスとして排気されることを抑えることができる。

好ましくは、前記保炎器は、円筒形状に形成され、前記排気管は、前記保炎器の前記外周面に対する接線方向に沿って延びる。
上記態様によれば、前段排気室に流入した排気が保炎器の周囲を旋回しやすいため、前段排気室における排気の流れが一つの方向に整いやすくなる。その結果、例えば前段排気室に流入した排気が保炎器の周壁との衝突によって２つの方向に分流される場合に比べて、保炎器の外周面のうちで前段排気室を形成する部分と排気とが接触しやすくなる。それゆえに、排気から保炎器への伝熱を効率よく行うことができる。

好ましくは、前記排気管は、前記カバーの外周面と一カ所で連通する。
上記態様によれば、前段排気室に対し、その前段排気室の一箇所から排気が導入される。そのため、前段排気室では、保炎器の周りを排気が旋回しやすくなる。その結果、前段排気室の複数箇所で排気管が連通する場合と比べて、前段排気室における排気の流れが一つの方向に整いやすくなる。

好ましくは、前記仕切部は、前記保炎器の前記外周面から前記カバーの前記内周面に向けて突き出ており、前記保炎器の前記外周面と前記カバーの前記内周面とに連結され、前記隙間を、前記前段排気室と前記後段排気室とに仕切る仕切壁である。そして、前記仕切壁は、前記前段排気室を前記後段排気室に連通させるよう前記仕切壁を貫通する連通孔を有する。

上記態様によれば、前段排気室に流入する排気は、仕切壁を貫通する連通孔を通じて後段排気室に流入する。この際に、保炎器の外周面に沿って流れた排気は、仕切壁に衝突して、仕切壁に沿って流れてから仕切壁の厚み方向（連通孔の延びる方向）に沿って流れる。それゆえに、排気の流れる方向が変わることなく前段排気室から後段排気室に排気が流れる場合に比べて、保炎器とカバーとの隙間に流入した排気の経路がより複雑になる。

好ましくは、前記排気管の流路断面積は、前記前段排気室の流路断面積よりも大きい。
上記態様によれば、排気管の流路断面積が前段排気室の流路断面積よりも小さい場合に比べて、前段排気室での排気の膨張が抑えられる。それゆえに、排気の温度の低下が抑えられるので、排気から保炎器への伝熱効率が高められる。

好ましくは、前記保炎器における前記空間に配置されて前記混合気に着火する着火部をさらに備え、前記保炎器の軸線方向に沿った距離について、前記仕切部と前記噴出し口との間の距離は、前記着火部と前記噴出し口との間の距離よりも短い。 上記態様によれば、前記保炎器の軸線方向に沿った距離について、前記仕切部と前記噴出し口との間の距離が長い構成と比較して、前段排気室を形成する保炎器の外周面が大きくなる。これにより、前段排気室を流れる排気によって保炎器が昇温されやすくなる。これにともない、該保炎器によって加熱される燃焼領域内のガスも昇温されやすくなる。その結果、着火部付近における燃焼領域の雰囲気温度も昇温されやすくなる。

本開示の別の態様によれば、前記保炎器における前記空間に配置されて前記混合気を生成する予混合部と、前記保炎器における前記空間に配置されて前記予混合部で生成された前記混合気に着火する着火部と、をさらに備え、前記着火部と前記前段排気室との間の距離は、前記着火部と前記後段排気室との間の距離よりも短い。

上記態様によれば、燃焼領域にて燃焼する混合気は、予混合部にて予め混合された混合気である。そのため、混合気の生成と当該混合気の燃焼とが燃焼領域にて行われる場合に比べて、混合気が着火しやすくなるとともに混合気の燃焼が効率よく行われる。また、着火部の付近でガスの温度が高められるため、着火部から離れた位置でガスの温度が高められる構成と比べて、未燃ガスの生成を抑えるための熱量として排気が効率よく利用される。その結果、燃焼領域に供給された燃料が未燃ガスとして排気されることがさらに抑えられる。

参考形態における排気浄化装置用バーナーが搭載された排気浄化装置の概略構成を示す図。 図１における２−２線に沿った断面図。 エンジンの冷間始動からの経過時間と燃焼領域における着火点付近の雰囲気温度との関係を示すグラフ。 実施形態における排気浄化装置用バーナーの概略構成を示す図。 図４における５−５線に沿った断面図。 図４における６−６線に沿った断面図。

（参考形態）
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参考形態について、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。

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、エンジンからの排気が流れる排気管１１の下流側に配設されている。排気浄化装置１０は、互いに連結された筒状の上流側カバー１３と下流側カバー１４とを備え、下流側カバー１４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。

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。

前記上流側カバー１３は、バーナー１５の構成要素の一つであり、その周壁の基端は、保炎器１６の底壁１７に固定されている。この上流側カバー１３には、エンジンからの排気が流れる排気管１１が接続されている。

バーナー１５の保炎器１６は、底壁１７を備える円筒形状をなしており、その周壁は、上流側カバー１３に取り囲まれている。保炎器１６は、底壁１７よりも小径であって該底壁１７に固定された小径部１８と、小径部１８の先端から保炎器１６の噴出し口１６Ａにまで径の増大を伴いながら延びる大径部１９とを備えている。そして、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おいて燃焼領域２０が形成されている。

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２５を流れる吸入空気の一部を燃焼用空気として燃焼領域２０へ導く空気供給管２６が固定されている。空気供給管２６の途中には空気弁２７が取り付けられている。吸入空気の一部は、空気弁２７が開状態のときに空気供給管２６を通じて燃焼領域２０に流入する。

また、保炎器１６の底壁１７には、小径部１８の周壁の固定部分よりも内側に燃料噴射弁２１が固定されている。燃料噴射弁２１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から燃料が供給される。燃料噴射弁２１において噴射口の形成された先端部は燃焼領域２０に配設されており、この燃料噴射弁２１は、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。

また、保炎器１６の底壁１７には、小径部１８の周壁の固定部分よりも内側に一対の点火プラグ２２が固定されている。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。

上流側カバー１３と小径部１８とには、環状の仕切壁３３が固定されている。仕切壁３３は、上流側カバー１３の内周面と保炎器１６の外周面との間に形成される隙間を、保炎器１６の底壁１７（基端）寄りに位置する前段排気室３１と保炎器１６の噴出し口１６Ａ（先端）寄りに位置する後段排気室３２とに仕切る仕切部である。詳しくは、仕切壁３３は、保炎器１６の小径部１８の外周面から上流側カバー１３の内周面に向けて突きでて、上流側カバー１３の内周面と小径部１８の外周面とに連結されており、保炎器１６の軸線方向において着火部２２ａに対し保炎器１６の先端（噴出し口１６Ａ）寄りに配置されている。すなわち、保炎器１６の軸線方向に沿った距離について、仕切壁３３と噴出し口１６Ａとの間の距離は、着火部２２ａと噴出し口１６Ａとの間の距離よりも短い。前段排気室３１は、上流側カバー１３に形成された開口３４を通じて排気管１１に連通している。また、後段排気室３２において、仕切壁３３の反対側における端部が開放されており、仕切壁３３には、前段排気室３１と後段排気室３２とを連通させる連通孔３５が該仕切壁３３の周方向に沿って所定の間隔で形成されている。すなわち、排気管１１を流れる排気は、前段排気室３１、連通孔３５、後段排気室３２を順に通過したのち、ＤＰＦ１２に流入する。この際、排気は、燃焼領域２０に火炎Ｆが形成されているときには該火炎Ｆによって昇温されたうえでＤＰＦ１２に流入する。

また、図２に示されるように、排気管１１は、上流側カバー１３の径方向に延びる配管を上流側カバー１３における左側にオフセットさせたかたちをなし、上流側カバー１３における外表面に対する略接線方向に沿って延びている。そのため、排気管１１から前段排気室３１に流入した排気は、その一部を、仕切壁３３に形成された連通孔３５を通じて後段排気室３２へと流入させながら、図２に矢印で示すように、保炎器１６の小径部１８の周囲を旋回する旋回流となって前段排気室３１を流れる。

また、前段排気室３１は、上記旋回流として流れる排気の流路面積が、排気管１１における流路面積よりも小さくなるように形成されている。すなわち、図１において、小径部１８、仕切壁３３、上流側カバー１３、底壁１７によって囲まれる部分の面積が、排気管１１における流路断面積よりも小さく形成されている。

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。
上述したバーナー１５においては、上流側カバー１３と保炎器１６との隙間が仕切壁３３によって前段排気室３１と後段排気室３２とに仕切られている。仕切壁３３には、これら前段排気室３１と後段排気室３２とを連通させる連通孔３５が形成されている。そして、排気管１１が前段排気室３１に連通している。

こうした構成によれば、排気管１１を流れる排気は、前段排気室３１、連通孔３５、後段排気室３２を通過したのち、ＤＰＦ１２に流入する。そのため、仕切壁３３が形成されていない場合に比べて、上流側カバー１３と保炎器１６との隙間に流入した排気が該隙間から流出するまでの経路が複雑となり、排気が保炎器１６の周壁に接触する機会を多くすることができる。そのため、排気からの伝熱による保炎器１６そのもの、および該保炎器１６で加熱される燃焼領域２０内のガスが昇温されやすくなる。

すなわち、エンジンの冷間時であっても、保炎器１６そのものの温度および燃焼領域２０内のガスの温度が早期に高められる。また、保炎器１６および燃焼領域２０の昇温後は、これらの温度が昇温された温度に維持されやすくなる。その結果、エンジンの冷間時に燃焼領域２０で燃料が気化されやすくなることから、燃焼領域２０に供給された燃料が未燃ガスとして排気されることを抑えることができる。

また、上述したバーナー１５では、排気管１１は、図２に示したように、該上流側カバー１３における左側にオフセットされ、且つ該上流側カバー１３の外周面に対する略接線方向に沿って延びる１つの配管である。そのため、前段排気室３１に流入した排気は、小径部１８の周囲を旋回する旋回流となる。こうした構成によれば、上流側カバー１３に複数の排気管が接続される場合に比べて、前段排気室３１に旋回流が生成されやすくなる。また、前段排気室３１に流入した排気が保炎器１６の周壁との衝突によって該保炎器１６を挟むような２つの流れに分流される場合に比べて、小径部１８の周壁のうちで前段排気室３１を形成する部位の表面全体と排気が接触しやすくなる。その結果、排気から保炎器１６への伝熱を効率よく行うことができる。

また、上述したバーナー１５では、前段排気室３１に旋回流が生成されるように、上流側カバー１３に対する排気管１１の接続位置を設定している。そのため、例えば前段排気室３１に流入する排気を案内する案内板を前段排気室３１に配設することによって前段排気室３１に旋回流を発生させる場合に比べて、簡易な構成の下で、小径部１８の周壁のうちで前段排気室３１を形成する部位の表面全体に対して排気を接触しやすくすることが可能である。

また、上述したバーナー１５では、排気管１１の流路断面積が前段排気室３１における流路断面積よりも大きい。そのため、排気管１１の流路断面積が前段排気室３１の流路断面積よりも小さい場合に比べて、同一流路長当りでの前段排気室３１の体積は小さくなるので、前段排気室３１における排気の膨張が抑えられる。よって、前段排気室３１を流れる排気の温度低下を抑えることができるため、排気から保炎器１６への伝熱効率を高めることが可能である。

また、上述したバーナー１５では、仕切壁３３が着火部２２ａに対し保炎器１６の先端寄りに配置されている。そのため、仕切壁３３が着火部２２ａに対し保炎器１６の底壁１７寄りに配置される場合に比べて、前段排気室３１を形成する保炎器１６の周壁が大きくなるとともに、該周壁によって着火点２３が囲まれることになる。その結果、前段排気室３１を流れる排気によって保炎器１６が昇温されやすくなるとともに、該保炎器１６を介して着火点２３付近における雰囲気が昇温されやすくなる。

図３は、エンジンの冷間始動からの経過時間ｔと、燃焼領域内の雰囲気温度Ｔとの関係を示したグラフである。図３においては、実線で示す実施例は、上述したバーナー１５である。一方、二点鎖線で示す比較例は、仕切壁３３が形成されておらず且つ排気管１１が大径部１９に臨むように上流側カバー１３に接続された排気浄化装置用バーナーである。また、雰囲気温度Ｔは、着火点２３付近における温度であって、着火可能温度Ｔ１は、燃料と空気の混合気への着火が可能となる温度である。

図３に示されるように、実施例のバーナー１５では、着火点２３付近の雰囲気温度Ｔが、経過時間ｔ１で着火可能温度Ｔ１に到達した。一方、比較例の排気浄化装置用バーナーでは、着火点２３付近の雰囲気温度Ｔが、経過時間ｔ１よりも長い経過時間ｔ２において着火可能温度Ｔ１に到達した。このことから、比較例で示すバーナーよりも実施例のバーナー１５の方が、着火点２３付近の雰囲気温度Ｔが早期に着火可能温度Ｔ１に到達することが確認された。

以上説明したように、参考形態のバーナー１５によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）冷間時であっても、保炎器１６の温度、ならびに該保炎器１６によって加熱される燃焼領域２０内のガスの温度が早期に高められ、また、保炎器１６の昇温後においては、保炎器１６及び燃焼領域２０内のガスが昇温された温度に維持されやすくなる。その結果、燃焼領域２０に供給された燃料が未燃ガスとして排気されることを抑えることができる。

（２）前段排気室３１では保炎器１６の周囲を旋回する旋回流が生成されることから、保炎器１６の周壁のうちで前段排気室３１を形成する部位の表面全体と排気が接触しやすくなり、排気から保炎器１６への伝熱を効率よく行なうことができる。

（３）前段排気室３１に旋回流が生成されるように上流側カバー１３に対する排気管１１の接続位置を設定しているため、案内板等の部材を前段排気室３１に配設する場合に比べて簡易な構成の下で、保炎器１６の周壁のうちで前段排気室３１を形成する部位の表面全体に対して排気を接触しやすくすることができる。

（４）前段排気室３１に流入する排気は、仕切壁３３に沿って流れた後、仕切壁３３の連通孔３５を通じて後段排気室３２に流入する。この際、前段排気室３１から後段排気室３２に排気が流れるためには、排気の流れる方向が、仕切壁３３の面に沿った方向から仕切壁３３の厚み方向に変わる必要がある。それゆえに、排気の流れる方向が変わることなく前段排気室３１から後段排気室３２に排気が流れる場合に比べて、排気の経路がより複雑になり、ひいては排気から保炎器１６への伝熱効率が高められる。

（５）排気管１１の流路断面積が前段排気室３１の流路断面積よりも大きいため、排気管１１の流路断面積が前段排気室３１の流路断面積よりも小さい場合に比べて、同一流路長当りでの前段排気室３１における体積が排気管１１における体積よりも小さくなり、前段排気室３１における排気の膨張が抑えられる。したがって、排気から保炎器１６への伝熱を効率よく行なうことができる。

（６）仕切壁３３が着火部２２ａに対し保炎器１６の噴出し口１６Ａ寄りに配設されていることから、仕切壁３３が着火部２２ａに対し保炎器１６の底壁１７寄りに配設される場合に比べて、保炎器１６が昇温されやすくなる。その結果、保炎器１６によって加熱される燃焼領域２０内のガスも昇温されやすくなる。
（実施形態）
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４〜図６を参照して説明する。なお、本実施形態の排気浄化装置用バーナー５０は、参考形態における排気浄化装置用バーナーとその主要な構成が同じである。そのため、本実施形態においては、参考形態と異なる部分について詳細に説明し、参考形態と同様の機能を有する部分については同様の符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。

図４に示されるように、排気浄化装置用バーナー５０（以下、単にバーナー５０という。）における保炎器１６は、ＤＰＦ１２に向けて開口した有底の円筒形状に形成されている。保炎器１６における底壁１７は、保炎器１６における小径部１８の基端開口を塞ぐとともに、小径部１８に対する固定部分から径方向外側に向けて広がっている。

保炎器１６における底壁１７の縁には、円筒形状に形成された外筒５１が固定されている。外筒５１は、底壁１７の縁からＤＰＦ１２に向けて延びて、保炎器１６における小径部１８の全体を囲っている。外筒５１における２つの端部のうち、ＤＰＦ１２に近い端部である先端部は、円環形状に形成された閉塞壁５３に固定されている。外筒５１の先端部は、保炎器１６の噴出し口１６Ａに対し底壁１７により近い位置に配置されている。小径部１８の外周面と外筒５１の内周面との間の領域は、底壁１７と閉塞壁５３とに挟まれ、かつ、これら底壁１７と閉塞壁５３とによって閉じられている。

閉塞壁５３の外周縁には、円筒形状に形成された上流側カバー１３が固定されている。上流側カバー１３は、閉塞壁５３の外周縁からＤＰＦ１２に向けて延びて、保炎器１６における大径部１９の全体を囲っている。大径部１９の外周面と上流側カバー１３の内周面との間の隙間は、ＤＰＦ１２に向けて開放されている。上流側カバー１３が、保炎器１６を囲む筒状に形成されたカバーに相当する。

大径部１９の外周面と上流側カバー１３の内周面との間の隙間には、仕切壁３３が配置され、仕切壁３３は、大径部１９の周方向に沿った円環形状に形成されている。仕切壁３３は、大径部１９の外周面と上流側カバー１３の内周面との間の隙間を、保炎器１６の軸線方向において、前段排気室３１と後段排気室３２とに仕切っている。前段排気室３１は、排気管１１に通じる空間であり、後段排気室３２は、噴出し口１６Ａに通じる空間である。仕切壁３３は、前段排気室３１を後段排気室３２に連通させるよう仕切壁３３を貫通する連通孔３５を有する。

図５に示されるように、外筒５１の外周面には、空気供給管２６が接続され、外筒５１の内周面には、空気供給管２６の出口の付近にガイド板５４が配置されている。ガイド板５４は、空気供給管２６の出口から離間するとともに、該出口と向かい合う位置に配置されている。小径部１８の外周面と外筒５１との間の領域は、導入流路５２であり、空気供給管２６から導入流路５２に入る燃焼用空気は、ガイド板５４により案内されて、小径部１８の外周面に沿って旋回する。

小径部１８は底壁１７に固定された端部（基端部）を有し、その基端部に近い部位には、該小径部１８を貫通する複数の第１導入口５５が形成されている。複数の第１導入口５５の各々は、小径部１８の周方向に沿って一定の間隔を空けて並んでいる。保炎器１６によって囲まれる空間は、燃焼領域２０であり、複数の第１導入口５５の各々は、導入流路５２に入った燃焼用空気の一部を保炎器１６の内側に入れる。

小径部１８において、第１導入口５５に対し噴出し口１６Ａにより近い部位には、該小径部１８を貫通する複数の第２導入口５６が形成されている。複数の第２導入口５６の各々は、保炎器１６の周方向に沿って一定の間隔を空けて並んでいる。複数の第２導入口５６の各々は、導入流路５２に入った燃焼用空気を保炎器１６の内側に入れる。

図６に示されるように、各第１導入口５５の開口縁には、小径部１８の周壁の一部が内側へと切り起こされた切り起こし片５７が形成されている。切り起こし片５７は、第１導入口５５から保炎器１６の内側へ燃焼用空気を案内し、保炎器１６の内側で燃焼用空気を旋回させる。切り起こし片５７は、導入流路５２にて燃焼用空気の旋回する方向に沿って、保炎器１６の内側で燃焼用空気を旋回させる。

底壁１７には、保炎器１６の内側に燃料を供給する燃料供給部５８が固定されている。燃料供給部５８にて供給口の形成された先端部は、保炎器１６の内側に配置されている。燃料供給部５８は、エンジンに燃料を供給するための燃料ポンプに対して燃料弁を介して接続している。燃料供給部５８には、燃料弁が開弁するとき、燃料ポンプから燃料が送り込まれる。燃料供給部５８に送り込まれた燃料は、燃料供給部５８にて気化されて保炎器１６の内側に噴射される。

保炎器１６の小径部１８の内周面１６ｂのうち、第１導入口５５と第２導入口５６との間には、連結部６０（第１の壁部）が連結されている。連結部６０は、鍔部６１、内挿部６２、および、縮径部６３から構成され、これら鍔部６１、内挿部６２、および、縮径部６３は、一体に成形されている。

鍔部６１は、小径部１８の内周面１６ｂに沿った円環形状に形成され、小径部１８の内周面１６ｂに対して、内周面１６ｂの周方向の全体にわたって固定されている。保炎器１６によって囲まれる空間には、鍔部６１と底壁１７とによって第１混合室７１が形成されている。

第１混合室７１には、各第１導入口５５から燃焼用空気が入り、かつ、燃料供給部５８から燃料が入る。そして、第１混合室７１では、保炎器１６の中心軸を中心として旋回する燃焼用空気と、燃焼用空気の旋回する中心に向けて噴射される燃料とが混合する。

内挿部６２は、縮径部６３から噴出し口１６Ａに向かって延びる円筒形状に形成され、鍔部６１の内径よりも小さい内径を有している。縮径部６３は、鍔部６１の内周縁から噴出し口１６Ａに向かって延びる円錐台筒形状に形成され、鍔部６１と内挿部６２とを連結している。

内挿部６２には、円筒形状に形成された第１内側筒部６４が差し込まれている。第１内側筒部６４における２つの端部のうち、底壁１７に近い端部である基端部は、内挿部６２に接合されている。連結部６０における鍔部６１は、保炎器１６の内周面１６ｂに連結され、連結部６０における内挿部６２は、第１内側筒部６４の外周面６４ａに連結されている。連結部６０は、保炎器１６の内周面１６ｂと第１内側筒部６４の外周面６４ａとの間の領域を閉じている。第１内側筒部６４における２つの端部のうち、噴出し口１６Ａに近い端部である先端部は、開放されている。

第１内側筒部６４の周囲には、第１内側筒部６４を囲う円筒形状の第２内側筒部６５が配置されている。第１内側筒部６４の先端部は、第２内側筒部６５によって囲まれている。第２内側筒部６５における噴出し口１６Ａに近い端部（先端部）は、第１内側筒部６４の先端部に対し噴出し口１６Ａにより近い位置にある。第２内側筒部６５における底壁１７に近い端部（基端部）は、第１内側筒部６４の基端部に対し噴出し口１６Ａにより近い位置にある。

第２内側筒部６５の先端部の開口は、閉塞壁６６によって閉塞されている。第２内側筒部６５の基端部は、円環形状に形成された支持板６７（第２の壁部）を介して小径部１８の内周面に固定されている。

支持板６７における内周縁は、第２内側筒部６５における外周面６５ａの全周にわたって固定され、支持板６７における外周縁は、保炎器１６における内周面１６ｂの全周にわたって固定されている。支持板６７には、複数の連通路６８が貫通しており、支持板６７に対し噴出し口１６Ａ寄りに位置する空間と、支持板６７に対し底壁１７寄りに位置する空間とが、複数の連通路６８によって通じている。支持板６７には、複数の連通路６８の各々を覆う金網６９が取り付けられている。

保炎器１６によって囲まれる空間のうち、第１内側筒部６４の内周面によって囲まれる空間は第２混合室７２を形成している。第２混合室７２には、第１混合室７１から出る混合気が入る。

保炎器１６によって囲まれる空間のうち、第２混合室７２に対し噴出し口１６Ａ寄りに位置するするとともに、第２内側筒部６５の内周面、および、閉塞壁６６によって囲まれる空間は、第３混合室７３を形成している。第３混合室７３には、第２混合室７２から出る混合気が入る。

保炎器１６によって囲まれる空間のうち、第１内側筒部６４の外周面と、第２内側筒部６５の内周面との間の領域は、第４混合室７４を形成している。第４混合室７４には、第３混合室７３から出る混合気が入る。

保炎器１６によって囲まれる空間のうち、保炎器１６の内周面１６ｂ、支持板６７、および、連結部６０に囲まれる領域は、第５混合室７５を形成している。第５混合室７５には、第４混合室７４から出る混合気が入る。

外筒５１の外周面には、点火プラグ２２が固定され、点火プラグ２２の着火部２２ａは、保炎器１６の内周面１６ｂから保炎器１６の内側に突出している。着火部２２ａは、小径部１８の内周面と第２内側筒部６５の外周面６５ａとの間の空間に配置され、かつ、保炎器１６の軸線方向において支持板６７に対し噴出し口１６Ａにより近い位置に配置されている。保炎器１６の軸線方向において、着火部２２ａと前段排気室３１との間の距離は、着火部２２ａと後段排気室３２との間の距離よりも短い。

第１混合室７１、第２混合室７２、第３混合室７３、第４混合室７４、および、第５混合室７５は、混合気を生成する予混合部に相当する１つの予混合室７０を構成する。保炎器１６の内周面１６ｂと第２内側筒部６５の外周面６５ａとの間の空間、および、保炎器１６内にて閉塞壁６６に対し噴出し口１６Ａにより近い空間は、燃焼領域２０を構成する。予混合室７０と燃焼領域２０とは、第２内側筒部６５、閉塞壁６６、および、支持板６７から構成される区画部によって区画されている。予混合室７０にて生成された混合気は、連通路６８を通じて燃焼領域２０に入り、その後に、着火部２２ａによって着火される。

以上説明したように、上記実施形態のバーナー５０によれば、上記（１）〜（５）に記載した効果に加えて、以下に列挙する効果を得ることができる。
（７）燃焼領域２０で燃焼する燃料は、燃焼領域２０に入る前に、予め燃焼用空気と予混合室７０で混合される。それゆえ、予混合室７０にて混合気が生成されない構成と比べて、混合気が着火しやすくなるとともに、混合気の燃焼が効率よく行われる。その結果、燃焼領域に供給された燃料が未燃ガスとして排気されることがさらに抑えられる。

（８）着火部２２ａと前段排気室３１との間の距離（最短距離）が、着火部２２ａと後段排気室３２との間の距離（最短距離）よりも短い。そして、前段排気室３１を流れる排気の温度が保炎器１６を通じて伝達される。これにより、着火部２２ａの付近でガスの温度が高められるため、着火部２２ａから離れた位置でガスの温度が高められる構成と比べて、未燃ガスの生成を抑えるための熱量として排気が効率よく利用される。

（９）導入流路５２に流れる燃焼用空気は、第１混合室７１に入る前に、保炎器１６の外周面に接触して、この外周面によって加熱される。その結果、混合気がさらに着火しやすくなるとともに、混合気の燃焼がさらに効率よく行われる。

（１０）大径部１９の外周面により前段排気室３１が形成されるため、小径部１８の外周面により前段排気室３１が形成される構成と比べて、保炎器１６の外周面において排気と接触する面積が大きくなる。

なお、上記参考形態および実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
参考形態において、仕切壁３３は、着火部２２ａに対し保炎器１６の底壁１７寄りに配設されていてもよい。言い換えれば、保炎器１６の軸線方向に沿った距離について、仕切壁３３と噴出し口１６Ａとの間の距離が、着火部２２ａと噴出し口との間の距離よりも長くてもよい。

上記実施形態において、第２導入口５６は割愛されてもよい。すなわち、燃焼用空気は、予混合室７０のみを通じて燃焼領域２０に供給されてもよい。
上記実施形態において、空気供給管２６は底壁１７に接続されてもよい。すなわち、燃焼用空気は、保炎器１６の周囲を通ることなく、予混合室７０に入れられてもよい。

上記実施形態において、予混合室７０と燃焼領域２０とを区画する区画部は、例えば、保炎器１６の内側に配置されて、保炎器１６の軸方向と直交する平板であってもよい。要するに、予混合室７０と燃焼領域２０とを区画する区画部は、保炎器１６によって区画される空間に、混合気が生成される空間と、混合気を着火する空間（燃焼領域）とを区画する部材であればよい。

なお、連結部６０、第１内側筒部６４、第２内側筒部６５、閉塞壁６６、および、支持板６７から構成される区画部を備える構成では、混合気が生成される空間と、混合気を着火する空間（燃焼領域）とを繋ぐ通路が複雑である。それゆえに、燃料と燃焼用空気との混合の度合いが高まる点において、連結部６０、第１内側筒部６４、第２内側筒部６５、閉塞壁６６、および、支持板６７から区画部が構成されることが好ましい。

着火部２２ａと前段排気室３１との間の距離は、着火部２２ａと後段排気室３２との間の距離と等しい、あるいは、着火部２２ａと後段排気室３２との間の距離よりも長くてもよい。

例えば、保炎器１６の軸方向において、前段排気室３１と後段排気室３２との中間の位置に、着火部２２ａは配置されてもよい。この際に、前段排気室３１と後段排気室３２とは、２つ以上の仕切壁によって仕切られてもよいし、１つの仕切壁によって仕切られる構成であれば、着火部２２ａは、仕切壁を通じて保炎器１６の内側に配置されてもよい。このような構成であれば、着火部２２ａと前段排気室３１との間の距離は、着火部２２ａと後段排気室３２との間の距離と等しく設定され得る、あるいは、着火部２２ａと後段排気室３２との間の距離よりも長く設定され得る。

例えば、前段排気室３１は、仕切壁、および、仕切壁とは異なる他の壁とによって区画され、かつ、後段排気室３２に対し噴出し口１６Ａ寄りに配置されてもよい。この際に、後段排気室３２と噴出し口１６Ａとを通じる配管が、カバーの外側に別途設けられ、後段排気室３２の排気は、カバーの外側を通って噴出し口１６Ａへ流れる構成であればよい。

例えば、仕切壁は、保炎器１６の周方向と交差する方向に沿って延び、前段排気室３１と後段排気室３２とが保炎器１６の周方向と交差する方向に沿って仕切られてもよい。このような構成であれば、保炎器１６の径方向において、着火部２２ａの外側には、前段排気室３１と後段排気室３２とが配置される。それゆえに、着火部２２ａと前段排気室３１との間の距離は、着火部２２ａと後段排気室３２との間の距離と等しい、もしくは、着火部２２ａと後段排気室３２との間の距離よりも長くもなる。

要するに、仕切部は、保炎器の大径部の外周面とカバーの内周面との間の部分に配置されて、保炎器の外周面とカバーの内周面との間の隙間を、排気管に通じる前段排気室３１と、噴出し口に通じる後段排気室３２とに仕切る構成であればよい。
排気管１１の流路断面積は、前段排気室３１の流路断面積以下であってもよい。

上流側カバー１３に対してオフセットされた排気管１１に限らず、例えば、前段排気室３１に流入する排気を案内する案内板を前段排気室３１に配設することによって前段排気室３１に旋回流を発生させる構成であってよい。また例えば、参考形態および実施形態の前段排気室３１は連続する環状の空間であるが、前段排気室３１を不連続な空間とする閉止板を上流側カバー１３と排気管１１との接続部分の近傍に配設することによって前段排気室３１に旋回流を発生させる構成であってもよい。

前段排気室３１においては、例えば、排気管１１が上流側カバー１３における外表面の径方向に沿って延び、排気管１１から流入した排気が保炎器１６を挟むように２つの流れに分流されてもよい。また、前段排気室３１に対して複数の排気管１１が接続され、複数の排気管１１の各々から流入した排気が相互に異なる方向に流れてもよい。要は、排気管１１の排気が、前段排気室３１、連通孔３５、後段排気室３２を順に通過する構成であればよい。

複数の連通孔３５が割愛され、仕切壁３３が上流側カバー１３の内表面から離間し、こうした仕切壁３３によって仕切部が構成されてもよい。また、複数の連通孔３５が割愛され、仕切壁３３が保炎器１６の周壁から離間し、こうした仕切壁３３によって仕切部が構成されてもよい。また、これら２つ以上の仕切壁３３によって仕切部が構成されてもよい。また、複数の連通孔３５が仕切壁３３から割愛され、かつ、仕切壁３３によって区画された前段排気室３１と後段排気室３２とは、上流側カバー１３の外側で他の配管などによって通じてもよい。

排気管１１は、エンジンからの排気に限らず、ＤＰＦ１２を通過した排気が流れる配管であってもよい。
保炎器１６は、軸方向の全体において同じ直径を有した円筒形状に形成されてもよい。要するに、保炎器１６の形状は、小径部と、大径部と、燃焼ガスを噴き出す噴出し口１６Ａとを有する筒状であればよい。

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。

上記参考形態において、燃料噴射弁２１は、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。
上記実施形態において、燃料供給部５８は、気化していない燃料を第１混合室７１に噴射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。

燃焼用空気は、吸気管２５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用のブロワによって供給される空気であってもよい。

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。

Ｆ…火炎、Ｔ…雰囲気温度、Ｔ１…着火可能温度、ｔ，ｔ１，ｔ２…経過時間、１０…排気浄化装置、１１…排気管、１２…ディーゼルパティキュレートフィルター、１３…上流側カバー、１４…下流側カバー、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、２５…吸気管、２６…空気供給管、２７…空気弁、３１…前段排気室、３２…後段排気室、３３…仕切壁、３４…開口、３５…連通孔、５０…排気浄化装置用バーナー、５１…外筒、５２…導入流路、５３…閉塞壁、５４…ガイド板、５５…第１導入口、５６…第２導入口、５７…切り起こし片、５８…燃料供給部、６０…連結部、６１…鍔部、６２…内挿部、６３…縮径部、６４…第１内側筒部、６５…第２内側筒部、６６…閉塞壁、６７…支持板、６８…連通路、６９…金網、７０…予混合室、７１…第１混合室、７２…第２混合室、７３…第３混合室、７４…第４混合室、７５…第５混合室。

Claims (5)

1. 排気浄化装置用バーナーであって、
   燃料と空気との混合気が燃焼する燃焼領域を含む空間と、燃焼ガスを噴き出す噴出し口と、小径部と、該小径部よりも大きな内径を有して前記噴出し口を含む大径部とを有する、筒状に形成された保炎器と、
   前記保炎器の前記大径部を囲む筒状に形成されたカバーであって、該カバーの内周面と前記大径部の外周面との間に隙間を形成するカバーと、
   前記カバーに接続されて前記隙間に排気を入れる排気管と、
   前記隙間に配置されて該隙間を前段排気室と後段排気室とに仕切る仕切部であって、前記隙間のうち、前記大径部の外周面と前記カバーの内周面との間の部分に配置されている仕切部と、を備え、
   前記前段排気室は前記大径部の周囲のみに形成されて前記排気管および前記後段排気室に通じるとともに、前記後段排気室は前記保炎器の前記噴出し口に通じており、
   前記保炎器は、前記前段排気室と前記燃焼領域を含む空間とを連通する孔を有することなく、該前段排気室と該空間とを仕切っており、
   さらに、
   前記保炎器の小径部内を前記噴出し口に向かって延びる第１内側筒部と、
   前記小径部と前記第１内側筒部とに連結されて当該小径部と当該第１内側筒部との隙間を閉塞する第１の壁部と、
   前記小径部内に配設されるとともに前記第１内側筒部が内挿される第２内側筒部であって、該第２内側筒部は前記噴出し口側に位置する開口端を有する、前記第２内側筒部と、
   前記開口端を閉塞する閉塞壁と、
   前記小径部と前記第２内側筒部とに連結される第２の壁部であって、該第２の壁部には当該壁部に対する前記噴出し口の反対側と前記噴出し口側とを連通する連通路が形成された、前記第２の壁部と、
   前記第２の壁部に対する前記噴出し口側に配設されて前記混合気に着火する着火部と、を備え、
   前記小径部は、当該小径部と前記第１の壁部との連結部分よりも前記噴出し口の反対側へ延びる延出部を備え、
   当該延出部で囲まれる空間に燃料と空気とが供給され、
   前記小径部内の空間は、前記第２内側筒部、前記閉塞壁、および、前記第２の壁部で構成される区画部によって前記噴き出し口側に位置する前記燃焼領域と前記噴き出し口の反対側に位置して前記混合気を生成する予混合部とに区画されている
   排気浄化装置用バーナー。
2. 前記保炎器は、円筒形状に形成され、
   前記排気管は、前記保炎器の前記外周面に対する接線方向に沿って延びる
   請求項１に記載の排気浄化装置用バーナー。
3. 前記排気管は、前記カバーの外周面と一カ所で連通する
   請求項２に記載の排気浄化装置用バーナー。
4. 前記仕切部は、
   前記保炎器の前記外周面から前記カバーの前記内周面に向けて突き出ており、前記保炎器の前記外周面と前記カバーの前記内周面とに連結され、前記隙間を、前記前段排気室と前記後段排気室とに仕切る仕切壁であり、
   前記仕切壁は、前記前段排気室を前記後段排気室に連通させるよう前記仕切壁を貫通する連通孔を有する
   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。
5. 前記排気管の流路断面積は、前記前段排気室の流路断面積よりも大きい
   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。

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