CN107795360A - 用于柴油发动机尾气处理的点火装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于柴油发动机尾气处理的点火装置。所述点火装置包括:圆柱形的套筒,所述套筒由外套筒和内套筒套叠而成;设置在所述套筒内的进油管和进气管,所述进油管用于引入燃油,所述进气管用于引入新鲜空气;设置在所述套筒的第一端部上的预热部,所述预热部由预热棒、蓄热体和喷嘴座构成,与所述进油管和/或进气管连通;设置在所述套筒侧壁上的点火部,所述点火部包括陶瓷点火塞和用于固定所述陶瓷点火塞的安装座;和燃烧室,所述燃烧室由所述内套筒构成,与所述预热部连接。

Description

用于柴油发动机尾气处理的点火装置
技术领域
本发明涉及柴油车尾气后处理领域。具体地,本发明涉及用于使柴油车的尾气升温以对尾气进行净化处理的点火温装置。
背景技术
柴油发动机是靠燃烧柴油获取能量释放的发动机。柴油机用的燃料是柴油,它的粘度比汽油大,不容易蒸发,而其自燃温度却比汽油低。柴油发动机的优点是扭矩大、经济性能好,因此,广泛应用于大型柴油设备上,尤其适合于载货汽车的使用,例如大功率高速柴油机主要配套重型汽车、大型客车、工程机械、船舶、发电机组等。
但是,由于工作压力大,柴油机要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度,所以柴油机比较笨重,体积较大;柴油机的喷油泵与喷嘴制造精度要求高,所以成本较高;另外,柴油机工作粗暴,振动噪声大;柴油不易蒸发,冬季冷车时起动困难。由于上述特点,以前柴油发动机一般用于大、中型载重货车上。另外,由于柴油发动机比较笨重,升功率指标不如汽油机(转速较低),噪声、振动较高,炭烟与颗粒(PM)排放比较严重,所以一直以来很少受到轿车的青睐。特别是小型高速柴油发动机的新发展,一批先进的技术,例如电控直喷、共轨、涡轮增压、中冷等技术得以在小型柴油发动机上应用,使原来柴油发动机存在的缺点得到了较好的解决,而柴油机在节能与CO2排放方面的优势,则是包括汽油机在内的所有热力发动机无法取代的,成为“绿色发动机”。
不过,由于柴油车的碳烟与颗粒排放比较严重,所以柴油车的应用受到了比较大的限制。柴油发动机排放污染物控制的重点是PM。要减少柴油机微粒排放来满足排放标准和法规的要求,除采用机内净化外还必须同时采用后处理装置,而微粒捕集器(DPF)是目前提出的控制微粒排放的最有效、最具发展前景的后处理技术之一。
微粒捕集器能够减少柴油发动机所产生的烟灰达90%以上。捕捉到的微粒物质随后通过再生清除。所谓过滤器的再生是指在DPF长期工作中,捕捉器里的颗粒物逐渐增加会引起发动机背压升高,导致发动机性能下降,所以要定期除去沉积的颗粒物,恢复DPF的过滤性能。捕捉器的再生有主动再生和被动再生两种方法:主动再生指的是利用外界能量来提高捕捉器内的温度,使微粒着火燃烧。当捕捉器中的温度达到550℃时,沉积的颗粒物就会氧化燃烧,如果温度达不到550℃,过多的沉积物就会堵塞捕捉器,这时就需要利用外加能源(例如电加热器、燃烧器或发动机操作条件的改变)来提高DPF内的温度,使颗粒物氧化燃烧。被动再生指的是利用燃油添加剂或者催化剂来降低微粒的着火温度,使微粒能在正常的柴油机排气温度下着火燃烧。添加剂(如铈、铁和锶)要以一定的比例加到燃油中,添加剂过多会影响DOC的寿命,但是如果过少,就会导致再生延迟或再生温度升高。
2013年5月15日公开的中国专利申请CN103104321A提出了一种柴油发动机排气后处理升温装置及升温方法。在该申请中,使用低温升温器来提升进入DPF的废气的温度,使得累积在DPF中的碳颗粒燃烧,从而使DPF再生。然而,在该申请中燃油的雾化并不充分,因此所形成的燃油-空气混合物的燃点较高,导致所需的点火棒温度较高。另外,由于在该申请中的点火棒同时起预热和点火的作用,因此需要长时间保持高温,导致点火棒容易损坏,需要经常更换;并且由于点火棒设置在外护套内部,难以单独更换,从而带来成本增加以及维护不方便等问题。
发明内容
鉴于前述问题,本发明提出一种用于柴油发动机尾气处理的点火装置,所述点火装置能够在各种复杂工况、尤其是在低温条件下使柴油和引入的新鲜空气迅速升温、点火,从而将废气快速升温至DPF再生所需的温度。并且,所述点火装置能够缩短加热棒的加热时间,从而延长加热棒的使用寿命,降低点火装置的使用成本。
上述问题通过以下方案得以解决:
在第一方面中,提供一种用于柴油发动机尾气处理的点火装置,所述点火装置包括:圆柱形的套筒,所述套筒由外套筒和内套筒套叠而成;设置在所述套筒内的进油管和进气管,所述进油管用于引入燃油,所述进气管用于引入新鲜空气;设置在所述套筒的第一端部上的预热部,所述预热部由预热棒、蓄热体和喷嘴座构成,与所述进油管和/或进气管连通;设置在所述套筒侧壁上的点火部,所述点火部包括陶瓷点火塞和用于固定所述陶瓷点火塞的安装座;和燃烧室,所述燃烧室由所述内套筒构成,与所述预热部连接。通过该点火装置,能够使经过充分混合的燃油-空气混合物充分雾化并降低其燃点,然后经点火棒点火并燃烧,从而使来自柴油发动机的排气温度迅速升高,直至达到安装在下游的微粒捕集器所需的再生温度。
根据第一方面所述的点火装置,所述预热棒和所述点火棒可以由氮化硼棒体或氮化硅棒体和发热丝构成,所述发热丝内置在所述氮化硼棒体或氮化硅棒体内。优选地,所述发热丝为钨丝。这样的预热棒和点火棒能够产生并且耐受高温,例如1100℃左右的高温,甚至更高的高温。
根据第一方面所述的点火装置,所述蓄热体可以为圆筒状,其前端部分的外侧壁上设置有螺旋形的凹槽,所述凹槽的深度小于所述前端部分的侧壁厚度。优选地,所述凹槽的横截面形状为矩形、方形、半圆形或者U形形状。这样设置的凹槽延长了燃油或燃油-空气混合物与蓄热体的接触时间,使得燃油或燃油-空气混合物能够被蓄热体充分预热,从而达到燃油喷雾的燃点,有利于其顺利点燃。
根据第一方面所述的点火装置,所述喷嘴座包括直径较大的固定部和直径较小的、与所述蓄热部的前端部分相配合的配合部,其中在所述固定部的中心位置处设置有用于喷出燃油和/或燃油-空气混合物的喷嘴口。
根据第一方面所述的点火装置,所述进气管与所述内套筒连通,其中在所述蓄热体的配合部的侧壁中等距设置有进气通孔,所述进气通孔将所述内套筒与所述凹槽连通。利用该进气通孔,能够将来自进气管的新鲜空气引入所述凹槽中,从而与燃油相混合形成燃油-空气混合物。
根据第一方面所述的点火装置,在所述燃烧室内还设置有喇叭形导管,所述喇叭形导管与所述喷嘴座连接,包括圆筒形导管和由所述圆筒形导管伸出的扩张成喇叭状的数根导管条。利用该喇叭形导管,能够保护陶瓷点火塞不被新鲜空气吹冷或吹灭,同时也起到引导新鲜空气的作用。
根据第一方面所述的点火装置,所述进油管设置成第一进油管部分、第二进油管部分和第三进油管部分,所述第一进油管部分和所述第三进油管部分沿着所述套筒的长度方向设置在所述套筒内,所述第二进油管部分设置在所述套筒的内部或者设置在所述套筒外侧,位于火焰喷出的路径上,其中所述第二进油管部分设置成U形弯管、半圆形弯管、蛇形弯管、螺旋形弯管或带支路的歧管的形式。利用这样的进油管设置,能够使燃油在被喷出之前在进油管中利用燃烧所产生的热量进行预热,从而快速提高燃油的温度并使其点燃。
在第二方面中,提供一种低温升温器,所述低温升温器包括:圆筒形的升温器壳体,所述升温器壳体与柴油发动机的排气管口连接;和根据第一方面所述的点火装置,所述点火装置以垂直的方式或斜插的方式固定在所述升温器壳体的侧壁上,其中所述套筒的第一端部位于所述升温器壳体外侧。通过利用第一方面所述的点火装置,即使在比较苛刻的环境条件(例如低于零度的环境温度)下这样的低温升温器也能够顺利点燃,并且产生均匀分散的火焰,从而对来自发动机排气管的排气进行加热,使其达到DPF再生所需的温度。同时,由于采用垂直或斜插的方式将点火装置固定在升温器壳体的侧壁上,能够减小点火装置对排气流造成的阻力,从而有利于降低排气背压,降低对发动机性能的影响。
根据第二方面所述的低温升温器,所述点火装置以斜插的方式固定在所述升温器壳体的第一侧壁上,所述点火装置的中心线与所述升温器壳体的中心线形成的夹角为15-75度,例如为15度、30度、45度、60度、75度,优选为45度。
根据第二方面所述的低温升温器,在与固定有所述点火装置的第一侧壁相对的第二侧壁上等距设置有数个半圆形的倾斜挡片,优选所述挡片的半圆形侧固定在所述第二侧壁上,其与来自发动机排气管的排气相迎的一面与所述第二侧壁形成的夹角为90至170度,例如为95度、100度、105度、110度、115度、120度、125度、130度、135度、140度、145度、150度、155度、160度、165度或170度,优选为120度或125度。利用该挡片,能够在一定程度上改变排气的流向,形成扰流左右,有利于排气与燃烧所产生的热气流混合,从而实现充分、均匀加热排气流的效果。
与背景技术相比,本发明所提供的技术方案具有以上描述的诸多优点,例如燃油-空气混合物的充分雾化、燃点降低、稳定点燃、充分燃烧、降低排气背压等,这些优点使得本发明所提供的点火装置能够在极端的工况、尤其是在低于零度的温度下使排气温度升高,从而实现微粒捕集器的再生。这解决了本领域长久以来一直没有能够解决的微粒捕集器再生难题,从而为柴油车的广泛应用打下坚实的基础。
附图说明
以下将参考附图来描述本发明。应当理解,附图仅仅是用来以举例的方式解释和说明本发明的原理,而无意于将本发明限制于附图中所显示的具体方案。在附图中:
图1是根据本发明一个实施方案的点火装置的剖视图;
图2是根据本发明一个实施方案的预热部的结构示意图;
图3是根据本发明一个实施方案的预热部的蓄热体的结构示意图;
图4是根据本发明一个实施方案的预热部的喷嘴座的结构示意图;
图5是根据本发明一个实施方案的喇叭形导管的结构示意图;
图6是根据本发明一个实施方案的低温升温器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图描述本发明的具体实施方式。本领域的普通技术人员会理解,以下描述和说明仅仅是为了举例说明本发明的原理,而无意于将本发明的保护范围限制于所例举的各种具体方式。
实施例1:一种用于柴油发动机尾气处理的点火装置
图1显示出根据本发明一个实施方案的点火装置100的剖视图。该点火装置100为用于对柴油发动机的排气进行处理的升温器装置的一个组件。在一个实例中,点火装置100接收并且燃烧来自进油管的燃料和来自进气管的新鲜空气。该燃料可以是来自发动机的燃料,例如柴油。或者,该燃料也可以是单独提供的液体或气体燃料,例如丙烷、乙醇等。
点火装置100可以被放置为与来自发动机排气管的排气具有热传递关系。例如,点火装置100可以被至少部分地放置在混合器外壳中,以用于将流入混合器外壳中的排气加热到提升设置在其下游的氧化型催化器(DOC)的效率且允许下游进一步设置的微粒捕集器(DPF)再生的相对高温。作为一个替代方案,点火装置100还可以用于在发动机启动之前预热排放系统,以便在发动机启动时提高排放系统的效率,从而减少冷启动排放。
如图1所示,点火装置100可以包括圆柱形的套筒101,套筒由外套筒和内套筒套叠而成;设置在套筒内的进油管102和进气管103,进油管102用于引入燃油,进气管103用于引入新鲜空气;设置在套筒的第一端部上的预热部104,预热部104由预热棒206、蓄热体204和喷嘴座201构成,与进油管102和/或进气管103连通;设置在套筒侧壁上的点火部105,点火部105包括陶瓷点火塞和用于固定陶瓷点火塞的安装座;和燃烧室106,燃烧室106由所述内套筒构成,与预热部104连接。
圆柱形的套筒101为钢制套筒,由外套筒和内套筒套叠而成。在外套筒和内套筒之间形成有空腔,以产生隔热的作用。例如,该空腔可以是真空的,以减少筒体内外的热传递,进一步加强隔热作用。
进油管102用于从外部引入燃油,例如柴油、丙烷、或高浓度酒精等,用于在点火装置100中燃烧产生热气流,以加热来自发动机排气管的排气。进油管102可以由塑料管或钢管制成。不过,考虑到排气管内的高温,优选进油管102由不锈钢管制成,这样可以耐受高温,同时防止进油管102被排气腐蚀。另外,为了防止排气中的硫腐蚀进油管102,进油管102上还可以涂覆耐腐蚀涂层。
进油管102的入口端设置在套筒的第一端部的端盖上。作为一个替代的实施方案,进油管102的出口可以与预热部104的喷嘴座201连通,从而将燃油直接送入蓄热体204的凹槽202中。
然而,由于柴油车辆经常需要在比较苛刻的环境条件(例如我国东北部的低温天气(甚至到零下30度左右))下工作,导致燃油的温度过低而不易点燃,所以在一个优选的实施方案中,进油管102可以设置成第一进油管部分、第二进油管部分和第三进油管部分。第一进油管部分和第三进油管部分均为直管部分,位于外套筒和内套筒之间。第二进油管部分为弯曲管的形式,设置在内套筒末端内侧或者外侧,位于火焰喷出的路径上。这样,当点火装置100着火燃烧之后,所喷出的热气流能够对弯曲的第二进油管部分进行加热,从而提高进油的温度,有利于进一步的燃烧。
作为进一步的优选方案,在燃油进入点火装置100之前,还可以单独设置一个燃油预热器(例如电加热器),以对燃油进行预热,从而使燃油在点火装置100被点火之前就能达到比较高的温度,提高了点火的稳定性。这样,能够确保根据本发明的点火装置100能够在苛刻的环境条件下也能顺利点燃、可靠地点燃。
作为本发明的一个优点,点火装置100设置有预热部104,用于对燃油或者燃油-空气混合物进行预热。
以下参考图2详细描述预热部104。预热部104由预热棒206、蓄热体204和喷嘴座201构成。预热部104安装在柱形套筒的第一端部的端盖上,靠近进油管102的入口。预热棒206可以由氮化硅棒体和陶瓷压模而成,可输出高达1100度的高温来保证预热工作,且可以在1300度高温情况下正常工作。氮化硅棒体内设置有耐高温的钨丝或钼丝做导电体。作为另一替代方案,陶瓷点火塞105由氮化硼棒体和陶瓷压模而成,氮化硼棒体内设置有耐高温的钨丝或钼丝作为导电体。预热棒206的安装座106由SUS310S材质制成,可耐1200度以上的高温,实时保护预热棒206的使用性能,延长其使用寿命。
作为本发明的另一优点,点火装置100的预热部104设置有蓄热体204。参考图3,蓄热体204可以为钢制构件。在一个具体的实施方案中,蓄热体204由SUS310S不锈钢制成。蓄热体204的作用是吸收来自预热棒206的热量,然后以均匀的方式传递给燃油或者燃油-空气混合物。在一个实施方案中,蓄热体204设置成圆筒状的形式,分成直径较小的通道部301和直径较大的固定部302。预热棒206前端的预热端配合至通道部301的内腔中,并且被其包围。通道部301的外侧设置有螺旋状的凹槽202,该凹槽202构成燃油或燃油-空气混合物的流动通道。当燃油或燃油-空气混合物流过该通道时,被来自蓄热体204的热量加热,从而提高了温度。通过设置蓄热体204,燃油或燃油-空气混合物能够被均匀、缓慢地提升温度,而不会出现被直接强力加热的情况,同时避免了在流动通道内发生燃烧的风险。
作为一个优选方案,凹槽202的横截面设置成矩形形状。作为替代方案,凹槽202的横截面可以设置成其它几何形状,例如方形、半圆形、U形形状等。在一个优选实施方案中,凹槽202的深度小于蓄热体204通道部301的侧壁的厚度。这样,保证了燃油始终在由蓄热体204中的凹槽202所形成的通道中流动,而不与预热棒206接触,这样防止燃油漏入蓄热体204的内腔而被预热棒206直接高温预热、产生蒸气。
蓄热体204的通道部301外侧设置有喷嘴座201。参考图4,喷嘴座201设置成外直径较大的固定部402和外直径较小的配合部401。配合部401的内部轮廓为圆柱体形状,前端形成圆锥体形状,其内侧表面与蓄热体204的通道部301的外侧表面相互吻合,从而与通道部301外侧的凹槽202共同配合形成供燃料流动的流动通路。喷嘴座201的中心处设置有用于喷出燃油的喷嘴口,使得燃油在喷出之后被雾化成燃油喷雾。喷嘴座201内部的圆锥体内壁之间形成的夹角为例如90度至150度,例如为100度、110度、120度、130度或140度。该夹角与蓄热体204通道部301的前端圆锥体部的角度一致。在一个实例中,喷嘴口为圆形孔,其孔径为Φ1.2-2.0mm,喷射角度为30-60度,例如为35度、40度、45度、50度、55度,优选为45度。
另外,在配合部401的靠近固定部402的侧壁中等距设置有多个进气通孔,该进气通孔将内套筒102与螺旋形凹槽202连通,用于将来自进气管103的进气送入由螺旋形凹槽202形成的通路中,从而与燃油相互混合。经混合获得的燃油-空气混合物经喷嘴座201的喷嘴口雾化喷出。
点火装置100的一个重要部件是点火部105,用于引燃经喷嘴口雾化喷出的燃油-空气混合物。点火部105可以是本领域中常用的电火花塞,例如汽油机点火系统中常用的电火花塞。然而,作为优选方案,点火部105使用陶瓷点火塞105。陶瓷点火塞105由氮化硅点火针或氮化硼点火针(其中内置有电发热丝)和陶瓷压模而成。电发热丝优选为钨丝,或者优选为钼丝。陶瓷点火塞105可输出1100度的高温来保证引燃工作,且可以在1300度高温情况下正常工作。陶瓷点火塞105的安装座106由SUS310S材质制作,可耐1200度高温,实时保护陶瓷点火塞105的使用性能,延长其使用寿命。
点火装置100还设置有燃烧室106,其由柱形套筒的内套筒102构成,为钢制件。陶瓷点火塞105伸入燃烧室106中,在接收到通电指令时产生高温,点燃来自喷嘴口的燃油-空气混合物。经过燃烧产生的热气流从燃烧室106喷出,加热排气以及第二进气管部分。
作为一个优选方案,在燃烧室106内还设置有喇叭形导管107。参考图5,喇叭形导管107与喷嘴座201连接,包括圆筒形的导管501和由所述圆筒形的导管501伸出的数根导管条502。这些导管条502的末端向外扩张,形成喇叭状。这样的喇叭形导管107能够保护陶瓷点火塞105不被新鲜空气吹冷或吹灭。同时,喇叭形导管107还能引导新鲜空气的流动,使其均匀扰动,实现充分助燃的效果。在一个实例中,喇叭形导管107由圆筒形不锈钢制件制成,其前端部分被均匀切割,从而形成导管条。进一步优选地,在圆形导管部分中还开设有圆形或椭圆形进气口。
进气管103可以为不锈钢制成的导管,用于将新鲜空气引入燃烧室106中以促进燃烧,同时将部分新鲜空气引入由螺旋形凹槽202形成的通道中与燃油混合。在一个实例中,进气管103的出口设置在柱形套筒第一端部的端盖中,与内套筒102连通,从而将新鲜空气直接送入燃烧室106中。作为另一实例,为了能够对空气进行预热,进气管103设计如下:进气管103设置成第一进气管部分、第二进气管部分和第三进气管部分,其中第一进气管部分和第三进气管部分均为直管,分别穿过外套筒101和内套筒102直接的空间,第二进气管部分为弯管形式,设置在内套筒102末端内侧或外侧,位于火焰喷出的路径上。这样的进气管103设计使得气体在流经第二进气管部分时能够被火焰产生的热气流预热,从而提高其进气温度,有利于点燃和稳定燃烧。作为优选方案,第二进气管部分可以为U形弯管、半圆形弯管、蛇形弯管、螺旋形弯管或带支路的歧管的形式,这样可以增加进气管103与热气流的接触面积,延长进气受热的时间。这样的设置对于点火装置100以及包括这种点火装置100的尾气净化系统在温度比较苛刻的地区如我国东北地区的应用非常有利。如果不采用这样的设置,来自进气管103的新鲜空气温度过低,会导致点火失败,增加产生二次污染的风险。
实施例2:一种用于柴油发动机尾气处理的低温升温器
在本实施例中,提出一种用于柴油发动机尾气处理的低温升温器600。该低温升温器600包括实施例1中的点火装置100。或者,该低温升温器600也可以包括经实施例1中的点火装置100改进而获得的其它点火装置100。
低温升温器600布置在柴油发动机的排气管下游,位于一些常见的尾气处理装置如氧化型催化器(DOC)、微粒捕集器(DPF)的上游,并且为这些处理装置提供经升温处理的排气,从而维持这些尾气处理装置的正常工作。
在一个实施方案中,低温升温器600包括:圆筒形的升温器壳体601,升温器壳体601与柴油发动机的排气管口连接;和实施例1中提供的点火装置100,点火装置100以垂直的方式或斜插的方式固定在所述升温器壳体601的侧壁上,其中套筒的第一端部位于所述升温器壳体601外侧。在一个实施方案中,所述升温器壳体601可由不锈钢材料制成,并且通过连接装置连接到柴油发动机的排气管口。例如,在一个优选实施方案中,所述连接装置为连接法兰602。
如前所述,实施例1中的点火装置100能够在苛刻的环境条件如低温环境下稳定起燃、稳定燃烧,因此,该低温升温器600也能够在这样的条件下稳定起燃、稳定燃烧并使来自发动机排气管的排气稳定、均匀地升温,达到后续设置的尾气处理器所需的温度条件。
在该实施方案中,该低温升温器600部分地设置在升温器壳体601中,例如以垂直的方式或斜插的方式固定在升温器壳体601的侧壁上。这样的设置有利于减小升温器在排气中产生的阻力,从而降低排气的背压,降低对发动机工作的影响。在一个实例中,点火装置100的中心线与升温器壳体601的中心线形成的夹角为15-75度,例如为15度、30度、45度、60度、75度,优选为45度。当然,点火装置100也可以以其它的方式设置在升温器壳体601中,例如全部设置在升温器壳体601中,这是本领域的普通技术人员能够想到的,因此也落在本发明的保护范围内。
另外,采用倾斜方式设置点火装置100并且将点火装置100设置有预热部104的一端设置在升温器壳体601之外,有利于更换陶瓷点火塞105和预热棒206,从而降低维护成本。这也是本发明的一个有利优点。
作为一个替代方案,为了使排气与点火装置100燃烧所产生的热气流均匀混合,在与固定有点火装置100的升温器壳体601第一侧壁相对的第二侧壁上等距设置有数个半圆形的倾斜挡片。这些挡片由钢制冲压片制成,呈半圆形,其半圆形侧通过焊接等方式固定在第二侧壁上。这些挡片是倾斜设置的,其与来自发动机排气管的排气相迎的一面与所述第二侧壁形成的夹角为90至170度,例如为95度、100度、105度、110度、115度、120度、125度、130度、135度、140度、145度、150度、155度、160度、165度或170度,优选为120度或125度。通过这些倾斜设置的挡片,能够将部分排气引至点火装置100与外套筒101的结合部,然后沿第一侧壁流出,从而使排气与热气流更为充分地接触,实现均匀加热的目的。
上述具体实施方式用来解释说明本发明,仅为本发明的优选实施方案,而不是对本发明进行限制。在本发明的精神和权利要求的保护范围内对本发明作出的任何修改、等同替换、改进等都落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于柴油发动机尾气处理的点火装置(100),其特征在于,所述点火装置(100)包括:
圆柱形的套筒(101),所述套筒(101)由外套筒和内套筒套叠而成;
设置在所述套筒(101)内的进油管(102)和进气管(103),所述进油管(102)用于引入燃油,所述进气管(103)用于引入新鲜空气;
设置在所述套筒(101)的第一端部上的预热部(104),所述预热部(104)由预热棒(206)、蓄热体(204)和喷嘴座(201)构成,与所述进油管(102)和/或进气管(103)连通;
设置在所述套筒(101)侧壁上的点火部(105),所述点火部(105)包括陶瓷点火塞和用于固定所述陶瓷点火塞的安装座;和
燃烧室(106),所述燃烧室(106)由所述内套筒构成,与所述预热部(104)连接。
2.根据权利要求1所述的点火装置(100),其特征在于,所述预热棒(206)和所述陶瓷点火塞由氮化硼棒体或氮化硅棒体和发热丝构成,所述发热丝内置在所述氮化硼棒体或氮化硅棒体内,优选地,所述发热丝为钨丝。
3.根据权利要求1所述的点火装置(100),其特征在于,所述蓄热体(204)为圆筒状,其前端部分的外侧壁中设置有螺旋形的凹槽(202),所述凹槽(202)的深度小于所述前端部分的侧壁厚度,优选地,所述凹槽(202)的横截面形状为矩形、方形、半圆形或者U形形状。
4.根据权利要求3所述的点火装置(100),其特征在于,所述喷嘴座(201)包括直径较大的固定部(402)和直径较小的、与所述蓄热部的前端部分相配合的配合部(401),其中在所述固定部(402)的中心位置处设置有用于喷出燃油和/或燃油-空气混合物的喷嘴口。
5.根据权利要求3所述的点火装置(100),其特征在于,所述进气管(103)与所述内套筒连通,其中在所述喷嘴座(201)的配合部(401)的侧壁中等距设置有进气通孔,所述进气通孔将所述内套筒与所述凹槽(202)连通。
6.根据权利要求1所述的点火装置(100),其特征在于,在所述燃烧室(106)内还设置有喇叭形导管(107),所述喇叭形导管(107)与所述喷嘴座(201)连接,包括圆筒形导管(501)和由所述圆筒形导管(501)伸出的扩张成喇叭状的数根导管条(502)。
7.根据权利要求1所述的点火装置(100),其特征在于,所述进油管(102)设置成第一进油管部分、第二进油管部分和第三进油管部分,所述第一进油管部分和所述第三进油管部分沿着所述套筒(101)的长度方向设置在所述套筒(101)内,所述第二进油管部分设置在所述套筒(101)的末端内侧或者设置在所述套筒(101)外侧,位于火焰喷出的路径上,其中所述第二进油管部分设置成U形弯管、半圆形弯管、蛇形弯管、螺旋形弯管或带支路的歧管的形式。
8.一种用于柴油车尾气处理的低温升温器(600),所述低温升温器(600)包括:
圆筒形的升温器壳体(601),所述升温器壳体(601)与柴油发动机的排气管口连接;和
根据权利要求1至7中任一项所述的点火装置(100),所述点火装置(100)以垂直的方式或斜插的方式固定在所述升温器壳体(601)的侧壁上,其中所述套筒(101)的第一端部位于所述升温器壳体(601)外侧。
9.根据权利要求8所述的低温升温器(600),其特征在于,所述点火装置(100)以斜插的方式固定在所述升温器壳体(601)的第一侧壁上,所述点火装置(100)的中心线与所述升温器壳体(601)的中心线形成的夹角为15-75度,例如为15度、30度、45度、60度、75度,优选为45度。
10.根据权利要求8所述的低温升温器(600),其特征在于,在与固定有所述点火装置(100)的第一侧壁相对的第二侧壁上等距设置有数个半圆形的倾斜挡片,优选所述挡片的半圆形侧固定在所述第二侧壁上,其与来自发动机排气管的排气相迎的一面与所述第二侧壁形成的夹角为90至170度,例如为95度、100度、105度、110度、115度、120度、125度、130度、135度、140度、145度、150度、155度、160度、165度或170度,优选为120度或125度。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109373349A (zh) * 2018-11-07 2019-02-22 海宁托博特种陶瓷制品有限公司 柴油尾气处理dpf氮化硅点火棒
CN110953580A (zh) * 2019-11-18 2020-04-03 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种用于柴油机的补燃燃烧器

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109373349A (zh) * 2018-11-07 2019-02-22 海宁托博特种陶瓷制品有限公司 柴油尾气处理dpf氮化硅点火棒
CN109373349B (zh) * 2018-11-07 2024-04-09 海宁托博特种陶瓷制品有限公司 柴油尾气处理dpf氮化硅点火棒
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