(57)【要約】      （修正有）【課題】予熱時間を省略してバーナに点火するまでの時間を短縮できる液体燃料バーナ及びそのような液体燃料バーナを備えた内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】液体の燃料に気体が混合され微粒化された燃料を燃焼させる液体燃料バーナであって、加熱部を有する加熱装置と、少なくとも加熱部を内部に保持するノズルボディと、加熱部とノズルボディとの間に形成された燃料通路と、燃料通路に液体の燃料を供給するためのインジェクタと、燃料通路に供給される液体の燃料に混合する気体を送るための気体導入路と、を備え、加熱部の一部はノズルボディの外部に突出し、燃料通路は燃料を外部に突出した加熱部に導くようにされ、外部に突出した加熱部が点火部とされることを特徴とする。【選択図】図１
2008291760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の燃料に気体が混合され微粒化された前記燃料を燃焼させる液体燃料バーナにおいて、
加熱部を有する加熱装置と、
少なくとも前記加熱部を内部に保持するノズルボディと、
前記加熱部と前記ノズルボディとの間に形成された燃料通路と、
前記燃料通路に前記液体の燃料を供給するためのインジェクタと、
前記燃料通路に供給される前記液体の燃料に混合する気体を送るための気体導入路と、を備え、
前記加熱部の一部は前記ノズルボディの外部に突出し、前記燃料通路は前記燃料を前記外部に突出した前記加熱部に導くようにされ、前記外部に突出した前記加熱部が点火部とされることを特徴とする液体燃料バーナ。
【請求項２】
前記気体として圧縮空気を供給するためのコンプレッサを備えることを特徴とする請求項１に記載の液体燃料バーナ。
【請求項３】
前記液体の燃料に混合される前記気体の流量を調節するための流量制御弁を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体燃料バーナ。
【請求項４】
前記加熱装置がグロープラグであり、前記グロープラグの加熱部の先端部を前記ノズルボディの外部に突出させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体燃料バーナ。
【請求項５】
少なくとも前記点火部の周囲を包囲するように配置され、前記火炎の放射方向を維持するための多孔板からなる円筒状のフレームガイド部材を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体燃料バーナ。
【請求項６】
排気通路中に配置された排気浄化部材と、前記排気浄化部材の上流側に配置され、前記排気浄化部材を加熱するためのバーナと、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記バーナは、加熱部を有する加熱装置と、少なくとも前記加熱部を内部に保持するノズルボディと、前記加熱部と前記ノズルボディとの間に形成された燃料通路と、前記燃料通路に前記液体の燃料を供給するためのインジェクタと、前記燃料通路に供給される前記液体の燃料に混合する気体を送るための気体導入路と、を備え、前記加熱部の一部は前記ノズルボディの外部に突出し、前記燃料通路は前記燃料を前記外部に突出した前記加熱部に導くようにされ、前記外部に突出した前記加熱部が点火部とされた液体燃料バーナであることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体燃料バーナ及び内燃機関の排気浄化装置に関し、特に、液体の燃料を微粒化させて着火する方式の液体燃料バーナ及びそのような液体燃料バーナをディーゼルエンジンの排気浄化効率を向上させるために用いた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のディーゼルエンジン等の内燃機関には、その排気ガス中における黒煙微粒子（パティキュレート）や窒素酸化物（ＮＯX）を除去するための排気浄化装置が備えられている。この排気浄化装置には、例えば、ＰＭを捕集するためのパティキュレートフィルタやＮＯXを還元浄化するためのＮＯX触媒に代表される排気浄化部材が設けられている。
【０００３】
このうち、パティキュレートフィルタは、パティキュレートの捕集量が所定量に達すると目詰まり状態となって、排気ガスの通過を阻害し、内燃機関の損傷等の原因となる場合がある。そのために、パティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの捕集量が所定量を超えた場合に、捕集されたパティキュレートを燃焼させてパティキュレートの再生が行われるようになっている。
【０００４】
また、ＮＯX触媒は、触媒の機能が活性化する活性化温度を有しており、内燃機関の始動時等、排気ガスの温度が低くＮＯX触媒が活性化温度に満たないような状態ではＮＯXの還元効率が低く、ＮＯX触媒に流入した多くのＮＯXがそのままＮＯX触媒を通過することになる。そのために、ＮＯX触媒が活性化温度に満たないような状態において、ＮＯX触媒を強制的に加熱して昇温させ、ＮＯXの還元効率を向上させることが行われている。
【０００５】
このようなパティキュレートを再生させる手段やＮＯX触媒を昇温活性化させる手段として、ディーゼルエンジンの燃料である軽油を併用した軽油バーナを用いる技術がある。
図５は、軽油バーナ（補助装置）３００の構成の一例を示しており、燃料の加熱装置としてのグロープラグ３０６と、燃料に点火するための点火プラグ３２０とを備えている。この軽油バーナ３００では、グロープラグ３０６のヒータ部３０６Ｂと噴霧ノズル３０７内の円筒状空間３０７Ａとのわずかな隙間に空気と燃料との混合流体を送り、グロープラグ３０６で昇温させた上で噴霧ノズル３０７の噴孔３０７Ｂからハウジング３０４内に燃料を噴霧させる。そして、ハウジング３０４内に備えられた点火プラグ３２０によって燃料に点火し、火炎ガスを発生させるようになっている（例えば、特許文献１や特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１８０３７１号公報  （全文、全図）
【特許文献２】特開２００６−５７４７８号公報  （段落［００４２］〜［００４３］、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、軽油は発火点が低いものの気化性が悪く、周囲の雰囲気温度を十分に上昇させないと着火させることが困難であるという特性を有している。そのために、特許文献１及び２に開示された軽油バーナは、燃料が噴霧されるハウジング内の雰囲気温度を上昇させるための予熱時間が必要になり、燃料を噴霧して点火するまでに時間がかかってしまう場合がある。そうすると、パティキュレートフィルタの再生タイミングが遅れたり、内燃機関の始動時等でのＮＯXの浄化効率が低下したりするおそれがある。
また、特許文献１及び２に開示された軽油バーナは、燃料を加熱するための加熱装置と燃料に点火するための点火装置とが必要とされ、コスト上昇の原因になっている。
このような問題は、内燃機関の排気浄化装置に用いられる軽油バーナに限られず、例えば、灯油を燃料として用いた液体燃料バーナにおいても同様の問題を生じるおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明の発明者は、以上の問題を鋭意検討した結果、空気に混合された燃料を加熱する加熱装置の一部を露出させて点火部として構成することにより、このような問題を解決できることを見出し本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、液体の燃料を用いたバーナに点火するまでの時間を短縮できる液体燃料バーナを提供することを目的とする。また、本発明の別の目的は、そのような液体燃料バーナを備え、排気浄化部材が速やかに加熱され排気浄化効率の向上が図られる内燃機関の排気浄化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、液体の燃料に気体が混合され微粒化された燃料を燃焼させる液体燃料バーナであって、加熱部を有する加熱装置と、少なくとも加熱部を内部に保持するノズルボディと、加熱部とノズルボディとの間に形成された燃料通路と、燃料通路に液体の燃料を供給するためのインジェクタと、燃料通路に供給される液体の燃料に混合する気体を送るための気体導入路と、を備え、加熱部の一部はノズルボディの外部に突出し、燃料通路は燃料を外部に突出した加熱部に導くようにされ、外部に突出した加熱部が点火部とされることを特徴とする液体燃料バーナが提供され、上述した問題を解決することができる。
【００１０】
また、本発明の液体燃料バーナを構成するにあたり、気体として圧縮空気を供給するためのコンプレッサを備えることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の液体燃料バーナを構成するにあたり、液体の燃料に混合される空気の流量を調節するための流量制御弁を備えることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の液体燃料バーナを構成するにあたり、加熱装置がグロープラグであり、グロープラグの加熱部の先端部をノズルボディの外部に突出させることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の液体燃料バーナを構成するにあたり、少なくとも点火部の周囲を包囲するように配置され、火炎の放射方向を維持するための多孔板からなる円筒状のフレームガイド部材を備えることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の別の態様は、排気通路中に配置された排気浄化部材と、排気浄化部材の上流側に配置され、排気浄化部材を加熱するためのバーナと、を備えた内燃機関の排気浄化装置であって、バーナは、加熱部を有する加熱装置と、少なくとも加熱部を内部に保持するノズルボディと、加熱部とノズルボディとの間に形成された燃料通路と、燃料通路に液体の燃料を供給するためのインジェクタと、燃料通路に供給される液体の燃料に混合する気体を送るための気体導入路と、を備え、加熱部の一部はノズルボディの外部に突出し、燃料通路は燃料を外部に突出した加熱部に導くようにされ、外部に突出した加熱部が点火部とされた液体燃料バーナであることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の液体燃料バーナによれば、加熱装置の加熱部の一部をノズルボディ内部に配置し、別の一部をノズルボディ外部に突出させることにより、液体燃料バーナの使用開始時において外部に突出した加熱部に燃料を付着させて、速やかに着火させることができる。そのため、着火した燃料が火種となって、継続して噴射される燃料の微粒子を燃焼させることができる。したがって、液体燃料バーナの周囲の雰囲気温度を上昇させるための予熱時間が省略され、点火されるまでの時間を短縮させることができる。
また、かかる構成によれば、燃料の加熱装置と点火装置とを別個に備える必要がなくなり、生産コストを低減させることができる。
【００１６】
また、本発明の液体燃料バーナに空気コンプレッサを備えることにより、コンプレッサの起動後、定格回転数に到達するまでの時間を利用して、液体燃料バーナの始動時に、粒径が比較的粗い燃料を外部に突出した点火部に供給することができる。したがって、燃料が噴射されずに点火部に付着しやすくなり、着火現象を生じやすくなる。
【００１７】
また、本発明の液体燃料バーナにおいて、供給される気体の流量制御弁を備えることにより、液体燃料バーナの始動時に、当初供給される気体量を抑えることで、粒径が比較的粗い燃料を、外部に突出した点火部に供給することができる。
【００１８】
また、本発明の液体燃料バーナにおいて、加熱装置としてグロープラグを用いることにより、加熱部の一部を外部に突出させてノズルボディ内に配置することで、加熱部の一部を点火部として構成することが容易になる。
【００１９】
また、本発明の液体燃料バーナにおいて、所定のフレームガイド部材を備えることにより、液体燃料バーナの周囲の気体の流速が大きい場合であっても、外部の酸素を導入して効率的に燃焼を行いながら、放射される火炎の方向性を維持することができる。
【００２０】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、使用開始時の予熱時間が省略され、速やかに点火される液体燃料バーナを備えることにより、所定のタイミングで速やかに排気浄化部材が加熱され、排気ガスの浄化効率を向上させることができる。また、生産コストが抑えられた液体燃料バーナを備えているために、排気浄化装置の生産コストも低減させられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の液体燃料バーナ及び内燃機関の排気浄化装置に関する実施の形態について、適宜図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、この実施の形態は本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものについては同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
【００２２】
［第１の実施の形態］
本発明にかかる第１の実施の形態は、空気に液体の燃料を混合し、微粒化された燃料に着火して火炎を放射させる液体燃料バーナである。
この液体燃料バーナは、加熱部を有する加熱装置と、少なくとも加熱部を内部に保持するノズルボディと、加熱部とノズルボディとの間に形成された第１の通路と、第１の通路に空気を送るための第２の通路と、第２の通路内に液体の燃料を供給するためのインジェクタと、を備え、加熱部の一部はノズルボディの外部に突出し、第１の通路は燃料を外部に突出した加熱部に導くようにされ、外部に突出した加熱部が点火部とされることを特徴とする。
【００２３】
図１及び図２は、本実施形態の液体燃料バーナ２０を示している。図１（ａ）には液体燃料バーナ２０をインジェクタ９の軸方向から見た側面図が示されており、図１（ｂ）には、図１（ａ）の液体燃料バーナ２０のＸＸ断面を矢印方向に見た断面図が示されている。また、図２（ａ）には、図１（ａ）の液体燃料バーナ２０をインジェクタ９を上方にして後方（矢印Ｙの方向）から眺めた後方側面図が示されており、図２（ｂ）には、図１（ａ）の液体燃料バーナ２０のＺＺ断面をインジェクタ９を上方にして矢印方向に見た断面図が示されている。
この液体燃料バーナ２０は、大径部１ａａ及び小径部１ａｂを有する開口部１ａと、この開口部１ａに臨む通路１ｂ（図２（ｂ）参照）とが形成されたノズルボディ１を備えている。この開口部１ａの大径部１ａａ及び小径部１ａｂそれぞれの内周面にはネジ溝が形成されている。このうち大径部１ａａにはグロープラグ２が締め付け固定されるとともに、グロープラグ２の加熱部２ａが小径部１ａｂ内に配置されるようになっている。また、この状態でグロープラグ２の先端部２ａａについてはノズルボディ１の開口部１ａから突き出した状態となっている（図１（ｂ）参照）。
【００２４】
グロープラグ２の加熱部２ａと小径部１ａｂの内周面との間には間隙Ｓが形成され液体燃料の通路として構成されており、通路１ｂを介して供給されてくる液体燃料が間隙Ｓを通過して、グロープラグ２の先端部２ａａ側から噴射されるようになっている。したがって、間隙Ｓを通過する液体燃料がグロープラグ２の加熱部２ａによって加熱されるとともに小径部１ａｂの内周面にネジ溝が形成されていることも相俟って、液体燃料の微粒化が促進されたり、燃料が噴射される際の噴霧の偏りが抑制されたりするようになっている。
【００２５】
また、ノズルボディ１に形成された通路１ｂに連通するように連結パイプ３が溶接固定されており、この連結パイプ３にはさらに連結ジョイント４が溶接固定されている。この連結ジョイント４は、連結パイプ３側に開口する通路４ａと、通路４ａに臨むように形成された空気導入路４ｂ及び燃料供給路４ｃとが設けられており、それぞれ空気導入路４ｂには空気導入パイプ５が接続され、燃料供給路４ｃには燃料供給パイプ６（図２（ａ）参照）が接続されている。このうち、空気導入路４ｂはオリフィスとして構成され、空気導入パイプ５内の内圧が大きくなるように設定することで、燃料が空気導入パイプ５内に逆流することがないようにされている（図２（ｂ）参照）。
【００２６】
空気導入パイプ５の上流側には接続ジョイント７を介して空気コンプレッサ（図示せず）が接続されているとともに（図１（ａ）参照）、燃料供給パイプ６の上流側には燃料インジェクタ９が接続されている（図２（ａ）参照）。この燃料インジェクタ９は、ノズルボディ１の外周部に溶接固定された固定フランジ部８及びインジェクタ固定クリップ１０によって固定されている（図１（ｂ）参照）。
空気コンプレッサは一般的なピストン型やベーン型のコンプレッサであることが好ましい。このようなコンプレッサであれば、起動時において定格回転数に到達するまでに時間を要し、初期段階では緩やかに空気が供給されるようになっている。そのため、液体燃料バーナ２０の使用開始時に、グロープラグ２の加熱部２ａのうちノズルボディ１から突き出した先端部２ａａに燃料を付着させることができるようになる。
ただし、これ以外のコンプレッサを用いたり、予め圧縮空気を貯蔵した空気タンクから空気を供給したりするように構成することもできる。このように構成する場合には、供給される空気の流量を調整するためのオリフィスや流量制御弁を備えさせ、流量を調節しながら空気を供給することにより、グロープラグ２の加熱部２ａのうちノズルボディ１から突き出した先端部２ａａに燃料を付着させることができるようになる。
【００２７】
燃料インジェクタ９には燃料供給装置（図示せず）が接続されており、燃料タンクからフィードポンプで圧送され、レギュレータで一定圧力に調圧された燃料が供給されており、燃料インジェクタ９に通電することによって、燃料が燃料供給パイプ６に供給されるようになっている。供給される燃料の流量は、燃料インジェクタ９の駆動電流のパルス幅や駆動周波数により任意に設定することが可能である。
【００２８】
また、ノズルボディ１の火炎放射方向側の端部にはワイヤーメッシュホルダ１６が溶接固定されており、このワイヤーメッシュホルダ１６の内部には、ノズルボディ１から突き出したグロープラグ２の加熱部２ａの先端部２ａａの周囲を囲むようにワイヤーメッシュ１５が配置されている（図２（ｂ）参照）。このワイヤーメッシュ１５は例えば耐熱ステンレスを用いて構成され、火炎が直接触れることで赤色化し、保炎効果が高められるようになっている。
【００２９】
また、ノズルボディ１の外周部には、上述の固定フランジ部８以外にも、液体燃料バーナ２０を排気管等の取付対象に取り付けるための取付フランジ部１１が溶接固定されている。この取付フランジ部１１の火炎放射方向の反対側にはボス１２が溶接固定されており、このボス１２に対してシール部材１３を介して熱電対１４が取り付けられている（図１（ａ）参照）。この熱電対１４の計測部はワイヤーメッシュ１５の先端部に位置するように配置されており、バーナの燃焼状態では熱電対１４の抵抗値が変化することを利用して、着火状態の判定ができるようになっている。
なお、バーナの着火状態の判定は、熱電対以外にもイオンプラグ等の他の検出手段を備えることもできる。あるいは、液体燃料バーナを採用する装置側で、温度センサ等の何らかの検出手段を備えているのであれば、液体燃料バーナにおいてそのような検出手段を備えることを省略することもできる。
【００３０】
また、取付フランジ部１１の火炎放射方向側にはフレームガイド１７が取り付けられている。このフレームガイド１７はパンチングメタル等を用いて構成された円筒部１７ａと、先端側に取り付けられた半球状部材１７ｂとを備えている（図１（ａ）及び（ｂ）参照）。このうち、円筒部１７ａは、外部に気流が発生している場合であっても放射される火炎の方向性を維持させることができるとともに、外部から酸素を導入させることができるようになっている。また、先端側の半球状部材１７ｂは、放射される火炎の放射範囲を広げ、例えば排気ガスなどに積極的に火炎を混合させて、黒煙の発生を低減させるようになっている。
なお、ワイヤーメッシュ１５やフレームガイド１７等は必要に応じて備えられるものであって、省略されていても構わない。
【００３１】
このように構成された本実施形態の液体燃料バーナ２０では、燃料タンク内の燃料が燃料インジェクタ９によって連結ジョイント４に送られるとともに、連結ジョイント４内で空気コンプレッサ（図示せず）から送られてくる空気と混合されて、ノズルボディ１の開口部１ａのうちの小径部１ａｂとグロープラグ２の加熱部２ａとの間の間隙Ｓに供給される。この空気と混合された燃料は、間隙Ｓを通過する間にグロープラグ２の加熱部２ａによって加熱されるとともに、小径部１ａｂ内周面に形成されたネジ溝の作用による乱れの増加によってさらに微粒化が促進される。こうして微粒化された燃料が間隙Ｓから噴射され、着火することにより火炎が放射されることになる。
【００３２】
また、この液体燃料バーナ２０では、ノズルボディ１の開口部１ａから突き出したグロープラグ２の先端部２ａａが点火部としての働きをするようになっており、グロープラグ２以外の点火装置を備えていない構成となっている。したがって、液体燃料バーナ２０の周囲の雰囲気温度が十分に高められていない状態であっても点火することができるため、予熱時間が省略され、点火までの時間を短縮することができるようになっている。また、グロープラグ２以外の点火装置が不要となるために、生産コストの低減が図られるようになっている。
【００３３】
次に、図１及び図２に示される液体燃料バーナの使用開始時に燃料に着火される際の動作について、図１及び図２と併せて図３を参照しつつ詳細に説明する。この図３は、液体燃料バーナ２０に備えられたグロープラグ２の加熱部２ａの先端部（点火部）２ａａ及びその周囲の拡大断面図を示している。
まず、図３（ａ）に示すように、グロープラグ２に通電し、加熱部２ａの表面温度を上昇させて、ノズルボディ１から突出している先端部２ａａを赤色化させる。加熱装置がグロープラグ２であれば、瞬時に温度上昇させることができる。
【００３４】
次いで、燃料インジェクタ９を駆動させて液体の燃料を燃料供給パイプ６に送り、連結パイプ３及び連結ジョイント４を介して、図３（ｂ）に示すようにノズルボディ１の開口部１ａの小径部１ａｂとグロープラグ２の加熱部２ａとの間の間隙Ｓに燃料Ｆを供給させる。図１及び図２の液体燃料バーナ２０の構成では、燃料供給パイプ６の容量が小さくされているために、液体燃料バーナ２０の作動状態と同じ流量で燃料を送ることにより、１〜２秒程度で間隙Ｓにまで燃料Ｆが満たされるようになっている。
【００３５】
次いで、図示しない空気コンプレッサを作動させ、接続ジョイント７、空気導入パイプ５、連結ジョイント４及び連結パイプ３を介して、ノズルボディ１の開口部１ａの小径部１ａｂとグロープラグ２の加熱部２ａとの間の間隙Ｓに対して、空気Ａを緩やかに導入する。空気コンプレッサが一般的なピストン型やベーン型のコンプレッサである場合には、通常と同じ動作で起動させることによって、空気が緩やかに供給されるようになる。一方、予め圧縮された空気が貯蔵された空気タンクから空気を供給するような場合には、流量制御弁等で供給される空気の流量を調節しながら、空気が緩やかに供給されるようにする。
【００３６】
このようにして空気が供給されると、図３（ｃ）に示すように、ノズルボディ１の開口部１ａの小径部１ａｂとグロープラグ２の加熱部２ａとの間の間隙Ｓに溜まっていた燃料Ｆが空気Ａによって押出され、間隙Ｓの出口では噴出速度を持たない粗粒が形成され、グロープラグ２の加熱部２ａのうちのノズルボディ１から突き出した先端部２ａａに付着して着火現象が生じる。その結果、これが火種となって、以降噴射される燃料の燃焼が継続されるようになる。
【００３７】
仮に、燃料に着火させることができなかった場合には、ワイヤーメッシュ１５の先端部に計測部が配置された熱電対１４によって計測される抵抗値から着火不良が検出される。このような場合には、空気コンプレッサを一旦停止させ、再び作動させることによって、噴出速度を持たない粗粒の燃料粒子を点火部に付着させて、着火現象を生じさせる。液体燃料バーナの着火状態が安定するまでこの動作が繰り返される。
【００３８】
このような着火現象を発生させるためには、燃料の粒子の速度と量とが重要な要素となっており、粒子の速度が速すぎると失火する一方、粒子の量が多すぎると着火しにくくなる。ただし、これは液体燃料バーナの使用開始時の点火条件であり、空気コンプレッサが定格運転となって空気流量が増加すると、図３（ｄ）に示すように、噴射される燃料Ｆは微粒化され、噴出速度が速い粒子となるが、一旦着火現象が生じていれば連続燃焼は可能である。
【００３９】
なお、これまで説明した液体燃料バーナ２０の例では、加熱装置としてグロープラグ２を用いた例を説明したが、グロープラグ２以外の加熱装置であっても、その一部をハウジング１から突出させて空気に触れるようにして、点火部として構成できるものであれば採用することができる。
【００４０】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態は、図１及び図２に示す液体燃料バーナ２０を、排気通路中に配置された排気浄化部材の上流側に備えた内燃機関の排気浄化装置である。
【００４１】
図４は、本実施形態で説明する内燃機関の排気浄化装置５０を示している。
この排気浄化装置５０は、内燃機関５１に接続された排気通路５３の途中に、排気浄化部材としてのパティキュレートフィルタ５５及びＮＯX触媒５７が備えられている。また、パティキュレートフィルタ５５のさらに上流側に液体燃料バーナ２０が取り付けられている。
これ以外に図示しないものの、排気通路５３中には、酸化触媒や温度センサ、ＮＯXセンサ等が備えられるとともに、内燃機関５１の運転状態、すなわち、内燃機関５１の回転数や燃料噴射量、噴射タイミング等を検出する手段や、各センサ信号や運転状態の情報に基づき液体燃料バーナ２０の作動を制御するコントロールユニットが備えられている。
【００４２】
排気浄化部材としてのパティキュレートフィルタ５５は、主に排気ガス中に含まれる排気微粒子（ＰＭ）を捕集するために用いられる部材である。このパティキュレートフィルタ５５は、例えば、セラミック材料から構成されたハニカム構造のフィルタとなっている。パティキュレートフィルタ５５は、捕集された排気微粒子の堆積量が増加して目詰まりを生じると、内燃機関５１に圧力の付加がかかるなど損傷の原因になることから、所定の時期に、捕集された排気微粒子を加熱手段を用いて燃焼させてパティキュレートフィルタ５５の再生を行うようになっている。
【００４３】
また、別の排気浄化部材としてのＮＯX触媒５７は、排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯX）を還元浄化するために用いられる部材である。ＮＯX触媒５７の種類としては、ＮＯX触媒５７の上流側で尿素水溶液や未燃燃料等の還元剤を排気ガス中に供給して触媒中でＮＯXを選択的に還元浄化する選択還元式のＮＯX触媒や、排気ガスの空燃比がリーンの状態で排気ガス中のＮＯXを吸収し、排気ガスの空燃比がリッチになったときにＮＯXを放出して、排気ガス中の未燃燃料と反応させて還元浄化を図るＮＯX吸蔵型触媒等がある。ＮＯX触媒５７としては、例えば、アルミナ繊維等の表面や内部に、白金（Ｐｔ）、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、セシウム（Ｃｓ）、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、ロジウム（Ｒｂ）等の少なくとも一種の元素化合物を担持させたものを使用することができる。これらのＮＯX触媒５７は、ＮＯXの還元反応が効率的に行われる活性化温度を有しており、例えば、内燃機関５１の始動時等の排気温度が低い状態においては、加熱手段を用いてＮＯX触媒５７を昇温活性化させることが行われている。
【００４４】
また、本実施形態の排気浄化装置５０の例では、パティキュレートフィルタ５５の上流側に、第１の実施の形態で説明したような液体燃料バーナ２０を備えている。この液体燃料バーナ２０は、内燃機関の燃料である軽油を燃料として用いた軽油バーナであって、パティキュレートフィルタ５５に捕集された排気微粒子を燃焼させてパティキュレートフィルタの再生を行ったり、ＮＯX触媒５７を昇温活性化させたりするために用いられるものである。
【００４５】
例えば、パティキュレートフィルタ５５の再生は、以下のようにして行われる。まず、パティキュレートフィルタ５５が再生時期にあるか否かが判別される。この判別は、内燃機関５１の運転中に、例えば、内燃機関５１の運転状態等を基にして排出される排気微粒子の量を推定し、パティキュレートフィルタ５５に捕集された排気微粒子の量が所定のしきい値を越えたか否かによって判別したり、パティキュレートフィルタ５５の前後の差圧を検知し、この前後差圧が所定のしきい値を越えたか否かによって判別したりすることによって行われる。その結果、パティキュレートフィルタ５５が再生時期にあると判定されたときには、液体燃料バーナ２０を作動させ、排気ガスを加熱してパティキュレートフィルタ５５に流入させる。これによって、捕集された排気微粒子が燃焼させられ、パティキュレートフィルタ５５の再生が行われる。
【００４６】
また、ＮＯX触媒５７の昇温活性化は以下のようにして行われる。内燃機関５１の始動時やアイドリング状態時等の排気ガスの温度が低い状態において、温度センサ等によって検出されるＮＯX触媒５７の温度が活性化温度未満となっている場合に、液体燃料バーナ２０を作動させ、排気ガスを加熱して、パティキュレートフィルタ５５を介してＮＯX触媒５７に流入させる。これによって、ＮＯX触媒５７が加熱され、ＮＯX触媒５７の温度が活性化温度以上となるまで昇温させられる。
【００４７】
そして、本実施形態の内燃機関の排気浄化装置５０では、図１及び図２に例示されるような構成の液体燃料バーナ２０を備えているために、排気ガス温度にかかわらず、パティキュレートフィルタ５５を再生させたりＮＯX触媒５７を昇温活性化させたりすることができるようになっている。さらに、この液体燃料バーナ２０は、バーナ点火時の予熱時間が短くされているために、パティキュレートフィルタ５５の再生時期やＮＯX触媒５７の温度が活性化温度未満となったときに、速やかにバーナに点火することができる。したがって、パティキュレートフィルタ５５やＮＯX触媒５７を短時間で加熱することができるようになっており、その間の排気浄化効率が低下することが防止される。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
上述の実施の形態では、主として内燃機関の排気浄化装置に用いられる軽油バーナを例にとって説明したが、本発明の液体燃料バーナは、これ以外にも、暖房装置や家庭用及び業務用ボイラー等、種々の分野で採用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる液体燃料バーナの構成を示す側面図及び断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態にかかる液体燃料バーナの構成を示す後方側面図及び断面図である。
【図３】第１の実施の形態の液体燃料バーナの点火時の動作について説明するための図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態にかかる軽油バーナを備えた内燃機関の排気浄化装置の構成例を示す図である。
【図５】従来の液体燃料バーナの構成を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５０】
１：ノズルボディ、１ａ：開口部、１ａａ：大径部、１ａｂ：小径部、１ｂ：通路、２：グロープラグ、２ａ：加熱部、２ａａ：点火部（先端部）、３：連結パイプ、４：連結ジョイント、４ａ：通路、４ｂ：空気導入路、４ｃ：燃料供給路、５：空気供給パイプ、６：燃料供給パイプ、７：接続ジョイント、８：固定フランジ部、９：燃料インジェクタ、１０：固定クリップ、１１：取付フランジ部、１２：ボス、１３：シール部材、１４：熱電対、１５：ワーヤーメッシュ、１６：ワイヤーメッシュホルダ、１７：フレームガイド部材、２０：液体燃料バーナ、５０：排気浄化装置、５１：内燃機関、５３：排気通路、５５：パティキュレートフィルタ、５７：ＮＯX触媒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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