DE102022002119A1 - Burner for a motor vehicle and motor vehicle with at least one such burner - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Brenner (12) für einen von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs durchströmbaren Abgastrakt (10), mit einer Brennkammer (16), in welcher ein Luft und einen Brennstoff umfassenden Gemisch zu zünden und dadurch zu verbrennen ist, mit einer von einem ersten Teil der Luft durchströmbaren, inneren Drallkammer (20), welche eine erst Drallerzeugungseinrichtung (55), mittels welcher eine drallförmige Strömung (50) des ersten Teils der Luft bewirkbar ist, und eine von dem die innere Drallkammer (20) durchströmenden ersten Teil der Luft durchströmbare, erste Ausströmöffnung (22) aufweist, über welche der erste Teil der Luft aus der inneren Drallkammer (20) abführbar ist, und mit einem von dem Brennsoff durchströmbaren Einbringelement (24), mittels welchem der Brennstoff in die innere Drallkammer (20) einbringbar ist, deren erste Ausströmöffnung (22) auch von dem aus dem Einbringelement (24) abgeführten Brennstoff durchströmbar ist.The invention relates to a burner (12) for an exhaust gas tract (10) through which exhaust gas from an internal combustion engine of a motor vehicle flows, with a combustion chamber (16) in which a mixture comprising air and a fuel is to be ignited and thereby burned, with one of one first part of the air can flow through, inner swirl chamber (20), which has a first swirl generating device (55), by means of which a swirl-shaped flow (50) of the first part of the air can be brought about, and a first part of which flows through the inner swirl chamber (20). Has a first outflow opening (22) through which air can flow, via which the first part of the air can be removed from the inner swirl chamber (20), and with an introduction element (24) through which the fuel can flow, by means of which the fuel is fed into the inner swirl chamber (20). can be introduced, the first outflow opening (22) of which can also be flowed through by the fuel removed from the introduction element (24).
Description
Die Erfindung betrifft einen Brenner für einen von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs durchströmbaren Abgastrakt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen Brenner.The invention relates to a burner for an exhaust tract through which exhaust gas from an internal combustion engine of a motor vehicle can flow. The invention further relates to a motor vehicle with at least one such burner.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau sind Kraftfahrzeuge mit Verbrennungskraftmaschinen und Abgasanlagen bekannt, die auch als Abgastrakte bezeichnet werden. Der jeweilige Abgastrakt ist vom Abgas der jeweiligen, auch als Verbrennungsmotor bezeichneten Verbrennungskraftmaschine durchströmbar. In einigen Betriebszuständen oder in einigen Betriebssituationen der jeweiligen Verbrennungskraftmaschine kann eine hohe Temperatur des Abgases wünschenswert sein, um beispielsweise ein im Abgastrakte angeordnete Abgasnachbehandlungseinrichtung schnell aufheizen und/oder warmhalten zu können, wobei jedoch in diesen Betriebszuständen oder Betriebssituationen die tatsächliche Temperatur des Abgases nur unzureichend hoch ist.Motor vehicles with internal combustion engines and exhaust systems, which are also referred to as exhaust tracts, are known from the general state of the art and in particular from series vehicle construction. The exhaust gas from the respective internal combustion engine, also known as an internal combustion engine, can flow through the respective exhaust tract. In some operating states or in some operating situations of the respective internal combustion engine, a high temperature of the exhaust gas may be desirable in order, for example, to be able to quickly heat up and/or keep warm an exhaust gas aftertreatment device arranged in the exhaust tract, although in these operating states or operating situations the actual temperature of the exhaust gas is only insufficiently high is.
Des Weiteren ist der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Brenner für einen Abgastrakt eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen Brenner zu schaffen, so dass ein besonders vorteilhafter Betrieb des Brenners realisiert werden kann.The object of the present invention is to create a burner for an exhaust tract of a motor vehicle and a motor vehicle with at least one such burner, so that a particularly advantageous operation of the burner can be realized.
Diese Aufgabe wird durch einen Brenner mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a burner with the features of patent claim 1 and by a motor vehicle with the features of
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Brenner für einen von Abgas einer auch als Verbrennungsmotor oder Brennkraftmaschine bezeichneten Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs durchströmbaren Abgastrakt. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug, welches vorzugsweise als Kraftwagen und ganz vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildet sein kann, in seinem vollständig hergestellten Zustand die Verbrennungskraftmaschine und den Abgastrakt aufweist und mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine laufen in der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in wenigstens einem oder mehreren Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine, Verbrennungsvorgänge ab, woraus das Abgas der Verbrennungskraftmaschine resultiert. Das Abgas kann aus dem jeweiligen Brennraum ausströmen und in den Abgastrakt einströmen, und in der Folge den Abgastrakt durchströmen, welcher auch als Abgasanlage bezeichnet wird. In dem Abgastrakt kann wenigstens eine Komponente wie beispielsweise ein Abgasnachbehandlungselement zum Nachbehandeln des Abgases angeordnet sein. Bei dem Abgasnachbehandlungselement handelt es sich beispielsweise um einen Katalysator, insbesondere um einen SCR-Katalysator, wobei beispielsweise mittels des SCR-Katalysators eine selektive katalytische Reduktion (SCR) katalytisch unterstützbar und/oder bewirkbar ist, so dass beispielsweise der SCR-Katalysator für die SCR katalytisch aktiv ist. Bei der selektiven katalytischen Reduktion werden im Abgas etwaig enthaltene Stickoxide zumindest teilweise aus dem Abgas entfernt, indem bei der selektiven katalytischen Reduktion die Stickoxide mit Ammoniak zu Stickstoff und Wasser reagieren. Das Ammoniak wird beispielsweise von einem insbesondere flüssigen Reduktionsmittel bereitgestellt. Ferner kann das Abgasnachbehandlungselement ein Partikelfilter, insbesondere ein Dieselpartikelfilter sein, oder einen Partikelfilter, insbesondere einen Dieselpartikelfilter umfassen, wobei mittels des Partikelfilters im Abgas enthaltene Partikel, insbesondere Rußpartikel, aus dem Abgas herausgefiltert werden können. Ferner ist es denkbar, dass das Abgasnachbehandlungselement wenigstens einen SCR-Katalysator aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann das Abgasnachbehandlungselement wenigstens einen Oxidationskatalysator, insbesondere einen Dieseloxidationskatalysator, umfassen oder das Abgasnachbehandlungselement kann ein solcher Oxidationskatalysator, sein.A first aspect of the invention relates to a burner for an exhaust gas tract through which exhaust gas from an internal combustion engine of a motor vehicle, also referred to as an internal combustion engine or internal combustion engine, can flow. This means that the motor vehicle, which can preferably be designed as a motor vehicle and most preferably as a passenger car, has the internal combustion engine and the exhaust tract in its fully manufactured state and can be driven by the internal combustion engine. During fired operation of the internal combustion engine, combustion processes take place in the internal combustion engine, in particular in at least one or more combustion chambers of the internal combustion engine, resulting in the exhaust gas from the internal combustion engine. The exhaust gas can flow out of the respective combustion chamber and flow into the exhaust tract, and subsequently flow through the exhaust tract, which is also referred to as the exhaust system. At least one component, such as an exhaust gas aftertreatment element for aftertreating the exhaust gas, can be arranged in the exhaust gas tract. The exhaust gas aftertreatment element is, for example, a catalyst, in particular an SCR catalyst, wherein, for example, a selective catalytic reduction (SCR) can be catalytically supported and/or brought about by means of the SCR catalyst, so that, for example, the SCR catalyst for the SCR is catalytically active. During the selective catalytic reduction, any nitrogen oxides contained in the exhaust gas are at least partially removed from the exhaust gas by the nitrogen oxides reacting with ammonia to form nitrogen and water during the selective catalytic reduction. The ammonia is provided, for example, by a particularly liquid reducing agent. Furthermore, the exhaust gas aftertreatment element can be a particle filter, in particular a diesel particle filter, or a particle filter, in particular a diesel particle filter, wherein particles contained in the exhaust gas, in particular soot particles, can be filtered out of the exhaust gas by means of the particle filter. Furthermore, it is conceivable that the exhaust gas aftertreatment element has at least one SCR catalytic converter. Alternatively or additionally, the exhaust gas aftertreatment element can comprise at least one oxidation catalyst, in particular a diesel oxidation catalyst, or the exhaust gas aftertreatment element can be such an oxidation catalyst.
Der Brenner weist eine auch als Hauptbrennkammer bezeichnete Brennkammer auf, in welcher ein Gemisch, welches Luft und einen vorzugsweise flüssigen Brennstoff umfasst, gezündet und dadurch verbrannt werden kann. Durch das insbesondere in der Brennkammer stattfindende Verbrennen des Gemisches wird, insbesondere der Brennkammer, ein Brennerabgas des Brenners erzeugt. Das Brennerabgas kann beispielsweise aus der Brennkammer ausströmen und in den Abgastrakt, das heißt beispielsweise in einem von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Abgaskanal des Abgastrakts einströmen, insbesondere an einer Einleitstelle, die beispielsweise in Strömungsrichtung des den Abgastrakt beziehungsweise den Abgaskanal durchströmenden Abgases der Verbrennungskraftmaschine stromauf der zuvor genannten Komponente angeordnet ist. Das Abgas der Verbrennungskraftmaschine wird auch als Verbrennungskraftmaschinenabgas oder als Motorabgas bezeichnet. Beispielsweise vermischt sich das Brennerabgas mit dem Motorabgas der Verbrennungskraftmaschine. Die ist insbesondere bei einem Kaltstart oder einem noch nicht vollständig eine Betriebstemperatur aufweisenden Verbrennungskraftmaschine vorteilhaft, da in der Folge das Brennerabgas, insbesondere das mit dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine vermischte Brennerabgas, beispielsweise die Komponente durchströmen kann, wodurch die Komponente aufgeheizt, das heißt, erwärmt werden kann. Insbesondere ist es denkbar, dass das Brennerabgas aus der Brennkammer ausströmen und in den Abgastrakt beziehungsweise in den zuvor genannten Abgaskanal einströmen kann und dadurch mit dem Abgastrakt durchströmenden, auch als Motorabgas bezeichneten Abgas der Verbrennungskraftmaschine und/oder mit einem den Abgastrakt durchströmenden Gas vermischt wird, wodurch das Abgas der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise das Gas erwärmt wird. Mit anderen Worten kann hierdurch eine besonders hohe, auch als Abgastemperatur bezeichnete Temperatur des Abgases der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise des Gases realisiert werden. Insbesondere kann es sich bei dem Gas beispielsweise um Luft oder Verbrennungsluft handeln, die beispielsweise den Abgastrakt beziehungsweise den Abgaskanal durchströmt, während ein befeuerter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine unterbleibt, so dass die Verbrennungskraftmaschine kein Abgas bereitstellt, wobei dann beispielsweise das Gas, insbesondere die Luft, die von der Verbrennungskraftmaschine durch den Abgastrakt hindurch gefördert wird. Durch die hohe Abgastemperatur kann die Komponente erwärmt werden, da das Abgas mit dem Brennerabgas beziehungsweise das Gas mit dem Brennerabgas durch die Komponente hindurch strömt. So wird beispielsweise das Brennerabgas aus der Brennkammer an der zuvor genannten Einleitstelle in den Abgastrakt beziehungsweise in den Abgaskanal und somit in das den Abgastrakt durchströmende Abgas beziehungsweise Gas eingeleitet. Beispielsweise ist eine, insbesondere elektrisch betreibbare, Zündeinrichtung vorgesehen, wobei der Brenner die Zündeinrichtung umfassen kann. Insbesondere ist es denkbar, dass die Zündeinrichtung zumindest teilweise in der Brennkammer angeordnet ist. Mittels der Zündeinrichtung kann, insbesondere in der Brennkammer und/oder unter Nutzung von elektrischer Energie, wenigstens ein Zündfunke zum Zünden des Gemisches, insbesondere in der Brennkammer, bereitgestellt werden, das heißt, erzeugt werden, so dass insbesondere mittels des Zündfunkens das Gemisch in der Brennkammer gezündet werden kann. Die Zündeinrichtung ist beispielsweise eine Glühkerze oder aber eine Zündkerze.The burner has a combustion chamber, also known as the main combustion chamber, in which a mixture comprising air and a preferably liquid fuel can be ignited and thereby burned. As a result of the combustion of the mixture taking place in particular in the combustion chamber, a burner exhaust gas from the burner is generated, in particular in the combustion chamber. The burner exhaust gas can, for example, flow out of the combustion chamber and flow into the exhaust tract, that is, for example, in an exhaust duct of the exhaust tract through which the exhaust gas of the internal combustion engine can flow, in particular at an introduction point which, for example, is upstream in the flow direction of the exhaust gas of the internal combustion engine flowing through the exhaust tract or the exhaust duct aforementioned component is arranged. The exhaust gas from the internal combustion engine is also referred to as internal combustion engine exhaust or engine exhaust. For example, the burner exhaust gas mixes with the engine exhaust gas of the internal combustion engine. This is especially true when it is cold start or an internal combustion engine that has not yet fully reached an operating temperature is advantageous, since as a result the burner exhaust gas, in particular the burner exhaust gas mixed with the exhaust gas of the internal combustion engine, can flow through the component, for example, whereby the component can be heated up, that is, heated. In particular, it is conceivable that the burner exhaust gas can flow out of the combustion chamber and flow into the exhaust tract or into the aforementioned exhaust duct and is thereby mixed with exhaust gas of the internal combustion engine flowing through the exhaust tract, also referred to as engine exhaust gas, and/or with a gas flowing through the exhaust tract, whereby the exhaust gas of the internal combustion engine or the gas is heated. In other words, a particularly high temperature of the exhaust gas of the internal combustion engine or of the gas, also referred to as exhaust gas temperature, can be achieved in this way. In particular, the gas can be, for example, air or combustion air, which flows through the exhaust tract or the exhaust duct, for example, while the internal combustion engine does not operate in a fired manner, so that the internal combustion engine does not provide any exhaust gas, in which case, for example, the gas, in particular the air, which is conveyed by the internal combustion engine through the exhaust tract. Due to the high exhaust gas temperature, the component can be heated because the exhaust gas with the burner exhaust or the gas with the burner exhaust flows through the component. For example, the burner exhaust gas is introduced from the combustion chamber at the aforementioned introduction point into the exhaust tract or into the exhaust duct and thus into the exhaust gas or gas flowing through the exhaust tract. For example, an ignition device, in particular an electrically operable one, is provided, wherein the burner can include the ignition device. In particular, it is conceivable that the ignition device is at least partially arranged in the combustion chamber. By means of the ignition device, in particular in the combustion chamber and/or using electrical energy, at least one ignition spark for igniting the mixture, in particular in the combustion chamber, can be provided, that is, generated, so that in particular by means of the ignition spark, the mixture in the Combustion chamber can be ignited. The ignition device is, for example, a glow plug or a spark plug.
Der Brenner weist eine von einem ersten Teil der das Gemisch in der Brennkammer bildenden Luft durchströmbare und eine drallförmige Strömung des ersten Teils der Luft bewirkende, innere Drallkammer auf, welche somit vorzugsweise in Strömungsrichtung des die innere Drallkammer durchströmenden, ersten Teils der Luft stromauf der Brennkammer angeordnet ist. Wenn im Folgenden die Rede von der Luft ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die das Gemisch in der Brennkammer bildende Luft, das heißt, die Luft zu verstehen, aus welcher insbesondere zusammen mit dem Brennstoff das Gemisch gebildet wird. Bei der Luft handelt es sich beispielsweise um Umgebungsluft. Die innere Drallkammer weist, insbesondere genau, eine von dem die innere Drallkammer durchströmenden ersten Teil der Luft durchströmbare, erste Ausströmöffnung auf, über welche der die erste Ausströmöffnung durchströmende, erste Teil der Luft aus der inneren Drallkammer abführbar und beispielsweise in die Brennkammer einleitbar ist. Somit ist insbesondere die Brennkammer in Strömungsrichtung des die innere Drallkammer durchströmenden, ersten Teils der Luft stromab der inneren Drallkammer angeordnet. Unter dem Merkmal, dass die innere Drallkammer eine drallförmige Strömung des die innere Drallkammer durchströmenden, ersten Teils der Luft bewirkt beziehungsweise bewirken kann, ist insbesondere zu verstehen, dass der erste Teil der Luft die innere Drallkammer drallfömig durchströmt, mithin zumindest einen ersten Teilbereich der inneren Drallkammer drallförmig durchströmt, und/oder der erste Teil der Luft weist erst zumindest in einem stromab der inneren Drallkammer und außerhalb der inneren Drallkammer angeordneten, ersten Strömungsbereich, welcher beispielsweise in der Brennkammer angeordnet ist, als eine drallförmige Strömung auf. Insbesondere ist es denkbar, dass der erste Teil der Luft über die erste Ausströmöffnung drallförmig aus der inneren Drallkammer ausströmt und/oder drallförmig in die Brennkammer einströmt, so dass es ganz vorzugsweise vorgesehen ist, dass der erste Teil der Luft zumindest in der Brennkammer seine drallförmige Strömung aufweist. Ganz insbesondere ist es denkbar, dass der erste Teil der Luft seine drallförmige Strömung bereits in der inneren Drallkammer aufweist, und zwar zumindest in dem zuvor genannten, zumindest einen ersten Teilbereich der inneren Drallkammer. Der Brenner weist außerdem ein Einbringelement, insbesondere ein Einspritzelement, auf, welches wenigstens oder genau eine von dem vorzugsweise flüssigen Brennstoff durchströmbare Austrittsöffnung aufweist, Insbesondere ist es denkbar, dass das Einbringelement mehrere, insbesondere mehr als zwei, Austrittsöffnungen aufweist, welche von dem vorzugsweise flüssigen Brennstoff durchströmbar sind. Das Einbringelement ist von dem Brennstoff durchströmbar. Insbesondere ist es denkbar, dass das Einbringelement wenigstens oder genau drei Austrittsöffnungen aufweist, die von dem Brennstoff durchströmbar sind. Mittels des Einbringelements ist der Brennstoff in die innere Drallkammer, insbesondere direkt, einbringbar, insbesondere einspritzbar, so dass die wenigstens eine Ausströmöffnung auch von dem vorzugsweise flüssigen, über die Austrittsöffnung aus dem Einbringelement ausgetretenen, insbesondere ausgespritzten, und dadurch, insbesondere direkt, in die innere Drallkammer eingebrachten, insbesondere eingespritzten, Brennstoff durchströmbar ist. Dies bedeutet insbesondere, dass der erste Teil der Luft und der Brennstoff entlang einer gemeinsamen, ersten Strömungsrichtung die erste Ausströmöffnung durchströmen und dadurch aus der inneren Drallkammer ausströmen können.The burner has an inner swirl chamber through which a first part of the air forming the mixture in the combustion chamber can flow and which causes a swirl-shaped flow of the first part of the air, which is therefore preferably upstream of the combustion chamber in the flow direction of the first part of the air flowing through the inner swirl chamber is arranged. When we talk about air below, unless otherwise stated, this means the air forming the mixture in the combustion chamber, that is, the air from which the mixture is formed, in particular together with the fuel. The air is, for example, ambient air. The inner swirl chamber has, in particular, a first outflow opening through which the first part of the air flowing through the inner swirl chamber can flow, via which the first part of the air flowing through the first outflow opening can be removed from the inner swirl chamber and, for example, introduced into the combustion chamber. Thus, in particular, the combustion chamber is arranged downstream of the inner swirl chamber in the flow direction of the first part of the air flowing through the inner swirl chamber. The feature that the inner swirl chamber causes or can cause a swirl-shaped flow of the first part of the air flowing through the inner swirl chamber is to be understood in particular as meaning that the first part of the air flows through the inner swirl chamber in a swirl-shaped manner, i.e. at least a first portion of the inner Swirl chamber flows through in a swirl shape, and / or the first part of the air only has a swirl-shaped flow at least in a first flow region arranged downstream of the inner swirl chamber and outside the inner swirl chamber, which is arranged, for example, in the combustion chamber. In particular, it is conceivable that the first part of the air flows out of the inner swirl chamber in a swirl shape via the first outflow opening and/or flows in a swirl shape into the combustion chamber, so that it is very preferably provided that the first part of the air has its swirl shape at least in the combustion chamber Has flow. In particular, it is conceivable that the first part of the air already has its swirl-shaped flow in the inner swirl chamber, at least in the aforementioned, at least a first portion of the inner swirl chamber. The burner also has an introduction element, in particular an injection element, which has at least or exactly one outlet opening through which the preferably liquid fuel can flow. In particular, it is conceivable that the introduction element has several, in particular more than two, outlet openings through which the preferably liquid fuel can flow Fuel can flow through. The fuel can flow through the introduction element. In particular, it is conceivable that the introduction element has at least or exactly three outlet openings through which the fuel can flow. By means of the introduction element, the fuel can be introduced, in particular injected, into the inner swirl chamber, in particular directly, so that the at least one outflow opening is also supplied by the preferably liquid gene, through the outlet opening from the insertion element, in particular sprayed out, and thereby, in particular directly, introduced, in particular injected, fuel into the inner swirl chamber can flow through. This means in particular that the first part of the air and the fuel can flow through the first outflow opening along a common, first flow direction and thereby flow out of the inner swirl chamber.
Des Weiteren umfasst der Brenner eine äußere Drallkammer, die zumindest einen Längenbereich der inneren Drallkammer und dabei auch vorzugsweise die erste Ausströmöffnung in Umfangsrichtung der inneren Drallkammer, insbesondere vollständig umlaufend, umgibt. Die Umfangsrichtung der inneren Drallkammer verläuft dabei beispielsweise in die zuvor genannte, erste Strömungsrichtung, die beispielsweise in axialer Richtung der inneren Drallkammer und somit der ersten Ausströmöffnung verläuft, mithin mit der axialen Richtung der inneren Drallkammer und somit der ersten Ausströmöffnung zusammenfällt. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die innere Drallkammer in Strömungsrichtung des die erste Ausströmöffnung durchströmenden, ersten Teils und somit in Strömungsrichtung des die erste Ausströmöffnung durchströmenden Brennstoffes, mithin in axialer Richtung der inneren Drallkammer und somit der ersten Ausströmöffnung an der ersten Ausströmöffnung beziehungsweise an deren Ende endet. Die äußere Drallkammer, deren axiale Richtung mit der axialen Richtung der inneren Drallkammer zusammenfällt, ist von einem zweiten Teil der Luft durchströmbar und dazu ausgebildet, eine drallförmige Strömung des zweiten Teils der Luft zu bewirken. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass der zweite Teil der Luft in der äußeren Drallkammer drallförmig strömt, mithin zumindest einen zweiten Teilbereich der äußeren Drallkammer drallförmig durchströmt, und/oder der zweite Teil der Luft weist in einem in Strömungsrichtung des die äußere Drallkammer durchströmenden, zweiten Teils der Luft stromab der äußeren Drallkammer angeordneten, zweiten Strömungsbereich, welcher beispielsweise mit dem zuvor genannten, ersten Strömungsbereich zusammenfällt, seine drallförmige Strömung auf, wobei der zweite Strömungsbereich beispielsweise außerhalb der äußeren Drallkammer und beispielsweise innerhalb der Brennkammer angeordnet sein kann. Ferner ist es denkbar, dass der zuvor genannte, erste Strömungsbereich außerhalb der äußeren Drallkammer angeordnet ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist es denkbar, dass der zweite Teil der Luft drallförmig aus der äußeren Drallkammer ausströmt und/oder drallförmig in die Brennkammer einströmt, so dass es vorzugsweise vorgesehen ist, dass der zweite Teil der Luft zumindest in der Brennkammer seine drallförmige Strömung aufweist.Furthermore, the burner comprises an outer swirl chamber, which surrounds at least a length region of the inner swirl chamber and preferably also the first outflow opening in the circumferential direction of the inner swirl chamber, in particular completely circumferentially. The circumferential direction of the inner swirl chamber runs, for example, in the aforementioned first flow direction, which runs, for example, in the axial direction of the inner swirl chamber and thus of the first outflow opening, and therefore coincides with the axial direction of the inner swirl chamber and thus of the first outflow opening. It is preferably provided that the inner swirl chamber is in the flow direction of the first part flowing through the first outflow opening and thus in the flow direction of the fuel flowing through the first outflow opening, therefore in the axial direction of the inner swirl chamber and thus the first outflow opening at the first outflow opening or at its end ends. The outer swirl chamber, whose axial direction coincides with the axial direction of the inner swirl chamber, can be flowed through by a second part of the air and is designed to cause a swirl-shaped flow of the second part of the air. This is to be understood in particular as meaning that the second part of the air flows in a swirling manner in the outer swirl chamber, and therefore flows in a swirling manner through at least a second portion of the outer swirl chamber, and/or the second part of the air points in a second part flowing through the outer swirl chamber in the flow direction of the outer swirl chamber Part of the air has its swirl-shaped flow in the second flow region arranged downstream of the outer swirl chamber, which, for example, coincides with the aforementioned first flow region, wherein the second flow region can be arranged, for example, outside the outer swirl chamber and, for example, inside the combustion chamber. Furthermore, it is conceivable that the aforementioned first flow region is arranged outside the outer swirl chamber. Expressed again in other words, it is conceivable that the second part of the air flows out of the outer swirl chamber in a swirl shape and / or flows in a swirl shape into the combustion chamber, so that it is preferably provided that the second part of the air flows in a swirl shape at least in the combustion chamber having.
Die äußere Drallkammer weist, insbesondere genau, eine von dem die äußere Drallkammer durchströmenden, zweiten Teil der Luft, von dem die erste Ausströmöffnung durchströmenden Brennstoff und von dem die innere Drallkammer und die erste Ausströmöffnung durchströmenden, ersten Teil der Luft durchströmbare und beispielsweise in Strömungsrichtung der Teile der Luft und des Brennstoffes stromab der ersten Ausströmöffnung angeordnete, zweite Ausströmöffnung auf, über welche der zweite Teil der Luft aus der äußeren Drallkammer abführbar und die Teile der Luft und der Brennstoff in die Brennkammer einleitbar sind.The outer swirl chamber has, in particular precisely, a second part of the air flowing through the outer swirl chamber, of the fuel flowing through the first outflow opening and of the first part of the air flowing through the inner swirl chamber and the first outflow opening and, for example, in the flow direction of the Parts of the air and the fuel have a second outflow opening arranged downstream of the first outflow opening, via which the second part of the air can be removed from the outer swirl chamber and the parts of the air and the fuel can be introduced into the combustion chamber.
Somit ist zum Beispiel unter dem Merkmal, dass die äußere Drallkammer eine drallförmig Strömung des die äußere Drallkammer durchströmenden, zweiten Teils der Luft bewirkt beziehungsweise bewirken kann, insbesondere zu verstehen, dass der zweite Teil der Luft die äußere Drallkammer drallförmig durchströmt, mithin zumindest einen zweiten Teilbereich der äußeren Drallkammer drallförmig durchströmt, und/oder der zweite Teil der Luft weist erst zumindest in einem stromab der äußeren Drallkammer und außerhalb der äußeren Drallkammer angeordneten, zweiten Strömungsbereich, welche beispielsweise in der Brennkammer angeordnet ist, seine drallförmige Strömung auf. Insbesondere ist es denkbar, dass der zweite Teil der Luft über die zweite Ausströmöffnung drallförmig aus der äußeren Drallkammer ausströmt und/oder drallförmig in die Brennkammer einströmt, so dass es ganz vorzugsweise vorgesehen ist, dass der zweite Teil der Luft zumindest in der Brennkammer seine drallförmige Strömung aufweist. Ganz insbesondere ist es denkbar, dass der zweite Teil der Luft seine drallförmige Strömung bereits in der äußeren Drallkammer aufweist, und zwar zumindest in dem zuvor genannten, zumindest einen zweiten Teilbereich der äußeren Drallkammer.Thus, for example, the feature that the outer swirl chamber causes or can cause a swirl-shaped flow of the second part of the air flowing through the outer swirl chamber is to be understood in particular as meaning that the second part of the air flows through the outer swirl chamber in a swirl-shaped manner, i.e. at least a second part Partial area of the outer swirl chamber flows through in a swirl shape, and / or the second part of the air only has its swirl-shaped flow at least in a second flow region arranged downstream of the outer swirl chamber and outside the outer swirl chamber, which is arranged, for example, in the combustion chamber. In particular, it is conceivable that the second part of the air flows out of the outer swirl chamber in a swirl shape via the second outflow opening and/or flows in a swirl shape into the combustion chamber, so that it is very preferably provided that the second part of the air has its swirl shape at least in the combustion chamber Has flow. In particular, it is conceivable that the second part of the air already has its swirl-shaped flow in the outer swirl chamber, at least in the aforementioned, at least a second portion of the outer swirl chamber.
Insbesondere kann somit vorgesehen sein, dass die Brennkammer in Strömungsrichtung des jeweiligen, die jeweilige Drallkammer durchströmenden Teils der Luft stromab der inneren Drallkammer und/oder stromab der äußeren Drallkammer angeordnet ist. Insbesondere können die Teile der Luft und der Brennstoff entlang einer zweiten Strömungsrichtung durch die zweite Ausströmöffnung hindurch strömen und somit über die zweite Ausströmöffnung in die Brennkammer einströmen, wobei beispielsweise die zweite Strömungsrichtung parallel zur ersten Strömungsrichtung verläuft oder mit der ersten Strömungsrichtung zusammenfällt. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die zweite Strömungsrichtung in axialer Richtung der äußeren Drallkammer verläuft, mithin mit der axialen Richtung der äußeren Drallkammer zusammenfällt, so dass es ganz vorzugsweise vorgesehen ist, dass die axiale Richtung der inneren Drallkammer der axialen Richtung der äußeren Drallkammer entspricht beziehungsweise umgekehrt. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die axiale Richtung der inneren Drallkammer mit der axialen Richtung der äußeren Drallkammer zusammenfällt beziehungsweise umgekehrt. Die jeweilige, axiale Richtung der jeweiligen Drallkammer verläuft senkrecht zur jeweiligen, radialen Richtung der jeweiligen Drallkammer, wobei die radiale Richtung der inneren Drallkammer mit der radialen Richtung der äußeren Drallkammer vorzugsweise zusammenfällt beziehungsweise umgekehrt. Da beispielsweise die zweite Ausströmöffnung entlang der jeweiligen Strömungsrichtung, das heißt in Strömungsrichtung des jeweiligen Teils der Luft und in Strömungsrichtung des Brennstoffes stromab der ersten Ausströmöffnung angeordnet ist und da vorzugsweise die äußere Drallkammer die erste Ausströmöffnung umgibt, ist beispielsweise die erste Ausströmöffnung in der äußeren Drallkammer angeordnet. Insbesondere ist es denkbar, dass die äußere Drallkammer, insbesondere in Strömungsrichtung des die zweite Ausströmöffnung durchströmenden, zweiten Teils der Luft, an der zweiten Ausströmöffnung, insbesondere an deren Ende, endet.In particular, it can thus be provided that the combustion chamber is arranged downstream of the inner swirl chamber and/or downstream of the outer swirl chamber in the flow direction of the respective part of the air flowing through the respective swirl chamber. In particular, the parts of the air and the fuel can flow along a second flow direction through the second outflow opening and thus flow into the combustion chamber via the second outflow opening, for example the second flow direction running parallel to the first flow direction or coinciding with the first flow direction. Furthermore, it is preferably provided that the second flow direction runs in the axial direction of the outer swirl chamber, and therefore coincides with the axial direction of the outer swirl chamber, so that it is very preferably provided that the axial direction of the inner swirl chamber corresponds to the axial direction tion of the outer swirl chamber corresponds or vice versa. Expressed again in other words, it is preferably provided that the axial direction of the inner swirl chamber coincides with the axial direction of the outer swirl chamber or vice versa. The respective axial direction of the respective swirl chamber runs perpendicular to the respective radial direction of the respective swirl chamber, the radial direction of the inner swirl chamber preferably coinciding with the radial direction of the outer swirl chamber or vice versa. For example, since the second outflow opening is arranged downstream of the first outflow opening along the respective flow direction, that is in the flow direction of the respective part of the air and in the flow direction of the fuel, and since the outer swirl chamber preferably surrounds the first outflow opening, the first outflow opening is, for example, in the outer swirl chamber arranged. In particular, it is conceivable that the outer swirl chamber, in particular in the flow direction of the second part of the air flowing through the second outflow opening, ends at the second outflow opening, in particular at its end.
Um die jeweilige, drallförmig Strömung zu erzeugen, kann die jeweilige Drallkammer wenigstens einen oder mehrere Drallerzeuger aufweisen, mittels welchem beziehungsweise welchen die jeweilige, drallförmige Strömung erzeugbar ist beziehungsweise erzeugt wird. Insbesondere ist der jeweilige Drallerzeuger in der jeweiligen Drallkammer angeordnet. Insbesondere kann es sich bei dem jeweiligen Drallerzeuger beispielsweise um eine Leitschaufel handeln, mittels welcher beispielsweise der jeweilige Teil, das heißt, die jeweilige, den jeweiligen Teil bildende Luft wenigstens oder genau einmal umgelenkt wird, insbesondere um wenigstens oder genau 70 Grad, insbesondere um zumindest im Wesentlichen 90 Grad, das heißt, beispielsweise um 70 Grad bis 90 Grad. Insbesondere ist unter der jeweiligen, drallförmigen Strömung eine solche Strömung zu verstehen, welche sich drallförmig, das heißt, zumindest im Wesentlichen schraubenförmig oder schraubenlinienförmig um die jeweilige axiale Richtung der jeweiligen Drallkammer beziehungsweise der jeweiligen Ausströmöffnung herum erstreckt. Insbesondere verläuft die jeweilige, axiale Richtung der jeweiligen Ausströmöffnung senkrecht zu einer Ebene, in welcher die jeweilige Ausströmöffnung verläuft. Dabei fällt beispielsweise die jeweilige, axiale Richtung der jeweiligen Ausströmöffnung mit der jeweiligen axialen Richtung der jeweiligen Drallkammer zusammen. Die jeweilige Ausströmöffnung wird beispielsweise auch als jeweilige Düse bezeichnet, deren von dem jeweiligen Teil der Luft durchströmbare Querschnitt sich jedoch nicht notwendigerweise entlang der jeweiligen Strömungsrichtung verjüngen muss, aber verjüngen kann. Somit wird beispielsweise die zweite Ausströmöffnung auch als äußere Düse oder zweite Düse bezeichnet, wobei beispielsweise die erste Ausströmöffnung auch als innere Düse oder erste Düse bezeichnet wird.In order to generate the respective swirl-shaped flow, the respective swirl chamber can have at least one or more swirl generators, by means of which the respective swirl-shaped flow can be generated or is generated. In particular, the respective swirl generator is arranged in the respective swirl chamber. In particular, the respective swirl generator can be, for example, a guide vane, by means of which, for example, the respective part, that is, the respective air forming the respective part, is deflected at least or exactly once, in particular by at least or exactly 70 degrees, in particular by at least essentially 90 degrees, that is, for example around 70 degrees to 90 degrees. In particular, the respective swirl-shaped flow is to be understood as meaning a flow which extends in a swirl-shaped manner, that is, at least essentially in a helical or helical shape, around the respective axial direction of the respective swirl chamber or the respective outflow opening. In particular, the respective axial direction of the respective outflow opening runs perpendicular to a plane in which the respective outflow opening runs. For example, the respective axial direction of the respective outflow opening coincides with the respective axial direction of the respective swirl chamber. The respective outflow opening is also referred to, for example, as the respective nozzle, whose cross section through which the respective part of the air can flow does not necessarily have to taper along the respective flow direction, but can taper. Thus, for example, the second outflow opening is also referred to as an outer nozzle or second nozzle, with the first outflow opening, for example, also being referred to as an inner nozzle or first nozzle.
Durch das Bewirken der jeweiligen, drallförmigen Strömung kann die Luft besonders vorteilhaft insbesondere über einen auch nur geringen Mischungsweg mit dem vorzugsweise flüssigen Brennstoff vermischt werden, insbesondere in der Brennkammer, so dass eine besonders vorteilhafte Gemischaufbereitung realisiert, das heißt, das Gemisch besonders vorteilhaft gebildet werden kann. Insbesondere kann zunächst der Brennstoff, insbesondere in der inneren Drallkammer, besonders gut mit dem ersten Teil der Luft vermischt werden, insbesondere aufgrund der drallförmigen Strömung des ersten Teils der Luft, insbesondere in der inneren Drallkammer. Außerdem können der Brennstoff und beispielsweise auch der bereits mit dem Brennstoff vermischte erste Teil der Luft besonders vorteilhaft mit dem zweiten Teil der Luft vermischt werden, insbesondere in der äußeren Drallkammer und/oder in der Brennkammer, da auch der zweite Teil der Luft eine vorteilhafte, drallförmige Strömung aufweist. Insgesamt können aufgrund der drallförmigen Strömungen die Teile der Luft und der Brennstoff besonders vorteilhaft vermischt werden, so dass eine vorteilhafte Gemischaufbereitung darstellbar ist. Dabei weist die drallförmige Strömung des ersten Teils der Luft und die drallförmige Strömung des zweiten Teils der Luft eine gleiche Richtung des jeweiligen Dralls auf, insbesondere fallen die beiden Strömungen zusammen. Die innere Drallkammer weist eine erste, innere Drallerzeugungseinrichtung auf, mittels welcher die erste, drallförmige Strömung des ersten Teils der Luft bewirkt werden kann. Somit weist beispielsweise die innere Drallerzeugungseinrichtung den zuvor genannten, wenigstens einen Drallerzeuger der inneren Drallkammer auf. Des Weiteren weist die äußere Drallkammer eine äußere, zweite Drallerzeugungseinrichtung auf, mittels welcher die zweite, drallförmige Strömung des zweiten Teils der Luft bewirkt werden kann. Somit weist beispielsweise die äußere Drallerzeugungseinrichtung den zuvor genannten, wenigstens einen Drallerzeuger der äußeren Drallkammer auf. Beispielsweise bilden die beiden Drallerzeugungseinrichtungen eine Drallerzeugungsvorrichtung beziehungsweise die Drallerzeugungseinrichtungen sind Bestandteile einer Drallerzeugungsvorrichtung des Brenners. Insbesondere ist es denkbar, dass die beiden Drallerzeugungseinrichtungen einstückig miteinander ausgebildet, das heißt, durch ein einstückiges Bauelement gebildet sind, so dass die beiden Drallerzeugungseinrichtungen beispielsweise aus einem einzigen Stück, das heißt, durch ein einziges Stück gebildet sind. Hierunter ist zu verstehen, dass die Drallerzeugungseinrichtungen nicht als separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Bauteile ausgebildet sind. Ferner ist es denkbar, dass die Drallerzeugungseinrichtungen separat voneinander ausgebildete und insbesondere miteinander verbundene Bauteile sind. Beispielsweise weist die erste Drallerzeugungseinrichtung wenigstens ein oder mehrere, erste Drallerzeugungselemente wie vorzugsweise erste Leitschaufeln auf, wobei mittels des ersten Drallerzeugungselements beziehungsweise der ersten Drallerzeugungselemente die Luft beziehungsweise der erste Teil der Luft vorteilhafterweise derart geführt beziehungsweise abgelenkt oder umgelenkt werden kann, dass die drallförmige Strömung des erstens Teils der Luft bewirkbar ist, das heißt bewirkt wird. Somit ist beispielsweise das erste Drallerzeugungselement der zuvor genannte Drallerzeuger der inneren Drallkammer. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass die zweite Drallerzeugungseinrichtung wenigstens ein oder mehrere, zweite Drallerzeugungselemente wie vorzugsweise zweite Leitschaufeln umfasst, wobei mittels des zweiten Drallerzeugungselements beziehungsweise mittels der zweiten Drallerzeugungselemente die Luft beziehungsweise der zweite Teil der Luft derart geführt beziehungsweise umgelenkt oder abgelenkt werden kann, dass die zweite drallförmige des zweiten Teils der Luft bewirkbar ist, das heißt, bewirkt wird. Insbesondere ist es denkbar, dass das zweite Drallerzeugungselement der zuvor genannte Drallerzeuger der äußeren Drallkammer ist. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Drallerzeugungselemente der jeweiligen Drallerzeugungseinrichtung in, insbesondere um die jeweilige, axiale Richtung der Drallkammer verlaufender Umfangsrichtung der jeweiligen Drallkammer, aufeinanderfolgend und/oder voneinander beabstandet angeordnet sind. Beispielsweise ist der zumindest eine erste Teilbereich der inneren Drallkammer in Strömungsrichtung des die innere Drallkammer durchströmenden, ersten Teils der Luft stromab der ersten Drallerzeugungseinrichtung angeordnet. Ferner ist es denkbar, dass der zumindest eine zweite Teilbereich der äußeren Drallkammer in Strömungsrichtung des die äußere Drallkammer durchströmenden, zweiten Teils der Luft stromab der zweiten Drallerzeugungseinrichtung angeordnet ist.By effecting the respective, swirl-shaped flow, the air can be mixed with the preferably liquid fuel particularly advantageously, in particular via only a small mixing path, in particular in the combustion chamber, so that a particularly advantageous mixture preparation is realized, that is, the mixture can be formed particularly advantageously can. In particular, the fuel can initially be mixed particularly well with the first part of the air, in particular in the inner swirl chamber, in particular due to the swirl-shaped flow of the first part of the air, in particular in the inner swirl chamber. In addition, the fuel and, for example, the first part of the air already mixed with the fuel can be particularly advantageously mixed with the second part of the air, in particular in the outer swirl chamber and/or in the combustion chamber, since the second part of the air also has an advantageous, has a swirl-shaped flow. Overall, due to the swirl-shaped flows, the parts of the air and the fuel can be mixed particularly advantageously, so that an advantageous mixture preparation can be achieved. The swirl-shaped flow of the first part of the air and the swirl-shaped flow of the second part of the air have the same direction of the respective swirl, in particular the two flows coincide. The inner swirl chamber has a first, inner swirl generating device, by means of which the first, swirl-shaped flow of the first part of the air can be brought about. Thus, for example, the inner swirl generating device has the aforementioned, at least one swirl generator of the inner swirl chamber. Furthermore, the outer swirl chamber has an external, second swirl generating device, by means of which the second, swirl-shaped flow of the second part of the air can be brought about. Thus, for example, the outer swirl generating device has the aforementioned, at least one swirl generator in the outer swirl chamber. For example, the two swirl generating devices form a swirl generating device or the swirl generating devices are components of a swirl generating device of the burner. In particular, it is conceivable that the two swirl generating devices are formed in one piece with one another, that is, are formed by a one-piece component, so that the two swirl generating devices are formed, for example, from a single piece, that is, by a single piece. This is to be understood as meaning that the swirl generating devices are not designed separately from one another and connected to one another Components are formed. Furthermore, it is conceivable that the swirl generating devices are components designed separately from one another and in particular connected to one another. For example, the first swirl generating device has at least one or more first swirl generating elements, such as preferably first guide vanes, wherein by means of the first swirl generating element or the first swirl generating elements, the air or the first part of the air can advantageously be guided or deflected or redirected in such a way that the swirl-shaped flow of the Firstly, part of the air can be effected, that is, is effected. Thus, for example, the first swirl generating element is the aforementioned swirl generator of the inner swirl chamber. Alternatively or additionally, it is conceivable that the second swirl generating device comprises at least one or more second swirl generating elements, such as preferably second guide vanes, wherein the air or the second part of the air can be guided or deflected or deflected in this way by means of the second swirl generating element or by means of the second swirl generating elements that the second swirl of the second part of the air can be effected, that is, is effected. In particular, it is conceivable that the second swirl generating element is the aforementioned swirl generator of the outer swirl chamber. Preferably, it is provided that the swirl generating elements of the respective swirl generating device are arranged successively and/or spaced apart from one another in the circumferential direction of the respective swirl chamber, in particular around the respective axial direction of the swirl chamber. For example, the at least one first portion of the inner swirl chamber is arranged downstream of the first swirl generating device in the flow direction of the first part of the air flowing through the inner swirl chamber. Furthermore, it is conceivable that the at least one second portion of the outer swirl chamber is arranged downstream of the second swirl generating device in the flow direction of the second part of the air flowing through the outer swirl chamber.
Insbesondere ist es denkbar, dass die jeweiligen Drallerzeugungselemente der jeweiligen Drallkammer jeweilige, von dem jeweiligen Teil der Luft durchströmbare Drallkanäle bilden, das heißt, insbesondere direkt, begrenzend, so dass mittels der Drallkanäle die jeweilige drallförmige Strömung bewirkbar ist beziehungsweise bewirkt wird. In particular, it is conceivable that the respective swirl generating elements of the respective swirl chamber form respective swirl channels through which the respective part of the air can flow, that is, in particular directly, limiting, so that the respective swirl-shaped flow can be brought about or is brought about by means of the swirl channels.
Insbesondere ist es möglich, dass die Drallkanäle in Umfangsrichtung der jeweiligen Drallkammer aufeinanderfolgend und insbesondere voneinander beabstandet angeordnet sind.In particular, it is possible for the swirl channels to be arranged successively and in particular at a distance from one another in the circumferential direction of the respective swirl chamber.
Um nun einen besonders vorteilhaften Betrieb des Brenners insbesondere auch über eine hohe Lebensdauer des Brenners hinweg realisieren zu können, weist der Brenner eine Verschlusseinrichtung auf, mittels welcher unter Verschließen zumindest der zweiten Ausströmöffnung die Drallkammern von der Brennkammer fluidisch trennbar sind. Mit anderen Worten kann mittels der Verschlusseinrichtung zumindest die zweite Ausströmöffnung verschlossen, das heißt fluidisch versperrt werden, wodurch die Drallkammern von der Brennkammer fluidisch trennbar sind. Beispielsweise kann die Verschlusseinrichtung zwischen einem Verschlusszustand und einem Freigabezustand umgeschaltet werden. In dem Verschlusszustand ist mittels der Verschlusseinrichtung zumindest die zweite Ausströmöffnung verschlossen, das heißt fluidisch versperrt, wodurch in dem Verschlusszustand mittels der Verschlusseinrichtung die Drallkammern fluidisch von der Brennkammer getrennt sind. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt sind also in dem Verschlusszustand mittels der Verschlusseinrichtung die Drallkammern von der Brennkammer fluidisch getrennt. In dem Freigabezustand gibt die Verschlusseinrichtung die Ausströmöffnungen frei, so dass in dem Freigabezustand die Drallkammern insbesondere über die Ausströmöffnungen fluidisch mit der Brennkammer verbunden sind. Unter dem Merkmal, dass in dem Verschlusszustand mittels der Verschlusseinrichtung zumindest die zweite Ausströmöffnung verschlossen, das heißt fluidisch versperrt ist, ist zu verstehen, dass in dem Verschlusszustand mittels der Verschlusseinrichtung bezogen auf die Ausströmöffnungen ausschließlich die zweite Ausströmöffnung verschlossen ist, oder in dem Verschlusszustand sind mittels der Verschlusseinrichtung beide Ausströmöffnungen, das heißt sowohl die erste Ausströmöffnung als auch die zweite Ausströmöffnung verschlossen, das heißt fluidisch versperrt. Da beispielsweise die zweite Ausströmöffnung in Strömungsrichtung des jeweiligen, die jeweilige Ausströmöffnung durchströmenden Teils der Luft stromab der ersten Ausströmöffnung angeordnet ist, ist beispielsweise die zweite Ausströmöffnung in Strömungsrichtung des jeweiligen, die jeweilige Ausströmöffnung durchströmenden Teils der Luft stromab beider Drallkammern, das heißt, stromab der inneren Drallkammer und stromab der äußeren Drallkammer angeordnet, so dass dadurch, dass in dem Verschlusszustand mittels der Verschlusseinrichtung zumindest die zweite Ausströmöffnung verschlossen ist, in dem Verschlusszustand beide Drallkammern mittels der Verschlusseinrichtung von der Brennkammer fluidisch getrennt sind.In order to be able to realize a particularly advantageous operation of the burner, in particular over a long service life of the burner, the burner has a closure device, by means of which the swirl chambers can be fluidically separated from the combustion chamber while closing at least the second outflow opening. In other words, at least the second outflow opening can be closed, that is fluidically blocked, by means of the closure device, whereby the swirl chambers can be fluidly separated from the combustion chamber. For example, the closure device can be switched between a closure state and a release state. In the closed state, at least the second outflow opening is closed, that is to say fluidically blocked, by means of the closure device, whereby in the closed state the swirl chambers are fluidically separated from the combustion chamber by means of the closure device. Expressed again in other words, in the closed state the swirl chambers are fluidically separated from the combustion chamber by means of the closure device. In the release state, the closure device releases the outflow openings, so that in the release state the swirl chambers are fluidly connected to the combustion chamber, in particular via the outflow openings. The feature that in the closed state by means of the closure device at least the second outflow opening is closed, that is fluidically blocked, is to be understood as meaning that in the closed state by means of the closure device only the second outflow opening is closed in relation to the outflow openings, or is in the closed state By means of the closure device, both outflow openings, that is to say both the first outflow opening and the second outflow opening, are closed, that is to say fluidically blocked. Since, for example, the second outflow opening is arranged downstream of the first outflow opening in the flow direction of the respective part of the air flowing through the respective outflow opening, the second outflow opening is, for example, downstream of both swirl chambers in the flow direction of the respective part of the air flowing through the respective outflow opening, that is, downstream of the inner swirl chamber and arranged downstream of the outer swirl chamber, so that in the closed state by means of the closure device at least the second outflow opening is closed, in the closed state both swirl chambers are fluidically separated from the combustion chamber by means of the closure device.
Beispielsweise ist ein, beispielsweise elektrisch und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch betreibbarer, Aktor vorgesehen, mittels welchem die Verschlusseinrichtung zwischen dem Verschlusszustand und dem Freigabezustand umgeschaltet werden kann.For example, an actuator, for example electrically and/or pneumatically and/or hydraulically operable, is provided, by means of which the closure device between the closure status and the release status can be switched.
Durch die Erfindung kann vermieden werden, dass es zu einem Rückströmen des Motorabgases in die Drallkammern kommt. Hierfür wird mittels der Verschlusseinrichtung zumindest die zweite Ausströmöffnung verschlossen, wodurch die Drallkammern von der Brennkammer fluidisch getrennt werden. Das Motorabgas könnte dann gegebenenfalls in die Brennkammer einströmen, kann jedoch nicht von der Brennkammer in die Drallkammern einströmen, da die Drallkammern mittels der Verschlusseinrichtung fluidisch von der Brennkammer getrennt sind. Dadurch kann ein unerwünschtes Vordringen des Motorabgases in die Drallkammern und insbesondere zu Bauelementen der Drallkammern, insbesondere zu den Drallerzeugungseinrichtungen, vermieden werden, so dass unerwünschte Ablagerungen von in dem Motorabgas enthaltenen Bestandteilen an Bauteilen oder Bereichen der Drallkammern vermieden werden können.The invention can prevent the engine exhaust gas from flowing back into the swirl chambers. For this purpose, at least the second outflow opening is closed by means of the closure device, whereby the swirl chambers are fluidically separated from the combustion chamber. The engine exhaust gas could then optionally flow into the combustion chamber, but cannot flow from the combustion chamber into the swirl chambers since the swirl chambers are fluidically separated from the combustion chamber by means of the closure device. As a result, undesirable penetration of the engine exhaust gas into the swirl chambers and in particular to components of the swirl chambers, in particular to the swirl generating devices, can be avoided, so that undesirable deposits of components contained in the engine exhaust gas on components or areas of the swirl chambers can be avoided.
Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Beispielsweise ist eine auch als Pumpe bezeichnete Luftpumpe vorgesehen, welche Bestandteil des Brenners sein kann. Ist der Brenner aktiviert, so dass sich der Brenner in seinem Betrieb befindet, so wird beispielsweise mittels der Pumpe die Luft und somit die Teile der Luft gefördert. Ist der Brenner nicht in Betrieb, so dass der Brenner deaktiviert ist, so wird mittels der Luftpumpe keine Luft durch die Drallkammern hindurchgefördert, und auch mittels des Einbringelements wird kein Brennstoff in die innere Drallkammer eingebracht. Ist der Brenner nicht in Betrieb, während sich jedoch die Verbrennungskraftmaschine in ihrem befeuerten Betrieb befindet, so kann beispielsweise, falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind, zumindest ein Teil des den Abgastrakt durchströmenden Motorabgases in die Brennkammer und von der Brennkammer über die Ausströmöffnungen in die Drallkammern gelangen, so dass insbesondere im Motorabgas enthaltene Rußpartikel in die Drallkammern vordringen können. Das Motorabgas, insbesondere die Rußpartikel, kann beziehungsweise können insbesondere in die zuvor genannten Drallkanäle gelangen. Ferner kann das Motorabgas beziehungsweise die Rußpartikel zu den beispielsweise als Bohrungen ausgebildeten Austrittsöffnungen des Einbringelements gelangen. In Kombination mit dem Brennstoff und Wärme können die aus Ruß gebildeten Rußpartikel verkleben und dadurch beispielsweise die Drallkanäle, insbesondere deren von der Luft durchströmbare Strömungsquerschnitte, verengen oder gar verschließen. Ferner können dadurch die Austrittsöffnungen beziehungsweise deren Strömungsquerschnitte verengt oder gar verschlossen werden. Eine Folge davon ist ein unerwünschter Leistungsabfall des Brenners, was nun jedoch durch die Erfindung vermieden werden kann. Mit anderen Worten ist die Verschlusseinrichtung eine Gegenmaßnahme, mittels welcher verhindert werden kann, dass Motorabgas, insbesondere in Motorabgas enthaltene Bestandteile wie beispielsweise Rußpartikel, in die Drallkammern vordringen kann beziehungsweise können. Außerdem kann auch das beispielsweise als Injektor ausgebildete oder auch als Injektor bezeichnete Einbringelement vor dem Motorabgas und somit vor in dem Motorabgas enthaltenen Bestandteilen wie Rußpartikeln geschützt werden, da insbesondere in dem Verschlusszustand auch das Einbringelement mittels der Verschlusseinrichtung von der Brennkammer fluidisch getrennt ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass beispielsweise zumindest ein Teil des Einbringelements in der inneren Drallkammer angeordnet ist. Da in dem Verschlusszustand mittels der Verschlusseinrichtung die Drallkammern fluidisch von der Brennkammer getrennt sind, ist auch der Teil des Brenners von der Brennkammer fluidisch getrennt und somit vor dem Motorabgas geschützt. Dadurch kann eine unerwünschte Leistungsreduktion des Brenners vermieden werden. Während des Betriebs des Brenners kann kein Motorabgas unerwünschterweise in die Drallkammern gelangen, da, während der Brenner im Betrieb ist, die Luft durch die Drallkammern hindurchströmt, wodurch verhindert wird, dass Motorabgas in die Drallkammern einströmen kann. Insbesondere strömt das Brennerabgas aus der Brennkammer aus, so dass insbesondere auch keine unerwünscht große Menge an Motorabgas in die Brennkammer gelangen kann. Somit kann ein besonders effektiver und effizienter Betrieb des Brenners auch über eine hohe Lebensdauer des Brenners hinweg gewährleistet werden.The invention is based in particular on the following findings and considerations: For example, an air pump, also known as a pump, is provided, which can be part of the burner. If the burner is activated so that the burner is in operation, the air and thus the parts of the air are conveyed by means of the pump, for example. If the burner is not in operation, so that the burner is deactivated, no air is conveyed through the swirl chambers by means of the air pump, and no fuel is introduced into the inner swirl chamber by means of the introduction element. If the burner is not in operation, but while the internal combustion engine is in its fired mode, then, for example, if no appropriate countermeasures have been taken, at least part of the engine exhaust gas flowing through the exhaust tract can flow into the combustion chamber and from the combustion chamber via the outflow openings into the swirl chambers reach, so that soot particles contained in the engine exhaust gas in particular can penetrate into the swirl chambers. The engine exhaust, in particular the soot particles, can or can in particular get into the aforementioned swirl channels. Furthermore, the engine exhaust or the soot particles can reach the outlet openings of the introduction element, which are designed, for example, as bores. In combination with the fuel and heat, the soot particles formed from soot can stick together and thereby, for example, narrow or even close the swirl channels, in particular the flow cross sections through which air can flow. Furthermore, the outlet openings or their flow cross sections can be narrowed or even closed. One consequence of this is an undesirable drop in burner performance, which can now be avoided by the invention. In other words, the closure device is a countermeasure by means of which engine exhaust gas, in particular components contained in engine exhaust gas such as soot particles, can be prevented from penetrating into the swirl chambers. In addition, the insertion element, for example designed as an injector or also referred to as an injector, can also be protected from the engine exhaust gas and thus from components contained in the engine exhaust gas, such as soot particles, since, in particular in the closed state, the insertion element is also fluidly separated from the combustion chamber by means of the closure device. This is to be understood in particular as meaning that, for example, at least part of the insertion element is arranged in the inner swirl chamber. Since in the closed state the swirl chambers are fluidly separated from the combustion chamber by means of the closure device, the part of the burner is also fluidly separated from the combustion chamber and thus protected from the engine exhaust gas. This can avoid an undesirable reduction in burner performance. During operation of the burner, no engine exhaust gas can undesirably enter the swirl chambers because while the burner is in operation, the air flows through the swirl chambers, thereby preventing engine exhaust from flowing into the swirl chambers. In particular, the burner exhaust gas flows out of the combustion chamber, so that in particular no undesirably large amount of engine exhaust gas can get into the combustion chamber. This means that particularly effective and efficient operation of the burner can be ensured over a long service life of the burner.
Um die Drallkammern auf besonders einfache Weise besonders sicher von der Brennkammer fluidisch trennen zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Verschlusseinrichtung ein Verschlusselement aufweist, welches relativ zu den Drallkammern zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung bewegbar ist. Beispielsweise ist der, beispielsweise elektrisch und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch betreibbare Aktor vorgesehen, mittels welchem das Verschlusselement zwischen der Schließstellung und der Offenstellung bewegbar ist. Dabei kann die Verschlusseinrichtung den Aktor umfassen. In der Schließstellung ist zumindest die zweite Ausströmöffnung mittels des Verschlusselements verschlossen, das heißt fluidisch versperrt, so dass in der Schließstellung mittels des Verschlusselements die Drallkammern fluidisch von der Brennkammer getrennt sind. In der Offenstellung gibt das Verschlusselement die Ausströmöffnungen frei, so dass in der Offenstellung die Drallkammern fluidisch mit der Brennkammer verbunden sind. In order to be able to fluidly separate the swirl chambers from the combustion chamber in a particularly simple manner, it is provided in one embodiment of the invention that the closure device has a closure element which is movable relative to the swirl chambers between a closed position and at least one open position. For example, the actuator, which can be operated electrically and/or pneumatically and/or hydraulically, is provided, by means of which the closure element can be moved between the closed position and the open position. The closure device can include the actuator. In the closed position, at least the second outflow opening is closed, that is fluidically blocked, by means of the closure element, so that in the closed position the swirl chambers are fluidically separated from the combustion chamber by means of the closure element. In the open position, the closure element releases the outflow openings, see below that in the open position the swirl chambers are fluidly connected to the combustion chamber.
Vorzugsweise ist das Verschlusselement ein Festkörper. Ganz vorzugsweise ist das Verschlusselement formstabil, das heißt eigensteif. Ferner ist es denkbar, dass das Verschlusselement einstückig ausgebildet, das heißt aus einem einzigen Stück gebildet ist, so dass das Verschlusselement vorzugsweise als ein Monoblick ausgebildet oder durch einen Monoblock gebildet ist.The closure element is preferably a solid body. Most preferably, the closure element is dimensionally stable, that is, inherently rigid. Furthermore, it is conceivable that the closure element is designed in one piece, that is to say is formed from a single piece, so that the closure element is preferably designed as a monobloc or is formed by a monoblock.
Das Verschlusselement kann zwischen der Schließstellung und der Offenstellung translatorisch bewegbar, das heißt, verschiebbar sein, oder das Verschlusselement ist zwischen der Schließstellung und der Offenstellung verschwenkbar, das heißt rotatorisch bewegbar. Dadurch können die Drallkammern besonders einfach sowie besonders sicher von der Brennkammer fluidisch getrennt werden.The closure element can be translationally movable, that is, displaceable, between the closed position and the open position, or the closure element can be pivoted, that is, rotationally movable, between the closed position and the open position. As a result, the swirl chambers can be fluidically separated from the combustion chamber particularly easily and particularly safely.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass in der Schließstellung das Verschlusselement zumindest die zweite Ausströmöffnung durchdringt. Dadurch kann die zweite Ausströmöffnung mittels des Verschlusselements in der Schließstellung besonders gut abgedichtet, das heißt verschlossen werden, so dass ein unerwünschtes Vordringen des Motorabgases in die Drallkammern besonders sicher vermieden werden kann.A further embodiment is characterized in that in the closed position the closure element penetrates at least the second outflow opening. As a result, the second outflow opening can be particularly well sealed, that is closed, by means of the closure element in the closed position, so that undesirable penetration of the engine exhaust gas into the swirl chambers can be particularly reliably avoided.
Um die Drallkammern besonders effektiv fluidisch von der Brennkammer trennen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass in der Schließstellung das Verschlusselement sowohl die zweite Ausströmöffnung als auch die erste Ausströmöffnung durchdringt. Beispielsweise weist die äußere Drallkammer eine erste innenumfangsseitige Mantelfläche auf, welche sich in Umfangsrichtung der äußeren Drallkammer, insbesondere vollständig umlaufend, um die zweite Ausströmöffnung herum erstreckt, so dass beispielsweise die zweite Ausströmöffnung entlang ihrer mit der Umfangsrichtung der äußeren Drallkammer zusammenfallenden Umfangsrichtung, insbesondere vollständig umlaufend, direkt durch die erste innenumfangsseitige Mantelfläche, insbesondere direkt, begrenzt ist. Beispielsweise weist die innere Drallkammer eine zweite innenumfangsseitige Mantelfläche auf, welche sich beispielsweise in Umfangsrichtung der inneren Drallkammer und somit in Umfangsrichtung der ersten Ausströmöffnung, insbesondere vollständig umlaufend, um die erste Ausströmöffnung herum erstreckt. Somit ist beispielsweise die erste Ausströmöffnung entlang ihrer mit der Umfangsrichtung der inneren Drallkammer zusammenfallenden, zweiten Umfangsrichtung, insbesondere vollständig umlaufend, von der zweiten innenumfangsseitigen Mantelfläche, insbesondere direkt, begrenzt. Beispielsweise liegt das Verschlusselement in der Schließstellung direkt an der ersten innenumfangsseitigen Mantelfläche an, insbesondere in Umfangsrichtung der äußeren Drallkammer vollständig umlaufend. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Verschlusselement in der Schließstellung, insbesondere direkt, an der zweiten innenumfangsseitigen Mantelfläche anliegt, insbesondere in Umfangsrichtung der inneren Drallkammer vollständig umlaufend. Dadurch kann die jeweilige Ausströmöffnung besonders effektiv mittels des Verschlusselements abgedichtet werden, so dass die Drallkammern besonders sicher von der Brennkammer fluidisch getrennt werden können.In order to be able to fluidly separate the swirl chambers from the combustion chamber particularly effectively, it is provided in a further embodiment of the invention that in the closed position the closure element penetrates both the second outflow opening and the first outflow opening. For example, the outer swirl chamber has a first inner circumferential lateral surface which extends in the circumferential direction of the outer swirl chamber, in particular completely circumferentially, around the second outflow opening, so that, for example, the second outflow opening extends along its circumferential direction coinciding with the circumferential direction of the outer swirl chamber, in particular completely circumferentially , is limited directly by the first inner circumferential surface, in particular directly. For example, the inner swirl chamber has a second inner circumferential lateral surface, which extends, for example, in the circumferential direction of the inner swirl chamber and thus in the circumferential direction of the first outflow opening, in particular completely circumferentially, around the first outflow opening. Thus, for example, the first outflow opening is delimited, in particular directly, by the second inner circumferential lateral surface along its second circumferential direction, which coincides with the circumferential direction of the inner swirl chamber, in particular completely circumferentially. For example, in the closed position, the closure element rests directly on the first inner circumferential surface, in particular completely circumferentially in the circumferential direction of the outer swirl chamber. Furthermore, it is preferably provided that the closure element in the closed position rests, in particular directly, on the second inner circumferential lateral surface, in particular completely circumferentially in the circumferential direction of the inner swirl chamber. As a result, the respective outflow opening can be sealed particularly effectively by means of the closure element, so that the swirl chambers can be fluidically separated from the combustion chamber in a particularly safe manner.
Um zumindest die zweite Ausströmöffnung besonders gut fluidisch versperren und somit abdichten und in der Folge die Drallkammern besonders gut von der Brennkammer fluidisch trennen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Verschlusselement außenumfangsseitig kegelförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist.In order to be able to fluidly block and thus seal at least the second outflow opening particularly well and, as a result, to be able to fluidly separate the swirl chambers from the combustion chamber particularly well, it is provided in a further embodiment of the invention that the closure element is conical or truncated in shape on the outer circumference.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Verschlusselement außenumfangsseitig kegelförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist, und sich zumindest in der Schließstellung in Richtung der Drallkammern verjüngt. Dadurch kann zumindest die zweite Ausströmöffnung besonders gut verschlossen werden, so dass die Drallkammern besonders sicher fluidisch von der Brennkammer getrennt werden können.It has proven to be particularly advantageous if the closure element is conical or frusto-conical on the outer circumference and tapers in the direction of the swirl chambers, at least in the closed position. As a result, at least the second outflow opening can be closed particularly well, so that the swirl chambers can be fluidically separated from the combustion chamber in a particularly safe manner.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Verschlusseinrichtung eine Irisblende aufweist, welche zwischen einer zumindest die zweite Ausströmöffnung verschließenden Sperrstellung und wenigstens eine die Ausströmöffnungen freigebenden Freigabestellung verstellbar ist. Mit anderen Worten, in der Sperrstellung ist zumindest die zweite Ausströmöffnung mittels der Irisblende verschlossen, das heißt fluidisch versperrt, wodurch in der Sperrstellung mittels der Irisblende die Drallkammern fluidisch von der Brennkammer getrennt sind. In der Freigabestellung gibt die Irisblende die Ausströmöffnungen frei, so dass in der Freigabestellung die Drallkammern über die Ausströmöffnungen fluidisch mit der Brennkammer verbunden sind. Insbesondere ist die Irisblende, insbesondere ein Ring der Irisblende, in der Freigabestellung von den Teilen der Luft und von dem Brennstoff, die die Ausströmöffnungen durchströmen, durchströmbar. Wie aus dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannt ist, weist die Irisblende beispielsweise mehrere, insbesondere eigensteif und damit formstabile Lamellen auf, die beispielsweise über eine den Lamellen gemeinsame Mechanik gemeinsam, insbesondere gleichzeitig, in radialer Richtung der Drallkammern wahlweise nach innen oder außen verschwenkt, insbesondere gedreht, werden können. Durch Verschwenken der Lamellen in radialer Richtung der Drallkammern nach innen kann beispielsweise die Irisblende verschlossen, mithin aus der Freigabestellung in die Sperrstellung verstellt werden. Durch Verschwenken der Lamellen nach außen kann die Irisblende geöffnet, mithin aus der Sperrstellung in die Freigabestellung verstellt werden.A further embodiment is characterized in that the closure device has an iris diaphragm, which is adjustable between a blocking position that closes at least the second outflow opening and at least one release position that releases the outflow openings. In other words, in the blocked position, at least the second outflow opening is closed, that is to say fluidically blocked, by means of the iris diaphragm, whereby in the blocked position the swirl chambers are fluidically separated from the combustion chamber by means of the iris diaphragm. In the release position, the iris diaphragm releases the outflow openings, so that in the release position the swirl chambers are fluidly connected to the combustion chamber via the outflow openings. In particular, the iris diaphragm, in particular a ring of the iris diaphragm, can be flowed through in the release position by the parts of the air and the fuel that flow through the outflow openings. As is well known from the general state of the art, the iris diaphragm has, for example, several, in particular inherently rigid and therefore dimensionally stable, slats which, for example, are pivoted together, in particular simultaneously, in the radial direction of the swirl chambers, either inwards or outwards, via a mechanism common to the slats. especially rotated, can be. By pivoting the slats in the radial direction of the swirl chambers inwards, for example, the iris diaphragm can be closed and therefore adjusted from the release position to the locking position. By pivoting the slats outwards, the iris diaphragm can be opened and therefore moved from the locked position to the released position.
Insbesondere bewirkt beispielsweise die Schließstellung des Verschlusselements den Verschlusszustand, wobei die Offenstellung den Freigabezustand der Verschlusseinrichtung bewirkt. Bezogen auf die Irisblende bedeutet dies, dass beispielsweise die Sperrstellung der Irisblende den Verschlusszustand der Verschlusseinrichtung bewirkt, und die Freigabestellung der Irisblende bewirkt den Freigabezustand der Verschlusseinrichtung, mithin geht mit dem Freigabezustand der Verschlusseinrichtung einher. Durch Verwendung der Irisblende kann die zweite Ausströmöffnung besonders bedarfsgerecht, sicher und schnell wahlweise verschlossen oder freigegeben werden, so dass die Drallkammern besonders sicher fluidisch von der Brennkammer getrennt werden können.In particular, for example, the closed position of the closure element causes the closure state, with the open position causing the release state of the closure device. In relation to the iris diaphragm, this means that, for example, the locked position of the iris diaphragm causes the closure state of the closure device, and the release position of the iris diaphragm causes the release state of the closure device, and is therefore accompanied by the release state of the closure device. By using the iris diaphragm, the second outflow opening can be selectively closed or released particularly as needed, safely and quickly, so that the swirl chambers can be fluidically separated from the combustion chamber in a particularly safe manner.
Dabei hat es sich zur Realisierung einer besonders vorteilhaften fluidischen Trennung der Drallkammern von der Brennkammer als vorteilhaft gezeigt, wenn die Irisblende in der zweiten Ausströmöffnung oder in Strömungsrichtung des die zweite Ausströmöffnung durchströmenden, zweiten Teils der Luft stromab der zweiten Ausströmöffnung angeordnet ist.In order to realize a particularly advantageous fluidic separation of the swirl chambers from the combustion chamber, it has proven to be advantageous if the iris diaphragm is arranged in the second outflow opening or downstream of the second outflow opening in the flow direction of the second part of the air flowing through the second outflow opening.
Um einen besonders vorteilhaften Betrieb des Brenners realisieren zu können, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der erste Teil der Luft der inneren Drallkammer in radialer Richtung der inneren Drallkammer von außen nach innen zuführbar ist. Mit anderen Worten strömt der erste Teil der Luft nicht etwa axial, sondern radial in die erste Drallkammer ein. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Gemischaufbereitung realisiert werden.In order to be able to realize a particularly advantageous operation of the burner, it is preferably provided that the first part of the air can be fed to the inner swirl chamber in the radial direction of the inner swirl chamber from the outside to the inside. In other words, the first part of the air flows into the first swirl chamber not axially, but radially. In this way, a particularly advantageous mixture preparation can be achieved.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der zweite Teil der Luft der äußeren Drallkammer in radialer Richtung der äußeren Drallkammer von außen nach innen zuführbar ist. Mit anderen Worten strömt der zweite Teil der Luft nicht in axialer Richtung der äußeren Drallkammer, sondern in radialer Richtung der äußeren Drallkammer in die äußere Drallkammer ein, wodurch eine besonders vorteilhafte Gemischaufbereitung und somit ein besonders vorteilhafter Betrieb des Brenners realisiert werden können.It has also proven to be particularly advantageous if the second part of the air can be fed to the outer swirl chamber in the radial direction of the outer swirl chamber from the outside to the inside. In other words, the second part of the air flows into the outer swirl chamber not in the axial direction of the outer swirl chamber, but in the radial direction of the outer swirl chamber, whereby a particularly advantageous mixture preparation and thus a particularly advantageous operation of the burner can be realized.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder als Nutzfahrzeug, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches eine Verbrennungskraftmaschine aufweist, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Das Kraftfahrzeug weist außerdem einen von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Abgastrakt auf, welcher wenigstens einen Brenner gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.A second aspect of the invention relates to a motor vehicle, preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or as a commercial vehicle, which has an internal combustion engine by means of which the motor vehicle can be driven. The motor vehicle also has an exhaust gas tract through which exhaust gas from the internal combustion engine can flow, which has at least one burner according to the first aspect of the invention. Advantages and advantageous refinements of the first aspect of the invention are to be viewed as advantages and advantageous refinements of the second aspect of the invention and vice versa.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of a preferred exemplary embodiment and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown in the figures alone can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without the scope of to abandon invention.
Die Zeichnung zeigt in:
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1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht eines Abgastrakts einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einem Brenner; -
2 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht des Abgastrakts; -
3 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht des Abgastrakts; -
4 eine schematische Längsschnittansicht des Brenners; -
5 eine schematische Perspektivansicht einer Drallerzeugungsvorrichtung des Brenners; -
6 eine schematische und perspektivische Längsschnittansicht der Drallerzeugungsvorrichtung; -
7 eine schematische Längsschnittansicht der Drallerzeugungsvorrichtung; -
8 zeigt eine schematische Vorderansicht einer ersten Ausführungsform einer Verschlusseinrichtung des Brenners; -
9 eine schematische und geschnittene Seitenansicht eines Verschlusselements einer zweiten Ausführungsform der Verschlusseinrichtung, und -
10 eine schematische Vorderansicht einer Irisblende einer dritten Ausführungsform der Verschlusseinrichtung
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1 a detail of a schematic sectional view of an exhaust tract of an internal combustion engine of a motor vehicle, with a burner; -
2 a detail of a further schematic sectional view of the exhaust tract; -
3 a detail of a further schematic sectional view of the exhaust tract; -
4 a schematic longitudinal sectional view of the burner; -
5 a schematic perspective view of a swirl generating device of the burner; -
6 a schematic and perspective longitudinal section view of the swirl generating device; -
7 a schematic longitudinal sectional view of the swirl generating device; -
8th shows a schematic front view of a first embodiment of a closure device of the burner; -
9 a schematic and sectional side view of a closure element of a second embodiment of the closure device, and -
10 a schematic front view of an iris diaphragm of a third embodiment of the closure device
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
Die Antriebseinrichtung umfasst beispielsweise einen von Frischluft durchströmbaren Ansaugtrakt, mittels welchem die den Abgastrakt durchströmende Frischluft zu den und in die Zylinder geführt wird. Die Frischluft bildet mit dem Kraftstoff ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, welches die Frischluft und den Kraftstoff umfasst und innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels in dem jeweiligen Zylinder gezündet und dadurch verbrannt wird. Insbesondere wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch durch Selbstzündung gezündet. Aus dem Zünden und Verbrennen des Kraftstoff-Luft-Gemischs resultiert das Abgas der Verbrennungskraftmaschine, deren Abgas auch als Maschinenabgas oder Motorabgas bezeichnet wird.The drive device comprises, for example, an intake tract through which fresh air can flow, by means of which the fresh air flowing through the exhaust tract is guided to and into the cylinders. The fresh air forms a fuel-air mixture with the fuel, which includes the fresh air and the fuel and is ignited in the respective cylinder within the respective working cycle and thereby burned. In particular, the fuel-air mixture is ignited by self-ignition. Igniting and burning the fuel-air mixture results in the exhaust gas of the internal combustion engine, the exhaust gas of which is also referred to as machine exhaust gas or engine exhaust gas.
Die Antriebseinrichtung weist dabei beispielsweise den von dem Abgas aus dem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Abgastrakt 10 auf. Die Verbrennungskraftmaschine umfasst außerdem beispielsweise einen Abgasturbolader, welcher einen in dem Ansaugtrakt angeordneten Verdichter und eine in dem Abgastrakt angeordnete Turbine aufweist. Das Abgas kann aus den Zylindern zunächst in die Turbine ausströmen, aus der Turbine in den Abgastrakt 10 einströmen und daraufhin den Abgastrakt 10 durchströmen. Dabei ist die Turbine von dem den Abgastrakt 10 durchströmenden Abgas antreibbar. Der Verdichter ist, insbesondere über eine Welle des Abgasturboladers, von der Turbine antreibbar. Durch Antreiben des Verdichters wird mittels des Verdichters die den Ansaugtrakt durchströmende Frischluft bzw. Umgebungsluft verdichtet. In dem Abgastrakt 10 sind beispielsweise mehrere Komponenten angeordnet, welche als jeweilige Abgasnachbehandlungseinrichtungen oder Abgasnachbehandlungselemente, das heißt als Abgasnachbehandlungskomponenten zum Nachbehandeln des Abgases ausgebildet sind. In Strömungsrichtung des den Abgastrakt 10 durchströmenden Abgases der Verbrennungskraftmaschine sind die Komponenten aufeinanderfolgend angeordnet und somit in Reihe oder seriell zueinander geschaltet. Bei einer ersten der Komponenten 11 handelt es sich beispielsweise um einen Oxidationskatalysator, insbesondere um einen Dieseloxidationskatalysator (DOC). Ferner kann es sich bei der ersten Komponenten 11 um einen Stickoxidspeicherkatalysator (NSK) oder die erste Komponente 11 kann einen solchen Stickoxidspeicherkatalysator aufweisen. Bei einer zweiten der Komponenten kann es sich um einen SCR-Katalysator handeln, welcher einfach auch als SCR bezeichnet wird. Bei einer dritten der Komponenten kann es sich um einen Partikelfilter, insbesondere um einen Dieselpartikelfilter (DPF), handeln, wobei der Dieselpartikelfilter (DPF) auch als erste Komponente 11 vorgehen werden kann. Bei einer vierten der Komponenten kann es sich beispielsweise um einen zweiten SCR-Katalysator und/oder um einen Ammoniak-Sperrkatalysator (ASC) handeln. Mit anderen Worten kann beispielsweise die vierte Komponente einen zweiten SCR-Katalysator und/oder einen Ammoniak-Sperrkatalysator aufweisen.The drive device has, for example, the
Das Kraftfahrzeug weist einen beispielsweise als selbsttragende Karosserie ausgebildeten Aufbau auf, welcher einen auch als Fahrgastzelle oder Sicherheitszelle oder Fahrgastraum bezeichneten Innenraum des Kraftfahrzeugs bildet oder begrenzt. Während einer jeweiligen Fahrt des Kraftfahrzeugs können sich in dem Innenraum Personen aufhalten. Beispielsweise bildet oder begrenzt der Aufbau einen Motorraum, in welchem die Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist. Dabei ist beispielsweise auch der Abgasturbolader in dem Motorraum angeordnet. Der Aufbau weist außerdem einen auch als Hauptboden bezeichneten Boden auf, durch welchen der Innenraum in Fahrzeughochrichtung nach unten hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, begrenzt ist. Dabei sind beispielsweise die erste Komponente, die zweite Komponente und die dritte Komponente in dem Motorraum angeordnet, sodass beispielsweise die erste Komponente, die zweite Komponente und die dritte Komponente ein so genanntes Hot-End bilden oder Bestandteil eines so genannten Hot-Ends (heißes Ende) sind. Insbesondere kann das Hot-End direkt an die Turbine angeflanscht sein. Die vierte Komponente ist beispielsweise außerhalb des Motorraums und dabei in Fahrzeughochrichtung unterhalb des Bodens angeordnet, sodass beispielsweise die vierte Komponente ein so genanntes Cold-End (kaltes Ende) bildet oder Bestandteil eines so genannten Cold-Ends ist.The motor vehicle has a structure designed, for example, as a self-supporting body, which is also referred to as a passenger cell or safety cell or passenger compartment th interior of the motor vehicle forms or limits. People can be in the interior while the motor vehicle is traveling. For example, the structure forms or delimits an engine compartment in which the internal combustion engine is arranged. For example, the exhaust gas turbocharger is also arranged in the engine compartment. The structure also has a floor, also referred to as a main floor, through which the interior is at least partially, in particular at least predominantly or completely, limited downwards in the vertical direction of the vehicle. For example, the first component, the second component and the third component are arranged in the engine compartment, so that, for example, the first component, the second component and the third component form a so-called hot end or are part of a so-called hot end ) are. In particular, the hot end can be flanged directly to the turbine. The fourth component is, for example, arranged outside the engine compartment and below the floor in the vertical direction of the vehicle, so that, for example, the fourth component forms a so-called cold end or is part of a so-called cold end.
Der Abgastrakt 10 kann wenigstens eine Dosiereinrichtung umfassen, mittels welcher an einer Einbringstelle ein insbesondere flüssiges Reduktionsmittel in den Abgastrakt 10 und dabei beispielsweise in das den Abgastrakt 10 durchströmende Abgas einbringbar ist. Bei dem Reduktionsmittel handelt es sich vorzugsweise um eine wässrige Harnstofflösung, welche Ammoniak bereitstellen kann, das bei einer selektiven katalytischen Reduktion mit im Abgas etwaig enthaltenen Stickoxiden zu Wasser und Stickstoff reagieren kann. Die selektive katalytische Reduktion ist dabei durch den SCR-Katalysator katalytisch bewirkbar und/oder unterstützbar. In Strömungsrichtung des den Abgastrakt 10 durchströmenden Abgases ist die Einbringstelle beispielsweise stromauf der zweiten Komponente und stromab der ersten Komponente 11 angeordnet, wobei die zweite Komponente stromab der ersten Komponente 11 angeordnet ist. Es ist auch denkbar, dass die Einbringstelle stromauf der ersten Komponente 11 angeordnet ist. Beispielsweise ist die vierte Komponente stromab der dritten Komponente angeordnet, wobei die dritte Komponente stromab der zweiten Komponente angeordnet ist. Beispielsweise weist der Abgastrakt eine Mischkammer auf, in welcher das an der Einbringstelle in das Abgas eingebrachte Reduktionsmittel vorteilhaft mit dem Abgas vermischt werden kann, wobei beispielsweise die Mischkammer stromauf der zweiten Komponente und beispielsweise stromab der ersten Komponente 11 angeordnet sein kann.The
Der Abgastrakt 10 und somit die Antriebseinrichtung und das Kraftfahrzeug umfassen außerdem einen Brenner 12, mittels welchem, wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, zumindest eine der Komponente, beispielsweise die erste Komponente 11 und/oder die zweite Komponente und/oder die dritte Komponente und/oder die vierte Komponente schnell und effizient aufgeheizt und/oder warmgehalten werden kann, wobei die zumindest eine Komponente insbesondere stromab des Brenners 12 angeordnet ist. Der Brenner 12 kann ein Gemisch insbesondere unter Ausbildung einer Flamme verbrennen, woraus Brennerabgas des Brenners 12 resultiert, welcher das Brennerabgas bereitstellt. Beispielsweise kann das Brennerabgas beziehungsweise die Flamme an einer Einleitstelle E in den Abgastrakt 10, das heißt in einen von dem Abgas durchströmbaren Abgaskanal 14 des Abgastrakts 10 eingeleitet werden. Dies bedeutet, dass sozusagen der Brenner 12 an der Einleitstelle E angeordnet ist. Wie insbesondere in
Beispielsweise ist ein Kraftstoffversorgungspfad vorgesehen, welcher einerseits fluidisch mit dem Brenner 12 und andererseits fluidisch mit einer Kraftstoffleitung verbunden oder verbindbar ist. Die Kraftstoffleitung ist von dem Tank zu den Injektoren beziehungsweise zu dem Kraftstoffverteilungselement von dem Kraftstoff durchströmbar. Insbesondere ist der Kraftstoffversorgungspfad an einer ersten Verbindungsstelle fluidisch mit der Kraftstoffleitung verbunden, wobei die erste Verbindungsstelle in Strömungsrichtung des von dem Tank zu dem Kraftstoffverteilungselement beziehungsweise zu dem jeweiligen Injektor strömenden Kraftstoff stromab der Niederdruckpumpe und stromauf der Hochdruckpumpe angeordnet ist. An der ersten Verbindungsstelle kann zumindest ein Teil des die Kraftstoffleitung durchströmenden, insbesondere flüssigen Kraftstoffs aus der Kraftstoffleitung abgezweigt und in den Kraftstoffversorgungspfad eingeleitet werden. Der in dem Kraftstoffversorgungspfad eingeleitete Kraftstoff kann den Kraftstoffversorgungspfad durchströmen und wird als Wertbrennstoff mittels des Kraftstoffversorgungspfads zu dem und insbesondere in den Brenner 12 geleitet. Dabei ist beispielsweise in dem Kraftstoffversorgungspfad ein erstes Ventilelement angeordnet, mittels welchem eine den Kraftstoffversorgungspfad durchströmende und somit den Brenner 12 zuzuführende Menge des Brennstoffs eingestellt werden kann. Dabei ist beispielsweise eine auch als Steuergerät bezeichnete, elektronische Recheneinrichtung vorgesehen, mittels welcher das erste Ventilelement ansteuerbar ist, sodass mittels des Steuergeräts über das erste Ventilelement die den Kraftstoffversorgungspfad durchströmende und dem Brenner 12 zuzuführende Menge des Brennstoffs einstellbar, insbesondere zu regeln, ist. Vorzugsweise weist der Kraftstoffversorgungspfad eine gesteuerte Pumpe bzw. eine geregelte Pumpe zum Fördern des Brennstoffs aus dem Tank zum Brenner 12 auf.For example, a fuel supply path is provided which is, on the one hand, fluidly connected or connectable to the
Des Weiteren ist beispielsweise ein Luftversorgungspfad vorgesehen, über welchen beziehungsweise mittels welchem der Brenner mit der Luft zum Bilden des Gemisches versorgbar ist beziehungsweise versorgt wird. Dies bedeutet, dass der Luftversorgungspfad von der Luft, aus welcher das Gemisch gebildet wird, durchströmbar ist. Dabei ist in dem Luftversorgungspfad beispielsweise eine auch als Luftpumpe bezeichnete Pumpe angeordnet, mittels welcher die Luft durch den Luftversorgungspfad hindurchförderbar und somit zu dem Brenner 12 hin förderbar ist. Beispielsweise wird die auch als Niederdruckkraftstoffpumpe bezeichnete Niederdruckpumpe als Brennstoffpumpe bezeichnet, mittels welcher der Brennstoff durch den Kraftstoffversorgungspfad hindurchgefördert wird und somit zu dem Brenner 12 hin gefördert wird. Der Luftversorgungspfad ist beispielsweise an einer zweiten Verbindungsstelle fluidisch mit dem Ansaugtrakt verbunden. Somit kann beispielsweise eine zweite Verbindungsstelle zumindest einen Teil der den Ansaugtrakt durchströmenden Frischluft aus dem Ansaugtrakt abgezweigt und in den Luftversorgungspfad eingeleitet werden. Die in den Luftversorgungspfad eingeleitete Frischluft kann als die Luft zum Bilden des Gemisches den Luftversorgungspfad durchströmen und wird mittels des Luftversorgungspfad zu dem und insbesondere in den Brenner 12 geleitet. Dabei ist beispielsweise in dem Luftversorgungspfad ein zweites Ventilelement angeordnet, mittels welchem eine die den Luftversorgungspfad durchströmende und somit den Brenner 12 durchströmende Menge der Luft, die zum Bilden des Gemische verwendet wird, einstellbar ist. Dabei ist beispielsweise das Steuergerät dazu ausgebildet, das zweite Ventilelement anzusteuern, dass beispielsweise mittels des Steuergeräts über das zweite Ventilelement die den Luftversorgungspfad durchströmende und somit dem Brenner 12 zuzuführende Menge der Luft, die zum Bilden des Gemisches verwendet wird, einstellbar, insbesondere zu regeln, ist. Vorzugsweise weist der Luftversorgungspfad einen gesteuerte bzw. geregelte Pumpe zum Fördern von Luft, ins besondere von Frischluft oder Umgebungsluft, auf. Die Luft wird bevorzugt über einen Luftfilter des Luftversorgungspfads von der Pumpe angesaugt und zum Brenner 12 gefördert.Furthermore, for example, an air supply path is provided, via which or by means of which the burner can be supplied or is supplied with the air to form the mixture. This means that the air from which the mixture is formed can flow through the air supply path. For example, a pump, also known as an air pump, is arranged in the air supply path, by means of which the air can be conveyed through the air supply path and thus conveyed towards the
Wie aus insbesondere aus den
Der Brenner 12 weist eine erste, innere Drallkammer 20 auf, welche von einem ersten Teil der auch als Brennerluft bezeichneten Luft, die dem Brenner 12 zugeführt wird, durchströmbar ist beziehungsweise durchströmt wird und eine erste drallförmige Strömung des ersten Teils der Luft bewirkt, mithin zum Bewirken einer ersten drallförmigen Strömung des ersten Teils der Luft ausgebildet ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass der erste Teil der Luft drallförmig durch zumindest einen ersten Teilbereich der Drallkammer 20 hindurchströmt und/oder drallförmig aus der Drallkammer 20 ausströmt und/oder drallförmig in die und somit in der Brennkammer 16 strömt. Die innere Drallkammer 20 weist, insbesondere genau, eine erste Ausströmöffnung 22 auf, die entlang einer ersten Durchgangsrichtung der Ausströmöffnung 22 und somit entlang einer mit der ersten Durchgangsrichtung zusammenfallenden, ersten Strömungsrichtung von dem ersten Teil der Luft durchströmbar ist. Über die erste Ausströmöffnung 22 ist der erste Teil der Luft aus der inneren Drallkammer 20 in die Brennkammer 16 abführbar. Das bedeutet, dass der erste Teil der Luft über die erste Ausströmöffnung 22 aus der inneren Drallkammer 20 herausströmen kann. Des Weiteren umfasst der Brenner 12 ein Einbringelement 24 vorliegend in Form eines elektrisch betätigten Einspritzelements, welches von dem vorliegend flüssigen Brennstoff, der dem Brenner 12 zugeführt wird, durchströmbar ist. Das Einbringelement 24 weist vorzugsweise, insbesondere genau, drei auch als Einspritzöffnungen bezeichnete Austrittsöffnungen auf, die von dem dem Einbringelement 24 zugeführten Brennstoff durchströmbar sind, wobei der die jeweiligen Austrittsöffnungen durchströmende Brennstoff aus dem Einbringelement 24, insbesondere insgesamt, ausströmt. Beispielsweise sind die jeweiligen Austrittsöffnungen als eine insbesondere runde Bohrung ausgebildet. Die jeweilige Austrittsöffnung ist beispielsweise entlang einer jeweiligen, zweiten Durchgangsrichtung von dem Brennstoff durchströmbar, sodass über die jeweilige Austrittsöffnung der das Einbringelement 24 durchströmende Brennstoff aus dem Einbringelement 24 ausspritzbar ist beziehungsweise austreten kann und, insbesondere direkt, in die innere Drallkammer 20 einspritzbar und dadurch einbringbar ist. Vorzugsweise ist die zweite Durchgangsrichtung leicht geneigt zur axialen Richtung der Drallkammer 20, deren axiale Richtung beispielsweise mit der zuvor genannten, ersten Durchgangsrichtung zusammenfällt. Des Weiteren fällt beispielsweise die axiale Richtung der Drallkammer 20 mit einer Brennerlängsachse des Brenners 12 zusammen, welche sich beispielsweise entlang seiner Brennerlängsachse länglich erstreckt und insbesondere kann beispielsweise bezüglich der Brennerlängsachse die Drallkammer 20 und/oder die Brennkammer 16 rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Das Einbringelement 24 ist insbesondere dazu ausgebildet, den Brennstoff aus den nicht näher bezeichneten Austrittsöffnungen getaktet auszuspritzen und somit getaktet in die Drallkammer 20 einzuspritzen, insbesondere auf eine die Drallkammer 20 insbesondere in radialer Richtung der Drallkammer 20 nach außen direkt begrenzende, als innenumfangseitige Mantelfläche ausgebildete Oberfläche 26 aufzuspritzen. Mit anderen Worten ist die Drallkammer 20 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, durch die Oberfläche 26 direkt begrenzt, welche vorliegend eine innenumfangseitige Mantelfläche ist.The
Die jeweilige, zweite Durchgangsrichtung der jeweiligen Austrittsöffnung fällt mit einer jeweiligen, zweiten Strömungsrichtung zusammen, entlang welcher der Brennstoff durch die jeweilige Austrittsöffnung hindurchströmen und somit aus dem Einbringelement 24 (Einspritzelement) ausströmen kann. Der Brennstoff kann über die jeweilige Austrittsöffnung insbesondere unter Ausbildung eines jeweiligen Brennstoffstrahls aus dem Einbringelement 24 ausgespritzt und dadurch, insbesondere direkt, in die Drallkammer 20 eingespritzt werden. Beispielsweise ist der jeweilige Brennstoffstrahl, dessen Längsmittelachse beispielsweise mit der jeweiligen zweiten Durchgangsrichtung beziehungsweise mit der jeweiligen zweiten Strömungsrichtung zusammenfällt, zumindest im Wesentlichen keulen- oder kegelförmig ausgebildet. Außerdem weist beispielsweise das Einbringelement 24 eine Längsrichtung oder Längserstreckung oder Längserstreckungsrichtung auf, welche parallel zur ersten Durchgangsrichtung und somit parallel zur ersten Strömungsrichtung und parallel zur axialen Richtung der inneren Drallkammer 20 verläuft, insbesondere mit der ersten Durchgangsrichtung und somit mit der ersten Strömungsrichtung und somit insbesondere mit der axialen Richtung der inneren Drallkammer 20 zusammenfällt. Beispielsweise verläuft die jeweilige, zweite Durchgangsrichtung senkrecht oder aber vorliegend schräg zur ersten Durchgangsrichtung und somit zur ersten Strömungsrichtung und zur axialen Richtung der inneren Drallkammer 20 und der ersten Ausströmöffnung 22.The respective, second passage direction of the respective outlet opening coincides with a respective, second flow direction along which the fuel can flow through the respective outlet opening and thus flow out of the introduction element 24 (injection element). The fuel can be sprayed out of the
Die innere Drallkammer 20 ist zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, durch ein Bauteil 28 des Brenners 12 gebildet oder begrenzt, sodass Bauteil 28 auch die erste Ausströmöffnung 22, insbesondere direkt, bildet beziehungsweise begrenzt. Somit bildet das Bauteil 28 beispielweise die Oberfläche 26. Das Bauteil 28 wird auch als Prefilmer oder Filmleger bezeichnet.The
Der Brenner 12 weist des Weiteren eine äußere Drallkammer 30 auf, welche zumindest einen Längenbereich und vorliegend auch die erste Ausströmöffnung 22 in um die axiale Richtung der inneren Drallkammer 20 verlaufender Umfangsrichtung der inneren Drallkammer 20, insbesondere vollständig umlaufend, umgibt. Dabei weist beispielsweise das Bauteil 28 eine Trennwand 32 auf, welche in radialer Richtung der inneren Drallkammer 20 und somit in radialer Richtung der äußeren Drallkammer 30, deren radiale Richtung mit der radialen Richtung der Drallkammer 20 zusammenfällt, zwischen den Drallkammern 20 und 30 angeordnet ist. Dadurch sind die Drallkammern 20 und 30, deren axiale Richtungen zusammenfallen, in radialer Richtung der Drallkammern 20 und 30 durch die Trennwand 32 voneinander getrennt. Die axiale Richtung der Drallkammer 20 fällt mit der axialen Richtung der Drallkammer 30 zusammen, wobei die radiale Richtung der Drallkammer 20 mit der radialen Richtung der Drallkammer 30 zusammenfällt. Die äußere Drallkammer 30 ist von einem zweiten Teil der Luft, die in dem Brenner 12 zugeführt wird, durchströmbar und dazu ausgebildet, eine zweite drallförmige Strömung des zweiten Teils der Luft zu bewirken. Die bedeutet, dass der zweite Teil der Luft die Drallkammer 30 drallförmig durchströmt und/oder drallförmig aus der Drallkammer 30 ausströmt und/oder drallförmig in die und somit in der Brennkammer 16 strömt. Insbesondere ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der zweite Teil der Luft drallförmig durch zumindest einen zweiten Teilbereich der äußeren Drallkammer 30 hindurchströmt und/oder drallförmig aus der Drallkammer 30 ausströmt und/oder drallförmig in die und somit in der Brennkammer 16 strömt.The
Die äußere Drallkammer 30 weist, insbesondere genau, eine von dem die äußere Drallkammer 30 durchströmenden, zweiten Teil der Luft insbesondere entlang einer dritten Strömungsrichtung durchströmbare, zweite Ausströmöffnung 34 auf, deren dritte, mit der dritten Strömungsrichtung zusammenfallende Durchgangsrichtung, entlang welcher die Ausströmöffnung 34 von dem die Drallkammer 30 durchströmenden, zweiten Teil der Luft durchströmbar ist, vorliegend mit der axialen Richtung der Drallkammer 30 und somit der axialen Richtung der Drallkammer 20 zusammenfällt. Die dritte Durchgangsrichtung fällt mit der dritten Strömungsrichtung zusammen, entlang welcher der die äußere Drallkammer 30 durchströmende zweite Teil der Luft die Ausströmöffnung 34 durchströmt beziehungsweise durchströmen kann. Dies bedeutet insbesondere, dass die erste Durchgangsrichtung mit der dritten Durchgangsrichtung und die erste Strömungsrichtung mit der dritten Strömungsrichtung zusammenfällt, sodass vorliegend die erste Strömungsrichtung, die dritte Strömungsrichtung, die erste Durchgangsrichtung und dritte Durchgangsrichtung mit der axialen Richtung der Drallkammer 20 und mit der axialen Richtung der Drallkammer 30 zusammenfallen. In Strömungsrichtung der die Drallkammern 20 und 30, insbesondere die Ausströmöffnung 22 und 34, durchströmenden Luft ist die zweite Ausströmöffnung 34 stromab der ersten Ausströmöffnung 22 angeordnet und dabei insbesondere in Reihe beziehungsweise in Serie zu der Ausströmöffnung 22 angeordnet oder geschaltet, sodass die zweite Ausströmöffnung 34 von dem zweiten Teil der Luft, von dem ersten Teil der Luft und von dem Brennstoff durchströmbar ist. insbesondere wird der erste Teil der Luft insbesondere aufgrund der drallförmigen ersten Strömung bereits in der Drallkammer 20 mit dem Brennstoff vermischt, insbesondere unter Bildung eines Teilgemisches. Das Teilgemisch kann die Ausströmöffnung 22 durchströmen und somit aus der Drallkammer 20 ausströmen und daraufhin die zweite Ausströmöffnung 34 durchströmen und wird mit dem zweiten Teil der Luft, insbesondere aufgrund der vorteilhaften, zweiten drallförmigen Strömung vermischt, wodurch das Gemisch besonders vorteilhaft aufbereitet wird, mithin das Teilgemisch besonders vorteilhaft mit dem zweiten Teil der Luft vermischt wird.The
Es ist erkennbar, dass die Drallkammer 30 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, in radialer Richtung der jeweiligen Drallkammer 20, 30 nach innen hin durch das Bauteil 28, insbesondere durch die Trennwand 32, begrenzt ist. Dabei ist insbesondere die Drallkammer 20 in radialer Richtung der jeweiligen Drallkammer 20, 30 nach außen hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch das Bauteil 28, insbesondere durch die Trennwand 32, begrenzt. In radialer Richtung der jeweiligen Drallkammer 20, 30 nach außen hin ist die äußere Drallkammer 30 zumindest teilweise insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch ein Bauelement 36 des Brenners 12 begrenzt. Insbesondere ist die Drallkammer 20 in radialer Richtung der Drallkammer 20, 30 nach außen hin zumindest teilweise durch die Oberfläche 26, insbesondere direkt, begrenzt. Die Drallkammer 30 ist in radialer Richtung der jeweiligen Drallkammer 20, 30 nach außen hin zumindest teilweise durch eine vorliegend als innenumfangseitige Mantelfläche ausgebildete, zweite Oberfläche 38, insbesondere direkt, begrenzt, wobei die zweite Oberfläche 38 insbesondere durch das Bauelement 36 gebildet ist.It can be seen that the
Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass das Bauelement 36 und das Bauteil 28 separat voneinander ausgebildete und insbesondere miteinander verbundene Bauteile sind. Dabei ist das Bauteil 28 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend, in dem Bauelement 36 angeordnet. Die zweite Ausströmöffnung 34 ist beispielsweise zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, durch das Bauelement 36 begrenzt beziehungsweise gebildet oder die zweite Ausströmöffnung 22 ist beispielsweise teilweise durch das Bauelement 36 und teilweise durch das Bauteil 28, insbesondere jeweils direkt, begrenzt beziehungsweise gebildet, insbesondere im Hinblick auf den geringsten beziehungsweise kleinsten, von dem zweiten Teil der Luft durchströmbaren Strömungsquerschnitt der Ausströmöffnung 34.In the exemplary embodiment shown in the figures, it is provided that the
Besonders gut aus
Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen weist, wie insbesondere aus
Das Brennerabgas aus der Brennkammer 16 kann die Durchgangsöffnungen 48 durchströmen und somit über die Durchgangsöffnungen 48 aus der Brennkammer 16 ausströmen und insbesondere an der zweiten Einleitstelle E2 in den Abgastrakt 10, das heißt in den Abgaskanal 14 einströmen.The burner exhaust gas from the
In
Besonders gut aus
Insbesondere bilden die Drallerzeuger 56 eine erste Drallerzeugungseinrichtung 55 der inneren Drallkammer 20, wobei mittels der Drallerzeugungseinrichtung 55 die erste drallförmige Strömung des ersten Teils der Luft bewirkbar ist beziehungsweise bewirkt wird. Ferner bilden die zweiten Drallerzeuger 58 eine zweite Drallerzeugungseinrichtung 57 der äußeren Drallkammer 30, wobei mittels der zweiten Drallerzeugungseinrichtung 57 die zweite drallförmige Strömung des zweiten Teils der Luft bewirkt werden kann beziehungsweise bewirkt wird. Ferner ist erkennbar, dass die Drallerzeugungseinrichtung 55 und 57 Bestandteile der Drallerzeugungsvorrichtung 54 sind. Dabei ist die Drallerzeugungseinrichtung 55 durch das Bauteil 28 gebildet, und die Drallerzeugungseinrichtung 57 ist durch das Bauelement 36 gebildet.In particular, the
Die erste Ausströmöffnung 22 endet beispielsweise in Strömungsrichtung des die erste Ausströmöffnung 22 durchströmende ersten Teils der Luft an einer vorzugsweise gezielt bearbeiteten, scharfkantigen Endkante K (
Vorliegend ist die insbesondere messerscharfe Endkante K durch die Zerstäuberlippe 67 gebildet, die vorliegend durch das Bauteil 28 gebildet ist. insbesondere verjüngt sich die Zerstäuberlippe 67 in Strömungsrichtung des die erste Ausströmöffnung 22 durchströmenden ersten Teils der Luft und somit in Strömungsrichtung des die erste Ausströmöffnung 22 durchströmenden Brennstoffes bis zur Endkante K hin und endet an der Endkante K.In the present case, the particularly razor-sharp end edge K is formed by the
Dabei ist es insbesondere denkbar, dass das Bauteil 28, insbesondere dessen die innere Drallkammer 20 in radialer Richtung der Drallkammer 20 nach außen hin und zumindest teilweise und direkt begrenzende, innenumfangsseitige Mantelfläche (Oberfläche 26), ein Filmleger ist oder als ein Filmleger zwischen den Drallkammern 20 und 30 und somit zwischen den auch als Luftströmung bezeichneten, drallförmigen und somit verdrallten Strömungen fungiert. Insbesondere ist denkbar, dass die innenumfangsseitige Mantelfläche beziehungsweise der Filmleger durch die zuvor genannte Trennwand 32 gebildet ist. Dabei wird mittels des Einbringelements 24 der die Austrittsöffnung durchströmende und damit aus dem Einbringelement 24 ausgetretene, insbesondere ausgespritzte, Brennstoff insbesondere als ein auch als Brennstofffilm bezeichneter Film auf den Filmleger, insbesondere auf die Oberfläche 26, aufgebracht beziehungsweise auf den Filmleger zerstäubt. Durch aus der drallförmigen, ersten Strömung des ersten Teils der Luft resultierende Fliehkräfte legt sich der aus dem Einbringelement 24 ausgetretene, insbesondere ausgespritzte, und dadurch in die innere Drallkammer 20, insbesondere direkt, eingebrachte, insbesondere eingespritzte, das heißt eingedüste Brennstoff insbesondere als der zuvor genannte Film auf den Filmleger, insbesondere auf die Oberfläche 26, und fließt oder strömt stromab zu der ersten Ausströmöffnung 22 und somit zu der Endkante K. Hierdurch wird also der Brennstoff auf die Zerstäuberlippe 67 aufgebracht und zu der Endkante K gefördert oder transportiert. Vorzugsweise endet die erste Ausströmöffnung 22 an der vorzugsweise messerscharfen Endkante K, welche hier durch die zuvor beschriebene Verjüngung eine nur geringe Fläche aufweist oder bereitstellt, sodass sich an der Endkante K keine übermäßig großen Tröpfchen des Brennstoffes bilden können. Durch die entsprechende Ausgestaltung der Zerstäuberlippe 67 und insbesondere der Endkante K reißen an der Endkante K nur winzig kleine Tröpfchen des Brennstoffes ab. Mit anderen Worten entstehen aus dem zuvor genannten Brennstofffilm an der Endkante K nur besonders geringe, das heißt winzige Tröpfchen, die an der Endkante K, insbesondere von der Zerstäuberlippe 67 beziehungsweise von dem Bauteil 28, abreißen und eine entsprechend große Oberfläche aufweisen. Dieser Effekt führt zu einer besonders rußarmen Verbrennung des Gemisches in der Brennkammer 16. Hierdurch lassen sich auch ohne aufwändig erzeugte, hohe Einspritzdrücke des Brennstoffes und ohne kostenintensive Einspritzelemente winzige Tröpfchen des Brennstoffes erzeugen, sodass einerseits die Kosten des Brenners 12 besonders geringgehalten werden können. Andererseits können besonders kleine Tröpfchen des Brennstoffes erzeugt werden, sodass auch sehr kleine Leistungen des Brenners 12 dargestellt werden können.It is particularly conceivable that the
Wie besonders gut aus
Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel ist es insbesondere vorgesehen, dass der jeweilige Drallkanal 60 in eine vierte Strömungsrichtung von einem jeweiligen Teil des ersten Teils der Luft und dabei in radialer Richtung der Drallkammer 20 von außen nach innen durchströmbar ist, um dadurch den ersten Teil der Luft der Drallkammer 20 zuzuführen, mithin in die Drallkammer 20 einzuleiten, wobei die vierte Strömungsrichtung in einer ersten Strömungsebene verläuft, die senkrecht zur axialen Richtung der Drallkammer 20 verläuft. Demzufolge ist der jeweilige Drallkanal 62 in eine fünfte Strömungsrichtung und dabei in radialer Richtung der Drallkammer 30 von außen nach innen von einem jeweiligen Teil des zweiten Teils der Luft durchströmbar, um dadurch den zweiten Teil der Luft der Drallkammer 30 zuzuführen, mithin in die Drallkammer 30 einzuleiten, wobei die fünfte Strömungsrichtung in einer zweiten Strömungsebene verläuft, welche senkrecht zur axialen Richtung der Drallkammer 30 verläuft. Dabei ist es denkbar, dass die erste Strömungsebene und die zweite Strömungsebene insbesondere in axialer Richtung der jeweiligen Drallkammer 20, 30 voneinander beabstandet sind, oder die Strömungsebenen fallen zusammen.In the exemplary embodiment shown in the figures, it is in particular provided that the
Die Drallerzeugungsvorrichtung 54 mit ihren Drallerzeugungseinrichtungen 55 und 57 und somit mit dem Bauteil 28 und dem Bauelement 36 sind in
Um nun einen besonders vorteilhaften Betrieb des Brenners 12, insbesondere eine besonders hohe Leistungsfähigkeit des Brenners 12, insbesondere auch über eine hohe Lebensdauer des Brenners 12 hinweg realisieren zu können, weist der Brenner 12 eine Verschlusseinrichtung 66 auf, welche in
Bei der in
Schließlich zeigt
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 1010
- AbgastraktExhaust tract
- 1111
- Komponentecomponent
- 1212
- Brennerburner
- 1414
- Abgaskanalexhaust duct
- 1515
- ZuströmleitungInflow line
- 1616
- Brennkammercombustion chamber
- 1818
- ZündeinrichtungIgnition device
- 2020
- innere Drallkammerinner swirl chamber
- 2222
- erste Ausströmöffnungfirst outflow opening
- 2424
- EinbringelementInsertion element
- 2626
- Oberflächesurface
- 2828
- BauteilComponent
- 3030
- äußere Drallkammerouter swirl chamber
- 3232
- Trennwandpartition wall
- 3434
- zweite Ausströmöffnungsecond outflow opening
- 3636
- BauelementComponent
- 3838
- Oberflächesurface
- 4040
- KammerelementChamber element
- 4242
- Oberflächesurface
- 4444
- Wandungwall
- 4646
- Oberflächesurface
- 4848
- DurchgangsöffnungPassage opening
- 5050
- Strömungencurrents
- 5252
- PfeilArrow
- 5454
- DrallerzeugungsvorrichtungSwirl generating device
- 5555
- erste Drallerzeugungseinrichtungfirst swirl generating device
- 5656
- erster Drallerzeugerfirst swirl generator
- 5757
- zweite Drallerzeugungseinrichtungsecond swirl generating device
- 5858
- zweiter Drallerzeugersecond swirl generator
- 6060
- erster Drallkanalfirst swirl channel
- 6262
- zweiter Drallkanalsecond swirl channel
- 6464
- Oberflächesurface
- 6666
- VerschlusseinrichtungClosure device
- 6868
- VerschlusselementClosure element
- 7070
- SchwenkhebelSwing lever
- 7272
- PfeilArrow
- 7474
- Bewegungsbahntrajectory
- 7676
- Anti-RezirkulationsplatteAnti-recirculation plate
- 7878
- TeilPart
- 8080
- TeilPart
- 8282
- IrisblendeIris diaphragm
- 8888
- Ringring
- 9090
- Lamellelamella
- EE
- EinleitstelleInduction point
- SS
- SchwenkachsePivot axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 3729861 C2 [0003]DE 3729861 C2 [0003]
Claims (10)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022002119.6A DE102022002119A1 (en) | 2022-06-13 | 2022-06-13 | Burner for a motor vehicle and motor vehicle with at least one such burner |
PCT/EP2023/065262 WO2023242029A1 (en) | 2022-06-13 | 2023-06-07 | Burner for a motor vehicle, and motor vehicle comprising at least one such burner |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022002119.6A DE102022002119A1 (en) | 2022-06-13 | 2022-06-13 | Burner for a motor vehicle and motor vehicle with at least one such burner |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022002119A1 true DE102022002119A1 (en) | 2023-12-14 |
Family
ID=86851701
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022002119.6A Withdrawn DE102022002119A1 (en) | 2022-06-13 | 2022-06-13 | Burner for a motor vehicle and motor vehicle with at least one such burner |
Country Status (2)
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---|---|
DE (1) | DE102022002119A1 (en) |
WO (1) | WO2023242029A1 (en) |
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