EP0532044B1 - Brenner für Dieselmotorenabgas-Partikelfilter - Google Patents

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EP0532044B1
EP0532044B1 EP92115610A EP92115610A EP0532044B1 EP 0532044 B1 EP0532044 B1 EP 0532044B1 EP 92115610 A EP92115610 A EP 92115610A EP 92115610 A EP92115610 A EP 92115610A EP 0532044 B1 EP0532044 B1 EP 0532044B1
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EP
European Patent Office
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fuel
combustion air
main
supply opening
combustion chamber
Prior art date
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EP92115610A
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English (en)
French (fr)
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EP0532044A1 (de
Inventor
Horst Jung
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Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Original Assignee
J Eberspaecher GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0532044A1 publication Critical patent/EP0532044A1/de
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Publication of EP0532044B1 publication Critical patent/EP0532044B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/025—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
    • F01N3/0253—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust adding fuel to exhaust gases
    • F01N3/0256—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust adding fuel to exhaust gases the fuel being ignited by electrical means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/14—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a fuel burner
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • the invention relates to a burner for generating the heat required for the thermal regeneration of particle filters for diesel engine exhaust gas (e.g. WO 88/09865).
  • the exhaust gas from diesel engines contains particles that mainly consist of soot. Efforts are being made to realistically find ways to retain these particles before the diesel engine exhaust gas is blown out, and the most promising way to do this is to use particle filters in the exhaust pipe of the diesel engine in question.
  • the particle filters become clogged more and more after a relatively short operating time of the diesel engine, so that the particle filters have to be freed from the particles held in them at relatively short time intervals.
  • the thermal regeneration of particle filters is known, in each case for a regeneration phase the temperature on the particle filter is increased by the supply of heat from a burner, that is to say brought to at least 650-700 ° C. as a rule, so that the particles held in the particle filter burn off.
  • burners for the thermal regeneration of particle filters are problematic.
  • a particular difficulty is that during the regeneration phase, the burners generally have to generate a very different amount of heat per unit of time, which essentially depends on the amount of exhaust gas just occurring per unit of time and the temperature of the exhaust gas in the area of the particle filter, the amount of exhaust gas per unit of time in turn depends essentially on the current speed of the diesel engine.
  • Another difficulty is that, at least at certain times during the regeneration phase, the burner must generate very large amounts of heat.
  • large-volume diesel engines such as those e.g. installed in trucks or buses, especially since the burner should also be as compact and space-saving as possible.
  • the invention has for its object to provide a burner for generating the heat required for the thermal regeneration of particle filters for diesel engine exhaust gas, the heating power can be controlled in a very wide range and which has a high maximum heating power with a compact structure.
  • a - preferably controllable - basic heating output is generated in the pre-combustion chamber, and the base heating output and the circumference of the main combustion chamber are generated by the basic heating output brought to high temperatures, or kept.
  • the main combustion chamber does not have its own electrical ignition device. Rather, the fuel-air mixture of the main combustion chamber ignites on its hot combustion chamber floor. As a result, the fuel supply and the combustion air supply to the main combustion chamber can be varied within a wide range, so that overall there is an extremely large heating output control range for the burner.
  • the burner according to the invention is primarily intended for the so-called full-flow regeneration of particle filters.
  • the full-flow regeneration takes place during operation of the diesel engine, the burner regulatingly generating so much heat that the exhaust gas has such a high temperature when it enters the particle filter that the particle filter is thermally regenerated.
  • the combustion air supply opening of the main combustion chamber and / or the combustion air supply opening of the pre-combustion chamber are preferably each connected to a combustion air blower or to a common combustion air blower. It is also preferred that these combustion air blowers or this common combustion air blower are designed so that the air delivery quantity per unit of time is a function of the speed of the diesel engine to which the particle filter to be regenerated is assigned, so that the air delivery quantity is greater at a higher speed of the diesel engine and vice versa, wherein an essentially existing proportionality between the speed of the diesel engine and the (respective) air delivery quantity is preferred.
  • This dependence of the air delivery quantity on the diesel engine speed can be achieved, for example, by a variable speed fan, which can be driven mechanically by the diesel engine.
  • Another possibility is to provide electrical, speed-adjustable fans.
  • Yet another possibility is to provide a point with a controllably variable flow cross-section somewhere in the flow path of the combustion air from the (respective) combustion air blower to the respective combustion
  • the fuel supply opening of the main combustion chamber and / or the fuel supply opening of the pre-combustion chamber are each connected to their own or to a common device for supplying fuel with pressure or almost without pressure.
  • This device is preferably a mechanically driven by the diesel engine or an electrically driven fuel pump. It is further preferred to design this device so that the fuel delivery quantity per unit time is a function of the number of stretches of the diesel engine to which the particle filter to be regenerated is assigned.
  • Preferred options are here also a device with controlled variable speed and a point with controlled variable flow cross-section, with additional reference being made to the statements above in connection with the combustion air supply.
  • the device for supplying the main fuel quantity such that its fuel supply quantity - preferably in addition to the dependency on the diesel engine speed - is a function of the exhaust gas temperature in the area of the particle filter. In this way, the exhaust gas temperature can be precisely regulated to the required regeneration temperature.
  • peripheral wall used in claim 1 does not imply a restriction to a substantially cylindrical configuration of the main combustion chamber and the pre-combustion chamber, although such a configuration is preferred.
  • the burner 2 shown in FIG. 1 has an essentially cylindrical main combustion chamber 4 and an essentially cylindrical pre-combustion chamber 6, which has a smaller diameter than the main combustion chamber 4, but need not necessarily have it.
  • the pre-combustion chamber 6 with its downstream, open end region 8 is inserted into the combustion chamber base 10 of the main combustion chamber 4 which has a corresponding opening there, the end region 8 of the pre-combustion chamber 6 projecting a little into the main combustion chamber 4.
  • the main combustion chamber 4 and the pre-combustion chamber 6 are provided with a common, aligned axis 12.
  • the main combustion chamber 4 On the right in FIG. 1, the main combustion chamber 4 has its downstream, open end region 14, which is connected to the actual particle filter (see FIG. 2).
  • annular flange 16 is provided, with which the burner 2 can be attached, for example, to the assigned particle filter.
  • a fuel supply nozzle 18 is radially attached with a nozzle-like opening 20 near its end on the combustion chamber side.
  • a combustion air line opens into the peripheral wall of the main combustion chamber 4 in a substantially tangential direction with its combustion air supply opening 22.
  • the combustion air supply opening 22 and the fuel nozzle 20 are located a little way in the axial direction downstream from the downstream end of the pre-combustion chamber .
  • a further combustion air line opens into the peripheral wall of the pre-combustion chamber 6 in a substantially tangential direction with a combustion air supply opening 24.
  • the combustion air supply opening 24 has a smaller flow cross section than the combustion air supply opening 22.
  • the pre-combustion chamber Upstream of the combustion air supply opening 24, i.e. further to the left in FIG. 1, the pre-combustion chamber has a radially attached, hollow connection piece 26, into which a glow plug 28 is screwed from the outside as an electrical ignition device.
  • a fuel line 32 with a fuel supply opening 34 opens into an annular space 30 between the filament of the glow plug 28 and the inner circumference of the connecting piece 26.
  • the fuel supply opening 34 in the connecting piece 26 or to the pre-combustion chamber 6 has a smaller flow cross section than the fuel Feed opening 20 or nozzle to the main combustion chamber 4.
  • the combustion flame can be limited to the interior of the pre-combustion chamber 6 or can extend a little into the main combustion chamber 4.
  • the end region of the pre-combustion chamber 6 protruding into the main combustion chamber 4 and the remaining combustion chamber bottom 10 of the main combustion chamber 4 adjoining it radially on the outside are at a high temperature as a result of the combustion described.
  • the amount of fuel supplied to the pre-combustion chamber 6 is called the basic fuel amount
  • the amount of combustion air supplied to the pre-combustion chamber 6 is called the basic combustion air amount.
  • Fuel that is supplied to the main combustion chamber 4 through the nozzle 20 evaporates in the hot, upstream end region of the main combustion chamber 4 and mixes with the combustion air supplied through the supply opening 22 and ignites on the combustion gases from the pre-combustion chamber 6 or at the hot end region 8 of the pre-combustion chamber.
  • the amount of fuel supplied through the nozzle 20 is called the main fuel amount
  • the amount of combustion air supplied through the orifice 22 is called the main combustion air amount.
  • FIG. 2 shows how the burner 2 described above is attached to an essentially cylindrical particle filter 40 on one end face in alignment with the longitudinal axis of the particle filter 40.
  • a particle filter body 42 for example in the form of a ceramic filter body, is arranged in the particle filter housing.
  • the exhaust gas of a diesel engine flows through an exhaust pipe 46 to a space 44 in front of the filter body 42.
  • the exhaust gas flows out of the particle filter 40 through an exhaust line 48 leading away at the end.
  • the main combustion chamber 4 of the burner 2 opens into the space 44, and the burner 2 is attached to the end face of the particle filter 40 opposite the exhaust gas line 48.
  • FIG. 2 also shows a blower 50 which is connected via lines 52 and 54 to the combustion air supply openings 22 and 24 described above.
  • a fuel pump 56 can also be seen, which is connected via fuel lines 58 and 60 to the fuel supply openings 20 and 34 described above.
  • a control valve 62 is arranged in the fuel line 58, which leads to the fuel supply opening 20 of the main combustion chamber 4.
  • an electrical control device 64 can be seen, to which a temperature sensor 66 in the space 44 of the particle filter 40, the blower 50, the fuel pump 56 and the control valve 62 are connected.
  • the blower 50 and the fuel pump 56 are designed such that they deliver increasing amounts of combustion air or fuel at the speed of the diesel engine to which the particle filter 40 is assigned.
  • the amount of fuel supplied per unit of time through the combustion supply opening 20 of the main combustion chamber 4 can also be regulated by means of the control valve 62.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner zur Erzeugung der für die thermische Regeneration von Partikelfiltern für Dieselmotorenabgas erforderlichen Wärme (z.B. WO 88/09865).
  • Das Abgas von Dieselmotoren enthält bekanntlich Partikel, die hauptsächlich aus Ruß bestehen. Man ist bestrebt, realistisch gangbare Wege zu finden, diese Partikel zurückzuhalten, ehe das Dieselmotorenabgas ins Freie geblasen wird, und der Erfolg versprechendste Weg hierzu sind Partikelfilter in der Abgasleitung des betreffenden Dieselmotors. Es hat sich aber gezeigt, daß sich die Partikelfilter schon nach relativ kurzer Betriebszeit des Dieselmotors mehr und mehr zusetzen, so daß die Partikelfilter in relativ kurzen Zeitabständen von den darin festgehaltenen Partikeln wieder befreit werden müssen. Zu diesem Zweck ist die thermische Regeneration von Partikelfiltern bekannt, bei der jeweils für eine Regenerationsphase die Temperatur am Partikelfilter durch Wärmezufuhr von einem Brenner soweit gesteigert wird, d.h. auf in der Regel mindestens 650-700 °C gebracht wird, daß die im Partikelfilter festgehaltenen Partikel abbrennen.
  • Die technisch möglichst günstige Gestaltung von Brennern für die thermische Regeneration von Partikelfiltern ist problematisch. Eine besondere Schwierigkeit besteht darin, daß die Brenner während der Regenerationsphase in der Regel eine stark unterschiedliche Wärmemenge pro Zeiteinheit erzeugen müssen, die im wesentlichen von der gerade anfallenden Abgasmenge pro Zeiteinheit und der Temperatur des Abgases im Bereich des Partikelfilters abhängt, wobei die Abgasmenge pro Zeiteinheit ihrerseits im wesentlichen von der momentanen Drehzahl des Dieselmotors abhängt. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß zumindest zu gewissen Zeiten während der Regenerierrungsphase die Erzeugung sehr großer Wärmemengen durch den Brenner erforderlich ist. Die angeführten Schwierigkeiten sind besonders ausgeprägt bei großvolumigen Dieselmotoren, wie sie z.B. in Lastkraftwagen oder Omnibussen eingebaut sind, zumal der Brenner auch noch möglichst kompakt und platzsparend sein soll.
  • Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner zur Erzeugung der für die thermische Regeneration von Partikelfiltern für Dieselmotorenabgas erforderlichen Wärme zu schaffen, dessen Heizleistung sich in einem sehr weiten Bereich regeln läßt und der bei kompaktem Aufbau eine hohe Maximal-Heizleistung hat.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Brenner erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,
    • (a) daß er eine Hauptbrennkammer aufweist, in deren Umfangswand eine Brennstoff-Zuführöffnung für eine Brennstoff-Hauptmenge und eine Verbrennungsluft-Zuführöffnung für eine Verbrennungsluft-Hauptmenge vorgesehen sind;
    • (b) daß an dem Brennkammerboden der Hauptbrennkammer eine Vorbrennkammer angesetzt ist;
    • (c) daß an der Umfangswand der Vorbrennkammer ein fortragender, hohler Stutzen vorgesehen ist, in dem eine elektrische Zündeinrichtung angeordnet ist und der eine Brennstoff-Zuführöffnung für eine Brennstoff-Grundmenge aufweist; und
    • (d) daß in der Umfangswand der Vorbrennkammer eine Verbrennungsluft-Zuführöffnung für eine Verbrennungsluft-Grundmenge vorgesehen ist.
  • In der Vorbrennkammer wird eine - vorzugsweise regelbare - Grund-Heizleistung erzeugt, und durch die Grund-Heizleistung werden der Brennkammerboden und die Umfangs- der Hauptbrennkammer
    auf hohe Temperaturen gebracht, bzw. gehalten. Die Hauptbrennkammer weist keine eigene elektrische Zündeinrichtung auf. Vielmehr entzündet sich das Brennstoff-Luft-Gemisch der Hauptbrennkammer an deren heißem Brennkammerboden. Infolgedessen können die Brennstoffzufuhr und die Verbrennungsluftzufuhr zu der Hauptbrennkammer in weiten Bereichen variiert werden, so daß sich insgesamt ein extrem großer Heizleistungsregelbereich es Brenners ergibt.
  • Der erfindungsgemäße Brenner ist in erster Linie für die sogenannte Vollstrom-Regeneration von Partikelfiltern vorgesehen. Die Vollstrom-Regeneration erfolgt während des Betriebs des Dieselmotors, wobei der Brenner geregelt soviel Wärme erzeugt, daß das Abgas beim Eintritt in den Partikelfilter eine so hohe Temperatur hat, daß der Partikelfilter thermisch regeneriert wird.
  • Vorzugsweise ist die Verbrennungsluft-Zuführöffnung der Hauptbrennkammer und/oder die Verbrennungsluft-Zuführöffnung der Vorbrennkammer jeweils an ein Verbrennungsluftgebläse oder an ein gemeinsames Verbrennungsluftgebläse angeschlossen. Es ist darüber hinaus bevorzugt, daß diese Verbrennungsluftgebläse bzw. dieses gemeinsame Verbrennungsluftgebläse so ausgelegt sind, daß die Luftliefermenge pro Zeiteinheit eine Funktion der Drehzahl des Dieselmotors ist, dem der zu regenerierende Partikelfilter zugeordnet ist, so daß bei höherer Drehzahl des Dieselmotors die Luftliefermenge größer ist und umgekehrt, wobei eine im wesentlichen vorhandene Proportionalität zwischen der Drehzahl des Dieselmotors und der (jeweiligen) Luftliefermenge bevorzugt ist. Diese Abhängigkeit der Luftliefermenge von der Dieselmotorendrehzahl kann man z.B. durch ein Gebläse variabler Drehzahl, das insbesondere mechanisch von dem Dieselmotor angetrieben sein kann, verwirklichen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, elektrische, drehzahlregelbare Gebläse vorzusehen. Noch eine weitere Möglichkeit besteht darin, irgendwo in dem Strömungsweg der Verbrennungsluft von dem (jeweiligen) Verbrennungsluftgebläse zu der jeweiligen Verbrennungsluft-Zuführöffnung eine Stelle mit steuerbar variablem Strömungsquerschnitt vorzusehen.
  • Vorzugsweise ist die Brennstoff-Zuführöffnung der Hauptbrennkammer und/oder die Brennstoff-Zuführöffnung der Vorbrennkammer an jeweils eine eigene oder an eine gemeinsame Einrichtung zum Zuführen von Brennstoff mit Druck oder auch nahezu drucklos angeschlossen. Diese Einrichtung ist vorzugsweise eine mechanisch von dem Dieselmotor oder eine elektrisch angetriebene Brennstoffpumpe. Es ist weiterhin bevorzugt, diese Einrichtung so auszulegen, daß die Brennstoffliefermenge
    pro Zeiteinheit eine Funktion der Dehzahl des Dieselmotors ist, dem der zu regenerierende Partikelfilter zugeordnet ist. Bevorzugte Möglichkeiten
    sind auch hier eine Einrichtung mit gesteuert variabler Drehzahl und eine Stelle mit gesteuert variablem Strömungsquerschnitt, wobei ergänzend auf die Ausführungen weiter vorn im Zusammenhang mit der Verbrennungsluft-Zuführung hingewiesen wird.
  • Schließlich ist es bevorzugt, die Einrichtung zum Zuführen der Brennstoff-Hauptmenge so auszulegen, daß deren Brennstoffliefermenge - vorzugsweise zusätzlich zur Abhängigkeit von der Dieselmotorendrehzahl - eine Funktion der Abgastemperatur im Bereich des Partikelfilters ist. Auf diese Weise kann man die Abgastempereratur genau auf die erforderliche Regenerationstemperatur regeln.
  • Es wird darauf hingewiesen, daß der im Anspruch 1 verwendete Begriff "Umfangswand" keine Beschränkung auf eine im wesentlichen zylinderische Konfiguration der Hauptbrennkammer und der Vorbrennkammer bedeutet, wiewohl eine solche Konfiguration bevorzugt ist.
  • Die Erfindung und Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand eines zeichnerisch dargestellten Auführungsbeispiels noch näher erläutert. Es zeigt:
    • Figur 1 einen Brenner für einen Partikelfilter im Längsschnitt durch seine Achse;
    • Figur 2 schematisiert die Anordnung des Brenners von Figur 1 an dem Partikelfilter.
  • Der in Figur 1 dargestellte Brenner 2 weist eine im wesentlichen zylinderische Hauptbrennkammer 4 und eine im wesentlichen zylinderische Vorbrennkammer 6 auf, die einen kleineren Durchmesser als die Hauptbrennkammer 4 hat, aber nicht unbedingt haben muß. Die Vorbrennkammer 6 ist mit ihrem stromabseitigen,
    offenen Endbereich 8 in den dort eine entsprechende Öffnung aufweisenden Brennkammerboden 10 der Hauptbrennkammer 4 eingesetzt, wobei der Endbereich 8 der Vorbrennkammer 6 ein Stück in die Hauptbrennkammer 4 hineinragt. Die Hauptbrennkammer 4 und die Vorbrennkammer 6 sind mit einer gemeinsamen, fluchtenden Achse 12 vorgesehen.
    Rechts in Figur 1 hat die Hauptbrennkammer 4 ihren stromabseitigen, offenen Endbereich 14, der an den eigentlichen Partikelfilter angeschlossen ist (vgl. Fig.2).
  • An der Außenseite der Hauptbrennkammer 4 ist ein ringförmiger Flansch 16 vorgesehen, mit dem sich der Brenner 2 beispielsweise an dem zugeordneten Partikelfilter befestigen läßt.
  • In die Umfangswand der Hauptbrennkammer 4 ist radial ein Brennstoff-Zuführstutzen 18 mit einer düsenartigen Öffnung 20 nahe seinem brennkammerseitigen Ende angebracht. In der Nähe der Düse 20 mündet in die Umfangswand der Hauptbrennkammer 4 eine Verbrennungsluftleitung in im wesentlichen tangentialer Richtung mit ihrer Verbrennungsluft-Zuführöffnung 22. Die Verbrennungsluft-Zuführöffnung 22 und die Brennstoffdüse 20 befinden sich ein kleines Stück in Axialrichtung stromab von dem stromabseitigen Ende der Vorbrennkammer.
  • In die Umfangswand der Vorbrennkammer 6 mündet eine weitere Verbrennungsluftleitung in im wesentlichen tangentialer Richtung mit einer Verbrennungsluft-Zuführöffnung 24. Die Verbrennungsluft-Zuführöffnung 24 hat einen kleineren Strömungsquerschnitt als die Verbrennungsluft-Zuführöffnung 22. Stromaufwärts von der Verbrennungsluft-Zuführöffnung 24, d.h. weiter links in Figur 1, weist die Vorbrennkammer einen radial angebrachten, hohlen Stutzen 26 auf, in den von außen her eine Glühkerze 28 als elektrische Zündeinrichtung eingeschraubt ist. In einen Ringraum 30 zwischen der Glühwendel der Glühkerze 28 und dem Innenumfang des Stutzens 26 mündet eine Brennstoffleitung 32 mit einer Brennstoff-Zuführöffnung 34. Die Brennstoff-Zuführöffnung 34 in dem Stutzen 26 bzw. zu der Vorbrennkammer 6 hat einen kleineren Strömungsquerschnitt als die Brennstoff-Zuführöffnung 20 bzw. Düse zu der Hauptbrennkammer 4.
  • Durch die Brennstoff-Zuführöffnung 34 eintretender, flüssiger Brennstoff, z.B. Dieselkraftstoff, entzündet sich im Bereich der Glühkerze 28 und verbrennt mit Verbrennungsluft, die durch die Zuführöffnung 24 eintritt.
  • Dabei kann die Verbrennungsflamme auf das Innere der Vorbrennkammer 6 beschränkt sein oder sich ein Stück in die Hauptbrennkammer 4 hineinerstrecken. Der in die Hauptbrennkammer 4 hineinragende Endbereich der Vorbrennkammer 6 und der daran radial außen anschließende, restliche Brennkammerboden 10 der Hauptbrennkammer 4 befinden sich infolge der geschilderten Verbrennung auf hoher Temperatur. Die der Vorbrennkammer 6 zugeführte Brennstoffmenge wird Brennstoff-Grundmenge genannt, und die der Vorbrennkammer 6 zugeführte Verbrennungsluftmenge wird Verbrennungsluft-Grundmenge genannt.
  • Brennstoff, der der Hauptbrennkammer 4 durch die Düse 20 zugeführt wird, verdampft in dem heißen, stromaufseitigen Endbereich der Hauptbrennkammer 4 und vermischt sich mit der durch die Zuführöffnung 22 zugeführten Verbrennungsluft und entzündet sich an den Verbrennungsgasen aus der Vorbrennkammer 6 bzw. an dem heißen Endbereich 8 der Vorbrennkammer. Die durch die Düse 20 zugeführte Brennstoffmenge wird Brennstoff-Hauptmenge genannt, und die durch die Mündung 22 zugeführte Verbrennungsluftmenge wird Verbrennungsluft-Hauptmenge genannt.
  • Figur 2 zeigt, wie der vorstehend beschriebene Brenner 2 an einem im wesentlichen zylinderischen Partikelfilter 40 an einer Stirnseite mit der Längsachse des Partikelfilters 40 fluchtend angebracht ist. In dem Partikelfiltergehäuse ist ein Partikelfilterkörper 42, beispielsweise in Form eines keramischen Filterkörpers, angeordnet. Einem Raum 44 vor dem Filterkörper 42 strömt das Abgas eines Dieselmotors durch eine Abgasleitung 46 zu. Von dem Partikelfilter 40 strömt das Abgas durch eine stirnseitig wegführende Abgasleitung 48 ab. Die Hauptbrennkammer 4 des Brenners 2 mündet in den Raum 44, und der Brenner 2 ist an der der abführenden Abgasleitung 48 entgegengesetzten Stirnseite des Partikelfilters 40 angebaut.
  • In Figur 2 erkennt man ferner ein Gebläse 50, welches über Leitungen 52 und 54 mit den weiter vorn beschriebenen Verbrennungsluft-Zuführöffnungen 22 und 24 verbunden ist. Außerdem erkennt man eine Brennstoffpumpe 56, die über Brennstoffleitungen 58 und 60 mit den weiter vorn beschriebenen Brennstoff-Zuführöffnungen 20 und 34 verbunden ist. In der Brennstoffleitung 58, die zu der Brennstoff-Zuführöffnung 20 der Hauptbrennkammer 4 führt, ist ein Regelventil 62 angeordnet. Schließlich erkennt man ein elektrisches Steuergerät 64, an das ein Temperaturfühler 66 in dem Raum 44 des Partikelfilters 40, das Gebläse 50, die Brennstoffpumpe 56 und das Regelventil 62 angeschlossen sind.
  • Das Gebläse 50 und die Brennstoffpumpe 56 sind so ausgelegt, daß sie mit der Drehzahl des Dieselmotors, dem der Partikelfilter 40 zugeordnet ist, zunehmende Verbrennungsluftmenge bzw. Brennstoffmenge liefern. Die durch die Brenn-Zuführöffnung 20 der Hauptbrennkammer 4 pro Zeiteinheit zugeführte Brennstoffmenge kann außerdem mittels des Regelventils 62 geregelt werden.
  • Es wird darauf hingewiesen, daß für jede Verbrennungsluftleitung 52 und 54 auch jeweils ein eigenes Gebläse vorgesehen sein kann und daß für jede Brennstoffleitung 58 und 60 jeweils eine eigene Brennstoffpumpe vorgesehen sein kann. Ferner wird darauf hingewiesen, daß es durchaus möglich ist, die Vorbrennkammer 6 mit ungeregelter, d.h. konstanter, zeitlicher Verbrennungsluftmenge und Brennstoffmenge zu betreiben.

Claims (9)

  1. Brenner (2) zur Erzeugung der für die thermische Regeneration von Partikelfiltern (40) für Dieselmotorenabgas erforderliche Wärme,
    dadurch gekennzeichnet,
    (a) daß er eine Hauptbrennkammer (4) aufweist, in deren Umfangswand eine Brennstoff-Zuführöffnung (20) für eine Brennstoff-Hauptmenge und eine Verbrennungsluft-Zuführöffnung (22) für eine Verbrennungsluft-Hauptmenge vorgesehen sind;
    (b) daß an dem Brennkammerboden (10) der Hauptbrennkammer (4) eine Vorbrennkammer (6) angesetzt ist;
    (c) daß an der Umfangswand der Vorbrennkammer (6) ein fortragender, hohler Stutzen (26) vorgesehen ist, in dem eine elektrische Zündeinrichtung (28) angeordnet ist und der eine Brennstoff-Zuführöffnung (34) für eine Brennstoff-Grundmenge aufweist; und
    (d) daß in der Umfangswand der Vorbrennkammer (6) eine Verbrennungsluft-Zuführöffnung (24) für eine Verbrennungsluft-Grundmenge vorgesehen ist.
  2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft-Zuführöffnung (20) der Hauptbrennkammer (4) an ein Verbrennungsluftgebläse (50) angeschlossen ist, dessen Luftliefermenge pro Zeiteinheit eine Funktion der Drehzahl des Dieselmotors ist, dem der zu regenerierende Partikelfilter (40) zugeordnet ist.
  3. Brenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft-Zuführöffnung (24) der Vorbrennkammer (6) an ein Verbrennungsluftgebläse (50) angeschlossen ist, dessen Luftliefermenge pro Zeiteinheit eine Funktion der Drehzahl des Dieselmotors ist, dem der zu regenerierende Partikelfilter (40) zugeordnet ist.
  4. Brenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsames Verbrennungsluftgebläse für die Verbrennungsluft-Hauptmenge und die Verbrennungsluft-Grundmenge vorgesehen ist, wobei der Zuströmungsquerschnitt für die Verbrennungsluft-Hauptmenge größer ist als der Zuströmungsquerschnitt für die Verbrennungsluft-Grundmenge.
  5. Brenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft-Zuführöffnung (22) der Hauptbrennkammer (4) und/oder die Verbrennungsluft-Zuführöffnung (24) der Vorbrennkammer mit Tagentialkomponente einmündet.
  6. Brenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff-Zuführöffnung (20) der Hauptbrennkammer (4) an eine Einrichtung (56) zum Zuführen der Brennstoff-Hauptmenge angeschlossen ist, deren Brennstoffliefermenge pro Zeiteinheit eine Funktion der Drehzahl des Dieselmotors ist, dem der zu regenerierende Partikelfilter (40) angeordnet ist.
  7. Brenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff-Zuführöffnung (34) der Vorbrennkammer (6) an eine Einrichtung (56) zum Zuführen der Brennstoff-Grundmenge angeschlossen ist, deren Brennstoffliefermenge pro Zeiteinheit eine Funktion der Drehzahl des Dieselmotors ist, dem der zu regenerierende Partikelfilter (40) zugeordnet ist.
  8. Brenner nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Einrichtung (56) zum Zuführen der Brennstoff-Hauptmenge und der Brennstoff-Grundmenge vorgesehen ist.
  9. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff-Zuführöffnung (20) der Hauptbrennkammer (4) an eine Einrichtung (56, 58, 62)zum Zuführen der Brennstoff-Hauptmenge angeschlossen ist, deren Brennstoffliefermenge eine Funktion der Abgastemperatur im Bereich des Partikelfilters (40) ist.
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