後處理燃燒器系統的預熱方法

2023-06-01 06:40:46

專利名稱：後處理燃燒器系統的預熱方法
技術領域：
本發明涉及後處理燃燒器(burner)系統的預熱方法。
背景技術：
以往，在柴油機中，在排氣氣體流通的排氣管的中途裝備有微粒過濾器(particulate filter),通過該微粒過濾器對排氣氣體中所含的微粒(ParticulateMatter:粒子狀物質)進行捕獲收集，但是，在通常的柴油機的運轉狀態下，得到微粒進行自燃的程度高的排氣溫度的機會少，因此使微粒過濾器整體擔載將Pt、Pd等作為活性物種的氧化催化劑。S卩，如果採用這樣的擔載有氧化催化劑的微粒過濾器，則所捕獲收集的微粒的氧化反應被促進，著火溫度降低，即使是比以往低的排氣溫度，也能夠燃燒除去微粒。但是，即使在採用了這樣的微粒過濾器的情況下，因為在排氣溫度低的運轉區域中與微粒的處理量相比捕獲收集量高，所以當這樣的在低的排氣溫度下的運轉狀態持續時，也存在微粒過濾器的再生無法良好地進行並且該微粒過濾器陷入過捕獲收集狀態的可能性。因此，考慮如下情況:在微粒過濾器的前級附帶裝備流通(flow-through)型的氧化催化劑，在微粒的堆積量増加的階段在上述氧化催化劑的上遊的排氣氣體中添加燃料，使微粒過濾器進行強制再生。也就是說，如果在氧化催化劑的上遊的排氣氣體中添加燃料，則該添加燃料(HC)在通過前級的氧化催化劑的期間進行氧化反應，因此通過該反應熱進行升溫後的排氣氣體的流入使得緊接著的微粒過濾器的催化劑床溫度提升，微粒燒盡，謀求微粒過濾器的再生化。但是，在像光在擁塞路段行駛的城市地區的公共汽車等那樣排氣溫度低的運轉狀態持續較長的運行形態的車輛中，前級的氧化催化劑難以升溫到能發揮充分的催化劑活性的催化劑床溫度，該氧化催化劑中的添加燃料的氧化反應未活躍化，因此存在不能在短時間內效率良好地使微粒過濾器進行再生的問題。因此，近年來，研究在微粒過濾器的入側設置燃燒器，與車輛的運轉狀態無關地利用上述燃燒器的燃燒對已捕獲收集的微粒進行焚燒，使微粒過濾器在短時間內效率良好地進行再生。再有，作為與這種使用燃燒器對排氣淨化催化劑、排氣氣體進行加熱的技術相關連的現有技術文獻信息，有下述的專利文獻1、專利文獻2。現有技術文獻 專利文獻
專利文獻1:日本特開平5 - 86845號公報；
專利文獻2:日本特開平6 - 167212號公報。

發明內容
發明要解決的課題
然而，在寒冷地區等的冷啟動時，在想立刻進行微粒過濾器的強制再生的情況下、或者在想提升配置在微粒過濾器的下遊側的各種催化劑(以尿素水、HC為還原劑對NOx進行還原浄化的選擇還原型催化劑等)的床溫度來促使活性化的情況下，即使欲用涼透了的狀態的燃燒器開始燃燒，也會因為在噴射器(injector)內部的燃料變涼而變為粘度高的狀態，所以存在未將燃料噴霧良好地進行微粒化並且著火變得不穩定的不良。本發明是鑑於上述的實際情況而完成的，其目的在於在冷啟動時對燃燒器進行預熱來改善著火的穩定性。用於解決課題的方案
本發明是一種後處理燃燒器系統的預熱方法，所述後處理燃燒器系統在裝備於排氣管的中途的排氣淨化材料的上遊設置燃燒器，利用該燃燒器的燃燒能對所述排氣浄化材料進行加熱，所述預熱方法的特徵在於，在燃燒器的環境溫度變為規定溫度以下的條件下，以對負責所述燃燒器的燃料噴霧的電磁閥式的噴射器停止了燃料供給的狀態進行通電，使噴射器內部的電磁線圈產生由通電得到的焦耳熱來進行預熱。於是，如果這樣做，則即使在寒冷地區等的冷啟動時燃燒器變為涼透了的狀態，也會在燃燒器的環境溫度變為規定溫度以下的條件下對噴射器形成通電，利用該通電，噴射器內部的電磁線圈產生焦耳熱，由此噴射器內部的燃料被加熱而粘度降低，因此，將燃料噴霧良好地進行微粒化，大幅度地提高了著火的穩定性。再有，在對電磁線圈通電來將燃燒器預熱時，在停止了燃料供給的狀態下進行，因此，即使電磁線圈由於通電而勵磁，噴射器內部的燃料迴路改換，也不會從噴射器對燃料進行噴霧。進而，在本發明的方法中，優選根據燃燒器的環境溫度來變更對噴射器的通電時間，如果這樣做，則能以燃燒器的環境溫度越低對噴射器的通電時間越長的方式増加焦耳熱的產生量。發明效果
根據上述的本發明的後處理燃燒器系統的預熱方法，能起到如下述那樣的各種優越的效果。(I)因為在燃燒器的環境溫度變為規定溫度以下的條件下對噴射器進行通電，利用該通電能使噴射器內部的電磁線圈產生焦耳熱，能對噴射器內部的燃料進行加熱而使粘度降低，所以即使在寒冷地區等的冷啟動時燃燒器變為涼透了的狀態下，也能將燃料噴霧良好地進行微粒化，能大幅度地改善著火的穩定性。(II)因為在冷啟動時對燃燒器進行預熱時，不需要新增設特殊的附帯設備，能利用對已設在噴射器內部的電磁線圈進行通電而得到的焦耳熱進行燃燒器的預熱，所以能以極其廉價的成本實施。(III)如果根據燃燒器的環境溫度來變更對噴射器的通電時間，則能以燃燒器的環境溫度越低對噴射器的通電時間越長的方式増加焦耳熱的產生量，因此，能更可靠地對燃燒器進行預熱來改善著火的穩定性，並且，能極カ避免過量的通電，能將該通電所需的功耗抑制在所需要的最小限度。


圖1是表示應用本發明的後處理燃燒器系統的基本結構的概略圖。圖2是說明在圖1的控制裝置中進行的控制順序的流程圖。圖3是表示與圖2的燃燒器預熱處理相關的詳細的控制順序的流程圖。圖4是表示燃燒器的環境溫度與通電時間的關係的圖表。圖5是表示與圖2的燃燒器工作處理相關的詳細的控制順序的流程圖。
具體實施例方式以下，一邊參照附圖ー邊說明本發明的實施方式。圖1 圖5是表示應用本發明的後處理燃燒器系統的基本結構的圖，圖1中的附圖標記I表示裝備有渦輪增壓器(turbo charger) 2的柴油機，將從空氣過濾器(aircleaner) 3引導的進氣4通過進氣管5送到上述渦輪增壓器2的壓縮機2a，將以該壓縮機2a加壓的進氣4送到中間冷卻器(intercooler)6進行冷卻，進而將進氣4從該中間冷卻器6引導到進氣歧管(manifold) 7，分配給柴油機I的各氣缸8 (在圖1中例示了串聯6個氣缸的情況)，此外，將從上述柴油機I的各氣缸8排出的排氣氣體9經由排氣歧管10送到渦輪增壓器2的渦輪(turbine)2b，在驅動該渦輪2b之後將該排氣氣體9向排氣管11送出。而且，在上述排氣管11的中途，被消聲器(muffler) 13抱持地裝備有整體擔載了氧化催化劑的微粒過濾器12 (排氣淨化材料)，並且，在該微粒過濾器12的前級裝備有噴射適量的燃料使其著火燃燒的燃燒器14。在該燃燒器14中具備負責該燃燒器14的燃料噴霧的電磁閥式的噴射器15、用於對從該噴射ロ噴射出的燃料進行點火的火花塞16、以及檢測火焰溫度的溫度傳感器17，但是即使在燃燒器14的非燃燒時該溫度傳感器17也對燃燒器14的環境溫度進行檢測，其檢測信號17a被輸入到構成發動機控制計算機(EOJ:Electronic Control Unit,電子控制單元)的控制裝置18。而且，在上述控制裝置18中，在基於上述檢測信號17a把握的燃燒器14的環境溫度為規定溫度以下的條件下，向上述噴射器15輸出指示工作的工作信號15a，更具體地說，對上述噴射器15形成通電。此時，未向將燃料供給到噴射器15的燃料泵19輸出指示該燃料泵19的工作的エ作信號19a，更具體地說，切斷對上述燃料泵19的通電。再有，在通常的燃燒器14的工作狀態下，對上述燃料泵19輸出指示工作的工作信號19a，並且，對上述火花塞16輸出指示打火(spark)的點火信號16a，進而，對從渦輪增壓器2的壓縮機2a的下遊抽出進氣4的一部分作為燃燒用空氣而引導到燃燒器14的燃燒用空氣供給管20的燃燒空氣閥21輸出指示開閥動作的開閥信號21a，在此之後，向上述噴射器15輸出指不工作的工作信號15a。圖2是用流程圖說明在上述控制裝置中進行的控制順序的圖，在產生燃燒器14的工作請求時，判定由溫度傳感器17檢測出的燃燒器14的環境溫度是否低於0°C，在低於(TC的情況下，選擇燃燒器預熱處理，在該處理後再次進行環境溫度的判定，在燃燒器14的環境溫度為0°C以上的情況下，選擇通常的燃燒器工作處理。再有，雖然在此將判定向燃燒器預熱處理的轉移的閾值設為o°c並進行了說明，但是顯然，能以o°c以外的任意的溫度設定該閾值。圖3是表示與圖2的流程圖中的燃燒器預熱處理相關的詳細的控制順序的圖，首先當開始噴射器15的通電時，從如圖4那樣的控制圖(map)讀出與環境溫度對應的通電時間，等待經過該讀出的通電時間，結束噴射器15的通電，由此結束燃燒器預熱處理。附帯地，圖5是表示與圖2的流程圖中的通常的燃燒器工作處理相關的詳細的控制順序的圖，在這樣的通常的燃燒器14的工作控制中，分別執行燃料泵19的工作、火花塞16打火的開始、燃燒用空氣供給管20的燃燒空氣閥21的開閥動作，在此之後，開始噴射器15的控制，實施燃燒器14的著火控制、用於使微粒過濾器12進行強制再生的再生控制、或者用於提升配置在其下遊側的各種催化劑(以尿素水、HC為還原劑對NOx進行還原浄化的選擇還原型催化劑等)的床溫度來促使活性化的升溫控制，在該再生條件或升溫條件被清除(clear)時，結束燃燒器工作處理。於是，如果以這樣的控制順序控制燃燒器14，則即使在寒冷地區等的冷啟動時燃燒器14變為涼透了的狀態，也會在由溫度傳感器17檢測出的燃燒器14的環境溫度變為規定溫度以下的條件下對噴射器15形成通電，利用該通電，噴射器15內部的電磁線圈產生焦耳熱，由此噴射器15內部的燃料被加熱而粘度降低，因此，將燃料噴霧良好地進行微粒化，大幅度地提聞了著火的穩定性。再有，在對電磁線圈通電來將燃燒器14預熱時，不對燃料泵19輸出指示工作的エ作信號19a，使得在停止了燃料供給的狀態下進行，因此，即使電磁線圈由於通電而勵磁，噴射器15內部的燃料迴路改換，也不會從噴射器15對燃料進行噴霧。因此，根據上述實施例，在燃燒器14的環境溫度變為規定溫度以下的條件下對噴射器15進行通電，利用該通電能使噴射器15內部的電磁線圈產生焦耳熱，能對噴射器15內部的燃料進行加熱而使粘度降低，因此，即使在寒冷地區等的冷啟動時燃燒器14變為涼透了的狀態，也能將燃料噴霧良好地進行微粒化，能大幅度地改善著火的穩定性。此外，在冷啟動時對燃燒器14進行預熱時，不需要新增設特殊的附帯設備，能利用對已設在噴射器15內部的電磁線圈進行通電而得到的焦耳熱進行燃燒器14的預熱，因此，能以極其廉價的成本實施。進而，因為能以燃燒器14的環境溫度越低對噴射器15的通電時間越長的方式增加焦耳熱的產生量，所以能更可靠地對燃燒器14進行預熱來改善著火的穩定性，並且，能極カ避免過量的通電，能將該通電所需的功耗抑制在所需要的最小限度。再有，本發明的後處理燃燒器系統的預熱方法不只限定於上述的實施例，雖然在圖示例子中，針對緊接著燃燒器的排氣淨化材料為微粒過濾器的情況進行了說明，但是顯然，本發明的後處理燃燒器系統也能同樣地應用於以下情況，即，將具備即使在氧共存下也選擇性地使NOx與還原劑進行反應的性質的選擇還原型催化劑、NOx儲存還原催化劑等的各種排氣浄化催化劑作為排氣淨化材料來代替微粒過濾器進行配置或者另外配置在微粒過濾器的下遊側，即，本發明的後處理燃燒器系統也能同樣地應用於為了使這些排氣淨化催化劑在冷啟動時升溫至活性溫度域而使用燃燒器的形態的後處理燃燒器系統，其中，上述NOx儲存還原催化劑具備在排氣空燃比低時對排氣氣體中的NOx進行氧化以硝酸鹽的狀態臨時地進行儲存並且在排氣氣體中的O2濃度降低時利用未燃HC、CO等的介於其間來分解放出NOx而進行還原淨化的性質。附圖標記的說明:
11排氣管；
12微粒過濾器(排氣淨化材料)； 14燃燒器；
15噴射器；
15a工作信號；
17溫度傳感器；
17a檢測信號；
18控制裝置；
19燃料泵；
19a工作信號。
權利要求
1.一種後處理燃燒器系統的預熱方法，所述後處理燃燒器系統在裝備於排氣管的中途的排氣淨化材料的上遊設置燃燒器，利用該燃燒器的燃燒能對所述排氣浄化材料進行加熱，所述預熱方法的特徵在於，在燃燒器的環境溫度變為規定溫度以下的條件下，以對負責所述燃燒器的燃料噴霧的電磁閥式的噴射器停止了燃料供給的狀態進行通電，使噴射器內部的電磁線圈產生由通電得到的焦耳熱來進行預熱。
2.根據權利要求1所述的後處理燃燒器系統的預熱方法，其中，根據燃燒器的環境溫度來變更對噴射器的通電時間。
全文摘要
本發明涉及後處理燃燒器系統的預熱方法，該後處理燃燒器系統在裝備於排氣管(11)的中途的微粒過濾器(12)(排氣淨化材料)的上遊設置燃燒器(14)，利用該燃燒器(14)的燃燒能對上述微粒過濾器(12)進行加熱，該預熱方法的特徵在於，在燃燒器(14)的環境溫度變為規定溫度以下的條件下，以對負責上述燃燒器(14)的燃料噴霧的電磁閥式的噴射器(15)停止了燃料供給的狀態進行通電，使噴射器(15)內部的電磁線圈產生由通電得到的焦耳熱來進行預熱。
文檔編號F01N9/00GK103097683SQ20118004451
公開日2013年5月8日 申請日期2011年9月15日 優先權日2010年9月16日
發明者津曲一郎 申請人:日野自動車株式會社