CN102362050B - 用于将燃料引入机动车排气管的系统及用于该系统的燃料蒸发器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于将燃料引入机动车排气管的系统，其包括有包含外壳（11a、11b、11c）的燃料蒸发器（1），所述外壳包含进口和出口（10），以及设置在外壳（11a）中的加热装置（12），和用于将燃料通过进口泵入燃料蒸发器（1）的泵（2）。本发明中，泵（2）的进口连接分支（3），该分支（3）包括用于供应燃料的第一分支（6）和用于供应空气的第二分支（7）。本发明还涉及一种用于这种系统的燃料蒸发器。

Description

用于将燃料引入机动车排气管的系统及用于该系统的燃料蒸发器
技术领域
本发明涉及一种用于将燃料引入机动车排气管的系统。 
背景技术
新型引擎燃烧越来越贫的燃料混合物，从而导致废气中氧浓度和氮氧化物相对较高。这种废气可以采用新型车辆催化剂（例如NOx-储存催化剂）来清理，其中必须在固定间隔产生还原气氛用于还原氮氧化物。实现该目的的最简单方法是在需要时将少量燃料引入排气管中。 
发明内容
本发明的目的是给出一种如何能够降低机动车废气处理成本的方法。 
上述目的通过具有权利要求中所述特征的系统以及权利要求中所述用于这种系统的燃料蒸发器实现。本发明的有利改进为从属权利要求的主题。 
本发明的系统包括一燃料蒸发器和一泵，所述蒸发器有一包括进口和出口的外壳，外壳中还设有一加热装置；所述泵用于将燃料通过进口泵入燃料蒸发器中。尽管燃料的蒸发有利地提供了排气管中燃料的良好分布，但是蒸发器中确实存在碳化或煤烟覆盖（sooting）的危险。蒸发器中的油焦（oil carbon）会妨碍或者甚至堵塞燃料供应，从而使燃料蒸发器提前损坏。 
通过将泵的进口与一包括用于供应燃料的第一分支和用于供应空气的第二分支的分支相连接，本发明系统中的燃料蒸发器能够通过供应空气进行再生。也就是说，燃料蒸发器中的油焦能够通过引入空气燃烧掉。在本发明系统中，新鲜空气的供应有利地可以通过上述泵实现，该泵已能够用于泵入燃料，这样本发明系统额外的工作就会最小。令人惊讶的是，同一个泵能够用于泵入液体燃料，同时也能够泵入空气，而不会由于干涸(dryout)而损坏。在本发明的系统中，该种泵总是仅能够短暂地用于泵入空气，一般是0.5到2分钟，然后燃料再次流过该泵，从而使泵再次得到润滑。 
本发明系统的两个分支在每个实例中都能够被一独立的阀锁住，例如，其中该阀根据需要由一中心控制单元切换，以将空气或燃料引入燃料蒸发器中。不过，优选地，所述分支是一控制阀，特别地为二通单向阀（2-port/1-way valve），通过该阀可以将第一分支或第二分支锁住。通过采用阀，本发明的系统只需要特别小的努力就可以实现。在最简单的实例中，在泵的供料管中安装一控制阀就足够了。然后根据控制阀的切换状态，将泵与燃料供料管连接或通过控制阀的另一连接与周围空气连通。 
本发明的燃料蒸发器有一外壳，该外壳包括进口和出口，外壳中还设置一加热装置。该外壳是一多部件外壳，其中主外壳部件包围杆状形式的加热装置，并与包括出口的外壳末端部件结合起来。多部件外壳设计的优点在于出口能够设计成一有利于排气管中燃料分布的形状，例如喷嘴或喷雾器形状；并且另一方面，能够简化制造，因为将加热装置并入主外壳部件中，然后结合到外壳部件中可能是非常容易的，例如将主外壳部件与外壳末端部件结合在一起，特别是将外壳末端部件插入主外壳部件中是很容易的。在制造中所述插入能够很容易地实现，并且有利地导致两个外壳部件的表面叠加，这可用于通过材料连接（material engagement）（例如通过焊接（welding）或锡焊（soldering））的连接。 
本发明的一个有利改进在于加热装置伸入外壳末端部件中。事实上，也能够使加热装置终止于主外壳部件中。不过，加热装置伸入外壳末端部件中能够提高燃料的热耦合效果，因此也能够提高过程中的蒸发效果。 
优选地，加热装置由一纱网包围，例如由金属织物制成的纱网。通过这种方式，能够提高燃料对加热装置的热耦合。 
本方面的一个有利改进在于外壳中的加热装置被至少一个套管包围，所述套管提供了一流道，其包括两段，在流动方向上，一段设置在另一段的下游，其中两段中的一段沿套管的内部延伸，另一段沿套管的外部延伸。这能够通过例如，将套管的一个末端固定至外壳或加热装置上，同时燃料能够围绕套管的另一端循环来实现。采用这种方式，能够延长流道，从而形成扩大的蒸发段（evaporator section）。优选地，外壳中的管式加热装置被两个或更多的套管包围，其中所述套管中的一个套管的一端固定到外壳上，另一套管另一端固定到加热装置上。两个套管能够相互衔接（engage），相互之间形成一段流道。采用这种方式，能够提供一弯曲的流道，从而有利地提供大的蒸发段。另外，长蒸发段的优点在于蒸发燃料的蒸气压能够用于排出可能存在的未蒸发的燃料残留物。 
附图说明
参考附图，本发明的其他细节和优点将以示范性实施例的方式进行阐释。相同以及相互对应的部件具有相应的附图标记。 
图1显示了用于将燃料引入机动车排气管的系统设计的示意图； 
图2显示了燃料蒸发器的一个示范性实施例的纵截面图；
图3显示了燃料蒸发器的另一个示范性实施例；
图4显示了燃料蒸发器的另一个示范性实施例；
图5显示了图2所示的示范性实施例的外壳末端部件；
图6显示了图5的截面图；
图7显示了图4所示的示范性实施例的外壳末端部件；
图8显示了图7的截面图；
图9显示了外壳末端部件的另一示范性实施例；
图10显示了图9的截面图。
其中，1、燃料蒸发器；2、计量泵；3、控制阀；4、控制单元；6、燃料供应；7、空气供应；8、蒸汽；10、出口；11a、主外壳部件；11b、外壳末端部件；11c、外壳侧部；12、加热装置；13、套管；14、套管；15、纱网。 
具体实施方式
图1显示了用于将燃料引入机动车排气管的系统设计的示意图。图示系统主要由燃料蒸发器1、计量泵2、二通单向阀3和控制单元4构成。该二通单向阀3形成一分支，其包括有包含燃料供应（fuel supply）6的第一分支和包含空气供应（air supply）7的第二分支，这样燃料或空气都能够供应到泵2的进口，从而供应至燃料蒸发器1。 
在二通单向阀3的第一位置，泵2连接燃料供应6，在泵2的驱动下，将燃料供应到燃料蒸发器1。燃料在燃料蒸发器1中蒸发，同时以蒸气8的形式通过出口10喷入气体管。 
在二通单向阀3的第二位置，计量泵2连接空气供应7，将空气而不是燃料引入燃料蒸发器1中。通过这种方式能够排除燃料蒸发器中的燃料残留物，同时能够将焦油燃烧掉，这样能消除燃料蒸发器的碳化或者煤烟覆盖。 
二通单向阀、计量泵2和燃料蒸发器1可以通过控制单元4来控制，保证将燃料可控的供应到燃料蒸发器，以及保证可控的循环空气供应用以燃烧燃料残留物。 
图2显示了燃料蒸发器1的一个示范性实施例的纵截面图。该燃料蒸发器1具有多部件外壳11a、11b，包括包围呈杆状形式的加热装置12的主外壳部件11a以及包含用于已蒸发燃料的出口10的外壳末端部件11b。主外壳部件11a连接外壳侧部11c，所述外壳侧部11c包含用于待蒸发燃料的进口。优选地，外壳部件11a、11b、11c一起安装并相互焊接起来。不过特别地，外壳侧部11c也能够旋入主外壳部件11b中。 
如图示的示范性实施例，外壳末端部件11b具有比主外壳部件11a小的外部直径。因此外壳末端部件11b的外部直径是逐渐减小的，即朝着出口10有两级直径。出口10本身有一开口截面，其朝外部变宽，因此其设计成一喷雾器。该开口横截面可以，例如，以圆锥形的形式变宽。 
加热装置12通过两个相互之间设有弯曲流道的衔接的套管13、14包围在外壳11a、11b中。两个套管中的一个套管13，即图示的示范性实施例中的内部套管，与外壳11a相连。另一个套管14的另一端与加热装置12相连，由此有利地延长了用于待蒸发燃料的流道。 
图3显示了燃料蒸发器1的另一个示范性实施例，其与上述示范性实施例的不同之处在于外壳末端部件11b的形式。在此示范性实施例中，外壳末端部件11b为圆柱形，因此其具有基本一致的外部直径。另一个与上述示范性实施例的不同之处在于加热装置包围在纱网15中，例如，纱网可以由金属织物制成。纱网15和加热装置12一起伸入外壳末端部件11b中，由此提高了待蒸发的燃料对加热装置12的热耦合。 
图4显示了燃料蒸发器1的另一个示范性实施例。该示范性实施例与图2中所示的示范性实施例的不同之处仅在于外壳末端部件11b的形状不同。 
图5到10显示了不同形状的外壳末端部件11b。图5和图6中所示的示范性实施例具有扩大的出口开口10，其设计成喷雾器形式，这样排出的燃料蒸气或水汽具有良好的分布。图7和图8中所示的示范性实施例中，外壳末端部件11b的出口10由多个相互靠近设置的孔组成。这些孔10形成一带孔边缘，因此也能使排出的燃料分布良好。 
图9和10中所示的外壳末端部件设计成非常简单的形式，其中出口10由圆柱形附件末端的形式构成。 

Claims (16)

1.一种用于将燃料引入机动车排气管的系统，包括：
燃料蒸发器（1），其包括外壳（11a、11b、11c），外壳带有进口和出口（10），以及设置在外壳（11a）中的加热装置（12），以及
泵（2），使用该泵（2）将燃料通过进口泵入燃料蒸发器（1）中，其中泵（2）的进口连接至分支（3），该分支（3）包括用于供应燃料的第一分支（6）和用于供应空气的第二分支（7）。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：分支（3）是一控制阀，通过该阀能够堵塞第一分支（6）或第二分支（7）。
3.一种用于上述任一权利要求所述系统的燃料蒸发器，燃料蒸发器（1）具有由多个部件组成的外壳（11a、11b、11c），其中，包围设计成杆状形式的加热装置（12）的主外壳部件（11a）与包含出口（10）的外壳末端部件（11b）结合，其特征在于：加热装置（12）由纱网（15）包围。
4.根据权利要求3所述的燃料蒸发器，其特征在于：主外壳部件（11a）与外壳末端部件（11b）粘结在一起。
5.根据权利要求3或4所述的燃料蒸发器，其特征在于：外壳末端部件（11b）插入主外壳部件（11a）中。
6.根据权利要求3或4所述的燃料蒸发器，其特征在于：外壳末端部件（11b）具有比主外壳部件（11a）小的外部直径。
7.根据权利要求3或4所述的燃料蒸发器，其特征在于：外壳末端部件（11b）的外部直径朝着出口（10）减小。
8.根据权利要求7所述的燃料蒸发器，其特征在于：外壳末端部件（11b）的外部直径朝着出口（10）逐渐减小。
9.根据权利要求3或4所述的燃料蒸发器，其特征在于：加热装置（12）伸入外壳末端部件（11b）中。
10.根据权利要求3或4所述的燃料蒸发器，其特征在于：出口（10）设计成一喷雾器。
11.根据权利要求3或4所述的燃料蒸发器，其特征在于：出口（10）设计成多个相互靠近设置的孔的形式。
12.根据权利要求11所述的燃料蒸发器，其特征在于：出口（10）设计成一由多个孔组成的环。
13.根据权利要求3或4所述的燃料蒸发器，其特征在于：纱网（15）伸入外壳末端部件（11b）中。
14.根据权利要求3或4所述的燃料蒸发器，其特征在于：外壳（11a）中的加热装置（12）由至少一个套管（13、14）包围，所述套管提供一流道，该流道包括两段，在流动方向上，一段设置在另一段的下游，其中两段中的一段沿套管（13、14）的内部延伸，另一段沿套管（13、14）的外部延伸。
15.根据权利要求14所述的燃料蒸发器，其特征在于：外壳（11a）中的管式加热装置（12）由至少两个套管（13、14）包围，其中两个套管中的一个套管（13）的一端固定到外壳（11b）上，另一个套管（14）的另一端与加热装置（12）相连，其中两个套管（13、14）相互衔接，相互之间形成一段流道。
16.根据权利要求14所述的燃料蒸发器，其特征在于：主外壳部件（11a）中设有至少一个套管（13、14）。
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