CN102985646A - 用于车辆排气部件的燃料燃烧器 - Google Patents

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Abstract

燃料燃烧器限定出轴向延伸的流动路径。无空气燃料喷嘴在基本沿着轴向延伸的流动路径的方向上将燃料滴喷射在燃料燃烧器内。排气入口沿着与沿轴向延伸的流动路径呈横向的方向将排气从车辆排气系统导向无空气喷嘴。排气与燃料滴混合，产生排气/燃料混合物。

Description

用于车辆排气部件的燃料燃烧器
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年7月15日提交的美国专利申请No.12/836,761的优先权。
技术领域
本发明总体上涉及用于包括无空气喷嘴的车辆排气部件的燃料燃烧器。
背景技术
燃料燃烧器是柴油颗粒过滤器(DPF)的可靠再生以及对于其他排气催化剂和部件的热管理所需要的。例如，DPF能够随着时间的流逝而堵塞，这降低了发动机的工作效率。这些颗粒过滤器能够被再生，以烧掉捕集的颗粒物质。燃料燃烧器用来产生/增加热量，使得颗粒物质能够被烧掉。通常，燃料燃烧器的燃料输送系统具有空气流和燃料流，所述空气流和燃料流通过喷嘴提供燃料/空气混合物。点火器点燃从喷嘴喷射的燃料/空气混合物，以增加用于再生或后处理的热管理的热量。
在某些应用中，使用无空气喷嘴构造来代替燃料/空气混合物构造。无空气喷嘴是理想的，因为这类喷嘴消除了压缩空气的附加损失，并且消除了由于用来供给空气的附加部件而造成的额外成本和复杂性。在该类构造中，喷嘴只接收燃料供给而不包括压缩空气源。排气在沿着喷嘴的轴向方向上流动并且与从喷嘴喷射的燃料滴混合。然后，点火器点燃排气与燃料滴的混合物。
关于无空气喷嘴的一个担心是燃料在喷嘴以及相关的燃料管路内焦化——如果燃料暴露于热量的话。在发动机运行期间，燃料会经历化学变化，这种化学变化导致能够堵塞喷嘴的碳基干燥材料的形成。燃料的这种化学降解通常被称作燃料“焦化”。
发明内容
具有无空气燃料供给喷嘴的燃料燃烧器包括排气侧方进入构造。
在一个示例中，燃料燃烧器限定出轴向延伸的流动路径。无空气燃料喷嘴在基本沿着轴向延伸的流动路径的方向上将燃料滴喷射在燃料燃烧器内。排气入口在与沿轴向延伸的流动路径呈横向的方向上将排气从车辆排气系统导向无空气喷嘴。排气与燃料滴混合，产生排气/燃料混合物。然后，点火器点燃该混合物，以根据需要升高排气的温度。
被加热的排气被导向车辆排气系统中的排气部件。在一个示例中，排气部件包括柴油颗粒过滤器。
在一个示例中，燃料燃烧器包括沿着大于宽度的长度方向延伸的壳体。无空气喷嘴定位在壳体的一端，并且排气出口定位在壳体的相对端。排气入口在壳体的侧部上定位在喷嘴与排气出口之间的位置。
在一个示例中，内腔位于壳体内。内腔具有位于无空气喷嘴处的一端和面向排气出口的相对端。根据需要，内腔能够包括一个或多个开口。
本发明的这些和其他特征能够从下面的说明和附图中得到最好的理解，接下来是附图的简要说明。
附图说明
图1是具有结合了本发明的燃料燃烧器的车辆排气系统的示意图。
图2是具有内腔的图1的燃料燃烧器的示意图。
图3是穿过一个示例性内腔的截面视图。
具体实施方式
如图1所示，车辆排气系统10包括捕集颗粒物质的至少一个排气部件12，例如柴油颗粒过滤器(DPF)。燃料燃烧器14产生热量，使得捕集到的颗粒物质能够在排气部件12的再生循环中被烧掉。应当理解，尽管该示例涉及柴油颗粒过滤器，但燃料燃烧器能够与任何车辆排气部件使用，以用于再生目的或加热目的。
燃料燃烧器14包括位于壳体26内的无空气喷嘴16，壳体26具有在相对端之间延伸的长度和在径向方向上限定的宽度。在一个示例中，无空气喷嘴16通过连接至燃料供给系统的燃料管路18接收燃料，该燃料系统示意性地示出为28，其包括加压燃料源和其他相关联的燃料供给部件，例如喷射器、阀等。任何类型的用于无空气喷射器构造的燃料供给系统都能够被用来向无空气喷嘴16供给燃料。例如，诸如自动型燃料喷射器之类的计量装置能够通过燃料管路连接至燃料喷嘴，或者，燃料喷射器能够被用来直接向燃烧器喷射燃料。
燃料燃烧器14限定出沿着燃料燃烧器14的壳体26的长度的轴向延伸的流动路径20。燃料滴22通过无空气喷嘴16被喷射并与排气混合，以形成排气/燃料混合物，该混合物随后通过点火器24点燃。能够使用任何类型的点火器24，例如一个或多个电极。
排气通过入口30被引入，用于与燃料滴22混合。入口30包括通向壳体26的侧方进入构造，其中，排气沿着与轴向延伸的流动路径20呈横向的方向被导向无空气喷嘴16。排气的这种侧方进入在不需要诸如混合元件之类的任何其他部件的情况下引起进入的排气的涡旋。排气的这种涡旋作用能够产生更加均匀分布并彻底混合的燃料/排气混合物。另外，该侧方进入构造减少了在喷嘴内部的燃料焦化。
还应当理解，尽管用于无空气喷嘴的侧方进入构造被示出为与用于DPF的燃料燃烧器使用，但本发明的无空气系统还能够与其他类型的需要精准喷射的排气部件12使用。示例包括：柴油氧化催化剂的碳氢化合物给料装置和用于NOx还原的SCR系统中的尿素给料装置。
一旦已经点燃排气/燃料混合物，被加热的排气便通过出口32离开燃料燃烧器14。在一个示例中，出口32位于壳体26的一端，并且具有与燃料供给系统28的燃料管路连接的无空气喷嘴16位于壳体26的相对端。在另一个示例中，出口32能够以图1中的虚线所示的径向构造沿着壳体26的侧部布置。排气入口30沿着壳体26的侧部定位在无空气喷嘴16与排气出口32之间的位置。
如上文讨论的，无空气喷嘴16通过连接至燃料供给系统28的燃料管路18接收燃料。侧方进入构造减少了燃料管路18对被加热的排气的暴露，这进而减少了燃料管路自身内的焦化。
在一个示例中，内腔40定位在燃料燃烧器14的壳体26内，如图2所示。内腔40沿着长度延伸，并且具有在无空气喷嘴16处的一端42和面向排气出口32的相对端44，排气出口32与轴向延伸的流动路径20同轴。内腔40包括外表面46和由内表面50限定的敞口的内部48，如图3所示。敞口的内部48包括与轴向延伸的流动路径20同轴的腔流动路径。无空气喷嘴16将燃料滴22喷射到敞口的内部48中。内腔40的纳入为排气/燃料混合物的点燃产生的火焰提供了更加有利的环境。
在一个示例中，内腔40的外表面46包括通入敞口的内部48中的至少一个开口54，如图3所示。在图2示出的示例中，所述至少一个开口54包括多个开口54。开口54进一步提高了流动和燃烧的稳定性。
尽管已经公开了本发明的优选实施方式，但本领域普通技术人员将认识到，某些改动将落在本发明的范围内。因此，应该研究所附权利要求以确定本发明的真实范围和内容。

Claims (16)

1.一种车辆排气系统，包括：
限定出沿轴向延伸的流动路径的燃料燃烧器；
从燃料源接收燃料供给的无空气燃料喷嘴，所述无空气燃料喷嘴适于在基本沿着所述沿轴向延伸的流动路径的方向上将燃料滴喷射在所述燃料燃烧器内；以及
排气入口，所述排气入口在与所述沿轴向延伸的流动路径呈横向的方向上将排气导向所述无空气喷嘴。
2.如权利要求1所述的车辆排气系统，其中，所述排气入口在垂直于所述沿轴向延伸的流动路径的方向上将排气导向所述无空气喷嘴。
3.如权利要求1所述的车辆排气系统，包括点火器，所述点火器点燃排气/燃料混合物，以产生被加热的排气。
4.如权利要求3所述的车辆排气系统，包括排气出口，所述排气出口沿着所述沿轴向延伸的流动路径将被加热的排气导离所述燃料燃烧器。
5.如权利要求1所述的车辆排气系统，包括接收被加热的排气的排气部件。
6.如权利要求5所述的车辆排气系统，其中，所述排气部件包括柴油颗粒过滤器。
7.如权利要求1所述的车辆排气系统，包括燃料管路，所述燃料管路将燃料供给从所述燃料源引导至所述无空气燃料喷嘴，其中所述燃料管路与所述排气入口分离。
8.如权利要求7所述的车辆排气系统，其中，所述燃料管路在与所述排气入口不同轴的方向上向所述无空气喷嘴供给燃料。
9.如权利要求1所述的车辆排气系统，包括位于所述燃料燃烧器内的内腔，所述内腔具有面向所述无空气喷嘴的一端和面向排气出口的一相对端，所述排气出口与所述沿轴向延伸的流动路径同轴。
10.如权利要求9所述的车辆排气系统，其中，所述内腔包括外表面和由内表面限定的敞口的内部，所述敞口的内部包括与所述沿轴向延伸的流动路径同轴的腔流动路径，并且其中所述无空气喷嘴将燃料滴喷射到所述敞口的内部中。
11.如权利要求10所述的车辆排气系统，其中，所述内腔的所述外表面包括通向所述敞口的内部中的至少一个开口。
12.如权利要求11所述的车辆排气系统，其中，所述至少一个开口包括多个开口。
13.如权利要求1所述的车辆排气系统，其中，所述燃料燃烧器包括壳体，所述壳体具有沿着所述沿轴向延伸的流动路径延伸的长度，所述壳体具有与所述无空气喷嘴相关联的一个壳体端和与排气出口相关联的一个相对壳体端，并且其中所述排气入口在所述壳体的侧部中形成在沿轴向定位于所述无空气喷嘴与所述排气出口之间的位置。
14.如权利要求1所述的车辆排气系统，其中，所述燃料燃烧器包括壳体，所述壳体具有在第一端与第二端之间延伸的长度，并且所述壳体包括排气出口，所述排气出口将被加热的排气导离所述燃料燃烧器，所述排气出口沿着所述壳体的侧部定位在所述第一端与所述第二端之间的位置。
15.如权利要求1所述的车辆排气系统，其中，所述无空气燃料喷嘴包括计量装置或燃料喷射器中的一种。
16.如权利要求1所述的车辆排气系统，其中，基本上所有的排气都流过所述燃料燃烧器。
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