JP2016211479A - Burner device and engine system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To promote fuel combustion and promptly increase a temperature of exhaust gas.SOLUTION: A burner device 100 connected to an exhaust pipe 6 to increase a temperature of exhaust gas flowing in an exhaust flow passage 6c in the exhaust pipe includes: a combustion chamber 116 communicated with the exhaust flow passage; a fuel injection section (first fuel injection section 126, a second fuel injection section 128) for injecting fuel to the combustion chamber; and a liquid dripping prevention member 140 for receiving, in the combustion chamber, fuel dripping toward the exhaust flow passage in the unburned state after injected from the fuel injection section. The heat of the combustion chamber increases a temperature of the fuel received by the liquid dripping prevention member, so as to burn the fuel.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、噴射された燃料を燃焼させて排気ガスを昇温するバーナ装置、および、エンジンシステムに関する。   The present invention relates to a burner device that raises the temperature of exhaust gas by burning injected fuel and an engine system.

従来、エンジン等の装置の排気ガス中で燃料を燃焼させる場合がある。例えば、ディーゼルエンジンの場合、排気ガスに含まれる煤等の粒子状物質を除去するパティキュレートフィルタの再生処理が必要となる。   Conventionally, there is a case where fuel is burned in exhaust gas of a device such as an engine. For example, in the case of a diesel engine, it is necessary to regenerate the particulate filter that removes particulate matter such as soot contained in the exhaust gas.

この再生処理では、酸化触媒で排気ガスを昇温するが、特許文献１では、酸化触媒を活性温度まで迅速に上昇させるため、補助的にバーナ装置で燃料を燃焼させて排気ガスを昇温する構成が記載されている。   In this regeneration process, the temperature of the exhaust gas is raised by the oxidation catalyst. However, in Patent Document 1, in order to rapidly raise the oxidation catalyst to the activation temperature, the fuel is auxiliaryly burned by the burner device to raise the temperature of the exhaust gas. The configuration is described.

特開２０１４−４７６９９号公報JP 2014-47699 A

特許文献１のようなバーナ装置において、排気ガスを所期の温度まで昇温する昇温時間を短縮しようとして燃料の噴射量を増加させ過ぎると、燃料が燃焼室で燃焼しきれずに未燃のまま燃焼室から流出してしまう。これでは、噴射した燃料が昇温に寄与せず、排気ガスの昇温時間を短縮することができない。   In a burner device such as Patent Document 1, if the amount of fuel injection is excessively increased in order to shorten the temperature raising time for raising the exhaust gas to an expected temperature, the fuel cannot be burned in the combustion chamber and is not burned. It will flow out of the combustion chamber. In this case, the injected fuel does not contribute to the temperature rise, and the exhaust gas temperature rise time cannot be shortened.

本発明は、このような課題に鑑み、燃料の燃焼を促進し、排気ガスを迅速に昇温することが可能なバーナ装置、および、エンジンシステムを提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a burner device and an engine system that can accelerate combustion of fuel and can quickly raise the temperature of exhaust gas.

上記課題を解決するために、排気管に接続され、排気管内の排気流路を流通する排気ガスを昇温する、本発明のバーナ装置は、排気流路に連通する燃焼室と、燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射部と、燃料噴射部から噴射された後、未燃のまま排気流路に向かって滴下する燃料を、燃焼室内で受ける液垂防止部材と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, a burner device of the present invention, which is connected to an exhaust pipe and raises the temperature of exhaust gas flowing through the exhaust passage in the exhaust pipe, includes a combustion chamber communicating with the exhaust passage, and a combustion chamber A fuel injection unit that injects fuel, and a dripping prevention member that receives, in the combustion chamber, fuel that is injected from the fuel injection unit and then dripped toward the exhaust passage without being burned is provided. .

液垂防止部材は、燃焼室と排気流路とを区画してもよい。   The dripping prevention member may partition the combustion chamber and the exhaust passage.

液垂防止部材は、燃焼室のうち、排気流路を流通する排気ガスの上流側の端部から下流側に向かって延在してもよい。   The dripping prevention member may extend from the upstream end portion of the exhaust gas flowing through the exhaust passage in the combustion chamber toward the downstream side.

燃焼室は、一次燃焼室と、一次燃焼室と排気流路との間に配され、一次燃焼室と連通孔を介して連通する二次燃焼室と、を含み、液垂防止部材は、燃料を二次燃焼室内で受けてもよい。   The combustion chamber includes a primary combustion chamber, and a secondary combustion chamber that is disposed between the primary combustion chamber and the exhaust passage and communicates with the primary combustion chamber via a communication hole. May be received in the secondary combustion chamber.

上記課題を解決するために、本発明のエンジンシステムは、上記のバーナ装置を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, an engine system of the present invention includes the above-described burner device.

本発明によれば、燃料の燃焼を促進し、排気ガスを迅速に昇温することが可能となる。   According to the present invention, combustion of fuel can be promoted, and the temperature of exhaust gas can be raised rapidly.

ディーゼルエンジンを備えるエンジンシステムの排気系を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the exhaust system of an engine system provided with a diesel engine. バーナ装置の構造を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the structure of a burner apparatus.

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、本明細書および図面において、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.

図１は、ディーゼルエンジン１を備えるエンジンシステムＳの排気系を説明するための説明図である。図１中、矢印は排気ガスの流れを示す。図１（ａ）に示すように、ディーゼルエンジン１はレシプロエンジンであり、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するとともに、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、その高温高圧化された空気中に噴射することで爆発を起こさせ、その爆発によって生じるエネルギーを動力に変える。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させ、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 system of an engine system S including a diesel engine 1. In FIG. 1, arrows indicate the flow of exhaust gas. As shown in FIG. 1 (a), the diesel engine 1 is a reciprocating engine, which compresses the air in the cylinder by a piston to increase the temperature and pressure, and stores fuel such as light oil and heavy oil stored in the fuel tank 2. The pressure is increased by the fuel pump 3 and the injection pump 4 and injected into the high-temperature and high-pressure air to cause an explosion, and the energy generated by the explosion is converted 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.

排気管６は、ディーゼルエンジン１の排気口から排出された排気ガスを外部に排出する配管である。そして、排気管６には、ディーゼルパティキュレートフィルタ７（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）が設けられている。   The exhaust pipe 6 is a pipe that discharges exhaust gas discharged from the exhaust port of the diesel engine 1 to the outside. The exhaust pipe 6 is provided with a diesel particulate filter 7 (DPF: Diesel Particulate Filter).

ディーゼルパティキュレートフィルタ７は、図１（ｂ）の縦断面図に示すように、セラミックや金属をハニカム構造に形成した多孔質材７ａで形成され、ディーゼルエンジン１の排気ガスに含まれる、例えば１０ミクロン以上の大きさの粒子状物質ＰＭを捕集し、排気ガスから粒子状物質ＰＭを分離する。   As shown in the longitudinal sectional view of FIG. 1B, the diesel particulate filter 7 is formed of a porous material 7a in which ceramic or metal is formed in a honeycomb structure, and is contained in the exhaust gas of the diesel engine 1, for example, 10 The particulate matter PM having a size of micron or more is collected, and the particulate matter PM is separated from the exhaust gas.

粒子状物質ＰＭが分離された排気ガスは外部に放出される。このとき、ディーゼルパティキュレートフィルタ７に粒子状物質ＰＭが堆積し過ぎると、多孔質材７ａが目詰まりを起こすことがある。目詰まり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。そこで、排気管６のうち、ディーゼルパティキュレートフィルタ７の上流側には、ディーゼル酸化触媒部８（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）が設けられている。   The exhaust gas from which the particulate matter PM has been separated is released to the outside. At this time, if the particulate matter PM is excessively deposited on the diesel particulate filter 7, the porous material 7a may be clogged. Clogging causes an increase in exhaust pressure, leading to deterioration in fuel consumption and output. Therefore, a diesel oxidation catalyst unit 8 (DOC: Diesel Oxidation Catalyst) is provided in the exhaust pipe 6 on the upstream side of the diesel particulate filter 7.

ディーゼル酸化触媒部８は、排気管６のうち、ディーゼルパティキュレートフィルタ７の上流に設けられ、例えばプラチナ、パラジウム等の触媒で構成される。そして、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。   The diesel oxidation catalyst unit 8 is provided upstream of the diesel particulate filter 7 in the exhaust pipe 6 and is made of a catalyst such as platinum or palladium. Then, the oxygen contained in the exhaust gas of the diesel engine 1 is utilized to raise the temperature of the exhaust gas by catalytic combustion of unburned fuel.

昇温された排気ガスは、下流のディーゼルパティキュレートフィルタ７に流れ、ディーゼルパティキュレートフィルタ７に堆積した粒子状物質ＰＭを燃焼（酸化）して二酸化炭素として排気させ、ディーゼルパティキュレートフィルタ７の目詰まりを解消する（フィルタ再生処理）。   The heated exhaust gas flows to the downstream diesel particulate filter 7, and particulate matter PM deposited on the diesel particulate filter 7 is combusted (oxidized) to be exhausted as carbon dioxide. Clogging is eliminated (filter regeneration processing).

このようなフィルタ再生処理は、ディーゼルパティキュレートフィルタ７の目詰まりが所定の閾値を超えたことを契機とし、その目詰まりがある程度解消されるまで、所望するタイミングで所望する期間実行されるバッチ処理である。しかし、ディーゼルエンジン１の始動時や低負荷時には排気ガスの温度が低く、ディーゼル酸化触媒部８が活性温度に達していないことがある。   Such a filter regeneration process is a batch process that is executed at a desired timing at a desired timing until the clogging of the diesel particulate filter 7 exceeds a predetermined threshold and the clogging is eliminated to some extent. It is. However, when the diesel engine 1 is started or when the load is low, the temperature of the exhaust gas is low, and the diesel oxidation catalyst unit 8 may not reach the activation temperature.

この場合、ディーゼル酸化触媒部８のみでは排気ガスを昇温できず、その下流に位置するディーゼルパティキュレートフィルタ７において、所望するタイミングでフィルタ再生処理を行うことができない。そこで、エンジンシステムＳにおいては、排気管６のうち、ディーゼル酸化触媒部８の上流側に、温度センサ９およびバーナ装置１００を設けている。   In this case, the diesel oxidation catalyst unit 8 alone cannot raise the temperature of the exhaust gas, and the diesel particulate filter 7 located downstream thereof cannot perform the filter regeneration process at a desired timing. Therefore, in the engine system S, the temperature sensor 9 and the burner device 100 are provided on the upstream side of the diesel oxidation catalyst unit 8 in the exhaust pipe 6.

温度センサ９は、排気管６のうち、ディーゼル酸化触媒部８の上流側近傍に設けられ、ディーゼル酸化触媒部８に流入する排気ガスの温度を検出し、バーナ装置１００に出力する。バーナ装置１００は、排気管６のうち、温度センサ９の上流側に接続され、排気管６内を流通する排気ガスを昇温する。   The temperature sensor 9 is provided in the exhaust pipe 6 in the vicinity of the upstream side of the diesel oxidation catalyst unit 8, detects the temperature of the exhaust gas flowing into the diesel oxidation catalyst unit 8, and outputs it to the burner device 100. The burner device 100 is connected to the upstream side of the temperature sensor 9 in the exhaust pipe 6 and raises the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 6.

図２は、バーナ装置１００の構造を説明するための説明図であり、バーナ装置１００および配管６ａの概略断面図を示す。配管６ａは、円筒形状であって、図２中、左右方向に延在する。配管６ａの左右の両端にはフランジ面６ｂが設けられ、両フランジ面６ｂが不図示の配管と連結されることで、上記の排気管６を形成している。   FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the structure of the burner device 100, and shows a schematic cross-sectional view of the burner device 100 and the pipe 6a. The pipe 6a has a cylindrical shape and extends in the left-right direction in FIG. Flange surfaces 6b are provided at both left and right ends of the pipe 6a, and both the flange surfaces 6b are connected to a pipe (not shown), thereby forming the exhaust pipe 6.

配管６ａの内部には、円筒形状の内筒１０が設けられている。内筒１０は、図２中、左側の一端１０ａが、配管６ａの左側のフランジ面６ｂと面一に配置され、他端１０ｂが配管６ａの内部に位置する。すなわち、配管６ａと内筒１０は二重管を形成している。   A cylindrical inner cylinder 10 is provided inside the pipe 6a. 2, the left end 10a of the inner cylinder 10 is disposed flush with the left flange surface 6b of the pipe 6a, and the other end 10b is located inside the pipe 6a. That is, the pipe 6a and the inner cylinder 10 form a double pipe.

また、配管６ａおよび内筒１０の内部には、排気流路６ｃが形成されており、排気流路６ｃ内を、図２中、白抜き矢印で示すように、左側から右側に向かって排気ガスが流通する。そして、内筒１０の内部には、不図示の整流板が配されている。整流板は、内筒１０の中心軸方向に平行に延在し、内筒１０の内部を流通する排気ガスの流れを整流する。   Further, an exhaust passage 6c is formed inside the pipe 6a and the inner cylinder 10, and the exhaust gas passes through the exhaust passage 6c from the left side to the right side as indicated by the white arrow in FIG. Circulate. A current plate (not shown) is arranged inside the inner cylinder 10. The rectifying plate extends parallel to the central axis direction of the inner cylinder 10 and rectifies the flow of the exhaust gas flowing through the inner cylinder 10.

バーナ装置１００の外壁１０２は、例えば、矩形形状の中空部材であって、配管６ａから、図２中、上側に立設している。ここでは、外壁１０２と配管６ａとが鋳造により一体形成されている。外壁１０２のうち、配管６ａと反対側の端部（図２中、上側の端部）は、上蓋１０４によって閉塞されている。上蓋１０４には、ヒートシンク１０６が取り付けられており、ヒートシンク１０６によって上蓋１０４からの放熱を促進している。   The outer wall 102 of the burner device 100 is, for example, a rectangular hollow member, and is erected on the upper side in FIG. 2 from the pipe 6a. Here, the outer wall 102 and the pipe 6a are integrally formed by casting. Of the outer wall 102, the end opposite to the pipe 6 a (the upper end in FIG. 2) is closed by the upper lid 104. A heat sink 106 is attached to the upper lid 104, and heat dissipation from the upper lid 104 is promoted by the heat sink 106.

外壁１０２の内部には、外壁１０２内部を区画する第１仕切壁１０８が形成されている。第１仕切壁１０８は、例えば、矩形の板形状であって、外壁１０２のうち、図２中、左側の左壁１０２ａと離隔して大凡平行に対向配置される。   A first partition wall 108 that partitions the inside of the outer wall 102 is formed inside the outer wall 102. The first partition wall 108 has, for example, a rectangular plate shape, and is opposed to the left wall 102a on the left side in FIG.

第１仕切壁１０８のうち、上蓋１０４側の端部には、左壁１０２ａ側に屈曲する屈曲部１０８ａが形成されている。また、第１仕切壁１０８のうち、配管６ａ側の端部は、配管６ａの内部まで突出する突出部１０８ｂとなっており、突出部１０８ｂに内筒１０の他端１０ｂが当接している。   A bent portion 108a that bends toward the left wall 102a is formed at the end of the first partition wall 108 on the upper lid 104 side. Moreover, the edge part by the side of the piping 6a among the 1st partition walls 108 becomes the protrusion part 108b which protrudes to the inside of the pipe 6a, and the other end 10b of the inner cylinder 10 is contact | abutting to the protrusion part 108b.

この第１仕切壁１０８と左壁１０２ａとの対向空間が流入路１１０となっている。そして、突出部１０８ｂと内筒１０が当接しており、流入路１１０のうち、配管６ａ側が、内筒１０によって閉塞されている。   The facing space between the first partition wall 108 and the left wall 102a is an inflow path 110. The protrusion 108b and the inner cylinder 10 are in contact with each other, and the pipe 6a side of the inflow path 110 is closed by the inner cylinder 10.

また、左壁１０２ａのうち、上蓋１０４側の端部には、流入孔１１２が設けられている。流入孔１１２は、左壁１０２ａを貫通する孔であって、流入孔１１２のうち、外壁１０２の外側には吸気管１１４が連結されている。この吸気管１１４に、不図示の送気装置（例えば、エアポンプ、ファン、コンプレッサ等）から送出された酸素を含むガス（本実施形態では空気）が導かれ、流入孔１１２から流入路１１０に流入する。   In addition, an inflow hole 112 is provided in an end portion on the upper lid 104 side of the left wall 102a. The inflow hole 112 is a hole that penetrates the left wall 102 a, and an intake pipe 114 is connected to the outside of the outer wall 102 in the inflow hole 112. A gas (air in this embodiment) containing oxygen sent from an air supply device (not shown) (for example, an air pump, a fan, a compressor, etc.) is guided to the intake pipe 114 and flows into the inflow passage 110 from the inflow hole 112. To do.

第１仕切壁１０８で区画された外壁１０２の内部空間のうち、流入路１１０と反対側（図２中、右側）は、燃焼室１１６となっている。燃焼室１１６は、第２仕切壁１１８で区画されている。第２仕切壁１１８は、例えば、矩形の板形状であって、燃焼室１１６内に配され、第１仕切壁１０８から、外壁１０２のうち、図２中、右側の右壁１０２ｂまで延在し、上蓋１０４と離隔して大凡平行に対向配置される。   Of the internal space of the outer wall 102 partitioned by the first partition wall 108, the side opposite to the inflow passage 110 (the right side in FIG. 2) is a combustion chamber 116. The combustion chamber 116 is partitioned by the second partition wall 118. The second partition wall 118 has, for example, a rectangular plate shape, is disposed in the combustion chamber 116, and extends from the first partition wall 108 to the right wall 102b on the right side in FIG. The upper lid 104 is spaced apart from the upper lid 104 so as to be opposed in parallel.

そして、燃焼室１１６のうち、第２仕切壁１１８で区画された上蓋１０４側の空間が一次燃焼室１１６ａであって、排気流路６ｃ側の空間が二次燃焼室１１６ｂとなっている。すなわち、二次燃焼室１１６ｂは、一次燃焼室１１６ａと排気流路６ｃとの間に配される。   In the combustion chamber 116, the space on the upper lid 104 side partitioned by the second partition wall 118 is the primary combustion chamber 116a, and the space on the exhaust flow path 6c side is the secondary combustion chamber 116b. That is, the secondary combustion chamber 116b is disposed between the primary combustion chamber 116a and the exhaust passage 6c.

また、第１仕切壁１０８の屈曲部１０８ａには、流入路１１０と一次燃焼室１１６ａとを連通する一次吸気口１２０が設けられており、流入路１１０から一次燃焼室１１６ａへ空気を流入させる。   Further, the bent portion 108a of the first partition wall 108 is provided with a primary intake port 120 that communicates the inflow path 110 and the primary combustion chamber 116a, and allows air to flow from the inflow path 110 into the primary combustion chamber 116a.

同様に、第１仕切壁１０８のうち、流入路１１０と二次燃焼室１１６ｂとを区画する部位には、流入路１１０と二次燃焼室１１６ｂとを連通する二次吸気口１２２が設けられており、流入路１１０から二次燃焼室１１６ｂへ空気を流入させる。   Similarly, a secondary intake port 122 that communicates the inflow path 110 and the secondary combustion chamber 116b is provided in a portion of the first partition wall 108 that partitions the inflow path 110 and the secondary combustion chamber 116b. Thus, air is caused to flow from the inflow path 110 to the secondary combustion chamber 116b.

また、第２仕切壁１１８には、一次燃焼室１１６ａから二次燃焼室１１６ｂまで貫通する連通孔１２４が形成されており、一次燃焼室１１６ａと二次燃焼室１１６ｂが連通している。ここでは、連通孔１２４は、上蓋１０４側から見たとき、大凡矩形形状となっている。   The second partition wall 118 is formed with a communication hole 124 penetrating from the primary combustion chamber 116a to the secondary combustion chamber 116b, and the primary combustion chamber 116a and the secondary combustion chamber 116b communicate with each other. Here, the communication hole 124 has a generally rectangular shape when viewed from the upper lid 104 side.

第１燃料噴射部１２６および第２燃料噴射部１２８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、それぞれの本体部が外壁１０２の外側に位置する。第１燃料噴射部１２６は、ノズルの先端が右壁１０２ｂを貫通して一次燃焼室１１６ａ内に突出し、第２燃料噴射部１２８は、ノズルの先端が右壁１０２ｂを貫通して二次燃焼室１１６ｂ内に突出している。   The first fuel injection unit 126 and the second fuel injection unit 128 are configured by a fuel injection device such as an injector having a nozzle, for example, and each main body unit is located outside the outer wall 102. The first fuel injection unit 126 has a nozzle tip penetrating the right wall 102b and protruding into the primary combustion chamber 116a, and the second fuel injection unit 128 has a nozzle tip penetrating the right wall 102b and the secondary combustion chamber. It protrudes into 116b.

また、一次燃焼室１１６ａのうち、第１燃料噴射部１２６のノズルの噴射方向前方には、保炎部１３０が設けられている。保炎部１３０は、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、第１燃料噴射部１２６から噴射された燃料を内部もしくは表面に一時的に留める。   In addition, in the primary combustion chamber 116a, a flame holding unit 130 is provided in front of the nozzle of the first fuel injection unit 126 in the injection direction. The flame holding unit 130 is formed of a porous body such as a wire net, sintered metal, metal fiber, glass cloth, ceramic porous body, ceramic fiber, pumice, and the like, and the fuel injected from the first fuel injection unit 126 is contained therein. Or temporarily fasten to the surface.

上記のヒートシンク１０６には、グロープラグ１３２が取り付けられており、グロープラグ１３２の先端部が一次燃焼室１１６ａ内に突出している。グロープラグ１３２の先端部は、保炎部１３０に覆われている。   A glow plug 132 is attached to the heat sink 106, and the tip of the glow plug 132 protrudes into the primary combustion chamber 116a. The tip portion of the glow plug 132 is covered with the flame holding portion 130.

基台１３４は、上蓋１０４の一次燃焼室１１６ａ側の内面に取り付けられた中空部材であって、グロープラグ１３２の先端が貫通するとともに、保炎部１３０を上蓋１０４や外壁１０２から離隔して配置させるための台座となる。   The base 134 is a hollow member attached to the inner surface of the upper lid 104 on the primary combustion chamber 116a side, and the tip of the glow plug 132 passes therethrough, and the flame holder 130 is disposed away from the upper lid 104 and the outer wall 102. It becomes a pedestal to let you.

制御部１３６は、温度センサ９からの出力に基づいて、グロープラグ１３２、第１燃料噴射部１２６、および、第２燃料噴射部１２８を制御する。例えば、制御部１３６は、温度センサ９の出力などから排気ガスの昇温が必要と判断すると、グロープラグ１３２の先端部に通電させて燃料の着火温度以上に加熱させるとともに、第１燃料噴射部１２６に燃料を噴射させる。   The control unit 136 controls the glow plug 132, the first fuel injection unit 126, and the second fuel injection unit 128 based on the output from the temperature sensor 9. For example, when the control unit 136 determines that the temperature of the exhaust gas needs to be raised from the output of the temperature sensor 9 or the like, the control unit 136 energizes the tip of the glow plug 132 and heats it to the ignition temperature of the fuel or more. 126 injects fuel.

第１燃料噴射部１２６から噴射された燃料は、保炎部１３０に一時的に留まり、一次吸気口１２０から一次燃焼室１１６ａに流入した空気の酸素と反応して、グロープラグ１３２の先端部からの熱によって着火する。こうして、一次燃焼室１１６ａで燃料の燃焼が開始すると、燃焼に伴う高温の排気ガスおよび未燃の燃料が、連通孔１２４を通って二次燃焼室１１６ｂに流入する。   The fuel injected from the first fuel injection unit 126 temporarily stays in the flame holding unit 130, reacts with oxygen in the air flowing into the primary combustion chamber 116 a from the primary intake port 120, and from the tip of the glow plug 132. It is ignited by the heat. Thus, when combustion of fuel starts in the primary combustion chamber 116a, high-temperature exhaust gas and unburned fuel accompanying combustion flow into the secondary combustion chamber 116b through the communication hole 124.

連通孔１２４を形成する第２仕切壁１１８のうち、二次燃焼室１１６ｂ側の面には、連通孔１２４に沿って孔壁１３８が形成される。孔壁１３８は、二次燃焼室１１６ｂ側に突出し、二次燃焼室１１６ｂ側へ突出する長さが、第１仕切壁１０８側から右壁１０２ｂ側に向かって長くなっている。   Of the second partition wall 118 that forms the communication hole 124, a hole wall 138 is formed along the communication hole 124 on the surface on the secondary combustion chamber 116 b side. The hole wall 138 protrudes toward the secondary combustion chamber 116b, and the length protruding toward the secondary combustion chamber 116b increases from the first partition wall 108 side toward the right wall 102b side.

第２燃料噴射部１２８は、ノズルの噴射方向前方に孔壁１３８が位置する向きに配置されており、一次燃焼室１１６ａで着火後、制御部１３６の制御によって、第２燃料噴射部１２８から燃料が噴射されると、燃料が孔壁１３８に衝突して霧散する。   The second fuel injection unit 128 is disposed in a direction in which the hole wall 138 is positioned in front of the nozzle injection direction. After ignition in the primary combustion chamber 116a, the fuel from the second fuel injection unit 128 is controlled by the control unit 136. Is injected, the fuel collides with the hole wall 138 and mists.

二次燃焼室１１６ｂでは、こうして二次燃焼室１１６ｂ内に散布された燃料と、一次燃焼室１１６ａから流入する高温の排気ガスおよび未燃の燃料と、二次吸気口１２２から流入する空気とによって、燃料が着火して燃焼が開始する。   In the secondary combustion chamber 116b, the fuel thus dispersed in the secondary combustion chamber 116b, the high-temperature exhaust gas and unburned fuel flowing from the primary combustion chamber 116a, and the air flowing from the secondary intake port 122 are used. The fuel is ignited and combustion starts.

このように、燃焼室１１６を一次燃焼室１１６ａおよび二次燃焼室１１６ｂで構成し、一次燃焼室１１６ａでは二次燃焼室１１６ｂよりも空気の流量を抑えることで着火性を向上させ、二次燃焼室１１６ｂでは一次燃焼室１１６ａよりも空気の流量を多くすることで、多量の燃料の燃焼を可能としている。   Thus, the combustion chamber 116 is composed of the primary combustion chamber 116a and the secondary combustion chamber 116b, and the primary combustion chamber 116a improves the ignitability by suppressing the flow rate of air more than the secondary combustion chamber 116b, and secondary combustion. In the chamber 116b, a larger amount of fuel can be burned by increasing the air flow rate than in the primary combustion chamber 116a.

一次燃焼室１１６ａおよび二次燃焼室１１６ｂの燃焼によって生じた高温の排気ガスは、二次燃焼室１１６ｂから排気流路６ｃ（配管６ａ）に流入する。こうして、排気流路６ｃ内を流れる排気ガスが昇温され、ディーゼル酸化触媒部８を活性温度に昇温し、ディーゼルパティキュレートフィルタ７においてフィルタ再生処理を行うことが可能となる。   High-temperature exhaust gas generated by the combustion in the primary combustion chamber 116a and the secondary combustion chamber 116b flows from the secondary combustion chamber 116b into the exhaust passage 6c (pipe 6a). In this way, the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust flow path 6 c is raised, the diesel oxidation catalyst unit 8 is raised to the activation temperature, and the diesel particulate filter 7 can perform the filter regeneration process.

ところで、第１燃料噴射部１２６や第２燃料噴射部１２８から噴射された燃料が、燃焼室１１６で燃焼しきれずに未燃のまま配管６ａ内に滴下してしまうと、滴下した燃料が昇温に寄与せず、排気ガスの昇温時間を短縮することができない。   By the way, if the fuel injected from the first fuel injection unit 126 or the second fuel injection unit 128 cannot be burned in the combustion chamber 116 and drops into the pipe 6a without being burned, the dropped fuel rises in temperature. The temperature rise time of the exhaust gas cannot be shortened.

そこで、本実施形態では、液垂防止部材１４０を設けている。液垂防止部材１４０は、例えば、矩形の板形状であって、一端１４０ａが、第１仕切壁１０８の突出部１０８ｂの先端に取り付けられ、突出部１０８ｂから右壁１０２ｂ側に向かって上蓋１０４と平行に延在している。すなわち、液垂防止部材１４０は、二次燃焼室１１６ｂのうち、排気流路６ｃを流通する排気ガスの上流側の端部（第１仕切壁１０８）から下流側に向かって延在する。   Therefore, in this embodiment, the dripping prevention member 140 is provided. The liquid dripping prevention member 140 has, for example, a rectangular plate shape, and one end 140a is attached to the tip of the protruding portion 108b of the first partition wall 108, and the upper lid 104 and the right wall 102b side from the protruding portion 108b. It extends in parallel. That is, the dripping prevention member 140 extends toward the downstream side from the upstream end portion (first partition wall 108) of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 6c in the secondary combustion chamber 116b.

また、液垂防止部材１４０は、二次燃焼室１１６ｂと排気流路６ｃとを区画しており、液垂防止部材１４０よりも上蓋１０４側が二次燃焼室１１６ｂ、上蓋１０４と反対側が排気流路６ｃとなっている。液垂防止部材１４０の他端１４０ｂは、右壁１０２ｂと離隔しており、液垂防止部材１４０と右壁１０２ｂとの隙間によって、二次燃焼室１１６ｂと排気流路６ｃが連通している。   The dripping prevention member 140 divides the secondary combustion chamber 116b and the exhaust passage 6c. The upper lid 104 side of the dripping prevention member 140 is on the secondary combustion chamber 116b, and the opposite side of the upper lid 104 is the exhaust passage. It is 6c. The other end 140b of the dripping prevention member 140 is separated from the right wall 102b, and the secondary combustion chamber 116b and the exhaust passage 6c communicate with each other through a gap between the dripping prevention member 140 and the right wall 102b.

液垂防止部材１４０は、連通孔１２４（孔壁１３８）の下方に位置している。そのため、一次燃焼室１１６ａから未燃のまま二次燃焼室１１６ｂに滴下した燃料が二次燃焼室１１６ｂで燃焼されず、排気流路６ｃに向かって滴下すると、液垂防止部材１４０が、滴下した燃料を二次燃焼室１１６ｂ内で受ける。   The liquid dripping prevention member 140 is located below the communication hole 124 (hole wall 138). Therefore, when the fuel dropped from the primary combustion chamber 116a to the secondary combustion chamber 116b without being burned is not burned in the secondary combustion chamber 116b and dropped toward the exhaust passage 6c, the dripping prevention member 140 is dropped. Fuel is received in the secondary combustion chamber 116b.

同様に、第２燃料噴射部１２８から噴射された燃料が孔壁１３８に衝突し、霧散も燃焼もしないまま排気流路６ｃに向かって滴下すると、液垂防止部材１４０が、滴下した燃料を二次燃焼室１１６ｂ内で受ける。   Similarly, when the fuel injected from the second fuel injection unit 128 collides with the hole wall 138 and drops toward the exhaust flow path 6c without being sprayed or burned, the dripping prevention member 140 causes the dripped fuel to be discharged twice. It is received in the next combustion chamber 116b.

液垂防止部材１４０に受け止められた未燃の燃料は、衝突の際の衝撃によって一部が霧散して燃焼する。また、液垂防止部材１４０に留まった燃料も、二次燃焼室１１６ｂ内の熱によって昇温されて燃焼する。こうして、バーナ装置１００は、燃料の燃焼を促進し、排気ガスを迅速に昇温することが可能となる。   A part of the unburned fuel received by the liquid dripping prevention member 140 is sprayed and burned by an impact at the time of collision. Further, the fuel remaining in the dripping prevention member 140 is also heated by the heat in the secondary combustion chamber 116b and burned. In this way, the burner device 100 can promote the combustion of fuel and quickly raise the temperature of the exhaust gas.

上述した実施形態では、液垂防止部材１４０が、燃焼室１１６と排気流路６ｃとを区画する場合について説明した。しかし、燃焼室１１６と排気流路６ｃを区画する部材が別途配され、液垂防止部材１４０が、燃焼室１１６内に配されてもよい。ただし、液垂防止部材１４０が、燃焼室１１６と排気流路６ｃとを区画することで、燃焼室１１６内の空間を広く確保するとともに、燃焼室１１６内の気体の流れを液垂防止部材１４０が阻害することを回避できる。   In the above-described embodiment, the case where the dripping prevention member 140 partitions the combustion chamber 116 and the exhaust passage 6c has been described. However, a member that separates the combustion chamber 116 and the exhaust passage 6 c may be separately provided, and the dripping prevention member 140 may be provided in the combustion chamber 116. However, the liquid dripping prevention member 140 divides the combustion chamber 116 and the exhaust passage 6c, so that a large space in the combustion chamber 116 is secured and the gas flow in the combustion chamber 116 is prevented from dripping. Can be prevented.

また、上述した実施形態では、液垂防止部材１４０は、燃焼室１１６のうち、排気流路６ｃを流通する排気ガスの上流側の端部（左壁１０２a）から下流側に向かって延在する場合について説明した。しかし、液垂防止部材１４０が燃焼室１１６のいずれの位置から延在していてもよい。   In the above-described embodiment, the dripping prevention member 140 extends toward the downstream side from the upstream end (left wall 102a) of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 6c in the combustion chamber 116. Explained the case. However, the dripping prevention member 140 may extend from any position of the combustion chamber 116.

例えば、液垂防止部材１４０を燃焼室１１６のうち、排気流路６ｃを流通する排気ガスの下流側の端部（右壁１０２ｂ）から上流側に向かって延在させてもよい。ただし、この場合、液垂防止部材１４０と左壁１０２ａとの隙間から燃焼室１１６に流入する排気ガスの流量が多くなり過ぎ、燃焼室１１６内で火炎を形成することが困難となる。上述した実施形態のように、液垂防止部材１４０が、燃焼室１１６のうち、排気流路６ｃを流通する排気ガスの上流側の端部から下流側に向かって延在することで、排気流路６ｃから燃焼室１１６へ流入する排気ガスの流量を抑制し、燃焼室１１６内の着火性や保炎性を向上できる。さらに、排気流路６ｃの下流側から燃焼室１１６に少量の排気ガスが導かれることで、燃焼室１１６（二次燃焼室１１６ｂ）内で適度な渦流を生じさせ、燃焼室１１６全体を燃焼空間として機能させられるうえ、燃料を燃焼空間内の広範囲に拡散させて、燃焼効率を向上することが可能となる。   For example, the dripping prevention member 140 may extend from the downstream end (right wall 102b) of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 6c in the combustion chamber 116 toward the upstream side. However, in this case, the flow rate of the exhaust gas flowing into the combustion chamber 116 from the gap between the liquid dripping prevention member 140 and the left wall 102a becomes excessive, and it becomes difficult to form a flame in the combustion chamber 116. As in the above-described embodiment, the liquid dripping prevention member 140 extends from the upstream end portion of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 6c toward the downstream side in the combustion chamber 116, so that the exhaust flow The flow rate of the exhaust gas flowing into the combustion chamber 116 from the path 6c can be suppressed, and the ignitability and flame holding properties in the combustion chamber 116 can be improved. Further, a small amount of exhaust gas is guided from the downstream side of the exhaust passage 6c to the combustion chamber 116, so that an appropriate vortex flow is generated in the combustion chamber 116 (secondary combustion chamber 116b), and the entire combustion chamber 116 is combusted in the combustion space. It is possible to improve the combustion efficiency by diffusing the fuel over a wide range in the combustion space.

また、上述した実施形態では、燃焼室１１６が一次燃焼室１１６ａと二次燃焼室１１６ｂとを含んで構成され、液垂防止部材１４０が滴下する燃料を二次燃焼室１１６ｂ内で受ける場合について説明した。しかし、一次燃焼室１１６ａと二次燃焼室１１６ｂを設けずに一つの燃焼室のみ形成してもよい。ただし、燃焼室１１６を一次燃焼室１１６ａと二次燃焼室１１６ｂとを含んだ構成とし、液垂防止部材１４０が滴下する燃料を二次燃焼室１１６ｂ内で受けることで、一次燃焼室１１６ａおよび二次燃焼室１１６ｂの双方で生じた未燃の燃料の燃焼を促進させることが可能となる。   Further, in the above-described embodiment, the case where the combustion chamber 116 includes the primary combustion chamber 116a and the secondary combustion chamber 116b and the fuel dripped by the dripping prevention member 140 is received in the secondary combustion chamber 116b will be described. did. However, only one combustion chamber may be formed without providing the primary combustion chamber 116a and the secondary combustion chamber 116b. However, the combustion chamber 116 includes the primary combustion chamber 116a and the secondary combustion chamber 116b, and the fuel dripped by the dripping prevention member 140 is received in the secondary combustion chamber 116b, so that the primary combustion chamber 116a and the secondary combustion chamber 116b. It becomes possible to promote the combustion of the unburned fuel generated in both the next combustion chambers 116b.

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、噴射された燃料を燃焼させて排気ガスを昇温するバーナ装置、および、エンジンシステムに利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a burner device that raises the temperature of exhaust gas by burning injected fuel and an engine system.

Ｓ エンジンシステム
６ 排気管
６ｃ 排気流路
１００ バーナ装置
１１６ 燃焼室
１１６ａ 一次燃焼室
１１６ｂ 二次燃焼室
１２４ 連通孔
１２６ 第１燃料噴射部（燃料噴射部）
１２８ 第２燃料噴射部（燃料噴射部）
１４０ 液垂防止部材 S engine system 6 exhaust pipe 6c exhaust flow path 100 burner device 116 combustion chamber 116a primary combustion chamber 116b secondary combustion chamber 124 communication hole 126 first fuel injection section (fuel injection section)
128 Second fuel injection section (fuel injection section)
140 Liquid dripping prevention member

Claims (5)

排気管に接続され、該排気管内の排気流路を流通する排気ガスを昇温するバーナ装置であって、
前記排気流路に連通する燃焼室と、
前記燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射部と、
前記燃料噴射部から噴射された後、未燃のまま前記排気流路に向かって滴下する燃料を、前記燃焼室内で受ける液垂防止部材と、
を備えることを特徴とするバーナ装置。 A burner device that is connected to an exhaust pipe and raises the temperature of exhaust gas flowing through an exhaust passage in the exhaust pipe,
A combustion chamber communicating with the exhaust flow path;
A fuel injection section for injecting fuel into the combustion chamber;
A liquid dripping prevention member that receives the fuel, which is injected from the fuel injection section and drops toward the exhaust passage without being burned, in the combustion chamber;
A burner device comprising: 前記液垂防止部材は、前記燃焼室と前記排気流路とを区画することを特徴とする請求項１に記載のバーナ装置。   The burner apparatus according to claim 1, wherein the dripping prevention member divides the combustion chamber and the exhaust passage. 前記液垂防止部材は、前記燃焼室のうち、前記排気流路を流通する前記排気ガスの上流側の端部から下流側に向かって延在することを特徴とする請求項２に記載のバーナ装置。   3. The burner according to claim 2, wherein the liquid dripping prevention member extends from an upstream end of the exhaust gas flowing through the exhaust passage in the combustion chamber toward a downstream side. 4. apparatus. 前記燃焼室は、
一次燃焼室と、
前記一次燃焼室と前記排気流路との間に配され、該一次燃焼室と連通孔を介して連通する二次燃焼室と、
を含み、
前記液垂防止部材は、燃料を前記二次燃焼室内で受けることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のバーナ装置。 The combustion chamber is
A primary combustion chamber;
A secondary combustion chamber that is disposed between the primary combustion chamber and the exhaust passage and communicates with the primary combustion chamber via a communication hole;
Including
The burner device according to any one of claims 1 to 3, wherein the dripping prevention member receives fuel in the secondary combustion chamber. 前記請求項１から４のいずれか１項に記載のバーナ装置を備えることを特徴とするエンジンシステム。   An engine system comprising the burner device according to any one of claims 1 to 4.
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