CN118066004A - 用于内燃机的排气系统的加热设备 - Google Patents

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弗朗切斯科·拿波里
路易吉·卢布拉诺
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Abstract

一种用于内燃机(2)的排气系统(1)的加热设备(6),具有:主管状本体(12),其包含由彼此相对的第一底壁(14)和第二底壁(15)界定的燃烧室(7);被配置成喷射燃料的燃料喷射器(9);入口开口(19),其能够连接到风扇(8)以接收空气流,该空气流被引导到燃烧室(7)并与燃料混合;次管状本体(23),其布置在主管状本体(12)内部和燃烧室(7)内部,并且具有侧壁(24),该侧壁(24)布置在距主管状本体(12)的侧壁(16)的给定距离处,以便将燃烧室(7)的初始部分分成位于次管状本体(23)内部的中心区域(25)和位于次管状本体(23)周围的环形外周区域(26)。

Description

用于内燃机的排气系统的加热设备
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2022年11月24日提交的意大利专利申请第102022000024240号的优先权,其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的排气系统的加热设备。
背景技术
内燃机的排气系统包括排气管,沿着排气管安装至少一个处理设备,用于处理来自内燃机的废气;特别地,总是提供(氧化或还原)催化剂,催化剂中可以添加颗粒过滤器。为了发挥作用(即,为了产生催化转化),催化剂需要在相对较高的工作温度下工作(现代催化剂也在接近800℃的温度下工作),因为只有在达到工作温度时,才会发生将未燃烧的碳氢化合物、氮氧化物和一氧化碳转化为二氧化碳、水和氮气的化学反应。
在冷启动步骤期间(即,当内燃机在长时间停止之后被启动时,导致内燃机的各种部件的温度达到室温),催化剂的温度在相对较长的时间内保持远低于工作温度(在冬天以及在内燃机总是或几乎总是怠速运转的城市道路期间,也有几分钟远低于工作温度)。因此,在冷启动步骤期间,即在催化剂尚未达到其工作温度的时间段期间,出口处的污染物排放很高,因为催化剂的净化效果是无效的或者无论如何不是非常有效的。
为了加快达到催化剂的工作温度,专利文献EP0631039A1、WO2012139801A1和US8006487B2提出沿着排气管安装加热设备,该加热设备通过燃烧燃料产生流过催化剂的(非常)热的空气流。特别地,加热设备包括燃烧室,该燃烧室在出口处连接到排气管(就在催化剂的上游)并且在入口处连接到风扇,该风扇产生流过燃烧室的气流;在燃烧室中,还布置有燃料喷射器和火花塞,燃料喷射器喷射与空气混合的燃料,火花塞周期性地发出火花以点燃空气-燃料混合物,从而获得加热空气的燃烧。
在已知的加热设备中,燃料的燃烧并不总是在所有的工作条件下都完全,因此可能发生(特别是当喷射大量燃料以产生大量热量时)未燃烧的燃料到达排气管;当未燃烧的燃料到达排气管时,它可以在排气管内局部地燃烧,导致突然的、不期望的和不希望的温度升高,或者它也可以在排气管内不燃烧(例如,由于缺乏合适的触发或由于缺氧),从而释放到环境中,增加污染物排放的量(特别是未燃烧的HC组的量)。
专利US3070150A描述了一种空气雾化燃烧器,其中燃烧空气和液体燃料油都被供应到喷嘴;燃烧空气在压力下供应,用于以燃料混合物的形式夹带燃料通过共用孔口。
专利申请WO2012106335A2描述了一种用于内燃机的废气处理系统,该废气处理系统包括再生设备,该再生设备接收来自发动机的废气并布置在颗粒过滤器的上游。再生设备联接到空气/燃料喷嘴,该喷嘴接收来自压缩机的压缩空气和燃料的供应;燃料和压缩空气被迫通过喷嘴的孔口,用于雾化燃料。由阀调节的旁通管线将压缩空气从压缩机提供到再生设备,而不流过喷嘴的孔口。
专利申请DE4209470A1描述了一种位于内燃机的排气系统中的燃烧器,用于颗粒过滤器的再生。燃烧器包括燃烧室,燃料喷嘴布置在燃烧室中,设置在燃烧空气的侧供应的喷嘴的侧面;发动机的废气被输送到颗粒过滤器上游的混合室中,用于与燃烧气体混合。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于内燃机的排气系统的加热设备,所述加热设备允许在所有操作条件下获得燃料的完全且稳定的燃烧(即,不会将未燃烧的燃料引入排气管并且不会过度加热排气管),允许获得高能量效率(即,燃料的化学能转化为热量的高转化,该热量在排气系统内部传递),此外,该加热设备制造简单且成本低廉。
根据本发明,根据所附权利要求中所要求的内容,提供了一种用于内燃机的排气系统的加热设备。
权利要求描述了本发明的优选实施例,形成本说明书的整体部分。
附图说明
现在将参照附图描述本发明,附图示出了本发明的非限制性示例实施例,其中:
图1是设置有根据本发明制造的加热设备的内燃机的排气系统的局部示意图;
图2是图1中加热设备的立体图;
图3是图1中加热设备的纵向剖视图;
图4和图5是图3中相应细节的放大比例的两个不同视图;
图6是图3中的组件的分解立体图;和
图7和8是图6中组件的两个部件的立体图。
附图中附图标记列表
1排气系统
2内燃机
3排气管
4消音器
5处理设备
6加热设备
7燃烧室
8风扇
9燃料喷射器
10火花塞
11出口管
12主管状本体
13纵向轴线
14底壁
15底壁
16侧壁
17出口开口
18混合室
19入口开口
20入口管
21止回阀
22底壁
23次管状本体
24侧壁
25中心区域
26外周区域
27中心通道开口
28外周通道开口
29会聚喷嘴
30入口开口
31出口开口
32会聚喷嘴
33入口开口
34出口开口
35通孔
36通孔
37容纳元件
38中心通路
39电极
40通孔
41通孔
D1直径
D2直径
L1长度
L2长度
具体实施方式
在图1中,附图标记1总体上表示内燃机2的排气系统。
排气系统1包括排气管3,排气管3源自内燃机2的排气歧管,并终止于消音器4,废气从消音器4释放到大气中。沿着来自内燃机的排气管3安装至少一个废气处理设备5;特别地,总是提供(氧化或还原)催化剂,催化剂中可以添加颗粒过滤器。为了发挥作用(即,为了产生催化转化),催化剂需要在相对较高的工作温度下工作(现代催化剂也在接近800℃的温度下工作),因为只有在达到工作温度时,才会发生将未燃烧的碳氢化合物、氮氧化物和一氧化碳转化为二氧化碳、水和氮气的化学反应。
为了加快处理设备5的加热,即为了允许处理设备5更快地达到其工作温度,排气系统1包括加热设备6(燃烧器),该加热设备6通过燃烧燃料产生流过处理设备5的(非常)热的空气流。
加热设备6包括燃烧室7,该燃烧室7在出口处连接到排气管3(就在处理设备5的上游)并且在入口处连接到风扇8(即连接到气泵),该风扇8产生流过燃烧室7的气流。燃料喷射器9喷射与空气混合的燃料,直接设置在燃烧室7中的火花塞10周期性地发出火花以点燃空气-燃料混合物,从而获得加热空气的燃烧。加热设备6的燃烧室7终止于从排气管3出来的出口管11(就在处理设备5的上游)。
根据图2和3所示的内容,加热设备6包括具有纵向轴线13的主管状本体12(例如,具有圆柱形形状并具有圆形或椭圆形横截面);主管状本体12内部的燃烧室7在两端由两个彼此相对的底壁14和15界定,并且由将两个底壁14和15彼此连接的侧壁16侧向地界定。底壁15在中心穿孔,用于出口管11出来,出口管11终止于排气管3;也就是说,底壁15具有来自燃烧室7的热空气的出口开口17,出口管11源自该出口开口17。
根据图3所示的内容,提供混合室18,混合室18布置在燃烧室7旁边,并通过底壁14与燃烧室7隔开;混合室18接收来自燃料喷射器9的燃料(即燃料喷射器9在混合室18内部喷射燃料),并通过入口开口19(如图1所示)接收空气(其构成助燃物并必须与燃料混合),该入口开口19借助于入口管20(如图1和2所示)连接到风扇8。换句话说,通过入口开口19,混合室18接收空气流,该空气流随后流入燃烧室7。优选地,空气(相对于混合室18)以切向定向的流动进入入口开口19,即入口管20(相对于混合室18)切向定向,用于引起进入混合室18的空气流围绕纵向轴线13的圆形涡旋运动。
根据图1所示的可能的(但非限制性的)实施例,在入口开口19处设置止回阀21,该止回阀21仅允许空气流向燃烧室7(即进入主管状本体12)。优选地,止回阀21是被动的(即,不包括产生运动的电动、液压或气动致动器),是压力控制的,并且仅当止回阀21上游的压力大于止回阀21下游的压力时才打开。止回阀21的功能是防止当不使用加热设备6时(因此,当风扇8关闭时),废气可以上升从入口开口19排出,并因此在不流过处理设备5的情况下扩散到环境中。可替换地,止回阀21可以沿着出口管11安装,例如在出口开口17处;在这种情况下,止回阀21允许仅从燃烧室7朝向排气管3排出的气流(从主管状本体12朝向排气管3排出),即防止废气从排气管3流向燃烧室7(进入主管状本体12)。
提供面向底壁14并与底壁14相对的底壁22,该底壁22固定到主管状本体12的端部,并在相对于底壁14的相对侧上轴向地界定混合室18;也就是说,混合室18在一侧由底壁22轴向地界定,而在相对侧由底壁14轴向地界定;然而,燃烧室7在一侧由底壁14轴向地界定,而在相对侧由底壁15轴向地界定。底壁22和15布置在主管状本体12的两个相对端,即构成主管状本体12的两个“塞”(中心穿孔的);然而,底壁14布置在主管状本体12的内部,在底壁22和15之间,并且在外部具有圆形凸缘,该凸缘在内部焊接到主管状本体12的侧壁16。
根据图3所示的内容,提供次管状本体23,该次管状本体23布置在主管状本体12内部和燃烧室7内部,直接连接到底壁14,并具有侧壁24,该侧壁24布置在距主管状本体12的侧壁16的给定距离处,以便将燃烧室7的初始部分分成圆柱形中心区域25以及环形外周区域26,圆柱形中心区域25位于次管状本体23的内部,环形外周区域26位于次管状本体23周围。也就是说,在次管状本体23处,位于次管状本体23内部的空间对应于中心区域25,而位于次管状本体23外部的空间(围绕次管状本体23并且在次管状本体23的侧壁24和主管状本体12的侧壁16之间)对应于外周区域26。
根据优选的实施例,底壁14和次管状本体23形成一个单一的不可分割的单元,其中,次管状本体23从底壁14突出。换句话说,次管状本体23以不可分离的方式直接地连接到底壁14,次管状本体23从底壁14突出。
根据图4中更好地示出的内容,底壁14具有一个单一的中心通道开口27,该开口27被配置成将由燃料喷射器9喷射的燃料和部分空气流引入次管状本体23(即,引入进燃烧室7的中心区域25);可替换地,根据未示出的不同实施例,底壁14可以具有两个或更多个配置成引导燃料的中心通道开口27。此外,底壁14具有多个(在附图中示出的实施例中为三个)外周通道开口28,这些外周通道开口28被配置成将剩余部分的空气流引导到次管状本体23的外部(即,引导到围绕次管状本体23的燃烧室7的环形外周区域26中);可替换地,根据未示出的不同实施例,底壁14可以具有不同数量的外周通道开口28(例如,只有一个外周通道开口28或者两个、四个、五个、六个……外周通道开口28)。
根据优选的实施例,每个外周通道开口28被成形为引起剩余部分的空气流(即,没有流过中心通道开口27的部分空气流)围绕纵向轴线13的圆形涡旋运动。
根据图4所示的内容,会聚喷嘴29穿过底壁14,所述会聚喷嘴29接合底壁14的中心通道开口27,在混合室18和燃烧室7的中心区域25之间建立连通,并且部分地布置在混合室18内部,且部分地布置在燃烧室7的中心区域25内部(即,在次管状本体23内部);也就是说,会聚喷嘴29具有位于混合室18中的(较大的)入口开口30和位于燃烧室7的中心区域25中(即在次管状本体23内部)的(较小的)出口开口31。
提供另一个会聚喷嘴32,其与会聚喷嘴29同轴并且布置在会聚喷嘴29内部;也就是说,两个喷嘴29和32布置在彼此内部。
根据附图所示的优选实施例,会聚喷嘴32具有入口开口33,该入口开口33位于混合室18中,并且与燃料喷射器9的喷射尖端同轴并面向燃料喷射器9的喷射尖端,燃料从燃料喷射器9的喷射尖端流出;也就是说,燃料喷射器9通过入口开口33将燃料直接喷射到会聚喷嘴32中(即,直接在会聚喷嘴32内部)。特别地,燃料喷射器9与会聚喷嘴32(并且因此也与会聚喷嘴29)同轴(即,沿着纵向轴线13对准),并且燃料从其流出的燃料喷射器9的喷射尖端位于混合室18内部。
根据附图中所示的优选实施例,会聚喷嘴32具有出口开口34,该出口开口34布置在会聚喷嘴29内部,与会聚喷嘴29的出口开口31相距非零距离。
根据附图中未示出的优选实施例,会聚喷嘴29的入口开口30仅接收空气,并且仅接收来自一系列通孔35的空气,这些通孔35径向地形成在会聚喷嘴29的侧壁中。优选地,通孔35被定向成引起空气围绕纵向轴线13的圆形涡旋运动。
根据附图所示的优选实施例,会聚喷嘴32的入口开口33仅从一系列通孔36接收空气,这些通孔36径向地形成在喷嘴的侧壁中。优选地,通孔36被定向成引起空气围绕纵向轴线13的涡旋运动。
总之,由燃料喷射器9喷射的燃料完全进入会聚喷嘴32;然而,由入口管20供应到混合室18中的空气(即助燃物)部分地通过通孔36进入会聚喷嘴32,并部分地通过通孔35进入会聚喷嘴29(由入口管20供应到混合室18中的剩余部分的空气没有进入会聚喷嘴29和32,而是通过底壁14的外周通道开口28流出混合室18)。燃料和空气从会聚喷嘴29和32流出,被导向燃烧室7的中心区域25(即,在次管状本体23内部)。
根据优选实施例,燃料喷射器9被配置成引起喷射的燃料围绕纵向轴线13的旋转运动;也就是说,燃料喷射器9是“涡旋”型的,并赋予喷射的燃料围绕喷射方向(即围绕纵向轴线13)的涡旋运动。
根据图3所示的优选实施例,提供管状容纳元件37,该管状容纳元件37穿过底壁22(即,穿过底壁22布置),并在内部容纳燃料喷射器9的端部。也就是说,燃料喷射器9插入穿过底壁22布置的容纳元件37内部。特别地,容纳元件37内部具有中心通路38,燃料喷射器9布置在该中心通路38中;中心通路38终止于发散的沉头部分,该沉头部分布置在燃料喷射器9的喷射点的下游(即燃料从其流出的燃料喷射器9的喷射尖端的下游)。根据图3和4所示的优选实施例,会聚喷嘴32靠在容纳元件37上,因此会聚喷嘴32的入口开口33布置在容纳元件37的中心通路38的端部处;也就是说,会聚喷嘴32的底壁与容纳元件37的底壁接触。
根据图5所示的内容,火花塞10(设有成对的电极39)穿过主管状本体12的侧壁16和次管状本体23的侧壁24安装,使得火花塞10的电极39布置在燃烧室7的中心区域25中(即在次管状本体23内部)以触发由于从入口开口19进入的空气与由燃料喷射器9喷射的燃料的混合而产生的空气和燃料混合物的燃烧。特别地,主管状本体12的侧壁16具有径向定向(即垂直于纵向轴线13)的通孔40,并且类似地,次管状本体23的侧壁24具有径向定向且与通孔40同轴的通孔41;火花塞10穿过两个通孔40和41布置,从而将其电极39布置在燃烧室7的中心区域25中(即,在次管状本体23内部)。
根据图3所示的优选实施例,次管状本体23在与底壁14相对的一侧以会聚的圆锥形配置终止,该配置允许将在次管状本体23内部产生的火焰集中在中心,即允许将火焰集中在纵向轴线13周围。
根据图3所示的优选实施例,次管状本体23具有轴向长度L2(即平行于纵向轴线13测量),其范围为燃烧室7的轴向长度L1的40%至60%。
根据图3所示的优选实施例,次管状本体23具有最大直径D2(垂直于纵向轴线13测量),其范围为燃烧室7的最大直径D1的75%至90%。
根据优选实施例,底壁14的外周通道开口28的尺寸确定为使得流过外周通道开口28的空气流量高于(大于)流过中心通道开口27(即,流过两个会聚喷嘴29和32)的空气流量。特别地,流过外周通道开口28的空气流量是流过中心通道开口27的空气流量的1.7至2.8倍。
在不脱离本发明的保护范围的情况下,本文描述的实施例可以彼此组合。
上述加热设备6具有许多优点。
首先,由于助燃空气与由燃料喷射器9喷射的燃料的最佳混合,上述加热设备6允许在所有工作条件下(特别是当喷射大量燃料以产生大量热量时)获得燃料的完全燃烧(即,不会将未燃烧的燃料引入排气管3中)。这一结果的获得还得益于这样的事实,即燃烧在燃烧室7的中心区域25中(即,在次管状本体23内部)在(相对)较多的混合物的条件下开始,并且当流入燃烧室7的外周区域26中(即,在次管状本体23外部和次管状本体23周围)的空气到达燃烧中时,燃烧在次管状本体23外部完成。
燃烧在燃烧室7的中心区域25中(即,在次管状本体23内部)在(相对)较多的混合物的条件下开始,允许当加热设备6被点燃并且处于室温时容易获得火焰的点燃。
此外,上述加热设备6具有高能量效率,因为被加热的燃料的化学能的非常高的部分被转换成在排气系统内部传递的热量,而分散的热量(即,没有在排气系统内部传递的热量)被明确地减少。这个结果是由于次管状本体23的存在而获得的,在次管状本体23周围产生新鲜空气的管状垫。事实上,来自底壁14的外周通道开口28的新鲜空气流过围绕次管状本体23的燃烧室7的外周区域26。以这种方式,主管状本体12的侧壁16保持相对较冷,防止热量通过侧壁16向外部散发,从而将热量集中到排气系统。出于同样的原因,由于由围绕次管状本体23的侧壁24流动的新鲜空气引起的连续冷却,次管状本体23的侧壁24也保持相对较冷。示意性地,次管状本体23内部的火焰的温度在1000℃的数量级,而同样在长时间工作之后,管状本体23的侧壁24的温度在400-500℃的数量级。
主管状本体12的侧壁16和次管状本体23的侧壁24保持相对较冷的事实(也是在加热设备6的长时间工作之后)使得上述加热设备6特别适合于连续工作(即,延长几分钟,并且也可以延长几十分钟),因为加热设备6的部件的热应力无论如何都是有限的并且因此也在连续工作期间是可承受的。
上述加热设备6关于整体尺寸具有高热功率;即尽管相对较小,上述加热设备6允许产生高热功率。
最后,上述加热设备6制造简单且成本低廉,因为加热设备6由少量零件组成,这些零件具有不复杂的形状,并且易于用标准的焊接和组装操作来连接。

Claims (16)

1.一种用于内燃机(2)的排气系统(1)的加热设备(6),加热设备(6)包括:
主管状本体(12),其包含由彼此相对的第一底壁(14)和第二底壁(15)界定的燃烧室(7);
配置为喷射燃料的燃料喷射器(9);
一个单一的入口开口(19),其能够连接到风扇(8)以接收空气流,该空气流被引导到燃烧室(7)并与燃料混合;
火花塞(10),其穿过主管状本体(12)的侧壁(16)安装,以触发空气和燃料的混合物的燃烧;和
混合室(18),其布置在燃烧室(7)旁边,通过第一底壁(14)与燃烧室(7)分开,接收来自入口开口(19)的空气并接收来自燃料喷射器(9)的燃料;
加热设备(6)其特征在于:
混合室(18)直接从入口开口(19)接收空气,该入口开口(19)通向混合室(18);
提供次管状本体(23),其布置在主管状本体(12)内部和燃烧室(7)内部,直接连接到第一底壁(14)并具有侧壁(24),侧壁(24)布置在距主管状本体(12)的侧壁(16)的给定距离处,以便将燃烧室(7)的初始部分分成位于次管状本体(23)内部的中心区域(25)和位于次管状本体(23)周围的环形外周区域(26);和
第一底壁(14)具有至少一个中心通道开口(27),中心通道开口(27)被配置为将燃料和部分空气流引导到在燃烧室(7)的中心区域(25)中的次管状本体(23)中,并且第一底壁(14)具有至少一个外周通道开口(28),外周通道开口(28)被配置为将剩余部分的空气流引导到在燃烧室(7)的环形外周区域(26)中的次管状本体(23)的外部。
2.根据权利要求1所述的加热设备(6),其中外周通道开口(28)被成形为引起剩余部分的空气流的圆形涡旋运动。
3.根据权利要求1所述的加热设备(6),包括:
第一会聚喷嘴(29),其接合第一底壁(14)的中心通道开口(27),在混合室(18)和燃烧室(7)的中心区域(25)之间建立连通,并且部分地布置在混合室(18)内部,且部分地布置在燃烧室(7)的中心区域(25)内部;和
第二会聚喷嘴(32),其与第一会聚喷嘴(29)同轴并且布置在第一会聚喷嘴(29)内部。
4.根据权利要求3所述的加热设备(6),其中第二会聚喷嘴(32)具有出口开口(34),出口开口(34)布置在第一会聚喷嘴(29)内部,与第一会聚喷嘴(29)的出口开口(31)相距非零距离。
5.根据权利要求3所述的加热设备(6),其中第一会聚喷嘴(29)的入口开口(30)仅接收空气,并且仅接收来自一系列第一通孔(35)的空气,该些第一通孔(35)径向地形成在第一会聚喷嘴(29)的侧壁中,并且优选地定向成引起空气的涡旋运动。
6.根据权利要求3所述的加热设备(6),其中:
第二会聚喷嘴(32)具有入口开口(33),该入口开口(33)与燃料喷射器(9)的喷射尖端同轴并且面向燃料喷射器(9)的喷射尖端,燃料从燃料喷射器(9)的喷射尖端流出;和
第二会聚喷嘴(32)的入口开口(33)仅从一系列第二通孔(36)接收空气,该些第二通孔(36)径向地形成在第二会聚喷嘴(32)的侧壁中,并且优选地定向成引起空气的涡旋运动。
7.根据权利要求3所述的加热设备(6),包括管状容纳元件(37),该管状容纳元件(37)穿过面向第一底壁(14)并与第一底壁(14)相对的第三底壁(22),并且在内部容纳燃料喷射器(9)的端部。
8.根据权利要求7所述的加热设备(6),其中第二会聚喷嘴(32)靠在容纳元件(37)上。
9.根据权利要求1所述的加热设备(6),其中燃料喷射器(9)被配置成引起所喷射的燃料的旋转运动。
10.根据权利要求1所述的加热设备(6),其中混合室(18)由主管状本体(12)的侧壁(16)侧向地界定,并且第一底壁(14)布置在主管状本体(12)内部且固定到主管状本体(12)的侧壁(16)。
11.根据权利要求1所述的加热设备(6),包括第三底壁(22),第三底壁(22)面向第一底壁(14)并与第一底壁(14)相对,被固定到主管状本体(12)的端部,并且相对于第一底壁(14)在相对侧轴向地界定混合室(18)。
12.根据权利要求1所述的加热设备(6),其中:
火花塞(10)的电极(39)布置在燃烧室(7)的中心区域(25)中的次管状本体(23)内部;和
主管状本体(12)的侧壁(16)具有第一通孔(40),火花塞(10)穿过第一通孔(40)布置,并且次管状本体(23)的侧壁(24)具有与第一通孔同轴的第二通孔(41),火花塞(10)穿过第二通孔(41)布置。
13.根据权利要求1所述的加热设备(6),其中:
次管状本体(23)具有轴向长度(L2),其范围为燃烧室(7)的轴向长度(L1)的40%至60%;和
次管状本体(23)具有最大直径(D2),其范围为燃烧室(7)的最大直径(D1)的75%至90%。
14.根据权利要求1所述的加热设备(6),其中第一底壁(14)的外周通道开口(28)的尺寸确定为使得流过外周通道开口(28)的空气流量大于流过中心通道开口(27)的空气流量。
15.根据权利要求14所述的加热设备(6),其中流过外周通道开口(28)的空气流量是流过中心通道开口(27)的空气流量的1.7至2.8倍。
16.一种内燃机(2)的排气系统(1),排气系统(1)包括:
排气管(3),其源自内燃机(2)的排气歧管并终止于消音器(4),废气从消音器(4)释放到大气中;
沿着排气管(3)布置的废气处理设备(5);和
根据权利要求1至15中一项所述的加热设备(6),加热设备(6)借助于从排气管(3)出来的出口管(11)连接到处理设备(5)上游的排气管(3),并且被设计成通过燃烧燃料产生热空气流。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3070150A (en) 1958-05-21 1962-12-25 Hunter Liquid fuel heater
DE4209470A1 (de) 1992-03-24 1993-04-08 Daimler Benz Ag Mit abgas betreibbarer brenner zur regenerierung eines partikelfilters im abgastrakt einer brennkraftmaschine
DE4319213C2 (de) 1993-06-09 1995-04-20 Eberspaecher J Brenner zur motorunabhängigen Aufheizung eines im Abgasstrang eines Fahrzeugmotors angeordneten Katalysators
DE102006060471A1 (de) 2006-12-19 2008-06-26 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine
US8656708B2 (en) 2011-01-31 2014-02-25 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Coaxial inlet and outlet exhaust treatment device
DE102011007461A1 (de) 2011-04-15 2012-10-18 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Erwärmung von Abgasen einer Brennkraftmaschine

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