JP6266216B2

JP6266216B2 - バーナー及びバーナーの制御方法

Info

Publication number: JP6266216B2
Application number: JP2013044016A
Authority: JP
Inventors: 亮澁谷; 一郎津曲
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2013-03-06
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2033-03-06
Also published as: JP2014173750A

Description

本開示の技術は、混合気をグロープラグで着火するバーナー及びバーナーの制御方法に関する。

ディーゼルエンジンの排気通路に取り付けられるディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ：ＤｉｅｓｅｌＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＦｉｌｔｅｒ）では、微粒子の捕捉される機能を保つために、ＤＰＦに捕捉され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に記載の排気浄化装置では、排気通路におけるＤＰＦの前段に配設されたバーナーが、排気通路を流れる排気に対して燃料を噴射し、排気に含まれる余剰酸素を利用して燃料を燃焼させている。バーナーには、通電によって発熱するグロープラグと、グロープラグの温度を検出する熱電対とが備えられ、排気と燃料との混合気が着火する温度までグロープラグの温度が高められてから燃料が噴射される。なお、混合気を生成する方式には、排気に与える単位時間あたりの熱量を高めることを目的として、空気と燃料との混合気を生成する方式も知られている。

特開昭５９−１５８３０９号公報

ところで、グロープラグの着火部と熱電対との間には通常隙間が空けられるため、着火部における実際の温度と熱電対の検出する温度との間には少なからず誤差が生じる。そして、熱電対の検出する温度が着火部における実際の温度よりも高いときには、混合気が生成されるとしても、混合気の着火には至らないという問題を招く。あるいは、熱電対の検出する温度が着火部における実際の温度よりも低いときには、混合気が生成されることなく着火部の温度が不要に高められるという問題を招く。

本開示の技術は、混合気の着火に適したタイミングで混合気の生成が開始されるバーナー及びバーナーの制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するバーナーは、筒部と、前記筒部の内部空間を仕切る仕切壁であって、混合気を生成する予混合室と前記混合気が燃焼する燃焼室とに仕切る前記仕切壁と、前記混合気を構成する燃料を前記予混合室に供給する燃料供給部と、前記混合気を構成する空気を前記予混合室に供給する空気供給部と、前記燃焼室に配設されて前記混合気を着火するグロープラグと、前記燃料供給部による燃料の供給、前記空気供給部による空気の供給、および、前記グロープラグに電圧を印加する電源装置の出力を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記グロープラグの抵抗値が前記混合気を着火するための目標値に到達したときに前記燃料供給部に前記燃料の供給を開始させ、前記燃料供給部に前記燃料の供給を開始させる前に前記空気供給部に前記空気の供給を開始させる。

上記課題を解決するバーナーの制御方法は、筒部と、前記筒部の内部空間を仕切る仕切壁であって、混合気を生成する予混合室と前記混合気が燃焼する燃焼室とに仕切る前記仕切壁と、前記混合気を構成する燃料を前記予混合室に供給する燃料供給部と、前記混合気を構成する空気を前記予混合室に供給する空気供給部と、前記燃焼室に配設されて前記混合気を着火するグロープラグと、前記燃料供給部による燃料の供給、前記空気供給部による空気の供給、および、前記グロープラグに電圧を印加する電源装置の出力を制御する制御部と、を備えたバーナーの制御方法であって、前記制御部は、前記グロープラグの抵抗値が前記混合気を着火するための目標値に到達したときに前記燃料供給部に前記燃料の供給を開始させ、前記燃料供給部に前記燃料の供給を開始させる前に前記空気供給部に前記空気の供給を開始させる。

グロープラグの抵抗値は、グロープラグの温度の関数として一意的に定められる値である。そして、上記グロープラグや上記グロープラグの制御方法によれば、グロープラグの温度によって定められるグロープラグの抵抗値が目標値に到達するときに、混合気の生成が開始される。それゆえに、グロープラグの温度が熱電対などによって間接的に検出される場合と比べて、グロープラグの状態が混合気の着火に適した状態であるときに、混合気の生成が開始される。

この構成によれば、グロープラグの抵抗値が目標値に到達する前に、グロープラグには既に空気が供給されている。それゆえに、グロープラグの抵抗値が目標値に到達した後に空気の供給が開始される場合と比べて、燃料が供給された後のグロープラグの降温が抑えられる。結果として、混合気の着火の安定性が高められる。

上記バーナーにおいて、前記混合気が燃焼しているか否かを検出する検出部をさらに備え、前記制御部は、前記グロープラグの抵抗値が前記目標値に到達してから前記混合気が燃焼していることを前記検出部が検出するまで、前記電源装置の出力を制御して前記抵抗値を前記目標値に保つための電圧を前記グロープラグに印加することが好ましい。

この構成によれば、燃料が供給されてから混合気が燃焼し始めるまでの間は、抵抗値を目標値に保つための電圧がグロープラグに印加される。そのため、混合気の着火の安定性が高められるとともに、グロープラグの抵抗値の過大な上昇に起因したグロープラグの故障が抑えられる。

上記バーナーでは、前記制御部は、前記混合気が燃焼していることを前記検出部が検出したとき、前記電源装置の出力を制御して前記グロープラグに対する電圧の印加を停止することが好ましい。

この構成によれば、混合気が燃焼しているときにグロープラグに対する電圧の印加が停止されるため、グロープラグに対する電圧の印加が停止されるとしても、混合気を燃焼させ続けることが可能である。それゆえに、混合気を燃焼させ続ける際に、グロープラグの消費する電力が抑えられる。

上記バーナーにおいて、前記グロープラグに印加されている電圧を電圧検出値として検出する電圧検出部と、前記グロープラグに流れている電流を電流検出値として検出する電流検出部と、をさらに備え、前記制御部は、前記グロープラグでの断線を示す前記電流の閾値を設定し、前記電流検出値が前記閾値を超えるとき、前記電圧検出値と前記電流検出値とを用いて前記抵抗値を演算し、前記電流検出部の検出値が前記閾値以下であるとき、前記混合気の生成を禁止することが好ましい。

グロープラグに断線が生じている状態では、グロープラグに電圧が印加されるとしても、グロープラグの温度が混合気の着火する温度に到達することはない。この構成によれば、グロープラグに断線が生じていない状態で、抵抗値に基づく混合気の生成が開始されるため、混合気の生成される機会の対象からは、グロープラグの断線した状態が除外される。それゆえに、混合気の着火にさらに適したタイミングで混合気の生成が開始される。

本開示の技術におけるバーナーを具体化した一実施形態の構成を示す構成図である。バーナーの電気的な構成を示す機能ブロック図である。グロープラグの温度と抵抗値との関係の一例を示すグラフである。再生処理の処理手順を示すフローチャートである。昇温処理の処理手順を示すフローチャートである。停止処理の処理手順を示すフローチャートである。

以下、図１〜図６を参照して、本開示におけるバーナー及びバーナーの制御方法の一実施形態を説明する。
図１に示されるように、ディーゼルエンジン１０の排気通路１１には、排気中に含まれる微粒子を吸着するＤＰＦ１２が搭載されている。ＤＰＦ１２は、例えば多孔質の炭化ケイ素からなるハニカム構造を有し、その内側に排気中の微粒子を捕捉する。排気通路１１に接続されるタービン１４には、タービン１４と共に回転するコンプレッサー１５が連結され、コンプレッサー１５には、吸気通路１３を通じてバーナー２０が接続されている。バーナー２０は、ＤＰＦ１２に対して排気が供給される側である前段に接続され、燃料と吸気通路１３から供給される空気とを燃焼させて、ＤＰＦ１２に流入する排気を昇温させるＤＰＦ１２の再生処理を実行する。

バーナー２０は、円筒状の筒部２１（第１の筒部）と、筒部２１よりも内径が大きい筒部２２（第２の筒部）とからなる２重筒構造をなしている。筒部２１，２２の基端側端部は、双方の基端側端部の開口を閉塞する基板２３に固定されている。筒部２１，２２の先端側端部には、筒部２１と筒部２２との隙間を閉塞する環状の閉塞板２４が固定されている。閉塞板２４には、略円環状の噴出し板２５が連結され、噴出し板２５の中央には噴出し口２６が形成されている。

筒部２１の内部には、仕切壁２９が取り付けられ、仕切壁２９は、筒部２１の内部空間を、混合気が生成される予混合室２７と、混合気が燃焼する燃焼室２８とに仕切る。仕切壁２９は、円板状をなす多孔板であり、仕切壁２９の外周縁が筒部２１の内周面に接合されている。仕切壁２９には、予混合室２７と燃焼室２８とを連通する複数の連通路３０が厚み方向に貫通している。

筒部２２の外周面には、仕切壁２９よりも先端側に空気供給通路３１の下流端が接続されている。空気供給通路３１の上流端は、コンプレッサー１５の下流に接続され、空気供給通路３１には、生成部を構成する空気供給部としての空気弁３２が取り付けられている。空気弁３２が開弁状態であるとき、筒部２１と筒部２２との隙間である空気導入室３３には、吸気通路１３を流れる吸入空気の一部が燃焼用空気として供給される。空気弁３２が閉弁状態であるとき、空気導入室３３に対する燃焼用空気の供給は停止されている。

筒部２１の周壁のうち仕切壁２９よりも基端側には、空気導入室３３と予混合室２７とを連通する複数の第１導入孔３４が、筒部２１の周方向の全域にわたって形成されている。また、筒部２１の周壁のうち仕切壁２９よりも先端側には、空気導入室３３と燃焼室２８とを連通する複数の第２導入孔３５が、筒部２１の周方向の全域にわたって形成されている。空気導入室３３内の燃焼用空気は、第１導入孔３４を通じて予混合室２７に導入され、また、第２導入孔３５を通じて燃焼室２８にも導入される。

基板２３の中央部分には、生成部を構成する燃料供給部としての噴射ノズル３９が固定されている。噴射ノズル３９には、燃料タンク４０内の燃料の一部が燃料供給通路４１を通じて送り込まれる。燃料供給通路４１には、燃料ポンプ４２、燃料圧力センサー４３、燃料温度センサー４４、燃料弁４５、および、電気ヒーター４６が取り付けられている。燃料ポンプ４２は、エンジン１０を動力源とする機械式のポンプである。燃料圧力センサー４３は燃料供給通路４１を流れる燃料の圧力である燃料圧力Ｐｆを検出し、燃料温度センサー４４は燃料供給通路４１を流れる燃料の温度である燃料温度Ｔｆを検出する。燃料弁４５は、デューティ制御によって燃料供給通路４１を開閉する電磁弁である。電気ヒーター４６は、電源装置４７から供給される電力である供給電力Ｗに応じて発熱し、燃料供給通路４１を流れる燃料を加熱して燃料を気化させる。噴射ノズル３９は、電気ヒーター４６から送り込まれる気化燃料を予混合室２７に噴射する。

筒部２２には、グロープラグ５０と、検出部としての温度センサー５５とが取り付けられている。グロープラグ５０における着火部５１は、燃焼室２８内にて第２導入孔３５と対向する位置よりも仕切壁２９側に配置されている。着火部５１には、電源装置５２から印加される電圧に応じて発熱する抵抗体が内蔵されている。温度センサー５５は、燃焼室２８内にて着火部５１よりも噴出し口２６側に配置され、燃焼室２８内の温度である燃焼室温Ｔｒを検出する。着火部５１に内蔵された抵抗体の温度は、グロープラグ温度として設定される。

そして、予混合室２７で生成された混合気は、仕切壁２９の連通路３０を通じて燃焼室２８へ流入したのち、グロープラグ５０の着火部５１によって加熱されることで着火する。これにより、燃焼室２８では、混合気が燃焼して、燃焼後の混合気である燃焼ガスが生成される。生成された燃焼ガスは、噴出し口２６を通じて排気通路１１に向けて流れ、排気通路１１の合流部１１ａで排気通路１１に流入する。混合気の燃焼の持続が燃焼室２８にて確保されるときの燃焼室２８内の温度は、燃焼開始温度Ｔｒ１として設定され、混合気の燃焼が持続されると、燃焼室２８内の温度は、燃焼開始温度Ｔｒ１以上に高まる。

次に、図２〜図６を参照して、バーナー２０の電気的な構成について説明する。
バーナー２０では、燃料弁４５の開閉、空気弁３２の開閉、電気ヒーター４６に出力される供給電力、および、着火部５１の抵抗体に印加される印加電圧Ｖａ、これらがバーナー制御部７０（以下、単に制御部７０という。）によって制御される。

制御部７０は、ＣＰＵ、各種制御プログラムや各種データが格納されたＲＯＭ、各種演算における演算結果や各種データが一時的に格納されるＲＡＭ等によって構成され、ＲＯＭに格納された各制御プログラムに基づいて各部を機能させて各種処理を実行する。なお、ここでは、バーナー２０の作動態様について、ＤＰＦ１２に付着した微粒子を焼却する処理である再生処理を例にとって説明する。再生処理には、燃焼ガスを生成する処理の他に、グロープラグ５０を昇温する昇温処理、着火部５１の抵抗体への電圧の印加を停止する停止処理、グロープラグ５０の断線を検出する断線検出処理が含まれる。

図２に示されるように、制御部７０は、再生処理に必要とされる各種のデータを各種のセンサー６１から所定の制御周期で取得する取得処理を実行する。
各種のセンサー６１から取得されるデータには、タービン１４と合流部１１ａとの間を流れる排気の流量である上流側排気流量Ｑｅ１、タービン１４と合流部１１ａとの間を流れる排気の圧力である上流側排気圧力Ｐｅ１、タービン１４と合流部１１ａとの間を流れる排気の温度である上流側排気温度Ｔｅ１が含まれる。また、各種のセンサー６１から取得されるデータには、ＤＰＦ１２の温度であるＤＰＦ温度Ｔｄ、ＤＰＦ１２の下流側における排気の圧力である下流側排気圧力Ｐｅ２、コンプレッサー１５に流入する空気の量である吸入空気量Ｑａが含まれる。また、各種のセンサー６１から取得されるデータには、空気供給通路３１を流れる空気の量である空気流通量Ｑａｄ、空気の温度である空気温度Ｔａｄが含まれる。

また、制御部７０は、所定の制御周期ごとに、燃料圧力センサー４３から燃料圧力Ｐｆを取得し、燃料温度センサー４４から燃料温度Ｔｆを取得する。また、制御部７０は、所定の制御周期ごとに、着火部５１の抵抗体に印可されている電圧の値を電圧検出部である電圧センサー６２から電圧検出値Ｖとして取得する。また、制御部７０は、着火部５１の抵抗体に流れている電流の値を電流検出部である電流センサー６３から電流検出値Ｉとして取得し、温度センサー５５から燃焼室温Ｔｒを取得する。

制御部７０は、上流側排気圧力Ｐｅ１と下流側排気圧力Ｐｅ２との差圧ΔＰと、上流側排気流量Ｑｅ１とに基づいて、ＤＰＦ１２における微粒子の堆積量Ｍを算出する。制御部７０は、その算出した堆積量Ｍが予め設定された閾値αよりも高くなるとき、ＤＰＦ１２の再生処理を開始する。一方、制御部７０は、再生処理の実行中に算出される微粒子の堆積量Ｍが、予め設定された閾値であってＤＰＦ１２に堆積していた微粒子が十分に焼却されたと判断可能な閾値β（＜α）よりも低くなるとき、再生処理を終了する。

制御部７０を構成する燃料弁制御部７１は、再生処理において昇温処理が終了するとき、閉弁状態の燃料弁４５をデューティ制御で開閉して燃料の供給を開始する。この際に、燃料弁制御部７１は、上流側排気流量Ｑｅ１、上流側排気温度Ｔｅ１、空気流通量Ｑａｄ、空気温度Ｔａｄ、ＤＰＦ温度Ｔｄ、ＤＰＦ１２の目標温度、これらに基づいて、予混合室２７に供給する単位時間あたりの燃料の質量流量である燃料供給量Ｑｆを算出する。燃料供給量Ｑｆは、ＤＰＦ１２に流入する排気を昇温させることでＤＰＦ１２を目標温度まで昇温させるために必要な燃料量であって、燃料供給通路４１に供給される燃料の量である。そして、燃料弁制御部７１は、燃料圧力Ｐｆと燃料温度Ｔｆとに基づいて、燃料供給量Ｑｆの分だけの燃料が予混合室２７に供給されるように燃料弁４５の開閉を制御する。燃料弁制御部７１は、再生処理の実行中に算出される微粒子の堆積量Ｍが閾値βよりも低くなるとき、燃料弁４５を閉状態に制御して燃料弁４５の開閉制御を終了する。

制御部７０を構成する電力制御部７２は、再生処理において昇温処理が終了するとき、電気ヒーター４６への供給電力制御を開始する。この際に、電力制御部７２は、燃料供給量Ｑｆに基づいて、燃料供給量Ｑｆの分の燃料が気化するために必要な供給電力Ｗを算出する。電力制御部７２は、その算出した供給電力Ｗが電気ヒーター４６に供給されるように電源装置４７を制御する。電力制御部７２は、再生処理の実行中に算出される微粒子の堆積量Ｍが閾値βよりも低くなるとき、電源装置４７から電気ヒーター４６への電力の供給を終了する。

制御部７０を構成する空気弁制御部７３は、再生処理が開始されるとき、空気弁３２の開度制御を開始する。空気弁制御部７３は、昇温処理が終了するまで、空気弁３２を所定の開度に制御する。また、空気弁制御部７３は、昇温処理が終了するとき、燃料供給量Ｑｆに応じた空気量、すなわち、燃料供給量Ｑｆ分の燃料を燃焼させるのに必要な単位時間あたりの空気量である空気供給量Ｑｓを算出する。空気弁制御部７３は、吸入空気量Ｑａ、空気流通量Ｑａｄ、空気温度Ｔａｄに基づいて、空気供給量Ｑｓの分だけバーナー２０に空気が供給されるように空気弁３２の開度を制御する。空気弁制御部７３は、再生処理の実行中に算出される微粒子の堆積量Ｍが閾値βよりも低くなるとき、空気弁３２を閉弁して空気弁３２の開度制御を終了する。

制御部７０を構成する電圧制御部７４は、再生処理が開始されるとき、グロープラグ５０の昇温処理と停止処理とを連続して行う。この際に、電圧制御部７４は、グロープラグ５０に印加する電圧の値である電圧指示値Ｖ１を演算し、電圧指示値Ｖ１に相当する印加電圧Ｖａを出力させるための制御信号を電源装置５２に出力する。電源装置５２は、電圧制御部７４からの制御信号に応じ、電圧指示値Ｖ１に相当する印加電圧Ｖａをグロープラグ５０に印加する。

制御部７０を構成する記憶部７５には、比較データ７６が格納され、比較データ７６は、電圧制御部７４による電圧指示値Ｖ１の演算に用いられる。
次に、図３を参照して、電圧制御部７４が演算する電圧指示値Ｖ１について説明する。図３は、混合気を着火することの可能なグロープラグ温度と、そのグロープラグ温度での抵抗体の抵抗値との関係を示すグラフである。

図３に示されるように、混合気を着火することの可能なグロープラグ温度のうち、最も低いグロープラグ温度は、最低着火温度Ｔｍｉｎとして設定されている。最低着火温度Ｔｍｉｎで混合気が着火される際のバーナー２０の状態は、例えば、燃焼室２８に供給される燃焼用空気が最も少ない状態であり、エンジン１０の状態がアイドリング状態である場合である。着火部５１に内蔵された抵抗体では、抵抗体の温度であるグロープラグ温度が高いほど抵抗体の抵抗値は大きく、グロープラグ温度が最低着火温度Ｔｍｉｎであるときに、抵抗体の抵抗値は最も小さくなる。

ここで、電圧制御部７４は、電圧検出値Ｖと電流検出値Ｉとから得られる抵抗値を演算値Ｒｃとして演算し、演算値Ｒｃが目標抵抗値Ｒｔとなるように、抵抗体に印可する印加電圧Ｖａを制御する。目標抵抗値Ｒｔに対応するグロープラグ温度である目標温度Ｔｔは、最低着火温度Ｔｍｉｎよりも高く、エンジン１０の運転状態に関わらず非常に高い確率の下で混合気が着火する温度である。記憶部７５に格納された比較データ７６には、目標抵抗値Ｒｔが目標値として含まれ、さらに、燃焼室２８にて混合気が燃焼していることを示す燃焼室温Ｔｒとして燃焼開始温度Ｔｒ１が含まれている。また、記憶部７５に格納された比較データ７６には、グロープラグ５０での断線を示す電流値が電流検出値Ｉの閾値として含まれている。

そして、昇温処理が開始されるとき、電圧制御部７４は、予め定められた初期電圧値Ｖ０を電圧指示値Ｖ１とする制御信号を電源装置５２に出力する。初期電圧値Ｖ０は、グロープラグ温度が所定時間で最低着火温度Ｔｍｉｎに到達するための電圧値であり、例えば、冷間始動させたエンジン１０のアイドリング状態において予め計測された値である。上記制御信号の出力後、電圧制御部７４は、電圧センサー６２から電圧検出値Ｖを取得し、電流センサー６３から電流検出値Ｉを取得する。電圧制御部７４は、電圧検出値Ｖと電流検出値Ｉとを用いて演算値Ｒｃを演算し、演算値Ｒｃと目標抵抗値Ｒｔとを比較する。

演算値Ｒｃが目標抵抗値Ｒｔに到達していないとき、電圧制御部７４は、演算値Ｒｃを目標抵抗値Ｒｔに近づける電圧指示値Ｖ１を演算する。例えば、電圧制御部７４は、電流検出値Ｉと電圧検出値Ｖとを出力値として取り扱い、目標抵抗値Ｒｔを目標値として取り扱うＰＩＤ処理を実行して、電圧指示値Ｖ１を入力値として演算する。すなわち、電圧制御部７４は、電圧検出値Ｖと目標抵抗値Ｒｔとから得られる電流値を演算し、演算結果である電流値と目標抵抗値Ｒｔとから得られる電圧値を演算し、演算結果である電圧値と電圧検出値Ｖとの偏差を用いるＰＩＤ処理によって電圧指示値Ｖ１を演算する。そして、電圧制御部７４は、電圧指示値Ｖ１に相当する印加電圧Ｖａを抵抗体に印加するための制御信号を生成して電源装置５２に制御信号を出力する。なお、演算値Ｒｃが目標抵抗値Ｒｔに到達したとき、電圧制御部７４は昇温処理を終了する。

電圧制御部７４は、昇温処理に続けて停止処理を行う。停止処理において電圧制御部７４は、温度センサー５５から燃焼室温Ｔｒを取得する。電圧制御部７４は、取得された燃焼室温Ｔｒと、比較データ７６に含まれる燃焼開始温度Ｔｒ１とを比較する。燃焼室温Ｔｒが燃焼開始温度Ｔｒ１よりも低いとき、電圧制御部７４は、混合気の燃焼の持続性が低いものと判断し、演算値Ｒｃを目標抵抗値Ｒｔに保つための電圧指示値Ｖ１を上記ＰＩＤ処理によって演算する。そして、電圧制御部７４は、電圧指示値Ｖ１に相当する印加電圧Ｖａを抵抗体に印加するための制御信号を電源装置５２に出力する。なお、燃焼室温Ｔｒが燃焼開始温度Ｔｒ１以上であるとき、電圧制御部７４は、混合気の燃焼が十分に持続されるものと判断し、グロープラグ５０に対する電圧の印加を停止するための制御信号を電源装置５２に出力して、停止処理を終了する。

制御部７０は、グロープラグ５０の昇温処理と停止処理とを実行する際に、グロープラグ５０の断線検出処理を並行して実行する。断線検出処理において制御部７０は、電流センサー６３から取得する電流検出値Ｉと比較データ７６に含まれる閾値とを比較する。電流検出値Ｉが閾値以下であるとき、制御部７０は、抵抗体が断線していると判断して、実行中の再生処理を強制的に終了する。そして、制御部７０は、警報ランプ６４を点灯して運転者に対してグロープラグ５０が故障したことを通知する。

次に、図４を参照して、制御部７０が実行する再生処理の手順について説明する。
図４に示されるように、再生処理が開始されると、制御部７０は、まず、空気弁３２を所定開度で開弁する（ステップＳ１１）。これにより、燃焼室２８には、燃焼用空気が供給される。続いて制御部７０は、グロープラグ５０の温度を目標温度Ｔｔまで昇温させる昇温処理を実行する（ステップＳ１２）。

昇温処理が終了すると、制御部７０は、再生処理を実行するために必要なデータを各種センサーから取得し（ステップＳ１３）、そのデータに基づいて燃料供給量Ｑｆ及び空気供給量Ｑｓを算出する（ステップＳ１４）。制御部７０は、燃料供給量Ｑｆ及び空気供給量Ｑｓに基づいて、空気弁３２の開度制御、燃料弁４５の開閉制御、電気ヒーター４６への供給電力制御、これらを行うことにより、燃焼室２８に対する燃料の供給及び燃焼用空気の供給を行う（ステップＳ１５）。これにより、予混合室２７では、混合気の生成が開始され、燃焼室２８では、供給される混合気がグロープラグ５０によって着火される。そして、燃焼後の混合気である燃焼ガスが噴出し口２６を通じて排気通路１１へと供給され、ＤＰＦ１２に流入する排気が昇温される。

制御部７０は、ステップＳ１６において、上流側排気圧力Ｐｅ１、上流側排気流量Ｑｅ１、及び下流側排気圧力Ｐｅ２を取得して堆積量Ｍを算出する。そして、制御部７０は、ステップＳ１７において、その算出した堆積量Ｍが閾値βよりも低いか否かを判断する。

堆積量Ｍが閾値β以上であると判断されたとき（ステップＳ１７：ＮＯ）、制御部７０は、ステップＳ１３からステップＳ１７までの処理を繰り返す。一方、堆積量Ｍが閾値βよりも低いとき（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、制御部７０は、次のステップＳ１８において、燃料弁４５及び空気弁３２を閉状態に制御するとともに電気ヒーター４６への電力の供給を停止して、再生処理を終了する。

次に、図５を参照して、再生処理中に行われる昇温処理の処理手順について説明する。
図５に示されるように、まず、制御部７０の電圧制御部７４は、初期電圧値Ｖ０を印加するための制御信号を電源装置５２に出力して、着火部５１の抵抗体に初期印加電圧Ｖａ０を印加する（ステップＳ１２−１）。

次のステップＳ１２−２において、電圧制御部７４は、電圧センサー６２から電圧検出値Ｖを取得し、電流センサー６３から電流検出値Ｉを取得する。そして、電圧制御部７４は、電圧検出値Ｖと電流検出値Ｉとを用いて演算値Ｒｃを演算する（ステップＳ１２−３）。続いて、電圧制御部７４は、演算値Ｒｃと目標抵抗値Ｒｔとを比較し、演算値Ｒｃが目標抵抗値Ｒｔに到達したか否かを判断する（ステップＳ１２−４）。演算値Ｒｃが目標抵抗値Ｒｔ未満であるとき（ステップＳ１２−４：ＮＯ）、電圧制御部７４は、演算値Ｒｃを目標抵抗値Ｒｔに近づける電圧指示値Ｖ１を演算し、その演算した電圧指示値Ｖ１に相当する印加電圧Ｖａを印加するための制御信号を電源装置５２に出力する（ステップＳ１２−５）。そして、電圧制御部７４は、ステップＳ１２−２の処理に再び移行する。

一方、演算値Ｒｃが目標抵抗値Ｒｔよりも高いとき（ステップＳ１２−４：ＹＥＳ）、電圧制御部７４は、グロープラグ温度が目標温度Ｔｔに到達したと判断して昇温処理を終了する。すなわち、昇温処理において、電圧制御部７４は、グロープラグ５０の温度が目標温度Ｔｔに到達するまで、グロープラグ５０に印加する印加電圧Ｖａを制御する。そして、グロープラグ温度が目標温度Ｔｔに到達したとき、燃料弁４５の開閉制御によって混合気の生成が開始される。

次に、図６を参照して、昇温処理に連続して行われる停止処理の処理手順について説明する。なお、この停止処理は、昇温処理終了後における再生処理にて行われる。
図６に示されるように、制御部７０の電圧制御部７４は、温度センサー５５からの信号に基づく燃焼室温Ｔｒを取得し（ステップＳ２１）、その取得した燃焼室温Ｔｒと燃焼開始温度Ｔｒ１とを比較して燃焼室温Ｔｒが燃焼開始温度Ｔｒ１よりも低いか否かを判断する（ステップＳ２２）。

燃焼室温Ｔｒが燃焼開始温度Ｔｒ１よりも低いとき（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、電圧制御部７４は、電圧センサー６２から電圧検出値Ｖを取得し、電流センサー６３から電流検出値Ｉを取得する（ステップＳ２３）。次に、電圧制御部７４は、電圧検出値Ｖ及び電流検出値Ｉに基づく演算値Ｒｃを演算し、演算値Ｒｃを目標抵抗値Ｒｔに保つための電圧指示値Ｖ１を演算する。そして、電圧制御部７４は、その演算した電圧指示値Ｖ１に相当する印加電圧Ｖａを印加するための制御信号を電源装置５２に出力することで、グロープラグ５０に対する印加電圧Ｖａを制御する（ステップＳ２５）。その後、電圧制御部７４は、再びステップＳ２１の処理に移行する。

一方、燃焼室温Ｔｒが燃焼開始温度Ｔｒ１以上であるとき（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、電圧制御部７４は、グロープラグ５０の温度が目標温度Ｔｔに到達したものとして、電源装置５２に電圧の印加を終了する制御信号を出力してグロープラグ５０を停止させ（ステップＳ２６）、停止処理を終了する。すなわち、停止処理において、電圧制御部７４は、グロープラグ５０の温度が目標温度Ｔｔに維持されるようにグロープラグ５０への印加電圧Ｖａを制御し、混合気が着火するとグロープラグ５０への電圧の印加を終了する。

以上説明したように、上記実施形態のバーナー２０及びバーナー２０の制御方法によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）抵抗体の抵抗値である演算値Ｒｃが目標抵抗値Ｒｔに到達するとき、燃料の供給が開始されて混合気の生成が開始される。グロープラグ５０の抵抗値である演算値Ｒｃは、グロープラグ５０の温度の関数として一意的に定められる値であるから、グロープラグ５０の温度が熱電対などによって間接的に検出される場合と比べて、グロープラグ５０の状態が混合気の着火に適した状態であるときに、混合気の生成が開始される。

（２）燃焼室２８に燃焼用空気が供給された状態でグロープラグ５０の昇温処理が行われる。それゆえに、グロープラグ５０の抵抗値である演算値Ｒｃが、目標抵抗値Ｒｔに到達するとき、あるいは、目標抵抗値Ｒｔに到達した後に、燃焼用空気の供給が開始される場合に比べて、燃料の供給が開始された後におけるグロープラグ５０の温度低下が抑えられる。その結果、混合気の着火の安定性が高められる。

（３）昇温処理では、演算値Ｒｃを目標抵抗値Ｒｔに近づけるための電圧がグロープラグ５０に印加され、停止処理では、演算値Ｒｃを目標抵抗値Ｒｔに保つための電圧がグロープラグ５０に印加される。その結果、混合気の着火の安定性が高められるとともに、グロープラグ５０における抵抗値の過度な上昇が抑えられる。

（４）燃焼室温Ｔｒが燃焼開始温度Ｔｒ１以上になるとき、グロープラグ５０に対する電圧の印加が停止される。それゆえに、燃焼室温Ｔｒが燃焼開始温度Ｔｒ１以上になった後にも、グロープラグ５０に対して電圧が印加される場合に比べて、混合気を燃焼させるうえでの消費電力が低減される。

（５）電気ヒーター４６によって気化した燃料と空気とによって混合気が生成されるため、液化している燃料と空気とによって混合気が生成される場合と比べて、混合気の供給によるグロープラグ５０の温度の低下が抑えられる。それゆえに、混合気の着火の安定性がさらに高められる。

（６）昇温処理及び停止処理において電流検出値が閾値以下であるとき、再生処理が強制的に終了されて警報ランプ６４が点灯する。そのため、グロープラグ５０の故障に起因した未燃燃料の増加が抑えられるとともに、警報ランプ６４の点灯によって運転者に対してグロープラグ５０の故障を通知することができる。

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。
・グロープラグ５０の抵抗体の抵抗値である演算値Ｒｃは、電圧指示値Ｖ１と電流検出値Ｉとから得られる抵抗値であってもよい。

・グロープラグ５０における抵抗体の温度の制御は、抵抗体に印加する電圧の制御に限らず、抵抗体に流す電流の制御であってもよい。
・停止処理が終了される条件は、燃焼室温Ｔｒが燃焼開始温度Ｔｒ１以上であることに限らず、混合気が燃焼しているか否かを検出する検出部を設け、混合気が燃焼していることを検出部が検出する構成であればよい。混合気が燃焼しているか否かを検出する検出部は、例えば、燃焼室の圧力の上昇する度合いを検出するセンサーであってもよい。

・停止処理が終了される条件は、燃焼室温Ｔｒが燃焼開始温度Ｔｒ１以上であることに限らず、例えば、昇温処理の終了から経過した時間が、混合気の燃焼の持続を確保できる所定時間に到達することであってもよい。なお、グロープラグ５０に対する電圧の印加は、混合気の生成の開始の直後に停止されてもよい。

・停止処理において印加される印加電圧Ｖａは、昇温処理が終了したときの電圧指示値Ｖ１に相当する電圧値であってもよく、あるいは、昇温処理が終了したときの電圧指示値Ｖ１に相当する電圧値よりも高い電圧値であってもよい。さらには、停止処理において印加される印加電圧Ｖａは、昇温処理が終了したときの電圧指示値Ｖ１に相当する電圧値よりも低い電圧値であってもよい。

・昇温処理では、空気弁３２の閉弁状態が保たれて、空気が供給されていない雰囲気でグロープラグ５０に電圧が印加されてもよい。また、昇温処理では、アクセル開度、エンジン１０への燃焼噴射量、エンジン回転速度、吸入空気量Ｑａ等に基づくエンジン１０の運転状態に応じて、空気弁３２の開度が変更されてもよい。

・混合気の生成の開始は、燃料の供給の開始に限らず、燃料の供給が開始される前に行われる燃焼用空気の供給の開始であってもよい。
例えば、燃焼用空気の供給の開始から所定時間が経過した後に燃料が供給される混合気の生成形態では、燃料用空気の供給の開始が混合気の生成の開始として設定され、グロープラグ５０の抵抗体の抵抗値である演算値Ｒｃが目標抵抗値Ｒｔに到達するときに、燃焼用空気の供給が開始されてもよい。

例えば、燃焼用空気の供給と燃料の供給とが同時に行われる混合気の生成形態でも、燃料用空気の供給の開始が混合気の生成の開始として設定され、グロープラグ５０の抵抗体の抵抗値である演算値Ｒｃが目標抵抗値Ｒｔに到達するときに、燃焼用空気の供給が開始されてもよい。

・混合気の生成は、燃焼用空気と燃料との混合に限らず、排気と燃料との混合であってもよい。この際に、混合気の生成の開始は、上述の変形例と同様である。
・制御部７０を搭載するバーナーは、グロープラグ５０によって混合気が着火されるバーナーであればよく、予混合室２７にて混合気が生成される予混合式のバーナーに限らず、燃焼室２８に燃料が直接供給される拡散方式のバーナーであってもよい。

・また、噴射ノズル３９から噴射される燃料は、気化させた燃料に限らず、液状の燃料であってもよい。
・制御部７０は、１つの電子制御ユニットであってもよいし、複数の電子制御ユニットで構成されていてもよい。例えば、２つの電子制御ユニットで制御部７０が構成される場合には、一方の電子制御ユニットから他方の電子制御ユニットに対して、再生処理の開始を示す制御信号、及び再生処理の終了を示す制御信号を出力するようにしてもよい。

・バーナー２０による排気の昇温は、ＤＰＦ１２の再生処理に限らず、例えば排気浄化装置に備えられる触媒を昇温させる触媒昇温処理に適用されてもよい。
・バーナー２０が適用されるエンジンは、ガソリンエンジンであってもよい。また、バーナー２０は、エンジンに限らず、例えば暖房器具に適用されてもよい。

１０…ディーゼルエンジン、１１…排気通路、１１ａ…合流部、１２…ＤＰＦ、１３…吸気通路、１４…タービン、１５…コンプレッサー、２０…バーナー、２１，２２…筒部、２３…基板、２４…閉塞板、２５…噴出し板、２６…噴出し口、２７…予混合室、２８…燃焼室、２９…仕切壁、３０…連通路、３１…空気供給通路、３２…空気弁、３３…空気導入室、３４…第１導入孔、３５…第２導入孔、３９…噴射ノズル、４０…燃料タンク、４１…燃料供給通路、４２…燃料ポンプ、４３…燃料圧力センサー、４４…燃料温度センサー、４５…燃料弁、４６…電気ヒーター、４７…電源装置、５０…グロープラグ、５１…着火部、５２…電源装置、５５…温度センサー、６１…センサー、６２…電流センサー、６３…電圧センサー、６４…警報ランプ、７０…バーナー制御部、７１…燃料弁制御部、７２…電力制御部、７３…空気弁制御部、７４…電圧制御部、７５…記憶部、７６…比較データ。

Claims

筒部と、
前記筒部の内部空間を仕切る仕切壁であって、混合気を生成する予混合室と前記混合気が燃焼する燃焼室とに仕切る前記仕切壁と、
前記混合気を構成する燃料を前記予混合室に供給する燃料供給部と、
前記混合気を構成する空気を前記予混合室に供給する空気供給部と、
前記燃焼室に配設されて前記混合気を着火するグロープラグと、
前記燃料供給部による燃料の供給、前記空気供給部による空気の供給、および、前記グロープラグに電圧を印加する電源装置の出力を制御する制御部と、
前記グロープラグに印加されている電圧を電圧検出値として検出する電圧検出部と、
前記グロープラグに流れている電流を電流検出値として検出する電流検出部と、を備え、
前記制御部は、
前記グロープラグでの断線を示す前記電流の閾値を設定し、
前記電流検出値が前記閾値を超えるときには、前記電圧検出値と前記電流検出値とを用いて抵抗値を演算するとともに前記抵抗値が前記混合気を着火するための目標値となるように前記電源装置に対する電圧指示値をＰＩＤ処理によって演算し、前記抵抗値が前記目標値に到達したときに前記燃料供給部に前記燃料の供給を開始させ、前記燃料供給部に前記燃料の供給を開始させる前に前記空気供給部に前記空気の供給を開始させ、
前記電流検出部の検出値が前記閾値以下であるときには、前記混合気の生成を禁止し、
前記空気供給部は、
前記筒部である第１の筒部の周壁を取り囲み前記第１の筒部との間に空気導入室を形成する第２の筒部のうちで前記仕切壁よりも前記燃焼室側にて前記空気導入室を形成する部分と、エンジンが吸入する吸入空気が流れる吸気通路のうちでターボチャージャーによって過給された吸入空気が流れる部分とを接続する空気供給通路に配設された空気弁であり、
前記第１の筒部は、
前記空気導入室と前記予混合室とを連通する第１導入孔を有し、
前記予混合室には、
前記吸気通路を流れる吸入空気の一部が前記空気供給通路、前記空気導入室、および、
前記第１導入孔を通じて前記混合気を構成する空気として供給される
バーナー。
前記混合気が燃焼しているか否かを検出する検出部をさらに備え、
前記制御部は、
前記抵抗値が前記目標値に到達してから前記混合気が燃焼していることを前記検出部が検出するまで、前記電源装置の出力を制御して前記抵抗値を前記目標値に保つための電圧を前記グロープラグに印加する
請求項１に記載のバーナー。
前記制御部は、
前記混合気が燃焼していることを前記検出部が検出したとき、前記電源装置の出力を制御して前記グロープラグに対する電圧の印加を停止する
請求項２に記載のバーナー。
筒部と、
前記筒部の内部空間を仕切る仕切壁であって、混合気を生成する予混合室と前記混合気が燃焼する燃焼室とに仕切る前記仕切壁と、
前記混合気を構成する燃料を前記予混合室に供給する燃料供給部と、
前記混合気を構成する空気を前記予混合室に供給する空気供給部と、
前記燃焼室に配設されて前記混合気を着火するグロープラグと、
前記燃料供給部による燃料の供給、前記空気供給部による空気の供給、および、前記グロープラグに電圧を印加する電源装置の出力を制御する制御部と、を備えたバーナーの制御方法であって、
前記制御部は、
前記グロープラグに印加されている電圧を検出する電圧検出部が検出した電圧検出値と前記グロープラグに流れている電流を検出する電流検出部が検出した電流検出値とを取得するとともに前記グロープラグでの断線を示す前記電流の閾値を設定し、
前記電流検出値が前記閾値を超えるときには、前記電圧検出値と前記電流検出値とを用いて抵抗値を演算するとともに前記抵抗値が前記混合気を着火するための目標値となるように前記電源装置に対する電圧指示値をＰＩＤ処理によって演算し、前記抵抗値が前記目標値に到達したときに前記燃料供給部に前記燃料の供給を開始させ、前記燃料供給部に前記燃料の供給を開始させる前に前記空気供給部に前記空気の供給を開始させ、
前記電流検出値が前記閾値以下であるときには、前記混合気の生成を禁止し、
前記空気供給部は、
前記筒部である第１の筒部の周壁を取り囲み前記第１の筒部との間に空気導入室を形成する第２の筒部のうちで前記仕切壁よりも前記燃焼室側にて前記空気導入室を形成する部分と、エンジンが吸入する吸入空気が流れる吸気通路のうちでターボチャージャーによって過給された吸入空気が流れる部分とを接続する空気供給通路に配設された空気弁であり、
前記第１の筒部は、
前記空気導入室と前記予混合室とを連通する第１導入孔を有し、
前記予混合室には、
前記吸気通路を流れる吸入空気の一部が前記空気供給通路、前記空気導入室、および、前記第１導入孔を通じて前記混合気を構成する空気として供給される
バーナーの制御方法。