CN107956553A - 一种用于dpf再生的燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种使用柴油机排气作为助燃气体的燃油燃烧器，包括燃烧筒，柴油雾化器和点火机构，通过气流分配阀将发动机排气进行分流，取其中的一部分用作助燃气体，燃烧后的尾气与分流出去的另一部分排气混合，形成满足DPF再生要求的高温气体。

Description

一种用于DPF再生的燃烧器
技术领域
本发明涉及柴油发动机排放控制技术，尤其用于颗粒过滤器（DPF）再生的燃烧器。
背景技术
柴油发动车排放后处理技术中的颗粒过滤器（DPF）使用过程中，DPF中积累的颗粒物越来越多，致使发动机排气背压逐渐升高，一段时间后，排气背压高出限定值，需要及时启动再生程序。
再生程序是清除DPF中颗粒物的过程，主要加热再生法，水洗再生法，高压空气反吹法等。加热再生法由加热装置产生温度约为400—600℃的气流，将DPF中积累的颗粒物氧化燃烧掉。目前只有加热再生法可以在不拆卸DPF的情况下进行再生，是比较便捷的方法。可选的加热装置一般有电热装置或燃料燃烧装置。电热装置可将发动机尾气加热到需要的温度，但耗电功率大，车用发电机不能满足用电要求，因此再生时需要外接电源才能完成。燃料燃烧装置采用喷射的燃料，在助燃气流中燃烧，燃烧后的高温尾气导入DPF中实现再生。
CN104454086A公开的DPF再生系统中，采用空气作为助燃气体，电控单元根据收集的温度信号及压力信号控制燃烧器油泵喷油和燃烧器内的电热塞引燃，继而产生高温气体，高温气体汇入发动机排气管对排气管中的废气加热，加热后的废气经DOC氧化进一步升温，实现DPF中的微粒再生。
CN105971692A公开的点火升温装置用于将燃烧的火焰与尾气一起送入ART系统，利用尾气中残余的氧气助燃来使得尾气的温度迅速升高，使得滞留在DPF内的微小颗粒物燃烧，点火升温装置采用空气进行助燃。
CN206545532U公开一种燃烧混合器用独立燃烧装置，包括同轴心直径不同且连通的第一内壳和第二内壳，分别形成第一内部独立燃烧腔和第二内部独立燃烧腔，第一内壳另一端的外壁通过第二安装座与壳体固定连接，可以避免尾气流动对燃油燃烧的影响，尾气不会对火焰造成冲刷。
以上燃烧装置都是以空气作为助燃气体。对于较大功率的发动机而言，由于需要上千瓦的大功率高压风机，车用发电机或电池没有这样的供电能力，因此DPF再生时需要外接电源，使用很不方便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用柴油机排气作为助燃气体的燃油燃烧器，该燃烧器点火、燃烧可靠性高，为后端的DPF提供满足再生要求的高温气体。
本发明将发动机排气进行分流，取其中的一部分用作助燃气体，燃烧后的尾气与分流出去的另一部分排气混合，形成满足DPF再生要求的高温气体。
本发明的燃烧器包括燃烧筒，柴油雾化器和点火机构，柴油雾化器用于向燃烧筒提供雾化的柴油，点火机构位于燃烧筒中，用于点燃雾化的柴油，其特征在于，所述燃烧筒的前段为多孔管壁，其同轴有一助燃气外筒，该助燃气外筒与燃烧筒前段和前后端的环形封板形成环形的助燃气腔道，助燃气进气管切向连通该助燃气腔道，燃烧筒前段的筒口处有封板，所述柴油雾化器的喷嘴固定于该封板中央，燃烧筒的后段直径大于燃烧筒前段，燃烧筒后段外有一同轴尾气外筒，柴油机排气管道切向连通由尾气外筒与燃烧筒后段形成的环形尾气腔道，燃烧筒末端和环形尾气腔道连通混合腔，柴油发动机排气管道中有三通管，三通管的第一通路连通柴油机排气管道，第二通路连通所述助燃气进气管，第三通路连通所述环形尾气腔道，第二通路和/或第三通路中有气流分配阀。
优选的是，所述三通管为气流分配阀，三通管中有一可转动的阀板，通过阀板转动角度的变化可使第一通路进入的气流在二通路和第三通路之间进行分配，阀板连接电动机构。
所述环形尾气腔道中有螺旋形叶片，或者环形尾气腔道的末端有环形多孔板，有利于发动机排气在尾气腔道环绕燃烧筒流动，实现快速换热。
所述燃烧器后段末端有多孔蓄热体，降低环形尾气腔道中气流对燃烧筒点火和燃烧过程的影响，前端未完全燃烧的柴油可以在多孔蓄热体中进一步燃烧，确保雾化的柴油完全燃烧。
优选的是，本发明燃烧器还包括电控单元、压力传感器和若干温度传感器，所述点火机构、柴油雾化器、气流分配阀由电控单元控制，通过调试获取燃烧器可点火时气流分配阀的开启位置和燃烧状态较好时的气流分配阀开启位置，启动再生程序时，电控单元启动气流分配阀至可点火时的开启位置，然后电控单元启动点火装置和柴油雾化器，当电控单元获得燃烧器后端的温度传感器的升温信号时，气流分配阀转换至燃烧状态较好时的开启位置，燃烧过程电控单元依据燃烧器后端的温度传感器读数控制柴油雾化器的流量，当压力传感器输出值降低到设定值，或者DPF后端的温度传感器读数升高到设定温度时，关闭点火机构和柴油雾化器电源，完成再生程序。
所述助燃气进气管中有流量传感器，流量传感器连接电控单元，电控单元调试获取燃烧器可点火时的流量传感器读数和燃烧状态较好时的流量传感器读数，启动再生程序时，电控单元启动气流分配阀，调节至可点火时的流量传感器读数，当电控单元获得位于燃烧器后端的温度传感器的升温信号时，气流分配阀调节至燃烧状态较好时的流量传感器读数。
本发明通过对排气气流进行分配，以适量的排气作为助燃气体参与柴油的燃烧，不需要高压风机进行助燃，解决车用发电机和电池无法向高压风机供电的难题，系统耗电小于100瓦。本发明构造简单，可靠性高，可用于以柴油为燃料的道路移动车辆、工程机械、农用机械或者发电机组中对DPF进行再生。
附图说明
图1是本发明一种实施方式零件图。
图2是燃烧器外形图。
图3是燃烧器的剖视图。
图4是安装有气流分配阀的燃烧器立体图。
图5是安装有气流分配阀的燃烧器后侧视图。
图6是气流分配阀立体图。
图7是气流分配阀剖视图。
具体实施方式
如图所示，燃烧筒的前段1为多孔管壁，其同轴有一助燃气外筒2，该助燃气外筒2与燃烧筒前段1、前端的环形封板3和后端的环形封板4形成环形的助燃气腔道5，助燃气进气管6切向连通该助燃气腔道5，燃烧筒前段1的筒口处有封板7。
燃油雾化器包括油泵11，管道12和喷嘴13，喷嘴13安装在封板7的中央。点火机构可采用电弧点火机构或电热塞点火机构，优选的是电弧点火机构，由高压包14、导线15和两对火花塞16、17构成，两对火花塞16、17固定在封板7上，其中一对火花塞16的放电端位于喷嘴13前方1—5cm处，另一对火花塞17的放电端位于喷嘴13前方5—20cm处。
燃烧筒的后段21连通燃烧筒前段1，其直径大于燃烧筒前段1。燃烧筒后段21的末端有多孔蓄热体22。燃烧筒后段21外有一同轴的尾气外筒23，柴油机排气管道通过扩张管24切向连通由尾气外筒23与燃烧筒后段21形成的环形尾气腔道25。环形尾气腔道25末端有环形多孔板26，以促进气流在环形尾气腔道12环绕燃烧筒后段21流动，有利于快速换热。燃烧筒后段21的末端和环形尾气腔道25连通混合腔27。
柴油机排气管道中连接有气流分配阀31，该气流分配阀31有三个通路，第一通路32连通柴油机排气管道，第二通路33连通燃烧器的助燃气进气管6，第三通路34连通燃烧器的环形尾气腔道的扩张管24。气流分配阀31中有一可转动的阀板35，通过阀板35转动角度的变化可使第一通路32进入的气流在二通路33和第三通路34之间进行分配，在阀板35转动至零角度时，阀板35关闭二通路33。在阀板35转动至最大角度时，阀板35关闭第三通路34。气流分配阀31的转动角度由电机36和减速机构37控制。
本发明电控部分包括电控单元、压力传感器和若干温度传感器，点火机构、油泵11、电机36由电控单元进行控制。位于发动机排气系统中的压力传感器读数升高到设定的再生程序启动压力时，可由机动车驾驶员或车辆自动启动再生程序。
阀板35的调节可采用以下方式：电控单元启动电机36，阀板35关闭第二通路33，电控单元启动点火装置和油泵11，阀板35逐渐转动开启，当电控单元获得位于燃烧器后端的温度传感器的升温信号时，说明点火成功，阀板35继续打开一个角度至燃烧状态较好的开启状态。
阀板35的调节还可采用以下方式：电控单元启动电机36，阀板35关闭第三通路34，将发动机排气全部流经燃烧器的燃烧筒，电控单元启动点火装置和油泵11，阀板35逐渐转动开启第三通路34，当电控单元获得位于燃烧器后端的温度传感器的升温信号时，阀板35停止转动，然后电控单元控制阀板35反向转动一个角度，补偿因温度传感器的升温检测滞后所转动的角度。
助燃气进气管6中还可以有流量传感器，流量传感器连接电控单元。阀板35的调节还可采用以下方式：电控单元调试获取燃烧器可点火时的流量传感器读数和燃烧状态较好时的流量传感器读数，启动再生程序时，电控单元调节阀板35至可点火时的流量传感器读数，当电控单元获得位于燃烧器后端的温度传感器的升温信号时，阀板35调节至燃烧状态较好时的流量传感器读数。
燃烧过程中，电控单元依据燃烧器后端的温度传感器读数控制柴油雾化器的流量，使混合气流温度达到预先设定的DPF再生温度。当压力传感器读数降低到设定值，或者DPF后端的温度传感器读数升高到设定温度时，关闭点火机构和油泵11电源，发动机延时供应排气直至DPF后端温度下降，再生程序完成。

Claims (7)

1.一种用于DPF再生的燃烧器，包括燃烧筒，柴油雾化器和点火机构，柴油雾化器用于向燃烧筒提供雾化的柴油，点火机构位于燃烧筒中，用于点燃雾化的柴油，其特征在于，所述燃烧筒的前段为多孔管壁，其同轴有一助燃气外筒，该助燃气外筒与燃烧筒前段和前后端的环形封板形成环形的助燃气腔道，助燃气进气管切向连通该助燃气腔道，燃烧筒前段的筒口处有封板，所述柴油雾化器的喷嘴固定于该封板中央，燃烧筒的后段直径大于燃烧筒前段，燃烧筒后段外有一同轴尾气外筒，柴油机排气管道切向连通由尾气外筒与燃烧筒后段形成的环形尾气腔道，燃烧筒末端和环形尾气腔道连通混合腔，柴油发动机排气管道中有三通管，三通管的第一通路连通柴油机排气管道，第二通路连通所述助燃气进气管，第三通路连通所述环形尾气腔道，第二通路和/或第三通路中有气流分配阀。
2.根据权利要求1所述燃烧器，其特征在于，所述三通管为气流分配阀，三通管中有一可转动的阀板，通过阀板转动角度的变化可使第一通路进入的气流在二通路和第三通路之间进行分配，阀板连接电动机构。
3.根据权利要求1或2所述燃烧器，其特征在于，所述环形尾气腔道中有螺旋形叶片。
4.根据权利要求1或2所述燃烧器，其特征在于，所述环形尾气腔道的末端有环形多孔板。
5.根据权利要求1或2所述燃烧器，其特征在于，所述燃烧器后段末端有多孔蓄热体。
6.根据权利要求1或2所述燃烧器，其特征在于，所述燃烧器还包括电控单元、压力传感器和若干温度传感器，所述点火机构、柴油雾化器、气流分配阀由电控单元控制，通过调试获取燃烧器可点火时气流分配阀的开启位置和燃烧状态较好时的气流分配阀开启位置，启动再生程序时，电控单元启动气流分配阀至可点火时的开启位置，然后电控单元启动点火装置和柴油雾化器，当电控单元获得燃烧器后端的温度传感器的升温信号时，气流分配阀转换至燃烧状态较好时的开启位置，燃烧过程电控单元依据燃烧器后端的温度传感器读数控制柴油雾化器的流量，当压力传感器输出值降低到设定值，或者DPF后端的温度传感器读数升高到设定温度时，关闭点火机构和柴油雾化器电源，完成再生程序。
7.根据权利要求6所述燃烧器，其特征在于，所述助燃气进气管中有流量传感器，流量传感器连接电控单元，电控单元调试获取燃烧器可点火时的流量传感器读数和燃烧状态较好时的流量传感器读数，启动再生程序时，电控单元启动气流分配阀，调节至可点火时的流量传感器读数，当电控单元获得位于燃烧器后端的温度传感器的升温信号时，气流分配阀调节至燃烧状态较好时的流量传感器读数。
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